丁苯橡膠工藝設(shè)計(畢業(yè)設(shè)計)

畢業(yè)設(shè)計(論文)原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人嚴峻承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計〔論文下進展的爭論工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的爭論成果，也不包含我為獲得安陽工學(xué)院及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本爭論供給過幫助和做出過奉獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名： 日 期：指導(dǎo)教師簽名： 日 期：使用授權(quán)說明本人完全了解安陽工學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計〔論文〕的規(guī)定，即：依據(jù)學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計〔論文〕的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計〔論文〕的印刷本和電子版，并供給名目檢索與閱覽效勞；學(xué)校可以承受影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨荚O(shè)計的局部或全部內(nèi)容。作者簽名： 日 期：名目摘要 IAbstract II\l“_TOC_250037“第1章概述 2\l“_TOC_250036“丁苯橡膠的橡膠的進展歷史 2\l“_TOC_250035“將來的進展前景 3\l“_TOC_250034“丁苯橡膠的分類 4\l“_TOC_250033“丁苯橡膠的構(gòu)造、性能和用途 5丁苯橡膠的構(gòu)造 5丁苯橡膠的性能 5丁苯橡膠的用途 6\l“_TOC_250032“丁苯橡膠的生產(chǎn)技術(shù) 6乳液聚合(ESBR) 6溶液聚合(SSBR) 7\l“_TOC_250031“第2章低溫乳液聚合丁苯橡膠工藝設(shè)計 9\l“_TOC_250030“低溫乳液聚合丁苯橡膠的條件 9分散介質(zhì) 9單體純度 9聚合溫度 9轉(zhuǎn)化率與聚合時間 9\l“_TOC_250029“丁苯橡膠生產(chǎn)工藝流程簡介 9原料預(yù)備過程 9聚合過程 10分別過程 10后處理工段 10工藝流程簡圖 11\l“_TOC_250028“工藝流程圖 12\l“_TOC_250027“第3章物料衡算 13\l“_TOC_250026“根底數(shù)據(jù) 13\l“_TOC_250025“聚合物料工段衡算 14進料計算 14出料計算 16\l“_TOC_250024“第4章熱量衡算 17\l“_TOC_250023“聚合熱 17\l“_TOC_250022“冷卻熱 17\l“_TOC_250021“攪拌熱 18\l“_TOC_250020“大氣吸熱 18\l“_TOC_250019“熱量統(tǒng)計 19\l“_TOC_250018“所需氨的量的計算 20Cp的計算 20\l“_TOC_250017“第5章聚合釜的選型 21\l“_TOC_250016“聚合釜的長徑比 21\l“_TOC_250015“攪拌器的計算 22\l“_TOC_250014“傳熱的計算 23\l“_TOC_250013“進出口管徑 25\l“_TOC_250012“支座的選用 25\l“_TOC_250011“視鏡和溫度計接收的選用 25\l“_TOC_250010“人孔的選取 26\l“_TOC_250009“聚合釜 27\l“_TOC_250008“第6章關(guān)心設(shè)備的選型 28\l“_TOC_250007“管道直徑的計算 28\l“_TOC_250006“泵的選型 28\l“_TOC_250005“第7章安全生產(chǎn)及環(huán)境保護 30\l“_TOC_250004“環(huán)境保護 30\l“_TOC_250003“安全措施 30\l“_TOC_250002“結(jié)論 32\l“_TOC_250001“致謝 33\l“_TOC_250000“參考文獻 3410kt/a丁苯橡膠合成廠工藝設(shè)計1工藝設(shè)計。通過比較目前丁苯橡膠的聚合生產(chǎn)方法，最終確定以低溫乳液聚合法作為聚合的工藝生產(chǎn)方法。在設(shè)計過程中，依據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，進展了較為具體的物料恒算和能量恒算，對聚合釜進展了工藝計算和選型，計算得到的聚合釜釜徑為2400mm高為8000mm承受布魯馬金式攪拌器和內(nèi)冷件直管式換熱器。綜合上述工藝計算和設(shè)計結(jié)果，繪制出了工藝流程圖、主要設(shè)備圖。同時對聚丁苯橡膠生產(chǎn)過程中的安全留意事項及“三廢”治理作了相關(guān)說明。關(guān)鍵詞：丁苯橡膠低溫乳液聚合工藝設(shè)計聚合釜IProcessDesignof10kt/aStyrene-butadieneRubberSynthesisFactoryAbstract：Styrene-butadienerubberisacopolymerofbutadieneandstyrene.Inrecentyears,theStyrene-butadienerubberiswildlyusedineverywhereforitslowpriceandgoodproperty.Thisdesignisprocessdesignbasedonbutadieneandstyreneasrawmaterials,withanannualoutputof10,000tonsofSBR.BycomparingwiththepresentSBRpolymerizationproductionmethod,wemakeadecisiontotreatemulsionpolymerizationatlowtemperatureaspolymerizationproductionmethodatlast.Inthedesignprocess,inaccordancewiththerequirementsofthemissiondesign,Ifinishedamoredetailedmaterialbalanceandenergybalance.Throughtheprocesscalculationandselection,Ifinallyfinishedmydesignofpolymerizer.Thediameterofitis2400mmandtheheightofitis8000mm.IchooseBrumagin-typeimpellerasimpellerofthepolymerizer.Astoheatexchanger,Ifinallychoosestraighttube-typeheatexchangerastheinnercoolerofit.Accordingtotheaboveprocesscalculationanddesignresults, Idrawtheprocessflowdiagramandmainequipment.Atthesametime,Iexplainedthesecurityconsiderationsoftheprocessofproductionandthetreatmentofthe“threewastes“.Keywords：styrene-butadienerubber;lowtemperatureemulsionpolymerization;processdesign;polymerizerII引言100年的進展。關(guān)于丁苯橡膠的各個方面的理論都趨于成熟，但是仍有缺乏的地方。我國橡膠制品業(yè)雖然起步與興旺國家相比較晚但是進展的勢頭迅猛，各種橡膠制品產(chǎn)量都有大幅度增長，自行車胎、膠鞋和再生膠產(chǎn)量均居世界首位，我國丁苯橡膠的需求量不斷增加，估量將來我國對丁苯橡膠的總消費量將到達約85.0萬噸/年，其中乳聚丁苯橡73.0萬噸/12.0萬噸/年，乳聚丁苯橡膠仍將是我國丁苯橡膠消費的主要產(chǎn)品。所以對于低溫乳液聚合丁苯橡膠的爭論固然有其價值。本設(shè)計在現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)的根底上對丁苯橡膠化工廠進展了設(shè)計，以求其滿足現(xiàn)有的國情下產(chǎn)出更好的丁苯橡膠產(chǎn)品。11丁苯橡膠的橡膠的進展歷史1912年，德國Bayer公司發(fā)表了丁二烯乳液聚合制取聚丁二烯橡膠的第一篇專利，2020年月，該國為改進乳聚丁二烯的性能，選用苯乙烯為其次單體，制得了乳聚丁苯Buna-SIGFarben公司[1]1933Buna-S的第一篇專1935Schkopau1937年建成投產(chǎn)。最早生產(chǎn)乳聚丁苯橡膠是德國人，而美國人卻讓它得到了快速進展。二戰(zhàn)之前，美國由于橡膠需求量增加，自然橡膠來源被切斷。美國在RubberReserve公司統(tǒng)籌下，快速開展Buna-S技術(shù)進展生產(chǎn)，以后改進了GR-S乳聚丁苯橡膠的技術(shù)。(50℃)乳液聚合工藝生產(chǎn)丁苯橡膠。(5℃)乳液聚合工藝，使乳聚丁苯橡膠的性能得到顯著改善，因而在大宗用途方面熱法已漸漸為冷法乳聚丁苯橡膠所取代。但是由于熱法乳聚丁苯橡膠也具有獨特的性能和肯定的應(yīng)用領(lǐng)域，所以至今仍有少量生產(chǎn)。1948年，前蘇聯(lián)在沃龍尼什建立了乳聚丁苯橡膠生產(chǎn)裝置，承受熱法間歇聚合生產(chǎn)丁苯橡膠，后來又開發(fā)了冷法連續(xù)聚合的生產(chǎn)技術(shù)。從過硫酸鹽引發(fā)系統(tǒng)的熱法聚合轉(zhuǎn)向氧化復(fù)原引發(fā)體系的冷法聚合，是生產(chǎn)乳聚丁苯橡膠聚合工藝的突破。為加速聚合反響，削減冷劑消耗，聚合溫度也有所提高。聚合設(shè)備趨向大型化，連續(xù)聚合30~45m3的聚合釜。在分散和后處理方面，以高分子絮凝劑代替氯化鈉，大大削減了氯化鈉的消耗量[3]。聚合工藝自動化水平的提高，改善了產(chǎn)品質(zhì)量。充油母煉膠、充炭黑母煉膠、充油充炭黑母煉膠的消滅也使乳聚丁苯橡膠品種大大增加。1960年從前蘇聯(lián)引進技術(shù)在蘭州投產(chǎn)的第一套生產(chǎn)裝對苯二酚-亞硫酸鈉為引發(fā)體系的熱法聚合工藝生產(chǎn)高門尼黏度丁苯橡膠。為改造落后的聚合工藝，蘭州石化公司[4]1963-1965年間完成了松2鐵鹽-乙二胺四乙酸鈉-甲醛次硫酸鈉為復(fù)原系統(tǒng)。蘭州石化公司合成橡膠廠承受此項技術(shù)到達50kt/a，并且既可以生產(chǎn)一般乳聚丁苯橡膠，又可生產(chǎn)充油乳聚丁苯橡膠。該公司石油化工爭論所自行開發(fā)的經(jīng)(10±2)h聚合使單體轉(zhuǎn)化率達(70±2)%的技術(shù)也已投入工業(yè)應(yīng)160kt/a。為滿足中國對乳聚丁苯橡膠[5]的需求，吉林石化公司和齊魯石化公司先后從日本合成80kt/a19821987年建成投產(chǎn)。經(jīng)過幾年的改造，兩公司的生產(chǎn)力量已到達130kt/a。1998年，中國臺灣合成橡膠公司在江蘇南通合資建成的100kt/a的乳聚丁苯橡膠裝置(申花化工公司)投產(chǎn)，經(jīng)改造，2023170kt/a[6]2080年月后期引進國外技術(shù)開頭21100kt/a。將來的進展前景近年來，我國橡膠制品業(yè)進展快速，各種橡膠制品產(chǎn)量都有大幅度增長，自行車胎、1995年我國丁苯30.60萬噸/年，202342.32萬噸/年，1995-2023年表觀消費6.70%；202360.46萬噸/年；2023年進62.51萬噸/3.3975.0％；2023年增加到65.32萬噸/年，同比增長8.04％，產(chǎn)品自給率為78.7％，2023-2023年表觀消費量的年均增長率9.07％。是我國丁苯橡膠最主要的消費領(lǐng)域，消費量約占總消費量的54.4％，產(chǎn)品主要用作輪胎的橡膠的其次大消費領(lǐng)域，消費量約占總消費量的16.5％，產(chǎn)品主要是布面膠鞋和全膠鞋，其中使用丁苯橡膠以牌號150211.2％，其中大型膠管膠帶企業(yè)所用丁苯橡膠產(chǎn)品以1500、1502居多，原料來源除國產(chǎn)外，主要來自韓國胎、摩托車胎和手推車胎，消費量約占總消費量的9.3％。除此之外，丁苯橡膠還可用于8.6％。我國丁苯橡膠的消費區(qū)域主要集中在山東、江蘇、浙江、上海、福建和廣東等地，競爭也主要在該區(qū)域開放。其中山東地區(qū)年消費量在14.0萬-15.0萬噸/年左右，約占國內(nèi)總32515.0萬噸/年，福建、廣東地區(qū)的年消費量分別約為10.0萬噸/年。其中山東地區(qū)主要以輪胎、輸送帶、膠管和膠鞋為主，江其傳統(tǒng)的橡膠加工行業(yè)。在今后幾年，我國汽車工業(yè)仍將持續(xù)快速進展[7]，由此將連續(xù)推動輪胎行業(yè)的快速進展有較大的增長。丁苯橡膠的分類自1937年開頭生產(chǎn)丁苯橡膠以來，經(jīng)過不斷改進和進展，生產(chǎn)方法消滅了低溫乳液目前，世界上三十多個國家和地區(qū)，生產(chǎn)著數(shù)百種丁苯橡膠。[8]。圖1.1展現(xiàn)了丁苯橡膠的分類，圖中數(shù)字是國際合成橡膠生產(chǎn)者協(xié)會統(tǒng)一的分類，每個數(shù)字代表一個系列，每個系列后兩位數(shù)字不同，還有假設(shè)干品種。乳液聚合丁苯橡膠橡膠丁苯橡膠

1000高溫丁苯橡膠1100高溫充炭黑用煉膠高溫乳聚丁苯橡膠 1200高溫充油丁苯橡膠1300高溫充油充炭黑用煉膠2023高溫丁苯膠乳一般品種 1500低溫丁苯橡膠1600低溫充炭黑用煉膠低溫乳聚丁苯橡膠 1700低溫充油用煉膠1800低溫充油充炭黑用煉膠高苯乙烯丁苯橡膠特別品種乳聚丁苯橡膠 羧基丁苯橡膠液體丁苯橡膠溶液聚合丁苯橡膠橡膠

烷基鋰溶聚丁苯橡膠錫偶聯(lián)丁苯橡膠丁苯橡膠1.1丁苯橡膠的分類

無規(guī)共聚丁苯橡膠橡膠嵌段共聚丁苯橡膠橡膠4丁苯橡膠的構(gòu)造、性能和用途丁苯橡膠作為通用橡膠其構(gòu)造性能用途都有它自身的特點。丁苯橡膠的構(gòu)造丁苯橡膠的主鏈構(gòu)造如下：CH CH CH CH CH2 2 x

CH CHCHzy 2CHzCHCH2乳液聚合和局部溶液聚合的丁苯橡膠是丁二烯與苯乙烯的無規(guī)共聚物，還有一局部溶液聚合的丁苯橡膠是丁二烯和苯乙烯的嵌段共聚物[9]。乳液聚合的產(chǎn)品中殘留有乳化劑、丁二烯在丁苯橡膠分子中主要是-1,4-聚合，而-1,2-聚合較少。乳液聚合所得產(chǎn)物中，反-1,4-聚合居多；而溶液聚合丁苯橡膠中，則順-1,4-聚合較多。高溫、低溫乳液聚合丁苯橡膠分子相比較，高溫乳液聚合橡膠中順-1,4-聚合多，反-1,4-聚合少，而-1,2-聚合在兩者中相差不大。丁苯橡膠分子中苯乙烯含量多少，打算其玻璃化溫度的凹凸。大量生產(chǎn)的乳液丁苯橡膠苯乙烯含量為23.5%(質(zhì)量)，這種含量的丁苯橡膠有較好的物理力學(xué)性能。溶液聚合丁時，Tg為-57~-52℃，苯10%時，Tg為-75℃。乳液 Mn為十萬左右溶液聚合丁苯橡膠的Mn在二十萬子量分布指數(shù)Mw/Mn7.5，低溫乳液聚合丁苯橡膠Mw/Mn4～6，而溶液聚合丁苯橡膠Mw/Mn1.5～2.0。丁苯橡膠的性能0.92～0.9723%的丁苯橡0.94。15℃，耐寒性比自然橡膠稍差。5改善。丁苯橡膠加工時，加協(xié)作劑難度比自然橡膠大，協(xié)作劑在丁苯橡膠中分散性差。丁苯橡膠的耐溶劑性能及其電性能均與自然橡膠相近。耐水、耐酸、耐堿性能好，不丁苯橡膠簡潔與其他高不飽和通用橡膠并用，尤其是與自然橡膠或順丁橡膠并用，可以抑制丁苯橡膠性能上的缺點。橡膠差。丁苯橡膠還能進展氧化、鹵化和氫鹵化等反響。丁苯橡膠的用途特別介質(zhì)外，一般場合均可使用。大，載重汽車輪胎及子午胎的應(yīng)用比例較小。某些汽車零件也使用丁苯橡膠來制造。丁苯橡膠還用于制造無特別要求的膠帶、膠管等工業(yè)品。如皮帶運輸機的輸送帶、輸雨衣等。此外，丁苯橡膠還用于電纜加工、黏合劑、涂料、建筑等非橡膠工業(yè)部門。丁苯橡膠的生產(chǎn)技術(shù)丁苯橡膠生產(chǎn)工藝目前有兩種路線。(ESBR)(二丁基萘磺酸鈉)和脂肪酸皂為乳化劑、過硫酸鉀為引發(fā)劑于50℃)為乳化劑，5冷法熱6“冷法”乳聚工藝所取代。目前，的生產(chǎn)技術(shù)主要以“冷法”乳聚工藝為主，其生產(chǎn)工藝根本定型，產(chǎn)品約占乳聚80％以上。其反響式如下：(x+y)CH2 CH CH CH2+z

CH CH2

CH2

CH CH CH2x

CH2

CHzCH CH2CHzyCHCH2低溫乳液聚合法是最常用的工藝技術(shù)，世界上約90％的乳聚丁苯橡膠是用此法生產(chǎn)。(乳化劑為歧化松香酸鉀皂或與脂及酸皂混合)相中由氧化-合物的鏈增長(單體液滴不斷向膠束內(nèi)集中以補充單體的消耗)，并用鏈轉(zhuǎn)移調(diào)整劑調(diào)整聚合物平均分子量，當(dāng)單體轉(zhuǎn)化率到達肯定值時，終止聚合反響。膠乳經(jīng)閃蒸、壓縮、冷凝用加權(quán)平均的方法將不同門尼的脫氣膠乳調(diào)配成要求門尼值的脫氣膠乳，再參加防老劑或pH3.0～4.050～60℃的條件下進展分散，使橡膠自膠離析出來，再經(jīng)洗滌、脫水、枯燥、稱重后，壓制成產(chǎn)品膠塊。乳聚丁苯橡膠具有較好的綜合性能。它的物理機械性能、加工性能和制品使用性能都乳聚丁苯橡膠能與自然橡膠以及多種合成橡膠并用，使其應(yīng)用范圍得以擴大。乳聚丁苯橡膠可用于制造輪胎、膠管、膠帶、膠鞋、絕緣材料及其它多種工業(yè)橡膠制品。充油乳聚丁苯橡膠生熱低、滯后損失小、低溫屈撓壽命長，用于輪胎胎面膠具有優(yōu)良的牽引力和耐磨性，故大量用于輕松客車、轎車的胎面和胎側(cè)。(SSBR)SSBR)類溶劑中聚合制得的共聚橡膠。60年月首先由美國菲利浦斯公司承受烷基鋰作為引發(fā)劑的-l,4-(Alfin)引發(fā)體系溶聚Ziegler-Natta發(fā)劑體系溶聚丁苯橡膠。7丁二烯、苯乙烯在非極性烴類溶劑的存在下經(jīng)烷基鋰引發(fā)共聚。由于丁二烯和苯乙烯的競聚率相差懸殊，要制得無規(guī)溶液丁苯橡膠，可通過在丁二烯和苯乙烯共聚體系中參加通過轉(zhuǎn)變無規(guī)劑的種類和用量，可以調(diào)整共聚物的微觀構(gòu)造，獲得滿足各種不同性能的膠料。無規(guī)劑一般承受四氫呋喃(THF)，醇類為終止劑。此方法有有間歇法和連續(xù)法兩種。具有代表性的間歇法工藝路線為Phillips法，連續(xù)法為Firestone法。兩種聚合方法的比較生成工藝很不成熟，有多方面需要很大在改進。90％的消耗的是乳聚丁苯橡膠，故爭論其生產(chǎn)工藝仍有其有用價值。因此，本設(shè)計仍承受低溫乳聚生產(chǎn)工藝。82章低溫乳液聚合丁苯橡膠工藝設(shè)計低溫乳液聚合丁苯橡膠的條件分散介質(zhì)60%～300%，水量的多少對體系的穩(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；尤其對于低溫聚合，這種影響更大。因此，低溫乳液聚合生物質(zhì))1∶2.0～1∶2.5。單體純度丁二烯的純度＞99%。對于由丁烷、丁烯氧化脫氫制得的丁二烯中丁烯含量≤1.5%，硫化物≤0.01%，羰基化合物≤0.006%；對于石油裂解得到的丁二烯中炔烴的含量應(yīng)掌握的純度＞99%，并且不含二乙烯基苯。聚合溫度化復(fù)原引發(fā)體系，可以在進展，同時，鏈轉(zhuǎn)移少，產(chǎn)物中橡膠。低溫下聚合的產(chǎn)物的性能要比高溫下聚合的產(chǎn)物的好。轉(zhuǎn)化率與聚合時間60%～70%，多掌握在7～12h，反響過快會造成傳熱困難。丁苯橡膠生產(chǎn)工藝流程簡介原料預(yù)備過程的丁二烯混合。然后與乳化劑混合液(乳化劑、去離子水等)和活化劑在管路中混合后進入9聚合過程取樣測定固體含量來計算，門尼粘度由取樣測定來確定。雖然生產(chǎn)中轉(zhuǎn)化率掌握在60%劑終止反響，以確保產(chǎn)物門尼黏度合格。分別過程從終止釜流出的終止后的膠乳液進入緩沖罐。然后經(jīng)過兩個不同真空度的閃蒸器回收回收的丁二烯經(jīng)壓縮液化，再冷凝除去惰性氣體后循環(huán)使用。脫除丁二烯的乳膠進入苯乙0.1%。經(jīng)減壓脫出苯乙烯的塔底膠乳進入混合槽，在此與規(guī)定數(shù)量的防老劑乳液進展混合，必要時參加充油乳液，經(jīng)攪拌混合均勻后，送入后處理工段。后處理工段24%～26%食鹽水進展破乳而形成漿狀物，然0.5%55℃左右。從膠粒皂化槽出來的膠粒和清漿液經(jīng)振動篩進展過濾分別后，濕膠粒進入洗滌槽用膠20%5～50mm的膠粒，用空氣輸送器送到枯燥箱中進展枯燥。9070履帶為多孔的不銹鋼板制成，為防止膠粒粘結(jié)，可以在進料端噴淋硅油溶液，膠粒在上層履帶的終端被刮刀刮下落入其次層履帶連續(xù)通過枯燥室枯燥?？菰镏梁?.1%。然后經(jīng)稱量、壓塊、檢測金屬后包裝得成品丁苯橡膠。10工藝流程簡圖單體回收單體回收溶劑回收單體水或溶劑引發(fā)劑聚閃蒸脫氣凝洗脫干成合成橡膠合集滌水燥型2.1低溫乳液聚合丁苯橡膠流程簡圖11工藝流程圖122.2低溫乳液聚合丁苯橡膠工藝流程圖P-101X-101X-102E-101R-1013章物料衡算根底數(shù)據(jù)10kt/a92600.6%7800小時。原料指標(biāo)、產(chǎn)品指標(biāo)和所需配方分3.13.23.3。3.1原料指標(biāo)[14]原料丁二烯純度苯乙烯純度丁二烯/苯乙烯混合苯乙烯純度混合丁二烯純度純堿流量/BD流量

指標(biāo)99.3%99.6%72/2894%93%1/13.2產(chǎn)品指標(biāo)[14]產(chǎn)品氣提膠結(jié)合苯乙烯含量殘留苯乙烯最終膠乳尾氣中的丁二烯含量潷析器中的殘留苯乙烯門尼粘度伸長率

指標(biāo)22.5~25.4%0.1%20.5~23.5%2.0%0.06%46~58480%原料及關(guān)心材料配方3.3聚合配方原料及關(guān)心材料配方丁二烯72單體苯乙烯28相對分子質(zhì)量調(diào)整劑叔十烷基硫醇0.16介質(zhì)水19513歧化松香酸鉀皂4.62歧化松香酸鉀皂4.62乳化劑水－過氧化物0.06－0.120.06－0.12硫酸亞鐵0.01引發(fā)劑體系復(fù)原劑活化劑雕白粉0.04－0.10螯合劑EDTA0.01－0.025緩沖劑磷酸鈉0.24－0.45二甲基二硫代氨終止劑0.08－0.14基甲酸鈉聚合溫度，℃5反響條件轉(zhuǎn)化率，%60聚合時間，h9聚合物料工段衡算物料衡算是衡算的根底，分為進料計算和出料計算兩個步驟。進料計算每小時產(chǎn)量：1×10000×1000÷7800=1282.05(kg/h)每小時消耗的烴含量：1282.05×0.92=1179.486(kg/h)72:28則有1981.64×0.72=1426.78(kg/h)純苯乙烯的進料量為：1981.64×0.28=554.86(kg/h)1426.78÷0.94=1517.85(kg/h)每小時苯乙烯的混合進料量為：554.86÷0.93=596.62(kg/h)BD的總損失量：1426.78×(0.2%+0.6%+2%)=39.95(kg/h)單體ST的總損失量：554.86×(0.2%+0.6%+0.1%+0.06%)=5.33(kg/h)BD的進料量：[1426.78－(570.71－39.95)×90%]÷96%=988.64(kg/h)ST的進料量：[554.86－(299.15－5.33)×90%]÷96.5%=300.96(kg/h)1460ppm，則純堿的耗量為(60×10-6－10×10-6)×1426.78÷1%=7.1334(kg/h)5%[15]，則去離子水的用量為：3864.20×5%=193.21(kg/h)堿純堿循環(huán)使用，且純堿的循環(huán)流量等于丁二烯的進料量，則M堿3.4顯示了配方中全部物質(zhì)的流量。3.4配方的中物質(zhì)流量計算

=1426.78(kg/h)原料流量(kg/h)單體BDST1517.85596.62乳化劑松香酸鉀皂1981.64×4.62%=91.55介質(zhì)WT1981.64×195%=3864.20硫酸亞鐵1981.64×0.01%=0.1982活化劑雕白粉1981.64×0.2%=3.96EDTA1981.64×0.01%=0.1982調(diào)整劑叔十二碳硫醇1981.64×0.16%=3.17氧化劑過氧化氫對錳烷1981.64×0.1%=1.98終止劑二甲基二硫代氨基甲酸鈉1981.64×0.1%=1.98緩沖劑磷酸鈉1981.64×0.3%=5.941981.64×(0.16+4.62+0.1+0.01+0.2+0.01+0.3+0.1)%=108.99(kg/h)進料主物料見表3.5：查閱相關(guān)資料我們得到原料單體的摩爾質(zhì)量和密度[16~17]BD的摩爾質(zhì)量為54(kg/kmol) ST摩爾質(zhì)量為104(kg/kmol)BD密度ρ為621.1(kg/m3) 密度ρ為909.82(kg/m3)3.5進料主物料的流量流量BDST質(zhì)量流量(kg/h)1426.78554.86摩爾流量(kmol/h)26.425.342.300.6099各種進料見表3.6：153.6各種進料的流量組分物料質(zhì)量流量(kg/h)單體BDST1426.78554.86乳化劑岐化松香酸鉀皂91.55介質(zhì)WT3864.20雕白粉3.96活化劑溶液EDTA0.1982硫酸亞鐵0.1982調(diào)整劑溶液叔十二碳硫醇3.17氧化劑溶液過氧化氫對錳烷1.98終止劑溶液二甲基二硫代氨基甲酸鈉1.98緩沖劑磷酸鈉5.94總進料量——5954.82出料計算1426.78×0.6=856.07(kg/h)BD:ST=77:2323÷77×856.07=255.71(kg/h)丁二烯剩余的量：1426.78－856.07=570.71(kg/h)苯乙烯剩余的量：554.86－255.71=299.15(kg/h)尾氣中丁二烯的含量：1426.78×0.02=28.54(kg/h)氣提膠殘留苯乙烯：554.86×0.1%=0.5549(kg/h)潷析器中的殘留苯乙烯：554.86×0.06%=0.3329(kg/h)3.7出料流量：3.7出料流量流量膠乳總量BDST固性物水質(zhì)量流量(kg/h)4843.05570.71299.15108.993864.20摩爾流量(kmol/h)——10.572.88——————0.91890.3288————164章熱量衡算熱量衡算。進展熱量衡算的第一步就是進展所需聚合釜數(shù)量的計算，由表3.4得出M總=1981.64+3.17+3864.20+91.55+1.98+1.98+3.96+0.1982+0.1982=5948.88(kg/h)又由于物料的平均密度為899kg/m3故平均流量=M ÷899=6.62(m3/h)取反響釜體積V=30(m3)則每釜滯留總t=30÷6.62=4.53t=9h則9÷4.53=1.99(2釜)故本設(shè)計承受兩釜串聯(lián)的流程。聚合熱，各反響器的冷卻熱，攪拌熱，大氣吸熱。聚合熱均計算。丁二烯和苯乙烯的摩爾熱容為：BD：18.7(kcal/mol) 每小時釜中的聚合熱Q=856.07×1000÷54×18.7+255.71×1000÷104×16.68=296453.87+41011.95=337465.82(kcal)9小時，每釜的聚合熱337465.82÷1.99=169580.81(kcal/h)冷卻熱4.1顯示了各反響器的冷卻顯熱4.1各反響器的冷卻顯熱首釜 10℃~7℃次釜 7℃~5℃17第一反響釜溫度從10℃降至7℃的冷卻熱見表4.2：107℃的冷卻熱Flow(kg/h)

C(7℃)p

qFCΔT(kcal/h)pBD1517.8530.5482495.35ST596.6230.396708.78EMF3580.6630.97710494.91MOD16.0730.29.642ACT224.4830.995670.07OXT17.0430.210.22TOTAL——————14388.972其次反響釜從7℃降至5℃的冷卻顯熱見表4.3：4.37℃5℃的冷卻顯熱Flow(kg/h)

C(7℃)p

qFCΔT(kcal/h)pBD1517.8520.5481663.56ST596.6220.396472.52EMF3580.6620.9776996.61MOD16.0720.26.43ACT224.4820.995446.72OXT17.0420.26.82TOTAL——————9592.66攪拌熱攪拌熱按聚合熱的5%計算：9小時的攪拌熱為：q=169580.81×5%=8479.04(kcal/h)大氣吸熱75℃A S表 底 側(cè)

26.332.43.14872.95(m2)18φ2400×8000H大氣吸熱公式：QqA (4-1)x0.030(m)

0rq1 0r

(4-2)7kcal/m2h℃〕20℃〔室外常年平均溫〕r15℃〔外表溫度〕s則第一反響釜的大氣吸熱為：0.0300.0001271520.03132kcal/(m2h℃)0rq0r1 x

7201 0.030

-10.92kcal/(m2h)與A 得表

7 0.03132Q-10.9272.95-796.614(kcal/h)則其次反響釜至最終反響釜的大氣吸熱為：0.0300.0001251520.0312kcal/(m2h℃)0rq0r1 x

5201 0.030

-12.70kcal/(m2h)與A 得表

7 0.0312Q-12.7072.95926.465(kcal/h)熱量統(tǒng)計4.4作為兩釜的熱量統(tǒng)計。194.4兩釜熱量聚合熱冷卻顯熱攪拌熱大氣吸熱兩釜(kcal/h)(kcal/h)(kcal/h)(kcal/h)總計(kcal/h)第一釜169580.8114388.9728479.04-796.614191652.21其次釜169580.819592.668479.04-926.465186726.05所需氨的量的計算通過以上熱量衡算，我們可以進一步算出聚合釜列管式換熱器中氨的用量?？俶HrQ總

h (4-3)則反響9小時冷卻第一釜所需氨的量：m1冷卻其次釜所需氨的量：

295.7m 2 297.05C的計算p

m 總Cp計算如下：流量(kg/h)4.5物料的組成占總流量的比例BD1517.850.255ST596.620.1EMF3580.660.602MOD16.070.002ACT224.480.038OXT17.040.003TOTAL5952.721C 0.2550.5480.10.3960.6020.977p0.0020.20.0380.9950.0030.20.806(kcalkg-1K-1)3.372(kJkg-1K-1)205章聚合釜的選型聚合釜的長徑比V0=30m3。.在確定聚合釜的容積的時候，0.6～0.850.8～0.85[18]0.8。V0.8V030

(5-1)V0

=30(m3)得V

由于聚合釜筒體的高徑比由所裝的物料類型確定。假設(shè)裝的是乳化液則高徑比在2.08～3.85[1]3.3即H/D3.3。i由于V

D3(H/D4 i

(5-2)將高徑比與帶入(5-2)Di=2400(mm)由元整出的直徑按下式得罐體的高度HVV”D2

(5-3)4 iV為封頭的體積，故需要計算封頭的體積。綜合考慮本聚合釜承受橢圓型標(biāo)準(zhǔn)封頭K1，

D”i 22h”i由于封頭底圓直徑D”Di i

Di600(mm)i 4橢圓型封頭容積計算公式為2V” D2h”

(5-4)3 4 i i又由于選用的是標(biāo)準(zhǔn)型故進一步化簡為V”

D3[20]24 i

(5-5)帶入數(shù)據(jù)得封頭體積為V”1.8(m3)21同時橢圓形封頭的內(nèi)外表積為校核長徑比

S 封頭 iS 封頭

(5-6)將V”

。H/D8/2.43.333與設(shè)計值比較大致相等故滿足設(shè)計要求。i攪拌器的計算依據(jù)反響釜內(nèi)液體容積及粘度和流體性質(zhì)選擇布魯馬金式攪拌器， D/T的范圍為D=0.84(m)D=0.8(m)。V=37.5(3μ=(Pas[21]7u=12.8(m/min)q ud

12.8

3.142.424

57.88m3minNRe=1.5×103由文獻[21]中的排出流量數(shù)與攪拌雷諾數(shù)的關(guān)系可得N 0.65qdqN d qd ND3

(5-7)N qdN D3

57.88 /min)0.650.843qdN (150.2460)0.842

1588.37Re 1攪拌器的功率

N 1000RePKN3D5 (5-8)[22]可得，3K1K1=4.522查資料[22]可選擇，Y型異步電動機，機型號為XL1030KW傳熱的計算量選用直管式換熱器，直管為不銹鋼17.4(Wm1K1)QKA(ti

t)0

(5-9)的計算i

1 1K i

1 (5-10)0L ND2b

Cc m

D0.33 20.2i a i

p

b

n

(5-11)wb wb由資料[23]可查相關(guān)數(shù)據(jù)得則a=0.09 b=0.65 c=0.33 d=0.4與雷諾數(shù)、Cp、、D/T=0.35帶入

20.20.01588.30.65 0.40.30.33 17.4 17.4 170i 0.036

=-3℃，P=250(kPa)氨 1.132gr30.250 Lt

(5-12) 0.0116W/(m℃)，412.8(kg/m3)，9.18106(Pas)，r1245(kJ/kg)412.829.812450.011631030.25 1.13 393.67W/(m2℃)0 9.1810-66.04 23111K i

(5-13)K 1

272.60W/(m2℃)1 1886.32 393.679小時，第一釜氨的溫度為-310℃～78.5℃222742.46(J/s)QKAt272.60A11.5A=71.05(m2)其次釜氨蒸汽0.4128(g/cm3，氨的溫度為-35℃QKAt272.60A8A=99.51(m2)Sp

d

LN3.140.0366170115.30(m2)0第一釜：換熱面積A71.05m2

≤Sp

115.3m2

滿足設(shè)計要求其次釜：換熱面積A99.51m2

≤S 115.3m2p

也滿足設(shè)計要求10175.1。5.1內(nèi)冷件安裝簡圖24進出口管徑本設(shè)計進料口[24]則混合物料的體積為MV 總

5952.823600

u0.8(m/s)d為4Vud4Vu0.065(m)。重核算流速即

u 4V

40.00180.0652

0.54(m/s)選擇耳式支座，耳式支座分為BBN4B型耳式支座，支座本體150(kN)400(mm)500(mm)400(mm)，厚度12(mm)。制造要求：GB985中的規(guī)定。耳式支座本體的焊接，承受雙面連續(xù)角焊。支座與容器殼體的焊接承受連續(xù)焊。焊4mm焊瘤、燒穿、弧坑等缺陷。焊接區(qū)不應(yīng)有飛濺物。GB1804IT14級與IT16級精度。支座組焊完畢后，各部件應(yīng)平坦，不得翹曲。假設(shè)容器殼體有熱處理要求時，支座墊板應(yīng)在熱處理前焊于容器上。視鏡和溫度計接收的選用壓力容器視鏡是工業(yè)設(shè)備的窺視裝置，其型式為視鏡和帶頸視鏡，視鏡玻璃材質(zhì)為鋼25油或其他高沸點液體，然后插入溫度計或熱電偶[25]。人孔的選取26聚合釜66524007910018001402 6150045°45°2、人孔3、封頭4、法蘭5、墊片6、攪拌軸7、耳座8、筒體9、列管換熱器10、攪拌槳a、出料口b、氨進料口c、氨出料口d、溫度計插口e、進料口f、人孔5.1聚合釜設(shè)備圖276章關(guān)心設(shè)備的選型管道直徑的計算4qum41517.853.14621.1136004qum41517.853.14621.113600d 取標(biāo)準(zhǔn)的管道直徑為Ф32×3，則實際流速為4qu md2

0.84(m/s)類似的苯乙烯的流速也取為 u=1(m/s)，苯乙烯的進料量為596.62(kg/h)，密度為ρ=914.0(kg/m3)?？傻霉軓綖椋?qum3.144qum3.1491413600取標(biāo)準(zhǔn)的管道直徑為Ф20×2，則實際流速為4q 泵的選型

u m 0.58d2

m/s管徑：D=0.02(m)ρ=909(kg/m3)乳膠的粘度：μ=0.774(mPa·s)壓強：P1=5×105(Pa) P2=1×105(Pa)管內(nèi)流體的流速：uQ

596.62

A 36000.0123.14909Re

du

0.020.58909199650.774103ε=0.15(mm)，e=ε/d=0.0075λ=0.036直管阻力的計算：28h lu2

2.08J/kgf1 d 2。理論壓頭計算：P2z 1-PP2

u2h

45.13fg 2g gf由于輸送溫度為常溫、低粘度、無腐蝕性、無固體顆粒的液體，選擇揚程為48，流量IS50-320-200泵。所需的關(guān)心設(shè)備列于表6.16.1關(guān)心設(shè)備選型表設(shè)備名稱泵(P-101)換熱器(E-101)緩沖罐(V-101)

型號或形式IS50-320-200列管式換熱器帶有攪拌器的緩沖罐297章安全生產(chǎn)及環(huán)境保護法及一些原料的危害和防護。環(huán)境保護化工生產(chǎn)有很多工藝需要各種原料和催化劑，自然存在著不少的廢水廢氣的處理問沉降池進展沉降分別后，經(jīng)長污水管道送至污水處理廠進展生化處理。安全措施(1)苯乙烯[26]苯乙烯對眼和上呼吸道粘膜有刺激和麻醉作用。高濃度時，馬上引起眼及上呼吸道粘全身乏力等；嚴峻者可有眩暈、步態(tài)蹣跚。眼部受苯乙烯液體污染時，可致灼傷。低濃度長期接觸會消滅神經(jīng)衰弱綜合征，有頭痛、乏力、惡心、食欲減退、腹脹、愁悶、健忘、指顫等。對呼吸道有刺激作用，引起堵塞性肺部病變。皮膚粗糙、皸裂和增厚。苯乙烯易燃，為可疑致癌物，具刺激性，對環(huán)境有嚴峻危害，對水體、土壤和大氣可造成污染。所以操作時需要密閉，加強通風(fēng)。操作人員必需經(jīng)過特地培訓(xùn)，嚴格遵守操作規(guī)程。建議操作人員佩戴過濾式防毒面具(半面罩)，戴化學(xué)安全防護眼鏡，穿防毒物滲透工作服，戴橡膠耐油手套。遠離火種、熱源，工作場所嚴禁吸煙。使用防爆型的通風(fēng)系統(tǒng)且有接地裝置，防止靜電積聚。搬運時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。倒空的容器可能殘留有害物。包裝要求密封，不行與空氣接觸。應(yīng)與氧化劑、酸類分開存放，切忌混儲。不宜大量儲存或久存。承受防爆型照明、通風(fēng)設(shè)施。制止使用易產(chǎn)生火花的機械設(shè)備和工具。儲區(qū)應(yīng)備有泄漏應(yīng)急處理設(shè)備和適宜的收容材料。(2)丁二烯30性或慢性中毒，