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燥。干燥至含水＜0.1%。然后经称量、压块、检测金属后包装得成品丁苯橡胶。
[3]
3.2生产配方
配方如表3.1：
表3.1低温乳液聚合的标准配方（质量分数）
名称 单体 调节剂 介质 乳化剂 烷基芳基磺酸钠
过氧化物
原料及辅助材料
丁二烯 苯乙烯 叔十烷基硫醇
水 歧化松香酸钠 烷基芳基磺酸钠 过氧化氢对孟烷
硫酸亚铁
配方 70 30 0.20 200 4.5 0.15 0.08 0.05 0.15 0.035 0.08
活化剂
雕白粉 EDTA 磷酸钠
3.3主要原料
①1，3—丁二烯：CH2＝CH－CH＝CH2
1．3—丁二烯是最简单的共轭双烯烃。在常温、常压下为无色气体，相对分于质量为54.09。相对密度0.6211，熔点-108.9℃，沸点-4.5℃。有特殊气味，有麻醉性，特别刺激黏膜。容易液化，易溶于有机溶剂。性质活泼，容易发生自聚反应，因此在贮存、运输过程中要加人叔丁邻苯二酚阻聚剂。与空气混合形成爆炸性混合物，爆炸极限为2.16%——11.47%(体积)。是合成橡胶、合成树脂等的主要原料。[1]
1，3一丁二烯主要由丁烷、丁烯脱氢或碳四馏分分离而得。 ②苯乙烯
苯乙烯为无色或微黄色的油状液体，有特殊的气味，熔点为-306℃，密度为900kg/m3，沸点为145~146℃。苯乙烯不溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮、二硫
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化碳等有机溶剂中。聚合级苯乙烯的纯度应高于99.5%。
3.4工艺条件
1）温度与压力的控制
反应温度5~7℃；操作压力：0.25MPa；反应时间：8~10小时；转化率：60%＋2%
2）胶粒粒径的控制
为了大规模生产，必须采用连续法乳液聚合。除了其他因素外，乳液聚合中乳胶粒子的粒径与它在聚合釜中的停留时间有关。根据连续搅拌釜的停留时间分布函数的特性，若串联的聚合釜越多，则停留时间分布函数越狭窄。工业生产中常采用8—12个聚合釜串联起来，可使胶乳粒子的粒径分布狭窄，又可提高产品的质量(产品的分子量分布较狭，支联也较少)。若串联的聚合釜数目增加，而总的停留时间保持不变，则必须提高物料流动速度，也即提高了单位时间的生产能力，有利于大规模生产。[4] 3）操作点的控制
由于共聚物组成的要求(苯乙烯含量为23%左右及组成均—)，工业生产中确定转化率达到60士2%时必须停止聚合。根据商品的要求，不同牌号的产品，就有不同的门尼粘度值(即不同分子量、分子量分布的丁苯橡胶)。如果转化率还未到达60%，而门尼粘度已达到产品牌号的要求值时，也必须终止反应．以确保产物的门尼粘度值合格。
聚合反应的终点取决于共聚彻组成及产物的门尼粘度这两个要求。 实际上，在稳定的加料条件下，转化率与反应速度、反应时间有关．而门尼粘度可由分子量调节剂用量来调整。所以在工业生产中可由协调分子量调节剂及引发剂用量的方法，能正确地控制(一定的聚合速度下)转比率达到60%而又能使产物的门尼粘度达到要求的数值。
测定转化率的新办法是利用胶乳密度随转化率上升而增加的性质来测定的。若采用γ—射线密度计则可快速测定之。 4）单体的纯度要求
单体纯度的要求较高，如丁苯橡胶合成时，丁二烯和苯乙烯的纯度各要求＞99%及＞99.6%。其中某些杂质，如烯、炔及过氧化合物等必须严格控制，故在聚合前须将单体仔细提纯。
由于丁二烯和苯乙烯中有阻聚剂，因而使用前要除去阻聚剂。阻聚剂含量低于10mg/kg对聚合反应无明显影响，当高于此值达100mg/kg时，则用浓度为10%~15%的氢氧化钠溶液于30℃进行洗涤除去，也可采用多加引发剂，消耗掉阻聚剂的方法。
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5）单体的配比要求
丁二烯(M1)与苯乙烯(M2)在5℃进行自由基型乳液聚合时．相应的竞聚率为r1＝1.38。r2＝0.64〔50℃时 r1＝1.4，r2＝0.5)，由此可知丁二烯的活性比苯乙烯大。另外，共聚物的组成会随共聚转化率的提高而不断改变，所以共聚时两种单体的配比必须设法控制和调节，以制取具有—定组成的共聚物。
由于丁苯橡胶性能的研究，测知苯乙烯含量为23.5%(质量)的共聚物具有最佳的综合性能，又经实验研究确定．共聚进料中丁二烯／苯乙烯比值(质量)为72／28—70／30，而单体转比率达在60%以前，则共聚物中苯乙烯含量几乎不受转化率的影响，得到的丁苯橡胶中苯乙烯含量在23%左右。
3.5生产中应该注意的问题
① 聚合釜的传热问题
由于低温乳液聚合的温度要求在5℃左右，因此，对聚合釜的冷却效率要求很高，工业上多采用在聚合釜内安装垂直管式氨蒸发器的方法进行冷却。 ② 单体回收中的问题
在闪蒸过程中，为防止胶乳液沸腾产生大量气泡，需要加入硅油或聚乙二醇 等消泡剂。并采用卧式闪蒸槽以增大蒸发面积。在脱苯乙烯塔中容易产生凝集物而造成堵塞筛板降低蒸馏效率，因此要定期清洗黏附在器壁上聚合物。 ③ 回收系统中爆聚物的处理
在丁苯橡胶乳液聚合中因转化率只有60%，40%的单体需回收。丁二烯和苯乙烯在残存的过氧化物作用下或氧的作用下受热而生成爆聚物种子，这种爆聚物种子会逐渐长大为爆聚物，而这种爆聚物种子活性期很长，即使加热到260℃，经20h后再接触单体仍可以增长，并且伴有体积的增大，他们会堵塞管道，甚至会撑破钢铁容器，而且很难清理。
为了防止生成爆聚物种子或者将生成的爆聚物种子消灭，需要将抑止爆聚物种子生长的抑止剂连续不断地加入到单体回收系统中。NaNO2、I2和HNO3等可以做爆聚物种子的抑止剂。
3.5丁苯橡胶的生产工艺流程图
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第四章 物料衡算
4.1聚合釜总物料衡算 4.1.1计算依据
本设计为年产5万吨（丁苯橡胶）， 如下是物料衡算需要基础数据：
1）设定一年的开工时间（除去节假日和设备检修时间）为280天，每天24小时连续生产；
2）单体配比为70/30，聚合物中苯乙烯含量23.5%[2]；
研究表明，结合苯乙烯为23.5%时，胶的综合性能好，最适合于生产轮胎。据此，单体丁二烯与苯乙烯比应为72/28～70/30；而且单体配比70/30为典型配方。
3）丁二烯和苯乙烯纯度为94%；
由于丁二烯和苯乙烯进行乳液聚合时，转化率高了交联反应严重，凝胶含量增加，一般都控制转化率在60%左右。这样未反应单体回收后纯度有所下降，如果全部送回原生产车间精制，会造成成本升高和浪费。为此，一般生产都采用混合单体。混合单体是将回收单体按一定的比例加入新鲜原料单体中组成的单体。一般混合单体的浓度在94%左右
4）橡胶的烃含量为91.17%；
几种牌号的丁苯橡胶烃的含量：SBR-1500 92%，SBR-1502 91.39%，SBR-1712 91.17%，SBR-1778 90.54%。
5)聚合转化率60%；
当丁二烯与苯乙烯配比为70/30时，聚合物苯乙烯组成在转化率为60％以前变化不大，从22.2%增加到22.8%，而转化率由60％增加到80％时，苯乙烯含量则增至23.9%。同时，高转化率下会引起较多的支链和交联，使橡胶质量变坏，一般收控制转化率为60%左右。
6）回收单元损失率0.05%；后处理单元损失率0.55%。 7）选择单体纯度：丁二烯99%；苯乙烯99.6%。
单体要求：丁二烯的纯度大于99%，其主要杂质有丁二烯二聚物、乙醛、乙烯基乙炔、氧、丙酮、丁烯、丁炔、丙二烯、戊烯、戊烯；利用乙苯脱氢法生产的单体苯乙烯纯度很高，一般在99.6%以上。苯乙烯单体的杂质主要有乙苯、邻二甲苯、ɑ-甲基苯乙烯、苯乙酮和二乙烯基苯。
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4.1.2公式
根据日产量（t/d），所需单体的质量流量可用下式计算：
1000FHc.100.100G= .2460.Cv 100-L1100-L2 （4.1）
式中 F——日产量，t/d；
G——质量加料量，kg/min; Hc——烃含量，%； Cv——转化率，%； L1——回收单元损失率，%； L2——后处理单元损失率，%。
根据单体的质量流量、配方和各种溶液的密度，各组分体积加料量可用下式计算：
V=GN/100ρ （4.2） 式中 N——组分的工业品分数，PHM；
G——单体质量流量，kg/min; V——各组分体积加料量，L/min; ρ——组分的密度，kg/L。
4.1.3聚合釜的物料衡算
（1）丁苯橡胶每日产量：F=50000t/280d=178.57t/d （2）单体的质量流量：
G =1000FHc×100×100/[24×Cv×（100- L1）×（100- L2）]
=（1000×178.57×0.9117×100×100）/[24×0.60×（100-0.05）×（100-0.55）]=11373.93kg/h （3）总物料进料量： 1.丁二烯：
质量流量：M1=GN1/100=11373.93×70/100= 7961.86kg/h 100%进料体积流量：V1= M1/ρ=7961.75/620=12.84 m3/h， 混合单体体积流量：V11= V1/0.94=51.37 /0.94=13.66m3/h
折算成纯度为99%的丁二烯的量为 V111=13.66/0.99=13.80 m3/h； 未反应物料量M11= M1×（1-Cv）=7961.75×0.4=3184.7kg/h， 2.苯乙烯：
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