課程設(shè)計--順丁橡膠生產(chǎn)車間工藝設(shè)計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計從順丁橡膠的發(fā)展歷程和目前現(xiàn)狀入手，參照生產(chǎn)廠的實際情況，根據(jù)國家的政策、法規(guī)，確定了設(shè)計原則：遵守國家有關(guān)法律及法規(guī)，立足國內(nèi)，吃透和消化國外引進的設(shè)備和工藝，力求生產(chǎn)技術(shù)先進，經(jīng)濟合理，實施可行，安全可靠，防止環(huán)境污染，保護生態(tài)平衡。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計任務(wù)書確定了設(shè)計的范圍為聚

2、合，干燥工段的工藝設(shè)計（初步）；選擇了懸浮法聚合制備聚氯乙烯；進行了物料平衡計算，得到了物料平衡圖；進行了熱量衡算，為設(shè)備計算奠定基礎(chǔ)；對裝置組成、生產(chǎn)方法、生產(chǎn)制度進行了合理的確定，確定了合理的工藝參數(shù)和操作規(guī)程。</p><p>　　聚合工段至后處理工段的物料衡算、聚合過程的熱量衡算、聚合工段各種設(shè)備的選型，物料流程圖、帶控制點工藝流程圖、聚合釜裝配圖、平面布置圖等計算。利用物料衡算和熱量衡算的數(shù)據(jù)，進行了專

3、題部分熱水罐工藝設(shè)計計算。根據(jù)設(shè)計要求，計算出聚合釜筒體直徑為1.801m，封頭容積為0.864，筒體高度為4.4m。</p><p>　　根據(jù)確定的工藝流程和控制方案，繪制出帶控制點的工藝流程圖；編制了1.1×107千克/年順丁橡膠生產(chǎn)車間工藝設(shè)計說明書。經(jīng)過最后核算，1.1×107千克/年順丁橡膠生產(chǎn)車間工藝設(shè)計符合設(shè)計要求，各項參數(shù)均已達標。</p><p>　　

4、關(guān)鍵詞：順丁橡膠；聚合釜；工藝設(shè)計</p><p>　　AbstractThis design from butadiene rubber develop</p><p>　　pment course and the present situation, according to the actual condition of the factory production, accord

5、ing to the national policy, laws and regulations, determine the design principle: abide by the relevant state laws and regulations, based on domestic, assimilate and digestion of imported equipment and technology, and ad

6、vanced production technology, economy reasonable, feasible, safe and reliable, to prevent environmental pollution, protectecological balance.According to the design task bo</p><p>　　height is 4.4m.</p>

7、;<p>　　According to determine the process flow and control plan, draw take control of the process flow diagram; compiled by 1.1 × 107 kg / year butadiene rubber production workshop design specification.After

8、a final accounting, 1.1 × 107 kg / year butadiene rubber production workshop design meets the design requirements, all parameters are standard.Key words: butadiene rubber; hot water tank; process design</p>

9、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 總論7</b></p><p><b>　　1.1概述7</b>&

10、lt;/p><p>　　1.1.1 順丁橡膠的發(fā)展史7</p><p>　　1.2順丁橡膠的生產(chǎn)工藝概況1</p><p>　　1.2.1聚合方法:1</p><p>　　1.2.2.單體原料路線的確定1</p><p>　　1.2.3.溶劑的選擇1</p><p>　　1.2.4.引發(fā)劑

11、的選擇1</p><p>　　1.3.聚合反應機理及影響反應的因素2</p><p>　　1.3.1聚合反應機理2</p><p>　　1.3.2影響反應的因素2</p><p>　　1.4 我國順丁橡膠工業(yè)發(fā)展情況3</p><p>　　1.4.1.我國鎳系順丁橡膠發(fā)展狀況3</p><

12、;p>　　1.4.2.低順式順丁橡膠國外發(fā)展狀況3</p><p>　　1.4.3.稀土順丁橡膠的發(fā)展方向3</p><p>　　1.5. 我國順丁橡膠發(fā)展趨勢4</p><p>　　1.5.1 世界順丁橡膠發(fā)展動態(tài)4</p><p>　　1.5.2. 世界順丁橡膠供需現(xiàn)狀5</p><p>　　1.5

13、.3.世界順丁橡膠消費分析6</p><p>　　1.5.4. 世界順丁橡膠供需預測6</p><p>　　1.6. 國內(nèi)市場現(xiàn)狀分析6</p><p>　　1.6.1. 供需概況6</p><p>　　1.6.2. 進出口分析7</p><p>　　1.6.3.國內(nèi)下游用戶分析8</p>&

14、lt;p>　　1.6.4. 近10年來國內(nèi)供求變化的特點9</p><p>　　1.7. 國內(nèi)市場展望10</p><p>　　1.7.1. 汽車業(yè)仍將拉動國內(nèi)合成橡膠需求快速增長10</p><p>　　1.7.2. 橡膠制品出口仍將拉動國內(nèi)橡膠需求增長11</p><p>　　1.7.3.“十二五”期間順丁橡膠新增能力將快速

15、增加。11</p><p>　　1.7.4.順丁橡膠的供需平衡預測。12</p><p>　　1.7.5.順丁橡膠發(fā)展方向。12</p><p>　　1.8. 設(shè)計原則依據(jù)及范圍13</p><p>　　1.8.1 設(shè)計原則13</p><p>　　1.8.2 設(shè)計依據(jù)13</p><p

16、>　　1.8.3 設(shè)計范圍及深度14</p><p>　　1.9 生產(chǎn)規(guī)模14</p><p>　　1.9.1 本裝置生產(chǎn)規(guī)模14</p><p>　　1.9.2 設(shè)計的開工時間14</p><p>　　1.9.3 生產(chǎn)方式14</p><p>　　1.10 裝置組成14</p><

17、;p>　　1.10.1 生產(chǎn)工段14</p><p>　　1.10.2 輔助生產(chǎn)設(shè)施14</p><p>　　1.11 生產(chǎn)制度14</p><p>　　第2章 生產(chǎn)方法及工藝流程15</p><p>　　2.1 生產(chǎn)方法及工藝流程選擇15</p><p>　　2.2 工藝參數(shù)的選擇15</p&

18、gt;<p>　　2.3 工藝流程特點16</p><p>　　第3章 生產(chǎn)流程簡述17</p><p>　　3.1 聚合原理17</p><p>　　3.2 生產(chǎn)流程說明17</p><p>　　3.2.1 催化劑配制17</p><p>　　3.2.2 聚合工段18</p>

19、<p>　　3.2.3后處理工段19</p><p>　　第4章 工藝計算21</p><p>　　4.1 聚合釜的物料平衡計算21</p><p>　　4.1.1 計算依據(jù)21</p><p>　　4.1.2 計算項目22</p><p>　　4.1.3 計算22</p><

20、p>　　4.2 聚合釜的熱量衡算25</p><p>　　4.2.1 計算依據(jù)25</p><p>　　4.2.2 計算項目40</p><p>　　4.2.3 計算41</p><p>　　4.3終止釜的物料衡算45</p><p>　　4.3.1 計算45</p><p>

21、　　4.4凝聚釜物料衡算47</p><p>　　4.4.1 計算依據(jù)47</p><p>　　4.4.3 計算48</p><p>　　4.5緩沖罐、振動篩及緩沖槽物料衡算52</p><p>　　4.5.1 計算52</p><p>　　4.6 干燥脫水物料衡算54</p><p&g

22、t;　　4.6.1計算54</p><p>　　4.7包裝物料衡算56</p><p>　　4.7.1 計算56</p><p>　　4.8 油水分離器物料衡算57</p><p>　　4.81 計算57</p><p>　　4.9 溶劑回收部分物料衡算59</p><p>　　4.

23、9.1 計算59</p><p>　　第5章 設(shè)備計算63</p><p>　　5.1聚合釜工藝設(shè)計計算63</p><p>　　5.1.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)63</p><p>　　5.2膠液罐容積確定63</p><p>　　5.3 膠液罐筒體直徑與筒體高度確定63</p><p>　　第

24、6章 原材料動力消耗定額及消耗量65</p><p>　　第7章 生產(chǎn)控制分析66</p><p><b>　　第8章 定員68</b></p><p>　　第9章 三廢治理69</p><p>　　9.1 三廢排放及處理方法69</p><p>　　9.2 安全措施69</p&

25、gt;<p>　　第10章 結(jié)論70</p><p><b>　　參考文獻71</b></p><p><b>　　致謝73</b></p><p><b>　　附 錄74</b></p><p><b>　?。猎O(shè)備一覽表74</b

26、></p><p><b>　?。路栒f明74</b></p><p><b>　　C成品指標75</b></p><p><b>　　第1章 總論</b></p><p><b>　　1.1概述</b></p><p>

27、　　1.1.1 順丁橡膠的發(fā)展史</p><p>　　丁二烯是最重要的合成橡膠單體，在合成橡膠生產(chǎn)所消耗的單體中</p><p>　　丁二烯的用量是最大的。最早問世的合 成橡膠就是第一次世界大戰(zhàn)期間，德國生產(chǎn)的二甲基丁二烯橡膠，戰(zhàn)后因質(zhì)量低劣而被淘汰。蘇聯(lián)十月革命勝利后，開展了合成橡膠的試制工作，并于1932年開始了丁鈉橡膠的工業(yè)化生產(chǎn)。由于這種橡膠的性能不好，其它國家一直未進行大規(guī)模生產(chǎn)

28、。美國菲利普公司和橡膠儲備公司曾在1950年研制過乳液聚合法制造聚 二烯橡膠，后來進行了工業(yè)化，但規(guī)模不大。與此同時，美國莫頓研究了甩醇烯 催化劑制造聚丁二烯橡膠，這種橡膠聚合速度快，分子量大，在日本阿爾多公司進行了工業(yè)化。</p><p>　　以上幾種方法制得的聚丁二烯橡膠，其立體結(jié)構(gòu)都不規(guī)整，物性和加工性都不能滿足要求，因而始終未能發(fā)展到大規(guī)模生產(chǎn)。</p><p>　　自1953年齊

29、格勒-納塔定向聚合催化劑出現(xiàn)以后，1954年末美國古德里奇-海灣化學公 司用鋰催 化劑制得了高順式聚異戊二烯橡膠， 由于異戊二烯成本較高，而丁二烯又比較價廉易得，因此， 很多人試圖用新型催化劑使丁 二烯聚合 ，以期獲得高順式結(jié)構(gòu)的聚丁二烯。 1960年前，美國菲利普公司用鈦系催化劑，美國古德里奇-海灣化學公司、殼牌化學公司和 意大利的 蒙特卡蒂尼化學公司用鈷系催化體系，日本橋石公司用鈦系催化劑，分別制得了高順式結(jié)構(gòu)的聚丁二烯橡膠，并于1

30、960?1965年期間先后實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。由于這種橡膠結(jié)構(gòu)規(guī)整，具有許多優(yōu)良性能，因此發(fā)展速度很快。1962年順丁橡膠的生產(chǎn)能力在合成橡膠中還只占第五位，而到1964年生產(chǎn)能力就超過了丁基、氯丁和丁腈橡膠，而躍居為第二位，僅次于丁苯橡膠。1974年其總產(chǎn)量已達到120多萬噸。</p><p>　　生產(chǎn)順丁橡膠的國家也在不斷增加，現(xiàn)已有美國、日本、英國、法國、意大利、德國、蘇聯(lián)、加拿大、捷克、波蘭、羅馬尼亞、比利

31、時、印度等國。</p><p>　　我國合成橡膠工業(yè)解放前是根本沒有的，新中國成立后，雖然開辟了不少天然橡膠墾殖場，但產(chǎn)量遠遠滿足不了需要。1959年后也相繼生產(chǎn)了丁苯、氯丁、丁腈等橡膠品種，但總產(chǎn)量遠遠滿足不了社會主義建設(shè)事業(yè)的需要，特別是蘇修進口的、以糧食酒精作為丁二烯原料的酒精路線極為陳舊和不合理。為石油化學工業(yè)的發(fā)展提供了豐富的原料。我國自1959年就開始的順丁橡膠不同催化體系的研制工作，經(jīng)過多年實踐，積

32、累了豐富經(jīng)驗，終于闖出了以抽余油為溶劑、以環(huán)烷酸鎳-三異丁基鋁-三氟化硼乙醚絡(luò)合物為催化劑的我國生產(chǎn)順丁橡膠的嶄新道路。1969年建成了千噸中試裝置， 1971年-1976年相繼建成了六個萬噸級規(guī)模的順丁橡膠廠， 生產(chǎn)噸位大為提髙。用稀土催化劑進行丁二烯溶液聚合可得順式含量97%以上的順丁橡膠，這個方法是我國在1964年首次研究成功的。稀上催化劑合成的順丁橡膠分子量比較大，適宜于做充油順丁橡膠，這項新產(chǎn)品目前正在試生產(chǎn)中。</p&

33、gt;<p>　　幾年來，順丁橡膠生產(chǎn)、科研戰(zhàn)線上的廣大職工，堅持以階級斗爭為綱，堅持鞍鋼憲法，深入開展工業(yè)學大慶的群眾運動，不斷取得新成績，顧丁橡膠產(chǎn)量和質(zhì)量逐年提高。目俞，其總產(chǎn)量已超過丁苯橡跤，躍居我國合成橡膠產(chǎn)量的第一位。 [1]</p><p>　　1.2順丁橡膠的生產(chǎn)工藝概況</p><p>　　1.2.1聚合方法:</p><p>　　根

34、據(jù)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)要求從自由基聚合、陰離子聚合、陽離子聚合配位聚合等反應機理中選擇出配位聚合，同時考慮配位聚合所用原料、引發(fā)劑、傳熱、物料輸送、產(chǎn)物溶解、回收、操作方式等方面綜合考慮選擇溶液聚合實施方法。該工藝路線包括了如反應活性中心的形成過程；特殊引發(fā)劑組分的安全防護；由于溶劑的存在必然要考慮的回收、循環(huán)利用；反應的終止方式；產(chǎn)品防老化處理等特點。操作方式為連續(xù)操作。</p><p>　　1.2.2.單體原料路線的確定

35、</p><p>　　通過比較乙炔法、乙醇法、丁烷一步脫 氫法、丁烯氧化脫氫法、丁烯催化脫氫法、石油高溫裂解回收法等生產(chǎn)方法的優(yōu)缺點，結(jié)合當?shù)厍闆r，因地制宜地選擇合適的丁烯氧化脫氫制丁二烯原料路線。</p><p>　　1.2.3.溶劑的選擇</p><p>　　各種溶劑對反應原料、產(chǎn)物及反應所用各種引發(fā)劑的溶解能力不同。從溶解度參數(shù)、體系粘度、工程上傳熱與攪拌、生

36、產(chǎn) 能力提高、回收難易、毒性大小、來源、輸送等幾方面對苯、甲苯、甲苯-庚烷，溶劑油等，進行綜合比較，確定選擇溶劑油。</p><p>　　1.2.4.引發(fā)劑的選擇</p><p>　　從適合順丁橡膠生產(chǎn)的引發(fā)劑共性入手，如定向能力高、穩(wěn)定性好、易貯存、高效、用量少、易分離及殘存對產(chǎn)物性能無影響等，對常用 四大類型引發(fā)劑Li系、Ti系、Co系、Ni系進行比較，選擇Ni系引發(fā)劑，其組份主引發(fā)劑

37、為環(huán)烷酸鎳，助引發(fā)劑為以異丁基鋁，第三組分為三氟化硼·乙醚絡(luò)合物。</p><p>　　1.3.聚合反應機理及影響反應的因素</p><p>　　1.3.1聚合反應機理</p><p>　　丁二烯聚合反應的機理屬于連鎖聚合反應，遵循配位陰離子的鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止及鏈轉(zhuǎn)移等基元反應機理。其總反應式為：</p><p>　　n CH

38、2＝CH—CH＝CH2 [ CH2—CH＝CH—CH2]n</p><p>　　1.3.2影響反應的因素</p><p>　　影響聚合反應的因素主要有引發(fā)劑的陳化方式，引發(fā)劑配制濃度，引發(fā)劑用量、配比，通過幾方面進行分析，最后得出比較合適配方為：</p><p><b>　　鎳/丁</b></p><p

39、><b>　　鋁/丁</b></p><p><b>　　硼/丁</b></p><p><b>　　鋁/硼 0.25、</b></p><p><b>　　醇/鋁=6</b></p><p><b>　　鋁/鎳=3～8</b>

40、</p><p>　?、賳误w濃度。提高單體濃度聚合反應速度增加，有利于提高產(chǎn)量。從傳熱、攪拌、物料輸送等方面綜合考慮單體濃度(丁濃)控制范圍為10～15％。</p><p>　?、跍囟?。聚合溫度升高，會使反應速度加快，產(chǎn)物分子量下降，但過高的溫度會造成大分子產(chǎn)生支化，影響膠的質(zhì)量。因此，要嚴格控制。一般首釜不大于95℃，末釜不大于110℃。</p><p>　　③雜

41、質(zhì)。體系中的雜質(zhì)主要有乙腈、水分、炔烴和空氣中的氧等，這些雜質(zhì)主要對引發(fā)劑的活性、誘導期的長短、體系的穩(wěn)定性、聚合速度產(chǎn)生影響，因此，要嚴格控制在一定指標以下。</p><p>　　設(shè)計原則中還要考慮主要設(shè)備的選型。[2]</p><p>　　1.4 我國順丁橡膠工業(yè)發(fā)展情況</p><p>　　1.4.1.我國鎳系順丁橡膠發(fā)展狀況

42、 </p><p>　　我國鎳系順丁橡膠聚合技術(shù)也有了很大的發(fā)展, 一是催化劑陳化方式由雙二元催化劑陳化改為Al-Ni 陳化稀B 單加方式[3] , 提高了聚合活性、降低催化劑用量和橡膠的凝膠含量, 聚合釜的年生產(chǎn)能力可達到350t / m3 , 遠遠超過日本JSR 公司260t / m3的年生產(chǎn)水平, 聚合首釜的開口周期也大大延長, 由最初的30 天延長到目前的600

43、 多天; 二是在鎳系順丁橡膠添加第四組分——水的應用。體系中增加適量的水能提高催化劑活性, 縮短聚合反應時間, 同時降低聚合物生膠和混煉膠門尼粘度, 提高產(chǎn)品優(yōu)級率; 三是制備充油鎳系順丁橡膠; 四是生產(chǎn)高抗沖聚苯乙烯( HIPS ) 的順丁橡膠, 用鎳系順丁橡膠生產(chǎn)HIPS, 要求順丁橡膠具有適當門尼粘度( 37～43) ,5% 苯乙烯為溶液粘度要低( 50～70mPa ·s) ,凝膠含量控制在0. 015%( 質(zhì)量分數(shù))

44、以下, 其中粘度是NiBR 中一項極難達到的技術(shù)指標[4] ; 五是自行終止技術(shù)的應用。我國鎳系順丁橡膠投產(chǎn)后一直用乙醇做終止劑, 從1993 年開始北京燕山石油化工公司合成橡膠廠進行鎳系順丁橡膠生產(chǎn)不加終止劑可行性研究[</p><p>　　1.4.2.低順式順丁橡膠國外發(fā)展狀況</p><p>　　目前國內(nèi)中門尼值高順式含量順丁橡膠基本飽和, 但低順式順丁膠和高順式稀土催化劑順丁橡膠數(shù)

45、量還不多。而1961 年美國Firsto ne 輪胎及橡膠公司首先利用丁基鋰進行大規(guī)模生產(chǎn)低順式聚丁二烯橡膠以來, 其生產(chǎn)能力由1961 年的30kt / a 發(fā)展到1991 年的850kt / a。低順式順丁膠與高順式相比, 在許多方面均存在差異, 如具有較佳的耐寒性, 尤以低溫曲繞性更佳, 而高順式順丁橡膠Tg 雖較低, 但其分子結(jié)構(gòu)規(guī)整度高, 因此, 在- 25 °C 左右開始結(jié)晶, 在- 40 °C 變硬。使

46、其耐寒性變差。 </p><p>　　1.4.3.稀土順丁橡膠的發(fā)展方向 </p><p>　　稀土催化劑順丁橡膠國外發(fā)展也很快, 主要是稀土催化劑合成的順式1, 4 含量98% ～99% 的聚丁二烯表現(xiàn)了比傳統(tǒng)立構(gòu)聚丁二烯橡膠( T iBR、Co-BR 和NiBR)

47、 更好的生膠強度和硫化膠性能。文獻資料表明, 原西德Bayer 公司和Enichem 跨國公司近幾年來各自推出了稀土釹系聚丁二烯橡膠( Nd-BR) 的商品。這標志著順丁橡膠的生產(chǎn)進入了稀土催化劑的新階段。Bayer 公司的技術(shù)是催化劑由10個碳原子的叔基羧酸釹鹽Nd ( C9H19 COO ) 3( NDV ) , 倍半乙基( C2H5 )3Al2Cl( EASC) 與二異丁基氫化鋁( i-C4H9 ) 2AlH ( DIBAH) 三

48、部分組成,NDV 能較好地溶解在脂肪烴溶劑中, 并有很好的聚合活性, 聚合過程與傳統(tǒng)立構(gòu)順丁橡膠相同, 為典型的溶液聚合反應, 聚合溶劑為飽和脂肪烴或環(huán)烷烴,不能用甲苯, 但苯可以用, 聚合反應溫度為50～90°C, 產(chǎn)物的相對分子質(zhì)量隨溫度的升高而逐漸下降,用溫度來調(diào)節(jié)相對分子質(zhì)量。Sy lvester 宣稱, Bayer公司已掌握了ML( 1+ 4) 100 C = 15～100、</p><p>

49、　　1.5. 我國順丁橡膠發(fā)展趨勢</p><p>　　1.5.1 世界順丁橡膠發(fā)展動態(tài)</p><p>　　1998 年世界合成橡膠總產(chǎn)量為10090千噸/年,其中順丁橡膠產(chǎn)量為2721千噸/年, 僅次于丁苯橡膠, 排在第二位。其中美國513千噸年獨聯(lián)體380千噸/年、日本306千噸/年, 我國順丁橡膠總生產(chǎn)能力為400千噸/年, 僅次于美國, 是世界順丁橡膠第二大生產(chǎn)國?！№樁∠鹉z彈性

50、好、耐磨性和耐低溫性能好、生熱低、滯后損失小, 耐屈繞性、抗龜裂性及動態(tài)性能好,廣泛用于輪胎、膠帶、膠管、膠鞋等制造業(yè)。目前順丁橡膠、天然橡膠、丁苯橡膠混合使用, 可明顯改善輪胎的綜合性能[7] 。1997～2002 年世界順丁橡膠需求量平均年增長率為2. 2%, 略高于丁苯橡膠, 未來順丁橡膠在合成橡膠中將繼續(xù)保持第二大品種的地位。</p><p>　　1.5.2. 世界順丁橡膠供需現(xiàn)狀</p>

51、<p>　　2010年世界經(jīng)濟有所恢復，世界順丁橡膠需求也隨之回升，開工率提高。2010年世界順丁橡膠產(chǎn)能364萬噸/年，產(chǎn)量287萬噸，開工率為79%萬噸，同比增加8.1%。世界順丁橡膠的主要供應地區(qū)為亞洲、北美及西歐，2010年三地區(qū)總能力占世界的81.5%。其中，亞洲為最大供應地，2010年產(chǎn)能為168萬噸/年，占世界總能力的46.1%；其次是北美及西歐地區(qū)，產(chǎn)能分別為80萬噸/年和49萬噸/年。</p>

52、<p>　　從消費狀況看，亞洲、北美和西歐仍是主要的消費地區(qū)。2010年，亞洲、北美、西歐消費量分別為161萬噸、41萬噸、42萬噸，分別占世界消費總量的56.3%、14.4%、14.6%。2010年，世界順丁橡膠主要凈進口地區(qū)是西歐（10.5萬噸）、中南美（9.1萬噸）、中東（4萬噸）和亞洲（2.9萬噸）；而主要凈出口地區(qū)為北美（17萬噸）和中東歐（9.3萬噸）。2010年，美國的順丁橡膠產(chǎn)能居世界首位，產(chǎn)能為80萬噸/年，

53、但裝置開工率僅為72.9%；其產(chǎn)量和消費量分別為58萬噸和35萬噸，均位居世界第二；美國也是世界最大的順丁橡膠出口國，出口量為30.5萬噸，占其產(chǎn)量的52.6%。繼2004年中國消費量超過美國，成為世界最大的丁二烯消費國后，2010年中國順丁橡膠產(chǎn)量也超過美國，躍居世界首位，但產(chǎn)能僅位列第二。獨聯(lián)體順丁橡膠能力排在第三位（47.4萬噸/年），但產(chǎn)量（26.8萬噸）及消費量（8.6萬噸）相對較低。而出口量則較多，2010年為18.6萬噸，

54、占其產(chǎn)量的69.4%，是世界僅次于美國和韓國出口較多的地區(qū)。雖然日本（35.8萬噸/年）和韓國（31.0萬噸/年）的順丁橡膠產(chǎn)能相對較低，但由</p><p>　　1.5.3.世界順丁橡膠消費分析</p><p>　　2010年世界順丁橡膠消費量為287萬噸。其中，70.7%用于輪胎及其制品，11.6%用于高抗沖聚苯乙烯（HIPS），3.6%用于生產(chǎn)ABS，14.1%用于其他領(lǐng)域。北美輪胎

55、工業(yè)發(fā)達，用于生產(chǎn)輪胎及制品的比例高于世界平均水平，2010年消費比例達77.7%；HIPS占17.2%，也高于世界平均水平；ABS占2.9%，低于世界平均水平。西歐輪胎制品和HIPS所占比例分別為65.4%和12.7%。亞洲順丁橡膠在輪胎及制品消費比67.4%，低于世界平均水平；而在HIPS和ABS領(lǐng)域的消費比例分別為10.3%4.6%，高于世界平均水平。</p><p>　　1.5.4. 世界順丁橡膠供需預測

56、</p><p>　　未來幾年，世界順丁橡膠供需仍將快速增長，需求增速略快于產(chǎn)能增長，開工 率將有小幅提高。預計2015年世界順丁橡膠產(chǎn)能和需求分別為439萬噸/年和350萬噸，開工率為79%，2010-2015年年均增速分別為3.8%和4%。亞洲是未來 幾年產(chǎn)能和需求增長最快的地區(qū)，據(jù)有關(guān)資料顯示，2010-2015年年均增長率分別為6.6%和4.9%，2015年產(chǎn)能和需求量為230萬噸/年以上和205萬噸，占

57、世界總量的46%和53%，分別較2005年增長6個百分點和10個百分點。未來幾年，中東歐和中南美還有少量的新增能力，其他地 區(qū)均沒有新增能力。中東和中南美是除亞洲外需求增加較快的地 區(qū)。北美和西歐未來幾年順丁橡膠需求也有小幅增長，2010-2015年年均增速分別為1.6%和2.4%；但占世界總消費量的比例卻不斷下降，預計2015年 分別為12.8%和13.5%。未來幾年，世界順丁橡膠在輪胎領(lǐng)域的消費比例仍將小幅增加，而在HIPS和ABS

58、領(lǐng)域的消費量仍繼續(xù)增加，但所占比例將有所下降。</p><p>　　1.6. 國內(nèi)市場現(xiàn)狀分析</p><p>　　1.6.1. 供需概況</p><p>　　過去10年，我國順丁橡膠產(chǎn)能增速相對較慢。其中前5年沒有新建裝置，只是對老裝置的擴 能改造；后5年則先后有4套裝置建成投產(chǎn)。這4套裝置分別是2006年和2008年高橋石化和獨山子石化新建10萬噸/年和18萬噸

59、/年的多功能橡膠裝置中安排的低順膠生產(chǎn)線，臺橡宇部5萬噸/年鈷系裝置以及2010年國內(nèi)第一家民營企業(yè)山東玉皇化工8萬噸/年裝置。截止到2010年底，我國順丁橡膠產(chǎn)能為65.3萬噸/年，2000-2010年年均增 速為5%。隨著需求的增加，裝置開工率不斷提高，由2000年的78.5%提高 到2010年的99.2%，產(chǎn)量也由31萬噸增加到2010年的65萬噸。過去10年，我 國汽車工業(yè)快速發(fā)展，輪胎等橡膠制品出口快速增加，順丁橡膠需求也隨

60、之快速增加。2010年我國順丁橡膠消費量約88萬噸，2000年以來年均增 速為10.2%，其中2005-2010年年均增速高達13.2%。由于供應增速不及需求增長我國順丁橡膠進口量快速增加。我國順丁橡 膠進口量從2000年5.2萬噸 上升到2010年的26.2萬噸，過去10年進口量 年均增速為17.5%。國內(nèi)產(chǎn)品 自給率從2000年的94.6%下降到</p><p>　　1.6.2. 進出口分析</p>

61、;<p>　?。?）進口來源分析。我國順丁橡膠進口主要來自周邊國家和地區(qū)。2010年我國進口自韓國、日本、中國臺灣省、俄羅斯、泰國的順丁橡膠數(shù)量為20.3萬噸，占總進口量的77.4%，較2000年的74.4%提高了3個百分點。但10年內(nèi)各來源地區(qū)變化有所不同。其中來自韓國、俄羅斯和泰國的進口量快速增加，主要源于其國內(nèi)產(chǎn)能及開工率的提高，而國內(nèi)需求基本平穩(wěn)，增加的產(chǎn)量主要用于出口。而來自日本和中國臺灣省的進口增速則相對較慢，

62、所占比例呈下降趨勢。這主要是兩地區(qū)的產(chǎn)能變化不大，而需求也基本平穩(wěn)，開工率提高所增加的產(chǎn)量使得出口增加有限。此外，來自美國的進口量快速增長。德國和英國順丁橡膠對我國的出口增速也在10%以上，但出口數(shù)量相對較低，均不足1萬噸。</p><p>　?。?）進口貿(mào)易方式分析。我國順丁橡膠進口主要以來進料加工貿(mào)易、一般 貿(mào)易和 保稅區(qū)轉(zhuǎn) 儲為主，2010年分別占總進口量的46.1%、31.7%和20.4%。2000年以來

63、，隨著國內(nèi)橡膠制品出 口的不斷增多，橡膠進口以來進料加工貿(mào)易方式的數(shù)量不斷增加，由2000年的2.3萬噸增加到2007年的13.2萬噸，所占 比例相應由44.4%提升到60.2%。但是直到2008-2010年，受金融危機及特保案等因素影響，來進料加工方式進口比例快 速下降，2009年降至41.8%，2010年又回升到46.1%。過去10年，一般貿(mào)易進口不斷增加，由2000年的2.4萬噸增加到2010年的8.3萬噸，但其在總進口量中所占比

64、例由2000年的45.7%下降到2010年的31.7%。值得注意的是，近年來保稅區(qū)轉(zhuǎn)儲正成為一種較重要的貿(mào)易方式，但其最終流向則需要做進一步的跟蹤調(diào)研。2000年這種貿(mào)易方式的進口量僅為0.031萬噸，所占比例也只有0.6%；而到2010年保稅區(qū)轉(zhuǎn)儲則增加到5.3萬噸，所占比例大幅提高到20.4%。</p><p>　　（3）出口趨勢分析。過去10年，我國順丁橡膠出口情況也發(fā)生了較大的變化。從出口數(shù)量看，由200

65、0年的3.67萬噸（占我國合成橡膠出口總量的57.3%）下降到2007年的1.47萬噸（占18.1%）。近兩年出口量又有所回升，2010年為3.06萬噸，但占我國合成橡膠出口總量的比例繼續(xù)下降到12.9%。從出口目的地來看， 我國順丁橡膠主要出口到周邊國家和地區(qū)。2 0 1 0 年我國出口的順丁橡膠中有7 8 % 左右出口到香港（ 估計轉(zhuǎn)口為主）和（16.8%）、越南（12.2%）、泰國（10.2%）、印度（9.8%）、印尼（9.5%）

66、、馬來西亞（7.1%）、韓國（6.7%）以及中國臺灣省（5.8%）等。從出口貿(mào)易方式來看，2010年主要通過保稅區(qū)（43.4%）、一般貿(mào)易（30.8%）和進料加工貿(mào)易（25.6%）幾種方式為主。</p><p>　　1.6.3.國內(nèi)下游用戶分析</p><p>　　2010年我國順丁橡膠消費量為88萬噸，主要用于制造輪胎及其制品、鞋靴產(chǎn)品、塑料改性、力車胎等行業(yè)。輪胎制造業(yè)是順丁橡膠的最大

67、消費用戶。2010年我國輪胎及其制品行業(yè)約消耗順丁橡膠61.5萬噸，占其總消費量的70%左右。順丁橡膠由于具有優(yōu)良的耐磨性、耐屈撓性等，在輪胎中具有其他膠種不可替代的用途，包括：胎側(cè)膠、載重斜交胎、導向輪胎胎面膠、冬用輪胎 胎面膠、子午胎胎圈護膠等。如載重子午胎子口部位用膠70%為低 順式順丁橡膠。我國輪胎企業(yè)眾多，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)由斜交胎向子午胎轉(zhuǎn)化、有內(nèi)胎向無內(nèi)胎轉(zhuǎn)化，高性能輪胎、綠色輪胎日益增多。2010年我國輪胎外胎產(chǎn)

68、量約4.2億條，其中子午線輪胎為3.6億條，子午化率85.7%。子午化率較2000年時提高了53.6個百分點。我國輪胎生產(chǎn)企業(yè)主要集中在山東、江蘇、浙江、廣東等省市。隨著國內(nèi)電子電器行業(yè)的快速發(fā)展，HIPS和ABS樹脂消費快速增加，而順丁橡膠作為塑料的抗沖改性劑也得到了進一步應用。順丁橡膠應用于HIPS的生產(chǎn)，加入量約為5%～8%；ABS生產(chǎn)中加入量約為10%～20%。2010年，我國H I P S 的產(chǎn)量為8 8 萬噸左右， 加<

69、;/p><p>　　1.6.4. 近10年來國內(nèi)供求變化的特點</p><p>　?。?）供需快速增長。在世界順丁橡膠生產(chǎn)中所占地位不斷提高截至2010年底，我國順丁橡膠產(chǎn)能達65.3萬噸/年，較2000年的40萬噸/年增加了約25萬噸/年，年均增長5%。過去10年我國順丁橡膠產(chǎn)能增長較慢，在我國合成橡膠總量中所占比例已由2000年的38.5%下降2010年的23.2%。2010年末，我國順丁

70、橡膠產(chǎn)能僅次于美國（80萬噸/年），位居世界第二位；同時，在世界合成橡膠總能力中所占比例也由2000年的12.5%提高到2010年的17.9%。2000-2010年我國順丁橡膠產(chǎn)量年均增長7.5%，2010年我國順丁橡膠產(chǎn)量已超出美國（58萬噸），升至世界第一。</p><p>　　隨著近年國內(nèi)汽車及電子電器行業(yè)的高速發(fā)展及輪胎、鞋等橡膠制品出口的快速增加，我國順丁橡膠表觀消費量也快速增長，由2000年的33萬噸

71、增加到2010年的88萬噸，年均增長10.2%，在世界順丁橡膠消費總量中所占比例也由14.5%提高到30.6%。國內(nèi)年需求量持續(xù)增長。只有2008年，受金融危機爆發(fā)的影響，我國順丁橡膠需求量同比出現(xiàn)下降。但隨著經(jīng)濟刺激政策出臺，2009-2010年需求量快速回升。自2006年我國順丁橡膠需求量超過美國之后，一直高居世界第一位，并已遠高于位居第二位的美國（2010年為35萬噸）和第三位的日本（2010年為26萬噸）。</p>

72、<p>　?。?）生產(chǎn)品種不斷增加，新增了鈷系及稀土系產(chǎn)品，但國內(nèi)自給率仍有所下降。2000年我國順丁橡膠產(chǎn)品幾乎全部為鎳系產(chǎn)品，僅有茂名石化和燕山石化在一段時期內(nèi)生產(chǎn)少量的LCBR（低順膠）產(chǎn)品，而用于HIPS所需順丁橡膠幾乎全部靠進口。過去10年，我國順丁橡膠品種逐漸豐富。高橋石化和獨山子石化先后引進技術(shù)生產(chǎn)了鋰系低順式順丁橡膠、2009年臺橡宇部（南通）公司5萬噸/年鈷系裝置也建成投產(chǎn)。同時，中國石油先后在錦州和獨山子

73、的生產(chǎn)裝置上試產(chǎn)出稀土系順丁橡膠產(chǎn)品。隨著國內(nèi)HIPS及本體法ABS產(chǎn)能的不斷增加，順丁橡膠作為其改性劑的需求量越來越大，再加上國內(nèi)輪胎工業(yè)擴展對順丁橡膠需求的增長，而過去10年國內(nèi)丁二烯產(chǎn)能增速大大低于需求增速，導致國產(chǎn)順丁橡膠自給率持續(xù)多年呈現(xiàn)出下降趨勢，從2000年的94.6%下降到最低時2007年69.8%，2010年回升至73.7%。</p><p>　?。?）順丁橡膠供應格局發(fā)生較大變化，競爭多元化格

74、局形成。截止到2010年底，國內(nèi)順丁橡膠產(chǎn)能仍主要集中在中國石化和中國石油兩大集團，中國石化和中國石油產(chǎn)能分別為34萬噸/年和18萬噸/年，所占份額分別為52.5%和27.6%；而2000年時，國內(nèi)順丁橡膠生產(chǎn)全部集中在兩大集團，所占份額分別為70%和30%。而在“十一五”期間，涉外企業(yè)（含臺資）和其他企業(yè)（含民營）開始進入合成橡膠領(lǐng)域，其步伐則日趨增大，2010年已分別形成產(chǎn)能5萬噸/年和8萬噸/年，所占份額已達7.7%和12.3%。

75、</p><p>　　1.7. 國內(nèi)市場展望</p><p>　　“十二五”期間，我國仍處于城市化和重化工業(yè)化雙加速發(fā)展階段經(jīng)濟仍將以8%～9%的速度增長，汽車工業(yè)進入起飛期，汽車需求量及保</p><p>　　有量將快速增加。同時，我國橡膠加工及電子電器制造大國地位在“十二五”期間也不會發(fā)生較大的變化，出口仍將對國內(nèi)順丁橡膠需求產(chǎn)生較大的拉動作用。</p&g

76、t;<p>　　1.7.1. 汽車業(yè)仍將拉動國內(nèi)合成橡膠需求快速增長。</p><p>　　隨著我國經(jīng)濟的快速增長及金融危機后刺激政策的出臺，我國汽車產(chǎn)銷量快速增加。2009年我國汽車銷量突破1 000萬輛大關(guān)，2010年再創(chuàng)新高至1 833萬輛。其中乘用車和商用車分別為1 185萬輛和647萬輛。與此同時，汽車保有量也不斷增加，截止到2010年末我國汽車保有量達7 796萬輛。其中乘用車和商用車分

77、別為4 661萬輛和3 135萬輛。從表征汽車普及水平的千人保有量來看，2010年我國乘用車千人保有量為34.76輛，遠低于2008年美國451輛、日本453輛、德國503輛以及韓國258輛的水平，我國汽車行業(yè)仍有較大的發(fā)展空間。結(jié)合未來國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展模式及國內(nèi)人口結(jié)構(gòu)變化等因素，根據(jù)國家相關(guān)機構(gòu)預測，到“十二五”末，我國汽車需求量將達2 750萬輛左右，其中乘用車需求在2 000萬輛左右；汽車保有量達1.76億輛左右，其中乘用車保有量在

78、1.2億輛左右；乘用車千人保有量可達90輛左右。由此可見，“十二五”期間，我國汽車工業(yè)仍將快速發(fā)展，汽車工業(yè)仍將帶動國內(nèi)輪胎及其制品的發(fā)展，從而帶動國內(nèi)橡膠需求的繼續(xù)增長。</p><p>　　1.7.2. 橡膠制品出口仍將拉動國內(nèi)橡膠需求增長。</p><p>　　近年來，我國輪胎等橡膠制品出口量不斷增加，除受金融危機影響的2008年、2009年增速較低外，其他年份的出口增速均在20%以

79、上。盡管2010年受到輸美輪胎特保案的影響，出口美國輪胎減少，但我國輪胎總出口量同比增速仍高達21.6%。“十二五”期間，我國輪胎等橡膠制品出口仍將繼續(xù)增長，但由于主要出口市場過于集中，美國輪胎特保案、歐盟REACH法規(guī)及輪胎標簽法規(guī)的相繼出臺及實施，已經(jīng)或即將對我國輪胎等橡膠制品出口造成一定影響，因此預計未來出口增速將會減慢。此外，人民幣升值、勞動力成本不斷上升、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移、反傾銷等貿(mào)易保護主義等因素也將使我國輪胎等橡膠制品出口增速降。

80、</p><p>　　1.7.3.“十二五”期間順丁橡膠新增能力將快速增加。</p><p>　　從目前掌握的情況看，預計到2015年我國順丁橡膠產(chǎn)能將突破150萬噸/年大關(guān)，“十二五”期間將新增88萬噸/年左右；產(chǎn)能也將遠超美國，成為世界最大的順丁橡膠生產(chǎn)國。屆時，順丁橡膠產(chǎn)能在我國合成橡膠總量中所占比 例將由2010年的23.2%提高到2015年的30.4%。從供應主體看，“十二五”期

81、間，國內(nèi)兩大集團公司和地方及民營企業(yè)成為投資的主體，產(chǎn)能增加均在25～30萬噸/年左右，但所占比例則有較大變化。到2015年末，中國石化所占比例為42.8%，較2010年減少近10個百分點，中國石油所占比例繼續(xù)維持在28%左右，而地方及民營企業(yè)所占比例則明顯提高，由2010的12.3%提升到2015年的24.5%。表2列出了未來 幾年國 內(nèi)計劃新建順丁橡膠裝置情況。隨著產(chǎn)能的增加，對主要原料丁二烯的需求量也將大幅增加。根據(jù)目前掌握的數(shù)據(jù)

82、測算，預計2015年我國丁二烯的表觀需求量在350萬噸左右，而根據(jù)國內(nèi)石腦油為原料的乙烯產(chǎn)量測算，丁二烯產(chǎn)量在300萬噸左右，未來丁二烯供應仍存在較大的缺口。而從國際市 場情況看，由于美國、中東等地區(qū)的乙烯原料的輕質(zhì)化趨勢 ，C4資源量較少，丁二烯收率較低，丁二烯資</p><p>　　1.7.4.順丁橡膠的供需平衡預測。</p><p>　　汽車的輕量化、輪胎 的綠色、節(jié)能、高性能化發(fā)展

83、趨勢，對橡膠材料提出了新的要求。歐盟REACH法規(guī)及輪胎標簽法規(guī)等也將加快橡膠材料的發(fā)展。此外，我國天然 橡膠的短缺，也會使得相關(guān)合成橡膠替代產(chǎn)品的需求量快速增加。未來S SBR、稀土順丁膠、異戊橡膠、鹵化丁基膠、熱塑性彈性體等產(chǎn)品的應 用將不斷增加，所占比例將有所提高。預計“ 十二五” 末， 我國順丁橡膠需求量將達130萬噸右.2010-2015年年均增速在7%～8%，增速較前10年有所降低。而到2015年末，我國順丁橡膠產(chǎn) 能將達1

84、50萬噸/年左右，年均增速高達18.6%。從總量上來看，國內(nèi)順丁橡膠產(chǎn)能將大于需求 ，同時由于國內(nèi)以加工貿(mào)易方式進口的順丁橡 膠較多，以及高檔次產(chǎn)品仍需進口，將導致某些部分國際海域，船用燃料油的硫含 量要從目前的4.5%降到3.5%，從2020年起硫含量降至0.5%。[9]</p><p>　　1.7.5.順丁橡膠發(fā)展方向。</p><p>　　(1)開發(fā)順丁橡膠新品種和新牌號， 以調(diào)整現(xiàn)

85、有順丁橡膠的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，增加裝置適應性。繼續(xù)進行 充油順丁橡膠不同充油份數(shù)及不同門尼的產(chǎn)品，稀土順丁橡膠產(chǎn)量 很少、裝置規(guī)模小產(chǎn)品牌號單一，難以適應多種用途、多種加工 配方的需求，缺少低順橡膠的技術(shù)開發(fā)和應用研究， 并盡早將研究成果投入工業(yè) 生產(chǎn)， 實現(xiàn)在順丁橡膠裝置上的多品種生產(chǎn)[10]</p><p>　　(2)優(yōu)化順丁橡膠現(xiàn)有的催化 體系和工藝條件，進一步降低物耗能耗，提高技術(shù)水平。催化劑 陳化方式需改進，以

86、提高總轉(zhuǎn)化率，穩(wěn)定活性。國內(nèi)蒸汽與溶劑的消耗略高于國外， 增加了產(chǎn)品成本，產(chǎn)品出口量小。需要提高生產(chǎn)自控水平，如在線門尼粘度檢測水平低， 導致產(chǎn)品門尼粘度波動較大，影響了用戶使用。</p><p>　　(3)開發(fā)新型聚合反應器。目前順丁橡膠采用，采用雙螺帶攪拌器， 存在返混狀態(tài)、攪拌不均等缺陷。所以主要是攪拌漿型的改動，提高混合效果， 強化傳熱能力，從而能優(yōu)化聚合工藝指標， 提高產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量。</p>

87、;<p>　　(4)不斷開辟順丁橡膠在非輪胎制品中的應用。增加順丁橡膠在工程輪胎、拖拉機輪胎、農(nóng)用輪胎中的使用比例， 占領(lǐng)塑料改性用順丁橡膠市場，開發(fā)改性順丁橡膠如氯化順丁橡膠、環(huán)氧化、羧化、鹵磺化改性順丁橡膠的研究等，以進一步擴大順丁橡膠的用量。</p><p>　　(5)進一步研究和開發(fā)鋰系、釹系順丁橡膠催化劑， 重點研究采用改性技術(shù)合成高性能橡膠以滿足高性能輪胎的要求， 研究氣相或液相聚合順丁

88、橡膠的生產(chǎn)技術(shù)。[11]</p><p>　　1.8. 設(shè)計原則依據(jù)及范圍</p><p>　　1.8.1 設(shè)計原則</p><p>　　本設(shè)計按以下原則進行：</p><p>　　(1)遵守國家有關(guān)法律及法規(guī)；</p><p>　　(2)立足國內(nèi)，吃透和消化國外引進的設(shè)備和工藝；</p><p&g

89、t;　　(3)力求生產(chǎn)技術(shù)先進，經(jīng)濟合理，實施可行，安全可靠；</p><p>　　(4)防止環(huán)境污染，保護生態(tài)平衡。</p><p>　　1.8.2 設(shè)計依據(jù)</p><p>　　(1)依據(jù)校發(fā)的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書；</p><p>　　(2)參考遼化聚丙烯生產(chǎn)裝置技術(shù)資料；</p><p>　　(3)原材料，半成品，成

90、品規(guī)格，質(zhì)量指標參照遼化企業(yè)標準執(zhí)行；</p><p>　　(4)設(shè)備設(shè)計，PI圖繪制規(guī)范按遼化設(shè)計院規(guī)范執(zhí)行。</p><p>　　1.8.3 設(shè)計范圍及深度</p><p>　　(1)設(shè)計范圍：本設(shè)計包括聚合，分離和干燥工段的設(shè)計。</p><p>　　(2)設(shè)計深度：本設(shè)計深度為初步設(shè)計。</p><p><

91、;b>　　1.9 生產(chǎn)規(guī)模</b></p><p>　　1.9.1 本裝置生產(chǎn)規(guī)模</p><p>　　本裝置生產(chǎn)規(guī)模為1.1×107千克/年順丁橡膠粉末。</p><p>　　1.9.2 設(shè)計的開工時間</p><p>　　設(shè)計運轉(zhuǎn)時間為8000小時/年。</p><p>　　1.9.3

92、生產(chǎn)方式</p><p>　　生產(chǎn)方式為連續(xù)自動化生產(chǎn)。</p><p><b>　　1.10 裝置組成</b></p><p>　　1.10.1 生產(chǎn)工段</p><p>　　該車間主要由聚合工段和后處理工段組成。</p><p>　　聚合工段主要由罐區(qū)、計量、聚合、配制、粘度等崗位組成。<

93、;/p><p>　　后處理主要由混膠、凝聚、干燥、壓塊、薄膜、紙袋等崗位組成</p><p>　　1.10.2 輔助生產(chǎn)設(shè)施</p><p>　　包括控制室，配電室，實驗室及辦公室。</p><p>　　本裝置所需的乙烯，丙烯，水，電，蒸汽均由廠區(qū)系統(tǒng)管網(wǎng)提供。</p><p><b>　　1.11 生產(chǎn)制度&l

94、t;/b></p><p>　　開工時間每年8000小時，采用連續(xù)自動化生產(chǎn)，五班三運轉(zhuǎn)。</p><p>　　第2章 生產(chǎn)方法及工藝流程</p><p>　　2.1 生產(chǎn)方法及工藝流程選擇</p><p>　　生產(chǎn)聚丙烯的方法有溶液法、溶劑法、液相本體法、氣相本體法和液相-氣相本體法。工業(yè)生產(chǎn)多用2～5釜串聯(lián)的淤漿聚合，單程轉(zhuǎn)化率為9

95、0%～95%，催化劑效率一般為300～900克聚丙烯/克TiCl3，等規(guī)度≥95%。液相本體聚合和氣相聚合是60年代相繼發(fā)展起來的，它們的特點是不使用汽油溶劑，工藝流程簡化，催化劑效率較高，成本降低。1975年開始出現(xiàn)高效載體催化劑，是用MgCl2作載體并添加苯甲酸酯組分的鈦－鋁催化體系，其效率高達70～100千克聚丙烯/千克鈦，已經(jīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。這樣可以省去除去催化劑殘渣等后處理工序，受到普遍重視。這種高效催化劑體系又稱為第二代齊格勒

96、－納塔催化劑[12]。</p><p>　　本設(shè)計采用的是新淤漿法，即溶劑法，以己烷為溶劑，采用高效催化劑進行丙烯淤漿聚合，經(jīng)聚合、干燥、造粒等工段生產(chǎn)等規(guī)聚丙烯顆粒，較傳統(tǒng)淤漿法而言，此方法大大簡化了生產(chǎn)工藝流程，提高了可靠性。</p><p>　　2.2 工藝參數(shù)的選擇 </p><p>　　(1)反應器（D201、D202）：D201反應器：T=70℃，P=1

97、.0Mpa，停留時間：3.5小時，裝料系數(shù)：0.9，漿料濃度：36%（以聚合物計）；</p><p>　　D201反應器：T=70℃，P=0.5Mpa，停留時間：2.5小時，裝料系數(shù)：0.9，漿料濃度：36%（以聚合物計）。</p><p>　　(2)反應器夾套水冷卻器：反應器循環(huán)用冷卻水 入口溫度：40℃ 出口溫度：60℃。</p><p>　　(3)閃蒸罐（D

98、204）：頂部溫度：34℃ 壓力：0.1174Mpa ，底部溫度：70℃ </p><p>　　壓力：0.127Mpa。</p><p>　　(4)己烷預熱器（E204）：溫度：94℃。</p><p>　　(5)吸入分離罐（D206）：壓力：0.017Mpa。</p><p>　　(6)中間罐（D205）：溫度：70℃ ， 液位：30%

99、 ， SL：36%。</p><p>　　(7)離心機（S301）：溫度：40℃ ， 濾餅干基濕含量：25%。</p><p>　　(8)閃蒸干燥器（MD301）；熱氮氣進口溫度：140℃， 出口溫度：90℃，停留時間：0.5～1s。</p><p>　　(9)流化床干燥器（MD302）：熱氮氣進口溫度：124℃ ，入口壓力：0.127Mpa；熱氮氣出口溫度：110

100、℃ ，出口壓力：0.109Mpa。</p><p>　　(10)氣液分離罐（D302）。</p><p>　　溫度：10℃ ，壓力：0.103Mpa。</p><p>　　2.3 工藝流程特點</p><p>　　(1)本工藝使用高活性定向的三組分催化劑，有單獨的一套催化劑制備系統(tǒng)；</p><p>　　(2)生產(chǎn)均聚

101、物采用兩釜串聯(lián)操作；</p><p>　　(3)分離過程采用先進的臥式雙鼓離心機，分離效果好，可使濾餅含濕率達20%；</p><p>　　(4)采用兩級干燥即氣流干燥和流化床干燥器，使物料干燥充分；</p><p>　　(5)聚合釜D201散熱采用夾套和氣相換熱，散熱分配為夾套30%，氣相換熱為70%。聚合釜D202采用夾套和漿料釜外冷卻方式散熱，散熱分配為夾套4

102、0%，漿料釜外冷卻換熱為60%；</p><p>　　(6)副產(chǎn)品無規(guī)聚丙烯已被利用降低了生產(chǎn)成本；</p><p>　　(7)聚合干燥階段采用微機控制，減少了工人的勞動強度，提高了工業(yè)的自動化水平，精度高。</p><p>　　第3章 生產(chǎn)流程簡述</p><p><b>　　3.1 聚合原理</b></p>

103、;<p><b>　　反應原理：</b></p><p>　　n C4H6——> [C4H6]n –17600kkal/kmol</p><p>　　將丁二烯混合于溶劑油中聚合為順丁橡膠，其聚合原理為為配位陰離子聚合，原料主要有丁二烯，溶劑油，催化劑，防老劑等。</p><p>　　3.2 生產(chǎn)流程說明</p>

104、<p>　　3.2.1 催化劑配制</p><p>　　本裝置采用鎳系催化劑體系，鎳系催化劑是一個四組份催化劑</p><p>　　A組份:有機酸鎳，我國采用的是環(huán)烷酸鎳，是主催化劑，是催化劑活性中心，在催化聚合反應時起定向作用。</p><p>　　B組份:烷基鋁，我國采用三異丁基鋁。Al(C4H9)3用作鎳的還原以降低鎳的價態(tài)，并使鎳烷基化口<

105、/p><p>　　C組份:含氟的無機化合物，我國采用三氟化硼乙醚絡(luò)合物。BF3(C2H5)2用作提供與活性中心形成配位體的氟。</p><p>　?。?）催化劑，Al用量對聚合的影響。Al的主要作用是使環(huán)烷酸鎳還原成低價鎳，并參與活性種的生成A1還能破壞聚合體系的雜質(zhì)促進聚合反應；在聚合體系中過量的Al能抑制鏈轉(zhuǎn)移速度，使聚合物的聚合度增加，門尼粘度升高；過剩的Al能與B催化劑作用，影響聚合活

106、性，且其產(chǎn)物能促進凝膠的生成。</p><p>　　高催化劑相對用量和延長聚合反應時間,在順丁橡膠生產(chǎn)過程,應降低Al用量，減少AI與B的接觸機會,當采用Al量調(diào)節(jié)聚合物門尼粘度時，Al用量應控制在Al／Ni比在2．0～4．0范圍以內(nèi)。</p><p>　?。?）H20 用量對聚合的影響。在鎳催化體系丁二烯溶液聚合過程中，B、H2o的作用產(chǎn)物參與活性種的生成過程,有促進鏈轉(zhuǎn)移的功能。因此，

107、在一定的范圍內(nèi)增加B、H20用量能提高聚合反應活性。水用量過多，能破壞催化劑,“殺死”活性種，影響聚合反應，促進聚合過程凝膠生成量，影響產(chǎn)品質(zhì)量。</p><p>　?。?）溫度。聚合反應溫度控制可通過調(diào)節(jié)催化劑用量來控制聚合反應速度，使丁二烯在規(guī)定的時間內(nèi)達到一定聚合轉(zhuǎn)化率，并保持聚合反應溫度在指定范圍內(nèi)。聚合反應速度除了與催化劑用量有關(guān)外還與單體濃度和體系溫度有關(guān)，單體濃度和體系溫度高，聚合速度快。當聚合反應

108、溫度低于控制指標時可以采用5個控制措施。</p><p>　　①提高溶劑和丁二烯的進料溫度</p><p><b>　?、谔岣叽呋瘎┯昧?；</b></p><p>　?、劢档腿軇┻M料量以提高單體濃度；</p><p>　?、鼙３执呋瘎┻M料量不變，降低聚合進料量以提</p><p>　?、輹和＞酆线M

109、料，實行“悶釜”，當反應溫度達到溫度控制指標時繼續(xù)進料。</p><p>　　(4)配比。在聚合過程中，調(diào)節(jié)催化劑用量必須控制催化劑配比范圍。目前，Al、Ni、B、H2o的摩爾比一般控制在(3～4)：l：(8～lO)：(8～12)，在此范圍內(nèi)調(diào)節(jié)催化劑用量，可以把聚合物的門尼粘度控制在合格范圍內(nèi)。在此范圍內(nèi)，B大量過剩，B原子不參與活性種的生成起作用的是F，活性種結(jié)構(gòu)中含有3個F，也有學者翻認為活性種結(jié)構(gòu)中含有4