1.概述
1.1设计原则
1.1.1设计依据
本项目通过研读大量的关于顺丁橡胶性质、用途、生产技术及市场情况分析的文献，对生产聚合顺丁橡胶的工艺过程进行设计的。以及依据就专业教师下达的设计任务书来设计。 1.2设计概况
mm理论 该设计生产规模为年产45000t顺丁橡胶。主要原料：单体——丁二烯；溶剂——溶剂油；引发剂——环烷酸镍、三异丁基铝、乙醚络合物；终止剂——乙醇；防老剂——2.6-二叔丁基对甲苯酚（简称2.6.4）。其生产原理采用溶液聚合的方法，使丁二烯、溶剂、引发剂等在连续釜式反应器中进行配位聚合，制得粘稠胶液，再通过水蒸汽凝聚、洗胶、干燥、压块等过程获得最终产品——顺丁橡胶。 沦陷区的女人
1.3工艺路线的确定
1.3.1聚合方法的确定刘天华简介
顺丁橡胶以丁二烯为单体，采用不同催化剂和聚合方法合成。目前世界上顺丁橡胶生产大部分采用溶液聚合法。
催化剂类型的选择与配制是顺丁橡胶生产的关键，它决定工艺过程、聚合速度、聚合物的微观结构和橡胶的性能等。目前生产采用的催化剂主要有镍系、钛系、钴系、锂系、稀土钕系等。不同催化体系顺丁橡胶的生产工艺各有特点，但大体相似，以连续溶液聚合为主，主要工序有：①催化剂、终止剂和防老剂的配制和计量；②丁二烯的聚合；③胶液的凝聚；④后处理，橡胶的脱水和干燥；⑤单体、溶剂的回收和精制。催化剂经配制、陈化后，与单体丁二烯、溶剂抽一起进入聚合装置，在此合成顺丁橡胶。胶液在进入凝聚工序前加入终止剂和防老剂。胶液用水蒸汽凝聚后，橡胶成颗粒状与水一起输送到脱水、干燥工序。干燥后的生胶包装后去成品仓库。在凝聚工序用水蒸汽蒸出的溶剂油和丁二烯经回收精制后循环使用。
顺丁橡胶的生产工序包括：催化剂、终止剂和防老剂的配制计量，丁二烯聚合，胶液凝聚和橡胶的脱水干燥。其聚合几乎都采用连续溶液聚合流程，聚合装置大都用3～5釜串联，单釜容积为12～50m3。
根据产物结构要求从自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合、配位聚合等反应机理中选择出配位聚合，同时考虑配位聚合所用原料、引发剂、传热、物料输送、产物溶解、回收、操作方式等方面综合考虑选择溶液聚合实施方法。该工艺路线包括了如反应活性中心的形成过程；特殊引发剂组分的安全防护；由于溶剂的存在必然要考虑的回收、循环利用；反应的终止方式；产品防老化处理等特点。操作方式为连续操作。曼哈顿灰姑娘在溶液聚合制备顺丁橡胶过程中，从胶浆中脱除溶剂及其回收精制耗费大量能量 ，这是溶液聚合的最大弱点。为降低生产能耗，国外围绕提高聚合温度和转化率，以及改变溶剂体系开展了广泛的研究，同时得到了良好的设计方案。
1.3.2单体原料路线的确定
通过比较乙炔法、乙醇法、丁烷一步脱氢法、丁烯氧化脱氢法、丁烯催化脱氢法、石油高温裂解回收法等生产方法的优缺点，结合当地情况，因地制宜地选择合适的丁烯氧化脱氢
制丁二烯原料路线。
1.3.3溶剂的选择
各种溶剂对反应原料、产物及反应所用各种引发剂的溶解能力不同。从溶解度参数、体系粘度、工程上传热与搅拌、生产能力提高、回收难易、毒性大小、来源、输送等几方面对苯、甲苯、甲苯-庚烷、溶剂油等，进行综合比较，确定选择溶剂油。
1.3.4引发剂的选择
从适合顺丁橡胶生产的引发剂共性入手，如定向能力高、稳定性好、易贮存、高效、用量少、易分离及残存对产物性能无影响等，对常用的四大类型引发剂Li系、Ti系、Co系、Ni系进行比较，选择Ni系引发剂，其组份主引发剂为环烷酸镍，助引发剂为以异丁基铝，第三组分为·乙醚络合物。
1.4催化剂活性中心的形成方式 — 陈化方式
陈化是指为了提高引发剂活性，充分发挥各组分的作用，在聚合前事先把引发剂各组分安
一定配比，在一定的条件下进行的预混合反应。国内对上述引发体系曾采用过三种陈化方式，即三元陈化、双二元陈化、稀硼单加。通过比较确定最佳方式为稀硼单加。
Cat.陈化和陈化方式：
① Cat.的陈化：多组分的催化剂按一定的顺序进行混合，使Cat.具有活性的过程,② 陈化方式：三元陈化→双二元陈化→B单加,目前催化剂的陈化方式是B单加。③ Cat.陈化的条件：Cat.陈化是放热反应，陈化的条件：
a.低温，－10～10℃；
b.时间短（10～20min在管道中进行，静态混合器）；
c.浓度低
1.4.1聚合反应机理及影响反应的因素
1.4.2聚合反应机理
丁二烯聚合反应的机理属于连锁聚合反应，遵循配位阴离子的链引发、链增长、链终止及链转移等基元反应机理。其总反应式为：
n CH2＝CH—CH＝CH2 [ CH2—CH＝CH—CH2]n
1.4.3影响反应的因素
影响聚合反应的因素主要有引发剂的陈化方式，引发剂配制浓度，引发剂用量、配比，通过几方面进行分析，最后得出比较合适配方为：
丁二烯浓度为99.86%
magma铸造模拟软件 丁浓为20g/100ml
[Ni]=2g/l,[Al]=2g/l,ρB =1130g/l,硼油比=1：500（体积）
Ni/丁=1.0×10-5, B/丁=0.8×10-4, Al/丁=0.4×10-4(mol)
防老剂浓度为186g/l, 防老剂量/橡胶量=1%（W）
单体浓度 提高单体浓度聚合反应速度增加，有利于提高产量。从传热、搅拌、物料输送等方面综合考虑单体浓度(丁浓)控制范围为10～15％。 温度 聚合温度升高，会使反应速度加快，产物分子量下降，但过高的温度会造成大分子产生支化，影响胶的质量。因此，要严格控制。一般首釜不大于95℃，末釜不大于110℃。杂质 体系中的杂质主要有乙腈、水分、炔烃和空气中的氧等，这些杂质主要对引发剂的活性、诱导期的长短、体系的稳定性、聚合速度产生影响，因此，要严格控制在一定指标以下。设计原则中还要考虑主要设备的选型。治理结构
1.4.4车间组成
该车间主要由聚合工段和后处理工段组成。聚合工段主要由罐区、计量、聚合、配制、度等岗位组成。后处理主要由混胶、凝聚、干燥、压块、薄膜、纸袋等岗位组成。设计范围包括：聚合工段至后处理工段的物料衡算、聚合过程的热量衡算、聚合工段各种设备的选型，物料流程图、带控制点工艺流程图、聚合釜装配图、平面布置图等。
1.4.5 生产制度
考虑装置的大修，采用年开工时间为7900h，全装置主要采用连续操作方式，局部采用间歇操作方式。
2.产品的物理化学性质及技术指标
2.1.1顺丁橡胶的结构
顺丁橡胶的物理化学性质与其结构的直接关系。这种结构又分为分子内结构和分子间结构(聚集态结构)。
H H
C C
CH2 CH2 CH2 CH2
C C
H H 顺式1.4结构
0.86nm
还有反式1.4结构和1.2位加成产物。利用环烷酸镍－三异丁基铝－乙醚络合物引发体系使丁二烯聚合后的产物中含96％～98％的顺式1.4结构，含1％～2％反式1.4结构和1％～2％的1.2结构加成物。这种以顺式1.4结构为主的聚合物具有分子链长，自然状态下为无规线团状；分子内存在独立双键使大分子链的柔性大，同时易于硫化处理的特点。由于顺式1.4结构含量大，使得大分子的规整性好，同时又由于分子链无取代基，造成对称性好，但因其重复结构单元之间距离大，而使顺式1.4结构聚丁二烯比反式1.4结构聚丁二烯更难于结晶。即便能结晶，其熔点也低(顺式1.4含量为98.5％的产物，熔点为0℃)，因此，在常温下无结晶态，只以无定形形态存在。相反，反式结构产物易结晶。故此，前者是高弹性体，后者无弹性。
2.1.2顺丁橡胶的性能
通过与天然橡胶相比，顺丁橡胶具有弹性高、耐低温性好、耐磨性佳、滞后损失和生热性小、耐挠曲性及动态性能好以及耐老化、而永久性好等特点。被广泛用于轮胎加工行业。但它也有加工性欠佳、强度较差、抗湿滑性不好、有冷流性倾向等不足。
顺丁橡胶的性能一看生胶的性能(可塑性、加工性、外观、颜等)好坏，影响它因素有聚合方法、引发剂系统、生胶的分子结构、门尼粘度、平均分子量、分子量分布、凝胶含量、灰分、挥发份等。二看硫化后的硫化胶性能(抗张强度、300％定拉伸强力、伸长率、硬度、回弹性、生成热、永久变形、磨耗量等)，影响硫化胶的因素有门尼粘度、凝胶含量、加工用的配合剂(种类、用量、配方)加工方法等。上述这些可以用表格列出数据对常见橡胶胶进行比较显示。
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