年產(chǎn)3465萬噸丁苯橡膠預(yù)處理工序工藝設(shè)計畢業(yè)論文說明書

1、(此文檔為word格式，下載后您可任意編輯修改！)課程設(shè)計說明書 年產(chǎn)XX萬噸丁苯橡膠預(yù)處理工段工藝設(shè)計Annual output of XX tons of styrene butadiene rubber technology design of pretreatment section目錄 TOC o 1-4 h z u 第一章 前言11.1 丁苯橡膠概述11.2 丁苯橡膠合成原理21.2.1 原料21.2.2 原料物性21.2.3 反響式和反響機理21.2.4 影響產(chǎn)物的因素21.3 合成工藝31.3.1 低溫乳液聚合生產(chǎn)丁苯橡膠工藝過程31.3.1.1 轉(zhuǎn)化率確定31.3.1.2 配

2、料確定31.3.1.3 分散介質(zhì)31.3.1.4 單體純度41.3.1.5 聚合溫度41.3.1.6 聚合時間41.3.1.7 低溫乳液聚合生產(chǎn)丁苯橡膠工藝流程41.3.2 溶聚丁苯橡膠的生產(chǎn)工藝過程51.4 相關(guān)符號說明5第二章 課程設(shè)計任務(wù)書72.1 技術(shù)指標72.2 設(shè)計地區(qū)自然條件8第三章 設(shè)計方案確實定及工藝流程說明93.1 設(shè)計原那么93.2 設(shè)計方案確實定93.2.1 防火防爆103.2.2 節(jié)能與環(huán)境保護113.2.3 防毒123.3 工藝流程123.3.1 單體及化學(xué)品溶液接收123.3.2 聚合13第四章 設(shè)計計算154.1 聚合工段物料衡算154.1.1 進料計算154.

3、1.2 出料計算164.2 換熱器設(shè)計計算174.2.1 根本條件174.2.2 丁二烯換熱器E-301的設(shè)計184.2.2.1 初選184.2.2.2 計算管程壓降及給熱系數(shù)194.2.2.3 計算殼程壓降及給熱系數(shù)204.2.2.4 計算傳熱面積214.2.3 苯乙烯換熱器E-306的設(shè)計214.2.3.1 初選214.2.3.2 計算管程壓降及給熱系數(shù)224.2.3.3 計算殼程壓降及給熱系數(shù)234.2.3.4 計算傳熱面積244.3 泵的計算244.3.1 泵P304的設(shè)計244.3.2 條件依據(jù)254.3.3 管內(nèi)流體的流速254.3.4 泵的選型：254.3.5 儲罐的計算264.

4、4 附屬設(shè)備的選型與計算264.4.1 管道直徑的計算264.4.2 容器型式的選擇274.4.2.1 丁二烯緩沖槽V-303的選型274.4.2.2 苯乙烯緩沖槽V-304的選型28參考文獻29課程設(shè)計體會30 第一章 前言 丁苯橡膠概述丁苯橡膠成白色或淺褐色，有苯乙烯的氣味，密度：0.919-0.944。丁苯橡膠綜合性能優(yōu)良，是合成橡膠的第一大品種，產(chǎn)量占合成橡膠的60%，也是最早實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的橡膠之一。它是丁二烯與苯乙烯的無規(guī)共聚得到的彈性體。英文縮寫SBR。其物理機構(gòu)性能，加工性能及制品的使用性能接近于天然橡膠，耐磨性、 耐老化性 、耐水性和氣密性優(yōu)于天然橡膠，粘合性、彈性和形變發(fā)熱

5、量低于天然橡膠，可與天然橡膠及多種合成橡膠并用.丁苯橡膠結(jié)構(gòu)式：丁苯橡膠的分為乳液丁苯和溶液丁苯，其中乳液丁苯包括高溫丁苯、低溫丁苯、低溫充油丁苯、低溫充炭黑丁苯、高苯乙烯丁苯、液體丁苯、羧基丁苯。溶液丁苯包括烷基鋰溶液丁苯、錫偶聯(lián)溶液丁苯、高反式1,4-丁苯。乳聚丁苯橡膠ESBR經(jīng)過50多年的開展,生產(chǎn)工藝已經(jīng)成熟。近20年來，由于受到溶聚丁苯橡膠SSBR及其他彈性體的沖擊，SSBR具有優(yōu)良的耐磨性、耐曲饒、耐低溫性及優(yōu)良的動態(tài)性能。ESBR抗?jié)窕院茫珴L動阻力大，而SSBR由于兼具抗?jié)窕蜐L動阻力低兩種性能，在歐、美、日等國家和地區(qū)ESBR的產(chǎn)耗增長速度緩慢；但在亞太地區(qū)尤其是中國，由于

6、汽車工業(yè)的迅速開展，ESBR的產(chǎn)能和產(chǎn)量有了很大幅度的增長，2003年我國丁苯橡膠SBR表觀消耗量高達1，僅次于美國，居世界第二位。20世紀80年代末至90年代初，國外一些大的企業(yè)曾一度放棄了對ESBR的研發(fā)工作但ESBR經(jīng)過數(shù)十年與SSBR的抗衡，仍顯示出其較強的生命力2。尤其是近年來國外有些企業(yè)在提高ESBR的綜合性能研究方面取得了突破性的進展。 丁苯橡膠合成原理 原料主要原料：1,3 丁二烯、苯乙烯 原料物性，沸點-4.5 。，等張比容：，有特殊氣味，有麻醉性，特別刺激黏膜，容易液化，易溶于有機溶劑。性質(zhì)活潑，容易發(fā)生自聚反響，因此在貯存、運輸過程中要參加叔丁鄰苯二酚阻聚劑。苯乙烯相對分

7、子量：104.14，是無色或微黃色的易燃液體，沸點：146，相對密度：0.9925化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，能進行均聚合，也能與其他單體如丁二烯、丙烯腈等發(fā)生共聚合反響。儲存注意通常商品加有阻聚劑。儲存于陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不宜超過37。包裝要求密封，不可與空氣接觸。應(yīng)與氧化劑、酸類分開存放，切忌混儲。不宜大量儲存或久存。采用防爆型照明、通風設(shè)施。禁止使用易產(chǎn)生火花的機械設(shè)備和工具。儲區(qū)應(yīng)備有泄漏應(yīng)急處理設(shè)備和適宜的收容材料。 反響式和反響機理反響式：反響機理：1,3-丁二烯和苯乙烯合成丁苯橡膠的過程是一個自由基共聚合的過程，發(fā)生的自由基聚合反響3。在典型的低溫乳液聚合共聚物大分子鏈

8、中順式約占9.5%，反式約占55%，乙烯基約占12%。如果采用高溫乳液聚合，那么其產(chǎn)物大分子鏈中順式約占16.6%，反式約占46.3%，乙烯基約占13.7%。 影響產(chǎn)物的因素1分散介質(zhì)一般以水為分散介質(zhì)。要求必須采用去離子水，以保證乳液的穩(wěn)定和聚合產(chǎn)物的質(zhì)量。用量一般為單體量的60%300%，水量多少體系的穩(wěn)定性和傳熱都有影響，水量少，乳液穩(wěn)定性差，不利于傳熱；尤其在低溫下聚合這種影響更大，因此，低溫乳液聚合生產(chǎn)丁苯橡膠要求乳液的濃度低一些為好，一般控制單體與水的比值為11.0511.8物質(zhì)的量的比，而高溫乳液聚合那么為12.012.5。2單體純度丁二烯的純度99%。對于由丁烷、丁烯氧化脫氫制

9、得的丁二烯中丁烯含量1.5%，硫化物0.01%，羰基化合物0.006%；對于石油裂解得到的丁二烯中炔烴的含量0.002%，以防止交聯(lián)增加丁苯橡膠的門尼粘度。阻聚劑低于0.001%時對聚合沒有明顯影響，當高于0.01%時，要用濃度為10%15%的NaOH溶液于30進行洗滌除去。苯乙烯的純度99%，并且不含二乙烯基苯。3聚合溫度與聚合采用的引發(fā)劑體系有關(guān)。低溫乳液聚合生產(chǎn)丁苯橡膠采用氧化-復(fù)原引發(fā)體系，可以在5或更低溫度下1018進行，同時，鏈轉(zhuǎn)移少，產(chǎn)物中低聚物和支鏈少，反式結(jié)構(gòu)可達70%左右。低溫乳液聚合所得到的丁苯橡膠又稱為冷丁苯橡膠。如果采用K2S2O8為引發(fā)劑，反響溫度為50，反響轉(zhuǎn)化率

10、為72%75%。低溫下聚合的產(chǎn)物比高溫下聚合的產(chǎn)物的性能好。 4轉(zhuǎn)化率與聚合時間為了防止高轉(zhuǎn)化下發(fā)生的支化、交聯(lián)反響，一般控制轉(zhuǎn)化率為60%70%，多控制在60%左右。未反響的單體回收循環(huán)使用。反響時間控制在712h，反響過快會造成傳熱困難。 合成工藝 低溫乳液聚合生產(chǎn)丁苯橡膠工藝過程.1.1 轉(zhuǎn)化率確定經(jīng)典的丁二烯苯乙烯乳液聚合的轉(zhuǎn)化率為60%左右，太低，原料利用率下降，而提高轉(zhuǎn)化率是可以到達的，但所得橡膠的性能變差以及聚合釜掛壁嚴重。未反響的單體經(jīng)“脫氣工序回收，與新鮮單體混合再次進入聚合釜。圖.1 置換塔出口單體轉(zhuǎn)化率隨聚合釜串聯(lián)個數(shù)的變化根據(jù)上圖，確定使用8釜串聯(lián)工藝，各釜轉(zhuǎn)化率分布為

11、10.82%、9.65%、8.61%、7.67%、6.85%、6.10%、5.45%、4.85%。.2 配料確定圖.2 苯乙烯含量與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系由以上關(guān)系圖，暫確定苯乙烯22%，丁二烯78%，根據(jù)后邊的物料衡算，進行檢驗。.3 分散介質(zhì)一般以水為分散介質(zhì)，要求必須用去離子水，以保證乳液的穩(wěn)定和聚合產(chǎn)物的質(zhì)量，用量一般為單體的60%300%。水量的多少對體系的穩(wěn)定性和傳熱都有影響，水量少，乳液穩(wěn)定性差，不利于傳熱，尤其在低溫下聚合這種影響更大。因此，低溫乳液聚合生產(chǎn)丁苯橡膠要求乳液的濃度低一些為好，一般控制單體與水的比值為1:1.051:1.81物質(zhì)的量之比，而高溫乳液聚合那么為1:2.01:2

12、.5.4 單體純度丁二烯純度99%。對于由丁烷、丁烯氧化脫氫制得的丁二烯中丁烯含量1.5%，硫化物0.01%，羥基化合物0.006%；對于石油裂解得到的丁二烯中炔烴的含量0.002%，以防止交聯(lián)增加丁苯橡膠的門尼粘度，阻聚劑低于0.001%時對聚合沒有明顯影響，當高于0.01%時，要用濃度為10%15%的NaOH溶液于30進行洗滌除去，苯乙烯純度99%，并且不含二乙基苯。.5 聚合溫度聚合溫度與聚合采用的引發(fā)劑體系有關(guān)。低溫乳液聚合生產(chǎn)丁苯橡膠采用氧化-復(fù)原引發(fā)體系，可以在5或更低溫度下1018進行，同時，鏈轉(zhuǎn)移少，產(chǎn)物中低聚物和支鏈少，反式結(jié)構(gòu)可達70%左右。低溫乳液聚合所得到的丁苯橡膠又稱

13、為冷丁苯橡膠。如果采用K2S2O8為引發(fā)劑，反響溫度為50，反響轉(zhuǎn)化率為72%75%。低溫下聚合的產(chǎn)物比高溫下聚合的產(chǎn)物的性能好。 .6 聚合時間反響時間控制在712h，反響過快會造成傳熱困難。釜內(nèi)平均停留時間9小時。.7 低溫乳液聚合生產(chǎn)丁苯橡膠工藝流程低溫乳液聚合生產(chǎn)丁苯橡膠工藝流程如圖1.8所示。原料丁二烯和苯乙烯按一定比例用量配成碳氫相液，在多臺串聯(lián)聚合釜中于58，在有氧化復(fù)原催化體系的水乳液介質(zhì)存在下，進行自由基共聚合反響4。介質(zhì)中除水、乳化劑外，有引發(fā)劑、活化劑、分子量調(diào)節(jié)、電解質(zhì)等助劑。當聚合反響610小時，聚合轉(zhuǎn)化率達6062%時，可參加終止劑使聚合反響終止。所得膠乳經(jīng)閃蒸脫氣

14、工序回收未反響的丁二烯和苯乙烯單體后，再參加防老劑和高分子凝聚劑。圖1.8 乳液聚合生產(chǎn)丁苯橡膠工藝流程 溶聚丁苯橡膠的生產(chǎn)工藝過程20世紀60年代中期，由于陰離子聚合技術(shù)的開展，溶聚丁苯橡膠SSBR開始問世。它是采用陰離子型(丁基鋰)催化劑，使丁二烯與苯乙烯進行溶液聚合的共聚物。根據(jù)聚合條件和所用催化劑的不同，可以分為無規(guī)型和無規(guī)嵌段型兩種5。溶聚丁苯橡膠的聚合方法有添加無規(guī)劑法、調(diào)節(jié)單體參加速度法、恒定單體相對濃度法以及高溫共聚法四種，工業(yè)生產(chǎn)通常采用添加無規(guī)劑和高溫共聚兩種方法。1、添加無規(guī)劑法。2、調(diào)節(jié)單體參加速度法。3、恒定單體相對濃度法為防止相對反響活性較小的苯乙烯在反響體系中不斷

15、積累，以至生成聚苯乙烯嵌段，故采用向反響系統(tǒng)中不斷補加丁二烯的方法，以使丁二烯和苯乙烯兩者的相對濃度維持恒定。假設(shè)將單體中苯乙烯濃度控制在55.570.2%，那么共聚物中的苯乙烯濃度可相應(yīng)保持在1525%。Firestone公司的專利報導(dǎo)，假設(shè)按45次補加丁二烯，可得苯乙烯含量為1619%的無規(guī)共聚物。但在最后一次補加丁二烯后，如果單體全部聚合，那么最終將生成聚苯乙烯嵌段，故應(yīng)在苯乙烯濃度低于70.2%時停止反響。該法所得共聚物中丁二烯的1,2-結(jié)構(gòu)含量可維持在較低水平。恒定單體相對濃度法要求配置能及時分析反響系統(tǒng)中單體濃度的精密儀器，并具有高度自動化手段，以準確調(diào)節(jié)丁二烯的添加量。一般操作中

16、，只能分幾次補加單體。共聚得到的是一種其組成分布依單體補加次數(shù)呈鋸齒狀變化的丁苯共聚物。4、高溫共聚法在130160下進行共聚反響時，可使丁二烯和苯乙烯的競聚率相接近，制得僅含12%聚苯乙烯嵌段的無規(guī)SSBR。此法既可采用連續(xù)操作，也可采用間歇操作。高溫共聚法反響速度快，單體轉(zhuǎn)化率100%。無規(guī)共聚物中丁二烯單元微觀結(jié)構(gòu)：順式-1,4含量3637%，反式-1,4含量5355%，1,2結(jié)構(gòu) 810%。由于在高溫下聚合，故聚合物分子量分布變寬，可改善橡膠的冷流性和加工性，但易引起支化過度而生成凝膠。 相關(guān)符號說明符號名稱單位BD丁二烯-ST苯乙烯-EM乳化劑-MOD調(diào)節(jié)劑-ACT活化劑-OXI氧化

17、劑-終止劑-WT水-EDTA乙二胺四乙酸-比熱容導(dǎo)熱率粘度Q傳熱速率，熱負荷W溫差校正系數(shù)-管數(shù)個管程數(shù)個雷諾數(shù)-粗糙度mm普朗特數(shù)-垢層校正系數(shù)-管程給熱系數(shù)污垢熱阻Z位壓頭MP壓強Pa有效功率KW軸功率KW效率-D管徑mm第二章 課程設(shè)計任務(wù)書2.1 技術(shù)指標 1、年產(chǎn)量：萬噸 2、年工作日： 7800小時 3、烴含量: 92% 4、轉(zhuǎn)化率: 60% 5、單體回收單元損率: 0.2% 6、后處理單元損率: 0.6%7、主要原料指標見表211表211 主要原料指標原料指標丁二烯純度99.3%苯乙烯純度99.6%丁二烯苯乙烯7228混合苯乙烯純度94%混合丁二烯純度93%純堿流量BD流量118

18、、產(chǎn)品指標見下表212：表212 產(chǎn)品指標 產(chǎn)品指標氣提膠乳中結(jié)合苯乙烯含量22.525.4%殘留苯乙烯0.1%最終膠乳20.523.5%尾氣中的丁二烯含量2.0%潷析器中的殘留苯乙烯0.06%門尼粘度4658伸長率480%9、聚合配方質(zhì)量百分含量，凈含量100份單體：表213 聚合配方原料及輔助材料配方單體丁二烯72苯乙烯28相對分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑叔十烷基硫醇介質(zhì)水195乳化劑歧化松香酸鉀皂烷基芳基磺酸鈉引發(fā)劑體系過氧化物過氧化氫對孟烷活化劑復(fù)原劑硫酸亞鐵雕白粉螯合劑EDTA緩沖劑磷酸鈉終止劑二甲基二硫代氨基甲酸鈉反響條件聚合溫度，5轉(zhuǎn)化率，%60聚合時間，h7-102.2 設(shè)計地區(qū)自然條件本設(shè)

19、計的丁苯橡膠車間是擬建在吉林市的江北吉化有機合成廠院內(nèi)。此車間建于吉林市的江北吉化有機合成廠院內(nèi)，本廠毗鄰松花江，有大量豐富的水源且水質(zhì)優(yōu)良。并且有著方便的鐵路和公路與全國各地相連接，交通便利。然而這里還是全國最大的化工基地，原料充足，便利。附近還有動力廠和發(fā)電廠，所需的動力、電力以及蒸汽供給都很方便，經(jīng)濟節(jié)能，特別是化工區(qū)地處吉林市東北部，且該地區(qū)的主導(dǎo)風向為西南、西北風，對市區(qū)里居民的生活以及附近的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)均無過大影響。而且該廠的下游還設(shè)有污水處理廠，能及時有效地把工業(yè)、生活污水進行處理。因此，該廠建于此處是比擬理想的選擇。其設(shè)計地區(qū)自然條件如下：土壤的最大凍土深度：全年的主導(dǎo)風向：西南

20、風 夏季的主導(dǎo)風向：東南風年平均風速：3.6米秒 地震裂度：7度年平均降雨量：最低氣溫：-38 平均相對溫度：71%最大降雪量：420毫米 水溫：15第三章 設(shè)計方案確實定及工藝流程說明3.1 設(shè)計原那么本設(shè)計的指導(dǎo)思想是：1利用傳統(tǒng)乳液聚合生產(chǎn)技術(shù)，確保產(chǎn)品質(zhì)量高，生產(chǎn)過程平安；2生產(chǎn)過程盡量采用自動控制，機械化操作；3對于易燃易爆場所，設(shè)計采用可靠的控制，報警消防設(shè)施；4設(shè)計采用技術(shù)成熟完善的傳統(tǒng)乳液聚合方法，到達環(huán)保的要求，對生產(chǎn)過程中的化學(xué)污水的排放要經(jīng)過處理，以保證環(huán)保要求；5廠房、車間、設(shè)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平安。 設(shè)計方案確實定丁苯橡膠的生產(chǎn)主

21、要有溶聚和乳聚兩種工藝6。其中溶聚丁苯橡膠具有低的滾動阻力，又具有很高的抗?jié)窕院湍湍バ?，其滾動阻力較乳聚丁苯橡膠要減少20%一30%，抗?jié)窕砸矁?yōu)于順丁橡膠，耐磨性能也較好，是全天候輪胎最適宜的膠料。最近幾年國際上溶聚丁苯橡膠的消費一直處于上升的趨勢。其中西歐和日本溶聚丁苯橡膠的消費量占總丁苯橡膠的消費量比例為31%左右，一些公司正在方案擴大溶聚丁苯橡膠的生產(chǎn)能力或新建生產(chǎn)裝置。自1992年以來，溶聚丁苯橡膠的產(chǎn)量逐年呈遞增趨勢。據(jù)有關(guān)的資料報道，1992年至2000年的西歐、美國、日本個三地區(qū)SSBR平均年增長率為5.9%，而ESBR平均年增長率約為1.2%。 1995年，拜耳公司決定停止

22、在ESBR方面的投資，因此拜耳的ESBR停產(chǎn)。拜耳認為輪胎制備技術(shù)將會有一個根本性的轉(zhuǎn)變，歐洲的消費者也將逐步的接受“綠色輪胎;此外，他們還應(yīng)該看到以下因素：(1)在現(xiàn)有的溶液聚合裝置上花更少的費用就能有效地擴大SBR的生產(chǎn)能力。(2)溶聚工藝優(yōu)于乳液聚合以及氣相聚合工藝，讓SSBR更能接受長期挑戰(zhàn)。(3)目前越來越趨向于采用優(yōu)等的填料，因此SSBR可在此方面降低輪胎的滾動阻力做出奉獻。(4) ESBR的生產(chǎn)效益長期低下。但是，同時拜耳也指出ESBR1500和ESBR1712對不同用戶的需求適應(yīng)性很強。SSBR是一種相對于ESBR的高性能合成的橡膠，它等同于ESBR，也不可能完全取代ESBR，

23、二者比例的調(diào)整有一個逐年的開展過程。開發(fā)SSBR要在確保其綜合質(zhì)量的優(yōu)良根底上，將目標集中在節(jié)能型的品種。目前我國的4套乳聚丁苯橡膠裝置主要技術(shù)來源于日本的JSR、ZEON和臺灣合成橡膠公司。工藝技術(shù)路線大致相同，都是應(yīng)用低溫乳液聚合技術(shù)，只是在工藝流程和聚合配方上有所差異，技術(shù)本質(zhì)上并無較大區(qū)別。對聚合生產(chǎn)工藝而言，JSR從工藝流程上來說要好于ZEON，產(chǎn)品質(zhì)量要優(yōu)于ZEON，且緩沖能力較強；缺乏之處是JSR聚合的轉(zhuǎn)化率約為62%，而ZEON約為70%。吉林石化公司丁苯橡膠裝置的A、B兩條生產(chǎn)線原設(shè)計雙線各有八臺釜，五臺置換塔，聚合釜的容積為30臺，聚合物料首先從一釜進入，依次再通過串聯(lián)的八

24、臺釜，在5的溫度下，反響約8-10小時，聚合的轉(zhuǎn)化率為60%，每條線的生產(chǎn)能力為115td；經(jīng)過幾次技術(shù)的改造，雙線各撤除了兩臺置換塔，增加了一臺聚合釜，變成九釜三塔反響，聚合的轉(zhuǎn)化率由60%提到62%，裝置的生產(chǎn)能力由115td提高至145td。蘭州石化公司橡膠廠丁苯橡膠主要以氯化鉀為電解質(zhì)PH緩沖溶液、過氧化氫二異丙苯為氧化劑、以叔十二碳硫醇為調(diào)節(jié)劑，借液氨冷卻劑，在5-8的條件下，丁二烯和苯乙烯在聚合釜中進行聚合反響，待末釜單體轉(zhuǎn)化率達64%-68%時，用終止劑終止其在聚合釜中的聚合反響，單體的回收采用水環(huán)式壓縮機，用擠壓脫水機、膨脹枯燥機來進行脫水枯燥。齊魯石油化工公司橡膠廠采用的ZE

25、ON技術(shù)，用低活性的引發(fā)劑通過延長反響時間、調(diào)節(jié)劑乳化劑的補加來實現(xiàn)高轉(zhuǎn)化率，通過改變氨蒸發(fā)的壓力來對聚合溫度進行控制，經(jīng)過14-16小時的聚合反響，聚合達約70%。單體的回收采用三臺小脫水機脫水，采用帶式枯燥機熱風枯燥兩條線均隨工藝包引進，第三條線為哈爾濱博實公司參照其枯燥箱仿制。其工藝路線的主要缺點：一是反響時間較長；二是反響溫度控制精度較低，溫度波動較大；三是緩沖能力較弱。 南通申華化學(xué)工藝路線與吉化公司的根本相同，其主要技術(shù)來源于臺灣合成橡膠公司，聚合系統(tǒng)聚合溫度控制在8左右，轉(zhuǎn)化率為63%-66%，單體丁二烯的回收用水環(huán)真空泵，苯乙烯的回收采用兩臺減壓蒸餾塔串聯(lián)操作，脫水機為兩臺并聯(lián)

26、進行操作，每條生產(chǎn)線的兩臺小枯燥箱美國WP公司生產(chǎn)并聯(lián)進行枯燥。雖然丁苯橡膠市場已經(jīng)十分成熟，但乳液丁苯橡膠與溶液丁苯橡膠之間的競爭正在漸增。溶液丁苯橡膠在加工上存在的問題已通過生產(chǎn)特制的聚合物(tailoring)而得以有效的克服。目前存在的主要問題是其價格較高，各生產(chǎn)者所生產(chǎn)的產(chǎn)品之間沒有較好的互換性。對于高性能的輪胎，沒有任何其它橡膠能夠取代溶液丁苯橡膠的位置，當然乳液丁苯橡膠也是不能滿足要求的。因此盡管溶液丁苯橡膠的本錢比乳液丁苯橡膠的本錢高約17%，但輪胎生產(chǎn)者使用的溶液丁苯橡膠趨勢已經(jīng)開始越來越明顯，但是由于我國現(xiàn)狀的限制，所以我國大多數(shù)還是選用乳液丁苯橡膠。一般乳液丁苯橡膠含有2

27、3.5%的苯乙烯，其分子量隨聚合的情況而異，在10150萬之間。聚合物分子的微結(jié)構(gòu)，也隨聚合條件的變化有較大不同。高溫共聚丁苯橡膠與低溫丁苯橡膠的比擬，高溫共聚橡膠的反式結(jié)構(gòu)含量較低，聚合度也較低，凝膠含量較大；低溫共聚丁苯橡膠的反式結(jié)構(gòu)含量較高，分子量分布較窄，凝膠含量幾乎沒有，因此，物理性質(zhì)比高溫丁苯橡膠要好。鑒于以上內(nèi)容所述，本設(shè)計主要采用低溫乳液聚合合成丁苯橡膠。.1 防火防爆本車間的原料和大多助劑都為易燃易爆品，特別要注意防火防爆，而且大局部設(shè)備的自動化程度較高，設(shè)備生產(chǎn)中高速運轉(zhuǎn)，應(yīng)嚴格按照操作規(guī)程來操作設(shè)備。本車間的防火防爆級別較高，因此安裝了地下消火栓4個，8公斤的干粉消火栓2

28、7個，30公斤干粉車一個，1211滅火器32個等消防設(shè)施?？记绊氈?= 1 * GB2 根據(jù)中華人民共和國國家標準GBJ16-87建筑設(shè)計防火標準，本廠屬于甲級防火防爆單位，各工序崗位的管理均應(yīng)符合標準要求。 = 2 * GB2 在廠范圍內(nèi)，30米以內(nèi)嚴禁煙火，嚴禁攜帶易燃、易爆品和穿釘鞋進入生產(chǎn)區(qū)域，生產(chǎn)所用的易燃品棉紗、油類等應(yīng)放在指定地點，并妥善保管。 = 3 * GB2 所有盛裝易燃易爆物料的設(shè)備和運輸通道，均應(yīng)有良好的靜電接地裝置，接地總電阻不得大于4歐姆，廠房和裝置的避雷裝置應(yīng)保持良好，不得損壞，每年要檢測校驗一次，接地線的測試由動力廠負責，檢測記錄應(yīng)報生產(chǎn)單位和生產(chǎn)機動部、安環(huán)

29、質(zhì)檢部各一份，以備待查。 = 4 * GB2 盛裝和輸送易燃易爆物料的設(shè)備，管道應(yīng)該嚴密無泄露，發(fā)現(xiàn)泄漏應(yīng)及時檢修，假設(shè)開車無法檢修，又嚴重威脅平安生產(chǎn)，應(yīng)立即停車檢修。 = 5 * GB2 所有的電動機和電器設(shè)備均應(yīng)有良好的接地裝置，機械傳動設(shè)備應(yīng)有完整的平安防護罩。 = 6 * GB2 當班工人，不得任意脫離工作崗位，傳動設(shè)備合閘前，要按操作法規(guī)定，嚴格細致檢查，注意設(shè)備內(nèi)外是否有人工作。 = 7 * GB2 登高作業(yè)2米以上，應(yīng)帶好平安帶和平安帽，并攜帶好材料、工具、切勿落下傷人。 = 8 * GB2 平安閥、防爆膜、壓力表要經(jīng)常保持靈活好有用，均應(yīng)按照受壓容器管理標準要求，按期進行核驗

30、，并做好記錄，打好鉛封，記錄上應(yīng)有檢驗人簽字存檔備查，如遇特殊情況，例如平安閥誤操作跳開，低改高型號樹脂生產(chǎn)，要隨時調(diào)校平安閥。 = 9 * GB2 砂封、阻火器等平安裝置每半年清理檢查一次。 = 10 * GB2 系統(tǒng)設(shè)備管道停車檢修，必須將物料處理干凈，排N2置換。經(jīng)分析化驗合格，辦理動火證后，方可動火檢查。 = 11 * GB2 系統(tǒng)設(shè)備，管道開車，應(yīng)用N2置換，分析含氧在3%以下，方可進行開車。 = 12 * GB2 盛裝和輸送C2H2、VCM的管道設(shè)備嚴禁用鐵器敲打，以免發(fā)生火花。各類火災(zāi)救援程序：1.發(fā)現(xiàn)火險后進行起初的火災(zāi)補救。2.判斷火勢大小即刻報警，火警：119。3.首先要講

31、清起火單位名稱，詳細地址。4.燃燒物質(zhì)的簡介。5.火勢大小及著火部位以及相關(guān)部位。6.報警人姓名及報警的 號碼。7.報警后派人去路口接車。8.介紹燃燒物的性質(zhì)及火場內(nèi)部與外圍的情況。9.向調(diào)度室和車間的領(lǐng)導(dǎo)匯報。3.2.2 節(jié)能與環(huán)境保護一、節(jié)能1.采用低溫乳液聚合法來合成丁苯橡膠，其副反響少，收率高。2.合理的進行設(shè)備布置，盡量按物料流向布置，來減少物料往返輸送次數(shù)。適當?shù)睦梦徊睿钥恐亓磔斔臀锪?，盡可能減少輸送的設(shè)備，以節(jié)約動力。3.設(shè)計中加強了對進入裝置中的水、電、蒸氣的計算，為加強能源的管理，合理用電、水、氣打下良好的根底。4.裝置的選定使用循環(huán)水系統(tǒng)作為生產(chǎn)用的冷卻水，從而大幅度

32、的降低了新鮮水的用量。二、環(huán)境保護該廠建于吉林市的東北部江北化工區(qū)，其中該地區(qū)的主導(dǎo)風向為西南、西北風，對于市區(qū)居民的生活以及附近的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)均無太大的影響。該廠的下游還設(shè)有污水處理廠，能將工業(yè)，生活產(chǎn)生污水進行及時有效的處理，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的三廢都能得以妥善的處理，來符合國家環(huán)保的要求。為了美化環(huán)境和清新空氣，降低噪聲，盡量在空地上植樹，種草，修筑花壇等，適度地種植柳樹，楊樹，常青樹，來增加綠化面積。 防毒生產(chǎn)中所用的反響物品大多對人身有健康危害，化學(xué)物品經(jīng)吸入、食入、經(jīng)皮吸收等途徑向人體侵入。防護措施： = 1 * GB2 皮膚防護： = 1 * GB3 嚴禁直接接觸劇毒物品 = 2 *

33、GB3 在生產(chǎn)崗位工作的職工根據(jù)有毒物的性質(zhì)穿戴工作帽、工作服、防護面具、防護鏡、手套、工作鞋、口罩等勞動保護用品以及在外露的皮膚上涂抹皮膚防護劑。 = 2 * GB2 呼吸防護：進入有毒物料是設(shè)備內(nèi)作業(yè)或有毒物質(zhì)濃度超標區(qū)域，應(yīng)戴防毒面具及防護用品。呼吸防護面具包括防毒面具、氧氣呼吸器等。 = 3 * GB2 個人衛(wèi)生保?。?= 1 * GB3 不準在被污染的環(huán)境中存放食品及就餐、飲水。飯前應(yīng)洗手、漱口。 = 2 * GB3 正確穿戴防護用品，下班后應(yīng)洗澡。工作服不應(yīng)與非工作服混放。 = 3 * GB3 增加保健食品，增加營養(yǎng)，增強體質(zhì)、增強身體康毒害能力。 = 4 * GB3 定期檢查身體

34、健康狀況。 = 5 * GB3 應(yīng)備有一定數(shù)量的應(yīng)急解毒藥品。 工藝流程.1 單體及化學(xué)品溶液接收1丁二烯BD丁二烯以下簡稱BD來自單體貯存與配制崗位經(jīng)FR301記錄瞬時流量后，進入BD換熱器E-301。在E-301與WHS(WCS)換熱后，流入混合器A-301。在A-301入口，BD與來自循環(huán)堿液加熱器E-302的堿液混合，BD和堿液在A-301中充分混合后，流入堿潷析器V-302-1，阻聚劑TBC在此被堿液脫除。堿洗溫度，控制V-302-1的入口為302，由TRC301控制調(diào)節(jié)E-301 WHR(WCS)的流量。BD和堿液在V-302-1中分層別離，BD中的TBC轉(zhuǎn)入V-302-1下部的堿

35、液中。V-302-1中上部的BD進入V-302-2中，進一步別離掉堿液，再由上部流入BD進料換熱器E-303，換熱以后，流入BD緩沖罐V-303。E-303的出口溫度由TRC304控制，調(diào)節(jié)WHR(WCS)流量，使溫度穩(wěn)定在302。V-303的液位，由LICA302控制和調(diào)節(jié)7。V-302-1中的堿液以循環(huán)堿液輸送泵P-302連續(xù)經(jīng)E-302循環(huán)。循環(huán)堿液的瞬時流量，由P-302出口管線上的FR-302記錄，改變堿液的循環(huán)量就改變了TBC的脫除效果，E-302堿液的出口溫度由TIC-303控制，調(diào)節(jié)WHR(WCS)的流量，使溫度穩(wěn)定在302，由于堿液在循環(huán)中與TBC反響而消耗，因此要定期更換，

36、廢堿液裝桶或放入地溝排放使以600#送入的母液中和。新鮮堿在氫氧化鈉配制槽V-301中配制，配制合格后的堿液，有P-301送入V-302-1中。2苯乙烯ST苯乙烯以下簡稱ST來自單體貯存與配制單元。經(jīng)管線進入ST換熱E-306后，進入ST緩沖罐V-304。V-304的液位，由LICA303控制和調(diào)節(jié)。E-306 ST的出口溫度，由TRC323檢測，調(diào)節(jié)WHR(WCS)流量，使其穩(wěn)定在242。3乳化劑EM來自化學(xué)品配制單元的乳化劑以下簡稱EM溶液在線混合系統(tǒng)，由于皂型不同，分別經(jīng)不同的管線進入EM緩沖槽V-306A , V-306B。溫度由TIC-307控制，調(diào)節(jié)加熱蒸汽流量，使其穩(wěn)定在182。

37、V-306的進料運作，由LRS-304的連鎖接點LS-323控制，調(diào)節(jié)V-306的液位。4活化劑ACT來自化學(xué)品配制崗位的活化劑以下簡稱ACT，進入ACT緩沖槽V-307中。V-307的進料運作，由LRS-305的連鎖接點LS-215控制。V-307的溫度為常溫。5調(diào)節(jié)劑MOD來自調(diào)化劑以下簡稱MOD配制罐的MOD，由MOD輸送泵P-109送入MOD緩沖罐V-305中。V-305的進料運作，由LIS-307的連鎖接點LS-324控制P-109泵和V-305進口調(diào)節(jié)閥的開閉。V-305的溫度有TIC-327控制，調(diào)節(jié)WHR的流量，使其穩(wěn)定在152。6氧化劑OXI來自氧化劑以下簡稱OXI配制罐的O

38、XI，由OXI輸送泵P-108送入OXI緩沖罐V-309中。V-309的進料運作，由LIS-308的連鎖接點LS-325控制P-108泵的開停和V-309進口調(diào)節(jié)閥的開閉。V-309的溫度由TIC-328控制，調(diào)節(jié)WHR的流量，使其穩(wěn)定在152。7終止劑溶液S.S來自化學(xué)品配制單元的終止劑以下簡稱S.S溶液，由輸送泵P-210經(jīng)管線進入緩沖罐V-308中。V-308的進料運作由L RS-306的連鎖接點LS-218控制P-210泵和V-308入口調(diào)節(jié)閥的開閉。V-308的溫度為常溫。.2 聚合聚合進料是多股物料流在線混合方式。其控制為多組分混合流量控制系統(tǒng)主站追蹤系統(tǒng)。其流量檢測器為橢圓流量計

39、氧化劑、調(diào)節(jié)劑BDST為質(zhì)量流量計。由主站、成分比率設(shè)定器、流量檢測單元、顯示報警單元，與調(diào)節(jié)閥或無級調(diào)速電機組成其流量控制回路。為確?？刂凭龋o設(shè)了手動校正系統(tǒng)。聚合進料中的丁二烯BD、苯乙烯ST、乳化劑EM、活化劑ACT、調(diào)節(jié)劑MOD、氧化劑OXI，分別由聚合進料BD進料泵P-303、ST進料泵P-304、EM進料泵P-306、ACT進料泵P-307、MOD進料泵P-305、OXI進料泵P-309輸送，首先ST與MOD混合后再與BD混合，然后，BD、 ST、 MOD混合料液與EM相混合，混合后的料液在進入冷膠進料冷卻器E-304之前與ACT混合，進入E-304與液氨換熱，出口溫度控制為1

40、317，然后，此混合料液流入冷膠進料冷卻器E-305進一步與液氨換熱8，出口溫度控制為812。最后，混合料液流入聚合釜。E-304、E-305的溫度以TRC310、TRC311為主控回路，同V-317、V-318氨蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)PIC-304或PIC-305構(gòu)成串級，調(diào)節(jié)液氨蒸發(fā)壓力，實現(xiàn)對E-304、E-305出口料液溫度的穩(wěn)定控制。物料混合后進入緩沖罐(V-312)由P-308A和P-308B分別參加良田聚合線，由P-309泵把OXI直接送到聚合首釜。1.5小時。當轉(zhuǎn)化率和門尼黏度等主要控制指標到達規(guī)定值時，由終止劑泵P-310送來的溶液，從選定的加料點參加到膠乳中，從而終止聚合反響。加

41、料點可能是末釜出口，也可能是置換塔C-301303的某一個出口。最終膠乳由系統(tǒng)壓力送入單體回收崗位400#或膠乳緩沖罐V-303中。聚合系統(tǒng)設(shè)有兩個壓力控制點。PRS303檢測進料集管的壓力，設(shè)在E-304進口，500 kPa自動報警，600 kPa時，系統(tǒng)自動停車。PRCA308檢測置換塔C-305出口的系統(tǒng)備壓，設(shè)定值為200 kPa，450 kPa發(fā)出報警。膠乳緩沖罐V-330的壓力由PRC-309控制，其設(shè)定值為100 kPa，超出100 kPa后，排入400#。V-330中的膠乳，由膠乳輸送泵P-310連續(xù)送入400#單體回收崗位。V-330由LIA321、LIA322指示其液位變化

42、。聚合所用，在停車或緊急狀態(tài)情況下，由停車輸送泵、事故輸送泵送入終止點，后者都是以氨氣GN為動力源是移動式氣動泵。第四章 設(shè)計計算4.1 聚合工段物料衡算丁苯物料衡算圖1-丁二烯混合進料；2-苯乙烯混合進料；3-叔十烷基硫醇；4-水；5-歧化松香酸鉀皂；6-過氧化氫對孟烷；7-硫酸亞鐵；8雕白粉；9-EDTA;10-磷酸鈉；11-二甲基二硫代氨基甲酸鈉；12-尾氣；13-蒸汽；14-廢液；15-未反響丁二烯；16-未反響苯乙烯；17-堿；18-固體；19-聚合乳膠 進料計算1混合丁二烯和苯乙烯進料每小時產(chǎn)量為：每小時消耗的烴含量：丁二烯和苯乙烯的總量：由丁二烯和苯乙烯的配合料比為72:28那么

43、有純丁二烯的進料量：純苯乙烯的進料量：每小時丁二烯的混合進料量為：每小時苯乙烯的混合進料量為：單體丁二烯(BD)的總損失量：單體苯乙烯(ST)的總損失量：(2)輔助物料計算單體總量: 乳化劑：松香酸鉀皂：介 質(zhì)： 水 ：活化劑： 硫酸亞鐵： 雕白粉 ： EDTA ：調(diào)節(jié)劑： 叔十二碳硫醇：氧化劑： 過氧化氫對錳烷：終止劑： 二甲基二硫代氨基甲酸鈉：緩沖劑： 磷酸鈉：固體物質(zhì)：進料主物料見下表4-1-1表4-1-1 進料主物料的流量流量BDST質(zhì)量流量摩爾流量體積模量各種進料見下表4-1-2表4-1-2 各種進料的流量組分物料質(zhì)量流量kghr單體BDST乳化劑歧化松香酸鉀皂介質(zhì)WT活化劑溶液雕白

44、粉EDTA硫酸亞鐵調(diào)節(jié)劑溶液叔十二碳硫醇氧化劑溶液過氧化氫對錳烷終止劑溶液二甲基二硫代氨基甲酸鈉緩沖劑總進料量- 出料計算反響的丁二烯的量：反響的BD:ST反響的苯乙烯的量：丁二烯剩余的量：苯乙烯剩余的量：尾氣中丁二烯的含量：。氣提膠乳中殘留苯乙烯：潷析器中的殘留苯乙烯：出料見下表4-2-1表4-2-1 出料流量流量膠乳總量BDST固性物水質(zhì)量流量kghr摩爾流量kmolhr-體積流量-4.2 換熱器設(shè)計計算 根本條件表4-2-1 貯罐溫度和壓力設(shè)備名稱溫度壓力KPa混合BD貯罐5-4050-400混合ST貯罐常溫常壓氧化劑15常壓調(diào)節(jié)劑15常壓活化劑常溫常壓BD緩沖槽30350ST緩沖槽24

45、常壓終止劑常溫常壓乳化劑18常壓表4-2-2 進出口溫度設(shè)備名稱入口溫度出口溫度E-3015-4030E-3025-4030E-3031530E-304常溫30E-3051530E-3061530液態(tài)氨溫度205氣態(tài)氨溫度-5循環(huán)冷卻上水溫度31循環(huán)冷卻下水溫度41苯乙烯的物理參數(shù)：當T=15時當T=24時丁二烯的物理參數(shù)：在700Kpa的條件下，當T=15時在700Kpa的條件下，當T=30時 丁二烯換熱器E-301的設(shè)計.1 初選丁二烯物料進口溫度，出口溫度冷卻水進料溫度，出口溫度BD的流量熱負荷： 逆流平均溫差：初定采用單殼程、偶數(shù)管程的固定管板式換熱器。由k、P，根據(jù)?化工原理上?P3

46、08圖6-57a查得=0.95，參照表6-8估計。由換熱器系列標準見?化工原理?附錄初選型號為：公稱面積： 其主要參數(shù)參見下表4-2-3開殼直徑450管子尺寸公稱壓強管長2公稱面積管數(shù)126管程數(shù)2管中心距32管子排列方式正三角形.2 計算管程壓降及給熱系數(shù)管程走BD，查表可知流動面積為：管內(nèi)BD的流速： ，那么流動狀態(tài)為湍流。去管壁粗糙度查圖可知管程壓降：允許值300K管程給熱系數(shù)：.3 計算殼程壓降及給熱系數(shù)水平均為溫度水的物理參數(shù)：當T=40時取折流擋板板間距B=0.2m，因為正三角形排列，所以管束中心線的管數(shù)為：殼程流動面積：因，那么可用下式計算管外流動摩擦系數(shù)管子排列為正三角形：F=

47、0.5：取垢層校正系數(shù)9：擋板數(shù)為： 殼程壓強為：殼程給熱系數(shù)的計算：殼程中水被冷卻，取4.4 計算傳熱面積根據(jù)?化工原理?P282查表6-6，取，。不銹鋼傳熱系數(shù)：所選換熱器的實際面積為： 在1.15-1.5范圍內(nèi)。 苯乙烯換熱器E-306的設(shè)計.1 初選苯乙烯物料進口溫度，出口溫度冷卻水進料溫度，出口溫度ST的流量熱負荷： 逆流平均溫差：初定采用單殼程、偶數(shù)管程的固定管板式換熱器。由k、P，根據(jù)?化工原理上?P308圖6-57a查得=0.95，參照表6-8估計。由換熱器系列標準見?化工原理?附錄初選型號為：I其主要參數(shù)參見下表4-2-3表4-2-3 型號換熱器主要參數(shù)開殼直徑450管子尺寸

48、公稱壓強管長公稱面積管數(shù)126管程數(shù)2管中心距32管子排列方式正三角形.2 計算管程壓降及給熱系數(shù)管程走ST，查表可知流動面積為：管內(nèi)ST的流速： ，那么流動狀態(tài)為湍流。去管壁粗糙度查圖可知管程壓降：允許值300K管程給熱系數(shù)：.3 計算殼程壓降及給熱系數(shù)水平均為溫度水的物理參數(shù)：當T=40時取折流擋板板間距B=0.2m，因為正三角形排列，所以管束中心線的管數(shù)為：殼程流動面積：根據(jù)，由?化工原理?上冊P307的圖6-56得出，管子排列為正三角形：F=0.5：取垢層校正系數(shù)：擋板數(shù)為： 殼程壓強為：殼程給熱系數(shù)的計算：殼程中水被冷卻，取.4 計算傳熱面積根據(jù)?化工原理?P282查表6-6，取，。不銹鋼傳熱系數(shù)：所選換熱器的實際面積為： 9在1.15-1.5范圍內(nèi)。因此，所選型換熱器適合4.3 泵的計算 泵P304的設(shè)計圖271 泵示意圖 條件依據(jù)以P304苯乙烯進料泵的計算為例，數(shù)據(jù)如下： 管徑：D=0.05m 苯乙烯的平均密度： 苯乙烯的粘度： 壓強：， 管內(nèi)流體的流速1管內(nèi)流體的流速： 雷諾數(shù)： 即：管內(nèi)流動狀態(tài)為湍流。取， 由Re 、e查?化工原理?上冊