丁基橡膠的生產(chǎn)工藝設(shè)計資料

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。丁基橡膠的生產(chǎn)工藝設(shè)計-丁基橡膠的生產(chǎn)工藝設(shè)計B線項目報告丁基橡膠的生產(chǎn)工藝設(shè)計班級：姓名：學號：指導老師：目錄引言.3摘要.4一、丁基橡膠的簡介.5二、丁基橡膠的發(fā)展史.5（1）世界史.5(2)中國史.6三、丁基橡膠的生產(chǎn)狀況.6（1）生產(chǎn)能力.6（2）國內(nèi)生產(chǎn)主要牌號及質(zhì)量指標.7四、丁基橡膠的結(jié)構(gòu)和特性.81、結(jié)構(gòu).82、特性.8五、丁基橡膠的生產(chǎn).91、生產(chǎn)工藝.92、反應機理.93、主要原料.94、工藝條件.95、主要生產(chǎn)技術(shù)特點.106、生產(chǎn)流程.107、反應影響因素.12六、丁基橡膠的用途

2、.13七、生產(chǎn)安全問題.14八、溴化丁基橡膠加工研究進展.14九、我國丁基橡膠生產(chǎn)存在問題及建議.151、存在問題.152、為了使中國丁基橡膠工業(yè)快速健康發(fā)展，建議：.16參考文獻.17引言本設(shè)計主要對丁基橡膠的發(fā)展史，生產(chǎn)狀況，生產(chǎn)工藝，以及用途和新發(fā)展做了簡要的介紹，其中詳細介紹了丁基橡膠的生產(chǎn)工藝，對丁基橡膠的淤漿法做了介紹，由于編寫時間比較倉促，難免出現(xiàn)出錯，懇請大家提出批評。摘要異丁烯與少量異戊二烯共聚而成的一種合成橡膠，簡稱IIR。具有良好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,最突出的是氣密性和水密性。它對空氣的透過率僅為天然橡膠的1/7，丁苯橡膠的1/5，而對蒸汽的透過率則為天然橡膠的1/20

3、0，丁苯橡膠的1/140。因此主要用于制造各種內(nèi)胎、蒸汽管、水胎、水壩底層以及墊圈等各種橡膠制品。關(guān)鍵詞：丁基橡膠異丁烯異戊二烯乙烯丙烯復迭制冷一、丁基橡膠的簡介異丁烯與少量異戊二烯共聚而成的一種合成橡膠，簡稱IIR。具有良好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,最突出的是氣密性和水密性。它對空氣的透過率僅為天然橡膠的1/7，丁苯橡膠的1/5，而對蒸汽的透過率則為天然橡膠的1/200，丁苯橡膠的1/140。因此主要用于制造各種內(nèi)胎、蒸汽管、水胎、水壩底層以及墊圈等各種橡膠制品丁基橡膠是合成橡膠的一種，由異丁烯和少量異戊二烯合成。制成品不易漏氣，一般用來制造汽車、飛機輪子的內(nèi)胎。丁基橡膠是異丁烯和異戊二烯的共

4、聚物，它在1943年投入工業(yè)生產(chǎn)。丁基橡膠英文：butylrubber二、丁基橡膠的發(fā)展史（1）世界史1943年Exxon公司在美國BatonRouge工廠實現(xiàn)了丁基橡膠的工業(yè)化生產(chǎn)。1944年加拿大Polysar公司采用美國技術(shù)在Sarnia建成丁基橡膠生產(chǎn)裝置。1959年后，法國、英國、日本也開始生產(chǎn)丁基橡膠。1960年EXXON公司開始生產(chǎn)氯化丁基橡膠。1965年P(guān)olysar公司開發(fā)了溴化丁基橡膠。1991年，Bayer公司購買Polysar全部合成橡膠業(yè)務，Exxon公司也收購了在法國的丁基橡膠生產(chǎn)裝置，從此世界丁基橡膠的生產(chǎn)基本上被Exxon和Bayer兩大公司所壟斷。(2)中國史

5、中國丁基橡膠的研究開發(fā)始于20世紀60年代，并建立了中試生產(chǎn)裝置，后因各種原因而停止。1999年，北京燕山石油化工公司合成橡膠廠引進意大利PI公司技術(shù)，建成到目前為止中國惟一的一套30kt/a丁基橡膠生產(chǎn)裝置。該裝置能夠生產(chǎn)IIR1751、IIR1751F和IIR0745三個牌號的普通丁基橡膠產(chǎn)品，其中IIR1751屬于內(nèi)胎級產(chǎn)品，中等不飽和度，高門尼粘度，相當于Exxon公司的268、Bayer公司的301及俄羅斯的BK1675N產(chǎn)品牌號，主要用于制造輪胎內(nèi)胎、硫化膠囊和水胎等制品；IR1751F是食品、醫(yī)藥級產(chǎn)品，中等不飽和度，高門尼粘度可用于口香糖基礎(chǔ)料以及醫(yī)用瓶塞的生產(chǎn)；IIR0745

6、是絕緣材料、密封材料和薄膜級產(chǎn)品，極低不飽和度、低門尼粘度，主要用于電絕緣層和電纜頭薄膜的生產(chǎn)。最初兩年，由于技術(shù)、設(shè)備等方面的原因，該裝置難以連續(xù)穩(wěn)定運行，開工率較低，產(chǎn)品合格率低，原材料消耗、動力消耗及成本偏高。2000年和2001年產(chǎn)量分別只有4.055kt以及和4.190kt。經(jīng)過近兩年的技術(shù)攻關(guān)，生產(chǎn)裝置的運行狀況有了很大程度的改善，產(chǎn)量逐年增加，2002年產(chǎn)量達到21.545kt，其中產(chǎn)品合格率為84.7%，2003年產(chǎn)量進一步增加到27kt，其中產(chǎn)品合格率達到95.4%。三、丁基橡膠的生產(chǎn)狀況（1）生產(chǎn)能力目前，世界上只有美國、德國、俄羅斯和意大利4個國家擁有丁基橡膠生產(chǎn)技術(shù)，在

7、國際市場上，美國Exxon公司和德國Bayer公司的丁基橡膠產(chǎn)品處于壟斷地位，生產(chǎn)能力約占世界總生產(chǎn)能力的80%，此外，這兩大公司在新產(chǎn)品和新技術(shù)的開發(fā)方面也處于世界領(lǐng)先地位。9個國家13套丁基橡膠裝置，總能力104萬噸/年（117）其中：Exxon公司約占51.5Bayer公司約占28.6中國燕化公司3.9萬噸/年,約占4.37%1999年，中石化北京燕山石油化工公司合成橡膠廠引進意大利PI公司技術(shù)，建成到目前為止我國唯一的一套年產(chǎn)能3.0萬t的丁基橡膠生產(chǎn)裝置。先后解決了產(chǎn)品門尼粘度波動大、降解、變色和不飽和度低等質(zhì)量問題，生產(chǎn)裝置的運行狀況有了很大程度的改善，產(chǎn)量逐年增加。（2）國內(nèi)生產(chǎn)

8、主要牌號及質(zhì)量指標四、丁基橡膠的結(jié)構(gòu)和特性1、結(jié)構(gòu)CH3CH3CH2C=CHCH2CH2CmnCH3其中，異戊二烯分子以反式1,4結(jié)構(gòu)形式無規(guī)地分布于分子鏈中，幾乎不存在1,2結(jié)構(gòu)和3,4結(jié)構(gòu)2、特性優(yōu)點（1）透氣率低，氣密性好丁基橡膠分子鏈中側(cè)甲基排列密集，限制了聚合分子的熱運動。（2）熱穩(wěn)定性好可在100或稍低溫度下于空氣中長期使用。脫硫的丁基橡膠使用溫度可達150到200（3）吸能性好丁基橡膠分子結(jié)構(gòu)中缺少雙鍵，且側(cè)鏈甲基分布密度大。（4）耐臭氧和耐天候老化性（5）化學穩(wěn)定性好（6）電絕緣性較好（7）水滲透率極低缺點（1）硫化速度慢（2）互黏性差（3）相容性差（4）與補強劑之間作用弱五、

9、丁基橡膠的生產(chǎn)1、生產(chǎn)工藝目前國內(nèi)丁基再生膠的生產(chǎn)工藝有六七種之多，主要有蒸煮法、炒制法、擠出法、微波法、輻射法、高溫連續(xù)催化法、化學機械法等，但無論采用何種方法，目的是采用最經(jīng)濟、最科學的方法把廢丁基橡膠由網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)變成線型結(jié)構(gòu)。2、反應機理丁基橡膠的生產(chǎn)以淤漿法為主，其聚合機理是典型的陽離子聚合機理。以氯甲烷為溶劑、三氯化鋁為引發(fā)劑、在-100低溫下進行陽離子共聚合。離子聚合所用的引發(fā)劑對水極為敏感。因此，離子聚合的實施方法中不能用以水為介質(zhì)的聚合方法，即不能采用懸浮聚合和乳液聚合，只能采用本體聚合和溶液聚合。并且單體和其它原料中含水量應嚴格控制,其含水量以10-6計。在離子聚合中溶液聚合方

10、法為主。本體聚合法中只有低壓法HDPE的生產(chǎn)。在溶液聚合方法中常根據(jù)聚合物在溶劑中的溶解情況不同分為均相溶液聚合（常稱為溶液法）和非均相溶液聚合（常稱為淤漿法）。溶液聚合法主要用于中壓聚乙烯PE、聚丁二烯橡膠（PBR）、聚異戊二烯橡膠（PIPR）、乙-丙橡膠（E-PR）和溶液丁-苯橡膠（SSBR）等的生產(chǎn)。淤漿法主要用于聚丙烯(PP)和丁基橡膠(PIBR)的生產(chǎn)3、主要原料單體：異丁烯和異戊二烯（質(zhì)量比為97:3），引發(fā)劑：三氯化鋁濃度為0.20.4溶劑：氯甲烷終止劑：異丙醇阻聚劑：TBC(對叔丁基鄰苯二酚)4、工藝條件聚合溫度：10096聚合壓力：0.2Mpa0.3Mpa聚合轉(zhuǎn)化率：8090

11、物料在釜內(nèi)停留時間：30分鐘60分鐘聚合釜操作周期：24小時60小時5、主要生產(chǎn)技術(shù)特點(1)在低溫下進行,-98(2)放熱反應，反應速度極快，反應難控制(3)反應周期較短，聚合釜切換頻繁，操作難度大6、生產(chǎn)流程生產(chǎn)流程圖流程簡述：精制過的異丁烯和異戊二烯配制成25%氯甲烷的溶液，經(jīng)兩級冷卻后由聚合釜底送入聚合釜，催化劑氯化鋁經(jīng)緩沖罐送入聚合釜，兩者在聚合釜內(nèi)迅速發(fā)生反應。反應熱由通入聚合釜的冷卻列管中的液態(tài)乙烯蒸發(fā)帶走（乙烯丙烯復迭制冷）。聚合后，含丁基橡膠微粒的淤漿從聚合釜上部導出管溢入閃蒸釜，在攪拌下與熱水接觸，閃蒸出未反應的單體和溶劑。聚合物與水的混合物料送入脫氣釜，脫除膠中殘留的氯甲

12、烷，氯甲烷進行回收循環(huán)利用，然后送往膠液罐，再經(jīng)過脫水篩進行脫水，再經(jīng)過擠壓，干燥，壓塊，最后進行包裝。在氯甲烷的回收過程中，得到了精制的氯甲烷。加入異戊二烯的目的是為了在大分子主鏈上提供雙鍵，因為異丁烯的均聚物大分子鏈上無雙鍵，不易硫化為橡膠制品。反應特點：聚合反應速率快陽離子聚合的特點之一是聚合反應速率快，即使在低溫下進行反應也能在瞬間完成。因此，聚合熱的去除就成了很重要的問題。聚合反應熱常借助反應器夾套中液體乙烯的蒸發(fā)而移出。對原料的純度要求很高水、醚、醇和氨等極性物質(zhì)都會使引發(fā)劑失去活性；正丁烷有鏈轉(zhuǎn)作用；HYPERLINK/retype/zoom/96863f33f111f18583

13、d05a46?pn=11&x=0&y=0&raww=1090&rawh=672&o=png_6_0_0_135_114_622_384_893.25_1263.375&type=pic&fr=color&md5sum=73cd1c602f11d2690f90d030dac2c390&sign=a7c581cb00&png=110661-173081&jpg=59622-59622不飽和雜質(zhì)丁烯-1和丁烯-2則會生成凝膠。聚合前原料必須提純，一般要求異丁烯的純度要達到99%以上，異戊二烯的純度要達到98%，氯甲烷的純度要95%7、反應影響因素1.溫度溫度高，分子量低；溫度低，分子量高。聚合溫度對

14、異丁烯和異戊二烯的共聚反應有很大的影響，溫度高聚合物的相對分子質(zhì)量降低，不飽和度和橡膠的物理機械性能降低。在常溫下生成低相對分子質(zhì)量的化合物，要得到具有實際應用價值的聚合物,聚合溫度必須控制在-100以下。因此，原料、系統(tǒng)的冷卻和聚合體系的冷卻都需要大量的冷凝器和壓縮設(shè)備，給經(jīng)濟上和操作上都帶來很大麻煩。2.催化劑用量催化劑加入量大，反應劇烈，門尼低。催化劑加入量低，反應弱，門尼高。3.單體濃度（圖）有一適宜的濃度4.異戊二烯與異丁烯配比保證不飽和度5.水值聚合體系中適量的水，有助于對反應的調(diào)節(jié)控制，過多過少均有不利影響6.其它雜質(zhì)影響如丁烯-1,二甲醚,阻聚劑TBC(對叔丁基鄰苯二酚)等會影

15、響聚合反應,不同程度影響聚合物分子量,分子量分布和反應轉(zhuǎn)化率.六、丁基橡膠的用途HYPERLINK/retype/zoom/96863f33f111f18583d05a46?pn=13&x=0&y=0&raww=175&rawh=200&o=png_6_0_0_348_265_197_225_893.25_1263.375&type=pic&fr=color&md5sum=73cd1c602f11d2690f90d030dac2c390&sign=a7c581cb00&png=174506-189200&jpg=68357-68357丁基橡膠制作各種輪胎的內(nèi)胎、無內(nèi)胎輪胎的氣密層、各種密封墊圈

16、，在化學工業(yè)中作盛放腐蝕性液體容器的襯里、管道和輸送帶，農(nóng)業(yè)上用作防水材料。2005年，我國丁基橡膠消費量近15萬噸，國產(chǎn)丁基橡膠不足3萬噸，80%依靠進口，從1999年至2004年，進口量年均增長率達26.9%。由于，國際石油市場價格不斷上升，丁基橡膠價格也不斷攀升。近幾年來丁基橡膠的價格由15000元/T左右，上升呈現(xiàn)在的32000元/T以上。而丁基橡膠制品的價格雖然有所上升，但整體算價格上升幅度不超過30，遠遠趕不上丁基橡膠價格成倍的上升。所以很多使用丁基橡膠的企業(yè)把目光轉(zhuǎn)向了丁基橡膠的最佳替代產(chǎn)品丁基再生橡膠。丁基再生橡膠除了類似原聚合物的性能之外，還具有某些特殊的配合優(yōu)點，如改善尺寸

17、穩(wěn)定性，升熱性較低，減少焦燒。氣密性同原丁基橡膠一樣，比其它合成橡膠更好地保留原生膠的各種性能，所以丁基再生膠的經(jīng)營良好，是制造輪胎內(nèi)胎最佳選擇材料。丁基橡膠中含有少量的異戊二烯，故其不飽和度較低，其硫化膠耐老化性能非常優(yōu)良，這說明其很耐氧化，經(jīng)試驗也證明，廢硫化丁基橡膠再生時，氧起的作用很小，所以再生脫硫比天然橡膠困難。內(nèi)胎、水胎硫化膠囊氣密層電線絕緣材料防水建筑材料減震材料藥用瓶塞（食品級，包括鹵化丁基）食品（口香糖基料）（食品級）粘合劑橡膠水壩七、生產(chǎn)安全問題有毒有害異丙醇毒性等級為：中級；氯甲烷低毒；異丁烯易引起窒息、弱麻醉和弱刺激，有毒易燃易爆異丁烯，異戊二烯異丙醇都是易燃易爆物低溫

18、、負壓腐蝕性強含水異丙醇有腐蝕性作用八、溴化丁基橡膠加工研究進展溴化丁基橡膠是制造無內(nèi)胎輪胎不可替代的原材料，也是醫(yī)用橡膠制品的必須原料，屬于戰(zhàn)略物資。目前溴化丁基橡膠的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)裝置，只有美國和德國擁有，且技術(shù)不對外轉(zhuǎn)讓。由于我國尚不能生產(chǎn)溴化丁基橡膠，完全依賴進口，導致國內(nèi)市場、價格被外商壟斷控制。2000-2009年丁基橡膠表觀消費量年均增長率約為24.65%。09年消費量25.8萬噸,預計到12年丁基橡膠的需求量30萬噸,其中鹵化丁基橡膠約25萬噸,溴化丁基橡膠占鹵化的57%,約14.25萬噸。2010年11月30日，浙江龍盛發(fā)布關(guān)于溴化丁基橡膠項目中試結(jié)果的公告：近日，公司下屬的

19、杭州龍山化工有限公司和浙江齊成科技有限公司、浙江大學教授陳甘棠等兩人成立的溴化丁基橡膠中試小組試驗的工業(yè)化溴化丁基橡膠生產(chǎn)技術(shù)取得突破，經(jīng)北京橡膠工業(yè)研究所設(shè)計指標與進口同類產(chǎn)品質(zhì)量相當，這意味著我國無內(nèi)胎輪胎原料生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)取得重大突破。浙江龍盛披露，目前該技術(shù)尚處在中試的第一階段，中試小組投資建設(shè)的設(shè)計能力為1000噸/年的中試裝置，在該中試的第二階段將建設(shè)設(shè)計能力為3000噸/年的中試裝置，在中試完成后，將根據(jù)中試最終結(jié)果，并結(jié)合該技術(shù)的經(jīng)濟效益最終確定投資項目計劃。九、我國丁基橡膠生產(chǎn)存在問題及建議1、存在問題通過引進國外技術(shù)，中國建成了一套30kt/a的丁基橡膠生產(chǎn)裝置，并且通過近幾

20、年的不斷努力，實現(xiàn)了安全平穩(wěn)生產(chǎn)，產(chǎn)量不斷提高，在國內(nèi)市場中所占的份額逐漸擴大，在一定程度上滿足了國內(nèi)實際生產(chǎn)的需求。但與國外發(fā)達國家相比，還存在一定的差距，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）生產(chǎn)能力小，產(chǎn)量少，產(chǎn)品自給率低。目前中國丁基橡膠的生產(chǎn)能力只有30kt/a，遠低于其經(jīng)濟規(guī)模50kt/a的生產(chǎn)水平，更低于Exxon公司和Bayer公司70kt/a以上的生產(chǎn)規(guī)模，造成生產(chǎn)成本相對較高，產(chǎn)品自給率只有30%左右，在國際市場中缺乏競爭力；（2）技術(shù)力度開發(fā)不夠，品種牌號仍顯單一。目前中國引進的3個普通丁基橡膠產(chǎn)品牌號還不能完全生產(chǎn)，鹵化丁基橡膠等其他改性丁基橡膠產(chǎn)品還不能生產(chǎn)，造成一些高等級產(chǎn)

21、品大量進口，而通用產(chǎn)品銷售不暢的被動局面，在一定程度上影響了中國丁基橡膠的健康發(fā)展；(3)產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定。目前，中國生產(chǎn)的丁基橡膠產(chǎn)品在粘連、黃變、產(chǎn)品批次、揮發(fā)分以及門尼值波動幅度等方面還存在在一些問題，還有待提高；（4）產(chǎn)品應用范圍較小。目前，中國丁基橡膠產(chǎn)品約84%用于輪胎行業(yè)，其他方面的應用還比較少；(5)技術(shù)服務水平還不能很好地滿足用戶的需求。2、為了使中國丁基橡膠工業(yè)快速健康發(fā)展，建議：（1）提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)省能耗和物耗，以提高產(chǎn)品在市場中的競爭力。產(chǎn)品質(zhì)量是產(chǎn)品競爭的關(guān)鍵因素。針對目前中國丁基橡膠產(chǎn)品存在的問題，應該加大技改力度，不斷改善產(chǎn)品質(zhì)量，把用戶的要求作為產(chǎn)品生產(chǎn)的標準；加大節(jié)能降耗力度，降低生產(chǎn)成本，使產(chǎn)品在國內(nèi)市場上更具有競爭力。（2）在保證現(xiàn)有丁基橡膠生產(chǎn)裝置正常穩(wěn)定運行的前提下，加快新品種和新牌號的研究開發(fā)和生產(chǎn)，增加國產(chǎn)丁基橡膠的牌號品