2023年設計實例年產t順丁橡膠聚合車間工藝設計頁

第九章設計實例--年產HOOOt順丁橡膠聚合車間工藝設計

設計實例一

《年產HOOOt順丁橡膠聚合車間工藝設計》

設計說明書

一、概述

(-)設計原則

1.設計依據

依據有關部門下達的設計任務書或可行性研究報告的批文，環(huán)境影響報告書的批文，資

源評價報告的批文，技術引進報告的批文，技術引進合同，設計合同，其它文件等。

對于畢業(yè)設計而言，學生的設計依據就是專業(yè)教師下達的設計任務書。

2.車間概況

該車間設計生產規(guī)模為年產1lOOOt順丁橡膠。

主要原料：單體一一丁二烯；溶劑一一溶劑油；引發(fā)劑一一環(huán)烷酸饃、三異丁基鋁、三

氟化硼乙醛絡合物；終止劑一一乙醇；防老劑一一2.6-二叔丁基對甲苯酚(簡稱2.6.4)。

其生產原理采用溶液聚合的方法，使丁二烯、溶劑、引發(fā)劑等在連續(xù)釜式反應器中進行

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品一一

順丁橡膠。

3.工藝路線的確定

⑴聚合方法的確定

根據產物結構要求從自由基聚合、陰離子聚合、陽離子聚合、配位聚合等反應機理中選

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活性中心的形成

過程；特殊引發(fā)劑組分的安全防護；由于溶劑的存在必然要考慮的回收、循環(huán)利用；反應的

終止方式；產品防老化處理等特點。操作方式為連續(xù)操作。

⑵單體原料路線的確定

通過比較乙快法、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方法的優(yōu)缺點，結合當?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。

⑶溶劑的選擇

各種溶劑對反應原料、產物及反應所用各種引發(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，進行綜合比較，確定選擇溶劑油。

⑷引發(fā)劑的選擇

從適合順丁橡膠生產的引發(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、易分離及殘存對產物性能無影響等，對常用的四大類型引發(fā)劑Li系、Ti系、C。系、

Ni系進行比較，選擇Ni系引發(fā)劑，其組份主引發(fā)劑為環(huán)烷酸銀，助引發(fā)劑為以異丁基鋁，

第三組分為三氟化硼?乙醛絡合物。

⑸引發(fā)劑活性中心的形成方式一陳化方式

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，在一定的條件下進行的預混合反應。國內對上述引發(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.聚合反應機理及影響反應的因素

⑴聚合反應機理

丁二烯聚合反應的機理屬于連鎖聚合反應，遵循配位陰離子的鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止

及鏈轉移等基元反應機理。其總反應式為：

nCH2=CH—CH=CHT—fCH2—CH=CH—CH21n-----

⑵影響反應的因素

影響聚合反應的因素主要有引發(fā)劑的陳化方式，引發(fā)劑配制濃度，引發(fā)劑用量、配比,

通過幾方面進行分析，最后得出比較合適配方為:

銀/丁《2.0x10-5

鋁/丁(10x1(T4

硼/丁42.0x1(T4

鋁/硼＞0.25、醇/鋁=6

鋁/鍥=3?8

④單體濃度

提高單體濃度聚合反應速度增加，有利于提高產量。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%。

⑤溫度

聚合溫度升高，會使反應速度加快，產物分子量下降，但過高的溫度會造成大分子產生

支化，影響膠的質量。因此，要嚴格控制。一般首釜不大于95C,末釜不大于110℃。

⑥雜質

體系中的雜質主要有乙睛、水分、煥燃和空氣中的氧等，這些雜質主要對引發(fā)劑的活性、

誘導期的長短、體系的穩(wěn)定性、聚合速度產生影響，因此，要嚴格控制在一定指標以下。

設計原則中還要考慮主要設備的選型。

（-）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。

設計范圍包括：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。

車間設備采用露天與廠房內布置相結合的原則。其中罐區(qū)、凝聚采用露天布置，其它全

部采用廠房內布置。

（三）生產制度

考慮裝置的大修，采用年開工時間為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，每班八小時工作制。

二、原料、產品的物理化學性質及技術指標

（-）原料的物理化學性質及技術指標

生產順丁橡膠的主要原料：單體：丁二烯；溶劑：溶劑油；引發(fā)劑：環(huán)烷酸鍥、三異丁

基鋁、三氟化硼?乙醛絡合物；終止劑：乙醇；防老劑：2.6-二叔丁基-4-甲基苯酚（簡稱2.6.4）。

其化學名稱、分子式、結構式、物理化學性質、來源（原料路線確定）、用途等可以查閱《有

機化工原料手冊》《有機化工原料中間體便覽》《有機化學》及有關資料等獲得。設計時采

用的各種原料質量指標如下：

1.丁二烯

純度：299%；丁烯:＜1%；水值:＜20/ng/kg；醛酮總量：20mg/kg；二聚物:＜50mg/依；

乙月青：檢不出。

2.溶劑油（C6油）

組分：C；2.1%、C；57.8%、C；40.1%；儲程：60~90℃；碘值：＜0.2g/100g；水值：

＜20mg/kgo

3.環(huán)烷酸鎂

銀含量：＞7~8%；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%?

5.三氟化硼乙醛絡合物

BF3含量；＞46%；沸點：124.5?126℃。

6.終止劑

純度：95%；含水：5%；恒沸點：78.2℃；密度：810心/加。

7.防老劑

熔點：69~71℃；游離甲酚：<0.04%；灰分：<0.03%；油溶性：合格。

（-）生成物順丁橡膠的物理化學性質及技術指標

順丁橡膠的物理化學性質與其結構的直接關系。這種結構又分為分子內結構和分子間結

構（聚集態(tài)結構）。

1.順丁橡膠的結構

HH

\Z

/=C

-JU-CH2'CH2—CH2

/F順式1.4結構

<-----------（h86nm------------------->

還有反式1.4結構和1.2位加成產物。利用環(huán)烷酸保一三異丁基鋁一三氟化硼乙醛絡合

物引發(fā)體系使丁二烯聚合后的產物中含96%?98%的順式1.4結構，含1%?2%反式1.4結

構和1%?2%的1.2結構加成物。這種以順式1.4結構為主的聚合物具有分子鏈長，自然狀

態(tài)下為無規(guī)線團狀；分子內存在獨立雙鍵使大分子鏈的柔性大，同時易于硫化處理的特點。

由于順式1.4結構含量大，使得大分子的規(guī)整性好，同時又由于分子鏈無取代基，造成

對稱性好，但因其重復結構單元之間距離大，而使順式1.4結構聚丁二烯比反式1.4結構聚

丁二烯更難于結晶。即便能結晶，其熔點也低（順式1.4含量為98.5%的產物，熔點為0℃）,

因此，在常溫下無結晶態(tài)，只以無定形形態(tài)存在。相反，反式結構產物易結晶。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、耐撓曲性及動態(tài)性能好以及耐老化、而永久性好等特點。被廣泛用于輪胎加工行業(yè)。

但它也有加工性欠佳、強度較差、抗?jié)窕圆缓谩⒂欣淞餍詢A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)、生膠的分子結構、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（抗張強度、300%定拉伸強力、伸長率、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)據對常見橡膠膠進行

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、傳動帶、模壓制品、鞋底、膠鞋及海綿

膠等方面。

4.生產中成品膠質量指標

生產中成品膠質量指標如表9-1所小。

表9-1成品膠質量指標

項目優(yōu)級品一級品合格品

揮發(fā)份%<0.75<1.00<1.30

灰分%<0.30<0.30<0.30

生膠門尼粘度“100。。

1+445±545±545±7

混煉膠門尼粘度iOOc

M14-4°<68<73<73

25min6.5?10.56.2?10.76.0?11.0

300%定伸應力MPa35min7.0-11.06.7?11.26.5?11.5

50min6.8?10.86.5?11.06.3?11.3

拉伸強度MPa35min>14.2>13.7>13.2

伸長率%35min>450>430>430

三、車間危險性物料主要物性表

該車間危險性物料主要包括丁二烯、三異丁基鋁、溶劑油、乙醇等，其主要物性如表9-2

所示。

表9-2車間危險物料主要物性

序號名稱分子量熔點沸點閃點燃點爆炸極限（Vd%）國家備注

℃℃℃℃上限下限標準

丁二烯56-4.4

三異丁基198

鋁

溶劑油86686

乙醇4678.4

三版化硼142142.5?

乙醛絡合126

四、生產流程簡述

（-）生產流程簡述

1.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)崗位負責貯存、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

體丁二烯由后乙胞直接送聚合，聚合停產時，丁二烯直接送罐區(qū)。

計量崗負責為聚合輸送各種引發(fā)劑、終止劑。

配制崗負責為聚合配制引發(fā)劑和終止劑，止匕外，還負責接收鋁劑車間配好的三異丁基鋁。

粘度崗負責檢測生產的結果，測試門尼粘度和轉化率。

由乙月青來的丁二烯經流量控制閥控制合適流量，入文氏管與溶劑油溶劑進行混合，再進

入丁油預熱器（預冷器）進行換熱，控制一定入釜溫度。

銀組分和鋁組分分別由銀計量泵和鋁計量泵送出，經鋁一鎮(zhèn)文氏管混合后，與出丁油預

熱器（預冷器）的丁油溶液混合。

硼組分由硼計量泵送出與稀釋油經文氏管混合后，在釜底與丁油混合進入首釜。

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，

生成高分子量的丁二烯聚合產物一聚丁二烯。

首釜膠液自釜項出口出來，由第二釜釜底進入第二釜繼續(xù)進行反應；再由第二釜的釜項

出口出來，由第三釜釜底進入第三釜繼續(xù)進行反應；由第三釜的釜項出口出來，進入第四釜

繼續(xù)進行反應；當達到一定粘度和轉化率后，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入終止釜進行終止處理；最后，膠液由終止釜項出口出來，經膠液

過濾器和壓力控制閥入成品工段凝聚崗的膠液罐。

反應中換熱用的冷溶劑油視情況從不同釜的項部加入。

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。

混膠崗負責接收聚合來的膠液，并將門尼粘度不同的膠液混配成優(yōu)級品指標內的膠液；

在膠液罐定期回收一部分丁二烯；合格膠液送往凝聚崗。

凝聚崗負責將終止后進入膠液罐混合的門尼粘度合格的膠液進行凝聚，膠粒送洗膠崗，

溶劑油送回收工段。

洗膠崗負責用水洗掉膠粒表面的雜質，降低膠的溫度，并膠粒送往干燥崗。

干燥崗負責將含水40?60%的膠粒，通過擠壓脫水機、膨脹干燥機和干燥箱降到0.75%

以下，并呈海綿狀，直徑為10mm小膠條送至壓塊崗。

壓塊崗負責稱量壓塊。

薄膜崗負責薄膜包裝。

紙袋崗負責封袋、入庫。

被終止后的膠液進入膠液罐后，將部分未轉化的丁二烯經罐項壓控調節(jié)閥，鹽水冷凝冷

卻器，進入丁二烯貯罐，再送至丁二烯回收罐區(qū)。膠液在罐中根據門尼粘度值高低進行相互

混配合格后，經過膠液泵送往凝聚崗。

合格膠液被噴到凝聚釜內，在熱水、機械攪拌和蒸汽加熱的作用下，進行充分凝聚形成

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，氣體經過兩個并聯(lián)的循環(huán)水冷凝冷卻器，冷凝物進入油水分離器進行油水

分離，溶劑油用油泵送往溶劑回收罐區(qū)，水經油水分離罐底部由液面調節(jié)閥控制排出，經二

次凈化分離罐排入地溝。釜底膠粒和循環(huán)熱水經顆粒泵送入洗膠崗的緩沖罐，再經1號振動

篩分離出膠粒送至洗膠罐。

在洗膠罐中，用40?60C的水對膠粒進行洗滌，經洗滌的膠粒和水由2號振動篩進行分

離，并將含水40?60%的膠粒送往擠壓干燥崗。

通過擠壓機擠壓將膠粒含水量降到8?15%,然后，切成條狀進入膨脹干燥機加熱、加

壓，達到膨脹和內蒸的目的，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

膠的含水量達到0.75%以下。

干燥合格后的膠條經提升機送入自動稱量秤進行稱量壓塊(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

1.聚合工段操作控制指標

丁油濃度：12-15g/100mL

首釜溫度：＜95℃

未釜溫度：＜100℃

壓力：＜0.45MPa

引發(fā)劑配方：

保/?。?.0x10-5

鋁/丁W10x1

硼/?。?.0x1(T*

鋁/硼＞0.25、醇/鋁=6

鋁/鑲=3?8

防老劑/丁=0.79%?1.0%

轉化率：＞83%

收率：＞95%

每噸順丁膠消耗丁二烯：1.045t

2.后處理工段操作控制指標

膠液罐：貯量罐容積的80%；壓力O.IMPa。

膠液泵：壓力VO.lMPa。

凝聚釜：釜頂溫度：94?98℃；壓力40.08MPa

釜底溫度：96~101℃

液面：7視鏡

蒸汽壓力：＞0.9MPa。

水膠比（體積）：5?8

循環(huán)水壓力：＞0.15MPa

安全閥定壓：0.1MPa

噴膠量：10?25M③/人

循環(huán)水PH值：8~10

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：45~55℃

洗滌水罐液面：＞1/4

干燥崗：擠壓機出口膠含水：8-12%

熱風溫度：80?100℃

蒸汽壓力：＞0.9Mpa

循環(huán)水壓力：＜0.1Mpa

干燥五段溫度：175℃

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。根據這些原料的

性質查《化工工藝設計手冊》《化工生產安全與防護》等確定全車間火災危險等級為甲級;

爆炸危險場所分區(qū)為2區(qū)；車間建筑物屬一類工業(yè)建筑。

設計中電氣設備一律選用隔爆式電器設備：各設備均有接地線、跨接線等防靜電設施及

防雷設施；各崗位設有排風系統(tǒng)。此外在生產中還要注意以下問題：

車間內不準使用明火；禁止穿帶釘子進入裝置現(xiàn)場；禁止吸煙；禁止隨意用鐵器碰擊設

備；機動車不徑許可不得進入生產區(qū)。

生產人員必須熟悉相崗位消防設施的種類及存放位置，并能熟練正確使用，了解所處理

現(xiàn)場物料的性質。

生產人員上崗必須佩帶好勞動保護用品，在接觸三異丁基鋁和三氟化硼乙醛絡合物時必

須帶好手套、面具及其它防護用品。三異丁基鋁著火時不得用水和泡沫滅火器，應選用干粉

及四氯化碳。

生產人員地生產過程中要及時檢查，消除漏點。

設備跑料、貯罐冒頂后應立即采取緊急措施，切斷物料來源，控制現(xiàn)場，通知附近使用

明火單位立即停止，嚴禁開停傳動設備，及時回收流失物料或用蒸汽蒸煮，消除危險。

生產設備超壓時應采取緊急排空措施，必須有專人監(jiān)護現(xiàn)場。

在生產裝置檢修敲打設備時，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。

生產現(xiàn)場禁止存放大量易燃易爆物品。

設備開車前必須用氮氣置換，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)，而且要有氮氣保護。常壓罐保壓不超過0.05MPa,受

壓罐保壓0.4MPa。

設備檢修必須把物料倒空,并用盲板切斷與其它設備的聯(lián)系。清除可燃物，由車間安全員

開動火票，指令專人到現(xiàn)場監(jiān)護，檢修人員方可動火。管線動火可燃物含量要小于0.2%,容

器動火可燃物含量小于01％。

聚合釜清膠要用蒸汽蒸煮24小時以上，分析釜內可燃物小于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電機確定停止，并有專人監(jiān)護，嚴禁啟動電機。

槽車必須在指定地點裝卸物料，裝卸中汽車不準發(fā)動，使用膠管車身應有接地線，同時

流量不要過大，以免產生靜電，裝卸現(xiàn)場有專人看管。

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，有氮氣置換，并分析可燃物濃度

氧含量等，合格后方可入內。

后處理的電器、轉動設備多，生產人員上崗必須穿好工作服帶好安全帽。所有電器設備

在運轉中禁止用手亂動。

生產人員工作服內禁止帶東西，防止落入設備內影響生產。

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，要加強通風，排風。

設備動火要有動火票，并有專人監(jiān)護，切斷電源，嚴禁啟動。

膠庫禁止吸煙，使用明火，非崗位人員禁止入內，庫內要經常保持衛(wèi)生。

五、工藝計算與主要設備選型

（-）物料衡算

1.計算采用的基礎數(shù)據

年產量:110001

年開工時間：8000h

每噸順丁橡膠消耗丁二烯：1.045t

總轉化率：85%

丁濃：［?。?12?15g/100〃”

丁油入釜溫度：W40C

首釜溫度：＞95℃

末釜溫度：＞110℃

聚合系統(tǒng)壓力：W0.44MP。

計量罐壓力：＜0.1MPa

計量泵壓力：WO.8MPa

設計選用配方：

鍥/丁=2.0x10-5

鋁/丁=i.oxi（r*

硼/丁=2.0xi（r*

鋁/保=3?8

鋁/硼＞0.25

醇/鋁=6

防老劑/丁二烯=0.79%（質量比）

全裝置總收率為95.3%；總損耗4.7%（包括工藝損耗和機械損耗）。其分配如下（以

1.045噸100%丁二烯為基準計算收率和損耗）：

聚合掛膠等損失1%

聚合、凝聚的丁二烯機械泄漏損失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%

2.計算基準

連續(xù)反應操作過程以必/〃作為基準。

3.聚合釜物料衡算

聚合釜物料衡算圖如圖9-1所示。

掛膠損失

圖9-1聚合釜物料衡算圖

丁二烯系統(tǒng)：

每小時產膠量：11000x1000+8000=1.375x10Mg

需100%純度丁二烯量：L375x1()3x1.045=1436.875左g

扣除2.5%的損失量應有聚丁二烯：1436.875x(1-0.025)=1400.953依

按85%轉化率計算100%純度丁二烯的需求量：

1400.9534-0.85=1648.180Zg=30.522癡/小

未反應的丁二烯量：1648.180-1400.953=247.227左g/h

從原料車間來的丁二烯純度為99%,其余按正丁烯計。則需要的原料量：

1648.180+0.99=1664.828Zg/h

隨原料帶入的丁烯量：1664.828—1648.180=16.648Zrg/h

整理上述計算結果列下表。

3

組分質量分數(shù)Wkg/ht/dt/aM/h

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：5963

丁二烯密度：62Skg/

溶劑油密度：660kg/M3

溶劑油系統(tǒng)：

取［T］=13.5g/KXW則有：［?。?135依/優(yōu)3

每小時進入聚合釜的丁油量：1664.828+135=12.332加

每小時進入聚合釜的丁二烯原料量:2.686m3

12.332-2.686=9.646M3

每小時進入聚合釜的溶劑油量：

9.646x660=6366.36〃g

引發(fā)劑系統(tǒng)：

計算公式：引發(fā)劑用量=丁二烯進料摩爾數(shù)x（引發(fā)劑/丁）X引發(fā)劑分子量

a、環(huán)烷酸鎂:M像=58.7

1648.180+54x2.0xIO-*58.7=0.0358依小

0.0358-58.7=0.00061ktnol/h

商品中環(huán)烷酸鎂的含量為7.5%,故環(huán)烷酸鍥的量為：

0.0358+0.075=0.477攵g/h

M198

b、三異丁基鋁（4”。出）3）：Al（i-C4H9）3==27

1648.18+54Xl.Ox10-4x198=0.604^/h

折合成鋁的量：0.604x27+198=0.0824攵g/h

0.0824-27=0.00305kmol/h

C、三氟化硼乙醛絡合物（8K（G〃5）2。）

MBFslJHsbo=142MB—10.811

1648.18-54X2.0X10-4X142=0.867Zrg/h

折合成硼的量：0.867x10.811+142=0.066Zg/h

0.066^-10.811=0.0061kmol/h

聚丁二烯系統(tǒng)：

聚丁二烯：1648.18x0.85=140().953Zg/h

掛膠損失：1436875x0.01=14.369攵g/h

去終止釜干膠量:1400.953-14.369=1386.584^/h

A/0.0305「…

驗證配方：—=----------=5合格

Ni0.00061

Al_0.00305

合格

B~0.0061

聚合釜物料衡算列總表如下。

序號組分kg/ht/dt/aw%

1T烯16.6480.399133.1860.207

進2丁二烯1648.18039.55613185.44120.517

3溶劑油6366.36152.79250930.8879.251

4環(huán)烷酸銀0.4770.01143.8160.006

料5三異丁基鋁0.6040.001454.8350.008

6三氟硼乙醛絡合物0.8670.02086.9340.011

7進料合計8033.136192.78164265.092100

8T烯16.6480.399133.1860.207

出9丁二烯247.2275.9331977.8163.078

10溶劑油6366.36152.79250930.8879.251

11去終止釜聚丁二烯1386.58433.27811092.67517.261

料12三種引發(fā)劑1.9480.047615.5850.025

13掛膠損失14.3690.345114.9520.178

14出料合計8033.136192.78164265.092100

終止釜的物料衡算圖見圖9-2。

去

凝聚釜A

終

一|昉老制止

一終止為釜

圖9-2終止釜物料衡算圖

終止劑、防老劑系統(tǒng):

計算公式:

100%丁二烯摩爾費鋁丁匕儀醇鋁微乙醇分子量

乙醇用量=

乙醇純度＜乙醇密度

1648.18xl.0xl0-4x6x46

=0.001095M3/h

0.95x810x54

=0.001095x810=0.887必/h

其中水量占5%,其重量為：0.887x0.()5=0.()443Zg/h

100%乙醇用量:0.887—0.0443=0.8427Zg/h

防老劑用量：

取防老劑/丁二烯=0.79%,防老配制濃度為117gli

1648.18x0.0079=13.021kgh

13.0214-117=0.1HM3/h

隨防老劑一起帶入的溶劑量：。111—0.000109=0.1102M3/h

0.1102x66()=72.727版/h

整理得終止釜物料衡算列總表如下。

序號組分kg/ht/dt/aw%

1膠液8018.767192.45064150.13698.9311

進2終止劑0.84270.2026.7420.0104

3水0.04430.00110.3550.0005

4防老劑13.0210.312104.1650.161

料5帶入溶劑72.7271.745581.8170.897

6進料總計8105.402194.710164843.216100

7T烯16.6480.399133.1860.205

8T二烯247.2275.9331977.8163.0501

出9三種引發(fā)劑1.9480.046715.5840.024

10溶劑油6439.087154.53851512.69679.442

11干膠1386.58433.27811092.67517.107

12終止劑0.84270.2026.7420.0104

料

13水0.04430.00110.3550.0005

14防老劑13.0210.312104.1650.161

15出料總計8105.402194.710164643.216100

6、凝聚釜物料衡算

基礎數(shù)據：

a、終止釜物料衡算表中的出料數(shù)據；

b、循環(huán)水量：取水/膠液=7.5（體積）；

c、循環(huán)水入口溫度：取90℃；

d、0.9（表壓）MPa水蒸汽耗量：5噸水蒸汽/噸膠；

e、凝聚溫度：取95℃；

f、凝聚壓力：0.02俵壓）MPa；

g、膠液入釜溫度：取20℃；

h、油水分離內，水在燒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（以正己烷計）在95℃時的氣化熱為316.522k//^g；20℃?95℃的平均比熱約

為2A2SkJ/kg-℃；

j、丁二烯的95C時的氣化熱為131.884人〃必；20℃?95℃的平均比熱約為2.554

kJ/kg-C；

k、丁烯（以正丁烯計）在95℃時的氣化熱為254.139攵〃依；20℃?95℃的平均比熱約為

2.679上〃必?℃

m、經振動篩后自由水全部脫除，膠粒內含60%,含油約為0.5%：

n、干燥脫水裝置使膠粒內含水和油（即揮發(fā)分）小于0.75%；

。、包裝入庫成品膠質量指標（見表9-1）

注：h,i,j數(shù)據查于《化工工藝設計手冊》下冊；g查于《高聚物合成工藝設計基礎》P30；其余取自某

操作現(xiàn)場數(shù)據。

計算：

凝聚釜物料衡算圖見圖9-3。

凝機

聚

釜熱

水、膠粒去振動篩

0.9MPa水蒸氣

圖9-3凝聚釜物料衡算圖

（1）循環(huán)熱水量

取：水/膠液=7.5（體積比）

則用水量：（12.332+0.111）x7.5=93.33M37b

取用水量為93〃3/h；即為93T/h。

（2）損失量

T二烯機械損失：1648.18x0.005=8.241攵g/h

聚丁二烯渣沫損失：164818x0.005=8.241kg/h

損失的防老劑：13.021x0.（X）5=0.065\kg/h

（3）去振動篩的聚丁二烯膠粒量

聚丁二烯：1386.584-8.241=1378.343Ag/h

膠粒內含防老劑：13.021-0.0651=12.956Ag/h

膠粒內含油：1386.584x0.005=6.933^/h

膠粒內含水：1386.584x0.6=831.951kg巾

（4）水蒸氣冷凝量

溶劑油氣化量：6439.087—6.933=6432044Zg/h

丁烯氣化量：16.648Zg/h

丁二烯氣化量：247.227-8.241=238.986Zg/h

注：未扣除膠液罐中回收的丁二烯量。

查《基礎化學工程》上冊P338表10得：0.9（表）M4水蒸熔值AH汽=2781.71%〃必

查《基礎化學工程》上冊P337表9得：95℃飽和水焰值水=397.75攵g。

焰差為：=2781.71-397.75=23S3.96kJ/kg

分幾部分估算水蒸汽冷凝量：

①用于溶劑油氣化

6432.044x[316522+2.428（95-20）]

Gw1345.307Zg/h

2383.96

②用于丁烯氣化

16.648x[254.139+2.679x(95-20)]

3』78必/h

2383.96

③用于丁二烯氣化

238.986x[131.884+2554(95-20)]

=32.423Ag/h

2383.96

④用于循環(huán)水從90℃升溫到95℃

93000x4.1868x(95-20)

=816.65kg/h

2383.96

四項之和:

G=1345.307+3.178+32.423+816.65=2197.558Zg/h

這些冷凝水有831.951kg包含在膠粒內，全部冷凝水與循環(huán)水一起支振動篩。

(5)進入凝聚釜的蒸汽總量：1.375x5000=6875Zg/h

其中去油水分離器的水蒸氣量：6875-2197.558=4677.442Zg/h

整理得凝聚釜物料衡算數(shù)據列下表。

類別序號組分kg/ht/dt/dW%

進1膠液8105.402194.52964843.2167.506

2循環(huán)水93000223274400086.127

料3水蒸汽6875165550006.367

4進料合計107980.4022591.529863843.216100

5聚T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0.84270.0206.7420.001

10水95197.5122284.741761580.46488.1619

11去1號篩合計96598.5352318.365772788.64589.4589

去12T烯16.6480.399133.1860.015

油13丁二烯238.9865.7361911.8890.221

水14溶劑油6432.044154.37951456.3525.957

分15水蒸氣4677.442112.25937419.5364.332

離16去分離罐合計11365.12272.76390920.96310.525

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16.5470.397132.3770.0161

21出料合計107980.4022591.529863843.216100

7、振動篩及熱水罐物料衡算

物料衡算圖見圖9?4。

幼篩

洗

去污水池

圖9-4緩沖罐、振動篩、洗膠罐物料衡算圖

進料系統(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：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

振動篩和洗膠罐物料衡算列下表。

序號組分kg/ht/dt/aw%

進1膠粒和水96598.5352318.365772788.64582.85

2洗膠水2000048016000017.15

43進料合i|-116598.5352798.365932788.645100

4去凝聚循環(huán)熱水罐的水93000223274400079.77

5去洗滌熱水液的水2000048016000017.15

出去6聚丁二烯1378.34333.0811026.748

干7防老劑12.9560.311103.644

燥8溶劑油6.9330.16655.463

脫9水831.95119.9676655.605

水106?9項合計2230.18353.52417841.461.91

去11引發(fā)劑1.9480.046715.584

污12終止劑0.84270.02026.742

料水13水1365.56132.77310948.488

池1411-13項合計1368.351732.8410946.8141.17

15出料總合計116598.5352798.365932788.24100

8、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

按指標膠內揮發(fā)分（水、油）＜0.75%,設計取0.74%,其中水0.64%,油0.1%。貝心

膠內含水：1378.343X0.0064=8.821kg/h

脫水量：831.951-8.821=823.13kg/h

膠內含油：1378.343X0.001=1.378kg/h

脫油量:6.933-1.378=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：1.378kg/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)據列下表。

序號組分kg/ht/dt/aW%

進料1含水膠粒等2230.18353.52417841.46100

去2聚T二烯1378.34333.08011026.74

出包3防老劑12,9560.311103.644

裝4水8.8210.21270.571

5溶劑油1.3780.03311.026

6去包裝合計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828.68419.8886629.47037