年產(chǎn)10萬噸ABS樹脂接枝粉料車間工藝設(shè)計

目錄第一章概述 1第二章生產(chǎn)配方及原料、輔助原料的技術(shù)規(guī)格 42.1生產(chǎn)ABS粉料的配方及工藝條件 42.1.1生產(chǎn)聚丁二烯乳膠的配方及工藝條件 42.1.2ABS接枝聚合的配方（質(zhì)量份） 52.1.3生產(chǎn)ABS粉料的主要設(shè)備 52.2原料規(guī)格 6第三章工藝流程簡述 93.1簡述 93.2生產(chǎn)基本原理 93.2.1聚丁二烯乳膠的合成 93.2.2ABS接枝共聚反應(yīng)機理 103.3生產(chǎn)工藝過程 113.3.1簡述 113.3.2PBL的生產(chǎn)及單體回收的工藝過程 123.3.3生產(chǎn)ABS粉料的工藝過程 133.4工藝技術(shù)特點 13第四章工藝計算 144.1物料衡算 144.1.1工藝流程示意圖 144.1.2化學(xué)反應(yīng)方程式： 144.1.3確定計算任務(wù) 144.1.4收集數(shù)據(jù) 154.1.5計算基準 154.1.6聚合計算 154.2設(shè)備工藝計算 184.2.1確定計算基準 184.2.2確定操作方式 184.2.3收集數(shù)據(jù) 184.2.4反應(yīng)釜的體積計算 184.2.5反應(yīng)釜直徑與筒體高和封頭的幾何參數(shù)的確定 194.2.6軸封裝置 20第五章生產(chǎn)控制分析 215.1丁二烯聚合及ABS聚合裝置控制系統(tǒng) 215.2中央控制室 21第六章車間布置 226.1概述 226.2設(shè)計依據(jù) 226.3車間布置要考慮的問題 226.4車間廠房布置 236.4.1廠房形式的選擇 236.4.2廠房的輪廓 236.5車間各部分組成 236.5.1工藝生產(chǎn)部門 236.5.2輔助生產(chǎn)部門及生活行政部門 236.6車間設(shè)備布置 236.6.1滿足生產(chǎn)工藝要求 246.6.2滿足設(shè)備安裝與檢修對布置的要求 246.6.3符合建筑設(shè)計要求 246.6.4符合安全衛(wèi)生標準 24第七章ABS的物化特性及改性產(chǎn)品 257.1ABS的物化特性 257.2ABS的老化及防老措施 267.2.1自然老化對ABS性能的影響 267.2.2熱氧老化對ABS性能的影響 267.3產(chǎn)品的改性 267.3.1高抗沖ABS 267.3.2透明ABS 267.3.3耐熱ABS 27第八章安全技術(shù) 288.1安全要點 288.1.1丁二烯貯罐區(qū) 288.1.2聚合系統(tǒng) 288.1.3 ABS樹脂干燥系統(tǒng) 288.1.4其他部位 288.2貯存和運輸 298.3回收 298.4法律方面 30第九章環(huán)境保護 319.1概述 319.2污染源及組成 319.2.1廢氣污染源及組成 319.2.2組成 319.2.3廢渣（液）污染源及組成 319.3污染物治理措施及預(yù)期效果 329.3.1廢氣治理措施 329.3.2廢水治理措施 329.3.3廢渣（液）治理措施 339.4綠化設(shè)計 339.5環(huán)境管理與監(jiān)測 33第十章人員編制 35第十一章技術(shù)經(jīng)濟指標 3711.1各種生產(chǎn)工藝技術(shù)經(jīng)濟指標 3711.2乳液接枝ABS粉末/本體AS熔融料摻混主要參數(shù) 3711.2.1裝置組成、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)方案 3711.2.2原料來源 3811.3物耗、能耗、成本 3811.3.1原料及助劑消耗 3811.3.2公用工程消耗 3911.3.3成本 3911.4投資 39第十二章ABS發(fā)展存在的問題及建議 4212.1國內(nèi)ABS樹脂生產(chǎn)存在的問題 4212.1.1ABS樹脂生產(chǎn)的原料 4212.1.2產(chǎn)品品種 4212.1.3ABS生產(chǎn)的環(huán)保問題 4212.2對國內(nèi)ABS樹脂生產(chǎn)的建議 4212.2.1擴大ABS生產(chǎn)能力 4212.2.2開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù) 42致謝 43參考文獻 44附錄 45畢業(yè)設(shè)計說明書第一章概述ABS樹脂，從組成上來看，可以從3個層次表述：它由碳、氫、氮三種元素組成；它是由丙烯腈，苯乙烯，丁二烯三種單體共聚得到的接枝共聚物；它是由苯乙烯丙烯腈在聚丁二烯乳膠上接枝得到的接枝橡膠，與游離的苯乙烯和丙烯腈的共聚物SAN或AS樹脂，通過摻混擠壓造粒而制得的產(chǎn)品。其英文名Acrylonitrile-butadine-styrene。它綜合了丙烯腈(A)、丁二烯(B)和苯乙烯(S)各自聚合物的優(yōu)良性能,具有抗沖擊性能、耐低溫性能、絕緣性能,而且表面光澤性、著色性能良好。丙烯腈使得ABS有良好的耐化學(xué)腐蝕性和表面硬度，丁二烯使ABS堅韌，苯乙烯使它有良好的加工性能，其比例為苯乙烯一般在50%以上，丁二烯占20%左右，剩余的是丙烯腈的含量。ABS有幾好的抗沖擊強度，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機械強度、硬度、和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性及電氣性能。水、無機鹽、堿、酸類對ABS幾乎無影響，在酮、醛、酯、氯代烴中會溶解或形成乳濁液，不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化學(xué)藥品的侵蝕會引起應(yīng)力開裂。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。經(jīng)過調(diào)色可配成任意顏色、期缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70℃左右，熱變性溫度約為93℃左右。耐氣候差，在紫外線作用下易變硬而發(fā)脆。由于ABS在機械工業(yè)上用來制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機外殼、儀表殼、儀表盤、水箱外殼、蓄電池槽、冷藏庫和冰箱襯里等。ABS樹脂生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)規(guī)模逐步擴大,各種性能以及專用料的開發(fā)日趨成熟。目前工業(yè)化的ABS樹脂生產(chǎn)技術(shù)有:乳液接枝聚合法;乳液接枝摻混法和連續(xù)本體聚合法。其中乳液接枝摻混法又分為:乳液接枝-乳液SAN摻混法;乳液接枝-懸浮SAN摻混法;乳液接枝-本體SAN摻混法。這三種ABS樹脂工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)綜合評價見表1。乳液接枝-本體SAN摻混生產(chǎn)技術(shù)該技術(shù)由于生產(chǎn)技術(shù)成熟,產(chǎn)品牌號多,產(chǎn)品力學(xué)性能、外觀著色性能、加工性能均良好,所以是目前ABS樹脂生產(chǎn)的主要方法,有近80%的ABS樹脂生產(chǎn)廠采用該方法乳液接枝-本體SAN摻混法由于本體SAN生產(chǎn)成本比較低,所以近幾年開發(fā)的重點是生產(chǎn)高性能ABS粉料。目前ABS高膠粉的主要研究方向是提高膠乳中橡膠相(乳液聚丁二烯主干或乳液丁苯膠乳主干)的含量,努力縮短聚丁二烯主干膠乳的聚合反應(yīng)時間和苯乙烯表1ABS樹脂工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)綜合評價項目乳液接枝聚合法乳液接枝摻混法連續(xù)本體聚合法乳液SAN摻混懸浮SAN摻混本體SAN摻混技術(shù)水平已落后,仍生產(chǎn)效益差,仍生產(chǎn)廣泛采用大力發(fā)展尚不完善投資中等較高較高中等最低反應(yīng)控制較容易容易容易容易困難設(shè)備要求聚合簡單聚合簡單后處理復(fù)雜后處理復(fù)雜簡單熱交換容易容易容易較容易困難后處理復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜簡單環(huán)保差差較差中最好發(fā)展趨勢淘汰無發(fā)展空間仍有發(fā)展空間主要方法景廣闊,有待完善品種變化品種可調(diào)品種靈活品種靈活品種靈活品種少產(chǎn)品質(zhì)量含雜質(zhì)較多含雜質(zhì)較多含一定量雜質(zhì)含雜質(zhì)較少產(chǎn)品純凈和丙烯腈在PB膠乳上接枝的聚合反應(yīng)時間,嚴格控制膠乳粒徑和粒徑分布,提高ABS樹脂的沖擊性能和改善外觀光澤度。ABS接枝主干PB膠乳有聚丁二烯膠乳、丁苯膠乳和丁腈膠乳,不同PB膠乳對ABS樹脂性能有一定影響,聚丁二烯PB膠乳可使樹脂有較好的耐寒性;丁苯PB膠乳可改善ABS樹脂的加工流變性;丁腈PB膠乳可以提高樹脂的耐油性。PB膠乳粒徑、粒徑分布、凝膠含量對ABS樹脂影響比較大,為了保證ABS有足夠的沖擊強度,要求PB膠乳的平均粒徑要達到250～300nm,凝膠含量控制在60%～80%。粒徑分布控制在一定范圍內(nèi)有利于ABS樹脂加工流動性和外著色性能PB膠乳大粒徑合成有2種方法:1種方法是在聚合過程中直接合成大粒徑膠乳,稱1步法;另1種方法是先合成小粒徑膠乳,再將小粒徑附聚成大粒徑,故稱2步法。由于1步法直接合成大粒徑膠乳的時間長,一般為25～40h,設(shè)備利用率低、裝置生產(chǎn)能力小,所以目前PB膠乳聚合工藝的發(fā)展重點是2步法。生產(chǎn)80～100nm小粒徑PB膠乳反應(yīng)速度快,一般在8～12h內(nèi)完成。小粒徑PB膠乳附聚增大粒徑有冷凍附聚、壓力附聚和強力攪拌附聚等物理附聚法在乳液接枝-本體SAN摻混法生產(chǎn)ABS技術(shù)中,由于ABS接枝粉生產(chǎn)工藝復(fù)雜,成本高,所以在與本體SAN摻混生產(chǎn)ABS過程中都努力在不降低ABS樹脂性能的基礎(chǔ)上,降低ABS接枝粉的摻混比例。因此開發(fā)生產(chǎn)高膠含量ABS接枝粉成為關(guān)鍵環(huán)節(jié)。要使ABS接枝粉有較高的質(zhì)量,就要控制ABS接枝聚合的接枝度和接枝效率,通過選用合適的引發(fā)劑(如BZ2O2)即可保證接枝反應(yīng)有較高的反應(yīng)速率和最終轉(zhuǎn)化率,又能保證聚合反應(yīng)有較高的接枝效率。在國際，日本帝人公司開發(fā)出無鹵阻燃PC/ABS合金MultilonTN-7000系列新產(chǎn)品,與以前的無鹵阻燃合金TN-3800系列產(chǎn)品比,成型時放出氣體少,附著模具殘余量大為減少,阻燃性有所提高,并具有良好的流動性,特別適用于大型辦公室自動化設(shè)備機架、臺板等的薄壁化設(shè)計。日本帝人公司的MultilonRN-3120是PC/ABS合金,適用于掌上電腦等袖珍設(shè)備的薄層外殼。三菱工程塑料公司(MEP)已將一系列非溴化物型阻燃牌號PC/ABS合金-IupilonMB1800、MB1700、MB8300和MB1600投放市場,適用于筆記本電腦、掌上電腦和辦公室設(shè)備。我國ABS樹脂主要應(yīng)用于汽車、通訊器材、計算機、日用品、體育用品等,ABS樹脂產(chǎn)品的出口量不斷增加,為了保證ABS樹脂產(chǎn)品適應(yīng)歐美國家對環(huán)保方面的要求,國內(nèi)ABS樹脂廠家要努力開發(fā)專用料,滿足不同領(lǐng)域需求,提高產(chǎn)品競爭力。國內(nèi)需求數(shù)量比較大的專用料有阻燃、冰箱板材、耐熱級、透明級、高光澤、抗靜電、電鍍級以及PA/ABS、PC/ABS、PVC/ABS等各種ABS合金樹脂。隨著國內(nèi)外經(jīng)濟的快速發(fā)展,合成ABS的原料都存在不同程度的短缺。目前國際上ABS樹脂都向著高性能專用料、塑料“合金”方向發(fā)展,國內(nèi)市場由于改性PP、高沖PP的發(fā)展,對ABS市場產(chǎn)生較大的影響。我國的主要ABS生產(chǎn)企業(yè)多生產(chǎn)通用牌號產(chǎn)品,產(chǎn)品價格低,盈利能力低。因此,提高產(chǎn)品品質(zhì),ABS生產(chǎn)企業(yè)加快開發(fā)專用牌號、共混合金牌號是我國ABS樹脂發(fā)展的重點。國內(nèi)一些民營廠家ABS樹脂改性發(fā)展很快。這些廠家近靠市場,以聚丙烯、ABS、聚苯乙烯共混改性為主,部分滿足了國內(nèi)ABS市場專用料的需求。但這些樹脂改性廠家的主要問題是缺少高膠ABS接枝粉,技術(shù)力量、檢測手段還有一定的局限性。本裝置系引進日本合成橡膠株式會社的工藝技術(shù)，為乳液接枝—本體SAN摻混法，具有技術(shù)成熟可靠，工藝流程短，設(shè)備臺數(shù)少，產(chǎn)品質(zhì)量好，可生產(chǎn)的ABS品種多，廢物排放少的優(yōu)點、是目前世界上比較先進的工藝技術(shù)。本ABS項目有日本窒素工程總承包，由日本株式會社提夠外匯貸款。本初步設(shè)計所采用的圖紙、資料、數(shù)據(jù)以合同附件和總圖會議書為基礎(chǔ)。鑒于賣方的工藝包、基礎(chǔ)設(shè)計尚未完成、所給的數(shù)據(jù)僅是初步的，所以隨著賣方工作的深入，部分內(nèi)容將會有修改。第二章生產(chǎn)配方及原料、輔助原料的技術(shù)規(guī)格2.1生產(chǎn)ABS粉料的配方及工藝條件2.1.1生產(chǎn)聚丁二烯乳膠的配方及工藝條件物料名稱質(zhì)量分數(shù)％丁二烯氫氧化鈉歧化松香酸鉀皂氫氧化鉀脂肪酸皂叔十二碳硫醇磷酸鉀過硫酸鉀過硫酸鈉表面活性劑軟水100變量2-3變量3-20.2-0.60.3-0.50.15-0.40.2-0.40.2-0.3120-190工藝條件聚合溫度/℃低溫聚合高溫聚合5±150-80聚合時間8-108-14單體轉(zhuǎn)化率/%>95>952.1.2ABS接枝聚合的配方（質(zhì)量份）物料名稱配比（質(zhì)量分數(shù)）聚丁二烯乳膠丙烯腈苯乙烯叔12碳硫醇歧化松香酸鉀焦磷酸鈉葡萄糖硫酸亞鐵過氧化氫異丙苯工藝水10030100-150.40.80.01-0.0160.82802.1.3生產(chǎn)ABS粉料的主要設(shè)備2.1.3.1聚丁二烯膠乳生產(chǎn)單元1、聚合釜，夾套，設(shè)計溫度120℃，壓力1.2MPa2、乳膠排放槽，設(shè)計溫度5.65℃，壓力1.2MPa3、回收丁二烯壓縮機，水循式真空泵，防爆型。2.1.3.2乳液接枝單元1、接枝聚合釜，搪瓷，設(shè)計溫度160℃，壓力0.7MPa2、凝聚槽，三級，襯瓷磚，設(shè)計溫度120℃3、離心機，注意排量、轉(zhuǎn)速、電機功率等參數(shù)。4、干燥器，（對萬噸裝置而言）沸騰床干燥器，排量為550-700kg/h，氣流干燥器與之串聯(lián)使用，排量也為550-700kg/h。2.2原料規(guī)格1、丁二烯（BD）（執(zhí)行GB13291-91技術(shù)標準）控制項目單位技術(shù)指標外觀無色透明無懸浮物純度%≥99.0丁二烯二聚物PPm10月~5月≤1000；6月~9月≤2000阻聚劑（TBC）PPm40~1502、苯乙烯（ST）控制項目單位技術(shù)指標外觀無色透明液體，無機械雜質(zhì)純度%≥99.6聚合物含量PPm≤10阻聚劑（TBC）PPm10~303、丙烯腈（AN）控制項目單位技術(shù)指標外觀清澈透明無懸浮物水%（wt）≤0.45過氧化物PPm≤0.2阻聚劑（MEHQ）PPm35~454、氫氧化鈉（SODA）控制項目單位技術(shù)指標純度%≥42.05、氫氧化鉀（POTASH）控制項目單位技術(shù)指標純度%≥20.0（液）≥95.0（固）碳酸鉀%≤0.63（液）≤3.0（固）雜質(zhì)無6、歧化松香（ROSIN）控制項目單位技術(shù)指標顏色無色或微色酸值%150~165脫氫松香酸≥48松香酸%≤0.5不皂化物%≤12皂化懸浮物無性能評價合格7、脂肪酸（FAD）控制項目單位技術(shù)指標顏色（Gardner）≤2中和值202~207不皂化物%≤1.5濕度%≤0.3碘值38～46性能評價合格8、碳酸鉀（KCB）控制項目單位技術(shù)指標外觀白色小顆粒狀粉末純度%≥99.0氯化鉀％≤0.01硫酸鉀％≤0.01三氧化二鐵％≤0.001灼燒失重≤0.6水不溶物≤0.01性能評價合格9、過硫酸鉀（KPS）控制項目單位技術(shù)指標外觀溶解后溶液清澈氯％≤0.005鐵％≤0.001純度%≥98.010、叔十二烷基硫醇（TDDM）控制項目單位技術(shù)指標外觀油狀透明液體折光指數(shù)（25°）1.457～1.465在苯乙烯中溶解度全溶硫含量%≥15.6比重0.852~0.868純度%≥98.5色度≤30性能評價合格第三章工藝流程簡述3.1簡述先用乳液聚合法將丁二烯（以下用BD）制成聚丁二烯膠乳（以下用PBL）；再用乳液接枝法實現(xiàn)丙烯腈（以下用AN）和苯乙烯（以下用ST）在PBL分子鏈上的接枝制得接枝乳膠，凝聚、洗滌、干燥得ABS粉料。3.2生產(chǎn)基本原理3.2.1聚丁二烯乳膠的合成CH2=CH—CH=CHCH2=CH—CH=CH2K2S2O4[CH2—CH=CH—CH2]nCH2=CH—CH=CHCH2=CH—CH=CH2K2S2O4[CH2—CH—CH2=CH]nn-1ⅡCH=CH2CH=CH2事實上，上面兩種大分子都存在，而且Ⅱ的含量還要多一些。PBL通過乳液聚合法制備，采用自由基引發(fā)聚合，其工藝原理醉熏引發(fā)劑分解并進行鏈引發(fā)，鏈增長鏈終止規(guī)律，也服從乳液聚合的一般規(guī)律。以過硫酸鉀或過氧化氫異丙苯為引發(fā)劑。乳膠粒徑可以通過分批加入乳化劑，改變單體/水的比，調(diào)節(jié)聚合反應(yīng)溫度。分子量和交聯(lián)度可通過加入分子量調(diào)節(jié)劑進行調(diào)節(jié)。一般轉(zhuǎn)化率控制在90%以上，以確保橡膠的充分交聯(lián)（結(jié)構(gòu)凝膠含量大于70%為宜）。采用間歇乳液聚合的方法，使丁二烯聚合生成聚丁二烯膠乳。根據(jù)Hapking對乳液聚合反應(yīng)歷程的的定性描述，該理論的核心是聚合反應(yīng)在膠束中發(fā)生：1、乳化劑在水中濃度大于臨界膠束濃度時形成膠束，每個乳化劑的離子端指向外圍水相，烴端指向膠束中心。2、在攪拌下，單體侵入膠束中心的親油部分，在膠束內(nèi)發(fā)生增溶溶解，但單體量超過增溶溶解量時，過剩的單體就為非膠束乳化劑穩(wěn)定，成為單體液滴。少量單體溶解于水相中，成為分散于水相的單體分子。3、游離基在水相中借引發(fā)劑分解而形成，與單體分子的膠束相撞，并在膠束內(nèi)引發(fā)聚合，開始出現(xiàn)乳膠粒子。由于膠束內(nèi)單體分子還未被全部聚合，所以膠乳粒子實際是被單體包圍的聚合物粒子，稱為單體聚合物粒子。由膠束變?yōu)閱误w—聚合物粒子的過程，稱為“成核”過程。膠束成核后，不能再稱為膠束，而稱為乳膠粒。4、成核后，聚合反應(yīng)在單體聚合物粒子中繼續(xù)進行，粒子體積迅速增大，此時單體液滴通過擴散方式不斷將單體補充給單體聚合物粒子。隨著乳膠粒表面積不斷增大，水相中乳化劑不斷被粒子吸附，使溶解在水中的乳化劑不斷減少，從而破壞了溶解在水相中的乳化劑與尚未成核的膠束的乳化劑之間的平衡。沒有成核的膠束中的乳化劑就分裂出來補充到水相中去。5、轉(zhuǎn)化達一定程度后，水相中的乳化劑濃度下降到臨界膠束濃度以下。于是系統(tǒng)中不再有膠束的存在。（對于PBL反應(yīng)，轉(zhuǎn)化率為15%）此時全部乳化劑都吸附在粒子表面，系統(tǒng)的表面張力提高。由于沒有多余的膠束存在，所以不能再產(chǎn)生新的膠乳粒子，乳膠粒子的數(shù)目也確定下來。在通常聚合條件下，轉(zhuǎn)化率15%時，乳膠粒子數(shù)已固定，而到轉(zhuǎn)化率80%時，乳膠粒子的數(shù)目也幾乎不再變化。6、進一步的聚合反應(yīng)只在乳膠粒子內(nèi)進行，在此期間，單體溶液仍然經(jīng)過水相擴散方式把單體源源不斷地補充給乳膠粒子直到轉(zhuǎn)化率60%時，單體液滴終于消失，乳膠粒子中單體也繼之逐漸消耗掉，反應(yīng)速度也迅速下降。當反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為88%~92%時加入快速終止劑終止反應(yīng)，含有10%的未反應(yīng)單體的膠乳進入單體回收單元，回收未反應(yīng)單體。注：影響膠乳粒徑大小的因素乳化劑的用量在保證乳膠體系穩(wěn)定性的前提下，可以減少其用量?？梢允褂脧?fù)合乳化劑或補加乳化劑。提高轉(zhuǎn)化率（干物質(zhì)）水比的影響在保證傳熱和良好傳質(zhì)的前提下，應(yīng)盡可能降低水的用量。電解質(zhì)的影響只要用量適當，電解質(zhì)在乳液聚合中可起穩(wěn)定膠乳增大粒徑的作用。不過，如果用量太大，會降低反應(yīng)速度并使最終轉(zhuǎn)化率上不去。溫控方式的影響溫度提高，轉(zhuǎn)化率升高，但是不利于粒徑的增長。所以設(shè)計成階梯升溫方式，保證后期轉(zhuǎn)化率的提高，從而既保證膠乳粒徑，又保證凝膠量。3.2.2ABS接枝共聚反應(yīng)機理3.2.2.1PBL的接枝聚合機理PBL的鏈節(jié)中有雙鍵存在，也有α-氫存在，都容易被自由基攻擊形成活潑接枝點。這些活潑性接枝點實際上是大分子鏈自由基，可以引發(fā)ST,AN進行接枝反應(yīng)，產(chǎn)生接枝橡膠。和一般的自由基聚合一樣，接枝共聚也經(jīng)歷了引發(fā)劑的分解，大分子鏈自由基的形成，接枝反應(yīng)發(fā)生和、及鏈增長，鏈終止等四步反應(yīng)。3.2.2.2接枝膠乳的凝聚機理這是ABS接枝粉料生產(chǎn)中重要的一步工序。接枝聚合所得到的膠乳是穩(wěn)定的，膠粒的直徑在0.01-5um之間，粒子表面吸附了一層乳化劑，分布在乳膠粒子與水介質(zhì)的界面之間，親油基團向內(nèi)附于膠乳粒子表面，親水基團向外與水介質(zhì)滲透形成水化層。膠乳粒子對水作相對運動，滑動面不在膠乳粒子表面而在水化層表面。同時乳膠粒子向水介質(zhì)擴散過程中，形成擴散層，其電勢逐漸以指數(shù)速度下降?；瑒用骐娢粸棣烹娢?，也叫動電電位。膠乳粒子電荷越多，ε電位越大，膠乳越穩(wěn)定。ε電位的大小決定著膠乳體系的穩(wěn)定性。凝聚過程就是用相反電荷降低ε電位，破壞膠乳的穩(wěn)定性，使膠乳凝聚出聚合物。一般通過三種途徑：電荷中和高分子絮凝劑的吸附架橋表面吸附良好的凝聚標志是：凝聚粒子大，均一而不結(jié)塊。干粉假相相對密度在0.4以上，干粉呈白色，離心洗滌的進料比較大，洗滌工序通常。3.2.2.3干燥離心洗滌后濕粉的含水量一般在35%左右。如果采用濕粉擠壓造粒機造粒，那么就不用干燥了。如果用干粉擠壓造粒機，則必須干燥至含水量≤1%。3.3生產(chǎn)工藝過程3.3.1簡述ABS粉料的生產(chǎn)工藝過程一般分為三步：①基材橡膠PB膠乳的生產(chǎn)，所的膠乳微粒應(yīng)具有規(guī)定的粒徑大小與大小分布（50-600nm）。②使ST與AN的混合單體向所得橡膠粒子上接枝。③將接枝后的膠乳進行后處理。ABS粉料ABS粉料3.3.2PBL的生產(chǎn)及單體回收的工藝過程3.3.2.1PBL的生產(chǎn)工藝過程自界區(qū)外來的NaOH溶液經(jīng)卸料泵AP-113輸送至NaOH貯槽AV112中，經(jīng)NaOH輸送泵AP-114輸送到AV-105堿液配制罐，在AV-105中配制好規(guī)定濃度的NaOH溶液，配制好的NaOH溶液經(jīng)NaOH溶液進料泵AP-107間歇輸送至AV106的堿傾析槽中。將AV-111A/B儲罐中的BD輸送到AV-106中，由于NaOH溶液較丁二烯重，傾析分層后NaOH溶液沉降在AV-106底部，經(jīng)NaOH溶液循環(huán)泵AP-106A/B，打入AX101前循環(huán)使用，使用一定時間（通常為1~2個月左右）。除去阻聚劑的丁二烯在傾析槽與NaOH溶液分層后由傾析槽上部出料至丁二烯緩沖罐AV-108。將丁二烯自丁二烯緩沖罐AV108經(jīng)丁二烯加料泵AP108由流量計計量;活化劑與AV208中的KOH溶液一同輸送至AV209A/B并混合，經(jīng)加料泵PA209A/B由流量計；抗氧劑與水一同輸送至AV206配制罐并混合，經(jīng)加料泵AP206由流量計；水與自界區(qū)外來的KOH一同輸送到AV207配制罐中，按一定的比例稀釋，配制好的KOH溶液輸送至AV208貯藏罐，經(jīng)進料泵AP208打入AV202中與松香皂反應(yīng)生成歧化松香酸鉀皂經(jīng)泵AP202打入AV203儲罐，再經(jīng)進料泵AP203分別輸送至AV205，AV206；乳化劑由乳化劑緩沖罐AV205A/B經(jīng)乳化劑加料泵AP205由流量計計量，TDDM由TDDM緩沖罐AV211經(jīng)TDDM加料泵AP211由流量計計量后，按規(guī)定的配方量控制加入到丁二烯聚合釜AR-301（三釜并聯(lián)）中，啟動攪拌器AAR301，隨后將規(guī)定量的引發(fā)劑KPS溶液自PB膠乳引發(fā)劑配制罐AV210、2AV-210經(jīng)AP210由流量計計量后加入到AR301中，然后將WT經(jīng)脫鹽水增壓水泵AP310由流量計計量后加到AR301中，向聚合釜內(nèi)加入SHP使釜內(nèi)溫度達到反應(yīng)開始溫度時，聚合反應(yīng)開始，并由自動控制系統(tǒng)進行控制。反應(yīng)時間達到16.5小時，進行增量丁二烯反應(yīng)，AV-108內(nèi)丁二烯經(jīng)AP-109由流量計計量后，按規(guī)定流速加入到AR-301中。丁二烯補加結(jié)束后，進行補加一次引發(fā)劑，規(guī)定量的引發(fā)劑KPS溶液自PB膠乳引發(fā)劑配制罐AV210、2AV-210經(jīng)AP210由流量計計量后加入到AR301中。反應(yīng)時間達到21.0小時，進行補加二次引發(fā)劑，規(guī)定量的引發(fā)劑KPS自PB膠乳引發(fā)劑配制罐AV210、2AV-210經(jīng)AP210由流量計計量后加入到AR301中。當反應(yīng)達到預(yù)期轉(zhuǎn)化率時，來自終止劑配制罐AV215的快速終止劑DEHA經(jīng)終止劑輸送泵（AP-217）由FQC-1305計量后經(jīng)終止劑貯罐加入AR301。PB膠乳經(jīng)膠乳過濾器粗濾后由膠乳出料泵AP-303A/B、AP-303C/D）輸送至膠乳卸料罐（AV305）中，從AV-305中出來的PB膠乳經(jīng)PB膠乳粗濾器（AS302A/B）粗濾后，借助壓力進入脫氣塔AC401中部；BD蒸汽也進入脫氣塔AC401中部。在脫氣塔中，經(jīng)分離純PBL經(jīng)進料泵AP401輸送至AV412分離器，再由泵AP412輸送至AR501。丁二烯聚合反應(yīng)是在聚丁二烯反應(yīng)器中（AR301A/B、2AR-301C/D）間歇地進行的，單體、各種助劑按恒定的配方加入到反應(yīng)器中，經(jīng)攪拌器充分攪拌后，在引發(fā)劑引發(fā)下，進行乳液均聚反應(yīng)，反應(yīng)熱由夾套中的液氨汽化移走，當反應(yīng)達到預(yù)期轉(zhuǎn)化率90％后，加入終止劑終止聚合反應(yīng)。反應(yīng)溫度是通過調(diào)節(jié)反應(yīng)器夾套的冷卻介質(zhì)液氨的液位來控制的。3.3.2在脫氣塔AC401中，未參加反應(yīng)的BD以蒸汽的形式進入AV401泡沫捕集中，與配置好的消泡劑充分混合后輸送至AV-403真空分離罐，再經(jīng)AV-404壓縮機分離罐進行分離，分離后的產(chǎn)物輸送至AE405部分冷凝器。經(jīng)回收BD冷凝器到達BD接收器回收BD單體，其余輸送至AV413廢BD貯罐中。3.3.3生產(chǎn)ABS粉料的工藝過程將AV101A/B緩沖罐中的AN經(jīng)進料泵AP101A/B由流量計，AV102A/B緩沖罐中的ST經(jīng)進料泵AP102A/B由流量計，AV103緩沖罐中的α-甲基苯乙烯經(jīng)進料泵AP103由流量計一同加入AV502單體混合儲備罐中，經(jīng)泵AP502由流量計輸送至AX-503A/B/CABS反應(yīng)器中。將AV105罐中的NAOH溶液經(jīng)泵PA106由流量計，AV204罐中的乳化劑經(jīng)泵AP204由流量計，AV209罐中的活化劑經(jīng)泵AP209由流量計，AV412罐中的PBL經(jīng)進料泵AP412由流量計，AV104A/B罐中的丁苯膠乳由流量計一同與水由流量計通過AX501管道混合器輸送至AX-503A/B/CABS反應(yīng)器，發(fā)生接枝乳液聚合。在攪拌下升溫至70℃，反應(yīng)3小時，期間，輸送引發(fā)劑4次，，流程同上。繼續(xù)反應(yīng)1小時，即得ABS接枝共聚物乳液，再經(jīng)凝聚脫水與干燥，最終得到ABS粉料。3.4工藝技術(shù)特點(1)可生產(chǎn)較多品種牌號的ABS樹脂,產(chǎn)品的性能和質(zhì)量較差,更換品種較麻煩,不靈活,受到一定限制。(2)間歇聚合比連續(xù)聚合的單位容積生產(chǎn)能力小,流程長,設(shè)備多,占地面積大,投資多,污水量大,需有一級污水處理設(shè)施。(3)可生產(chǎn)耐熱性AS乳液和接枝ABS乳液混合凝聚生產(chǎn)耐熱性ABS樹脂。(4)孚L液法接枝ABS乳液和乳液法AS乳液混合后化學(xué)助劑含量多,殘留在ABS樹脂中影響產(chǎn)品質(zhì)量及色澤。第四章工藝計算4.1物料衡算4.1.1工藝流程示意圖單體回收火炬不合格丁二烯排至熱油加熱爐系統(tǒng)不合格丁二烯排至熱油加熱爐系統(tǒng)廢水排至配套水處理單元廢水排至配套水處理單元重組分排至熱重組分排至熱脫氣塔丁二烯聚合乳化劑丁二烯膠乳去ABS單元引發(fā)劑丁二烯膠乳去ABS單元丁二烯水CH2=CH—CH=CH2K2S2O4[CH2—CH=CH—CH2]n4.1.2CH2=CH—CH=CH2K2S2O4[CH2—CH=CH—CH2]nCH2=CH—CH=CH2K2SCH2=CH—CH=CH2K2S2O4[CH2—CH—CH2—CH]nCH=CH2CH=CH24.1.3確定計算任務(wù)在生產(chǎn)任務(wù)已定的前提下，根據(jù)消耗定額和工藝指標可以求得聚合工序各項進料，然后按流程順序從前往后計算。聚合過程是間歇操作過程，需要建立時間平衡，由設(shè)計任務(wù)和生產(chǎn)現(xiàn)場可知生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)時間、消耗定額、各步聚損失以及聚合配方工藝操作條件，可依據(jù)上述展開計算。4.1.4收集數(shù)據(jù)4.1.4.1全裝置工藝數(shù)據(jù)（1）生產(chǎn)規(guī)模：生產(chǎn)ABS樹脂10萬噸（2）生產(chǎn)時間：8000小時/年（3）消耗定額：1.06（生產(chǎn)1噸PB需要1.06噸丁二烯）（4）全裝置總收率按93.5%計，損耗（包括工藝損耗和機械損耗）為6.5%。4.1.4.2聚合工序（1）聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率＞80%，以90%進行計算。4.1.5計算基準此過程屬于間歇操作過程、發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故用千克/釜作為基準。4.1.6聚合計算4.1.6.1丁二烯進料量（1）操作周期：聚合釜—進料BD—15分鐘攪拌—15分鐘升溫—15分鐘反應(yīng)—25.5小時出料—20分鐘清釜置換等—40分鐘水—15分鐘共計—27小時30分鐘（取操作周期為27.5小時）（2）丁二烯生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)字：ABS中的PB含量為13.2%生產(chǎn)次數(shù)：8000÷27.5＝290次平均每次產(chǎn)量：100000×0.132÷290=45.517噸／次丁二烯單體到PB的轉(zhuǎn)化率為90%平均每次需要的丁二烯單體為：45.517÷0.9=50.574噸／次一次丁二烯單體的體積：50.57÷0.621=81.439m3一次投料水的體積：81.439×180×0.621÷100÷1=91.033m3一次加料總體積為：81.439+91.033=172.472m3（其它的抗氧劑，顏色改進劑，活性劑可忽略體積）水的質(zhì)量為91.033噸一次加料的總質(zhì)量50.574+91.033=141.607噸（其它的抗氧劑，顏色改進劑，活性劑可忽略體積）設(shè)計反應(yīng)釜個數(shù)為4個每次每釜丁二烯質(zhì)量為50.574÷4=12.644噸每次每釜丁二烯體積為81.439÷4=20.359m3名稱進料（kg）出料（kg）丁二烯126441264．4聚丁二烯011379.6歧化松香酸鉀皂水493.405單體337.175337.175脂肪酸皂水493.405單體337.175337.175叔十二碳硫醇水1013.670單體40.46140.461磷酸鉀水3026.417單體53.94853.948過硫酸鉀水1013.670單體40.46140.461過硫酸鈉水1182.602單體47.20447.204表面活性劑水3.102單體33.71833.718氫氧化鈉水0.694單體0.0330.033氫氧化鉀水0.904單體0.0430.043水19772.50624276.600合計36966.81836966.8184.1.6.2丁二烯聚合反應(yīng)釜物料平衡計算：BD聚合反應(yīng)釜物料衡算表4.2設(shè)備工藝計算4.2.1確定計算基準此過程屬于間歇操作過程、發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故用千克/釜作為基準。4.2.2確定操作方式根據(jù)對工藝流程特點選用間歇反應(yīng)器的操作方式。4.2.3收集數(shù)據(jù)生產(chǎn)能力12644Kg、反應(yīng)時間25.5小時、溫度50℃、壓力1.2Mpa、傳熱系數(shù)K=244，填料系數(shù)φ=0.9，PD比重為0.621×103kg/m3，聚合溫度為50±0.5℃，出料壓力為1.2kg/m2（表壓），轉(zhuǎn)化率為90%4.2.4反應(yīng)釜的體積計算ABS中的PB含量為13.2%生產(chǎn)次數(shù)：8000÷27.5＝290次平均每次產(chǎn)量：100000×0.132÷290=45.517噸/次丁二烯單體到PB的轉(zhuǎn)化率為90%平均每次需要的丁二烯單體為：45.517÷0.9=50.574噸/次一次丁二烯單體的體積81.439m3一次投料水的體積91.033m3一次加料總體積172.472m3（其它的抗氧劑，顏色改進劑，活性劑可忽略體積）一次加料的總質(zhì)量141.607噸（其它的抗氧劑，顏色改進劑，活性劑可忽略體積）采用四釜并聯(lián)操作，以下為每釜的數(shù)據(jù)：MPB=50.574/4=12.644噸VPB=MPB/ρ=12.644/0.621=20.361mV水=91.033/4=22.758m3V總=VPB+V水=20.361+22.758=43.119m3填料系數(shù)φ=0.9V實=V總/φ=43.119÷0.9=47.91m3（圓整到50m3）4.2.5反應(yīng)釜直徑與筒體高和封頭的幾何參數(shù)的確定4.2.5.1筒體和封頭的形式選擇圓柱形筒體和橢圓型封頭4.2.5.2確定筒體直徑和封頭的直徑設(shè)備容積要求：50m3，選取長徑比/=1.3（由表可知可以不同）估算：V=×2/4=>=3659mm雖然反應(yīng)器屬于非標準設(shè)備，但用于制造反應(yīng)器的上下封頭仍應(yīng)選用標準封頭。因為/取得較小，所以此處按工程尺寸選定釜體直徑為3600mm。封頭內(nèi)徑取筒體內(nèi)直徑，采用橢圓封頭，直邊高度=50mm4.2.5.3釜體的筒體和封頭壁厚計算≥=1.2Mpa=3600mm=0.85∴=20.12mm150℃~120℃下許用壓力為127Mpa（查表可知）由于采用雙面焊縫，不采用探傷檢查選擇設(shè)備物料，確定設(shè)計壓力，選擇A3（20R）鋼板壁厚附加量C=C1+C2+C3初步取鋼板副偏差C1=0.8mm腐蝕度C2=2mm加熱工減薄量C3=0（封頭加熱工C3=0.5mm）因此C=0.8+2+0=2.8mm圓整到=20.12+2.8=22.79mm為了便于連接，取==23mm4.2.5.4確定筒體高度當=3600mm，直邊高度h=50mm時查可知橢圓型封頭容積為：V封=6.62m3筒體1m高容積V1米=10.18m3根據(jù)公式=(V-V封)/V1米≈4261mm圓整到=4300mm于是H/D=1.19選取夾套直徑=3600mm=3600+300=3900mm夾套封頭也是采用橢圓型封頭4.2.5.5確定夾套高度、厚度和面積取裝料系數(shù)=0.9≥（V-V封）/V1米=3770mm圓整到=3800mm4.2.5.6釜體及夾套的強度計算選擇設(shè)備物料，確定設(shè)計壓力，選用A3（20R）鋼板150℃~120℃下許用壓力為127Mpa設(shè)計壓力的確定夾套的筒體和封頭是內(nèi)容器。氨已知設(shè)計壓力P=1.2Mpa4.2.6軸封裝置機器密封這是新發(fā)展起來的密封結(jié)構(gòu)。與填料密封相比，具有密封可靠（其泄露僅為填料密封的1%），使用壽命長，范圍廣功率消耗少等優(yōu)點。但是他的造價高，裝精度要求也高。第五章生產(chǎn)控制分析5.1丁二烯聚合及ABS聚合裝置控制系統(tǒng)批量控制系統(tǒng)，用于丁二烯聚合、ABS聚合及特殊品種的脫水和干燥系統(tǒng)中。產(chǎn)品配方控制系統(tǒng)，用于丁二烯聚合和ABS聚合反應(yīng)的單體和添加劑的物料配比控制。丁二烯聚合，采用先用蒸汽加熱，后用氨冷的溫度控制。ABS聚合反應(yīng)采用熱水加熱及冷卻的串級溫度控制系統(tǒng)。特殊品種ABS粉料生產(chǎn)的脫水干燥系統(tǒng)采用順序控制系統(tǒng)。在丁二烯聚合及單體回收，凝聚及干燥，混煉及造粒工序采用相應(yīng)的溫度、流量、壓力、頁面控制系統(tǒng)。在混煉及造粒工序，采用嚴格的溫度及給料配比控制系統(tǒng)。5.2中央控制室ABS主生產(chǎn)裝置的所有檢測、控制及管理均由中央控制室的DCS系統(tǒng)實現(xiàn)。裝置的緊急停車系統(tǒng)（ESD）由與DCS分離的可編程邏輯控第六章車間布置6.1概述車間布置通常包括城建廠房布置與城建設(shè)備布置兩部分內(nèi)容。車間廠房布置主要內(nèi)容是審計整個車間的廠房結(jié)構(gòu)，并針對各種生產(chǎn)設(shè)施、生產(chǎn)輔助設(shè)施、生活設(shè)施等進行布局安排。車間設(shè)備布置主要內(nèi)容是確定各生產(chǎn)設(shè)備在車間廠房中的空間位置。車間廠房與車間設(shè)備布置時互相制約、密不可分的。本設(shè)計為中小型化工廠的設(shè)計，生產(chǎn)規(guī)模較小，各種生產(chǎn)設(shè)施、生活設(shè)施均集中在一座廠房內(nèi)。隨著化工裝置的大型化，車間布置總的發(fā)展趨勢呈一下特點：①露天化②流程化③集中化④定型化車間布置的最終要的一點就是安全生產(chǎn)。為達到這一最終目標，我們應(yīng)遵循一下幾項原則：①滿足生產(chǎn)工藝要求②滿足設(shè)備安裝與檢修對布置的要求。符合建筑設(shè)計要求符合安全衛(wèi)生標準6.2設(shè)計依據(jù)①建筑設(shè)計防水規(guī)范TJ16-74②煉油化工企業(yè)省級防火規(guī)范YHS01-78③工業(yè)企業(yè)省級衛(wèi)生標準TJ36-79④工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標準6.3車間布置要考慮的問題①最大限度地滿足工藝生產(chǎn)包括設(shè)備維修的要求。②有效地利用城建建筑面積及工地。要為車間的技術(shù)經(jīng)濟指標先進合理以及節(jié)能等要求創(chuàng)造條件。④了解其他專業(yè)對車間布置的要求。⑤要考慮車間的發(fā)展和廠房的擴建⑥車間中所采取的勞動保護、防腐蝕措施是否符合要求。要考慮車間的發(fā)展和廠房的擴建。建廠地區(qū)的氣象、地質(zhì)、水質(zhì)等條件人流貨流不要交替。6.4車間廠房布置6.4.1廠房形式的選擇根據(jù)本設(shè)計的生產(chǎn)工藝要求、投資能力、用地條件等各種因素，選擇集中多層室內(nèi)廠房和露天廠房兩種廠房設(shè)計。6.4.2廠房的輪廓廠房輪廓應(yīng)力求簡潔，這會使設(shè)備布置靈活方便，同時有利于廠房的建造。廠房輪廓一般有四種：矩形廠房，L形廠房，T形廠房，∏形廠房。本設(shè)計采用的是矩形廠房。因為矩形便于設(shè)備和通道的布置和生產(chǎn)管理，它占地面積小，管道短采光通風也好，而設(shè)備區(qū)的面積大，經(jīng)濟。而且還有兩個優(yōu)點：當建筑物向東延伸時冰箱生產(chǎn)區(qū)的生產(chǎn)，生活區(qū)的建筑結(jié)構(gòu)可以與生產(chǎn)區(qū)分開考慮，不同的層高并不會影響設(shè)備與管道的布置。6.5車間各部分組成6.5.1工藝生產(chǎn)部門工藝生產(chǎn)部門是整個車間的核心部分，是首先要安排并要安排在車間廠房相對中心位置處的，兼顧到操作方便的原則，將與其密切相關(guān)的部門安排在適當位置處。6.5.2輔助生產(chǎn)部門及生活行政部門本設(shè)計方案如下：共兩層：底層：原料與中產(chǎn)品貯藏室，變壓器室，空調(diào)室。頂層：分析室，實驗室，終產(chǎn)品室及樣品貯藏室。6.6車間設(shè)備布置車間設(shè)備布置的主要內(nèi)容包括確定各工藝設(shè)備在車間的平面和立面未知以及設(shè)備的空間方位，確定車間內(nèi)主要道路及通道的位置，確定各種管道，管線的位置和走向。一個好的設(shè)備布置方案應(yīng)做到經(jīng)濟合理，操作維修方便，符合安全生產(chǎn)的要求，設(shè)備排列蒸汽悲觀。通常在設(shè)備布置時應(yīng)盡量從以下幾方面考慮。6.6.1滿足生產(chǎn)工藝要求設(shè)備的安全距離項目安全距離/m項目安全距離/m二泵間距離≥0.7回轉(zhuǎn)機械與墻間距離≥0.8~1.0二泵列間距離≥2.0反應(yīng)器底部與人行通道距離≥1.8~2.0泵與墻間距離≥1.2工藝設(shè)備和道路間距離≥1.0二貯槽類設(shè)備間距離≥0.4~0.6生產(chǎn)可燃氣體設(shè)備與爐子間距離≥15二換熱器間距離≥1.0控制室、開關(guān)室與爐子間距離≥15二塔間距離≥1.0~2.0通道、操作臺最小凈空高度≥2.0~2.5二回轉(zhuǎn)機械間距離≥0.8~1.2不常通行地方的凈空高度≥1.96.6.2滿足設(shè)備安裝與檢修對布置的要求6.6.3符合建筑設(shè)計要求6.6.4符合安全衛(wèi)生標準第七章ABS的物化特性及改性產(chǎn)品7.1ABS的物化特性ABS為淺黃色粒狀或珠狀不透明樹脂，無毒、無味、吸水率低，具有良好的綜合物理機械性能，如優(yōu)良的電性能、耐磨性，尺寸穩(wěn)定性、耐化學(xué)性和表面光澤等，且易于加工成型。缺點是耐候性和耐熱性差，且易燃。ABS的性能主要受如下因素的影響：3種單體的配比；樹脂相的組成、分子量及化學(xué)性質(zhì)；橡膠相得組成、交聯(lián)密度及比例、化學(xué)性質(zhì)、橡膠顆粒的大小及分布狀況；橡膠與樹脂界面的相容性，相容性越好抗沖強度越高；在橡膠分子鏈上的接枝情況：接枝率、接枝點的數(shù)目和密度、接枝AS共聚物的鏈長（分子量）及工具分布的化學(xué)組成。

7.2ABS的老化及防老措施7.2.1自然老化對ABS性能的影響ABS制品在室外長期受陽光、熱、氧作用后，出現(xiàn)泛黃、表面失去光澤、力學(xué)性能大大下降等現(xiàn)象，最終喪失使用價值。引起高聚物光老化的主要原因是紫外光。紫外線吸收劑對紫外光具有強烈的吸收作用，它們能溶于高聚物，并選擇吸收對高聚物有害的紫外光，將其能量轉(zhuǎn)變成對高聚物無害的振動能或次級輻射（熒光）等，從而使高聚物免于遭受紫外光的破壞而得到保護，為此我們在ABS中添加適量的自外向吸收劑。而酚類抗氧劑可以使過氧化基團按自由基型機理破壞掉。7.2.2熱氧老化對ABS性能的影響在ABS中加入抗氧劑和紫外線吸收劑后，它的耐老化性能顯著提高，當添加的抗氧劑和自外向吸收劑種類不同時，ABS耐老化性能提高程度不同。實驗證明抗氧劑1076發(fā)揮的作用是最有效的，是酚類抗氧劑中比較好的品種之一。抽出和揮發(fā)是抗氧劑損失的兩個重要途徑，而抗氧劑1076是高分子量的受阻酚類化合物，揮發(fā)性低，熱穩(wěn)定性極好，耐水抽提性優(yōu)良，且與ABS有良好的相容性，此外它無臭、無毒、無污染，這表明抗氧劑1076是ABS熱氧老化配方中不可缺少的組分。7.3產(chǎn)品的改性7.3.1高抗沖ABS目前，工業(yè)上廣泛采用ST-AN在BD上接枝共聚物與ST-AN共混，由于本法制備的ABS有較好的相容性，并由于樹脂組分在膠粒粒子周圍接枝，阻止了橡膠粒子在與樹脂狀共聚物共混是的聚結(jié)。7.3.2透明ABS透明ABS即MABS，它是由MMA、St、AN在PB或SBR上接枝和共聚或由St、AN接枝，然后再與MMA、St、AN共聚物共混制備的。另一種更為簡單的方法是PMMA和ABS直接共混。7.3.3耐熱ABS通用ABS樹脂的熱變形溫度和剛性較低，為了提高ABS這兩方面的性能，一般地，用α—甲基苯乙烯部分或完全取代ABS組分SAN中的St，可使ABS的熱變形溫度提高10~15℃.但由于α—甲基苯乙烯的引入，使ABS得熔融粘度增加，難以加工。為了解決這一問題，常用SAM代替α—MS—AN，不僅可使熱變形溫度高達116℃，同事也能改善ABS的沖擊性能。第八章安全技術(shù)8.1安全要點8.1.1丁二烯貯罐區(qū)①貯罐壓力不超過0.5MPa，貯罐液位不能超過80%。檢查中發(fā)現(xiàn)異常要立即通知有關(guān)人員查找原因及時處理。②貯罐區(qū)內(nèi)不準排放無聊，嚴禁生產(chǎn)中任意就地排水、排液和排放分析采樣。③貯罐區(qū)的氧含量最高不能超過2%，否則應(yīng)立即排放至火炬置換，以減少丁二烯端基聚合物和過氧化物的生成條件。④貯罐及其聯(lián)接管道上的靜電接地設(shè)施、防凍保溫設(shè)施、防爆照明和消防滅火設(shè)施等必須保持完好，檢查中發(fā)現(xiàn)缺陷或損壞要督促盡快修整，嚴禁在罐區(qū)內(nèi)任意動用火種、敲打鐵器。8.1.2聚合系統(tǒng)①聚合釜投料應(yīng)按程序進行。反應(yīng)溫度和操作壓力應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)。②注意檢查聚合釜的攪拌裝置電動機及其傳動機構(gòu)有無異聲發(fā)熱軸封有無泄漏。③回收丁二烯系統(tǒng)氧含量自動分析及自動充氮裝置應(yīng)工作正常，當發(fā)現(xiàn)氧含量超標時，能自動充氮。8.1.3 ABS樹脂干燥系統(tǒng)①設(shè)備及輸送管道的靜電接地設(shè)施應(yīng)完整可靠。②干燥器等設(shè)備的密封應(yīng)可靠，無漏風和漏料現(xiàn)象。③排空管道內(nèi)應(yīng)無粉塵積累，操作人員應(yīng)及時清理，防止粉塵著火或爆炸。8.1.4其他部位①應(yīng)對下列安全防護系統(tǒng)定期檢驗、維護和保養(yǎng)：火災(zāi)自動報警系統(tǒng)（溫敏、煙敏）、手動火災(zāi)報警系統(tǒng)、可燃及有毒氣體自動檢測系統(tǒng)、自動泡沫系統(tǒng)，水噴霧遙控系統(tǒng)、ABS樹脂粉塵防爆滅火控制系統(tǒng)、防爆通訊系統(tǒng)、事故柜及其搶救急救器材。②聚合及凝聚工序所使用的引發(fā)劑、絡(luò)合劑、抗氧劑、防老劑、凝聚劑等助劑達40余種，其中過氧化氫異丙苯、偶氮二異丁腈、叔十二碳硫醇等化學(xué)危險品的安全儲存和使用，應(yīng)特別加以重視。偶氮二異丁腈在高溫下或與氧化劑接觸極易分解放出有機氰化物，因此要求偶氮二異丁腈的冷庫溫度不超過10℃，保存期也不要超過3個月。不容許與本裝置所使用的其他助劑，過氧化氫異丙苯、過硫酸鉀、亞硝酸鈉等混儲。過氧化氫異丙苯在80℃時就可分解，達=3\*GB3③ABS樹脂擠壓機的工頻加熱器是較大功率的電加熱裝置，要經(jīng)常對其負荷、絕緣、線圈溫度等進行檢查，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時通知有關(guān)人員停車，由電器專業(yè)人員檢查處理，以防觸電或燒毀設(shè)備。④檢查各崗位正確使用通、排風和空調(diào)設(shè)備。維持制空、化驗室、擠壓機廠房的微正壓狀態(tài)。防止生產(chǎn)系統(tǒng)可燃軀體泄漏擴散進入上述區(qū)域形成空間爆炸危險。⑤按丁二烯系統(tǒng)過氧化物定期清理的規(guī)定，對聚丁二烯和回收丁二烯貯罐的按時清理進行檢查。發(fā)現(xiàn)有未按規(guī)定清理的情況，應(yīng)指令去停車清理。清理過程中注意記錄丁二烯過氧化物積累情況，若發(fā)現(xiàn)生成量過多時，要提出縮短下一周期清理間隔的意見，同時要查找生成量過多原因，以采取改善措施。⑥聚合生產(chǎn)系統(tǒng)中的設(shè)備管道中常有聚合物附著器壁，可燃、有毒物料溶解分散在這些聚合物中，檢修中會出現(xiàn)已置換合格的設(shè)備重新法師可燃物和有毒物料溶解分散在這些聚合物中，檢修中會出現(xiàn)已置換合格的設(shè)備重新發(fā)生可燃物和有毒物超標現(xiàn)象。因此，對此類系統(tǒng)檢修前的花謝蒸煮與清洗嚴格檢查，檢修過程中還應(yīng)多車進行化驗、分析、重復(fù)。⑦清理容器內(nèi)的丁二烯過氧化物須以化學(xué)藥物破壞法進行，只有經(jīng)過化學(xué)處理后僅有少量殘渣時，方可允許在特殊安全措施落實后，進行人工清理。不可用鐵器在容器內(nèi)鏟除丁二烯過氧化物殘渣、防止爆炸著火。凡可拆卸的管道、部件均應(yīng)運出生產(chǎn)裝置處理，不能再裝置中進行焚燒。此項危險作業(yè)要有嚴格的檢查、監(jiān)護。8.2貯存和運輸ABS粒料可以用聚乙烯袋包裝或聚乙烯襯里的包裝箱進行貯存和運輸。根據(jù)GefStoffV和歐共體準則，不必貼標簽。對于公路、鐵路或海上運輸，必須貼有安全數(shù)據(jù)牌。由于粒料表面會吸水，因此加工前必須進行干燥（70℃,2h作添加劑（如對PVC）使用的ABS粉末，由于易氧化且比表面積大，所以必須用防爆體系貯存、運輸，還要采取措施防止靜電積累。ABS粉料用聚乙烯袋或桶來貯存、運輸。如果有形成粉塵的危險，操作時則必須戴防塵面罩。8.3回收ABS制品可有如下兩條路線回收利用：已用過的制品回收并直接在生產(chǎn)加工中利用（直接回收）；化學(xué)降解為單體（如丙烯腈、丁二烯、苯乙烯）或其他有機化合物（化學(xué)回收）。ABS生產(chǎn)商和消費者的興趣都集中在采用第一種回收方式。對原料生產(chǎn)商和汽車業(yè)的調(diào)查表明，匪類后的ABS樹脂很適于直接回收利用。測試結(jié)果顯示，將20%和50%的再生料加入純ABS中制成的制品，對（缺口）沖擊強度、耐熱性（維卡軟化點為120℃8.4法律方面ABS數(shù)值在生產(chǎn)、加工、使用和處理過程中要遇到大量的法律規(guī)則。這里舉幾個例子，講的是德國的情況，其他國家也與此類似。根據(jù)危險物質(zhì)分類，A,B,S和AMS等單體屬于危險物質(zhì)。和這些單體接觸的環(huán)境要符合最高環(huán)境濃度標準。ABS生產(chǎn)廠的排放要求符合清潔空氣法規(guī)TA-Luft，廢水排放法規(guī)Abwasserabga-bengesetz，廢棄物排放要符合廢棄物處理法規(guī)Abfallbeseitigungsgesetz。在ABS造粒過程中，會生成少量的揮發(fā)性物質(zhì)，可能包含殘余單體，但必須遵守最大環(huán)境濃度標準。工業(yè)用途的ABS制品不受限制，但歐共體規(guī)范了玩具盒與食品接觸的ABS產(chǎn)品。其他國家也指定了相似的規(guī)則。這些規(guī)則會頂了塑料制品中單體的允許殘留量以及聚合助劑、添加劑的種類和用量。規(guī)則也包括使用某一化合物的用量限制以及從塑料向食品的最大遷移量。對于玩具，填料中重金屬的最大比例是一個重要的限制指標。第九章環(huán)境保護9.1概述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS樹脂)因其優(yōu)良的性能成為最受歡迎的塑膠材料之一,廣泛應(yīng)用于民生基礎(chǔ)工業(yè),近年來在國際上的用量逐年劇增。但由于ABS樹脂生產(chǎn)廢水產(chǎn)量大[1],COD和氨氮質(zhì)量濃度高,毒性大,可生化性能差,操作不易穩(wěn)定,屬于難降解有機石化廢水,因此環(huán)保問題越來越成為ABS樹脂生產(chǎn)所面臨的嚴峻問題9.2污染源及組成9.2.1廢氣污染源及組成正常生產(chǎn)時，丁二烯單體回收貯罐連續(xù)排除廢氣，其廢氣為丁二烯揮發(fā)物；混煉造粒單元擠出機連續(xù)排放廢氣，幾乎全部是空氣，僅含微量丙烯腈、甲苯等有害物質(zhì)；SAN單元溶劑回收廢氣冷凝器連續(xù)排放廢氣，其中98.6%是氮氣，廢氣中含有少量丙烯腈、甲苯等有害物質(zhì)；熱油加熱爐煙囪連續(xù)排放廢氣，其中73%氮氣、12%水汽、11%的二氧化碳，4%氧氣，廢氣中含有二氧化硫，氮氧化合物等有害物質(zhì)。在事故狀態(tài)下，ABS裝置生產(chǎn)系統(tǒng)中安全閥泄壓排放廢氣，廢氣中含有丁二烯等烴類有害物質(zhì)。9.2.2組成生產(chǎn)廢水主要來源于：混煉擠出機機組、SAN單元自動切條機組、真空過濾系統(tǒng)、干燥器熱水泵、流化床干燥系統(tǒng)、丁二烯單體回收壓縮機前分離罐、生產(chǎn)沖洗等。ABS樹脂生成廢水主要包括AN、BD、St及其聚合物、ABS乳膠、松香皂、十二烷硫醇、二甲基甲酰胺、乙苯及其他未反應(yīng)的生產(chǎn)副料。由于丙烯腈屬劇毒化學(xué)品,各單體形成難降解高分子聚合物，導(dǎo)致廢水可生化處理性差。9.2.3廢渣（液）污染源及組成 ABS裝置每年拍廢渣（液）約1172噸。其中主要排渣裝置有：ABS粗粉料箱、SAN單元單體回收廢溶劑提純器、SA單元溶劑清洗廢清洗劑濃縮器等。主要排液裝置有：SAN單元單體回收重組分泵、丁二烯單體回收廢丁二烯泵、丁二烯單體回收重油泵等。廢渣主要為不規(guī)則ABS樹脂和不規(guī)則SAN樹脂。廢液主要為重組分。9.3污染物治理措施及預(yù)期效果9.3.1廢氣治理措施ABS裝置中的ABS單元擠出機放空風機、SAN單元溶劑回收廢氣冷凝器及熱油加熱爐煙囪等所排廢氣，設(shè)計出20米至25米不同高度達標排放。在裝置區(qū)北約800米處設(shè)有火炬系統(tǒng)，該系統(tǒng)由泡沫分離罐、汽化處理罐、火炬筒燈組成。丁二烯單體回收注罐和ABS裝置在事故狀態(tài)時泄壓排放的揮發(fā)物，設(shè)計引到800米外配套設(shè)計的火炬經(jīng)高溫燃燒處理后，由9.3.2廢水治理措施9.3.2.1預(yù)處理工藝流程預(yù)處理工藝流程見圖1。ABS樹脂生產(chǎn)廢水進入初沉池,先將較大的固體懸浮物進行沉淀,加入液堿調(diào)節(jié)pH。上清液進入調(diào)節(jié)槽,調(diào)節(jié)槽中廢水用水泵循環(huán),并通入壓縮空氣進行微量曝氣,避免毒性氣體(如H2S等)產(chǎn)生。調(diào)節(jié)槽中廢水用泵送至快混槽和慢混槽,在快混槽和慢混槽中分別加入混凝劑和絮凝劑,使懸浮物形成明顯的膠羽。在加壓溶氣槽中采用加壓溶氣氣浮工藝將固體懸浮物去除。調(diào)和槽中加入液堿調(diào)節(jié)pH,再加入磷酸補充磷營養(yǎng)物質(zhì)。處理后廢水進入兩級A/O生物處理工藝。9.3.2.2處理流程生物處理工藝流程見圖2。生物處理流程由兩個A/O處理單元構(gòu)成,其中兼氣槽1和兼氣槽2均不曝氣,用泵循環(huán)水力攪拌,防止污泥沉淀;曝氣槽1和曝氣槽2為好氧區(qū),通入壓縮空氣曝氣同時泵循環(huán)。廢水經(jīng)曝氣后進入無氧槽,無氧槽用循環(huán)泵攪拌,出水入終沉池。終沉池上清液進入砂濾池,經(jīng)過濾后入放流池;終沉池下層污泥一部分回流至兼氣槽1,另一部分送到廢棄污泥處理單元。高級氧化塔為三級處理單元,只有在生物處理段異常時才啟動,確保生物處理段偶發(fā)異常時處理后廢水亦能達標排放。圖2生物處理工藝流程9.3.3廢渣（液）治理措施從ABS裝置排出的廢渣（液），視其性質(zhì)設(shè)計采取回收利用和對買處理。從丁二烯單體回收重油泵、丁二烯單體回收廢丁二烯泵和SAN單體回收重組分泵每年共排放廢液1124噸，設(shè)計由管線回收至熱油加熱爐系統(tǒng)做燃料用。從ABS粗粉料箱每年共排15.75噸不規(guī)則ABS樹脂