年產(chǎn)400萬噸高強度復合硅酸鹽水泥工藝設計

1、材料化學專業(yè)課程設計年產(chǎn)400萬噸高強度復合硅酸鹽水泥工藝設計With an annual output of 4,000,000tons of high strength composite Portland cement process design學 生 學 號09150206學 生 姓 名王賀男專 業(yè) 班 級材料化學指 導 教 師耿樹東完 成 日 期2012年12月10日吉林化工學院Jilin Institute of Chemical Technology摘 要乙丙橡膠是橡膠制品工業(yè)中一項極為重要的原料，以乙烯、丙烯及乙叉降冰片烯(ENB)為單體共聚而成。它具有優(yōu)異的耐老化、耐熱、耐

2、寒、耐化學品（非極性溶劑除外）性能、沖擊彈性、低溫性能、低密度和高填充性以及電絕緣性能，是合成橡膠中重要的一種。乙丙橡膠可分為二元乙丙橡膠、三元乙丙橡膠及各種改性乙丙橡膠。本次設計年產(chǎn)5.5萬噸乙丙橡膠裝置聚合工段的工藝設計。在掌握生產(chǎn)原理、聚合方法、工藝流程等工作的基礎上，進行了物料衡算、熱量衡算、設備計算；并且繪制了帶控制點的流程圖、主要設備的配管圖、設備布置圖、編制了設計說明書等工作。關(guān)鍵詞：乙丙橡膠 溶液聚合 工藝設計 AbstractIt was synthetic rubber middle extend prestissi adhesion strain among into t

3、hat both it was rubber item industry middle one term of great importance 'raw material，with Ethylene, propylene cum ethidene norbornylene (ENB) for monomer copolymer ization whereas succeed that ethylene-propylene rubber. it possess excellent weatrher resistance, heat resisting, hardiness, be ab

4、le to bear or endure chemicals（non polar sol vent exclusion）performance, shock elasticity, low temperature property, low density and high fill gender as well as electrical insulation properties,ethylene propylene rub- ber separable in two Yuan ethylene-propylene rubber, ethylene propylene diene copo

5、- lymer cum different kinds of modify ethylene-propylene rubber. This design is a proc essing of producing 30,000 tons of ethylene-propylene rubber. on the basis of maste- ring the works of producing theory, the method polymerization and the processing pr ocess etc. to conduct material balance, heat

6、 balance and equipment count; meanwhile protract the flow chart with control point, tubing chart of major equipments and design the specification and so on.目 錄摘 要IABSTRACTII第1章 設計說明書11.1 緒 論11.1.1 設計依據(jù)11.1.2 指導思想11.1.3 設計依據(jù)及其必要性11.1.4 車間布置21.1.5 廠址的選擇21.2 生產(chǎn)方法及工藝設計31.2.1 生產(chǎn)方法的論證31.2.2 工藝流程41.2.3 開車注

7、意事項61.2.4 工藝設備選擇61.2.5 工藝控制條件71.2.6 生產(chǎn)控制條件81.2.7 公用工程規(guī)格91.3 技術(shù)經(jīng)濟評價12第2章 工藝計算132.1 設計基礎132.2 物料衡算框圖142.3 物料衡算及熱量衡算142.3.1 加料量及去單體回收工段的量142.3.2 T0201物料及熱量衡算162.3.3 T0202物料衡算和熱量衡算192.3.4 V0201物料衡算222.3.5 R0201物料及熱量衡算24第3章 設備衡算（3.1、3.2選一計算即可）293.1 E0203A己烷加熱器293.1.1 計算依據(jù)293.1.2 計算換熱器面積并確定換熱器管長293.2 R020

8、1反應器303.2.1 計算依據(jù)303.2.2 計算反應器的公稱直徑及高度303.2.3 攪拌功率31結(jié) 論35參考文獻36附 錄37第1章 設計說明書1.1 緒 論1.1.1 設計依據(jù)本設計的依據(jù)主要包括：（1）吉林化工學院畢業(yè)設計（論文）任務書。（2）化工工藝手冊等。（3）化學工業(yè)部發(fā)布的化工工藝設計施工圖內(nèi)容和深度的統(tǒng)一規(guī)定。（4）吉化公司104廠乙丙橡膠車間乙丙橡膠裝置的操作法。1.1.2 指導思想本設計的指導思想主要包括：（1）生產(chǎn)過程采用自動控制，機械化操作。（2）采用溶液聚合生產(chǎn)技術(shù)，確保產(chǎn)品質(zhì)量高，生產(chǎn)過程安全。（3）對于易燃易爆場所，設計采用可靠的控制，報警消防設施。（4）廠

9、房、車間、設備布置要嚴格按土建標準，以保證生產(chǎn)和正常進行及操作人員的安全。（5）設計中按規(guī)定達到環(huán)保的要求，對生產(chǎn)過程中的化學污水的排放要進行處理，以保證環(huán)保要求。 1.1.3 設計依據(jù)及其必要性乙丙橡膠是由乙烯和丙烯作為基礎單體聚合形成的無規(guī)彈性體共聚物。乙丙橡膠包括二元乙丙橡膠(EPM)、三元乙丙橡膠(EPDM)及各種改性乙丙橡膠1。乙丙橡膠因其主鏈是由化學穩(wěn)定的飽和烴組成，只在側(cè)鏈中含有不飽和雙鍵，故其耐臭氧、耐熱、耐候等耐老化性能優(yōu)異，具有良好的耐化學品、電絕緣性能、沖擊彈性、低溫性能、低密度和高填充性、耐熱水性和耐水蒸汽性等，可廣泛用于汽車部件、建材用防水材料、電線電纜護套、耐熱膠管

10、、膠帶、汽車密封件及其它制品等。乙丙橡膠是合成橡膠中發(fā)展最快的膠種之一，其生產(chǎn)能力和產(chǎn)耗量已經(jīng)居七大合成膠種中的第3位,僅次于丁苯橡膠、順丁橡膠2。乙丙橡膠主要品種牌號有百余種。根據(jù)共聚單體來分,有二元乙丙橡膠( EPM) 和三元乙丙橡膠(EPDM)，其中EPDM 第三單體多為乙叉降冰片烯(ENB)、雙環(huán)戊二烯(DCPD) 和1,4-2己二烯(1,4-2HD)3；按生產(chǎn)工藝可分溶液法、懸浮法(簡化懸浮法)和氣相法223。從采用的催化體系可分釩系、鈦系、鋁系和茂系,目前乙丙橡膠工業(yè)化產(chǎn)品仍以釩系、鋁系和鈦系為主。茂金屬乙丙橡膠雖然研究進展較快,已進入工業(yè)化，但產(chǎn)品仍處在應用開發(fā)階段4。預計今后幾

11、年世界對EPDM的需求量將以年均3-4的速度增加，其中亞太地區(qū)（不包括日本）是需求增長最快的地區(qū)，其需求量的年均增長率約是其他地區(qū)的2倍，中國需求量的年均增長率將達到105。 國內(nèi)制品市場已逐步規(guī)范，對各種牌號的需求大幅度增加，僅吉化公司乙丙橡膠裝置生產(chǎn)能力和品種還不能滿足市場需要，新增1套40kt/a的乙丙橡膠裝置已是當務之急。1.1.4 車間布置本設計的設備布置，既滿足了生產(chǎn)實際需要，又考慮了設備的安裝、檢修方便，節(jié)約空地。布置設備時，注意遠近相結(jié)合。既緊湊又要符合生產(chǎn)工藝和安裝要求，生產(chǎn)裝置界區(qū)根據(jù)工藝流程和安全的需要，盡可能縮短裝卸物料線。本著滿足工藝條件的原則，首先確定關(guān)鍵設備的位置

12、，其他設備則盡可能在主要設備四周，以便于操作、檢修和配管。在廠房的四面，從一樓至二樓配有走梯。閥門、儀表等部件距地面較近，以利于手工操作和檢修。界區(qū)明確，工藝流程通暢，安全合理。1.1.5 廠址的選擇本車間應建于吉林市江北化工區(qū)，地處松花江畔，水源充足，水質(zhì)優(yōu)良。同時有鐵路與全國各地相連，交通便利。而且這里是全國最大的化工生產(chǎn)基地，原料充足，便利。附近有動力廠、電廠，所需動力、蒸汽供應方便、經(jīng)濟合理，特別是化工區(qū)地處吉林市的東北部，而該地區(qū)的主導風向為西南、西北風，對市區(qū)居民的生活及附近的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)均無影響。下游還有污水處理廠，能將工業(yè)、生活污水進行有效的處理。因此，該處建廠，地址最佳。1.2

13、 生產(chǎn)方法及工藝設計1.2.1 生產(chǎn)方法的論證1.目前國內(nèi)外的各種生產(chǎn)方法（1）溶液聚合法 目前溶液聚合法仍是乙丙橡膠的主要工業(yè)生產(chǎn)方法。世界絕大數(shù)工藝生產(chǎn)仍在采用。在乙丙橡膠的各種技術(shù)路線中，以溶液聚合法的投資和成本最高，9.1萬噸/年的乙丙橡膠裝置總投資為1.882億美元，產(chǎn)品成本為1335美元/噸。但溶液法產(chǎn)品綜合性能好，硫化速度快，產(chǎn)品應用范圍廣，是目前國外使用最廣泛的方法6。 （2）懸浮聚合法懸浮聚合法投資與成本略低于溶液聚合法，4.5萬噸/年的乙丙橡膠裝置總投資為0.725億美元，產(chǎn)品成本1196美元/噸7。但該工藝產(chǎn)品性能沒有突出特點，故目前懸浮聚合法并未使用廣泛。（3）氣相聚合

14、法氣相聚合法的乙丙橡膠裝置投資與產(chǎn)品生產(chǎn)成本最低，9.1萬噸/年的乙丙橡膠裝置總投資只有0.79億美元，產(chǎn)品成本為926美元/噸8，其裝置投資和產(chǎn)品成本分別相當于溶液聚合法的42和69。但目前使用氣相聚合法制備的乙丙橡膠通用性較差，產(chǎn)品中含有大量炭黑，橡膠性能尚不能適應所有用途的要求9。2.本設計采用的生產(chǎn)方法及基本原理乙丙橡膠聚合反應采用溶液聚合工藝，溶劑為己烷。乙烯、丙稀和二烯烴在齊格勒納塔型催化劑作用下，按配位聚合機理進行共聚合反應10。 使用的主催化劑為三氯氧釩，輔助催化劑為烷基鋁、三氯氧釩與烷基鋁首先進行反應生成活性中心，由活性中心引發(fā)單體進行聚合反應，該活性中心是由釩、鋁化合物組成

15、的絡合物，可溶于己烷中11。1.2.2 工藝流程本設計的主要工藝流程為：（1）原料、催化劑和溶劑乙烯由界區(qū)外通過管道送入裝置，由PRC0201控制壓力為1200KPa，用FRCQ0203控制流量后送入乙烯氣集管12。丙烯由界區(qū)外由管道送入裝置，用FRCQ0202控制流量后送入乙烯氣集管。氫氣由界區(qū)外由管道送入裝置用C0201（氫氣壓縮機）進行壓縮，用PRC0202控制C0203的出口壓力為1200KPa，并用FRCQ0201控制流量后送入乙烯氣集管。通過調(diào)節(jié)計量泵P0102，P0103，P0104的沖程，將所需的助催化劑按規(guī)定的比例送入R0201中13。當生產(chǎn)EPT時，根據(jù)二烯烴單體的種類，用

16、P0111或P0112將之送入R020114。（2）聚合反應當原料、催化劑、溶劑在R0201中經(jīng)充分攪拌后，由P0101將主催化劑V-（VX-）Cat送入R0201中，并用HPHX以1.0t/h的流量對V-（VX-）Cat進行稀釋，用E0205來的RHX提供聚合反應發(fā)生所需要的熱量，聚合反應開始連續(xù)進行。當R0201釜中的聚合物溶液符合控制指標時，將聚合液由溢流管線送入R0202（溢流釜）中。通常將R0202的液位LRCS-202設定在40。R0202種的地方聚合物溶液由聚合流加料泵P0202送到T0201（單體回收塔）中部，為便于P0202泵的輸送，防止聚合物的粘附，通過FI2001，以15

17、0L/h的流量用HPHX對P0202泵進行沖洗15。R0201的操作壓力是0.400.70MPa， 操作溫度是3555。 （3）未反應單體的回收根據(jù)R0202的液位LRC0202控制進入T0201種的聚合溶液的量，在T0201塔中，未反應的單體經(jīng)閃蒸而從塔的頂部進入T0202（單體吸收塔）中，為防止閃蒸氣體中夾帶有聚合物膠粒，在T0201塔的頂部以2t/h流量的LPHX進行噴淋，使夾帶的膠粒重又回到塔底。T0201塔的操作條件是：頂部溫度63.585.1，底部溫度93.796.4，操作壓力0.116Mpa16。來自E0706的HX經(jīng)PRCA0204控制壓力為500KPa后，進入E0204B（己

18、烷加熱器），用PRC0203控制7S的壓力為600KPa、E0204A（己烷蒸發(fā)器）使己烷汽化，通過TRC0202控制蒸汽流量以使己烷蒸汽的溫度為105（EPT）和160（EPR）汽化后的己烷進入T0201底部，作為單體閃蒸的熱源。T0201塔底的聚合物溶液，進入Z0201（過濾器），使凝膠等雜志得以過濾，過濾后的聚合物溶液，根據(jù)T0201的液位（LRCA0201設定為50）控制P0203（聚合物進料泵）出口閥LRCV0203的開度，將聚合物溶液送入R0301（失活器）中,（當LRCV0221兩側(cè)的壓差PDRS0223被啟動，說明使用的Z0201過濾器堵塞，需要重新更換）。 從T0201頂部閃

19、蒸出來的未反應單體進入T0202（單體吸收塔）頂部，在T0202塔的頂部同樣加入了LPHX，以FRC0205控制其流量，對反應得單體進行吸收，為了提高LPHX中吸收的未反應單體數(shù)量使用250t/h流量的CCW，對經(jīng)過T0202塔上部的閃蒸氣體進行冷卻，之后在T0202塔的下部再用ABR（流量通過TRC0223控制）對閃蒸氣體冷凝。在T0202塔的底部，吸收了大量未反應單體的己烷，用泵P0204（己烷循環(huán)泵），經(jīng)E0205（循環(huán)己烷加熱器，僅開車時用，且出口溫度TRC0202不宜超過60），送往R0201的底部，其流量由T0202的液位控制，通常T0202的液位LRC0202設定為30，另有一部

20、分循環(huán)己烷則與由P0206來的含有微量水的己烷一起從R0201頂部流入，其作用有兩個： 一是消泡；二是利用己烷中含有的微量水分殺死R0201揮發(fā)出來氣體中含有的催化劑，避免可能發(fā)生的對反應熱去除系統(tǒng)的影響17。（4）反應熱的去除聚合反應熱通過循環(huán)氣體和己烷蒸汽的顯熱和潛熱得以去除。來自R0201的循環(huán)氣體，經(jīng)E0201（高位冷卻器、冷卻介質(zhì)CCW）和E0202（高位冷凝器、冷凝介質(zhì)ABR）的冷卻和冷凝后，進入V0201（頂部累積器），經(jīng)冷卻和冷凝后的循環(huán)氣體溫度大大下降，而有一部分液化，在V0201中的冷凝液體經(jīng)過濾后進入P0201（冷凝液循環(huán)泵），通過FRC0203將流量控制在3t/h把冷凝

21、液送入反應釜R0201種。V0201的液位LRC0201通常設定在30，一旦超高，就啟動閥門，加大送往R0201的冷凝液體量。V0201中的不凝氣體，使用C0202（循環(huán)氣體鼓風機）循環(huán)送入R0201種，其流量通過FRC0201來控制。如果R0201的聚合壓力超高，就將不凝氣體送往火炬系統(tǒng)燒掉以維持聚合壓力的穩(wěn)定。1.2.3 開車注意事項1.檢查（1）對所有設備、管道、閥門、管件等進行全面檢查、核對。（2）對各種儀表、儀器、調(diào)節(jié)閥、電動閥進行全面檢查、調(diào)校、試用。（3）對電器設備、照明等具體送電條件的，送電試運行并進行檢查。（4）配備消防器材，并對消防設備進行試用檢查。（5）檢查所有設備的氣密

22、性。2.生產(chǎn)準備情況，落實有關(guān)事項（1）確認已完成對設備和管線的吹掃和清洗。（2）確認通訊聯(lián)絡系統(tǒng)：調(diào)度電話、對講電話、火警電話及行政電話靈活好用。（3）確認安全設施：泄漏報警系統(tǒng)、火災報警系統(tǒng)及消防系統(tǒng)、電器防爆系統(tǒng)、靜電接地系統(tǒng)等狀況良好，處于可操作和可使用狀態(tài)。（4）確認工藝系統(tǒng)、設備、機器、管路等符合運轉(zhuǎn)要求 。 （5）確認密封油系統(tǒng)已開始運轉(zhuǎn)處于可使用狀態(tài)。1.2.4 工藝設備選擇本設計主要工藝設備如下表1-1所示：表1-1 設備一覽表序號工藝位號設備名稱臺數(shù)型 式材 質(zhì)備注1R0201反應器1立式圓筒型SA516-70+SB162襯2R0202溢流罐1立式圓筒型A-516-60+A

23、240-316L3V0203頂部累積器1立式圓筒型A-516-60+A240-316L4E0201頂部冷凝器1BFM（臥式）865-5E0202頂部冷卻器1BFM（臥式）865-6E0203己烷加熱器1BEM（臥式）69.8-7E0204排放氣冷凝器1BEM（立式）5-8P0201AB己烷循環(huán)泵2離心式3HFN-374殼體：SCPH2轉(zhuǎn)子：SCS13A9P0202AB聚合液加料泵2離心式175/100-400ID殼體：SCS16 轉(zhuǎn)子：SCS1610P0203AB聚合溶液加料泵2離心式150/80-600PD殼體：SCS16轉(zhuǎn)子：SCS1611T0201單體回收塔1蒸餾篩板式里：SA516-6

24、0-316LS內(nèi)件：AISI30412T0202AB單體吸收塔2立式熱交換器殼程：A-516-60管程：A-516-6013C0201循環(huán)氣鼓風機1透平200TCSCS1314C0202循環(huán)氣壓縮機1立式往復式FC3001.2.5 工藝控制條件本設計主要工藝控制條件如下表1-2所示：表1-2 4045牌號的標準操作條件一覽表項 目操作條件項 目操作條件聚合ML控制范圍ML1+4100OC47-55乙烯、丙烯進料比（wt）56產(chǎn)品ML控制范圍ML1+4100OC45+5H2/C20.111乙烯含量（+2.5）wt56C3/C23.00碘值（+2）22乙烯濃度（）18充油量（PHR）丙烯濃度（）5

25、4揮發(fā)份（wt）氫氣濃度（）2.0釩含量（ppm）L.t15乙烯容量（T）0.26主催化劑V-Cat丙烯容量（T）3.3二烯烴ENBCH3OH進了量（t/h）1.5HA-STB混合率20沖洗水進料量（t/h）5.0聚合負荷（kg/h）3480工藝蒸汽（t/h）1.0聚合溫度（OC）45E-402蒸汽壓（kPa）1200聚合壓力（kPa）600樹脂溫度（OC）300主催化劑生產(chǎn)率340篩孔數(shù)150二烯烴轉(zhuǎn)化率（）105PTW溫度（OC）60T0201頂（t/h）2.0空氣溫度（OC）T0201底（t/h）22.1TK-502空氣進料量（m3/h）T0202頂（t/h）7.4Z-530-1受壓壓力

26、（MPa）10R0201聚合物濃度（g/L-s）87壓塊溫度（OC）60-65C0201循環(huán)氣（m3/h）4000Z-530-1受壓時間（秒）6E0203B溫度（OC）105HA-STB混合比率1.2.6 生產(chǎn)控制條件本設計主要生產(chǎn)條件及原料如下表1-3、表1-4所示：表1-3 分析項目一覽表序號樣品名稱取樣地點分析項目控制目標分析頻率1干聚合物T0201底MFRC2=含量1/4h1/天1/2h1/8h2壓縮機潤滑油C0202粘度新油粘度+151/月1/周表1-4 原料一覽表樣品名稱取樣地點分析項目控制目標分析頻率1乙烯界區(qū)乙烯甲烷、乙烷、丙烷、丙烯乙炔氫氣氧化有機物（甲醇）O2H2O總硫99

27、.9vol0.1 vol5 volppm10 volppm1volppm5 volppm5 volppm1 ppm1/月1/周2丙烯界區(qū)丙烷甲烷、乙烷、丙烷乙烯丁烷和丁烯甲基乙炔丙二烯1，3-丁二烯氫氣甲醇O2H2O總硫99.6vol0.42 vol100volppm10 volppm5 volppm10volppm5 volppm10 volppm5 volppm5 volppm1 volppm1/月1/周3氫氣界區(qū)氫氣甲烷O298wt1.5 wt 5 volppm1/月1/周4反應氣R0201氫氣氮氣甲烷乙烷乙烯丙烷丙烯按需要1/月1.2.7 公用工程規(guī)格主要公用工程規(guī)格如下列表所示：表1

28、-5 工藝水(過濾水) 表壓 力0.5+0.1MPa溫 度122 OCFe2+Fe3+0.3mg/LCl-13mg/L氧耗量4mg/L溶氧量5mg/L可溶固體100mg/L可溶SiO212mg/L總硬度(CaCO3)1mg/LN/L總堿度(CaCO3)0.9mg/LN/L濁度3度PH表1-6 脫鹽水表壓 力溫 度DEW0.45+0.05MPa20+10 OCHPDEW1.0 MPa20+10 OC表1-7 循環(huán)冷卻水表壓 力上水0.45+0.05MPa下水0.25+0.05MPa溫 度上水31 OC下水41 OCFe2+Fe3+0.9mg/LCl-40mg/L氧耗量12mg/L可溶固體300m

29、g/L可溶SiO236mg/L總堿度(CaCO3)3mg/LN/L總堿度(CaCO3)2.7mg/LN/L濁度10度PH78.5污垢熱阻0.0000956m2h OC/KJ表1-8 電力表電 壓型 式頻 率高壓6KV+7三相三線中性點不接地50+0.5Hz1.5 Hz低壓380/220V+7三相五線中性點接地50+0.5Hz1.5 Hz表1-9 氮氣表壓 力溫 度水含量油含量氧含量13N1.2 MPa環(huán)境溫度5 volppm無20 volppm5N0.5 Mpa環(huán)境溫度5 volppm無20 volppm2N0.15 MPa環(huán)境溫度5 volppm無20 volppm表1-10 儀表空氣（無油

30、）表壓力0.50.8MPa溫度環(huán)境溫度露點-40 OC（0.6 MPa）油含量無表1-11 裝置空氣表壓力0.50.8MPa溫度環(huán)境溫度表1-12 蒸汽凝液表壓力0.65+0.05MPa溫度100 OC油含量無硬度<2.5mmol/L鐵<100 mg/L表1-13 蒸汽表壓 力溫 度中壓蒸汽（25S）2.5+0.2MPa250+10 OC低壓蒸汽 (7S)0.7+0.1MPa200+10 OC表1-14 消防水表壓 力溫 度低壓消防水0.5+0.1MPa122 OC高壓消防水0.8 MPa122 OC1.3 技術(shù)經(jīng)濟評價（1）原料、輔助材料的費用的計算乙烯：1659×72

31、00×4200/1000=5016.82萬元/年丙?。?210×7200×5000/1000=4356萬元/年ENB： 344.65×7200×8000/1000=1985.18萬元/年催化劑：12.5×7200×1000=9000萬元/年其他費用：25000×1000=2500萬元/年總費用：5016.82+4356+1985.18+9000+2500=22858萬元/年（2）車間經(jīng)費：總費用×10=22858×0.1=2286萬元/年（3）工人工資：30000×100=300萬元/

32、年（4）水、電、汽費用：總費用×10=22858×0.1=2286萬元/年（5）總成本：總費用+車間經(jīng)費+工人工資+水、電、汽費用=22858+2286+300+2286=30444萬元/年（6）銷售收入：25000×2.2=55000萬元/年（7）稅金：55000×0.17=9350萬元/年（8）利潤：55000-9350-30444=15206萬元/年（9）回收期：55000/（15206+0.07919×15206）=3.35年第2章 工藝計算2.1 設計基礎本設計的基礎依據(jù)為：（1）年產(chǎn)量： 5.5萬噸。（2）年工作日：7200小時。（

33、3）廢膠損失率：1。 （4）乙烯、丙烯、ENB的單程轉(zhuǎn)化率分別為：17.35、3.02、83.29。（5）乙烯、丙烯、ENB的總轉(zhuǎn)化率分別為：99.9，99.8，84.5。（6）每小時生產(chǎn)合格膠料量：G=（7）主要原料指標見下表：表2-1 主要原料一覽表原 料指 標 乙烯純度 丙烯純度（含丙烷） 99.9 99.5（8）乙丙橡膠質(zhì)量組成：乙烯：丙烯：ENB=52.5:38.2:9.2。（9）進料中氫氣和乙烯的比值：1：10450。（10）各股物料計算中乙烯、丙烯、乙叉降冰片烯、丙烷、己烷、氫氣、氮氣、膠料組分數(shù)下標分別為1、2、3、4、5、6、7、8。（11）安托因公式：LogPv=AB/(t

34、+C)主要原料的安托因子如下表2-2所示：表2-2 安托因子一覽表安托因子ABC使用溫度范圍乙烯5.87246585255-15391丙烯5.9445785.85247-112-32丙烷5.9288803.81246.99-108-25己烷5.995191168.72224.21-2592氫氣5.0457771.615276.337-260-248氮氣5.6193255.68266.55-219-1832.2 物料衡算框圖2-1 物料衡算流程圖2.3 物料衡算及熱量衡算2.3.1 加料量及去單體回收工段的量（1）進料量乙烯的進料量=丙烯的進料量=丙烷的進料量=ENB的進料量= 己烷及氮氣進料量

35、如下表2-3 所示：表2-3 己烷及氮氣進料量表序號H11H12H13H15H2H31H32己烷kg/h5501925550110052658.66550013750氮氣kg/h-1.380.280.41（2）去單體回收工段物料量：各組分回收物料量=新鮮進料量-反應物料量乙烯回收物料量=kg/h丙烯回收物料量=丙烷回收物料量=1492 kg/h氫氣回收物料量=039/h氮氣回收物料量=138+028+041kg/h=207（3）聚合工段出料量膠料的量=771605kg/hENB出料量=ENB進料量×（1-總轉(zhuǎn)化率）=8493=13034kg/h（4）過程物料平衡表表2-4 物料表（k

36、g/h）組分乙烯丙烯丙烷ENB己烷氫氣氮氣 CAT膠料總計進料4066.752968.2814.92840.9376033.60.392.0727.5-83954.44回收8.1120.7514.92-0.392.0727.5-73.7出料-130.3476033.6-7716.0583879.992.3.2 T0201物料及熱量衡算1基礎依據(jù)（1）乙丙橡膠的年產(chǎn)量55000噸/年，即7716.05kg/h （2）T0201進口原料的組成為： （3）進料總量C=2物料衡算（1）進料中各組分的量及組分數(shù)某組分流量=總流量C×該組分質(zhì)量分數(shù)乙烯含量=kg/h=17.68kmol/h丙烯含

37、量=7692.2kg/h=183.15kmol/hENB含量=13118kg/h=109kmol/h 丙烷含量=kg/h=1911kmol/h己烷含量=kg/h=497kmol/h氫氣含量=kg/h=011kmol/h氮氣含量=1193kg/h =043kmol/hH13+H31+H2=550+5500+5265866=5870866kg/hHX總含量=10145104kg/h=117966kmol/h膠料含量=771605kg/h塔釜的溫度為942,塔頂出料溫度為754,按清析分割法乙烯、丙烯、丙烷、氫氣、氮氣等清組分全部以氣體狀態(tài)從塔頂出料，塔釜流出液中僅包括部分己烷、膠料和ENB。（2）

38、T0201塔釜出口物料中各組分的量ENB含量=ENB進料量=kg/h=kmol/h己烷含量=H1+H2+H3-H14=kg/h=kmol/h膠料出料量771605kg/h根據(jù)過程物料衡算,進入聚合工段的己烷全部從T-0201塔釜流出。（3）T0201塔頂出口中各組分的量及組分數(shù)乙烯含量=乙烯進料量=49492kg/h=1768kmol/h丙烯含量=丙烯進料量=76922kg/h=18315kmol/h丙烷含量=丙烷進料量=84078kg/h=1911kmol/h己烷含量=總進料量-塔釜出料量=kg/h=kmol/h 表2-5 T0201物料平衡表項目C1D1D2組分質(zhì)量/kg摩爾量/kmol質(zhì)

39、量/kg摩爾量/kmol質(zhì)量/kg 摩爾量/kmol乙烯494.9217.68494.9217.68-丙烯7692.2183.157692.2183.15-ENB131.181.09-131.181.09丙烷840.7819.11840.7819.11-己烷1014511179.6625417.3295.5576033.74884.11氫氣0.220.110.220.11-氮氣11.930.4311.930.43-CAT27.527.5膠料7716.05-總量1401.23516.03885.2總量118365.8234457.3583908.47總計118365.82118365.823熱量

40、衡算a.計算依據(jù)（1）選擇溫度為0時各組分的焓值為0kJ（2）各物質(zhì)0t的平均定壓熱容如下表2-6 所示：表2-6 物質(zhì)0t的平均定壓熱容表物質(zhì)乙烯丙稀丙烷己烷Cp/kj/(kmol·K)075.4(g)44.87665.92676.170148.060105(g)-153.927045(l)84.859100.239106.335194.735094.5(l)89.916103.873110.127203.255b進料及液化帶進熱量（1）C1進料的條件45，P=0.586MPa；帶進的熱量: = （2）H2進料條件T=105，P=0.122MPa；帶進的熱量: （4）H13，H31

41、進料條件T=40，P=0.66MPa；帶進的熱量:c.出料及汽化帶出熱量（1）D1出料溫度T=75.4,P=0.126MPa；帶出的熱量： =（2）D2出料條件T=94.5,P=0.126MPa；從塔釜流出的物料中己烷質(zhì)量百分含量達90，帶出大部分的熱量。膠料和ENB質(zhì)量百分含量約10，取帶出的熱量為溶劑帶出熱量5。塔釜出料帶走的熱量:（3）T-0201塔內(nèi)平均溫度=85。丙烯，丙烷，己烷在各自的正常沸點的摩爾汽化焓值 (kJ/kmol)： 18410，18774。根據(jù)下式： ， （TC表示臨界溫度）得時的摩爾蒸發(fā)焓 (kJ/kmol)6036，7159。 熱量損失率符合設計要求。2.3.3

42、T0202物料衡算和熱量衡算1.物料衡算（1）T0202進口中各組分的量乙烯含量=494.92kg/h=17.68kmol/h丙烯含量=183.15kg/h=7692.2kmol/h丙烷含量=840.78kg/h=19.11kmol/h己烷含量=中己烷的含量+H32=25417.3+13750=39167.3kg/h=455.43kmol/h 氫氣含量=0.22 kg/h =0.11kmol/h氮氣含量=11.93 kg/h =0.43kmol/h（2）進料各組分的摩爾分數(shù)： 公式：（i=1,2,37） 由閃蒸程序(見附錄)，求得 T=70.2，P=586kPa時，汽液分離系數(shù)=0.2447,

43、液相摩爾總量510.51kmol/h,汽相摩爾總量=165.4kmol/h。T0202塔釜液相各組分的摩爾組成： T202塔釜汽相各組分的摩爾組成： （3）液相中各組分的含量:乙烯含量=kmol/h=6552kg/h丙烯含量=kmol/h=293538kg/h丙烷含量=己烷含量=43021kmol/h=3699806kg/h氫氣含量=氮氣含量=（4）氣相中各組分的含量:乙烯含量=kmol/h=42952kg/h丙烯含量=11327kmol/h=475734kg/h丙烷含量=kmol/h =4862kg/h己烷含量=kmol/h=216892kg/h氫氣含量=氮氣含量=kmol/h=1175kg

44、/h表2-7 T0202物料平衡表項目D1E1E2組分質(zhì)量/kg摩爾量/kmol kg/h質(zhì)量/kg摩爾量/kmol kmol/h kmol/h kmol/h kmol/h kg/h質(zhì)量/kg摩爾量/kmolC2H4494.9217.68429.5215.3465.522.34C3H67692.2183.154757.344113.272935.3869.89C3H8840.7819.11486.211.05354.648.06HX38167.3455.432168.9225.2236998.06430.21氫氣0.220.110.21440.1072氮氣11.930.4311.750.419

45、5總量/kmol675.91165.41510.51總量/kg48207.837853.9440353.89合計48207.8348207.832.熱量衡算（1）計算依據(jù) 選擇溫度為0時各組分的焓值為0kJ。（2）各物料的平均定壓熱容如下表2-8 所示:表2-8 T0202各物料平均定壓熱容表物質(zhì)乙烯丙稀丙烷己烷Cp/Kj/(Kmol·K)070.2(g)44.59465.49675.611147.014040(l)84.38399.894105.976193.954070.2(l)87.356102.038108.212198.894（3）進料及組分溶解、液化帶入的熱量D1進料溫度

46、T=75.4,P=0.116MPa；帶入的熱量： =H32進料溫度T=40,P=0.66MPa；帶進的熱量為：丙稀、丙烷、在T=73的蒸發(fā)焓H5(kJ/kmol)：9061,9995時放出的熱量：己烷在T=73時的汽化熱。液化放出的熱量Q4（4）出料帶出熱量E1出料溫度T=70.2，P=0.586MPa；則帶出的熱量： E2出料溫度T=70.2,P=0.586MPa；則帶出的熱量： = 、= 冷凝液帶走的熱量：2.3.4 V0201物料衡算1.各組分進料量進料量E36=B+E31+E1乙烯含量=kg/h= 889kmol/h丙烯含量=kg/h=219572kmol/h丙烷含量=kg/h=210

47、14kmol/h己烷含量=kg/h=37154kmol/h氫氣含量=kg/h=6485kmol/h氮氣含量=kg/h=192kmol/h2.進料各組分的摩爾分數(shù)：由程序求得 T=9.5，P=586kPa時，汽液分離系數(shù)=0.78536,液相摩爾總量799.2kmol,汽相摩爾總量2924.17kmol。液相各組分的摩爾組成： 汽相各組分的摩爾組成：3.液相中各組分流量乙烯含量=kmol/h=6522kg/h丙烯含量=kmol/h=1605324kg/h丙烷含量=kmol/h =188936kg/h己烷含量=kmol/h=3009914kg/h氫氣含量=氮氣含量=4.氣相中各組分流量乙烯含量=k

48、mol/h=1864268kg/h丙烯量=kmol/h=7616528kg/h丙量=kmol/h=73568kg/h己烷含量=kmol/h=185502kg/h氫氣含量=氮氣含量=物料平衡如下表2-9 所示：表2-9 V0201物料平衡表項目E36A1A2組分質(zhì)量/kg摩爾量/kmol質(zhì)量/kg摩爾量/kmol質(zhì)量/kg摩爾量/kmol乙烯19294.92689.118642.68665.81652.1223.29丙烯92220.082195.7276165.281813.516053.24382.22丙烷9246.32210.147356.8167.21889.3642.94己烷31952.

49、46371.541855.0221.5730099.14349.99氫氣129.764.85129.3864.690.3320.166氮氣5376.11925358.92191.3917.4160.622總量/kmol3723.352924.16799.22總量/kg158219.68 109508.08 48711.608合計158219.68 158219.682.3.5 R0201物料及熱量衡算1.物料衡算（1）計算依據(jù) （2）液體出口物料總量B1：kg/h某組分流量=總流量B1×該組分質(zhì)量分數(shù)乙烯含量=kg/h=1768kmol/h丙烯含量=76922kg/h=18315kmol/hENB含量=13118kg/h=kmol/h丙烷含量=kg/h=kmol/h己烷含量=kg/h=kmol/h氫氣含量=kg/h=kmol/h氮氣含量=kg/h=kmol/h（3）氣體出口物料管路B1總摩爾量=kmol/h，各組分摩爾分數(shù)如下：查化工手冊得，45時586KPa下相平衡常數(shù)分