公司橡膠聚合車間的工藝設(shè)計(jì)

1、第九章設(shè)計(jì)實(shí)例-年產(chǎn)11000t順丁橡膠聚合車間工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)實(shí)例一年產(chǎn)11000t順丁橡膠聚合車間工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書一、概述（一）設(shè)計(jì)原則1設(shè)計(jì)依據(jù)依據(jù)有關(guān)部門下達(dá)的設(shè)計(jì)任務(wù)書或可行性研究報(bào)告的批文，環(huán)境影響報(bào)告書的批文，資源評(píng)價(jià)報(bào)告的批文，技術(shù)引進(jìn)報(bào)告的批文，技術(shù)引進(jìn)合同，設(shè)計(jì)合同，其它文件等。對(duì)于畢業(yè)設(shè)計(jì)而言，學(xué)生的設(shè)計(jì)依據(jù)就是專業(yè)教師下達(dá)的設(shè)計(jì)任務(wù)書。車間概況該車間設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)11000t順丁橡膠。主要原料：?jiǎn)误w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(duì)甲苯酚（簡(jiǎn)稱2.6.4）。其生產(chǎn)原理采用溶液聚合的方法，使丁二烯、溶

2、劑、引發(fā)劑等在連續(xù)釜式反應(yīng)器中進(jìn)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(jī)理中選擇出配位聚合，同時(shí)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(shí)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(diǎn)。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、乙醇法、丁烷一步脫氫法、丁烯氧化脫氫法、丁烯催化

3、脫氫法、石油高溫裂解回收法等生產(chǎn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，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(duì)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(duì)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。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(duì)產(chǎn)物性能無影響等，對(duì)常用的四大類型引發(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

4、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(jìn)行的預(yù)混合反應(yīng)。國內(nèi)對(duì)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(jī)理及影響反應(yīng)的因素聚合反應(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(zhǎng)、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=CHCH=CHCH2CH=CHCH2n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

5、得出比較合適配方為：鎳/丁2.0 x10-5鋁/丁10 x10-4硼/丁2.0 x10-4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(huì)使反應(yīng)速度加快，產(chǎn)物分子量下降，但過高的溫度會(huì)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110C。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(duì)引發(fā)劑的活性、誘導(dǎo)期的長(zhǎng)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(jì)原則中還要考慮主要設(shè)備

6、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(jì)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(jì)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(diǎn)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?jī)?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?jī)?nèi)布置。三）生產(chǎn)制度考慮裝置的大修，采用年開工時(shí)間為8000h。全裝置主要采用連續(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(shí)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)

7、（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：?jiǎn)误w：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-4-甲基苯酚（簡(jiǎn)稱2.6.4）。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(jī)化工原料手冊(cè)有機(jī)化工原料中間體便覽有機(jī)化學(xué)及有關(guān)資料等獲得。設(shè)計(jì)時(shí)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：20mgkg；醛酮總量：20mg/kg；二聚物：50mgkg；乙腈：檢不出。2溶劑油（C6油）組分：C。2.1%、C。57.8%、C。40.1%；餾程：6090C；碘值:0.2

8、g100g；水值:56720mg-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(diǎn):124.5126Co6終止劑純度：95%；含水：5%；恒沸點(diǎn)：78.2C；密度：810Kgm3。7防老劑熔點(diǎn)：6971C；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)”C=C順式1.4結(jié)構(gòu)-Ach2chch2HH0.86nm還有反式1.4結(jié)

9、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(zhǎng)，自然狀態(tài)下為無規(guī)線團(tuán)狀；分子內(nèi)存在獨(dú)立雙鍵使大分子鏈的柔性大，同時(shí)易于硫化處理的特點(diǎn)。由于順式1.4結(jié)構(gòu)含量大，使得大分子的規(guī)整性好，同時(shí)又由于分子鏈無取代基，造成對(duì)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(diǎn)也低（順式1.4含量為98.5%的產(chǎn)物，熔點(diǎn)為0C）,因此，在常溫下無結(jié)晶態(tài)，只以無定形形態(tài)

10、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(dòng)態(tài)性能好以及耐老化、而永久性好等特點(diǎn)。被廣泛用于輪胎加工行業(yè)。但它也有加工性欠佳、強(qiáng)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(qiáng)度、300定拉伸強(qiáng)力、伸長(zhǎng)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

11、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(duì)常見橡膠膠進(jìn)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(dòng)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)生產(chǎn)中成品膠質(zhì)量指標(biāo)如表9-1所示。表9-1成品膠質(zhì)量指標(biāo)項(xiàng)目?jī)?yōu)級(jí)品級(jí)品合格品揮發(fā)份%0.751.001.30灰分%0.300.300.30生膠門尼粘度M100C455455457混煉膠門尼粘度M100C687314.213.713.2伸長(zhǎng)率%35min450430430三、車間危險(xiǎn)性物料主要物性表該車間危險(xiǎn)性物料主要包括丁二烯、三異丁基鋁、溶劑油、乙醇等

12、，其主要物性如表9-2所示。表9-2車間危險(xiǎn)物料主要物性序號(hào)名稱分子量熔點(diǎn)C沸點(diǎn)C閃點(diǎn)C燃點(diǎn)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鋁溶劑油86686乙醇4678.4三氟化硼乙醚絡(luò)合物142142.5126四、生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述（一）生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述1聚合工段聚合工段主要由罐區(qū)、計(jì)量、聚合、配制、配制、粘度五個(gè)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(shí)，丁二烯直接送罐區(qū)。計(jì)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

13、度崗負(fù)責(zé)檢測(cè)生產(chǎn)的結(jié)果，測(cè)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(jì)量泵和鋁計(jì)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(jì)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。首釜膠液自釜項(xiàng)出口出來，由第二釜釜底進(jìn)入第二釜繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)；再由第二釜的釜項(xiàng)出口出來，由第三釜釜底進(jìn)入第三釜繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)；由第三釜的釜項(xiàng)出

14、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，膠液由終止釜項(xiàng)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(xiàng)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(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(jí)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

15、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4060%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(xiàng)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(xiàng)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

16、經(jīng)過兩個(gè)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(hào)振動(dòng)篩分離出膠粒送至洗膠罐。在洗膠罐中，用4060C的水對(duì)膠粒進(jìn)行洗滌，經(jīng)洗滌的膠粒和水由2號(hào)振動(dòng)篩進(jìn)行分離，并將含水4060%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815，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(dòng)稱量秤進(jìn)行稱量壓塊

17、(25kg)。壓好的膠塊用薄膜包好裝入紙袋封好入庫。操作控制指標(biāo)1聚合工段操作控制指標(biāo)丁油濃度：1215g/100mL首釜溫度：95C未釜溫度：100C壓力：0.45MPa引發(fā)劑配方：鎳/丁2.0 x10-5鋁/丁10 x10-4硼/丁2.0 x10-4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：1.045t2后處理工段操作控制指標(biāo)膠液罐：貯量罐容積的80%；壓力WO.IMPa。膠液泵：壓力WO.IMPa。凝聚釜：釜頂溫度：9498C；壓力0.9MPa。水膠比（體積）：58循環(huán)水壓力：0.15MPa安全閥定壓：0.1MPa

18、噴膠量：1025M3/h循環(huán)水PH值：810分層罐：常壓（開口）界面：隔板高的40%60%液面：隔板高的20%80%熱水罐：液面1/2洗膠罐：水溫：4555C洗滌水罐液面：1/4干燥崗：擠壓機(jī)出口膠含水：812%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壓塊崗：高壓油壓：25Mpa控制油路油壓：1.5Mpa低壓油壓：5Mpa（三）安全防護(hù)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(jì)手冊(cè)化工生產(chǎn)安全與防護(hù)等確定全車間火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)為甲級(jí)；爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所分區(qū)為2區(qū)；車間建筑物屬一類工業(yè)建筑。

19、設(shè)計(jì)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(jìn)入裝置現(xiàn)場(chǎng)；禁止吸煙；禁止隨意用鐵器碰擊設(shè)備；機(jī)動(dòng)車不徑許可不得進(jìn)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，并能熟練正確使用，了解所處理現(xiàn)場(chǎng)物料的性質(zhì)。生產(chǎn)人員上崗必須佩帶好勞動(dòng)保護(hù)用品，在接觸三異丁基鋁和三氟化硼乙醚絡(luò)合物時(shí)必須帶好手套、面具及其它防護(hù)用品。三異丁基鋁著火時(shí)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(shí)檢查，消除漏點(diǎn)。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

20、，控制現(xiàn)場(chǎng)，通知附近使用明火單位立即停止，嚴(yán)禁開停傳動(dòng)設(shè)備，及時(shí)回收流失物料或用蒸汽蒸煮，消除危險(xiǎn)。生產(chǎn)設(shè)備超壓時(shí)應(yīng)采取緊急排空措施，必須有專人監(jiān)護(hù)現(xiàn)場(chǎng)。在生產(chǎn)裝置檢修敲打設(shè)備時(shí)，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(chǎng)禁止存放大量易燃易爆物品。設(shè)備開車前必須用氮?dú)庵脫Q，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?dú)獗Ｗo(hù)。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(dòng)火票，指令專人到現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)，檢修

21、人員方可動(dòng)火。管線動(dòng)火可燃物含量要小于0.2，容器動(dòng)火可燃物含量小于0.1。聚合釜清膠要用蒸汽蒸煮24小時(shí)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(rèn)電機(jī)確定停止，并有專人監(jiān)護(hù)，嚴(yán)禁啟動(dòng)電機(jī)。槽車必須在指定地點(diǎn)裝卸物料，裝卸中汽車不準(zhǔn)發(fā)動(dòng)，使用膠管車身應(yīng)有接地線，同時(shí)流量不要過大，以免產(chǎn)生靜電，裝卸現(xiàn)場(chǎng)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(jī)，有氮?dú)庵脫Q，并分析可燃物濃度氧含量等，合格后方可入內(nèi)。后處理的

22、電器、轉(zhuǎn)動(dòng)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(yùn)轉(zhuǎn)中禁止用手亂動(dòng)。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(qiáng)通風(fēng)，排風(fēng)。設(shè)備動(dòng)火要有動(dòng)火票，并有專人監(jiān)護(hù)，切斷電源，嚴(yán)禁啟動(dòng)。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(jì)算與主要設(shè)備選型（一）物料衡算計(jì)算采用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)年產(chǎn)量：11000t年開工時(shí)間：8000h每噸順丁橡膠消耗丁二烯：1.045t總轉(zhuǎn)化率：85%丁濃：丁=1215g/I。ml丁油入釜溫度：W40C首釜溫度：才95C末釜溫度：才110C聚合系統(tǒng)壓力：W0.44M

23、Pa計(jì)量罐壓力：W0.1MPa計(jì)量泵壓力：W0.8MPa設(shè)計(jì)選用配方：鎳/丁=2.X10一5鋁/丁=1.0X10-4硼/丁=2.0X10-4鋁/鎳=38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(jì)算收率和損耗）：TOC o 1-5 h z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(dòng)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0.72.計(jì)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物料衡算

24、圖如圖9-1所示。溶劑油聚聚聚聚丁二烯合合合合鎳組分釜釜釜釜鋁組分硼組分掛膠損失丁二烯系統(tǒng)：每小時(shí)產(chǎn)膠量:11000 x1000一8000=1.375x103kg需100%純度丁二烯量：1.375x103x1.045=1436.875kg扣除2.5%的損失量應(yīng)有聚丁二烯：1436875x(l0.025)=1400.953檢按85%轉(zhuǎn)化率計(jì)算100%純度丁二烯的需求量：1400.953十0.85=1648.180kg=30.522kmol/h未反應(yīng)的丁二烯量：1648.1801400.953=247.227kg/h從原料車間來的丁二烯純度為99%，其余按正丁烯計(jì)。則需要的原料量1648.180十

25、0.99=1664.828kg/h隨原料帶入的丁烯量：1664.8281648.180=16.648kg/h整理上述計(jì)算結(jié)果列下表。組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)Wkg/ht/dt/aM3/h丁烯116.6480.399133.1860.028丁二烯991648.18039.55613185.4412.658合計(jì)1001664.82839.95613318.6272.686注：丁烯的密度：596kgM3丁二烯密度：628kgM3溶劑油密度：660kg.M3溶劑油系統(tǒng)：取丁=13.5g/10ml則有：丁=135kg/m3每小時(shí)進(jìn)入聚合釜的丁油量：1664.828十135=12.332m3每小時(shí)進(jìn)入聚合釜的丁二烯原

26、料量：2.686m312.332-2.686二9.646M3每小時(shí)進(jìn)入聚合釜的溶劑油量：9.646x660二6366.36kg引發(fā)劑系統(tǒng)：計(jì)算公式：引發(fā)劑用量=丁二烯進(jìn)料摩爾數(shù)X(引發(fā)劑/丁)X引發(fā)劑分子量a、環(huán)烷酸鎳:M鎳=58.71648180十54x2.0 x10-5x58.7二0.0358kg/h0.0358十58.7=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：0.0358十0.075二0.477kg/hb、三異丁基鋁S/-C4H9)3)：M/、=198M=27Al(i-C4H9)3Al一54x1.0 x10-4x198=0.604kg/h折合成鋁的量：

27、0.604x27-198=0.0824kg/h0.0824十27=0.00305kmol/hC、三氟化硼乙醚絡(luò)合物曲理H5)2O)M、=142M=10.811BF3(C2H5)2OB一54x2.0 x10-4x142=0.867kg/h折合成硼的量：0.867x10.811-142=0.066kg/h0.066十10.811=0.0061kmol/h聚丁二烯系統(tǒng)：聚丁二烯：1648.18x0.85=1400.953kg/h掛膠損失：1436875x001=14.369kg/h去終止釜干膠量：1400.953-14.369=1386.584kg/hAl0.0305驗(yàn)證配方：-0.00061合格聚

28、合釜物料衡算列總表如下。AlB0.003050.0061-0.5合格序號(hào)kg/h1234丁烯丁二烯溶劑油環(huán)烷酸鎳16.6481648.1806366.360.4775三異丁基鋁0.604三氟硼乙醚絡(luò)合物進(jìn)料合計(jì)8910丁烯丁二烯溶劑油0.8678033.13616.648247.2276366.3611去終止釜聚丁二烯1386.58412三種引發(fā)劑194813掛膠損失14.36914出料合計(jì)8033.136t/d0.39939.556152.7920.01140.001450.0208192.7810.3995.933152.79233.2780.04760.345192.781t/a133.

29、18613185.44150930.883.8164.8356.93464265.092133.1861977.81650930.8811092.67515.585114.95264265.092w%0.20720.51779.2510.0060.0080.0111000.2073.07879.25117.2610.0250.178100終止釜的物料衡算圖見圖9-2。去凝聚釜防老劑止終止劑釜聚合來膠液圖9-2終止釜物料衡算圖終止劑、防老劑系統(tǒng):計(jì)算公式：乙醇用吐100%丁二烯摩爾數(shù)鋁丁比醇鋁比乙醇分子量乙醇純度乙醇密度=0.001095M3/h1648.18x1.0 x10-4x6x460.9

30、5x810 x54=0.001095x810二0.887kg/h其中水量占5%,其重量為：0.887x0.05=0.0443kg/h100%乙醇用量：0.887-0.0443二0.8427kg/h防老劑用量：取防老劑/丁二烯=0.79%，防老配制濃度為117gx0.0079二13.021kg/h13.021十117二0.111M3%隨防老劑一起帶入的溶劑量：0.111O.OOOl。9=0102M3/h0.1102x660二72.727kg/h序號(hào)組分kg/ht/dt/aw%1膠液8018.767192.45064150.13698.93112終止劑0.84270.2026.7420.01043

31、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(jì)8105.402194.710164843.2161007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0.0443

32、0.00110.3550.000514防老劑13.0210.312104.1650.16115出料總計(jì)8105.402194.710164643.216100整理得終止釜物料衡算列總表如下。進(jìn)料出料6、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：取95C；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

33、已烷計(jì)）在95C時(shí)的氣化熱為316.522kJkg；20C95C的平均比熱約為2.428kJkgY；j、丁二烯的95C時(shí)的氣化熱為131.884kJkg；20C95C的平均比熱約為2.554kJkg。C；k、丁烯（以正丁烯計(jì)）在95C時(shí)的氣化熱為254.139kJkg；20C95C的平均比熱約為2.679kJkg。C；m、經(jīng)振動(dòng)篩后自由水全部脫除，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%；o、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(jì)手冊(cè)下冊(cè)；g查于高聚物合成工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P30；其余取自某操作現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。計(jì)算：凝聚釜

34、物料衡算圖見圖9-3。溶劑油、丁二烯、水蒸氣去油水分離器熱水凝機(jī)械損失*聚渣沫損失膠液釜熱水、膠粒去振_-圖9-3凝聚釜物料衡算圖（1）循環(huán)熱水量恥水/膠液=7.5（體積比）則用水量：（12.332+0.111）x7.5=93.33M3/h取用水量為93M3/h；即為93T/h。（2）損失量丁二烯機(jī)械損失：164818x0.。05=8241kg/h聚丁二烯渣沫損失：1648.18x0.005=8.241kg/h損失的防老劑：13-021x0-0050.0651kg/h（3）去振動(dòng)篩的聚丁二烯膠粒量聚丁二烯：1386.584-8.241=1378.343kg/h膠粒內(nèi)含防老劑：13.021-0.

35、0651=12.956kg/h膠粒內(nèi)含油：1386.584x0.005=6.933kg/h膠粒內(nèi)含水：1386.584x0.6=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：16.648kg/h丁二烯氣化量：247.227-8.241=238.986kg/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(cè)P338表10得：0.9（表）MP水蒸焓值厶曰汽=2781.71Jkgd查基礎(chǔ)化學(xué)工程上冊(cè)P337表9得：95C飽和水焓值A(chǔ)H水=397.75kJkg。焓差為：AH=2781.71-397.75=2383.96kJk

36、g分幾部分估算水蒸汽冷凝量：用于溶劑油氣化6432.044x（316.522+2.428（95-20）2383.96=1345.307kg/h用于丁烯氣化GWC4=16.648xI254.139+2.679x（95-20）2383.96=3.178kg/h用于丁二烯氣化GWC4=238.986x131884+2.554（95-20）2383.96=32.423kg/h用于循環(huán)水從90C升溫到95C93000 x4.1868x（9520）2383.96=816.65kg/h四項(xiàng)之和：G=G+G+G+GWWWWC6C4C4=G=1345.307+3.178+32.423+816.65=2197.5

37、58kg/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(dòng)篩(5)進(jìn)入凝聚釜的蒸汽總量：1.375x5000=6875焙/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。類別進(jìn)去振動(dòng)篩去油水分序號(hào)101112131415161718192021進(jìn)料合計(jì)聚丁防老齊U溶劑油引發(fā)劑終止劑去1號(hào)篩合計(jì)丁丁溶劑油氣去分離罐合計(jì)損失丁損失干膠損失防老劑損失合計(jì)出料合計(jì)kg/h8105.402930006875107980.4021378.34312.9566.9331.9480.842795197.51296598

38、.53516.648238.9866432.0444677.44211365.128.2418.2410.065116.547107980.402t/d194.52922321652591.52933.080.3110.1660.04680.0202284.7412318.3650.3995.736154.379112.259272.7630.1980.1980.001560.3972591.529t/d74400055000863843.21611026.748103.64455.46315.5846.742761580.464772788.645133.1861911.88951456.3

39、5237419.53690920.96365.92865.9280.521132.377863843.216W%7.50686.1276.3671001.2760.0120.0060.0020.00188.161989.45890.0150.2215.9574.33210.5250.0080.0080.00010.01611007、振動(dòng)篩及熱水罐物料衡算物料衡算圖見圖9-4。洗膠熱水1#振動(dòng)篩含水膠粒去圖9-4緩沖罐、振動(dòng)篩、洗膠罐物料衡算圖進(jìn)料系統(tǒng)：(1)自凝聚來膠粒和水總量：96598.535kg/h(2)取洗膠熱水量：20M3/h,即20000kg/h出料系統(tǒng)：(1)循環(huán)熱水去凝聚熱水罐

40、：93000kg/h(2)洗膠熱水支洗滌熱水罐：20000kg/h(3)去干燥脫水：聚丁二烯：1378.343kg/h防老劑：12.956kg/h溶劑油：6.933kg/h水：831.951kg/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：1.948kg/h終止劑：0.8427kg/h水：(95197.512+20000)(93000+20000)831.951=1365.561kg/h振動(dòng)篩和洗膠罐物料衡算列下表。序號(hào)膠粒和水洗膠水進(jìn)料合計(jì)凝聚循環(huán)熱水罐的水聚丁kg/h96598.53520000116598.53593000200001378.343t/d2318.3654

41、802798.365223248033.08t/a772788.645160000932788.64574400016000011026.748W%82.8517.1510079.7717.15料干燥脫水7防老劑12.9560.311103.6448溶劑油6.9330.16655.4639水831.95119.9676655.605106-9項(xiàng)合計(jì)2230.18353.52417841.461.91去污水池11引發(fā)劑1.9480.046715.58412終止劑0.84270.02026.74213水1365.56132.77310948.4881411-13項(xiàng)合計(jì)1368.351732.841

42、0946.8141.1715出料總合計(jì)116598.5352798.365932788.241008、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（水、油）0.75%，設(shè)計(jì)取0.74%，其中水0.64%，油0.1%。則:膠內(nèi)含水：1378.343X0.0064=8.821kg/h脫水量：831.9518.821=823.13kg/h膠內(nèi)含油：1378.343X0.001=1.378kg/h脫油量：6.9331.378=5.555kg/h去包裝部分聚丁二烯：1378.343kg/h防老劑：12.955kg/h水：8.821kg/h溶劑油：1.

43、378kg/h脫出揮發(fā)分組成：水：823.129kg/h溶劑油：5.555kg/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(hào)組分kg/ht/dt/aW%進(jìn)料1含水膠粒等2230.18353.52417841.46100去2聚丁二烯1378.34333.08011026.74出包3防老劑12.9560.311103.644裝4水8.8210.21270.5715溶劑油1.3780.03311.0266去包裝合計(jì)1401.49933.63611211.98162.84去7水823.12919.7556585.033料污8溶劑油5.5550.13344.437水9去污水池合計(jì)828.6

44、8419.8886629.47037.1610出料總合計(jì)2230.18353.52417841.46100序號(hào)組分kg/ht/dt/a進(jìn)料1成品膠1401.49933.63611211.99出不合格損失2損失聚丁二烯11.5370.27792.2983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(jì)11.7380.281993.904W%1000.89、包裝物料衡算不合格產(chǎn)品損失部分損失聚丁二烯：1648.180X0.007=11.537kg/h損失防老劑：11.537X0.01=0.115kg/h損失溶劑

45、油：11.537X0.001=0.012kg/h損失水量：11.537X0.0064=0.074kg/h成品膠部分聚丁二烯：1378.34311.537=1366.806kg/h防老劑：12.9560.115=12.841kg/h揮發(fā)分：10.1990.085=10.114kg/h包裝部分物料衡算列下表。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(jì)1389.7633.35411118.0811出料總合計(jì)1401.49933.63611211.99100校驗(yàn)設(shè)計(jì)任務(wù)：13

46、89.7612.840=1376.92kg/h從去包裝干膠中扣除防老劑后的生膠量：其年產(chǎn)量為：11015.36T/h結(jié)果稍大于所給設(shè)計(jì)任務(wù)，故設(shè)計(jì)為合格10、油水分離器物料衡算物料衡算圖：凝聚釜頂來油和水油水分離器溶劑油對(duì)溶劑回收去污水池圖9-6油水分離器物料衡算圖進(jìn)料量：11365.12kg/h出料部分：（1）水相系統(tǒng)水：4677.4420.662=4676.78kg/h丁二烯溶水損失：1648.180X0.02=32.964kg/h溶劑在水相中的飽和溶解量：4677.442三18X0.0014X89.4=32.524kg/h（2）油相系統(tǒng)丁二烯：238.98632.964=206.022k

47、g/h丁烯：16.648kg/h溶劑油：6432.04432.524=6399.52kg/h油相中的飽和水量：(6399.52206.02216.648)X0.0001=0.662kg/h油水分離器物料衡算列下表。序號(hào)組分kg/ht/dt/aW%出料丁烯丁一烯溶劑油7k11365.12272.76390920.961001011溶劑油丁二烯丁烯去回收合計(jì)溶劑油丁二烯去污水池合計(jì)出料合計(jì)6399.52206.02216.6480.6626622.8524676.7832.96432.5244742.26811365.12153.5884.9450.3990.016158.948112.2430.

48、7910.781113.815272.76351196.1601648.176133.1865.29952982.81637414.240263.712260.19237938.14490920.9658.2741.7310011、溶劑回收部分物料衡算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為簡(jiǎn)化處理，溶劑油的組成按n-C6H14計(jì)算；烯烴按。4比計(jì)；所含重組分以n-C8H18計(jì)，含量取溶劑油總進(jìn)料量的0.2。則溶劑回收進(jìn)料組成如下表所示。序號(hào)組成kg/hW(%)n-C8H1812.7990.19114n-CEC4H6H2O合計(jì)6386.721222.670.6626622.85296.443.360.01100865418

49、kmol/h0.11274.264.1240.037mol(%)0.1494.565.250.0578.533100工藝要求：脫水塔：塔頂：含丁二烯40，溶劑油60塔底：不含丁二烯和水提濃塔：塔頂：含丁二烯98，溶劑油2；塔底：含丁二烯0.2，回收塔：塔頂：含溶劑油99.999；表9-3提濃塔物料平衡溶劑回收部分物料衡算圖如圖9-7所示。對(duì)于I衡算范圍，控制脫水塔底丁二烯餾出量為0.2kg/h。F3塔對(duì)丁二烯作物料衡算：fF二D+W(FX二dXF2D26622.852=D+W*21I6622.852x0.0336=Dx0.982解得：jD二227.069kg/hW二6395.783kgjh在I

50、I衡算范圍對(duì)丁二烯作物料衡算，(F=D+W222“X二DX+WX2F22D22W2F=227.069+W22Fx0.4=227.069x0.98+Wx0.00222解得：W二330.905kg/hF二557.974kgh序號(hào)組分進(jìn)料塔頂塔底kg/hW(%)kg/hW(%)kg/hW(%)CHHQ合計(jì)222.67334.6420.662557.97439.9159.970.12100222.5284.541227.069981000.142330.1010.662330.9050.04399.7570.2100F二F+F=6622.852+330.905二6953757kgh11表9-4脫水塔物

51、料平衡序號(hào)組分進(jìn)料塔頂塔底kg/hW(%)kg/hW(%)kg/hW(%)1Cl222.8123.204222.81239.933002HQ1.3240.0191.3240.237003n-C6H“6716.82296.593333.83859.836382.98499.84n-CfiH1fi12.7990.1840012.7990.25合計(jì)6953.757100557.9741006395.783100以回收塔為物料衡算范圍，對(duì)溶劑油進(jìn)行物料衡算：6395.783二D+W*336395.783x0.998二0.99999xD+0.02xW33解得：W二12.988kg.hD二6382.795

52、kgh表9-5回收塔物料平衡組分進(jìn)料塔頂塔底kg/h6382.98412.799合計(jì)6395.783W(%)99.80.2100kg/h6382.7956382.795W(%)100100kg/h0.18912.79912.988W(%)1.4598.55100(二)熱量衡算主要對(duì)聚合釜進(jìn)行熱量衡算1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(1)聚合釜物料衡算表；聚合時(shí)間：35h(設(shè)計(jì)取4h)；實(shí)用聚合釜臺(tái)數(shù)：4臺(tái)(確定方法見設(shè)備設(shè)計(jì))聚合溫度:94C冷卻鹽水：入口溫度-12C，出口溫度-8C。(6)溶劑油組成及物性數(shù)據(jù)表9-6溶劑油組成Wi%Xi%Min-C5H122.12.5972n-C6Hi457.861.5484nG

53、HM40.135.87100合計(jì)100100表9-7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(jì)算公式密度P549590620601化工工藝設(shè)計(jì)手1vW=乙i-kgM3冊(cè)下P633pP,比熱容Cp3.07672.62042.48232.6168化工工藝設(shè)計(jì)手Cp=工WCpiikJ/(kgC)冊(cè)下P645熱導(dǎo)率九九二YW九0.08610.09070.09890.0942化工工藝設(shè)計(jì)手iiW/(mC)冊(cè)下P680丁烯、丁二烯物性數(shù)據(jù)見表9-8。表9-8丁烯、丁二烯物性數(shù);據(jù)定性溫度密度p比熱容Cp熱導(dǎo)率九數(shù)據(jù)來源Cdm3kJ/(kgC)W/(mC)C4H894101

54、02.00010.1396化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)下P634P645P681C4H6944802.97210.08374化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)下P634P645P68111順丁橡膠物性數(shù)據(jù)見表9-9。表9-9順丁橡膠物性數(shù)據(jù)定性溫度C密度Pkg/m3比熱容CpkJ/(kgC)熱導(dǎo)率九W/(mC)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冷凍鹽水物性數(shù)據(jù)見表9-10。表9-10冷凍鹽水物性數(shù)據(jù)定性溫度C密度Pkg$m3比熱容CpkJ/(kgC)熱導(dǎo)率九W/(mC)數(shù)據(jù)來源CaCl2-1012452.85900.4885化工壬冊(cè)P20702、各聚合釜反應(yīng)轉(zhuǎn)化率確定根

55、據(jù)合成橡膠工業(yè)第七卷(1984)P67“丁二烯溶液聚合的工程分析”知：丁二烯聚合屬于一級(jí)反應(yīng)，并且，鎳催化體系油溶劑丁二烯的表觀動(dòng)力學(xué)反應(yīng)速度常數(shù)的關(guān)聯(lián)式如下：k=P=kaCcp0k=3637x108exp(-4455/T)p另根據(jù)基本有機(jī)化工工廠裝備知，對(duì)于一級(jí)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：CC=AMAN(1+kJCX二1-ANNCA0式中CAN第N臺(tái)釜內(nèi)反應(yīng)物的濃度；mol/LCA0反應(yīng)物初始濃度；mol/LxN第N臺(tái)釜內(nèi)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率；k聚合反應(yīng)表觀速度常數(shù)；min-1T平均停留時(shí)間；minN連續(xù)槽式反應(yīng)器的臺(tái)數(shù)；C0主催化劑的濃度；mol/Lkp鏈增長(zhǎng)速度

56、常數(shù)；L/(molmin)P活性鏈總濃度；mol/LT反應(yīng)溫度；Ka催化劑利用率(在94C下，a=27%)為了便于計(jì)算，按等溫等容處理，取總轉(zhuǎn)化率85%；4釜串聯(lián)；平均停留時(shí)間60min；反應(yīng)溫度94C。將上式進(jìn)一步整理得：給定一個(gè)主催化劑濃度，分別求出x1、x2、x3、x4，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。根據(jù)第八章第四節(jié)計(jì)算實(shí)例2,取C0=192x10-5mol/L,將計(jì)算結(jié)果整理得表9-11。表9-11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(%)37.8137.8123.5161.3214.6275.949.1

57、85.043、各釜物料組成及物性據(jù)數(shù)總時(shí)料量：12.322m3/h36+1648.18+16.648=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(jì)算各釜的物料組成如表9-12。表9-12各釜的物料組成表9-12各釜的物料組成物料溶劑油丁烯丁二烯聚丁二烯第一釜kg/h6366.3616.6481025.00623.177W(%)79.270.2112.677.76第二釜kg/h6366.3616.648637.5161010.664各釜物性數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果如表9-13溫度C組分密度Pkgm39494949

58、4膠液膠液膠液膠液606.8624.2635.5642.8W(%)79.270.217.9412.58第三釜kg/h6366.3616.648396.5521251.628W(%)79.270.214.9415.58第四釜kg/h6366.3616.648246.5671401.612W(%)79.270.213.0717.45表9-13各釜物性數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果比熱容CpkJ/(kgC)2.57442.52832.50322.4865熱導(dǎo)率九W/(m.C)0.09560.09860.10050.1016門尼粘度動(dòng)力粘度卩Pa.s505045453.57.511.018.0注：根據(jù)各釜門尼粘度和膠液

59、濃度查高聚物合成工藝學(xué)確定各釜?jiǎng)恿φ扯取?、各釜對(duì)流傳熱系數(shù)a和傳熱系數(shù)K的計(jì)算(1)夾套內(nèi)冷卻鹽水的對(duì)流傳熱系數(shù)a1計(jì)算基本方程式：九Na=u1l=0.027Re0.8Pro.33Re=-Pr=式中a夾套對(duì)流傳熱系數(shù)，W/(m2oC)；Nu努塞爾準(zhǔn)數(shù);Re雷諾準(zhǔn)數(shù)；l傳熱面的特征尺寸，m；九一流體的熱導(dǎo)率，W/(m2oC)；u流體的流速，m/s；p流體的密度，kg/m3；圖9-8螺旋導(dǎo)流板卩一流體的粘度，Pas；Cp流體的比熱容，J/(kgC)；比流體在壁溫條件下的粘度，Pas查化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)上冊(cè)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(jì)P142和化

60、工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)第三冊(cè)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：4x500 x34l=6367mm=0.06367m2x(500+34)那么：Pr=36.872.859x103x6.3x10-30.4885Re=0.06367x08x12456.3x10-3由于0Pr10000，所以:0.14尢1a=0.027Re0.8Pr31l沁1.05a=0.027X0.0837X(10065924)。$x(3687)1x1.05=197.629W/(m2oC)10.063673因鹽水在彎曲的螺旋導(dǎo)流板中流動(dòng)，所以要對(duì)ax進(jìn)行修正。查基礎(chǔ)化學(xué)工程上冊(cè)P172修正公