年產(chǎn)5萬噸順丁橡膠工藝設(shè)計-學(xué)位論文

PAGE摘要本設(shè)計從順丁橡膠的發(fā)展歷程和目前現(xiàn)狀入手，參照生產(chǎn)廠的實際情況，根據(jù)國家的政策、法規(guī)，確定了設(shè)計原則：遵守國家有關(guān)法律及法規(guī)，立足國內(nèi)，吃透和消化國外引進(jìn)的設(shè)備和工藝，力求生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，實施可行，安全可靠，防止環(huán)境污染，保護(hù)生態(tài)平衡。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書確定了設(shè)計的范圍為聚合，干燥工段的工藝設(shè)計（初步）；選擇了懸浮法聚合制備聚氯乙烯；進(jìn)行了物料平衡計算，得到了物料平衡圖；進(jìn)行了熱量衡算，為設(shè)備計算奠定基礎(chǔ)；對裝置組成、生產(chǎn)方法、生產(chǎn)制度進(jìn)行了合理的確定，確定了合理的工藝參數(shù)和操作規(guī)程。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、平面布置圖等計算。利用物料衡算和熱量衡算的數(shù)據(jù)，進(jìn)行了專題部分熱水罐工藝設(shè)計計算。根據(jù)設(shè)計要求，計算出聚合釜筒體直徑為1.801m，封頭容積為0.864，筒體高度為4.4m。根據(jù)確定的工藝流程和控制方案，繪制出帶控制點的工藝流程圖；編制了1.1×107千克/年順丁橡膠生產(chǎn)車間工藝設(shè)計說明書。經(jīng)過最后核算，1.1×107千克/年順丁橡膠生產(chǎn)車間工藝設(shè)計符合設(shè)計要求，各項參數(shù)均已達(dá)標(biāo)。關(guān)鍵詞：順丁橡膠；聚合釜；工藝設(shè)計Abstract

Thisdesignfrombutadienerubberdeveloppmentcourseandthepresentsituation,accordingtotheactualconditionofthefactoryproduction,accordingtothenationalpolicy,lawsandregulations,determinethedesignprinciple:abidebytherelevantstatelawsandregulations,basedondomestic,assimilateanddigestionofimportedequipmentandtechnology,andadvancedproductiontechnology,economyreasonable,feasible,safeandreliable,topreventenvironmentalpollution,protectecologicalbalance.

Accordingtothedesigntaskbookidentifiesthedesignrangeofpolymerization,dryingprocessdesign(Preliminary);choiceofsuspensionpolymerizationpreparationofPVC;materialbalancecalculation,obtainedthematerialbalancediagram;theheatbalancecalculationforequipment,layafoundationforcomposition,device;productionmethod,productionsystemthereasonabledetermination,determinedthereasonableprocessparametersandoperationalprocedures.

Polymerizationsectiontothepost-processingsectionmaterialbalance,heatbalance,polymerizationpolymerizationprocesswithavarietyofequipmentselection,processflowdiagram,processflowmapwiththecontrolpoint,polymerizationkettleassemblydrawing,layoutandcalculation.Usingthematerialbalanceandheatbalancedata,undertookspecialsubjectispartofahotwatertankprocessdesignandcalculation.Accordingtothedesignrequirements,tocalculatethehotwatertankcylinderdiameteris1.801m,headvolume0.864,cylinderheightis4.4m.Accordingtodeterminetheprocessflowandcontrolplan,drawtakecontroloftheprocessflowdiagram;compiledby1.1×107kg/yearbutadienerubberproductionworkshopdesignspecification.Afterafinalaccounting,1.1×107kg/yearbutadienerubberproductionworkshopdesignmeetsthedesignrequirements,allparametersarestandard.

Keywords:butadienerubber;hotwatertank;processdesign目錄摘要 IAbstract II第1章總論 71.1概述 71.1.1順丁橡膠的發(fā)展史 71.2順丁橡膠的生產(chǎn)工藝概況 11.2.1聚合方法: 11.2.2.單體原料路線的確定 11.2.3.溶劑的選擇 11.2.4.引發(fā)劑的選擇 11.3.聚合反應(yīng)機(jī)理及影響反應(yīng)的因素 21.3.1聚合反應(yīng)機(jī)理 21.3.2影響反應(yīng)的因素 21.4我國順丁橡膠工業(yè)發(fā)展情況 31.4.1.我國鎳系順丁橡膠發(fā)展?fàn)顩r 31.4.2.低順式順丁橡膠國外發(fā)展?fàn)顩r 31.4.3.稀土順丁橡膠的發(fā)展方向 31.5.我國順丁橡膠發(fā)展趨勢 41.5.1世界順丁橡膠發(fā)展動態(tài) 41.5.2.世界順丁橡膠供需現(xiàn)狀 51.5.3.世界順丁橡膠消費(fèi)分析 61.5.4.世界順丁橡膠供需預(yù)測 61.6.國內(nèi)市場現(xiàn)狀分析 61.6.1.供需概況 61.6.2.進(jìn)出口分析 71.6.3.國內(nèi)下游用戶分析 81.6.4.近10年來國內(nèi)供求變化的特點 91.7.國內(nèi)市場展望 101.7.1.汽車業(yè)仍將拉動國內(nèi)合成橡膠需求快速增長 101.7.2.橡膠制品出口仍將拉動國內(nèi)橡膠需求增長 111.7.3.“十二五”期間順丁橡膠新增能力將快速增加。 111.7.4.順丁橡膠的供需平衡預(yù)測。 121.7.5.順丁橡膠發(fā)展方向。 121.8.設(shè)計原則依據(jù)及范圍 131.8.1設(shè)計原則 131.8.2設(shè)計依據(jù) 131.8.3設(shè)計范圍及深度 141.9生產(chǎn)規(guī)模 141.9.1本裝置生產(chǎn)規(guī)模 141.9.2設(shè)計的開工時間 141.9.3生產(chǎn)方式 141.10裝置組成 141.10.1生產(chǎn)工段 141.10.2輔助生產(chǎn)設(shè)施 141.11生產(chǎn)制度 14第2章生產(chǎn)方法及工藝流程 152.1生產(chǎn)方法及工藝流程選擇 152.2工藝參數(shù)的選擇 152.3工藝流程特點 16第3章生產(chǎn)流程簡述 173.1聚合原理 173.2生產(chǎn)流程說明 173.2.1催化劑配制 173.2.2聚合工段 183.2.3后處理工段 19第4章工藝計算 214.1聚合釜的物料平衡計算 214.1.1計算依據(jù) 214.1.2計算項目 224.1.3計算 224.2聚合釜的熱量衡算 254.2.1計算依據(jù) 254.2.2計算項目 404.2.3計算 414.3終止釜的物料衡算 454.3.1計算 454.4凝聚釜物料衡算 474.4.1計算依據(jù) 474.4.3計算 484.5緩沖罐、振動篩及緩沖槽物料衡算 524.5.1計算 524.6干燥脫水物料衡算 544.6.1計算 544.7包裝物料衡算 564.7.1計算 564.8油水分離器物料衡算 574.81計算 574.9溶劑回收部分物料衡算 594.9.1計算 59第5章設(shè)備計算 635.1聚合釜工藝設(shè)計計算 635.1.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 635.2膠液罐容積確定 635.3膠液罐筒體直徑與筒體高度確定 63第6章原材料動力消耗定額及消耗量 65第7章生產(chǎn)控制分析 66第8章定員 68第9章三廢治理 699.1三廢排放及處理方法 699.2安全措施 69第10章結(jié)論 70參考文獻(xiàn) 71致謝 73附錄 74Ａ設(shè)備一覽表 74Ｂ符號說明 74C成品指標(biāo) 75第1章總論1.1概述 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）1.2順丁橡膠的生產(chǎn)工藝概況1.2.1聚合方法: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(jī)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(hù)；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。1.2.2.單體原料路線的確定通過比較乙炔法、乙醇法、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。1.2.3.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(jìn)行綜合比較，確定選擇溶劑油。1.2.4.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，對常用四大類型引發(fā)劑Li系、Ti系、Co系、Ni系進(jìn)行比較，選擇Ni系引發(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。1.3.聚合反應(yīng)機(jī)理及影響反應(yīng)的因素1.3.1聚合反應(yīng)機(jī)理丁二烯聚合反應(yīng)的機(jī)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(jī)理。其總反應(yīng)式為：nCH2＝CH—CH＝CH2[CH2—CH＝CH—CH2]n1.3.2影響反應(yīng)的因素影響聚合反應(yīng)的因素主要有引發(fā)劑的陳化方式，引發(fā)劑配制濃度，引發(fā)劑用量、配比，通過幾方面進(jìn)行分析，最后得出比較合適配方為：鎳/丁鋁/丁硼/丁鋁/硼0.25、醇/鋁=6鋁/鎳=3～8=1\*GB3①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10～15％。②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95℃，末釜不大于110℃。③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。[2]1.8.設(shè)計原則依據(jù)及范圍1.8.1設(shè)計原則本設(shè)計按以下原則進(jìn)行：(1)遵守國家有關(guān)法律及法規(guī)；(2)立足國內(nèi)，吃透和消化國外引進(jìn)的設(shè)備和工藝；(3)力求生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，實施可行，安全可靠；(4)防止環(huán)境污染，保護(hù)生態(tài)平衡。1.8.2設(shè)計依據(jù)(1)依據(jù)校發(fā)的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書；(2)參考遼化聚丙烯生產(chǎn)裝置技術(shù)資料；(3)原材料，半成品，成品規(guī)格，質(zhì)量指標(biāo)參照遼化企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；(4)設(shè)備設(shè)計，PI圖繪制規(guī)范按遼化設(shè)計院規(guī)范執(zhí)行。1.8.3設(shè)計范圍及深度(1)設(shè)計范圍：本設(shè)計包括聚合，分離和干燥工段的設(shè)計。(2)設(shè)計深度：本設(shè)計深度為初步設(shè)計。1.9生產(chǎn)規(guī)模1.9.1本裝置生產(chǎn)規(guī)模本裝置生產(chǎn)規(guī)模為1.1×107千克/年順丁橡膠粉末。1.9.2設(shè)計的開工時間設(shè)計運(yùn)轉(zhuǎn)時間為8000小時/年。1.9.3生產(chǎn)方式生產(chǎn)方式為連續(xù)自動化生產(chǎn)。1.10裝置組成1.10.1生產(chǎn)工段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1.10.2輔助生產(chǎn)設(shè)施包括控制室，配電室，實驗室及辦公室。本裝置所需的乙烯，丙烯，水，電，蒸汽均由廠區(qū)系統(tǒng)管網(wǎng)提供。1.11生產(chǎn)制度開工時間每年8000小時，采用連續(xù)自動化生產(chǎn)，五班三運(yùn)轉(zhuǎn)。

第2章生產(chǎn)方法及工藝流程2.1生產(chǎn)方法及工藝流程選擇生產(chǎn)聚丙烯的方法有溶液法、溶劑法、液相本體法、氣相本體法和液相-氣相本體法。工業(yè)生產(chǎn)多用2～5釜串聯(lián)的淤漿聚合，單程轉(zhuǎn)化率為90%～95%，催化劑效率一般為300～900克聚丙烯/克TiCl3，等規(guī)度≥95%。液相本體聚合和氣相聚合是60年代相繼發(fā)展起來的，它們的特點是不使用汽油溶劑，工藝流程簡化，催化劑效率較高，成本降低。1975年開始出現(xiàn)高效載體催化劑，是用MgCl2作載體并添加苯甲酸酯組分的鈦－鋁催化體系，其效率高達(dá)70～100千克聚丙烯/千克鈦，已經(jīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。這樣可以省去除去催化劑殘渣等后處理工序，受到普遍重視。這種高效催化劑體系又稱為第二代齊格勒－納塔催化劑[12]。本設(shè)計采用的是新淤漿法，即溶劑法，以己烷為溶劑，采用高效催化劑進(jìn)行丙烯淤漿聚合，經(jīng)聚合、干燥、造粒等工段生產(chǎn)等規(guī)聚丙烯顆粒，較傳統(tǒng)淤漿法而言，此方法大大簡化了生產(chǎn)工藝流程，提高了可靠性。2.2工藝參數(shù)的選擇(1)反應(yīng)器（D201、D202）：D201反應(yīng)器：T=70℃，P=1.0Mpa，停留時間：3.5小時，裝料系數(shù)：0.9，漿料濃度：36%（以聚合物計）；D201反應(yīng)器：T=70℃，P=0.5Mpa，停留時間：2.5小時，裝料系數(shù)：0.9，漿料濃度：36%（以聚合物計）。(2)反應(yīng)器夾套水冷卻器：反應(yīng)器循環(huán)用冷卻水入口溫度：40℃出口溫度：60℃。(3)閃蒸罐（D204）：頂部溫度：34℃壓力：0.1174Mpa，底部溫度：70℃壓力：0.127Mpa。(4)己烷預(yù)熱器（E204）：溫度：94℃。(5)吸入分離罐（D206）：壓力：0.017Mpa。(6)中間罐（D205）：溫度：70℃，液位：30%，SL：36%。(7)離心機(jī)（S301）：溫度：40℃，濾餅干基濕含量：25%。(8)閃蒸干燥器（MD301）；熱氮?dú)膺M(jìn)口溫度：140℃，出口溫度：90℃，停留時間：0.5～1s。(9)流化床干燥器（MD302）：熱氮?dú)膺M(jìn)口溫度：124℃，入口壓力：0.127Mpa；熱氮?dú)獬隹跍囟龋?10℃，出口壓力：0.109Mpa。(10)氣液分離罐（D302）。溫度：10℃，壓力：0.103Mpa。2.3工藝流程特點(1)本工藝使用高活性定向的三組分催化劑，有單獨(dú)的一套催化劑制備系統(tǒng)；(2)生產(chǎn)均聚物采用兩釜串聯(lián)操作；(3)分離過程采用先進(jìn)的臥式雙鼓離心機(jī)，分離效果好，可使濾餅含濕率達(dá)20%；(4)采用兩級干燥即氣流干燥和流化床干燥器，使物料干燥充分；(5)聚合釜D201散熱采用夾套和氣相換熱，散熱分配為夾套30%，氣相換熱為70%。聚合釜D202采用夾套和漿料釜外冷卻方式散熱，散熱分配為夾套40%，漿料釜外冷卻換熱為60%；(6)副產(chǎn)品無規(guī)聚丙烯已被利用降低了生產(chǎn)成本；(7)聚合干燥階段采用微機(jī)控制，減少了工人的勞動強(qiáng)度，提高了工業(yè)的自動化水平，精度高。

第3章生產(chǎn)流程簡述3.1聚合原理反應(yīng)原理：nC4H6——>[C4H6]n–17600kkal/kmol將丁二烯混合于溶劑油中聚合為順丁橡膠，其聚合原理為為配位陰離子聚合，原料主要有丁二烯，溶劑油，催化劑，防老劑等。3.2生產(chǎn)流程說明3.2.1催化劑配制本裝置采用鎳系催化劑體系，鎳系催化劑是一個四組份催化劑A組份:有機(jī)酸鎳，我國采用的是環(huán)烷酸鎳，是主催化劑，是催化劑活性中心，在催化聚合反應(yīng)時起定向作用。B組份:烷基鋁，我國采用三異丁基鋁。Al(C4H9)3用作鎳的還原以降低鎳的價態(tài)，并使鎳烷基化口C組份:含氟的無機(jī)化合物，我國采用三氟化硼乙醚絡(luò)合物。BF3(C2H5)2用作提供與活性中心形成配位體的氟。（1）催化劑，Al用量對聚合的影響。Al的主要作用是使環(huán)烷酸鎳還原成低價鎳，并參與活性種的生成A1還能破壞聚合體系的雜質(zhì)促進(jìn)聚合反應(yīng)；在聚合體系中過量的Al能抑制鏈轉(zhuǎn)移速度，使聚合物的聚合度增加，門尼粘度升高；過剩的Al能與B催化劑作用，影響聚合活性，且其產(chǎn)物能促進(jìn)凝膠的生成。高催化劑相對用量和延長聚合反應(yīng)時間,在順丁橡膠生產(chǎn)過程,應(yīng)降低Al用量，減少AI與B的接觸機(jī)會,當(dāng)采用Al量調(diào)節(jié)聚合物門尼粘度時，Al用量應(yīng)控制在Al／Ni比在2．0～4．0范圍以內(nèi)。（2）H20用量對聚合的影響。在鎳催化體系丁二烯溶液聚合過程中，B、H2o的作用產(chǎn)物參與活性種的生成過程,有促進(jìn)鏈轉(zhuǎn)移的功能。因此，在一定的范圍內(nèi)增加B、H20用量能提高聚合反應(yīng)活性。水用量過多，能破壞催化劑,“殺死”活性種，影響聚合反應(yīng)，促進(jìn)聚合過程凝膠生成量，影響產(chǎn)品質(zhì)量。（3）溫度。聚合反應(yīng)溫度控制可通過調(diào)節(jié)催化劑用量來控制聚合反應(yīng)速度，使丁二烯在規(guī)定的時間內(nèi)達(dá)到一定聚合轉(zhuǎn)化率，并保持聚合反應(yīng)溫度在指定范圍內(nèi)。聚合反應(yīng)速度除了與催化劑用量有關(guān)外還與單體濃度和體系溫度有關(guān)，單體濃度和體系溫度高，聚合速度快。當(dāng)聚合反應(yīng)溫度低于控制指標(biāo)時可以采用5個控制措施。=1\*GB3①提高溶劑和丁二烯的進(jìn)料溫度=2\*GB3②提高催化劑用量；=3\*GB3③降低溶劑進(jìn)料量以提高單體濃度；=4\*GB3④保持催化劑進(jìn)料量不變，降低聚合進(jìn)料量以提=5\*GB3⑤暫停聚合進(jìn)料，實行“悶釜”，當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到溫度控制指標(biāo)時繼續(xù)進(jìn)料。(4)配比。在聚合過程中，調(diào)節(jié)催化劑用量必須控制催化劑配比范圍。目前，Al、Ni、B、H2o的摩爾比一般控制在(3～4)：l：(8～lO)：(8～12)，在此范圍內(nèi)調(diào)節(jié)催化劑用量，可以把聚合物的門尼粘度控制在合格范圍內(nèi)。在此范圍內(nèi)，B大量過剩，B原子不參與活性種的生成起作用的是F，活性種結(jié)構(gòu)中含有3個F，也有學(xué)者翻認(rèn)為活性種結(jié)構(gòu)中含有4個F，也就是說對形成活性種而言，F(xiàn)／Ni比為3～4即可。目前實際生產(chǎn)中F／Ni比為24～30，BF3"OEt大量過剩，造成設(shè)備腐蝕。如果進(jìn)一步提高原材料質(zhì)量，將陳化液中A1／Ni降到1．5-3．5，并增加用量，H2O用量可以下降，生產(chǎn)中Al、Ni、B、H2O的比變?yōu)?1．5-3．5)：1：(2-4)：(2-4)更合適。[13]3.2.2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(fù)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(fù)責(zé)為聚合輸送各種引發(fā)劑、終止劑。配制崗負(fù)責(zé)為聚合配制引發(fā)劑和終止劑，此外，還負(fù)責(zé)接收鋁劑車間配好的三異丁基鋁。粘度崗負(fù)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(jìn)行混合，再進(jìn)入丁油預(yù)熱器(預(yù)冷器)進(jìn)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(jìn)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。首釜膠液自釜頂出口出來，由第二釜的釜底進(jìn)入第二釜繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)；再由第二釜的釜頂出口出來，由第三釜的釜底進(jìn)入第三釜繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)；由第三釜的釜頂出口出來，進(jìn)入第四釜繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)；當(dāng)達(dá)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(jìn)入終止釜進(jìn)行終止處理；最后，膠液由終止釜頂出口出來，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。D207，循環(huán)使用。3.2.3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(fù)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(fù)責(zé)將終止后進(jìn)入膠液罐混合的門尼粘度合格的膠液進(jìn)行凝聚，膠粒送洗膠崗，溶劑油送回收工段。洗膠崗負(fù)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(fù)責(zé)將含水40～60％的膠粒，通過擠壓脫水機(jī)、膨脹干燥機(jī)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(fù)責(zé)稱量壓塊。薄膜崗負(fù)責(zé)薄膜包裝。紙袋崗負(fù)責(zé)封袋、入庫。被終止后的膠液進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jī)械攪拌和蒸汽加熱的作用下，進(jìn)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(jìn)入油水分離器進(jìn)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40～60℃的水對膠粒進(jìn)行洗滌，經(jīng)洗滌的膠粒和水由2號振動篩進(jìn)行分離，并將含水40～60％的膠粒送往擠壓干燥崗。通過擠壓機(jī)擠壓將膠粒含水量降到8～15％，然后，切成條狀進(jìn)入膨脹干燥機(jī)加熱、加壓，達(dá)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(dá)到0.75％以下。干燥合格后的膠條經(jīng)提升機(jī)送入自動稱量秤進(jìn)行稱量壓塊(25kg)。壓好的膠塊用薄膜包好裝入紙袋封好入庫[14]

第4章工藝計算4.1聚合釜的物料平衡計算4.1.1計算依據(jù)(1)計算采用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)年產(chǎn)量：11000t年開工時間：8000h每噸順丁橡膠消耗丁二烯：1.045t總轉(zhuǎn)化率：85%丁濃：[丁]＝12～15丁油入釜溫度：≤40℃首釜溫度：≯95℃末釜溫度：≯110℃聚合系統(tǒng)壓力：≤0.44計量罐壓力：≤0.1MPa計量泵壓力：≤0.8MPa設(shè)計選用配方：鎳/?。戒X/?。脚??。戒X/鎳＝3～8鋁/硼＞0.25醇/鋁＝6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(jī)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、凝聚的丁二烯機(jī)械泄漏損失 0.5％凝聚、振動篩聚丁二烯渣沫損失 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％4.1.2計算項目（1）溶劑油的進(jìn)料量；（2）丁烯及丁二烯的進(jìn)料量；（3）催化劑及各組分量；（4）水蒸氣進(jìn)料量；（5）水進(jìn)料量；（6）聚合釜的出料量及組成。4.1.3計算聚聚合釜聚合釜溶劑油丁二烯鎳組分鋁組分硼組分去終止釜掛膠損失失聚合釜聚合釜聚合釜物料衡算圖整理上述計算結(jié)果如4-1所示；4-1丁烯、丁二烯相關(guān)數(shù)據(jù)組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)wt/dt/a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丁二烯密度：628溶劑油密度：660溶劑油系統(tǒng)：取[丁二烯]＝13.5則有： [丁二烯]＝135每小時進(jìn)入聚合釜的丁油量（丁二烯99%）： 每小時進(jìn)入聚合釜的丁二烯原料量： 每小時進(jìn)入聚合釜的溶劑油量： 引發(fā)劑系統(tǒng)：計算公式： 引發(fā)劑用量＝丁二烯進(jìn)料摩爾數(shù)×(引發(fā)劑/丁)×引發(fā)劑分子量a、環(huán)烷酸鎳： M鎳=58.7M丁二烯=54/h（鎳含量為100%）原料中的丁二烯/h商品中環(huán)烷酸鎳的含量為7.5％，故環(huán)烷酸鎳的量為：/hb、三異丁基鋁： /h折合成鋁的量： /h/hc、三氟化硼乙醚絡(luò)合物/h折合成硼的量： /h/h聚丁二烯系統(tǒng)：聚丁二烯：（原料中純丁二烯） /h（100％丁二烯為基準(zhǔn)計算收率和損耗）100％純度丁二烯量：1436.875kg/h掛膠損失： /h去終止釜干膠量： /h驗證配方： 合格合格聚合釜物料衡算列總表如4-2所示；4-2聚合釜物料衡算序號組分kg/ht/dt/aw％1丁烯16.6480.399133.1860.207進(jìn)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

續(xù)表序號組分kg/ht/dt/aw％料5三異丁基鋁0.6040.001454.8350.0086三氟硼乙醚0.8670.02086.9340.0117進(jìn)料合計8033.136192.78164265.0921008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原料中純的丁二烯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8033.136192.78164265.0921004.2聚合釜的熱量衡算4.2.1計算依據(jù)(1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。=1\*GB3①聚合釜物料衡算表；=2\*GB3②聚合時間：3～5h(設(shè)計取4h)；=3\*GB3③實用聚合釜臺數(shù)：4臺（確定方法見設(shè)備設(shè)計）；=4\*GB3④聚合溫度：94℃=5\*GB3⑤冷卻鹽水：入口溫度-12℃，出口溫度-8℃。（2）溶劑油組成及物性數(shù)據(jù)。溶劑油組成見表4-3；表4-3溶劑油組成n-C5H12n-C6H14n-C7H16合計Wi%2.157.840.1100Xi%2.5961.5435.87100

續(xù)表n-C5H12n-C6H14n-C7H16合計Mi7284100溶劑油物性見表4-4；表4-4溶劑油物性數(shù)據(jù)物性n-C5H12n-C6H14n-C7H16溶劑油數(shù)據(jù)來源計算公式密度549590620601《化工工藝設(shè)計手冊》下P633比熱容CpkJ/(kg·℃)3.07672.62042.48232.6168《化工工藝設(shè)計手冊》下P645熱導(dǎo)率W/(m·℃)0.08610.09070.09890.0942《化工工藝設(shè)計手冊》下P680（3）丁烯、丁二烯物性數(shù)據(jù)見表4-5；表4-5丁烯、丁二烯物性數(shù)據(jù)定性溫度℃密度比熱容CpkJ/(kg·℃)熱導(dǎo)率W/(m·℃)數(shù)據(jù)來源C4H89410102.00010.1396《化工工藝設(shè)計手冊》下P634.P645.P681

續(xù)表定性溫度℃密度比熱容CpkJ/(kg·℃)熱導(dǎo)率W/(m·℃)數(shù)據(jù)來源C4H6944802.97210.08374《化工工藝設(shè)計手冊》下P634.P645.P681（4）順丁橡膠物性數(shù)據(jù)見表4-6；表4-6順丁橡膠物性數(shù)據(jù)定性溫度℃密度比熱容CpkJ/(kg·℃)熱導(dǎo)率W/(m·℃)數(shù)據(jù)來源順丁橡膠944802.97210.08374《合成橡膠工業(yè)》第七卷(1984)P69（4）冷凍鹽水物性數(shù)據(jù)見表4-7；表4-7冷凍鹽水物性數(shù)據(jù)定性溫度℃密度比熱容CpkJ/(kg·℃)熱導(dǎo)率W/(m·℃)數(shù)據(jù)來源CaCl2-1012452.85900.4885《化工手冊》P2070（2）各聚合釜反應(yīng)轉(zhuǎn)化率確定。根據(jù)《合成橡膠工業(yè)》第七卷(1984)“丁二烯溶液聚合的工程分析”知：丁二烯聚合屬于一級反應(yīng)，并且，鎳催化體系油溶劑丁二烯的表觀動力學(xué)反應(yīng)速度常數(shù)的關(guān)聯(lián)式如下：另根據(jù)《基本有機(jī)化工工廠裝備》知，對于一級反應(yīng)，連續(xù)槽式反應(yīng)器的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)速度常數(shù)之間的關(guān)系如下：式中CAN—第N臺釜內(nèi)反應(yīng)物的濃度；mol/LCA0—反應(yīng)物初始濃度；mol/L—第N臺釜內(nèi)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率；k—聚合反應(yīng)表觀速度常數(shù)；—平均停留時間；minN—連續(xù)槽式反應(yīng)器的臺數(shù)；[C0]—主催化劑的濃度；mol/Lkp—鏈增長速度常數(shù)；L/(mol·min)[P·]—活性鏈總濃度；mol/LT—反應(yīng)溫度；K—催化劑利用率(在94℃下，＝27％)為了便于計算，按等溫等容處理，取總轉(zhuǎn)化率85%；4釜串聯(lián)；每釜平均停留時間60min；反應(yīng)溫度94℃。將上式進(jìn)一步整理得：給定一個主催化劑濃度，分別求出、、、，直至達(dá)到設(shè)計要求。取[C0]＝mol/L，將計算結(jié)果整理得表4-8；表4-8各釜純轉(zhuǎn)化率與累積轉(zhuǎn)化率第一釜第二釜第三釜第四釜純X(％)累積X(％)純X(％)累積X(％)純X(％)累積X(％)純X(％)累積X(％)37.8137.8123.5161.3214.6275.949.185.04（3）各釜物料組成及物性據(jù)數(shù)?？傔M(jìn)料量： 12.3221648.18＋16.648＋6366.36＝8031.188kg/h其中100%丁二烯：1648.18kg/h丁烯：16.648kg/h溶劑油：6366.36kg/h根據(jù)各釜純轉(zhuǎn)化率計算各釜的物料組成如表4-9；表4-9各釜的物料組成物料第一釜第二釜第三釜第四釜kg/hW(%)kg/hW(%)kg/hW(%)kg/hW(%)溶劑油6366.3679.276366.3679.276366.3679.276366.3679.27丁烯16.6480.2116.6480.2116.6480.2116.6480.21丁二烯1025.0012.67637.5167.94396.5524.94246.5673.07聚丁二烯623.1777.761010.66412.581251.62815.581401.61217.45各釜物性數(shù)據(jù)計算結(jié)果如表4-10；表4-10各釜物性數(shù)據(jù)計算結(jié)果釜號溫度℃組分密度比熱容CpkJ/(kg·℃)熱導(dǎo)率W/(m．℃)門尼粘度動力粘度Pa．s一94膠液606.82.57440.0956503.5二94膠液624.22.52830.0986507.5

續(xù)表釜號溫度℃組分密度比熱容CpkJ/(kg·℃)熱導(dǎo)率W/(m．℃)門尼粘度動力粘度Pa．s三94膠液635.52.50320.10054511.0四94膠液642.82.48650.10164518.0注：根據(jù)各釜門尼粘度和膠液濃度查《高聚物合成工藝學(xué)》確定各釜動力粘度。（4）各釜對流傳熱系數(shù)和傳熱系數(shù)K的計算。=1\*GB3①夾套內(nèi)冷卻鹽水的對流傳熱系數(shù)1計算；基本方程式：式中1—夾套對流傳熱系數(shù)，；Di=1800，Dj=1900，h=500，s=16，δ=6圖4-1夾套螺旋導(dǎo)流板幾何尺寸Nu—努塞爾準(zhǔn)數(shù)；Re—雷諾準(zhǔn)數(shù)；—傳熱面的特征尺寸（當(dāng)量直徑），m；—流體的熱導(dǎo)率，；u—流體的流速，m/s；—流體的密度，；—流體的粘度，Pa·s；Cp—流體的比熱容，J/(kg·℃)；w—流體在壁溫條件下的粘度，Pa·s查《化工工藝設(shè)計手冊》上冊P301表4-14，取冷卻鹽水在螺旋導(dǎo)流板中的流速為1.5m/s；根據(jù)《攪拌設(shè)備設(shè)計》P142和《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》第三冊P180有關(guān)內(nèi)容，取聚合釜夾套內(nèi)螺旋導(dǎo)流板的幾何尺寸如圖9-8所示。則傳熱面特尺寸為：傳熱面的特征尺寸（當(dāng)量直徑）=4流通面積/傳熱周邊那么：由于0Pr100Re10000，所以：計算時取因鹽水在彎曲的螺旋導(dǎo)流板中流動，所以要對1進(jìn)行修正。查《基礎(chǔ)化學(xué)工程》上冊P172修正公式為：式中R—曲率半徑，設(shè)計取916mm。=2\*GB3②釜內(nèi)對流傳熱系數(shù)的計算；根據(jù)《化學(xué)工程手冊》第5篇《攪拌與混合》P31有關(guān)高粘度流體采用雙螺帶式攪拌槽的傳熱公式，即永田公式：當(dāng)1<Re<1000時： Re>1000時： 考慮葉輪與槽壁間隙大小對傳熱的影響時：攪拌雷諾準(zhǔn)數(shù)式中d—攪拌葉輪直徑，m；n—攪拌轉(zhuǎn)速，r/s；D—聚合釜內(nèi)徑，m。設(shè)計中?。篋＝1.8m；d＝0.95D＝1.71m；n＝59r/min。以1號釜為例計算對流傳熱系數(shù)同理，2號、3號、4號釜計算結(jié)果如表4-11所示；表4-11各釜對流給熱系數(shù)計算結(jié)果釜號RePrNu1498.5194251.0461677.238589.082239.31192314.911666.369291.283166.12273982.091660.119492.694102.68440521.651656.673293.51=3\*GB3③各釜總傳熱系數(shù)K的計算；圖4-2聚合釜剖面聚合釜壁剖面圖如圖9-9所示，由于，所以按《基礎(chǔ)化學(xué)工程》上冊P180式3-58計算各釜K值。以1號釜為例已知：掛膠厚度，；釜壁厚度，（白鋼導(dǎo)熱系數(shù)）；取水垢厚度，查《基礎(chǔ)化學(xué)工程》上冊P180表3-9得25％CaCl2鹽水的垢層系數(shù)。對2號釜、3號釜、4號釜而言，取掛膠厚度為1mm，其它數(shù)據(jù)同上，各釜K值計算結(jié)果如表4-12所示：表4-12各釜K值計算結(jié)果釜號11122d2K1221.9430.010.13960.01617.4451395.689.0811.24

續(xù)表釜號11122d2K2221.9430.0010.13960.01617.4451395.691.2841.223221.9430.0010.13960.01617.4451395.692.6941.504221.9430.0010.13960.01617.4451395.693.5141.67（5）聚合釜攪拌功率的計算；攪拌器型式的確定，丁二烯溶液聚合生產(chǎn)順丁橡膠中，隨著單體轉(zhuǎn)化率的提高，體系的動力粘度逐漸增加，一般從幾十厘泊增加到幾萬厘泊，為此要從適合高粘度液體的錨式、框式、螺桿式及雙螺帶式等攪拌器中進(jìn)行選擇。目前，國內(nèi)有的生產(chǎn)廠家主要采用首釜為框式，其余為雙螺帶式，設(shè)計中根據(jù)1998年第1期《合成橡膠工業(yè)》“順丁橡膠技術(shù)開發(fā)中的幾個工程放大問題”中所分析的框式攪拌器，在使用中存在因湍流程度不夠而造成釜內(nèi)溫度上下不均及混合分散程度差的缺點，決定全部采用雙螺帶式攪拌器，攪拌轉(zhuǎn)速為59r/min，其它幾何參數(shù)如下圖4-3所示。di/D=0.95，h/di=2.3，s/D=1.0，b/D=0.10圖4-3雙螺帶式攪拌器查《攪拌設(shè)備設(shè)計》P59知，當(dāng)雙螺帶式攪拌器的幾何參數(shù)為：～0.98；～5.5；；～2.5；時，同時，在層流區(qū)操作時，其功率準(zhǔn)數(shù)為： 當(dāng)Re>100時： 由前面計算結(jié)果可知，各釜的Re值均大于100，所以設(shè)計采用后面關(guān)系式進(jìn)行計算，然后，再按下式求出攪拌功率。查《攪拌設(shè)備設(shè)計》P161知，電機(jī)功率為： 采用機(jī)械密封時：～15%)；P填=P（5%~10%）式中H—聚合釜筒體高度，m；D—聚合釜筒體內(nèi)徑，m；h—攪拌器攪拌葉總高度，m；di—攪拌葉外徑，m；s—攪拌葉螺距，m；b—攪拌葉寬度，m；Re—攪拌雷諾準(zhǔn)數(shù)；Np—攪拌功率準(zhǔn)數(shù)；P—攪拌功率，KW；—液體密度，；n—攪拌轉(zhuǎn)速，r/s；g—重力加速度，；Pa—電機(jī)功率，KW；Pm—軸密封系統(tǒng)摩擦損失功率，KW；—機(jī)械傳動效率，KW；(一般＝0.95～0.98)P填—填料密封系統(tǒng)摩擦損失功率，KW；以1號釜為例進(jìn)行計算：設(shè)計中取Di/D=0.95，h/Di=2.3，s/D=1.0，b/D=0.10；P填＝0.1P；Pm＝0.15P填；＝0.95。則：=7.0×2.3×＝2.073同理可求其它各釜的P和Pa。見表4-13；表4-13各釜的P和Pa釜號ReNpP/KWPa/KW1號4981.512.07317.4818.6862號239.312.64122.90424.473號166.122.97926.30328.104號112.683.49231.18633.32取其中最大的電機(jī)功率，同時考慮1.65的備用系數(shù)，則實際電機(jī)功率為55KW。4.2.2計算項目各聚合釜的熱負(fù)荷；各釜進(jìn)料溫度的確定；各釜冷卻鹽水的用量；4.2.3計算⑴計算基準(zhǔn)數(shù)量基準(zhǔn)：kJ/h；基準(zhǔn)溫度：0℃。⑵總熱量衡算圖如下：Q1出Q1沖出Q2出Q2沖出Q3出Q3沖出Q3出Q3沖出Q1沖入Q2沖入Q3沖入Q4沖入Q1反Q2反Q3反Q4反Q1夾Q2夾Q3夾Q4Q1攪Q2攪Q3攪Q4攪Q1入Q2入Q3入Q4入圖4-4熱量衡算總圖⑶各釜熱量衡算關(guān)系式：1號釜Q1入＋Q1反＋Q1攪＋Q1沖入＝Q1出＋Q1沖出＋Q1夾2號釜Q2入＋Q2反＋Q2攪＋Q2沖入＝Q2出＋Q2沖出＋Q2夾3號釜Q3入＋Q3反＋Q3攪＋Q3沖入＝Q3出＋Q3沖出＋Q3夾4號釜Q4入＋Q4反＋Q4攪＋Q4沖入＝Q4出＋Q4沖出＋Q4夾⑷攪拌熱根據(jù)資料介紹，攪拌熱與膠液粘度大小有關(guān)。粘度大，攪拌熱就大。設(shè)計中取1號釜電機(jī)功率的70％、2釜電機(jī)功率的75％、3號釜電機(jī)功率的80％及4號釜電機(jī)功率的85％用于形成攪拌熱。⑸各釜熱量衡算=1\*GB3①號釜熱量衡算(目的確定進(jìn)料溫度)；Q1入＝G·Cp·T1＝8031.0392.2604T1＝18153.361T1kJ/h（8031.039為第一釜進(jìn)料減去催化劑，2.2604為第一釜進(jìn)料的平均熱容）Q1反＝x·G丁二烯·H反＝0.37811648.1801381.38＝860844.05kJ/hQ1攪＝550.703600＝138600kJ/hQ1沖入＝0(首釜不沖冷油)Q1夾＝0(因為首釜掛膠嚴(yán)重，傳熱系數(shù)較小，故不用夾套移熱)Q1出＝G·Cp·(T2－T1)＝8033.1362.5744(94－0)＝1943967.5kJ/h（2.5744為第一釜物料的平均熱容）Q1沖出＝0由1號釜熱量平衡關(guān)系式知： Q1入＝Q1出－(Q1反＋Q1攪)18153.361T1＝1943967.5－(860844.05＋138600)解得： T1＝52℃=2\*GB3②號釜熱量衡算(目的確定沖冷油量)；Q2入＝Q1出＝1943967.5kJ/hQ2反＝0.23511648.181381.38＝535266.96kJ/hQ2攪＝550.753600＝148500kJ/hQ2沖入＝0(T2沖＝0，沖冷油量的溫度為0℃)Q2出＝Q2入Q2夾＝K2·A2·tm2已知：冷卻鹽水t進(jìn)＝-12℃，t出＝-8℃。t1＝T－t進(jìn)＝94－(－12)＝106℃t2＝T－t出＝94－(－8)＝102℃℃K2＝41.22取A2＝27Q=KAtm則：Q2夾＝41.22271043.6＝416684.74kJ/h（3.6為J/s變換kJ/h的系數(shù)）由熱量平衡關(guān)系式知： Q2沖出＝Q2反＋Q2攪－Q2夾Q2沖出＝535266.96＋148500－416684.74＝267082.22kJ/h冷抽余油用量： 冷卻鹽水用量： =3\*GB3③號釜熱量衡算(目的確定沖冷油量)；Q3入＝Q2出＋Q2沖出＝Q3出＝2211049.7kJ/hQ3反＝0.14621648.181381.38＝332862.73kJ/hQ3攪＝550.803600＝158400kJ/hQ3夾＝41.50271043.6＝419515.2kJ/hQ3沖入＝0(T3沖＝0)由熱量平衡關(guān)系式知： Q3沖出＝Q3反＋Q3攪－Q3夾Q3沖出＝332862.73＋158400－419515.2＝71747.53kJ/h冷抽余油用量： 冷卻鹽水用量： =4\*GB3④號釜熱量衡算；Q4入＝Q3出＋Q3沖出＝Q4出＝2282797.3kJ/hQ4反＝0.0911648.181381.38＝207185.42kJ/hQ4攪＝550.853600＝168300kJ/hQ4夾＝41.67271043.6＝421233.7kJ/hQ4沖入＝0(T2沖＝0)由熱量平衡關(guān)系式知： Q4沖出＝Q4反＋Q4攪－Q4夾Q4沖出＝207185.42＋168300－421233.7＝-45748.28kJ/h負(fù)數(shù)表示4號釜不用沖冷油只用夾套就可以滿足傳熱要求。因此，要重新確定夾套的傳熱負(fù)荷與冷卻鹽水的用量。Q4夾＝Q4反＋Q4攪Q4夾＝207185.42＋168300＝375485.42kJ/h冷卻鹽水用量： ⑹1～4號釜熱量衡算總結(jié)果列表4-14；表4-14總熱量衡算表序號項目1號釜2號釜3號釜4號釜1VR121212122T℃949494943min606060604純x(%)37.8123.5114.629.015沖油前W%7.7612.5815.5617.456沖油后W%7.7611.0613.2714.727K11.2441.2241.5041.678A272727279℃10410410410410Q入kJ/h18153.3611943967.52211049.72282797.311Q攪kJ/h13860014850015840016830012Q反kJ/h860844.05535266.96332862.73207185.4213Q出kJ/h1943967.51943967.52211049.72220223.814Q沖出kJ/h0267082.2271747.53015Q夾kJ/h0416684.74419515.2375485.4216G沖kg/h01103.67296.49017G鹽036436.2336683.76432833.6324.3終止釜的物料衡算4.3.1計算終止釜的物料衡算圖去凝聚釜終止釜終止釜防老劑264防老劑264終止劑乙醇聚合來膠液圖4-5終止釜物料衡算圖終止劑、防老劑264（2，6－二叔丁基對甲酚）系統(tǒng):計算公式：/h=/h其中乙醇含水量占5％，水重量為： /h100％乙醇用量： /h防老劑用量：取防老劑/丁二烯＝0.79％，防老配制濃度為117/h/h隨防老劑一起帶入的溶劑量： /h/h整理得終止釜物料衡算列總表如4-15所示；4-15終止釜物料衡算序號組分kg/ht/dt/aw％進(jìn)料1膠液8018.767192.45064150.13698.93112終止劑0.84270.2026.7420.01043水0.04430.00110.3550.00054防老劑13.0210.312104.1650.1615帶入溶劑72.7271.745581.8170.8976進(jìn)料總計8105.402194.710164843.216100出料7丁烯16.6480.399133.1860.2058丁二烯247.2275.9331977.8163.05019三種引發(fā)劑1.9480.046715.5840.02410溶劑油6439.087154.53851512.69679.44211干膠1386.58433.27811092.67517.10712終止劑0.84270.2026.7420.010413水0.04430.00110.3550.000514防老劑13.0210.312104.1650.16115出料總計8105.402194.710164643.2161004.4凝聚釜物料衡算4.4.1計算依據(jù)凝聚釜物料衡算；基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：(1)終止釜物料衡算表中的出料數(shù)據(jù)；(2)循環(huán)水量：取水/膠液＝7.5(體積)；(3)循環(huán)水入口溫度：取90℃；(4)0.9(表壓)MPa水蒸汽耗量：5噸水蒸汽/噸膠；(5)凝聚溫度：取95℃；(6)凝聚壓力：0.02(表壓)MPa；(7)膠液入釜溫度：取20℃；(8)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(分子分?jǐn)?shù))；(9)溶劑油(以正已烷計)在95℃時的氣化熱為316.522；20℃～95℃的平均比熱約為2.428；(10)丁二烯的95℃時的氣化熱為131.884；20℃～95℃的平均比熱約為2.554；(11)丁烯(以正丁烯計)在95℃時的氣化熱為254.139；20℃～95℃的平均比熱約為2.679；(12)經(jīng)振動篩后自由水全部脫除，膠粒內(nèi)含水60％，含油約為0.5％；(13)干燥脫水裝置使膠粒內(nèi)含水和油(即揮發(fā)分)小于0.75％；(14)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)。4.4.3計算凝聚釜物料衡算圖見圖9-3。凝凝聚釜熱水膠液0.9MPa水蒸氣溶劑油、丁二烯、水蒸汽去油水分離器機(jī)械損失渣沫損失熱水、膠粒去振動篩圖4-6凝聚釜物料衡算圖（1）循環(huán)熱水量?。? 水/膠液＝7.5(體積比)丁二烯和溶劑量12.323m3/h防老劑和溶劑量0.111m3/h則用水量： /h取用水量為93/h；即為93T/h。（2）損失量丁二烯（聚合及凝聚）機(jī)械損失： /h聚丁二烯（凝聚及振動篩）渣沫損失： /h損失的防老劑： /h（3）去振動篩的聚丁二烯膠粒量聚丁二烯： /h膠粒內(nèi)含防老劑量： /h膠粒內(nèi)含油量： /h膠粒內(nèi)含水量： /h（4）水蒸氣冷凝量溶劑油氣化量： /h丁烯氣化量： /h丁二烯氣化量： /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)水蒸焓值△H汽＝2781.71查《基礎(chǔ)化學(xué)工程》上冊P337表9得：95℃飽和水焓值△H水=397.75。焓差為：分幾部分估算水蒸汽冷凝量：用于溶劑油氣化溶劑油氣化量6432.044，95℃溶劑油氣化熱316.522，溶劑油的平均熱容2.554，溫度為20~95℃；則溶劑油氣化和升溫消耗水蒸氣冷凝水量；/h②用于丁烯氣化/h③用于丁二烯氣化/h④用于循環(huán)水從90℃升溫到95℃/h四項之和：/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)水一起去振動篩。（5）進(jìn)入凝聚釜的蒸汽總量： 凝聚釜的蒸汽消耗量為每噸膠5000kg；凝聚釜的干膠量1.37kg/h1.378×5000=6890kg/h其中去油水分離器的水蒸氣量： 6890-2197.558=4692.442kg/h整理得凝聚釜物料衡算數(shù)據(jù)列下表4-16所示。4-16凝聚釜物料衡算數(shù)據(jù)類別序號組分kg/ht/dt/dW%進(jìn)1膠液8105.402194.52964843.2167.5062循環(huán)水93000223274400086.127料3水蒸汽6890165550006.3674進(jìn)料合計107995.4022591.529863843.211005聚丁二烯1378.34333.0811026.7481.276去6防老劑12.9560.311103.6440.012振7溶劑油6.9330.16655.4630.006出動8引發(fā)劑1.9480.046815.5840.002篩9終止劑0.84270.0206.7420.00110水95212.5122284.741761580.4688.161911去1號篩合計96613.5352318.365772788.6489.4589去12丁烯16.6480.399133.1860.015油13丁二烯238.9865.7361911.8890.221

續(xù)表類別序號組分kg/ht/dt/dW%水14溶劑油6432.044154.37951456.3525.957分15水蒸氣4692.442112.25937419.5364.332離16去分離罐合計11380.12272.76390920.96310.525料損17損失丁二烯8.2410.19865.9280.008失18損失干膠8.2410.19865.9280.008物19損失防老劑0.06510.001560.5210.0001料20損失合計16.5470.397132.3770.016121出料合計107995.4022591.529863843.2161004.5緩沖罐、振動篩及緩沖槽物料衡算4.5.1計算2#振動篩1#振動篩洗膠罐緩沖槽2#振動篩1#振動篩洗膠罐