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聚合车间装置岗位操作法编制：校对：审定：审核：批准：丁二烯橡胶（BR）9000装置岗位操作法一、产品原材料简介1产品简介丁二烯橡胶（BR）9000装置的产品为丁二烯橡胶（BR）9000，规格BR9000。丁二烯橡胶（BR）9000全名顺式—1，4—聚丁二烯橡胶（Cis1,4PolybutadieneRubber）。丁二烯橡胶（BR）9000为白色或浅黄色弹性体，性能和天然橡胶相近，是一种优良的通用橡胶，其结构式为：顺式——1，4结构在聚合链中含量在90%以上的聚丁二烯才具有良好的弹性。丁二烯橡胶（BR）9000与天然橡胶和丁苯橡胶相比,具有弹性高,耐磨性好，耐寒性好,生热低，耐屈挠性和动态性能好等特性,它与油类、补强剂、填充剂、天然橡胶以及丁苯橡胶等均有良好的相容性。丁二烯橡胶（BR）9000的主要缺点是抗湿滑性，撕裂强度和拉伸强度较低，冷流性大，加工性能较差。丁二烯橡胶（BR）9000产品质量技术指标（GB/T8659-2001）指标项目单位优级品一级品合格品试验方法挥发份%≤0.50≤0.80≤1.10GB/T6737热辊法总灰份%≤0.20≤0.20≤0.20GB/T6737方法A生胶门尼ML100℃1+445±445±445±7GB/T1232混胶门尼ML100℃1+4≤65≤67≤70GBT123225minMPa7.8～11.37.5～11.57.5～11.535minMPa8.5～11.58.2～11.78.2～11.7300%定应伸力50minMPa8.2～11.27.9～11.47.9～11.4GB/T8660(C2法混炼)拉伸强度（35min）MPa≥15.0≥14.5≥14.0GB/T8660(C2法混炼)伸长率（35min）MPa≥385≥365≥365GB/T8660(C2法混炼)防老剂非污染非污染非污染注:混炼胶和硫化胶的性能指标均采用ASTMIRBNo.7进行评价2原材料规格及性能2.1原料2.1.1丁二烯纯度≥99.2％水值≤25mg/kg乙腈≤3mg/kgTBC≤20mg/kg二聚物≤300mg/kg总炔烃≤20mg/kg(其中乙烯基乙炔≤5mg/kg)含氧化合物≤10mg/kg2.1.2粗溶剂油沸程：60～90℃碘值：＜0.1g/100g水值：无游离水硫化物：无水溶物酸碱性：中性2.1.3环烷酸镍含镍量:≥7%(w)含水量：＜0.5%(w)机械杂质：＜0.2%(w)苯不溶物：微量不皂化物：无外观：绿色透明稠状物2.1.4三氟化硼乙醚络合物BF3含量：46.8～47.8%比重：1.120～1.127沸点：124.5～126℃油溶性：在250倍油中全溶，三小时后无沉淀含水量：≤0.5%(w)外观：无色透明，无沉淀物2.1.5三异丁基铝浓度：2.0±0.2g/L悬浮铝：无外观：无色透明液体活性铝含量：＞70％二异丁基氢化铝：＜10％铁含量：＜2％2.1.62,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(防老剂)熔点：68.5～70.0游离甲酚：＜0.05%(w)灰分：＜0.05%(w)外观：白色或浅黄色晶体2.1.75A分子筛吸水量：≥200mg/g堆积密度：＞0.6～0.7g/cm32.1.8活性氧化铝粒度：Φ4～6mm吸水率：＞100%强度：0.28MPa/粒堆积密度:0.7～0.8g/cm3外观：白色或微红色粒状固体2.1.9纯碱（碳酸钠）工业一级碳酸钠含量≥98.8%氯化钠≤0.9%含铁量(Fe203)≤0.006%水不溶物含量≤0.15%2.1.10液碱氢氧化钠含量：≥30%水不溶物含量：＜0.1%2.1.11聚乙烯薄膜规格：宽700mm，厚0.04～0.06mm熔点：＜100℃2.1.12牛皮纸袋质量标准：规格：900×370×160mm2.1.13对叔丁基邻苯二酚(TBC)纯度：≥99%(W)熔点：≥52℃外观：白色或微黄色晶体2.1.14普通工业氮气纯度：≥99.5%含氧量：≤0.5%露点：＜-35℃2.1.15硫酸亚铁工业纯2.2中间产物2.2.1精溶剂油馏程:65-90℃碘值:＜0.1gI2/100g水值:≤30mg/kg含氧化合物:≤10mg/kg含丁二烯:≤10mg/kg硫化物及水溶物酸碱性：无小瓶鉴定:引发时间≤5分钟二、主要生产原理简述1主要生产原理丁二烯橡胶（BR）9000是以1,3-丁二烯为单体，在环烷酸镍、三异丁基铝和三氟化硼乙硼乙醚络合物等催化剂的作用下，于溶剂油中反应生成顺式1,4-聚丁二烯橡胶（BR）9000。该催化体系属齐格勒—纳塔催化剂，聚合反应类型属于配位阴离子聚合，聚合方法为溶液聚合。反应式为：2各工号生产原理及影响因素2.1丁二烯精制原理分子筛和氧化铝都是一种多元结构的吸附剂，它们对不同性质吸附能力不一样，具有选择性，因而可以用来分离微量杂质，对丁二烯进一步精制。一般认为：分子筛对丁二烯和溶剂油里的杂质吸附能力较强，而活性氧化铝对水分的吸附能力较强。2.2聚合反应及其影响因素聚合反应是单体（丁二烯）在催化剂作用下聚合成高分子化合物（丁二烯橡胶（BR）9000）的化学过程。本艺采用镍体系催化剂即：环烷酸镍、三异丁基铝、三氟化硼乙醚络合物。催化剂加料方法：采用Al-Ni混合稀硼单加的连续加料方式。关于催化剂作用机理：目前一般的看法是，当催化剂Al-Ni混合在一起时，由于三异丁基铝的化学活性较高，首先把二价的镍（环烷酸镍）还原成一价镍和零价镍，然后低价镍又进一步与铝化合物反应生成具有活性核心的化合物，在此同时，铝化合物和硼化合物反应生成含氟烷基铝化合物（据推测可能是一种双金属键络合物）；上述两种化合物相碰后形成的中间络合物，一般被认为是络合催化活性中心，（据推测是Ni-八面体结构），它在一定的温度（一般在30～80℃）条件下，呈现出聚合活性，支配着丁二烯聚合增长过程，产出高顺式结构的聚合物一丁二烯橡胶（BR）9000。聚合过程的终止可加入终防剂来破坏催化剂的活性从而终止反应，聚合体系中的微量杂质也可终止反应。在聚合过程中，催化剂对氧气和水分都很敏感，所以在整个聚合系统中都应以脱除氧的干燥氮气封闭，催化剂组成、配比、用量以及溶剂，单体的纯度，丁油浓度，聚合温度等因素的变化，对聚合速率及聚合物的结构都有不同程度的影响。2.2.1丁二烯，溶剂油纯度的影响丁二烯及溶剂油中含有的微量杂质，对聚合反应有影响，单体车间处理处理外进丁二烯得到的丁二烯一般只有阻聚剂、丁二烯二聚物、水及微量胺等杂质；溶剂油中含有微量水，回收溶剂油中有微量烯、醛等杂质。这些杂质大部分是多电子化合物，它们与Ni形成络合物，使Ni不能再与丁二烯作用，破坏聚合活性中心。因此这些杂质含量越高，聚合速度下降越厉害，转化率越低，甚至产生不聚造成橡胶结构改变，使橡胶品质变坏。丁二烯二聚物有阻聚作用，使凝胶含量增加。水对聚合反应也是有影响的。在系统水含量较高时，A1、B与水发生反应，产生沉淀物，自身结构被破坏，从而失去催化活性。但是微量水可提高催化剂活性，因此当丁二烯和溶剂油脱水程度很深时，还需人为地向系统加入适量的水，以提高催化剂活性。2.2.2聚合温度的影响随着聚合温度的升高，聚合速度加快，而分子量则略有降低，这是因为温度升高，可以提高催化剂活性，从而加快引发速度。但同时也因为加强了催化剂的催化作用，使器壁上原来可以溶于溶剂的高分子发生了深度交联，生成不溶性网状或立体型高分子，即凝胶，从而造成挂胶。因此，在相似的催化剂配方情况下，采用较低的聚合温度对减轻挂胶是有利的。2.2.3催化剂的影响就聚合反应而言，确定合适的催化剂配比是十分重要的。生产上一般根据单体和溶剂的纯度的变化情况来确定，并以此作为生产过程和产品质量的有效控制手段，因此，生产不稳定时要适当调整催化剂的配比，从而使反应速度和橡胶门尼粘度符合控制要求。在一般情况下，B/丁比是调节门尼的一种比较好的手段。科学试验和生产实践业以证实催化剂配比失调，用量过高，不仅影响橡胶生产的产量的质量，而且会造成聚合釜严重挂胶堵塞，检修频繁。因此，只有尽量提高溶剂油、丁二烯的纯度，改进催化剂的质量、配比，使催化剂配方用量降低，才能达到稳定均衡生产及提高橡胶质量的目的。2.3凝聚原理及其影响因素在胶液中除含丁二烯聚合物外，还含有大量溶剂和未反应的丁二烯单体，及催化剂等，由于它们的沸点均较水的沸点低，而胶又不溶于水，所以胶液喷入沸水中后，借助于热水、蒸汽和搅拌，可以脱除溶剂与未反应的丁二烯而成为悬胶粒，在水中析出，同时由于热水、蒸汽的加热冲击作用，使胶颗粒表面的催化剂不断被洗于水中，溶剂、丁二烯被蒸发，从而使胶与溶剂油、丁二烯等分离.因此控制控制凝聚的温度和搅拌的速度，对凝聚颗粒的大小、溶剂和杂质分离的程度均有很大的影响。提高凝聚釜水温或增加停留时间，将有利于溶剂的蒸发，减轻颗粒的相互粘结，从而有利于后处理的生产。2.4溶剂回收原理及影响因素利用混合物中各组份的挥发度不同，采用普通精馏方法达到分离目的。丁二烯与溶剂油的分离，由于丁二烯的沸点（-4.41℃）比溶剂油的沸点（60～90℃）低得多，用一般的精馏方法很易分离。溶剂油中的水的分离是基于水与丁二烯、溶剂油形成共沸物，其沸点低于溶剂油的沸点，所以油中微量水与油等形成共沸物从塔顶带走。经冷凝后水含量增大，同时温度降低，水在溶剂油和丁二烯中的溶解度降低，故静置立即分层，这样便达到将水脱除的目的。三、装置流程简述及岗位划分1生产工艺流程叙述1.1丁二烯贮罐1.1.1丁二烯精制流程简述丁二烯自单体车间882工号送入丁二烯贮罐（R-495、R-496）经分析合格，用丁二烯泵（B-496）送到聚合工号。1.2配制计量聚合工号1.2.1配制计量流程简述配制所需精溶剂自893溶剂贮罐（R-490cd）经泵（B-490）间断送至精溶剂贮罐（R-401）供配制催化剂、防老剂使用。环烷酸镍溶液的配制：在浓镍配制釜（F-402）中先加入精溶剂油，然后经人也加入膏状环烷酸镍进行溶解并分离杂质，配制20±2克/升，溶好的浓镍溶液用氮气压送到稀镍配制釜中加入精溶剂油，配成浓度1.0±0.2克/升的稀镍溶液。三氟化硼乙醚络合物：由催化剂车间蒸硼岗位经管道用氮气压入硼高位槽（R-407），按原料规格指标验收，供计量岗位使用。三异丁基铝溶液：由催化剂车间送入铝剂贮槽（R-403），配制浓度为2.0±0.2克/升，供计量岗位使用。防老剂的配制：在配制釜（F-401）中先加入一定量的精溶剂油，然后经人孔人工加入适量的防老剂（2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚）。补加溶剂至规定量后启动搅拌配制成所需浓度的防老剂溶液供使用。将三异丁基铝溶液、三氟化硼乙醚络合物和已配制好的稀镍溶液以及防老剂溶液，分别引入计量罐使用。Al-Ni催化剂系统：三异丁基铝自计量罐（R-412、R-413），环烷酸镍自计量罐（R-414、R-415）分别用泵(B-407、B-408、B-409)及（B-410、B-411、B-412）分A、B两线连续送入Ni-Al文式混合器后送往聚合与从丁油预冷器（H-401、H-402）出来的丁油混合后，从底部进入聚合釜。稀硼系统：三氟化硼乙醚络合物自计量罐（R-418、R-419）经计量泵（B-415、B-416、B-417、B4-418）分A、B两线送至油一硼文氏管与精溶剂油混合在文氏管中混合稀释后进入首釜。1.2.2聚合部分流程简述自897送来的丁二烯和893送来的溶剂油分AB两线经丁油预冷器（H-401、H-402）预冷到一定温度后Al-Ni催化剂混合后从釜底部进入聚合釜，由油-硼系统送来的三氟化硼乙醚络合物催化剂从首釜下侧壁进料入釜，在搅拌和一定温度下进行连续聚合反应，并控制昀终转化率达85%以上。在聚合反应的末釜后的出胶管线里加入防老剂溶液，经静态混合器混合后送往胶液贮罐（R-431）。1.3凝聚工号1.3.1凝聚工艺流程简述从聚合终止釜来的胶液进入胶液罐(R-431)配胶，将门尼合格的胶液分AB两线用胶液泵（B-431）送出，经过胶液过滤器，流量计，由二元胶液喷嘴喷入凝聚釜首釜内热水中，在蒸汽和搅拌作用下，把胶打碎成小颗粒，分散在热水中，