关于橡胶促进剂2-巯基苯并噻唑反应釜的理论设计.doc

苯胺法高压搅拌合成2-巯基苯并噻唑反应器（3m3）的设计971绪论1.1工艺概述1.1.1促进剂的发展促进剂2-巯基苯并噻唑(以下简称)是一种橡胶通用型硫化促进剂是一种淡黄色粉末或颗粒具有令人不愉快的气味。熔点在173.0℃以上;相对密度为1.41～1.48;难溶于水和正己烷易溶于丙酮可溶于乙醇微溶于苯。2-巯基苯并噻唑呈酸性硫化促进性强硫化曲线比较平坦且污染性小。该品低毒刺激皮肤和粘膜能引起皮炎及难以治疗的皮肤溃疡可致敏。硫化促进剂是能够加快橡胶与硫化剂反应速率的物质简称促进剂。促进剂[1]既可提高硫化速率降低硫化温度、减少硫化剂用量同时也能使硫化橡脏的物理机械性能得到相应的改善具有硫化促进作用快、硫化平坦性低以及混炼时无早期硫化等特点广泛用于橡胶加工工业。1.1.2的苯胺法合成工艺1.1.2.1合成方法的合成方法工业上大多采用邻硝基氯苯法、苯胺法、硝基苯和苯胺混合法这3种方法。其中邻硝基氯苯法生产由于原料价格高生产工艺复杂故国内大多数助剂生产企业均不采用此法。硝基苯和苯胺混合不但生产成本低而且可使反应产生的比苯胺法降低1／3但由于存在着反应难以控制和对反应器材质要求高的问题目前国内仅南京化工厂一家利用此法生产。苯胺法合成是我国各助剂厂普遍采用的方法。苯胺法生产的特点是原料来源稳定操作难度小对反应器材质要求低其缺点是由于该法生产的粗中的含量较低(85％)焦油量大收率较低。因此如何完善高压合成生产工艺提高产品收率综合利用轻组分(主要是苯并噻唑)一直是国内生产企业研究的重要课题。[1]1.1.2.2合成原理苯胺法合成是以苯胺、和硫磺为原料在200～300℃9.0～10.0MPa条件下反应生成的粗再经精制得到成品的生产方法。其原理[2]是苯胺和硫磺先反应生成22′-二氨基二苯基二硫再经酰化作用生成22′-二巯基二苯硫脲最后转化为。也就是反应方程式:原料规格：苯胺含量不小于99.3%水分含量不大于0.5%。硝基苯含量不大于0.015%含量不小于98.5%。H2S含量不大于0.9%残渣含量不大于0.02%。硫磺含量不小于98.5%水分含量不大于0.3%灰分含量不大于0.1%。1.2机械设计方案对比1.2.1材料选用针对促进剂的生产对反应釜的设计材料选择上应考虑其物料性质对釜体的影响。在反应过程中有生成同时反应过程压力较大温度较高对其进行综合性的考虑。1.2.2搅拌装置选用1.2.2.1驱动方案对比磁力驱动是把机械能转变成磁能再由磁能转变为机械能的过程是利用磁体与磁体之间能通过空气或非磁性材料的磁力作用可非接触地进行力传递。使轴在被密封介质和大气之阀不用连接而形成无密封的搅拌以达到绝对无泄漏。目前国内已定型的标准釜用机械密封产品由于其设计压力等参数的限制已远远不能满足要求;从防止污染及安全、节能等角度出发对轴封装置的可靠性、寿命、泄漏量和经济性等方面的要求也越来越高。[3]主要技术难点有:1）由于反应器的工艺特点压力、温度、物料的形态等都随时间而变化在压力循环和冷热循环的作用下密封端面易变形导致密封失效;2）由于反应器操作温度较高机械密封在运转时摩擦面发热及釜内的热传导将使密封腔内温度进一步上升从而引起摩擦面液膜汽化产生“干运转”并加速腐蚀、磨损加快密封圈老化致使密封很快失效;3）该反应器操作压力接近10MPa密封介质压力是引起密封环变形的主要作用力其变形也是密封失效的主要因素之一;4）反应器搅拌轴的摆动量和振动必然较大因而容易使摩擦副间隙内流体液膜厚度产生变化摩擦副之间不能很好地贴合有时还会将石墨环撞坏;5）间歇操作、频繁启动造成端面比压、摩擦力矩反复变化易使密封失效寿命降低。另外由于用户的维修技术水平不高安装不良也很容易造成釜用机械密封的失效。所以设计时应从便于安装、检修方面加以考虑。对传统的填料密封[4]虽然可以通过改进各种填料和填料函的结构提高其密封性能但泄漏是不可避免的。因为搅拌轴都存在一定量的径向跳动和偏心而起密封作用的润滑油膜不总是处在理想的粘着状态所以填料只能对泄漏起节流作用而不能完全杜绝泄漏。反应釜使用机械密封可使通过动、静环接触面的泄漏减小到最小但其制造技术复杂安装要求高检修工作量大影响了釜用机械密封在危险介质中的应用。无泄漏釜用磁力传动就是为实现零泄漏而设计、制造的。其最大特点就是把搅拌轴的动密封改成隔离套的静密封从而达到不泄漏的目的。内磁钢衬在钢套上钢套与搅拌轴相连搅拌轴由2个轴承进行轴向固定。在内磁钢外面是隔离套隔离套与容器相连承受容器内压力。隔离套外是外磁钢外磁钢与减速机输出轴相连支承轴的两轴承固定在釜盖上。由于取消了填料函轴封所以可节能约10%。磁力传动部分使用状况良好减少了环境污染保证了安全。由于空气被隔绝于釜外这对于空气氧化敏感的物料具