萬噸順丁橡膠聚合設計任務書

1、一、設計任務書1、 設計項目名稱： 順丁橡膠聚合車間2、 生產(chǎn)產(chǎn)品： 聚順丁二烯橡膠3、 產(chǎn)品規(guī)格： 門尼黏度（40-50）； 揮發(fā)度1%; 灰分0.5%；凝膠含量1%；順式1，4含量95%（95-97%）4、 設計規(guī)模： 7萬噸/年5、 全年工作時間： 8000小時6、 建廠地區(qū)： 天津7、 水電氣供應： 由本廠集中供應8、 天津地區(qū)水文地質(zhì)資料： 主導風向：西南風; 年平均最低氣溫：8；年平均最高氣溫：18；年平均氣溫：13；夏季平均氣溫：28；凍土深度：0.8米。二、概述1、順丁橡膠發(fā)展史：我國順丁橡膠的研究開發(fā)始于20世紀60年代.丁鈉橡膠是世界上第一個進入工業(yè)生產(chǎn)的聚丁二烯橡膠，投產(chǎn)

2、時間在1920年，催化劑是金屬鈉。從二十年代到五十年代，聚丁二烯橡膠發(fā)展速度并不快，六十年代以后聚丁二烯橡膠獲得了極為迅速的發(fā)展，產(chǎn)量很快超過了四十年代發(fā)展起來的丁腈、氯丁和丁基橡膠，躍居世界合成橡膠的第二位，僅次于丁苯橡膠，并且一直比丁苯橡膠快得多的速度發(fā)展著。石油化學工業(yè)的發(fā)展為聚丁二烯橡膠提供了豐富而廉價的單體。五十年代以前丁二烯的生產(chǎn)以乙炔或乙醇為原料，流程復雜，成本高。五十年代以后石油煉制工業(yè)提供了大量的丁烯和丁烷，從丁烯和丁烷催化脫氫制丁二烯使成本大為降低。尤其是六十年代以后，由輕油和重油裂解制乙烯的工業(yè)發(fā)展迅速，副產(chǎn)大量C4餾分，其中含3050丁二烯，因而抽提丁二烯蓬勃發(fā)展，為聚

3、丁二烯的發(fā)展提供了更多的原料。2、產(chǎn)品的用途： 工業(yè)上最長常用的聚丁二烯橡膠的門尼粘度在4050的范圍內(nèi)。門尼粘度過高是不現(xiàn)實的，因為門尼太高難以加工，門尼太小也不好，因為太小對充填劑分布、硫化膠強度、彈性、以及生膠的抗冷流性能都有害。單獨使用聚丁二烯膠時，加工性能很差，混煉時有困難?，F(xiàn)在尚無不和其他橡膠并用而易于加工的高順式聚丁烯品種。聚丁二烯橡膠與其他橡膠并用不僅是加工成型的需要，還有利于物理性能的改善。順丁橡膠的用途主要用于制造輪胎，還可用于制造耐磨制品（如膠鞋、膠輥）、耐寒制品和防震制品，可作為塑料的改性劑。順丁橡膠可與多種橡膠并用。制造乘用汽車輪時，可與丁苯橡膠并用，并用量為35%5

4、0%制造載重汽車輪胎胎面時，常與天然橡膠并用，并用量為25%50%。用于重型越野汽車輪胎胎面時，天然橡膠75份，順丁橡膠25份較好。用于膠布時，一般與丁苯橡膠并用，并用量為15%30%。用于制造輪胎胎側(cè)時可與氯丁橡膠并用，以提高耐低溫性能。順丁橡膠也可與氯磺化聚乙烯并用。在美國，90左右的聚丁二烯橡膠用于輪胎工業(yè)。其次，聚丁二烯橡膠可以摻合再聚苯乙烯塑料中，改進聚苯乙烯塑料制品的脆性。由于塑料工業(yè)對透明、美觀的要求，一般使用催化劑用量非常少的丁基鋰引發(fā)的聚丁二烯。在日本，60左右的聚丁二烯橡膠用于輪胎工業(yè)，其余40則用于制鞋、膠管、膠帶、膠布等非輪胎工業(yè)。3、建廠地址及其水文地質(zhì)資料主導風向：

5、西南風年均最低氣溫：80c 年均最高氣溫：180c年平均氣溫：130c 夏季最高氣溫：280c凍土深度：0.8m4、水電器及原料供應情況由本廠集中供應5、設計依據(jù)本項目通過研讀大量的關于順丁橡膠性質(zhì)、用途、生產(chǎn)技術及市場情況分析的文獻，對生產(chǎn)聚合順丁橡膠的工藝過程進行設計的。三、生產(chǎn)路線的選擇1、單體合成方法的選擇：（1）單體生產(chǎn)方法的選擇制取丁二烯的方法主要有三種：一是從丁烷丁烯中制備丁二烯，二是從由裂解氣中的C4組分中抽提丁二烯，三是用乙醇反應制得丁二烯， 本次設計采用由裂解氣中的C4組分中抽提丁二烯的方法。以裂解副產(chǎn)物C4為原料，DMF為萃取劑，經(jīng)過兩段萃取精餾和兩段普通精餾后，脫去C4

6、原料中的丁烷，丁烯，炔烴及其他雜質(zhì)，植被出適合生產(chǎn)順丁橡膠的高純度聚合級丁二烯-1,3。（2）對所選用方法的論證由于C4原料中大部分組分與BD1,3之間的沸點較為接近，而且相互之間有共沸物產(chǎn)生，這樣采用一般的精餾方法很難進行分離，所以為得到目的產(chǎn)品丁二烯就必須采用特殊分離方法萃取精餾。萃取精餾的原理就是向被分離物料C4原料中加入一種新組分萃取劑DMF。他的加入使得原來物料中各組分之間的相對揮發(fā)度明顯變化，從而使物料中難以用普通精餾方法分離的組分如順丁烯-2和反丁烯-2等組分在第一精餾他分離出來，乙基乙炔和乙烯基乙炔等組分在第二萃取精餾他分離出來。經(jīng)過兩段萃取精餾得到的粗丁二烯在經(jīng)過兩段普通精餾

7、即得到場拚丁二烯。普通精餾的原理是利用混合物中各組分在相同壓力下相對揮發(fā)度不同的特點，使混合物處于氣-液兩相共存時各組分在液相和氣相中的分配量不同從而將各組分分離開。甲基乙炔和水等清組分在第一精餾塔頂脫除，第二精餾他則用于脫出在萃取精餾部分未能完全脫出的順丁烯-2，丁二烯-1,2，乙基乙炔，C5等重組分。塔頂?shù)玫疆a(chǎn)品丁二烯。2、聚合方法的選擇：（1）概述：以抽余油為溶劑，環(huán)烷酸鎳，三異丁基鋁，三氟化硼乙醚絡合物為催化劑，采用稀硼單加催化劑加料方式，丁二烯連續(xù)聚合的生產(chǎn)方式過程。（2）對所選用方法的論證：離子配位聚合的聚合方法主要有本體聚合和溶液聚合工藝，其中易溶液聚合工藝為主。溶液聚合工藝又分

8、為溶液法和溶液淤漿法，適合溶液法的包括中壓聚乙烯、聚丁二烯橡膠、丁苯橡膠等。而溶液淤漿法適合低壓聚乙烯、聚丙烯、丁基橡膠等。溶液淤漿法可以解決溶液粘度粘度問題，依靠提高濃度提高生產(chǎn)能力，但是它的缺點是聚合物容易堵塞，并且分離、回收、后處理等工序較為復雜。采用溶液法合成聚丁二烯的工業(yè)方法，都是以有機鋰化合物或變價的離子配位體系為基礎的。溶液法中存在的問題是生產(chǎn)能力低。原因：隨著反應的進行，體系的粘度增大，使體系傳熱困難，聚合物易在聚合釜壁、管道、死角上粘附掛膠而造成堵塞，限制了聚合物的濃度。 解決的方法是：采用傳熱面積大，傳熱效果好，不掛膠的反應器；螺帶世或旋槳式的攪拌器；體系濃度要控制在10%

9、20%；采用盡可能高的反應溫度；以及選擇合適的溶劑。四、工藝過程設計1、工藝操作條件的確定（1）反應原理 （2）影響因素 （3）工藝操作條件的確定2、工藝流程敘述(1) 聚合裝置的工藝流程 a. 配置計量崗Al含量為20+0.5g/l的三異丁基鋁從催化劑車間送到濃鋁示位槽R-406，供稀鋁配置釜F-404配稀鋁油溶液。然后將其放入稀鋁計量罐R-407a.b,經(jīng)計算泵后與N1油溶液相混合于三通管道，然后與丁二烯進入聚合反應的連續(xù)釜的首釜。130+0.2wt%的N1溶液，從新配置的兩側(cè)用N2壓至新配制的三樓的濃N1高位槽R-401，供稀N1配制釜F-402配制稀N1油溶液。然后再將配好的放入粉兩線

10、的稀N1計量罐R-402a.b,經(jīng)過量泵與稀Al油溶液混于三通管道，然后進入聚合首釜。罐裝三氟化硼乙醚絡合物用N2壓入硼高位槽R-403中，然后去R-415a.b(計量罐)，經(jīng)泵送出，在泵出口文氏管處，以1：500的比例與溶劑油混合，進入聚合首釜。防老劑，人工運送至三樓配置釜F-407b.c,與回收脫重塔頂來的成品油混合進入R-414a.b,再加入到靜態(tài)混合器。b. 丁二烯加水系統(tǒng)少量的丁二烯通過浮子流量劑和調(diào)節(jié)閥從底部入加水罐，含飽和水的丁二烯從頂部處通過丁二烯調(diào)節(jié)閥進入聚合釜。c. 聚合崗 新罐R-720b的溶解油與老罐區(qū)B-480米的丁二烯在管線中混合，一部分進入丁油預冷器，然后與常溫下

11、的丁油混合進入三通閥，在管線中與AL-N1陳化液一起進入反應釜F-41la通過連續(xù)三釜的聚合，再加防老劑進入靜態(tài)混合器，然后進入膠液罐。（防老劑為：2，6-二叔丁基對甲酚）(2). 回收工藝流程概述回收油脫水. （T-462）含有雜質(zhì)，飽和水，1.8-7.5%丁二烯凝聚油來自新罐R-721，經(jīng)FIC2200流量調(diào)節(jié)閥入T-462塔頂冷凝器H-468c.d與塔頂物料進行熱交換后再經(jīng)預熱器H-467加熱至100-114，最后進入T-462塔第28（126/30）層塔盤，在塔中進行非均相共沸精餾，以脫除水，丁二烯，輕油及其他組成雜質(zhì)。丁二烯回收.（T-464）來自B-464泵含丁三烯15-35%左右

12、的物料經(jīng)FIC2400流量調(diào)節(jié)閥入T-464塔第31（129/33）層塔盤，在塔中進行普通精餾。塔釜由再沸器H-475加熱，塔釜液靠壓茶經(jīng)LICA2402塔釜液來出調(diào)節(jié)閥入T-465塔或入冷卻器H-476，H-477冷卻后進入尾氣吸收塔T-427或去新罐區(qū)R-721罐。溶劑油脫輕組分. （T-465）來自T-464塔釜的含輕組分雜質(zhì)的溶劑油，經(jīng)LICA2402流量調(diào)節(jié)閥后，以氣，液混合物進入T-465塔第65（170/60）層塔盤。在塔中進行普通精餾，塔釜由再沸器H-436加熱控制塔頂溫度在60-65之間，塔頂蒸出的輕組分經(jīng)冷凝器H-435冷凝后，通過塔頂壓力調(diào)節(jié)閥FIC2701進入回流罐R-

13、435，R-435中的凝液經(jīng)B-435泵一部分通過FIC2701流量調(diào)節(jié)閥回流入塔。另一部分通過LIC2701回流管液面調(diào)節(jié)閥返回新罐區(qū)R-721罐，第三部分經(jīng)限量孔板，流量計FIC2705計量后去老罐區(qū)R-479，塔釜液經(jīng)B-436，LIC2702液面條節(jié)閥通過H-471去R-720或通過H-476循環(huán)水冷卻器H-477鹽水冷卻器后入尾氣系統(tǒng)。回收溶劑脫重組分. （T-463）來自T-462塔釜的溶劑油井LICA2202塔釜頁面調(diào)節(jié)閥后入T-463塔第10（18/20/22）塔盤層，進行普通精餾。塔釜液由再沸器H-472加熱至103-113之間，塔釜蒸汽經(jīng)空冷器H-470a.b.c.d.e冷

14、凝，凝液經(jīng)塔頂壓力調(diào)節(jié)閥PICA2301后進入間流罐R-463。合格產(chǎn)品去新罐區(qū)R-720罐。不合格產(chǎn)品去新罐區(qū)R-721罐。塔釜重組分經(jīng)冷卻器H-473冷卻后連續(xù)送往老罐區(qū)R-711或R-705。丁二烯脫水（T-425）T-464來的丁二烯進入T-425塔頂，在其中進行非均相共沸精餾，由再沸器 H-476用70-100 蒸汽加熱塔續(xù)蒸出的丁二烯，H2O，阻聚劑，通過冷凝器H-425，不凝器經(jīng)R-425的壓力調(diào)節(jié)閥去尾氣吸收，凝液去R-425。合格品丁二烯去R-426塔蒸出的自水包倒淋水值閥排入污水管線。丁二烯脫重 T-425 水值合格的丁二烯到T-426 進行普通精餾，塔頂一部分經(jīng)H-431

15、循環(huán)水冷凝，再經(jīng)H-430冷卻。去成品 R-431到R-480，另一部分加入阻聚劑經(jīng) H-427冷凝器去回流罐R-426，經(jīng)泵 B-427回流到T-426塔，塔底重組分用B-428泵連接去抽取罐區(qū)。抽余油切割. (T-401)來自新罐區(qū) R-719罐的切余油經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥入 T-461塔頂冷凝器 H-462b 與塔頂物料進行熱交換，以后進頂熱器H-461加熱到90 。然后進 T-461塔第 10（8/12）層塔板，塔釜液由 H-464加熱到110-140 之間。塔頂蒸出的氣相入冷凝器 H-462a，b，冷凝經(jīng)塔頂壓力調(diào)節(jié)閥入回流罐 R-461，所含水分在罐中精置分層后自水包倒淋閥排入污水管線，不

16、凝氣體入總排空系統(tǒng)，冷凝返回 R-461回流罐。塔頂物料經(jīng) B-461一部分回流入塔，另一部分經(jīng)冷卻器 H-466 冷卻后去罐區(qū) R-479或經(jīng)循環(huán)管線去新罐區(qū) R-719。塔釜液用 B-465送出，經(jīng)冷卻器H-465a，b 冷卻后送至罐區(qū) R-479或新罐區(qū) R-719。由30（28/31）層塔盤引出一側(cè)線 60-90餾分的油，入一側(cè)線緩沖罐R-466，再經(jīng)B-462到R-721或R-719。由19層塔盤引出二（三）側(cè)線80-100（110-140）的油，通過流程塔 T-460上部進入。塔頂輕組分由第23層塔盤返回 T-461，塔釜油經(jīng)B-460泵入H-460冷卻后去老罐區(qū)R-715或R-7

17、10a。不合格時并入T-461塔頂油送出管線去R-479或R-719。(3) 阻聚劑系統(tǒng)高純度的丁二烯經(jīng)自聚，自聚物不斷增長易脹破管線、容器，所以需加TBC，凝固點52，用溶劑油配制成5%的溶液，配制罐及輸送線，由排水管線伴熱，一部分經(jīng)B-430循環(huán)回罐，保證濃度、溫度均勻，一部分經(jīng)B-429送至T425冷凝H-425，T-464的冷卻器H464，T465的冷凝器H465，T-426的冷凝器H-427的氣相管線，T-424塔液冷凝器間歇加入TBC。(4) 聚合工藝流程純度合格的丁二烯和抽余油在三通管線的內(nèi)部混合，混合后的溶液簡稱丁油。丁油中丁二烯的濃度為13-14g/1，然后進入預（熱）冷器，

18、預熱后的丁油與來自陳化罐20的AI-NI二元成化液混合，再從首釜24的釜底進入釜中，與此同時，與溶劑抽余油稀釋后的硼組分也從首釜底部或稍上部進入首釜24。在聚合釜中，攪拌下形成活動中心，隨即引發(fā)丁二烯發(fā)生定向聚合反應。反應在給定的溫度范圍內(nèi)進行，一般控制在60-60。當首釜的轉(zhuǎn)化率達到40-50%時，生成的聚合物膠液從釜頂?shù)匠?，進入第二聚合釜，在經(jīng)過一段時間聚合后，進入第三釜，依次類推。目前，國內(nèi)的聚合工藝多采用3-5釜的連續(xù)聚合，在末釜，一般控制在80以下，轉(zhuǎn)化率在85%以上，由末釜到出的膠液進入終止釜，在此，將終止和防老化劑以及抽余油溶液加入。聚合反應被終止后的膠液從終止釜頂部借釜內(nèi)的余壓

19、（一般為0.2-0.4Mpa）經(jīng)過過濾器28，濾出凝膠后再經(jīng)壓力射空送入膠液儲罐，以供下一工序的混膠和凝聚之間。五、原料及產(chǎn)品的技術規(guī)格序號原材料名稱控制項目及指標主要物化性質(zhì)儲存1抽提丁二烯純度99.5%胺值1ppm水質(zhì)20ppm總?cè)仓?0ppm無色氣體，有苦杏仁味，有麻醉性，特別刺激粘膜，易液化，比重0.6211（20）沸點是- 4.5, 閃點 -40化性活潑易聚合，爆炸極限：2.16-11.41%（氣）2單體丁二烯同上（純度、水值、總?cè)仓担┮译?0.1ppm同上3回收丁二烯純度96%水值20ppm同上4溶劑油餾程60-90水值20ppm無色透明液體，可溶于水，比重0.66- 0.68 閃

20、點 -25自然點230-260，爆炸極限1-7%5環(huán)烷酸鎳濃溶液含量（30+0.2）Wt% 水含量0.2% 外觀，綠色透明溶液無 可見機械雜質(zhì)綠色透明溶液，在汽油中溶解度較大，應盡量避免同皮膚接觸。6三異丁基鋁鋁含量20+0.5g/l懸浮鋁無 活性鋁87%比重0.785，沸點10mmHg 82 與空氣接觸后燃燒，與水、醇發(fā)生激烈反應，與皮膚接觸易引起灼熱和潰爛7三氟化硼乙醚絡合物三氟化硼含量46.8-47.8% 水含量0.5% 醛酮 微量，外觀，無色或微黃比重：D1. 12- 1. 14，折光率為1.348 沸點124.5-126，油中溶解度98/l 遇空氣冒白煙，遇水分解，有劇毒和腐蝕作用，

21、侵入人體對造血和神經(jīng)有害，易燃易爆。六、生產(chǎn)控制及產(chǎn)品檢驗1、 生產(chǎn)控制表a. 工藝控制（工藝條件一覽表）序號項目名稱生產(chǎn)方案設計指標單位控制指標1首釜中部溫度BR9000 6062-722系統(tǒng)壓力0.98Mpa0.853丁濃12-17g/100ml12-174膠含量100g/l1005烯鎳配置濃度1g/l6烯鋁配置濃度1g/l7硼油烯化比1:500/1:5008防老劑加入量21-23l/m321-239其余各釜溫度8580-100b. 主要原材料的性質(zhì)、控制項目及控制指標序號原材料名稱主要物理化學性質(zhì)控制項目控制指標來源分析方法用量噸/年單位設計指標控制指標1濕溶劑含1.8-7.5%丁二烯和

22、溶劑油的混合物含有飽和水，物化性質(zhì)接近溶劑油丁二烯含量%17.53-5罐區(qū)氣相色譜法6400002抽余油多種烷烴混合物，餾程60-140餾程60-14060-140東煉懸式蒸餾400003阻聚劑無色晶體，密度1.049，燃點56-57，沸點285，閃點129，易燃，易溶于乙醚、乙醇、丙酮熔點52外購分光光度法2.24i. 各塔的各項控制參數(shù)（單位：溫度/，壓強/Mpa）序號項目名稱控制指標18T-塔頂溫度55-6519塔底溫度70-8020回流指數(shù)21T-425塔頂壓力22塔頂溫度30-4023塔底溫度35-4124回流指數(shù)25T-426塔頂壓力26塔頂溫度28-3827塔底溫度45-5528

23、回流比1-329T-424塔進料量530塔頂壓力31塔頂溫度31-3932塔底溫度100-11033回流指數(shù)34T-427塔頂壓力序號項目名稱控制指標1T-461塔頂壓力3塔底溫度115-1504側(cè)線溫度60-805回流比6T-462塔頂壓力7塔頂溫度85-958塔底溫度110-1309回流比1-310T-463塔頂壓力11塔頂溫度80-9012塔底溫度103-11313T-464塔頂壓力14塔頂壓力4515十五層溫度60-8016回流比2-417T-465塔頂壓力0-0.022、產(chǎn)品質(zhì)量檢查七、物料衡算(1) 丁二烯進料量每小時的生產(chǎn)量：70000噸/8000小時=8.75噸需100%丁二烯

24、8.75噸×1.06=9.275噸=9275.以9275為基準,扣除損耗的3%丁二烯則應有聚丁二烯9275×(1-0.03)=8996.75.按轉(zhuǎn)化率90%計,100%丁二烯進料量為 8996/0.9=9995.56折合千克分子數(shù)為 9995.56/54(/分子)=185.1原料中含丁二烯為99.5%,則原料量應為: 9995.56/0.995=10045.79其體積為 10045.79/620(/ m3 )=16.2m3(2) 溶劑進料量根據(jù)丁二烯濃度為1215g/ml的要求進行估算,每小時溶劑和丁二烯的進料總體積約為 10045.79×1000g /(12g/

25、100ml)=83.7m3 10045.79×1000g /(15g/100ml)=70.0 m3若除去16.2 m3的丁二烯,則溶劑的進料體積可在53.867.8 m3范圍內(nèi)波動.考慮到催化劑進料時會帶入部分溶劑,故決定溶劑進料量在65m3/h(溶劑重度0.66噸/米3) 等于65×0.66=42.9噸/時溶劑和丁二烯進料的總體積為 42.9+16.2=59.1 m3/h(3)催化劑的用量催化劑進料量可根據(jù)聚合配方和下列公式計算: 丁二烯進料克分子數(shù)×催化劑/丁×M催,式中(催化劑/丁):催化劑某一組分的克分子數(shù)與丁二烯克分子數(shù)之比,即Al/丁,B/丁

26、, Ni/丁之比值; M催:某一種催化劑的克分子量,MNi是指Ni的克原子量,MAl表示鋁的克原子量.求催化劑溶液的進料體積可用下式: 催化劑溶液進料體積(升)=催化劑的進料量×(1/催)式中 催:催化劑的濃度.即Al、B、或Ni之值,用以上兩式帶入相應各值進行計算.取Ni/丁=2×10-5, Al/丁=1.0×10-4,B/丁=1.0×10-4.Ni用量 185100×2×10-5×58.7=217.3g其溶液體積為 217.3×1(克/升)-1=217.3升Al用量 185100×1.0×1

27、0-4×27=500g其溶液體積為 500/2(克/升)-1=255升B用量 185100×1.0×10-4×142=2628.4g其體積為 2628.4/1130=2.33升溶劑體積為 2.33×500=1165升三項催化劑的總體積為1637.3升,其中含溶劑總重量約為768.08. Al、Ni、B總用量為 217.3+500+2628.4=3345.7克(4)聚丁二烯生產(chǎn)量為8996.75/h,其中掛膠損失為: 8996.75×2%=180/h.送去凝聚的聚合物為8996.75-180=8817.8/h (5)終止劑和防老劑用量乙

28、醇用量可按下式計算: 乙醇用量(升/時)=丁二烯克分子數(shù)×(Al/丁)×(C2H5OH/ Al)×乙醇分子量/(乙醇純度×乙醇重度)代入各值計算185100×1.0×10-4×6×46/(0.95×810)=6.67升/時總重量為810克/升×6.67升=5403.5克,其中水占5%,重量為270.1克,乙醇量為5133.4克.防老劑用量可按下式計算: 防老劑用量(升/時)=丁二烯進料量(克/小時)×丁二烯轉(zhuǎn)化率×a/防老劑濃度(克/升)式中: a: 防老劑用量與橡膠重之比,

29、規(guī)定a=1% 代入各值計算9995560×0.9×1%/136=661.47升/時其中防老劑用量為89.99/h,由于乙醇、防老劑是用溶劑配在一起的,所以945升/時的溶液中約有溶劑283.5.(6)校驗配方進料丁濃丁=9995.56×103/59.1=16.9 g/100ml釜內(nèi)實際丁濃丁= 9995.56×103/(59.1+8.27)=14.8 g/100ml Al/Ni=1.0×10-4/2×10-5=5.0 Al/B=1.0×10-4/1.0×10-4=1.0兩項配比亦符合配方要求.計算結(jié)果整理于下:物料

30、名稱進料, /h出料, /h物料名稱進料, /h出料, /h1. 丁二烯其中:100%丁二烯丁烯等(10045.79)9995.5635.88999.535.884.聚丁二烯其中:去凝膠掛膠損失8817.81802.溶劑(C6)42900429005.終止劑其中:含乙醇 水5.13340.27015.13340.27013.催化劑其中: NiAl B0.21730.50002.62843.3457防老劑配制溶劑合計89.99283.535231.0489.9935231.042. 凝聚3. 循環(huán)水量 (59.1+8.27+0.467)m3/h×7=474.9 m3/h取水膠比為7,取

31、474噸/時.4. 損失量丁二烯機械損失 9275×1%=92.75/h聚丁二烯渣沫損失 9275×0.5%=46.375/h,同時損失的防老劑量為89.99×0.5%=0.49/h5. 去振動篩聚丁二烯膠粒量 聚丁二烯 8996.75-46.375=8950.375/h 膠粒內(nèi)含防老劑 89.99-0.49=89.5/h 膠粒內(nèi)含油 8950.375×2%=179/h 膠粒內(nèi)含水 8950.375×60%=5370.225/h6. 水蒸氣冷凝量 C6汽化量 42900-179=42721/h丁二烯汽化量 1035.38-92.75=942.6

32、3/h9/cm2(表)水蒸氣與90飽和水的焓值之差H為 664.4-90=574.4kcal/kg由于丁二烯同C6的汽化熱和比熱數(shù)值非常接近,為簡化計算可假設它們是相等的.根據(jù)熱量平衡,算出蒸汽冷凝量為 (42721+942.63)×76+0.58×(90-30)/574.4=8615.48/h這些冷凝水有5370.225/h包含在膠粒內(nèi),全部冷凝水隨同循環(huán)水一起去振動篩.7. 進入凝聚釜的蒸汽總量按消耗指標計算應為8.75噸/時×6=52.5噸/時.其中52500-8615.48=43884.52噸/時水蒸氣進入油水分離器.進 料 出 料物 料 名 稱千 克 /

33、 時物 料 名 稱千 克 / 時1.膠液52851.931.去振動篩444645.46其中:丁二烯999.5其中: 聚丁二烯8950.375 丁烯等35.88 防老劑89.5 溶劑42900 溶劑179.0 催化劑3.3457 催化劑3.3457 終止劑(乙醇)5.1334 乙醇5.1334 水0.2701 水435148.102 聚丁二烯8817.82.去油水分離器物料59039.47 防老劑89.99其中: 丁二烯(包括丁烯)942.632.循環(huán)水47490 溶劑427213.水蒸氣52500 水蒸氣43884.523聚丁二烯渣沫損失 (包括防老劑0.64千克)49.004丁二烯機械損失9

34、2.75合 計152841.92 合 計152841.92八、設備計算(1) 用mp臺反應釜滿釜生產(chǎn)，每小時的處理量Vc是59.1米3,物料的平均反應時間為3小時,則每臺設備體積Vmp為 Vmp=Vct/Nmp 米3/臺mp生產(chǎn)中實際操作的反應釜臺數(shù)代入數(shù)值進行計算 Vmp=59.1×3/(2×2)=44.3米3/臺(2) 反應釜直徑D0與筒體高H的確定 根據(jù)釜總體積Vmp與筒體長徑比r（r=H/ D0）即可確定D0，H之大小。筒體體積應為： /4 D02·H=Vmp-V封由于 H=r D0所以 /4 D02·r D0 =Vmp-V封 代入數(shù)值計算 r=

35、2，H=2 D0，由/4 D02·r D0 =Vmp估算出D0=5.32m,查手冊可得V封=5.4 m,代入式得D0=5.32 m=5320 mm, 九、熱量計算1， 分析物料走向及變化，列出熱平衡方程式丁二烯和溶劑自底部進入聚合釜，催化劑也同時從底部進入。在1釜發(fā)生聚合反應，部分丁二烯聚合成聚丁二烯。膠液（包括溶劑，丁二烯和聚丁二烯等）自頂部由1釜進到2釜的底部，繼續(xù)進行聚合反應，而后從2釜頂出來流入終止釜。對過程進行分析可知，因系連續(xù)操作Q5不計，計算基準宜取kal/h，故Q3為正值。釜外有夾套通冷卻水移走聚合熱，則Q6可不計，而Q2為負值，應移到方程式右端使為熱量輸出值。此外，

36、攪拌熱H屬于熱量輸入項應置于方程式左端，于是熱量平衡方程式為： Q1+Q3+H=Q2+Q4因為計算任務是確定需由冷卻水移走的熱量Q2,故上式又可寫為： Q2=Q1+Q3+H-Q4 2,收集數(shù)據(jù) 熱量衡算時，已知物料量，工藝條件和有關物性數(shù)據(jù)。 此過程的物料衡算可見第三章的第三節(jié)。在流程設計時，確定采用雙系列雙釜串聯(lián)操作，即每一條生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力為35000噸，每條生產(chǎn)線上都有兩個聚合釜串聯(lián)操作。聚合物生成量在1釜與2釜的分配比率為54%，36%。已知每條生產(chǎn)線的聚合物生成量為： 8996.75kg/h÷2=4498.37kg/h由此求出1釜聚合物生成量為： 4498.37kg/h&#

37、215;54%=2429.12kg/h2釜聚合物生成量為： 4498.37kg/h-2429.12kg/h=2069.25kg/h整理計算結(jié)果，將1，2釜的進出物料量及工藝條件列于表1表1 聚合釜物料平衡表組成1釜2釜進料，kg/h出料，kg/h進料，kg/h出料，kg/h丁二烯4997.782568.662568.66499.75丁烯35.8835.8835.8835.88溶劑21450214502145021450催化劑1.672851.672851.672851.67285聚丁二烯02429.122429.124498.37溫度，20606080收集物性數(shù)據(jù)得：表2 數(shù)據(jù)表溶劑平均熱容0

38、.58kcal/kg攪拌熱kw1釜23.1聚合熱17600kal/kmol2釜38.5冷卻劑比熱0.79kal/kg,傳熱系數(shù)K，kcal/m2,h,1釜112冷卻劑比重1200kg/m32釜704，計算熱量Q1對1釜和2釜分別計算（1）1釜 Q1=W*CP*t= 26485.3*0.58*20=307229.86kal/h Q3=G*聚合熱=2429*17600/54=7.92*105kcal/h Q4=W*CP*t= 26485.3*0.58*60=921689.58kal/hQ2=Q1+Q3+H1-Q4=(3.07+7.92+0.19866-9.22)*105=1.97*105kal/h

39、（2）2釜Q1=W*CP*t=9.22*105kal/h Q3=G*聚合熱=4498*17600/54=14.67*105kcal/h Q4=W*CP*t=12.3*105kal/hQ2=Q1+Q3+H2-Q4=(9.22+14.67+0.33-12.3)*105=11.92*105kal/h4， 計算設備熱負荷與冷卻水消耗量聚合釜是連續(xù)操作，以kcal/h為計算基準，所以設備熱負荷應當?shù)扔赒2.當確定冷卻水進，出口溫度后，即可按下式計算其消耗量。 W=Q2/CPT kg/h5,列出熱量平衡表表3 聚合釜熱量平衡表項目1釜2釜Q入105kcal/hQ出105kal/hQ入105kal/hQ出1

40、05kal/hQ1：物料帶入熱3.079.22Q3：聚合熱7.9214.67H：攪拌熱0.200.33Q4：物料帶出熱9.2212.3Q2：冷卻水移熱1.9711.92合計11.1911.1924.2224.22十、安全技術1事故預防。操作人員上崗之前要經(jīng)過嚴格的培訓、考核。熟練掌握正常操作及事故處理，排除故障的方法。懂得生產(chǎn)過程所使用的各種物料性能及防護措施。經(jīng)常檢查操作法與安全技術規(guī)程的執(zhí)行情況。在生產(chǎn)工藝出現(xiàn)異常時，要采用正常的卸壓料方法，地烴類物料和有毒物質(zhì)不準在生產(chǎn)裝置內(nèi)排放。需要排空的氣態(tài)物料，可排至火炬系統(tǒng)；液態(tài)物料可排至事故儲罐。各種檢修都要辦理安全檢修手續(xù)。特別是進入容器內(nèi)作

41、業(yè)。要首先切斷物料來源，進行設備倒空，加設盲板，系統(tǒng)置換，采樣分析合格(具體指標是：可燃物質(zhì)濃度<02；氧含量分析>18；有害物質(zhì)濃度低于工業(yè)企業(yè)衛(wèi)生設計標準規(guī)定的最高允許濃度)，切斷攪拌器電機的電源，指定專人進行監(jiān)護的情況下，才可以進入容器內(nèi)進行檢修、清理工作。2火災爆炸預防。合成橡膠廠區(qū)平面布置、廠房建筑，輸送物料的管架及閥門，防雷擊、防電氣火花、防靜電以及消防設施等，應符合石油化工企業(yè)設計防火規(guī)定建筑設計防火規(guī)范的要求。其他具體措施如下：(1)做好設備管理、維修，消除跑、冒、滴、漏，系統(tǒng)保持正壓，避免滲入空氣。易燃、易爆物料的設備、管道、容器在安裝、檢修后，須經(jīng)試壓、試漏合格

42、，以保證受壓容器的耐壓強度和整個工藝系統(tǒng)的氣密性能良好；泵、壓縮機等運轉(zhuǎn)設備和閥門、旋塞等均須啟閉靈活，保持良好的密封性能。安全閥、壓力表、溫度計、液面計、放空閥門、防爆膜等的安全附件必須齊全，并保證完好。(2)在處理、清理有可能產(chǎn)生過氧化物的設備、管道、容器和貯罐時，不宜使用鐵制工具，最好使用木質(zhì)工具或竹制鏟鍬，以及表面涂上甘油的工具。對清理出來的廢膠、殘渣，不得放在陽光下曝曬，特別是含丁二烯過氧化物的殘渣，如遇高溫會分解爆炸。因此，清理物要及時送往指定的燒除站進行處理。(3)設置廠房，車間的通風、排風，以防止可燃氣體、易燃液體蒸氣積聚。為自動監(jiān)測廠房、車間內(nèi)的可燃氣體、易燃液體蒸氣濃度，可

43、在現(xiàn)場安裝可燃氣體報警儀。(4)對聚合反應，應按投料順序和投料比例準確投料，整個物料不應超過限量，反應前期需升溫的，要防止升溫過快；當聚合反應加速后，放熱量逐漸增加，要及時冷卻降溫，如有疏忽，容易造成高溫引起的暴聚而發(fā)生危險。聚合反應釜應有可靠的冷卻系統(tǒng)，最好采用兩個水源兩路電源，防止由于冷卻不良引起事故。(5)要經(jīng)常檢查動火管理制度的執(zhí)行情況，防止生產(chǎn)用火出現(xiàn)漏洞而造成火災。要對操作工人、管理人員和技術人員進行滅火原理和滅火器材使用的教育和訓練，一旦發(fā)生火災事故，可以首先發(fā)揮作用，防止和控制事故的擴大。此外，合成橡膠廠應設置專業(yè)消防隊，負責全廠的防火與滅火工作。配備足夠量的消防車輛，滅火設施

44、與滅火器材，做好車輛與器材的維修與檢查，注意設備器材的更新，使其技術狀態(tài)良好，以便及時出動撲救廠區(qū)著火事故。3健康保護。合成橡膠廠的物料大多屬于有毒物質(zhì)。為保護操作人員的健康，應建立廠房空氣中有害物質(zhì)濃度的監(jiān)測機構，定期進行測定。對超標嚴重和連續(xù)超標的生產(chǎn)崗位應完善防毒措施。同時要定期對操作人員進行身體檢查，發(fā)現(xiàn)病變及時進行治療與休養(yǎng)。此外，對接觸有毒有害物料操作的人員，實行定期離崗療養(yǎng)的辦法。有效地減少操作工人接觸毒物的時間，早期預防職業(yè)病的發(fā)生。生產(chǎn)廠房封閉系統(tǒng)要安裝性能良好的全面通風裝置，在非封閉系統(tǒng)內(nèi)要安裝局部排氣通風裝置。一旦發(fā)生大量泄漏和溢出時，全面通風裝置不敷應用。還要使用防毒面

45、具，最好在廠房內(nèi)備有足夠數(shù)量的氧氣呼吸器。對于有氰化物和丙烯腈的生產(chǎn)崗位，應在崗位處配備硫代硫酸鈉和亞硝酸戊酯等急求解毒劑，以便事故中用于緊急搶救。凡眼睛有可能接觸化工物料的場所，應戴好防護眼鏡。一旦發(fā)生物料濺入眼睛的事故時，要立即用緩流清水沖洗15min，再送醫(yī)院進行治療處理。十一、三廢處理1、廢氣的處理首先部分回收的辦法減少烴類氣體的排放；對有毒氣體要采取吸收或經(jīng)化學反應轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒的氣體再排放，對排放的廢氣主要采用高空燒掉得辦法進行處理 2、廢水的處理根據(jù)廢水的量采取工廠單獨處理或區(qū)域集中處理都可，有三種類型 （1） 物理法，包括重力分離、離心過濾、真空過濾、沉淀法、空氣浮選分離、逆（反）滲透法、吸附法、萃取法等 （2）化學法，包括中和、氧化