年產(chǎn)萬(wàn)噸丁苯橡膠預(yù)處理工序工藝設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、材料科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書年產(chǎn)XX萬(wàn)噸丁苯橡膠預(yù)處理工段工藝設(shè)計(jì)Annual output of XX tons of styrene butadiene rubber technology design of pretreatment section學(xué)生學(xué)號(hào) 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 指導(dǎo)教師完成日期吉林化工學(xué)院Jilin Institute of Chemical Technology目錄第一章 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 反應(yīng)式和反應(yīng)機(jī)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

2、產(chǎn)丁苯橡膠工藝過(guò)程31.3.1.1 轉(zhuǎn)化率確定31.3.1.2 配料確定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(shí)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(guò)程51.4 相關(guān)符號(hào)說(shuō)明5第二章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書72.1 技術(shù)指標(biāo)72.2 設(shè)計(jì)地區(qū)自然條件8第三章 設(shè)計(jì)方案的確定及工藝流程說(shuō)明93.1 設(shè)計(jì)原則93.2 設(shè)計(jì)方案的確定93.2.1 防火防爆103.2.2 節(jié)能與環(huán)境保護(hù)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(jì)

3、計(jì)算154.1 聚合工段物料衡算154.1.1 進(jìn)料計(jì)算154.1.2 出料計(jì)算164.2 換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算174.2.1 基本條件174.2.2 丁二烯換熱器E-301的設(shè)計(jì)184.2.2.1 初選184.2.2.2 計(jì)算管程壓降及給熱系數(shù)194.2.2.3 計(jì)算殼程壓降及給熱系數(shù)204.2.2.4 計(jì)算傳熱面積214.2.3 苯乙烯換熱器E-306的設(shè)計(jì)214.2.3.1 初選214.2.3.2 計(jì)算管程壓降及給熱系數(shù)224.2.3.3 計(jì)算殼程壓降及給熱系數(shù)234.2.3.4 計(jì)算傳熱面積244.3 泵的計(jì)算244.3.1 泵P304的設(shè)計(jì)244.3.2 條件依據(jù)254.3.3 管內(nèi)流體的

4、流速254.3.4 泵的選型：254.3.5 儲(chǔ)罐的計(jì)算264.4 附屬設(shè)備的選型與計(jì)算264.4.1 管道直徑的計(jì)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(xiàn)29課程設(shè)計(jì)體會(huì)30第一章 前言1.1 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： 。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(shí)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(wú)規(guī)共聚得到的彈性體。英文縮寫SBR。其物理機(jī)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

5、水性和氣密性優(yōu)于天然橡膠，粘合性、彈性和形變發(fā)熱量低于天然橡膠，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。發(fā)展史高溫丁苯橡膠20世紀(jì)50年代生產(chǎn)了5攝氏度下聚合的低溫丁苯橡膠，性能得以改善20世紀(jì)60年代初以烷基鋰為引發(fā)劑的溶液聚合法丁苯橡膠開始工業(yè)化生產(chǎn)1933年德國(guó)首先用乙炔為原料制得丁苯橡膠 1942年美國(guó)以石油為料生產(chǎn)丁苯橡膠乳聚丁苯橡膠（ESBR）經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展,生產(chǎn)工藝已經(jīng)成熟

6、。近20年來(lái)，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(dòng)態(tài)性能。ESBR抗?jié)窕院?，但滾動(dòng)阻力大，而SSBR由于兼具抗?jié)窕蜐L動(dòng)阻力低兩種性能，在歐、美、日等國(guó)家和地區(qū)ESBR的產(chǎn)耗增長(zhǎng)速度緩慢；但在亞太地區(qū)尤其是中國(guó)，由于汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，ESBR的產(chǎn)能和產(chǎn)量有了很大幅度的增長(zhǎng)，2003年我國(guó)丁苯橡膠（SBR）表觀消耗量高達(dá)55.93萬(wàn)噸1，僅次于美國(guó)，居世界第二位。20世紀(jì)80年代末至90年代初，國(guó)外一些大的企業(yè)曾一度放棄了對(duì)ESBR的研發(fā)工作但ESBR經(jīng)過(guò)數(shù)十年與SSBR的抗衡，仍顯示出其較強(qiáng)的生命力2。尤其是近年來(lái)國(guó)外有些

7、企業(yè)在提高ESBR的綜合性能研究方面取得了突破性的進(jìn)展。1.2 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1,3 丁二烯是最簡(jiǎn)單的共軛雙烯烴。在常溫、常壓下為無(wú)色氣體，相對(duì)分子質(zhì)量為54.09，相對(duì)密度0.6211，熔點(diǎn)-108.9，沸點(diǎn)-4.5 。摩爾折射率：20.03，摩爾體積：84.7，等張比容：169.2，表面張力：15.9，介電常數(shù)：2.26，極化率：7.94，有特殊氣味，有麻醉性，特別刺激黏膜，容易液化，易溶于有機(jī)溶劑。性質(zhì)活潑，容易發(fā)生自聚反應(yīng)，因此在貯存、運(yùn)輸過(guò)程中要加入叔丁鄰苯二酚阻聚劑。苯乙烯相對(duì)分子量：104.14，是無(wú)色或微黃色的易燃液體，熔點(diǎn)-3

8、0.6，沸點(diǎn)：146，相對(duì)密度：0.99（25）化學(xué)性質(zhì)非常活潑，能進(jìn)行均聚合，也能與其他單體如丁二烯、丙烯腈等發(fā)生共聚合反應(yīng)。儲(chǔ)存注意通常商品加有阻聚劑。儲(chǔ)存于陰涼、通風(fēng)的庫(kù)房。遠(yuǎn)離火種、熱源。庫(kù)溫不宜超過(guò)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(chǔ)。不宜大量?jī)?chǔ)存或久存。采用防爆型照明、通風(fēng)設(shè)施。禁止使用易產(chǎn)生火花的機(jī)械設(shè)備和工具。儲(chǔ)區(qū)應(yīng)備有泄漏應(yīng)急處理設(shè)備和合適的收容材料。 反應(yīng)式和反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)式：反應(yīng)機(jī)理：1,3-丁二烯和苯乙烯合成丁苯橡膠的過(guò)程是一個(gè)自由基共聚合的過(guò)程，發(fā)生的自由基聚合反應(yīng)3。在典型的低溫乳液聚合共聚物大分子鏈中順式約占9.5%，反式約占55%

9、，乙烯基約占12%。如果采用高溫乳液聚合，則其產(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），而高溫乳液聚合則為12.012.5。2單體純度丁二烯的純度99%。對(duì)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

10、物0.01%，羰基化合物0.006%；對(duì)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(shí)對(duì)聚合沒(méi)有明顯影響，當(dāng)高于0.01%時(shí)，要用濃度為10%15%的NaOH溶液于30進(jìn)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-還原引發(fā)體系，可以在5或更低溫度下（1018）進(jìn)行，同時(shí)，鏈轉(zhuǎn)移少，產(chǎn)物中低聚物和支鏈少，反式結(jié)構(gòu)可達(dá)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，反應(yīng)溫度為50，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為72%75%。低溫下聚合的產(chǎn)

11、物比高溫下聚合的產(chǎn)物的性能好。 4轉(zhuǎn)化率與聚合時(shí)間為了防止高轉(zhuǎn)化下發(fā)生的支化、交聯(lián)反應(yīng)，一般控制轉(zhuǎn)化率為60%70%，多控制在60%左右。未反應(yīng)的單體回收循環(huán)使用。反應(yīng)時(shí)間控制在712h，反應(yīng)過(guò)快會(huì)造成傳熱困難。1.3 合成工藝 低溫乳液聚合生產(chǎn)丁苯橡膠工藝過(guò)程.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)化率是可以達(dá)到的，但所得橡膠的性能變差以及聚合釜掛壁嚴(yán)重。未反應(yīng)的單體經(jīng)“脫氣”工序回收，與新鮮單體混合再次進(jìn)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(gè)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10.82%、9.65%、

12、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(jìn)行檢驗(yàn)。.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(duì)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），而高溫乳液聚合則為1:2.01:2.5.4 單體純度丁二烯

13、純度99%。對(duì)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(duì)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(shí)對(duì)聚合沒(méi)有明顯影響，當(dāng)高于0.01%時(shí)，要用濃度為10%15%的NaOH溶液于30進(jìn)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-還原引發(fā)體系，可以在5或更低溫度下（1018）進(jìn)行，同時(shí)，鏈轉(zhuǎn)移少，產(chǎn)物中低聚物和支鏈少，反式結(jié)構(gòu)可達(dá)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

14、用K2S2O8為引發(fā)劑，反應(yīng)溫度為50，反應(yīng)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(shí)間反應(yīng)時(shí)間控制在712h，反應(yīng)過(guò)快會(huì)造成傳熱困難。釜內(nèi)平均停留時(shí)間9小時(shí)。.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1.3.1.8所示。原料丁二烯和苯乙烯按一定比例用量配成碳?xì)湎嘁?，在多臺(tái)串聯(lián)聚合釜中于58，在有氧化還原催化體系的水乳液介質(zhì)存在下，進(jìn)行自由基共聚合反應(yīng)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(dāng)聚合反應(yīng)610小時(shí)，聚合轉(zhuǎn)化率達(dá)6062%時(shí)，可加入終止劑使聚合反應(yīng)終止。所得

15、膠乳經(jīng)閃蒸脫氣工序回收未反應(yīng)的丁二烯和苯乙烯單體后，再加入防老劑和高分子凝聚劑。圖1.3.1.8 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(guò)程20世紀(jì)60年代中期，由于陰離子聚合技術(shù)的發(fā)展，溶聚丁苯橡膠（SSBR）開始問(wèn)世。它是采用陰離子型(丁基鋰)催化劑，使丁二烯與苯乙烯進(jìn)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(wú)規(guī)型和無(wú)規(guī)嵌段型兩種5。溶聚丁苯橡膠的聚合方法有添加無(wú)規(guī)劑法、調(diào)節(jié)單體加入速度法、恒定單體相對(duì)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(wú)規(guī)劑和高溫共聚兩種方法。1、添加無(wú)規(guī)劑法。2、調(diào)節(jié)單體加入速度法。3、恒定單體相對(duì)濃度法為防止相對(duì)反應(yīng)活性較

16、小的苯乙烯在反應(yīng)體系中不斷積累，以至生成聚苯乙烯嵌段，故采用向反應(yīng)系統(tǒng)中不斷補(bǔ)加丁二烯的方法，以使丁二烯和苯乙烯兩者的相對(duì)濃度維持恒定。若將單體中苯乙烯濃度控制在55.570.2%，則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(bào)導(dǎo)，若按45次補(bǔ)加丁二烯，可得苯乙烯含量為1619%的無(wú)規(guī)共聚物。但在最后一次補(bǔ)加丁二烯后，如果單體全部聚合，則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(shí)停止反應(yīng)。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(duì)濃度法要求配置能及時(shí)分析反應(yīng)系統(tǒng)中單體濃度的精密儀器，并具有高度自動(dòng)化手段，以準(zhǔn)確調(diào)節(jié)丁二烯的

17、添加量。一般操作中，只能分幾次補(bǔ)加單體。共聚得到的是一種其組成分布依單體補(bǔ)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(jìn)行共聚反應(yīng)時(shí)，可使丁二烯和苯乙烯的競(jìng)聚率相接近，制得僅含12%聚苯乙烯嵌段的無(wú)規(guī)SSBR。此法既可采用連續(xù)操作，也可采用間歇操作。高溫共聚法反應(yīng)速度快，單體轉(zhuǎn)化率100%。無(wú)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(guò)度而生成凝膠。1.4 相關(guān)符號(hào)說(shuō)明符號(hào)名稱單位BD丁二烯-ST苯乙烯-EM乳化劑-MOD調(diào)節(jié)劑-

18、ACT活化劑-OXI氧化劑-S.S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(fù)荷W溫差校正系數(shù)-管數(shù)個(gè)管程數(shù)個(gè)雷諾數(shù)-粗糙度mm普朗特?cái)?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(qiáng)Pa有效功率KW軸功率KW效率-D管徑mm第二章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2.1 技術(shù)指標(biāo) 1、年產(chǎn)量： 3.5萬(wàn)噸 2、年工作日： 7800小時(shí) 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(biāo)見表211表211 主要原料指標(biāo)原料指標(biāo)丁二烯純度99.3%苯乙烯純度99.6%丁二烯/苯乙烯72/28混合苯乙烯純度94%

19、混合丁二烯純度93%純堿流量/BD流量1/18、產(chǎn)品指標(biāo)見下表212：表212 產(chǎn)品指標(biāo) 產(chǎn)品指標(biāo)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(zhǎng)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(duì)分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑叔十烷基硫醇0.16介質(zhì)水195乳化劑歧化松香酸鉀皂4.62烷基芳基磺酸鈉引發(fā)劑體系過(guò)氧化物過(guò)氧化氫對(duì)孟烷活化劑還原劑硫酸亞鐵0.01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應(yīng)條

20、件聚合溫度，5轉(zhuǎn)化率，%60聚合時(shí)間，h7-102.2 設(shè)計(jì)地區(qū)自然條件本設(shè)計(jì)的丁苯橡膠車間是擬建在吉林市的江北吉化有機(jī)合成廠院內(nèi)。此車間建于吉林市的江北吉化有機(jī)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(guó)各地相連接，交通便利。然而這里還是全國(guó)最大的化工基地，原料充足，便利。附近還有動(dòng)力廠和發(fā)電廠，所需的動(dòng)力、電力以及蒸汽供應(yīng)都很方便，經(jīng)濟(jì)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(fēng)向?yàn)槲髂?、西北風(fēng)，對(duì)市區(qū)里居民的生活以及附近的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)均無(wú)過(guò)大影響。而且該廠的下游還設(shè)有污水處理廠，能及時(shí)有效地把工業(yè)、生活污水進(jìn)行處理。因此，該廠建于此處是比較

21、理想的選擇。其設(shè)計(jì)地區(qū)自然條件如下：土壤的最大凍土深度：1.9米 土壤的設(shè)計(jì)凍土深度：1.8米全年的主導(dǎo)風(fēng)向：西南風(fēng) 夏季的主導(dǎo)風(fēng)向：東南風(fēng)年平均風(fēng)速：3.6米/秒 地震裂度：7度年平均降雨量：668.4毫米 日最大降雨量：119.3毫米平均氣壓：745.66mmH 最高氣溫：36.6最低氣溫：-38 平均相對(duì)溫度：71%最大降雪量：420毫米 水溫：15第三章 設(shè)計(jì)方案的確定及工藝流程說(shuō)明3.1 設(shè)計(jì)原則本設(shè)計(jì)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(guò)程安全；（2）生產(chǎn)過(guò)程盡量采用自動(dòng)控制，機(jī)械化操作；（3）對(duì)于易燃易爆場(chǎng)所，設(shè)計(jì)采用可靠的控制，報(bào)警消防設(shè)施；（4）

22、設(shè)計(jì)采用技術(shù)成熟完善的傳統(tǒng)乳液聚合方法，達(dá)到環(huán)保的要求，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的化學(xué)污水的排放要經(jīng)過(guò)處理，以保證環(huán)保要求；（5）廠房、車間、設(shè)備布置要嚴(yán)格按土建標(biāo)準(zhǔn)，以保證生產(chǎn)和正常進(jìn)行及操作人員的安全。3.2 設(shè)計(jì)方案的確定丁苯橡膠的生產(chǎn)主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(dòng)阻力，又具有很高的抗?jié)窕院湍湍バ?，其滾動(dòng)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，是全天候輪胎最合適的膠料。最近幾年國(guó)際上溶聚丁苯橡膠的消費(fèi)一直處于上升的趨勢(shì)。其中西歐和日本溶聚丁苯橡膠的消費(fèi)量占總丁苯橡膠的消費(fèi)量比例為31%左右，一些公司正在計(jì)劃擴(kuò)大溶聚丁苯橡膠的生產(chǎn)能力

23、或新建生產(chǎn)裝置。自1992年以來(lái)，溶聚丁苯橡膠的產(chǎn)量逐年呈遞增趨勢(shì)。據(jù)有關(guān)的資料報(bào)道，1992年至2000年的西歐、美國(guó)、日本個(gè)三地區(qū)SSBR平均年增長(zhǎng)率為5.9%，而ESBR平均年增長(zhǎng)率約為1.2%。 1995年，拜耳公司決定停止在ESBR方面的投資，因此拜耳的ESBR停產(chǎn)。拜耳認(rèn)為輪胎制備技術(shù)將會(huì)有一個(gè)根本性的轉(zhuǎn)變，歐洲的消費(fèi)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(fèi)用就能有效地?cái)U(kuò)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(zhǎng)期挑戰(zhàn)。(3)目前越來(lái)越趨向于采用優(yōu)等的填料，因此SSBR可在此方面降低

24、輪胎的滾動(dòng)阻力做出貢獻(xiàn)。(4) ESBR的生產(chǎn)效益長(zhǎng)期低下。但是，同時(shí)拜耳也指出ESBR1500和ESBR1712對(duì)不同用戶的需求適應(yīng)性很強(qiáng)。SSBR是一種相對(duì)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，二者比例的調(diào)整有一個(gè)逐年的發(fā)展過(guò)程。開發(fā)SSBR要在確保其綜合質(zhì)量的優(yōu)良基礎(chǔ)上，將目標(biāo)集中在節(jié)能型的品種。目前我國(guó)的4套乳聚丁苯橡膠裝置主要技術(shù)來(lái)源于日本的JSR、ZEON和臺(tái)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別，技術(shù)本質(zhì)上并無(wú)較大區(qū)別。對(duì)聚合生產(chǎn)工藝而言，JSR從工藝流程上來(lái)說(shuō)要好于ZEON，產(chǎn)品質(zhì)量

25、要優(yōu)于ZEON，且緩沖能力較強(qiáng)；不足之處是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(jì)雙線各有八臺(tái)釜，五臺(tái)置換塔，聚合釜的容積為30/臺(tái)，聚合物料首先從一釜進(jìn)入，依次再通過(guò)串聯(lián)的八臺(tái)釜，在5的溫度下，反應(yīng)約8-10小時(shí)，聚合的轉(zhuǎn)化率為60%，每條線的生產(chǎn)能力為115t/d；經(jīng)過(guò)幾次技術(shù)的改造，雙線各拆除了兩臺(tái)置換塔，增加了一臺(tái)聚合釜，變成九釜三塔反應(yīng)，聚合的轉(zhuǎn)化率由60%提到62%，裝置的生產(chǎn)能力由115t/d提高至145t/d。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(guò)氧化氫二異丙苯為氧化劑、以叔十二碳硫醇為調(diào)節(jié)

26、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(jìn)行聚合反應(yīng)，待末釜單體轉(zhuǎn)化率達(dá)64%-68%時(shí)，用終止劑終止其在聚合釜中的聚合反應(yīng)，單體的回收采用水環(huán)式壓縮機(jī)，用擠壓脫水機(jī)、膨脹干燥機(jī)來(lái)進(jìn)行脫水干燥。齊魯石油化工公司橡膠廠采用的ZEON技術(shù)，用低活性的引發(fā)劑通過(guò)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間、調(diào)節(jié)劑乳化劑的補(bǔ)加來(lái)實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)化率，通過(guò)改變氨蒸發(fā)的壓力來(lái)對(duì)聚合溫度進(jìn)行控制，經(jīng)過(guò)14-16小時(shí)的聚合反應(yīng)，聚合達(dá)約70%。單體的回收采用三臺(tái)小脫水機(jī)脫水，采用帶式干燥機(jī)熱風(fēng)干燥（兩條線均隨工藝包引進(jìn)，第三條線為哈爾濱博實(shí)公司參照其干燥箱仿制）。其工藝路線的主要缺點(diǎn)：一是反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)；二是反應(yīng)溫度控制精度較低，

27、溫度波動(dòng)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基本相同，其主要技術(shù)來(lái)源于臺(tái)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(tái)減壓蒸餾塔串聯(lián)操作，脫水機(jī)為兩臺(tái)并聯(lián)進(jìn)行操作，每條生產(chǎn)線的兩臺(tái)小干燥箱（美國(guó)WP公司生產(chǎn)）并聯(lián)進(jìn)行干燥。雖然丁苯橡膠市場(chǎng)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(jìng)爭(zhēng)正在漸增。溶液丁苯橡膠在加工上存在的問(wèn)題已通過(guò)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(wèn)題是其價(jià)格較高，各生產(chǎn)者所生產(chǎn)的產(chǎn)品之間沒(méi)有較好的互換性。對(duì)于高性能的輪胎，沒(méi)有任何其它橡膠能夠

28、取代溶液丁苯橡膠的位置，當(dāng)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成本比乳液丁苯橡膠的成本高約17%，但輪胎生產(chǎn)者使用的溶液丁苯橡膠趨勢(shì)已經(jīng)開始越來(lái)越明顯，但是由于我國(guó)現(xiàn)狀的限制，所以我國(guó)大多數(shù)還是選用乳液丁苯橡膠。一般乳液丁苯橡膠含有23.5%的苯乙烯，其分子量隨聚合的情況而異，在10150萬(wàn)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較，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(méi)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(jì)主要采

29、用低溫乳液聚合合成丁苯橡膠。3.2.1 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，而且大部分設(shè)備的自動(dòng)化程度較高，設(shè)備生產(chǎn)中高速運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)嚴(yán)格按照操作規(guī)程來(lái)操作設(shè)備。本車間的防火防爆級(jí)別較高，因此安裝了地下消火栓4個(gè)，8公斤的干粉消火栓27個(gè)，30公斤干粉車一個(gè)，1211滅火器32個(gè)等消防設(shè)施。注意事項(xiàng)：根據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GBJ16-87）建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范，本廠屬于甲級(jí)防火防爆單位，各工序崗位的管理均應(yīng)符合規(guī)范要求。在廠范圍內(nèi)，30米以內(nèi)嚴(yán)禁煙火，嚴(yán)禁攜帶易燃、易爆品和穿釘鞋進(jìn)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(diǎn)，并妥善保管。所有盛裝易燃易

30、爆物料的設(shè)備和運(yùn)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(cè)校驗(yàn)一次，接地線的測(cè)試由動(dòng)力廠負(fù)責(zé)，檢測(cè)記錄應(yīng)報(bào)生產(chǎn)單位和生產(chǎn)機(jī)動(dòng)部、安環(huán)質(zhì)檢部各一份，以備待查。盛裝和輸送易燃易爆物料的設(shè)備，管道應(yīng)該嚴(yán)密無(wú)泄露，發(fā)現(xiàn)泄漏應(yīng)及時(shí)檢修，若開車無(wú)法檢修，又嚴(yán)重威脅安全生產(chǎn)，應(yīng)立即停車檢修。所有的電動(dòng)機(jī)和電器設(shè)備均應(yīng)有良好的接地裝置，機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備應(yīng)有完整的安全防護(hù)罩。當(dāng)班工人，不得任意脫離工作崗位，傳動(dòng)設(shè)備合閘前，要按操作法規(guī)定，嚴(yán)格細(xì)致檢查，注意設(shè)備內(nèi)外是否有人工作。登高作業(yè)2米以上，應(yīng)帶好安全帶和安全帽，并攜帶好材料、工具、切勿落下傷

31、人。安全閥、防爆膜、壓力表要經(jīng)常保持靈活好有用，均應(yīng)按照受壓容器管理規(guī)范要求，按期進(jìn)行核驗(yàn)，并做好記錄，打好鉛封，記錄上應(yīng)有檢驗(yàn)人簽字存檔備查，如遇特殊情況，例如安全閥誤操作跳開，低改高型號(hào)樹脂生產(chǎn)，要隨時(shí)調(diào)校安全閥。砂封、阻火器等安全裝置每半年清理檢查一次。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(yàn)合格，辦理動(dòng)火證后，方可動(dòng)火檢查。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(jìn)行開車。盛裝和輸送C2H2、VCM的管道設(shè)備嚴(yán)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(xiǎn)后進(jìn)行起初的火災(zāi)補(bǔ)救。2.判斷火勢(shì)大小即刻報(bào)警，火警：119。3.首先要講清起

32、火單位名稱，詳細(xì)地址。4.燃燒物質(zhì)的簡(jiǎn)介。5.火勢(shì)大小及著火部位以及相關(guān)部位。6.報(bào)警人姓名及報(bào)警的電話號(hào)碼。7.報(bào)警后派人去路口接車。8.介紹燃燒物的性質(zhì)及火場(chǎng)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(bào)。3.2.2 節(jié)能與環(huán)境保護(hù)一、節(jié)能1.采用低溫乳液聚合法來(lái)合成丁苯橡膠，其副反應(yīng)少，收率高。2.合理的進(jìn)行設(shè)備布置，盡量按物料流向布置，來(lái)減少物料往返輸送次數(shù)。適當(dāng)?shù)睦梦徊?，以靠重力?lái)輸送物料，盡可能減少輸送的設(shè)備，以節(jié)約動(dòng)力。3.設(shè)計(jì)中加強(qiáng)了對(duì)進(jìn)入裝置中的水、電、蒸氣的計(jì)算，為加強(qiáng)能源的管理，合理用電、水、氣打下良好的基礎(chǔ)。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，從而大幅度的

33、降低了新鮮水的用量。二、環(huán)境保護(hù)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(fēng)向?yàn)槲髂?、西北風(fēng)，對(duì)于市區(qū)居民的生活以及附近的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)均無(wú)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(jìn)行及時(shí)有效的處理，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的三廢都能得以妥善的處理，來(lái)符合國(guó)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(lái)增加綠化面積。 防毒生產(chǎn)中所用的反應(yīng)物品大多對(duì)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(hù)措施：皮膚防護(hù)：嚴(yán)禁直接接觸劇毒物品在生產(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(hù)

34、面具、防護(hù)鏡、手套、工作鞋、口罩等勞動(dòng)保護(hù)用品以及在外露的皮膚上涂抹皮膚防護(hù)劑。呼吸防護(hù)：進(jìn)入有毒物料是設(shè)備內(nèi)作業(yè)或有毒物質(zhì)濃度超標(biāo)區(qū)域，應(yīng)戴防毒面具及防護(hù)用品。呼吸防護(hù)面具包括防毒面具、氧氣呼吸器等。個(gè)人衛(wèi)生保?。翰粶?zhǔn)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。正確穿戴防護(hù)用品，下班后應(yīng)洗澡。工作服不應(yīng)與非工作服混放。增加保健食品，增加營(yíng)養(yǎng)，增強(qiáng)體質(zhì)、增強(qiáng)身體康毒害能力。定期檢查身體健康狀況。應(yīng)備有一定數(shù)量的應(yīng)急解毒藥品。3.3 工藝流程3.3.1 單體及化學(xué)品溶液接收1丁二烯（BD）丁二烯（以下簡(jiǎn)稱BD）來(lái)自單體貯存與配制崗位經(jīng)FR301記錄瞬時(shí)流量后，進(jìn)入BD換熱器（E-30

35、1）。在E-301與WHS(WCS)換熱后，流入混合器（A-301）。在A-301入口，BD與來(lái)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30±2，由TRC301控制調(diào)節(jié)E-301 WHR(WCS)的流量。BD和堿液在V-302-1中分層分離，BD中的TBC轉(zhuǎn)入V-302-1下部的堿液中。V-302-1中上部的BD進(jìn)入V-302-2中，進(jìn)一步分離掉堿液，再由上部流入BD進(jìn)料換熱器（E-303），換熱以后，流入BD緩沖罐（V-303）。E-303的出口

36、溫度由TRC304控制，調(diào)節(jié)WHR(WCS)流量，使溫度穩(wěn)定在30±2。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(shí)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30±2，由于堿液在循環(huán)中與TBC反應(yīng)而消耗，因此要定期更換，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-

37、302-1中。2苯乙烯（ST）苯乙烯（以下簡(jiǎn)稱ST）來(lái)自單體貯存與配制單元。經(jīng)管線進(jìn)入ST換熱（E-306）后，進(jìn)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(cè)，調(diào)節(jié)WHR(WCS)流量，使其穩(wěn)定在24±2。3乳化劑（EM）來(lái)自化學(xué)品配制單元的乳化劑（以下簡(jiǎn)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(jìn)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18±2。V-306的進(jìn)料運(yùn)作，由LRS-304的連鎖接點(diǎn)LS-323控制，調(diào)節(jié)V-30

38、6的液位。4活化劑（ACT）來(lái)自化學(xué)品配制崗位的活化劑（以下簡(jiǎn)稱ACT），進(jìn)入ACT緩沖槽（V-307）中。V-307的進(jìn)料運(yùn)作，由LRS-305的連鎖接點(diǎn)LS-215控制。V-307的溫度為常溫。5調(diào)節(jié)劑（MOD）來(lái)自調(diào)化劑（以下簡(jiǎn)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(jìn)料運(yùn)作，由LIS-307的連鎖接點(diǎn)LS-324控制P-109泵和V-305進(jìn)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15±2。6氧化劑（OXI）來(lái)自氧化劑（以下簡(jiǎn)稱OXI）配制罐的OXI，由OXI輸送泵（P-10

39、8）送入OXI緩沖罐（V-309）中。V-309的進(jìn)料運(yùn)作，由LIS-308的連鎖接點(diǎn)LS-325控制P-108泵的開停和V-309進(jìn)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15±2。7終止劑溶液（S.S）來(lái)自化學(xué)品配制單元的終止劑（以下簡(jiǎn)稱S.S）溶液，由S.S輸送泵（P-210）經(jīng)管線進(jìn)入S.S緩沖罐（V-308）中。V-308的進(jìn)料運(yùn)作由L RS-306的連鎖接點(diǎn)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。3.3.2 聚合聚合進(jìn)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)。

40、其流量檢測(cè)器為橢圓流量計(jì)（氧化劑、調(diào)節(jié)劑BDST為質(zhì)量流量計(jì)）。由主站、成分比率設(shè)定器、流量檢測(cè)單元、顯示報(bào)警單元，與調(diào)節(jié)閥或無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)組成其流量控制回路。為確?？刂凭?，輔設(shè)了手動(dòng)校正系統(tǒng)。聚合進(jìn)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(jìn)料BD進(jìn)料泵（P-303）、ST進(jìn)料泵（P-304）、EM進(jìn)料泵（P-306）、ACT進(jìn)料泵（P-307）、MOD進(jìn)料泵（P-305）、OXI進(jìn)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(jìn)入冷膠進(jìn)料

41、冷卻器（E-304）之前與ACT混合，進(jìn)入E-304與液氨換熱，出口溫度控制為1317，然后，此混合料液流入冷膠進(jìn)料冷卻器（E-305）進(jìn)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(jí)，調(diào)節(jié)液氨蒸發(fā)壓力，實(shí)現(xiàn)對(duì)E-304、E-305出口料液溫度的穩(wěn)定控制。物料混合后進(jìn)入緩沖罐(V-312)由P-308A和P-308B分別加入良田聚合線，由P-309泵把OXI直接送到聚合首釜。所有的物料進(jìn)入第一聚合釜后，聚合反應(yīng)就開始了。為獲得高

42、質(zhì)量的均勻產(chǎn)品，在攪拌條件下，由液氨在聚合釜氨冷管內(nèi)蒸發(fā)，把聚合反應(yīng)熱帶走。因此，每個(gè)聚合釜溫度根據(jù)生產(chǎn)的品種不同，控制在規(guī)定值是十分重要的。SBR品種不同，所需聚合釜溫度亦不同，其控制方法一樣，都是以TRC312-319控制聚合內(nèi)溫度，調(diào)節(jié)氨冷管中的液氨液位。聚合釜系統(tǒng)的氨蒸發(fā)設(shè)計(jì)規(guī)定為240-260kPa(-7-3)。聚合反應(yīng)的時(shí)間，設(shè)計(jì)取8.5±1.5小時(shí)。當(dāng)轉(zhuǎn)化率和門尼黏度等主要控制指標(biāo)達(dá)到規(guī)定值時(shí)，由終止劑泵（P-310）送來(lái)的S.S溶液，從選定的S.S加料點(diǎn)加入到膠乳中，從而終止聚合反應(yīng)。S.S加料點(diǎn)可能是末釜出口，也可能是置換塔（C-301303）的某一個(gè)出口。最終膠乳

43、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(gè)壓力控制點(diǎn)。PRS303檢測(cè)進(jìn)料集管的壓力，設(shè)在E-304進(jìn)口，500 kPa自動(dòng)報(bào)警，600 kPa時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停車。PRCA308檢測(cè)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(bào)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。聚合所用S.S，在停車或緊急狀態(tài)情況下，由停車S.S輸

44、送泵、事故S.S輸送泵送入終止點(diǎn)，后者都是以氨氣（GN）為動(dòng)力源是移動(dòng)式氣動(dòng)泵。第四章 設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 聚合工段物料衡算丁苯物料衡算圖12345678910111213141516171918300#聚合系統(tǒng)1-丁二烯混合進(jìn)料；2-苯乙烯混合進(jìn)料；3-叔十烷基硫醇；4-水；5-歧化松香酸鉀皂；6-過(guò)氧化氫對(duì)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-未反應(yīng)丁二烯；16-未反應(yīng)苯乙烯；17-堿；18-固體；19-聚合乳膠 進(jìn)料計(jì)算（1）混合丁二烯和苯乙烯進(jìn)料設(shè)年產(chǎn)量為3.5萬(wàn)噸每小時(shí)產(chǎn)量為：每小時(shí)消耗的烴含量：

45、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則有純丁二烯的進(jìn)料量：純苯乙烯的進(jìn)料量：每小時(shí)丁二烯的混合進(jìn)料量為：每小時(shí)苯乙烯的混合進(jìn)料量為：?jiǎn)误w丁二烯(BD)的總損失量：?jiǎn)误w苯乙烯(ST)的總損失量：(2)輔助物料計(jì)算單體：丁二烯（BD）：4993.74 苯乙烯（ST）：1942.01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(guò)氧化氫對(duì)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(jìn)料主物料見下表4-1-1表4-1-1 進(jìn)料主物料的流量流量BDST質(zhì)量流量（）4993.7

46、41942.01摩爾流量（）92.474918.6724體積模量（）8.03932.1359各種進(jìn)料見下表4-1-2表4-1-2 各種進(jìn)料的流量組分物料質(zhì)量流量（kg/hr）單體BD4993.74ST1942.01乳化劑歧化松香酸鉀皂320.43介質(zhì)WT13524.7活化劑溶液雕白粉4.86EDTA0.69硫酸亞鐵0.69調(diào)節(jié)劑溶液叔十二碳硫醇11.0972氧化劑溶液過(guò)氧化氫對(duì)錳烷64.4218終止劑溶液二甲基二硫代氨基甲酸鈉7.6293緩沖劑23.9283總進(jìn)料量-20894.2 出料計(jì)算反應(yīng)的丁二烯的量：反應(yīng)的BD:ST反應(yīng)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：

47、。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（kg/hr）320.431997.4961047.0284013.55413524.7摩爾流量（kmol/hr）-3.71710.066-體積流量（）-3.2161.151-4.2 換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算E03014.2.1 基本條件表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常壓終止劑常溫常壓乳化劑18常壓表4-2-2 進(jìn)出口溫度設(shè)備名

48、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20±5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(dāng)T=15時(shí)當(dāng)T=24時(shí)丁二烯的物理參數(shù)：在700Kpa的條件下，當(dāng)T=15時(shí)在700Kpa的條件下，當(dāng)T=30時(shí)4.2.2 丁二烯換熱器E-301的設(shè)計(jì).1 初選丁二烯物料進(jìn)口溫度，出口溫度冷卻水進(jìn)料溫度，出口溫度BD的流量熱負(fù)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

49、6-8估計(jì)。由換熱器系列標(biāo)準(zhǔn)（見化工原理附錄）初選型號(hào)為：I公稱面積：其主要參數(shù)參見下表4-2-3表4-2-3I型號(hào)換熱器主要參數(shù)開殼直徑450管子尺寸25*2.5公稱壓強(qiáng)4.0管長(zhǎng)2公稱面積18.8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(jì)算管程壓降及給熱系數(shù)管程走BD，查表可知流動(dòng)面積為：管內(nèi)BD的流速： ，則流動(dòng)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(jì)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(dāng)T=40時(shí)取折流擋板板間距B=0.2m，因?yàn)檎切闻帕?，所以管束中心線的管數(shù)為：殼程流動(dòng)面積：因，則可用下式計(jì)算管外流動(dòng)摩擦系數(shù)管子排列

50、為正三角形：F=0.5：取垢層校正系數(shù)9：擋板數(shù)為：殼程壓強(qiáng)為：殼程給熱系數(shù)的計(jì)算：殼程中水被冷卻，取4.2.2.4 計(jì)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(shí)際面積為：,1.428在范圍內(nèi)。因此，所選型換熱器適合 苯乙烯換熱器E-306的設(shè)計(jì).1 初選苯乙烯物料進(jìn)口溫度，出口溫度冷卻水進(jìn)料溫度，出口溫度ST的流量熱負(fù)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(jì)。由換熱器系列標(biāo)準(zhǔn)（見化工原理附錄）初選型號(hào)為：BEM450-4.01.5/25-2I其主要參數(shù)參見下表

51、4-2-3表4-2-3 BEM450-4.01.5/25-2I型號(hào)換熱器主要參數(shù)開殼直徑450管子尺寸25*2.5公稱壓強(qiáng)4.0管長(zhǎng)1.5公稱面積13.9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(jì)算管程壓降及給熱系數(shù)管程走ST，查表可知流動(dòng)面積為：管內(nèi)ST的流速： ，則流動(dòng)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(jì)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(dāng)T=40時(shí)取折流擋板板間距B=0.2m，因?yàn)檎切闻帕?，所以管束中心線的管數(shù)為：殼程流動(dòng)面積：根據(jù)，由化工原理上冊(cè)P307的圖6-56得出，管子排列為正三角形：F=0.5：取垢層校正

52、系數(shù)：擋板數(shù)為：殼程壓強(qiáng)為：殼程給熱系數(shù)的計(jì)算：殼程中水被冷卻，取.4 計(jì)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(shí)際面積為：,1.29在范圍內(nèi)。因此，所選BEM450-4.01.5/25-2I型換熱器適合4.3 泵的計(jì)算 泵P304的設(shè)計(jì)圖271 泵示意圖 條件依據(jù)以P304苯乙烯進(jìn)料泵的計(jì)算為例，已知數(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(qiáng)：， 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(dòng)狀態(tài)為湍流。取， 由Re 、e查化工原理上冊(cè)P40 ， （2）直管阻力和局部阻力的計(jì)算：直管阻力的計(jì)算： 局部阻力的計(jì)

53、算：有90°的彎頭19個(gè)，則=11.25總的阻力： （3）理論壓頭的計(jì)算：由柏氏方程可得： =45.134.3.4 泵的選型：由輸送溫度為常溫、低粘度、無(wú)腐蝕性、無(wú)固體顆粒的液體，選擇揚(yáng)程為48，流量為15 的旋渦泵，旋渦泵適合小流量高揚(yáng)程的場(chǎng)合。查化工手冊(cè)P4-71選泵的型號(hào)為：IS5032020010。泵的效率的計(jì)算： 儲(chǔ)罐的計(jì)算丁二烯儲(chǔ)罐的計(jì)算，4.4 附屬設(shè)備的選型與計(jì)算 管道直徑的計(jì)算查化工原理上冊(cè)P50的表1-3可知，水及一般流體在通常情況下流速范圍為1-3m/s，壓強(qiáng)較高的氣體的流速15-25m/s。1.取丁二烯的進(jìn)料流速為20m/s，則：即丁二烯的進(jìn)料管徑D=0.08m