產(chǎn)11000T順丁橡膠聚合車間工藝設(shè)計方案

1、第九章 設(shè)計實例 - 年產(chǎn) 11000t 順丁橡膠聚合車間工藝設(shè)計設(shè)計實例一年產(chǎn) 11000t 順丁橡膠聚合車間工藝設(shè)計設(shè)計說明書一、概述（一）設(shè)計原則1. 設(shè)計依據(jù)依據(jù)有關(guān)部門下達的設(shè)計任務(wù)書或可行性研究報告的批文，環(huán)境影響報告書的批文， 資源評價報告的批文，技術(shù)引進報告的批文，技術(shù)引進合同，設(shè)計合同，其它文件等。對于畢業(yè)設(shè)計而言，學(xué)生的設(shè)計依據(jù)就是專業(yè)教師下達的設(shè)計任務(wù)書。2車間概況該車間設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn) 11000t 順丁橡膠。）。主要原料：單體丁二烯；溶劑溶劑油；引發(fā)劑環(huán)烷酸鎳、三異丁基鋁、 三氟化硼乙醚絡(luò)合物；終止劑乙醇；防老劑2.6-二叔丁基對甲苯酚（簡稱其生產(chǎn)原理采用溶液聚合的

2、方法，使丁二烯、溶劑、引發(fā)劑等在連續(xù)釜式反應(yīng)器中進 行配位聚合，制得粘稠膠液，再通過水蒸汽凝聚、洗膠、干燥、壓塊等過程獲得最終產(chǎn)品 順丁橡膠。3工藝路線的確定聚合方法的確定根據(jù)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)要求從自由基聚合、陰離子聚合、陽離子聚合、配位聚合等反應(yīng)機理中 選擇出配位聚合， 同時考慮配位聚合所用原料、 引發(fā)劑、傳熱、物料輸送、 產(chǎn)物溶解、 回收、 操作方式等方面綜合考慮選擇溶液聚合實施方法。 該工藝路線包括了如反應(yīng)活性中心的形成 過程； 特殊引發(fā)劑組分的安全防護； 由于溶劑的存在必然要考慮的回收、循環(huán)利用；反應(yīng)的 終止方式；產(chǎn)品防老化處理等特點。操作方式為連續(xù)操作。單體原料路線的確定通過比較乙炔法、乙醇

3、法、丁烷一步脫氫法、丁烯氧化脫氫法、丁烯催化脫氫法、石油高溫裂解回收法等生產(chǎn)方法的優(yōu)缺點， 結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r， 因地制宜地選擇合適的丁烯氧化脫 氫制丁二烯原料路線。溶劑的選擇各種溶劑對反應(yīng)原料、產(chǎn)物及反應(yīng)所用各種引發(fā)劑的溶解能力不同。從溶解度參數(shù)、 體系粘度、工程上傳熱與攪拌、生產(chǎn)能力提高、回收難易、毒性大小、來源、輸送等幾方面 對苯、甲苯、甲苯 -庚烷、溶劑油等，進行綜合比較，確定選擇溶劑油。引發(fā)劑的選擇從適合順丁橡膠生產(chǎn)的引發(fā)劑共性入手，如定向能力高、穩(wěn)定性好、易貯存、高效、用量少、易分離及殘存對產(chǎn)物性能無影響等，對常用的四大類型引發(fā)劑Li系、Ti系、Co系、 Ni 系進行比較，選擇 Ni 系

4、引發(fā)劑，其組份主引發(fā)劑為環(huán)烷酸鎳，助引發(fā)劑為以異丁基鋁，第三組分為三氟化硼乙醚絡(luò)合物。引發(fā)劑活性中心的形成方式 陳化方式陳化是指為了提高引發(fā)劑活性，充分發(fā)揮各組分的作用，在聚合前事先把引發(fā)劑各組分安一定配比， 在一定的條件下進行的預(yù)混合反應(yīng)。 國內(nèi)對上述引發(fā)體系曾采用過三種陳化 方式，即三元陳化、雙二元陳化、稀硼單加。通過比較確定最佳方式為稀硼單加。4.聚合反應(yīng)機理及影響反應(yīng)的因素聚合反應(yīng)機理丁二烯聚合反應(yīng)的機理屬于連鎖聚合反應(yīng)，遵循配位陰離子的鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止及鏈轉(zhuǎn)移等基元反應(yīng)機理。其總反應(yīng)式為：n CH2 = CH CH= CH2. CH 2 CH = CH CH2n 影響反應(yīng)的因素

5、影響聚合反應(yīng)的因素主要有引發(fā)劑的陳化方式，弓I發(fā)劑配制濃度，弓I發(fā)劑用量、配比， 通過幾方面進行分析，最后得出比較合適配方為：鎳/丁乞2.010占鋁 /丁 _ 1010*硼/丁乞 2.010*鋁/硼 . 0.25、醇 /鋁=6鋁/鎳=38 單體濃度提高單體濃度聚合反應(yīng)速度增加，有利于提高產(chǎn)量。從傳熱、攪拌、物料輸送等方面綜合考慮單體濃度（丁濃）控制范圍為1015%。 溫度聚合溫度升高，會使反應(yīng)速度加快，產(chǎn)物分子量下降，但過高的溫度會造成大分子產(chǎn)生支化，影響膠的質(zhì)量。因此，要嚴(yán)格控制。一般首釜不大于95C，末釜不大于110 C。 雜質(zhì)體系中的雜質(zhì)主要有乙腈、水分、炔烴和空氣中的氧等，這些雜質(zhì)主要

6、對引發(fā)劑的活性、誘導(dǎo)期的長短、體系的穩(wěn)定性、聚合速度產(chǎn)生影響，因此，要嚴(yán)格控制在一定指標(biāo)以下。 設(shè)計原則中還要考慮主要設(shè)備的選型。（二）車間組成該車間主要由聚合工段和后處理工段組成。聚合工段主要由罐區(qū)、計量、聚合、配制、粘度等崗位組成。后處理主要由混膠、凝聚、干燥、壓塊、薄膜、紙袋等崗位組成。設(shè)計范圍包括：聚合工段至后處理工段的物料衡算、聚合過程的熱量衡算、聚合工段各種設(shè)備的選型，物料流程圖、帶控制點工藝流程圖、聚合釜裝配圖、平面布置圖等。車間設(shè)備采用露天與廠房內(nèi)布置相結(jié)合的原則。其中罐區(qū)、凝聚采用露天布置，其它全部采用廠房內(nèi)布置。（三）生產(chǎn)制度考慮裝置的大修，采用年開工時間為8000h。全裝

7、置主要采用連續(xù)操作方式，局部采用間歇操作方式。全裝置采用五班三倒制，每班八小時工作制。二、原料、產(chǎn)品的物理化學(xué)性質(zhì)及技術(shù)指標(biāo)（一）原料的物理化學(xué)性質(zhì)及技術(shù)指標(biāo)生產(chǎn)順丁橡膠的主要原料：單體：丁二烯；溶劑：溶劑油；弓I發(fā)劑：環(huán)烷酸鎳、三異丁基鋁、三氟化硼乙醚絡(luò)合物；終止劑：乙醇；防老劑：2.6-二叔丁基-4-甲基苯酚（簡稱264）。其化學(xué)名稱、分子式、結(jié)構(gòu)式、物理化學(xué)性質(zhì)、來源（原料路線確定）、用途等可以查閱有機化工原料手冊有機化工原料中間體便覽有機化學(xué)及有關(guān)資料等獲得。設(shè)計時采用的各種原料質(zhì)量指標(biāo)如下：1.丁二烯純度：-99%； 丁烯：1%；水值：20mg.kg ；醛酮總量：20mg kg ；二

8、聚物：<50 mg kg ；乙腈：檢不出。2. 溶劑油（C6油）組分：C5 2.1%、C6 57.8%、C7 40.1% ;餾程：60 90C；碘值：:0.2g 100g ；水值:：20mg kg。3. 環(huán)烷酸鎳鎳含量：78%;水份：0.1% ;不皂化物： 無4三異丁基鋁外觀淺黃透明；無懸浮物；活性鋁含量：_50%。5三氟化硼乙醚絡(luò)合物BF3 含量：46% ;沸點：124.5126 C。6終止劑純度：95% ;含水：5%;恒沸點：78.2C ;密度：810 Kg m3。7防老劑熔點：6971 C ;游離甲酚：0.04%;灰分：0.03%;油溶性：合格。（二）生成物順丁橡膠的物理化學(xué)性質(zhì)及

9、技術(shù)指標(biāo)順丁橡膠的物理化學(xué)性質(zhì)與其結(jié)構(gòu)的直接關(guān)系。這種結(jié)構(gòu)又分為分子內(nèi)結(jié)構(gòu)和分子間 結(jié)構(gòu)（聚集態(tài)結(jié)構(gòu)）。1順丁橡膠的結(jié)構(gòu)HH /ZC =C、”-CH2CH2CH2CH2 % C=C/ HH順式1.4結(jié)構(gòu)0.86 nm還有反式1.4結(jié)構(gòu)和1.2位加成產(chǎn)物。利用環(huán)烷酸鎳-三異丁基鋁-三氟化硼乙醚絡(luò)合物引發(fā)體系使丁二烯聚合后的產(chǎn)物中含96%98%的順式1.4結(jié)構(gòu)，含1%2%反式1.4結(jié)構(gòu)和1 %2%的1.2結(jié)構(gòu)加成物。這種以順式1.4結(jié)構(gòu)為主的聚合物具有分子鏈長，自然狀態(tài)下為無規(guī)線團狀； 分子內(nèi)存在獨立雙鍵使大分子鏈的柔性大， 同時易于硫化處理的特點。由于順式 1.4結(jié)構(gòu)含量大， 使得大分子的規(guī)整性

10、好， 同時又由于分子鏈無取代基， 造成 對稱性好，但因其重復(fù)結(jié)構(gòu)單元之間距離大，而使順式 1.4 結(jié)構(gòu)聚丁二烯比反式 1.4結(jié)構(gòu)聚 丁二烯更難于結(jié)晶。即便能結(jié)晶，其熔點也低（順式1.4含量為98.5%的產(chǎn)物，熔點為0C ）,因此，在常溫下無結(jié)晶態(tài)，只以無定形形態(tài)存在。相反，反式結(jié)構(gòu)產(chǎn)物易結(jié)晶。故此，前者 是高彈性體，后者無彈性。2順丁橡膠的性能通過與天然橡膠相比，順丁橡膠具有彈性高、耐低溫性好、耐磨性佳、滯后損失和生 熱性小、 耐撓曲性及動態(tài)性能好以及耐老化、 而永久性好等特點。 被廣泛用于輪胎加工行業(yè)。 但它也有加工性欠佳、強度較差、抗?jié)窕圆缓?、有冷流性傾向等不足。順丁橡膠的性能一看生膠的

11、性能（可塑性、加工性、外觀、顏色等 ）好壞，影響它因素有聚合方法、 引發(fā)劑系統(tǒng)、 生膠的分子結(jié)構(gòu)、 門尼粘度、 平均分子量、 分子量分布、 凝膠含量、 灰分、揮發(fā)份等。二看硫化后的硫化膠性能（抗張強度、 300 %定拉伸強力、伸長率、硬度、回彈性、生成熱、永久變形、磨耗量等 ），影響硫化膠的因素有門尼粘度、凝膠含量、加工 用的配合劑 （種類、用量、配方 ）加工方法等。上述這些可以用表格列出數(shù)據(jù)對常見橡膠膠進 行比較顯示。3順丁橡膠的用途主要用于輪胎加工行業(yè)，另外，還用于輸送帶、傳動帶、模壓制品、鞋底、膠鞋及海 綿膠等方面。4. 生產(chǎn)中成品膠質(zhì)量指標(biāo)表9-1成品膠質(zhì)量指標(biāo)項目優(yōu)級品一級品合格品揮

12、發(fā)份 %<0.75<1.00<1.30灰分%<0.30<0.30<0.30生膠門尼粘度100 十 M 1*45±545 二545 ±7混煉膠門尼粘度100 % M 1 *$8勺3勺3300%定伸應(yīng)力MPa25mi n35mi n50min6.5 10.57.0 11.06.8 10.86.2 10.76.7 11.26.5 11.06.0 11.06.5 11.56.3 11.3拉伸強度MPa35mi n>14.2>13.7>13.2伸長率%35mi n>450>430>430三、車間危險性物料主要物性

13、表該車間危險性物料主要包括丁二烯、三異丁基鋁、溶劑油、乙醇等，其主要物性如表9-2所示。表9-2車間危險物料主要物性序號名稱分子量熔點C沸點C閃點C燃點C爆炸極限（Vd%）國家標(biāo)準(zhǔn)備注上限下限丁二烯56-4.4三異丁基鋁198溶劑油86686乙醇4678.4三氟化硼乙醚絡(luò)合物142142.5 126四、生產(chǎn)流程簡述（一）生產(chǎn)流程簡述1聚合工段聚合工段主要由罐區(qū)、計量、聚合、配制、配制、粘度五個崗位組成。罐區(qū)崗位負責(zé)貯存、收送丁二烯和溶劑油。聚合崗開車，罐區(qū)連續(xù)給聚合送溶劑油； 單體丁二烯由后乙腈直接送聚合，聚合停產(chǎn)時，丁二烯直接送罐區(qū)。計量崗負責(zé)為聚合輸送各種引發(fā)劑、終止劑。配制崗負責(zé)為聚合配

14、制引發(fā)劑和終止劑，此外，還負責(zé)接收鋁劑車間配好的三異丁基鋁。粘度崗負責(zé)檢測生產(chǎn)的結(jié)果，測試門尼粘度和轉(zhuǎn)化率。由乙腈來的丁二烯經(jīng)流量控制閥控制合適流量，入文氏管與溶劑油溶劑進行混合，再 進入丁油預(yù)熱器 （預(yù)冷器 ） 進行換熱，控制一定入釜溫度。鎳組分和鋁組分分別由鎳計量泵和鋁計量泵送出，經(jīng)鋁鎳文氏管混合后，與出丁油預(yù)熱器 （預(yù)冷器 ）的丁油溶液混合。硼組分由硼計量泵送出與稀釋油經(jīng)文氏管混合后，在釜底與丁油混合進入首釜。丁油溶液在聚合釜中，在一定溫度和壓力下，受到引發(fā)劑的作用，發(fā)生丁二烯聚合反 應(yīng)，生成高分子量的丁二烯聚合產(chǎn)物 聚丁二烯。首釜膠液自釜項出口出來，由第二釜釜底進入第二釜繼續(xù)進行反應(yīng)；

15、再由第二釜的釜 項出口出來， 由第三釜釜底進入第三釜繼續(xù)進行反應(yīng)； 由第三釜的釜項出口出來， 進入第四 釜繼續(xù)進行反應(yīng)；當(dāng)達到一定粘度和轉(zhuǎn)化率后，在第四釜的出口管線（終止釜的入口管線 ）與終止劑一起由終止釜釜底進入終止釜進行終止處理； 最后， 膠液由終止釜項出口出來， 經(jīng)膠 液過濾器和壓力控制閥入成品工段凝聚崗的膠液罐。反應(yīng)中換熱用的冷溶劑油視情況從不同釜的項部加入。2后處理工段后處理工段包括混膠崗、凝聚崗、洗膠崗、干燥崗、壓塊崗、薄膜崗、紙袋崗?；炷z崗負責(zé)接收聚合來的膠液， 并將門尼粘度不同的膠液混配成優(yōu)級品指標(biāo)內(nèi)的膠液； 在膠液罐定期回收一部分丁二烯；合格膠液送往凝聚崗。凝聚崗負責(zé)將終止后

16、進入膠液罐混合的門尼粘度合格的膠液進行凝聚， 膠粒送洗膠崗， 溶劑油送回收工段。洗膠崗負責(zé)用水洗掉膠粒表面的雜質(zhì)，降低膠的溫度，并膠粒送往干燥崗。干燥崗負責(zé)將含水 4060%的膠粒，通過擠壓脫水機、膨脹干燥機和干燥箱降到 0.75 %以下，并呈海綿狀，直徑為 10mm 小膠條送至壓塊崗。壓塊崗負責(zé)稱量壓塊。薄膜崗負責(zé)薄膜包裝。紙袋崗負責(zé)封袋、入庫。被終止后的膠液進入膠液罐后，將部分未轉(zhuǎn)化的丁二烯經(jīng)罐項壓控調(diào)節(jié)閥，鹽水冷凝 冷卻器， 進入丁二烯貯罐， 再送至丁二烯回收罐區(qū)。 膠液在罐中根據(jù)門尼粘度值高低進行相 互混配合格后，經(jīng)過膠液泵送往凝聚崗。合格膠液被噴到凝聚釜內(nèi)，在熱水、機械攪拌和蒸汽加熱

17、的作用下，進行充分凝聚形 成顆粒，并蒸出溶劑油溶劑和少量丁二烯。釜項被蒸發(fā)的氣體有水蒸汽、部分丁二烯和絕大部分溶劑油溶劑， 氣體經(jīng)過兩個并聯(lián)的循環(huán)水冷凝冷卻器， 冷凝物進入油水分離器進行油 水分離， 溶劑油用油泵送往溶劑回收罐區(qū)， 水經(jīng)油水分離罐底部由液面調(diào)節(jié)閥控制排出， 經(jīng) 二次凈化分離罐排入地溝。 釜底膠粒和循環(huán)熱水經(jīng)顆粒泵送入洗膠崗的緩沖罐， 再經(jīng) 1號振 動篩分離出膠粒送至洗膠罐。在洗膠罐中，用4060 C的水對膠粒進行洗滌，經(jīng)洗滌的膠粒和水由2號振動篩進行分離，并將含水 4060%的膠粒送往擠壓干燥崗。通過擠壓機擠壓將膠粒含水量降到815%，然后， 切成條狀進入膨脹干燥機加熱、加 壓

18、，達到膨脹和內(nèi)蒸的目的，除去膠粒中的絕大部分水分，再送入水平紅外干燥箱干燥，使 膠的含水量達到 0.75%以下。(25kg) o壓好的膠塊用薄膜包干燥合格后的膠條經(jīng)提升機送入自動稱量秤進行稱量壓塊 好裝入紙袋封好入庫。(二) 操作控制指標(biāo)1聚合工段操作控制指標(biāo)丁油濃度：12 15g/100mL首釜溫度：95C未釜溫度：100 C壓力：0.45MPa引發(fā)劑配方：鎳/丁 2.0 10鋁 /丁 1010*_4硼 /丁冬 2.010鋁/硼-0.25、醇/鋁=6鋁/鎳=38防老劑/丁 =0.79%1.0%轉(zhuǎn)化率：83% 收率：95%每噸順丁膠消耗丁二烯：1.045 t2.后處理工段操作控制指標(biāo)膠液罐：貯

19、量罐容積的 80%;壓力0.1MPao膠液泵：壓力0.1MPa o凝聚釜:釜頂溫度：9498C ；壓力0.08MPa 釜底溫度：96101 C液面：7視鏡蒸汽壓力：0.9MPa。水膠比（體積）:58循環(huán)水壓力：0.15MPa安全閥定壓：O.IMPa3噴膠量：1025 M / h循環(huán)水PH值：810分層罐:熱水罐:洗膠罐:干燥崗:壓塊崗:常壓（開口）界面：隔板高的40% 60%液面：隔板咼的20% 80%液面1/2水溫：4555C洗滌水罐液面：>1/4擠壓機出口膠含水:8 12%熱風(fēng)溫度：80100C蒸汽壓力：0.9Mpa循環(huán)水壓力：-0.1Mpa干燥五段溫度：175C高壓油壓：25Mpa

20、控制油路油壓：<1.5Mpa低壓油壓：5Mpa（三）安全防護措施1聚合工段由于全車間使用的原料有丁二烯、溶劑油、三異丁基鋁，還有丁烯等。根據(jù)這些原料的 性質(zhì)查化工工藝設(shè)計手冊 化工生產(chǎn)安全與防護等確定全車間火災(zāi)危險等級為甲級； 爆炸危險場所分區(qū)為 2區(qū)；車間建筑物屬一類工業(yè)建筑。設(shè)計中電氣設(shè)備一律選用隔爆式電器設(shè)備； 各設(shè)備均有接地線、 跨接線等防靜電設(shè)施及 防雷設(shè)施；各崗位設(shè)有排風(fēng)系統(tǒng)。此外在生產(chǎn)中還要注意以下問題：車間內(nèi)不準(zhǔn)使用明火； 禁止穿帶釘子進入裝置現(xiàn)場； 禁止吸煙； 禁止隨意用鐵器碰擊設(shè) 備；機動車不徑許可不得進入生產(chǎn)區(qū)。生產(chǎn)人員必須熟悉相崗位消防設(shè)施的種類及存放位置， 并能

21、熟練正確使用， 了解所處理 現(xiàn)場物料的性質(zhì)。生產(chǎn)人員上崗必須佩帶好勞動保護用品， 在接觸三異丁基鋁和三氟化硼乙醚絡(luò)合物時必 須帶好手套、 面具及其它防護用品。 三異丁基鋁著火時不得用水和泡沫滅火器， 應(yīng)選用干粉 及四氯化碳。生產(chǎn)人員地生產(chǎn)過程中要及時檢查，消除漏點。設(shè)備跑料、貯罐冒頂后應(yīng)立即采取緊急措施，切斷物料來源，控制現(xiàn)場，通知附近使用明火單位立即停止，嚴(yán)禁開停傳動設(shè)備，及時回收流失物料或用蒸汽蒸煮，消除危險。生產(chǎn)設(shè)備超壓時應(yīng)采取緊急排空措施，必須有專人監(jiān)護現(xiàn)場。在生產(chǎn)裝置檢修敲打設(shè)備時， 必須使用銅制工具或在鐵制工具上涂上黃干油， 以免引起 火花。生產(chǎn)現(xiàn)場禁止存放大量易燃易爆物品。設(shè)備開

22、車前必須用氮氣置換，聚合系統(tǒng)及丁二烯貯罐要置換到氧含量小于0.2以下，其它設(shè)備置換到氧含量小于 1方可投料。各貯罐裝料不得超過規(guī)定裝料系數(shù)，而且要有氮氣保護。常壓罐保壓不超過 0.05MPa, 受壓罐保壓 0.4MPa 。設(shè)備檢修必須把物料倒空 ,并用盲板切斷與其它設(shè)備的聯(lián)系。清除可燃物，由車間安全 員開動火票，指令專人到現(xiàn)場監(jiān)護，檢修人員方可動火。管線動火可燃物含量要小于0.2，容器動火可燃物含量小于 0.1。聚合釜清膠要用蒸汽蒸煮 24小時以上，分析釜內(nèi)可燃物小于 0.2，氧含量大于 18方 可入釜治理清理。并在入釜前要檢查確認電機確定停止，并有專人監(jiān)護，嚴(yán)禁啟動電機。槽車必須在指定地點裝

23、卸物料， 裝卸中汽車不準(zhǔn)發(fā)動， 使用膠管車身應(yīng)有接地線， 同時 流量不要過大，以免產(chǎn)生靜電，裝卸現(xiàn)場有專人看管。2后處理工段后處理部分所用物料主要有膠液、丁二烯、溶劑油等，性質(zhì)與聚合所用物料相同，故后 處理也屬于易燃易爆崗位，其安全規(guī)定與聚合相同。膠液罐與凝聚釜在清理前要切斷外連管線， 切斷電機， 有氮氣置換， 并分析可燃物濃度 氧含量等，合格后方可入內(nèi)。后處理的電器、 轉(zhuǎn)動設(shè)備多， 生產(chǎn)人員上崗必須穿好工作服帶好安全帽。 所有電器設(shè)備 在運轉(zhuǎn)中禁止用手亂動。生產(chǎn)人員工作服內(nèi)禁止帶東西，防止落入設(shè)備內(nèi)影響生產(chǎn)。 干燥崗因有油氣逸出和滑石粉能引起呼吸道系統(tǒng)發(fā)炎，因此，要加強通風(fēng)，排風(fēng)。 設(shè)備動火

24、要有動火票，并有專人監(jiān)護，切斷電源，嚴(yán)禁啟動。膠庫禁止吸煙，使用明火，非崗位人員禁止入內(nèi)，庫內(nèi)要經(jīng)常保持衛(wèi)生。五、工藝計算與主要設(shè)備選型（一）物料衡算1計算采用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)年產(chǎn)量：11000 t年開工時間：8000 h每噸順丁橡膠消耗丁二烯：1.045 t總轉(zhuǎn)化率：85%丁濃：丁 = 1215g /100ml丁油入釜溫度：W 40 C首釜溫度：95 C末釜溫度：110C聚合系統(tǒng)壓力：W 0.44MPa計量罐壓力：W 0.1MPa計量泵壓力：W 0.8MPa設(shè)計選用配方：5鎳 / 丁= 2.0 10鋁 /丁= 1.010"硼 / 丁 = 2.010“鋁/鎳=38鋁/硼 0.25醇/鋁=6

25、防老劑/丁二烯=0.79 % （質(zhì)量比）全裝置總收率為95.3% ;總損耗4.7%（包括工藝損耗和機械損耗）。其分配如下（以1.045噸100%丁二烯為基準(zhǔn)計算收率和損耗）聚合掛膠等損失1 %聚合、凝聚的丁二1烯機械泄漏損失0.5%凝聚、振動篩聚二烯渣沫損失0.5%油水分離器水相丁二烯溶解損失2 %包裝過程中不合格品和落地料損失0.7%2計算基準(zhǔn)連續(xù)反應(yīng)操作過程以kg h作為基準(zhǔn)。3聚合釜物料衡算去終止釜聚合釜聚合聚合釜物料衡算圖如圖9-1所示。聚合釜分溶劑油-聚I丁二烯7 V鎳組分鋁組分硼 組 掛膠損失圖9-1聚合釜物料衡算圖丁二烯系統(tǒng)：3每小時產(chǎn)膠量：11000 1000,8000 = 1

26、.375 103kg需 100 %純度丁二烯量：1.375 103 1.045 二 1436875 kg扣除2.5%的損失量應(yīng)有聚丁二烯：1436875 1 -0025二1400953kg按85%轉(zhuǎn)化率計算100%純度丁二烯的需求量:1400.953“ 0.85 =1648.180kg =30.522kmol /h未反應(yīng)的丁二烯量：1648.180 -1400.953 =247.227kg/h從原料車間來的丁二烯純度為99%，其余按正丁烯計。則需要的原料量:1648.180“ 0.99 =1664.828kg/h隨原料帶入的丁烯量：1664.828 -1648.180 二 16.648kg /

27、h整理上述計算結(jié)果列下表。組分質(zhì)量分數(shù)wkg,'ht/dt/aM 3/h丁烯116.6480.399133.1860.028丁二烯991648.18039.55613185.4412.658合計1001664.82839.95613318.6272.686注：丁烯的密度：596 kg . M 3丁二烯密度：628 kg. M 3溶劑油密度：660 kg. M3溶劑油系統(tǒng)：取丁 = 13.5g/100ml3則有： 丁 = 135 kg / m每小時進入聚合釜的丁油量:1664.828 十 135 = 12.332m32.686m312.332 -2.686 = 9.646M9.646 6

28、60 二 636636 kgM 鎳=58.7每小時進入聚合釜的丁二烯原料量:每小時進入聚合釜的溶劑油量：計算公式：引發(fā)劑用量=丁 烯進料摩爾數(shù)X（引發(fā)劑/ J）x引發(fā)劑分子量引發(fā)劑系統(tǒng)：a、環(huán)烷酸鎳:1648.18054 2.0 10 -587 二 00358 kg /h0.0358 - 58.7 二 0.00061kmol/h商品中環(huán)烷酸鎳的含量為 7.5%，故環(huán)烷酸鎳的量為：0.0358“ 0.075 = 0.477 kg /hb、三異丁基鋁 Al i - C4 H 9 3 :M Al i _C4Hg 3 = 198Mai = 27164818 “54 1.0 10 鼻 198 = 0.6

29、04kg/h折合成鋁的量：0.604 27 亠 198 二 0.0824 kg /h0.082427 二 0.00305kmol /hC、三氟化硼乙醚絡(luò)合物BF3（C2H5）2。M bf3 C2H5 2 O = 142Mb 10.811164818 亠 542.0 10*142 = 0.867kg/h折合成硼的量：0.867 10.811 “142 = 0.066kg/h0.066 T0.811 =0.006伽ol/h聚烯系統(tǒng)：聚丁二烯：1648.18 0.85 =1400.953kg/h掛膠損失：1436.875 0.01 =14.369kg/h去終止釜干膠量：1400.953-14.369

30、 = 1386.584kg /h驗證配方：Al 0.03055合格Ni 0.00061Al 0.003050- 5 合格B 0.0061聚合釜物料衡算列總表如下。序號組分kg/ht/dt/aw %1丁烯16.6480.399133.1860.207進2丁二烯1648.18039.55613185.44120.5173溶劑油6366.36152.79250930.8879.2514環(huán)烷酸鎳0.4770.01143.8160.006料5三異丁基鋁0.6040.001454.8350.0086三氟硼乙醚絡(luò)合物0.8670.02086.9340.0117進料合計8033.136192.78164265

31、.0921008丁烯16.6480.399133.1860.207出9丁二烯247.2275.9331977.8163.07810溶劑油6366.36152.79250930.8879.25111去終止釜聚丁二烯1386.58433.27811092.67517.261料12三種引發(fā)劑1.9480.047615.5850.02513掛膠損失14.3690.345114.9520.17814出料合計8033.136192.78164265.092100終止釜的物料衡算圖見圖9-2。防老劑 終止劑圖9-2終止釜物料衡算圖凝聚釜終止劑、防老劑系統(tǒng)計算公式:乙醇用量10 0 % 丁二烯摩1爾1數(shù)比醇鋁

32、比乙醇分子量 乙醇純度乙醇密度1648.18 1.0 10，6 4630.001095 M3/h0.95 810 54=0.001095 810 =0.887kg/h其中水量占5%, 其重量為：0.887 0.05 - 0.0443kg/h100%乙醇用量：0.887 - 0.0443 = 0.8427 kg/h防老劑用量：取防老劑/丁二烯=0.79%，防老配制濃度為 117g l1648.18 0.0079 = 13.021kg/h13.021 “ 117 =0.111 M 3/h3隨防老劑一起帶入的溶劑量：0.1 1 1- 0.0 0 0 1 0 90.1 1 0 M /h0.1102 6

33、60 = 72.727 kg/h整理得終止釜物料衡算列總表如下。序號組分kg/ht/dt/aw %1膠液8018.767192.45064150.13698.9311進2終止齊U0.84270.2026.7420.01043水0.04430.00110.3550.0005料4防老齊U13.0210.312104.1650.1615帶入溶劑72.7271.745581.8170.8976進料總計8105.402194.710164843.2161007丁烯16.6480.399133.1860.2058丁二烯247.2275.9331977.8163.0501出9三種引發(fā)劑1.9480.0467

34、15.5840.02410溶劑油6439.087154.53851512.69679.44211干膠1386.58433.27811092.67517.107料12終止齊U0.84270.2026.7420.0104料13水0.04430.00110.3550.000514防老齊U13.0210.312104.1650.16115出料總計8105.402194.710164643.2161006、凝聚釜物料衡算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：a終止釜物料衡算表中的出料數(shù)據(jù)；b、循環(huán)水量：取 水/膠液=7.5（體積）;c、循環(huán)水入口溫度：取 90C；d、0.9（表壓）MPa水蒸汽耗量：5噸水蒸汽/噸膠；e、凝聚溫度：

35、取 95 C；f、凝聚壓力：0.02（表壓）MPa ；g、 膠液入釜溫度：取20C；h、 油水分離內(nèi)，水在烴類中的飽和溶解度為100mg/kg ;溶劑油在水中的飽和溶解度為0.0014（分子 ）；i、溶劑油（以正已烷計）在95 C時的氣化熱為316.522 kJ kg ； 20C95C的平均比熱約為 2.428kJ kg C ；j、 丁二烯的95C時的氣化熱為131.884 kJ kg ； 20C95C的平均比熱約為 2.554 kJ kg C ；k、 丁烯（以正丁烯計）在95C時的氣化熱為 254.139kJ kg ； 20C95 C的平均比熱約為2.679kJ. kg C ；m、 經(jīng)振動篩

36、后自由水全部脫除，膠粒內(nèi)含60 %，含油約為0.5%;n、 干燥脫水裝置使膠粒內(nèi)含水和油(即揮發(fā)分)小于0.75%;0、包裝入庫成品膠質(zhì)量指標(biāo)(見表9-1)注：h,i,j數(shù)據(jù)查于化工工藝設(shè)計手冊下冊；g查于高聚物合成工藝設(shè)計基礎(chǔ)P30;其余取自某操作現(xiàn)場數(shù)據(jù)。計算:溶劑油、丁二烯、水蒸氣去油水分離器械損失渣沫損失水、膠粒去振動篩凝聚釜物料衡算圖見圖9-3。執(zhí)八、0.9MPa水蒸氣圖9-3凝聚釜物料衡算圖(1)循環(huán)熱水量?。核?膠液=7.5(體積比)則用水量：(12.332 0.111) 7.5 = 93.33M3/h取用水量為93 M3/h;即為 93T/h。(2)損失量丁二烯機械損失：164

37、8.18 0.005 = 8.241kg/h聚丁二烯渣沫損失:1648.18 父 0.005 =8.241kg/h損失的防老劑：13.021 0.005 =0.0651kg/h(3)去振動篩的聚丁二烯膠粒量膠粒內(nèi)含防老劑：13.021 -0.0651 = 12.956kg/h膠粒內(nèi)含油：1386.584 0.005= 6.933kg/h膠粒內(nèi)含水：1386.584 0.6 = 831.951kg/h(4)水蒸氣冷凝量溶劑油氣化量：6439.087 -6.933 = 6432.044kg/h丁烯氣化量：16.648 kg /h丁二烯氣化量：247.227 - 8.241 = 238.986kg/

38、h注：未扣除膠液罐中回收的丁二烯量。查基礎(chǔ)化學(xué)工程上冊 P338表10得：0.9(表)MPa水蒸焓值厶H汽=2781.71kJ kg查基礎(chǔ)化學(xué)工程上冊 P337表9得：95C飽和水焓值 H水=397.75kJ kg。焓差為：H =2781.71 -397.75 =2383.96kJ. kg分幾部分估算水蒸汽冷凝量：用于溶劑油氣化6432.0441316522 2428 95-20 12383961345307 kg/h用于丁烯氣化GwC4 二16.648254.139 2.67995-20 】238396-3178 kg/h用于丁二烯氣化238.986 匯 131.884 + 2.554(95

39、20)】Gwc4238396=32.423kg/h用于循環(huán)水從90C升溫到95C93000 漢 41868 "9520 )Gw816.65kg /h238396四項之和：G = Gw . GWGWGWC6C4C嚴(yán)G' =13453073.178 32.423 816.65 = 2197558 kg/h這些冷凝水有831.951kg包含在膠粒內(nèi)，全部冷凝水與循環(huán)水一起支振動篩。(5)進入凝聚釜的蒸汽總量：1.375 5000 = 6875kg/h其中去油水分離器的水蒸氣量:6875-2197.558 =4677.442kg/h整理得凝聚釜物料衡算數(shù)據(jù)列下表。類別序號組分kg/h

40、t/dt/dW%進料1膠液8105.402194.52964843.2167.5062循環(huán)水93000223274400086.1273水蒸汽6875165550006.3674進料合計107980.4022591.529863843.216100出料去振動篩5聚丁二烯1378.34333.0811026.7481.2766防老劑12.9560.311103.6440.0127溶劑油6.9330.16655.4630.0068引發(fā)劑1.9480.046815.5840.0029終止劑0.84270.0206.7420.00110水95197.5122284.741761580.46488.16

41、1911去1號篩合計96598.5352318.365772788.64589.4589去 油 水 分 離12丁烯16.6480.399133.1860.01513丁二烯238.9865.7361911.8890.22114溶劑油6432.044154.37951456.3525.95715水蒸氣4677.442112.25937419.5364.33216去分離罐合計11365.12272.76390920.96310.525損失物 料17損失丁二烯8.2410.19865.9280.00818損失干膠8.2410.19865.9280.00819損失防老劑0.06510.001560.52

42、10.000120損失合計16.5470.397132.3770.016121出料合計107980.4022591.529863843.2161007、振動篩及熱水罐物料衡算 物料衡算圖見圖9-4。洗膠熱水圖9-4緩沖罐、振動篩、洗膠罐物料衡算圖去污水池進料系統(tǒng):（1） 自凝聚來膠粒和水總量：96598.535 kg/h3（2） 取洗膠熱水量：20 M /h,即卩20000 kg/h出料系統(tǒng)：（1） 循環(huán)熱水去凝聚熱水罐：93000 kg/h（2） 洗膠熱水支洗滌熱水罐：20000 kg/h（3）去干燥脫水：聚丁二烯：1378.343 kg/h防老劑：12.956 kg/h溶劑油：6.933

43、kg/h水：831.951 kg/h（4） 去污水池（設(shè)引發(fā)劑與終止劑全部洗掉，不循環(huán)）引發(fā)劑：1.948 kg/h終止劑：0.8427 kg/h水：（95197.512 + 20000） （93000 + 20000） 831.951 = 1365.561 kg/h振動篩和洗膠罐物料衡算列下表。序號組分kg/ht/dt/aW %進1膠粒和水96598.5352318.365772788.64582.852洗膠水2000048016000017.15料3進料合計116598.5352798.365932788.6451004去凝聚循環(huán)熱水罐的水93000223274400079.775去洗滌熱

44、水罐的水2000048016000017.15出去6聚丁二烯1378.34333.0811026.748干7防老劑12.9560.311103.644燥8溶齊U 油6.9330.16655.463脫9水831.95119.9676655.605水106-9項合計2230.18353.52417841.461.91去11引 發(fā)劑1.9480.046715.584污12終止 劑0.84270.02026.742料水13水1365.56132.77310948.488池1411-13項合計1368.351732.8410946.8141.1715出料總合計116598.5352798.3659327

45、88.241008、干燥脫水物料衡算含水膠粒干燥脫水去包裝水溶劑油去污水池 圖9-5干燥脫水物料衡算圖按指標(biāo)膠內(nèi)揮發(fā)分冰、油） 0.75%，設(shè)計取0.74%，其中水0.64%，油0.1%。則:膠內(nèi)含水：1378.343 X 0.0064= 8.821 kg/h脫 水量：831.951 - 8.821 = 823.13 kg/h膠內(nèi)含油：1378.343 X 0.001 = 1.378 kg/h脫 油量：6.933- 1.378= 5.555 kg/h去包裝部分聚丁二烯：1378.343 kg/h防老劑：12.955 kg/h溶齊U 油：1.378 kg/h脫出揮發(fā)分組成：水：823.129 k

46、g/h12.956 0.115 = 12.841 kg/h溶劑油：5.555 kg/h干燥、脫水物料衡算圖見圖9-5。物料衡算數(shù)據(jù)列下表。序號組分kg/ht/dt/aW%進料1含水膠粒等2230.18353.52417841.46100出料去包裝2聚丁二烯1378.34333.08011026.743防老 劑12.9560.311103.6444水8.8210.21270.5715溶齊U油1.3780.03311.0266去包裝合計1401.49933.63611211.98162.84去污水7水823.12919.7556585.0338溶齊U油5.5550.13344.4379去污水池合計

47、828.68419.8886629.47037.1610出料總合計2230.18353.52417841.461009、包裝物料衡算不合格產(chǎn)品損失部分損失聚丁二烯：1648.180 X 0.007 = 11.537 kg/h損失防老劑：11.537 X 0.01= 0.115 kg/h損失溶劑油：11.537 X 0.001 = 0.012 kg/h損失水量：11.537X 0.0064= 0.074 kg/h成品膠部分聚丁二烯：1378.343 11.537= 1366.806 kg/h防老劑:包裝部分物料衡算列下表。序號組分kg/ht/dt/aW%進料1成品膠1401.49933.6361

48、1211.99100出料不合格損失2損失聚丁二烯11.5370.27792.2980.83損失防老劑0.1150.00280.9234損失水0.0740.00180.5915損失溶劑油0.0120.00030.0926損失合計11.7380.281993.904去包裝7聚丁二烯1366.80632.80310934.44899.28防老劑12.8400.308102.7209揮發(fā)分10.1140.24380.91210去包裝合計1389.7633.35411118.0811出料總合計1401.49933.63611211.99100校驗設(shè)計任務(wù)：從去包裝干膠中扣除防老劑后的生膠量:1389.76 12.840= 1376.92 kg/h其年產(chǎn)量為:11015.36 T/h結(jié)果稍大于所給設(shè)計任務(wù)，故設(shè)計為合格。10、油水分離器物料衡算物料衡算圖：溶劑油對溶劑回收凝聚釜頂來油和水圖9-6油水分離器物料衡算圖油水分離器去污水池進料量：出料部分:11365.12 kg/h(1)水相系統(tǒng)