畢業(yè)設(shè)計(jì)---年產(chǎn)1.1萬(wàn)噸順丁橡膠聚合車間工藝設(shè)計(jì)

1、<p>　　論文題目：年產(chǎn)1.1萬(wàn)噸順丁橡膠聚合車間工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　專 業(yè)：化學(xué)工程與工藝 </p><p>　　本 科 生：劉子源 （簽名） </p><p>　　指導(dǎo)老師：劉登峰 （簽名） </p><p><b>　　摘

2、要</b></p><p>　　順丁橡膠是順式1，4-聚丁二烯橡膠的簡(jiǎn)稱，國(guó)際通用代號(hào)為BR，是目前僅次于丁苯橡膠的世界上第二大通用合成橡膠。本文介紹了順丁橡膠的市場(chǎng)需求與生產(chǎn)現(xiàn)狀，討論了原料路線、聚合方法、催化劑、終止劑、防老劑的優(yōu)缺點(diǎn)并進(jìn)行選擇。通過(guò)確定順丁橡膠的生產(chǎn)流程，查閱各種物質(zhì)的工藝參數(shù)，對(duì)產(chǎn)量為15000噸順丁橡膠聚合工藝進(jìn)行了計(jì)算，包括所有設(shè)備的物料衡算，聚合釜的熱量衡算以及聚合釜的設(shè)

3、備計(jì)算。繪制了PID圖、PFD圖以及聚合釜的詳細(xì)設(shè)備圖。</p><p>　　關(guān)鍵詞：順丁橡膠，丁二烯，聚合，轉(zhuǎn)化率，催化劑，聚合釜</p><p>　　Subject: Process design of 1，3-polybutadiene rubber polymeric workshop with annual output of 11,000 tons </p>&

4、lt;p>　　Specialty: Chemical Engineering and Technology</p><p>　　Name : Liu Ziyuan (Signature) </p><p>　　Instructor :Liu Dengfeng (Signature) </p><

5、p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Butadiene rubber is the type 1, 4-like polybutadiene rubber abbreviation, general international code for BR, is currently the second only to styrenebutadiene rubbe

6、r of the world's second largest general synthetic rubber This paper introduces the butadiene rubber market demand and production status, discussed the raw material route, polymerization methods, catalyst, termination

7、 agent, the advantages and disadvantages of age-resistant choice. Through the determination of butadiene rubber productio</p><p>　　KEY WORDS: Butadiene, Butadiene, Polymerization, Conversion, Catalyst, Poly

8、merization kettle </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 前 言1</p><p><b>　　1.1順丁橡膠1</b></p><p>　　1.1.1 順丁橡膠的發(fā)展歷史1</p><p>　　1.1.2 順丁橡膠

9、的優(yōu)缺點(diǎn)1</p><p>　　1.1.3順丁橡膠的優(yōu)點(diǎn)2</p><p>　　1.1.4順丁橡膠的缺點(diǎn)2</p><p>　　1.1.5順丁橡膠的用途2</p><p>　　1.2我國(guó)順丁橡膠的發(fā)展歷程2</p><p>　　1.3順丁橡膠的生產(chǎn)需求狀況4</p><p>　　1.

10、4選題的目的與意義4</p><p>　　1.4工藝路線的確定5</p><p>　　1.4.1 聚合方法的確定5</p><p>　　1.4.2 單體原料路線的確定6</p><p>　　1.4.3溶劑的選擇6</p><p>　　1.4.4引發(fā)劑的選擇7</p><p>　　1.

11、4.5 終止劑與防老劑8</p><p><b>　　1.5車間組成9</b></p><p>　　第二章 工藝計(jì)算及主要設(shè)備選型10</p><p>　　2.1物料衡算10</p><p>　　2.1.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)10</p><p>　　2.1.2聚合釜物料衡算10</p&g

12、t;<p>　　2.1.3終止釜的物料衡13</p><p>　　2.1.4凝聚釜的物料衡算15</p><p><b>　　基礎(chǔ)數(shù)據(jù)15</b></p><p>　　2.1.5緩沖槽、振動(dòng)篩、洗膠罐物料衡算18</p><p>　　2.1.6干燥脫水物料衡算20</p><p

13、>　　2.1.7 包裝物料衡算22</p><p>　　2.1.8油水分離器物料衡算23</p><p>　　2.1.9溶劑回收部分物料衡算24</p><p>　　2.2熱量衡算27</p><p>　　2.2.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)27</p><p>　　2.2.2各聚合釜反應(yīng)轉(zhuǎn)化率確定29</p&g

14、t;<p>　　2.2.3各釜物料組成及物性數(shù)據(jù)30</p><p>　　2.2.4聚合釜的熱量衡算38</p><p>　　2.3設(shè)備的計(jì)算及選型43</p><p>　　2.3.1聚合釜計(jì)算43</p><p>　　2.3.2．各反應(yīng)器的確定51</p><p>　　2.4泵的選擇（以溶劑油

15、泵為例）59</p><p>　　2.4.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)59</p><p>　　2.4.2確定流量與揚(yáng)程60</p><p>　　2.4.3選泵62</p><p>　　2.4.4選電機(jī)62</p><p>　　2.4.5幾何安裝高度的確定62</p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)63

16、</p><p><b>　　致謝65</b></p><p><b>　　第一章 前 言</b></p><p><b>　　1.1順丁橡膠</b></p><p>　　順丁橡膠，即順式-1,4-聚丁二烯橡膠，呈白色或微黃色,簡(jiǎn)稱BR。順丁橡膠具有良好的耐寒性，耐磨性，

17、彈性很優(yōu)異。動(dòng)負(fù)荷下發(fā)熱少，耐老化性較好。根據(jù)順式1,4含量的不同，順丁橡膠可分為低順式，中順勢(shì)和高順勢(shì)。低順式的順式1,4含量為35%-40%；中順勢(shì)的順式1,4含量為90%；高順勢(shì)的順式1,4含量可達(dá)96%-99%。</p><p>　　1.1.1 順丁橡膠的發(fā)展歷史</p><p>　?、俚晚樖巾樁∠鹉z最早由美國(guó)費(fèi)爾斯通輪胎與橡膠公司于1955年開(kāi)發(fā)，1961年投產(chǎn)，催化劑為丁基鋰；

18、</p><p>　　②中順式順丁橡膠由美國(guó)菲利浦石油公司開(kāi)發(fā)(1956)，并于1960年由美國(guó)合成橡膠公司建廠投產(chǎn)，催化劑是四碘化鈦-三烷基鋁;</p><p>　?、鄹唔樖巾樁∠鹉z可用鈷系（一氯二烷基鋁-鈷鹽）和鎳系（環(huán)烷酸鎳-三烷基鋁－三氟化硼乙醚絡(luò)合物）催化劑進(jìn)行生產(chǎn)。鈷系催化劑由意大利蒙特卡蒂尼公司開(kāi)發(fā)并投產(chǎn)（1963），而鎳系催化劑則是由日本合成橡膠公司采用橋石輪胎公司的技術(shù)于

19、1965年工業(yè)化的。</p><p>　　目前，有中國(guó)、美國(guó)、日本、英國(guó)、法國(guó)、意大利、加拿大、俄羅斯、德國(guó)等15個(gè)國(guó)家生產(chǎn)順丁橡膠， 20多個(gè)品種。1980年世界年產(chǎn)量已超過(guò) 1.8Mt，總產(chǎn)量?jī)H次于丁苯橡膠，在合成橡膠中居第二位。</p><p>　　1.1.2 順丁橡膠的優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　采用Ni系引發(fā)劑合成的順丁橡膠順式1,4含量為96~98%,屬

20、于高順式丁二烯橡膠,其分子結(jié)構(gòu)比較規(guī)整,主鏈上無(wú)取代基,分子間作用力小,分子長(zhǎng)而細(xì),分子中有大量的可發(fā)生內(nèi)旋轉(zhuǎn)的C-C單鍵,使分子十分"柔軟".同時(shí)分子中還存在許多具有反應(yīng)性的C=C鍵,這樣的分子結(jié)構(gòu)決定了此種橡膠具有如下特性</p><p>　　1.1.3順丁橡膠的優(yōu)點(diǎn)</p><p><b>　?、倌湍バ院?lt;/b></p><

21、;p><b>　?、谀偷蜏匦阅芎?#160;</b></p><p><b>　?、蹚椥愿?lt;/b></p><p><b>　?、軇?dòng)負(fù)荷下發(fā)熱小</b></p><p><b>　?、菽屠匣暂^好 </b></p><p>　　1.1.4順

22、丁橡膠的缺點(diǎn) </p><p><b>　　①加工性能差</b></p><p><b>　?、谏z的冷流傾向大</b></p><p><b>　　③抗撕裂強(qiáng)度差</b></p><p><b>　?、芸箯垙?qiáng)度較低</b></p>

23、<p><b>　?、菘?jié)窕圆缓?lt;/b></p><p>　　但是這些缺點(diǎn)可以通過(guò)與丁腈橡膠，丁苯橡膠，天然橡膠的混合使用來(lái)改善。</p><p>　　1.1.5順丁橡膠的用途</p><p>　　順丁橡膠主要用于輪胎制造，所制造的輪胎胎面，在苛刻的行駛條件下（如高速、路況差、氣溫低等）可以顯著改善耐磨耗性能，提高輪胎的使用壽命。

24、此外，還可以用來(lái)制造其他耐磨制品（如膠鞋、膠帶、膠輥等）以及各種耐寒性要求較高的橡膠制品。</p><p>　　1.2我國(guó)順丁橡膠的發(fā)展歷程</p><p>　　20世紀(jì)50年代，我國(guó)建成了氯丁和乳聚丁苯橡膠失誤生產(chǎn)裝置。當(dāng)我國(guó)合成橡膠工業(yè)正在起步時(shí)，國(guó)外發(fā)現(xiàn)新型Ziegler-Natta定向聚合催化劑。1960年美國(guó)開(kāi)始了順丁橡膠的工業(yè)化生產(chǎn)。世界出現(xiàn)新型溶液聚合新技術(shù)。由于西方世界對(duì)我

25、國(guó)實(shí)行經(jīng)濟(jì)和技術(shù)封鎖，想要橡膠工業(yè)的發(fā)展與世界同步，只能自力更生，走創(chuàng)新之路。</p><p>　　1950年我國(guó)研制成功鈦、鈷元素組成的催化劑，合成出性能相近的順丁橡膠同時(shí)發(fā)現(xiàn)鎳系三元新型Ziegler-Natta催化劑建成了七套萬(wàn)噸級(jí)生產(chǎn)裝置，總生產(chǎn)能力達(dá)40多萬(wàn)噸/年。</p><p>　　1960開(kāi)展了鈦系催化劑的研究，研制成功四碘化鈦和三異丁基鋁組成的催化體系，制得物理機(jī)械性能與

26、國(guó)外同類產(chǎn)品相近的順丁橡膠。但鈦系催化劑是非均相的，用量高，又需碘元素，膠為棕色，順式含量偏低，并含有副產(chǎn)物，使膠具有不愉快的味道，以及用苯作溶劑等缺點(diǎn)。</p><p>　　1961年開(kāi)展了均相鈷系催化劑的研究，解決了鈷系順丁橡膠加工性能差等一系列關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，成功研制出鈷或鈷鎳混合的三種催化劑體系，合成的順丁橡膠性能均達(dá)到國(guó)外同類橡膠的水平。鈷系催化劑的活性高于鈦系，用量低，順式含量高，可制得非污染型膠。但鈷

27、系催化劑仍需用芳烴作溶劑，聚合溫度須嚴(yán)格控制才能制得高順式的順丁橡膠，生產(chǎn)成本高。</p><p>　　1962年、開(kāi)展了鎳和稀土元素作為主催化劑合成順丁橡膠的研究，次年發(fā)現(xiàn)新型三元鎳系催化劑，制得加工和物性均優(yōu)的高順式聚丁二烯橡膠。到1964年末，研制成功5種催化體系，均可合成性能較好的順丁橡膠。1965年中科院在北京召開(kāi)了鑒定會(huì)，建議對(duì)鎳系催化劑合成順丁橡膠生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。</p><p

28、>　　1969年9月建成了規(guī)模為15kt/a,采用了以苯為溶劑萬(wàn)噸級(jí)順丁橡膠生產(chǎn)裝置。但是苯為溶劑雖然掛膠輕，產(chǎn)品質(zhì)量好，但苯的毒性較大，國(guó)內(nèi)資源不足，在北方的冬季需用伴熱管線等多方面不利因素，最終決定萬(wàn)噸級(jí)順丁橡膠生產(chǎn)裝置采用毒性小、來(lái)源充足的加氫抽余油為溶劑。</p><p>　　1971年北京燕山石油化工公司建成了第一套鎳系順丁橡膠生產(chǎn)裝置，年產(chǎn)量為1.5W噸，采用抽余油為溶劑，環(huán)烷酸鎳，三氟化硼乙醚

29、絡(luò)合物和三異丁基鋁為催化劑。</p><p>　　1998年錦州石油化工公司與中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所合作在萬(wàn)噸級(jí)鎳系順丁橡膠生產(chǎn)裝置上以絕熱聚合方式實(shí)現(xiàn)了釹系稀土順丁橡膠的工業(yè)化生產(chǎn)。</p><p>　　2000年茂名石化公司從Fina引進(jìn)了低順式順丁橡膠的生產(chǎn)裝置并生產(chǎn)出合格產(chǎn)品，齊魯石油化工公司也研究開(kāi)發(fā)出氯化順丁橡膠。</p><p>　　2003年北京燕化石油化

30、工公司研究院開(kāi)研發(fā)出低順式順丁橡膠的生產(chǎn)技術(shù)，在SBS生產(chǎn)裝置上進(jìn)行了全流程的試生產(chǎn)。</p><p>　　2005年8月，大慶石化順丁橡膠裝置擴(kuò)能改建后，順丁橡膠年產(chǎn)量大幅上升。截止2005年底我國(guó)共有8套順丁橡膠生產(chǎn)裝置，其中7套采用了國(guó)內(nèi)生產(chǎn)工藝。</p><p>　　1.3順丁橡膠的生產(chǎn)需求狀況</p><p>　　我國(guó)完全依靠自己的科研人員和科研成果，獨(dú)立

31、自主的開(kāi)發(fā)成功具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的順丁橡膠生產(chǎn)技術(shù)，不僅建廠成本低、回報(bào)高，而且我國(guó)技術(shù)與國(guó)外相比，具有催化劑用量低、反應(yīng)時(shí)間短、聚合反應(yīng)器生產(chǎn)強(qiáng)度高、運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)，居世界領(lǐng)先地位。產(chǎn)品成本低、質(zhì)量好，尤其耐屈撓性能突出，可用于子午線輪胎胎側(cè)膠。我國(guó)順丁橡膠投產(chǎn)后，市場(chǎng)占有率隨著產(chǎn)量增加而提高，現(xiàn)在保持在97%以上，還出口歐洲、亞洲、非洲等187個(gè)國(guó)家和地區(qū)。</p><p>　　目前，我國(guó)順丁橡膠主要用于輪胎、制鞋

32、、高抗沖聚苯乙烯(HIPS)以及ABS樹(shù)脂的改性等方面。據(jù)中投顧問(wèn)發(fā)布的《2010-2015中國(guó)合成橡膠行業(yè)投資分析及前景預(yù)測(cè)報(bào)告》顯示，輪胎領(lǐng)域需求量約占順丁橡膠總需求量的64.9%，制鞋約占10.2%，高抗沖聚苯乙烯加工改性約占9.7%，膠管、膠帶約占8.8%，其他方面約占6.4%。 順丁橡膠是僅次于丁苯橡膠的世界第二大通用合成橡膠。近年來(lái)，由于汽車、高鐵、航空航天等領(lǐng)域發(fā)展迅速，我國(guó)順丁橡膠的需求量在不斷增加。然而，隨著我

33、國(guó)順丁橡膠市場(chǎng)的需求量出現(xiàn)大幅增長(zhǎng)，我國(guó)順丁橡膠產(chǎn)能增長(zhǎng)的速度卻要低于需求量增長(zhǎng)的速度，使得目前我國(guó)順丁橡膠市場(chǎng)出現(xiàn)了供不應(yīng)求的狀況。</p><p>　　1.4選題的目的與意義</p><p>　　順丁橡膠（BR）在世界七大合成橡膠品種中，其產(chǎn)量?jī)H次于SBR，居第二位；在通用橡膠品種中，其消耗僅次于NR和SBR，居第三位。BR具有高彈性、高耐磨性、高耐屈撓性及低滯后損失等特點(diǎn)，最適用于汽

34、車輪胎。此外，在非輪胎領(lǐng)域也具有廣泛的通用性。目前,全世界30 多個(gè)國(guó)家和地區(qū)約50 套工業(yè)生產(chǎn)裝置進(jìn)行商品化生產(chǎn)。作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)序列中的一大門(mén)類,順丁橡膠在中國(guó)橡膠工業(yè)現(xiàn)已形成輪胎、膠管、膠帶、膠鞋、工業(yè)制品、乳膠制品等品種齊全，生產(chǎn)、科研、設(shè)備制造以及炭黑、助劑等原材料基本配套的工業(yè)體系。近10年來(lái)，中國(guó)橡膠工業(yè)生產(chǎn)持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展，年遞增速度在8%左右；技術(shù)進(jìn)步顯著，新產(chǎn)品、新工藝、新設(shè)備發(fā)展迅速；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整大有成效，代表輪胎發(fā)

35、展方向的子午線輪胎的產(chǎn)量已占總量的13%，膠鞋的高檔產(chǎn)品已超過(guò)膠鞋總量的25%，并開(kāi)發(fā)了為汽車、電子、建筑、家電等行業(yè)配套的大量精細(xì)橡膠制品；產(chǎn)品出口量年年大幅增長(zhǎng)。因此對(duì)順丁橡膠聚合車間工藝的設(shè)計(jì)具有非常大的意義。</p><p>　　1.4工藝路線的確定</p><p>　　1.4.1 聚合方法的確定</p><p>　　根據(jù)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，從自由集聚合，陰離子聚合

36、，陽(yáng)離子聚合，配位聚合等反應(yīng)機(jī)理中確定選擇出配位聚合。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(guò)程；特殊引發(fā)劑組分的安全防護(hù)；由于溶劑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)。操作方式選擇連續(xù)操作。</p><p>　　溶液聚合法主要工序如圖所示：</p><

37、p>　　圖1-1 主要工序圖</p><p>　　1.4.2 單體原料路線的確定</p><p>　?、俣∠┭趸摎浞ǎㄖ袊?guó)丁烯制丁二烯裝置均采用此法）</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)化率高，選擇性好，投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較低。</p><p>　　缺點(diǎn)：氧化過(guò)程中產(chǎn)生副產(chǎn)物，使精丁二烯中不可避免的含有少量含氧化合物，影響丁二烯的質(zhì)量，并帶來(lái)污

38、水處理問(wèn)題。</p><p><b>　?、诙⊥槊摎浯呋?lt;/b></p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：原料來(lái)源豐富，適用范圍廣，反應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠，催化劑強(qiáng)度大，活性高，壽命長(zhǎng)。</p><p>　　缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)化率低，收率小。催化劑表面結(jié)碳速度快，需要幾個(gè)反應(yīng)器輪流反應(yīng)和再生，而且需要大量水蒸氣做稀釋劑才能在低的丁烷分壓下反應(yīng)。</p>&l

39、t;p><b>　?、跜4餾分分離法</b></p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：基本建設(shè)投資少，生產(chǎn)成本低。</p><p>　　缺點(diǎn)：需要輸入大量能量才能獲得有經(jīng)濟(jì)效益的轉(zhuǎn)化率，而且溶劑回收設(shè)備多且復(fù)雜。其中用到DMF法，萃取塔和汽提塔底部要求溫度高。</p><p>　　④乙炔法，乙醇法。丁烯脫氫法</p><p>　

40、　前兩個(gè)此工藝路線年代久遠(yuǎn)，成本高，生產(chǎn)流程長(zhǎng)，原料來(lái)源不廣泛，能量消耗大，不適合大量生產(chǎn)。丁烯脫氫法60年代已被丁烯氧化脫氫法取代。</p><p>　　通過(guò)比較乙炔法，乙醇法，丁烷脫氫催化法，丁烯氧化脫氫法，丁烯脫氫法，C4餾分分離法等生產(chǎn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合本地情況，因地制宜，選擇合適的丁烯氧化脫氫法制丁二烯的原料路線。</p><p>　　1.4.3溶劑的選擇</p>

41、<p>　　表1-1順丁橡膠生產(chǎn)所用溶劑有苯，甲苯，甲苯-庚烷，溶劑油。</p><p>　　使用溶劑油做溶劑，除了對(duì)三氟化硼乙醚絡(luò)合物的溶解度稍差，但是對(duì)單體丁二烯與引發(fā)劑環(huán)烷酸鎳和三異丁級(jí)鋁的溶解度都很好，尤其是溶劑油可以大大降低膠液的粘度，利于傳熱和攪拌，而且生產(chǎn)能力大。我國(guó)石油資源較為充足，來(lái)源也廣泛，所以選用溶劑油做溶劑。</p><p>　　1.4.4引發(fā)劑的選擇&l

42、t;/p><p>　　I．目前工業(yè)中使用的是鋰、鈦、鈷和鎳四種引發(fā)體系，各有其特點(diǎn)，說(shuō)明如下：</p><p>　?、?鋰系：常用的是丁基鋰，屬于陰離子型引發(fā)劑，所得的聚丁二烯中順式-1，4-含量為35%～40%。反應(yīng)中添加極性化合物，如THF，可使1，2-含量由5%～10%提高到35%～55%，常稱這種聚合物為中乙烯基聚丁二烯。優(yōu)點(diǎn)是引發(fā)劑是單組分的，組成簡(jiǎn)單，聚合反應(yīng)容易控制。又引發(fā)劑活性

43、高，用量少，聚合后不需要從產(chǎn)品中除去，適宜單釜連續(xù)聚合，生產(chǎn)能力高，成本低。缺點(diǎn)是產(chǎn)品質(zhì)量差，分子量較低，生膠的冷流傾向大。因?yàn)槭顷庪x子活性聚合反應(yīng)，分子量分布很窄，加工性能較差。</p><p>　?、?鈦系：是配位陰離子聚合引法劑，不溶于反應(yīng)介質(zhì)中，是非均相體系。所得聚合物分子量較高，可高達(dá)50萬(wàn)，故可大量充油和充碳黑。因分子量分布較窄，加工性能不及鈷系及鎳系引發(fā)劑。</p><p>

44、　?、?鈷系：是可溶性配位陰離子聚合引發(fā)劑，產(chǎn)物質(zhì)量均勻，分子量易控制，分子量分布較鈦系要寬，易加工。產(chǎn)品中順式-1，4-結(jié)構(gòu)可高達(dá)96%～98%。橡膠的綜合物理機(jī)械性能較好，但聚合過(guò)程中的操作條件要求嚴(yán)格。</p><p>　?、?鎳系：這種引發(fā)劑的特點(diǎn)與鈷系相似，故鈷系所具有的優(yōu)點(diǎn)鎳系也有。而鎳系引發(fā)劑更為特殊的優(yōu)點(diǎn)是聚合時(shí)可提高單體濃度，也可提高反應(yīng)溫度（不超過(guò)100℃）增加生產(chǎn)能力。在同樣反應(yīng)條件下若采用

45、鈷系引發(fā)劑，就會(huì)使聚合物中順式-1，4含量下降，凝膠含量上升。</p><p>　　II．新型催化劑的研究與開(kāi)發(fā)</p><p>　　釹系：釹系順丁橡膠又稱稀土順丁橡膠，運(yùn)用這種橡膠為原料制造輪胎可以極大提高輪胎的質(zhì)量和性能。在丁二烯存在及50℃下，使釹系化合物，如新癸酸釹、異辛酸釹以及異辛酸改性的膦酸釹與Al（i-Bu）2H反應(yīng)，再與Al（i-Bu）2Cl作用，可形成均相穩(wěn)定的釹系催化劑

46、體系。結(jié)果表明，該催化劑不僅可以提高丁二烯聚合的催化活性及立體定向性（順式-1，4-結(jié)構(gòu)質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于96％），而且具有單一活性中心的特征，可合成相對(duì)分子質(zhì)量分布指數(shù)接近于2．00的聚丁二烯。目前國(guó)內(nèi)在稀土聚丁二烯市場(chǎng)開(kāi)發(fā)方面需要解決價(jià)格、性能、質(zhì)量和供應(yīng)問(wèn)題，并且完善技術(shù)，盡早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。</p><p>　　鐵系：對(duì)高乙烯基質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于80％的鐵系聚丁二烯橡膠（FVBR）的生膠性能、混煉行為、硫化特性、硫化膠性

47、能、黏彈性能以及耐熱老化性能與溶聚丁苯橡膠（SSBR）的性能進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，F(xiàn)VBR的混煉行為良好，添加適量的操作油，可以得到性能理想的硫化膠。FVBR硫化膠的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和耐熱老化性能等與SSBR相當(dāng)。此外，F(xiàn)VBR在60℃下的tanδ較低，表明它具有較低的滾動(dòng)阻力。開(kāi)發(fā)鐵系催化劑主要是為了達(dá)到提高活性、調(diào)節(jié)相對(duì)分子質(zhì)量、減少催化劑和聚合體系毒性，同時(shí)也能降低催化劑成本，這是一個(gè)重要信息。國(guó)內(nèi)合成橡膠企業(yè)應(yīng)重視鐵系催化劑的

48、研究與開(kāi)發(fā)，盡早實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。</p><p>　　綜合上述引發(fā)劑的優(yōu)缺點(diǎn)及實(shí)際生產(chǎn)的需要，本次設(shè)計(jì)采用鎳系引發(fā)劑。</p><p>　　1.4.5 終止劑與防老劑</p><p><b>　　終止劑：乙醇</b></p><p>　　來(lái)源：95%的工業(yè)乙醇</p><p>　　當(dāng)聚合反應(yīng)進(jìn)行到轉(zhuǎn)化

49、率≥85%時(shí)，應(yīng)加入終止劑，破壞尚有活性的催化劑，終止少量正在增長(zhǎng)的分子鏈，使聚合反應(yīng)終止，為了使終止劑能溶于溶劑油，使之均勻的分散和終止，在工業(yè)生產(chǎn)中常用工業(yè)乙醇作為終止劑。</p><p>　　終止劑：264，即2,6—二叔丁基—4—甲基苯酚。</p><p>　　橡膠在加工、儲(chǔ)存、使用過(guò)程中受空氣中的氧，熱合機(jī)械力作用，使橡膠變硬發(fā)脆或變軟發(fā)粘，使其物理性能下降，加入防老劑可延緩老化

50、，延長(zhǎng)橡膠的壽命。</p><p><b>　　1.5車間組成</b></p><p>　　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(yīng)器中進(jìn)行配位聚合，制得粘稠膠液，再通過(guò)水蒸氣凝聚、洗膠、干燥、壓塊等過(guò)程獲得最終產(chǎn)品—順丁橡膠。</p><p>　　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

51、、配制、黏度等崗位組成，后處理主要由混膠、凝聚、干燥、壓塊、包裝等崗位組成。</p><p>　　第二章 工藝計(jì)算及主要設(shè)備選型</p><p><b>　　2.1物料衡算</b></p><p><b>　　2.1.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)</b></p><p>　　①產(chǎn)量：15000t； ②開(kāi)工時(shí)間：80

52、00小時(shí)/年； ③每噸順丁橡膠消耗丁二烯1.045噸； ④轉(zhuǎn)化率：85%； ⑤丁二烯濃度12~15g/100mL； ⑥丁油入釜溫度≤40℃；⑦末釜溫度≤110℃； ⑧聚合系統(tǒng)壓力≤0.44MPa；⑨計(jì)量罐壓力≤0.1MPa；⑩計(jì)量壓力泵≤0.8MPa。</p><p>　　選用配方（質(zhì)量比）：鎳/丁二烯=2.0×10-5；鋁/丁二烯=1.0×10-4；硼/丁二烯=2.0×10-4；鋁

53、/鎳=3-8；鋁/硼＞0.25；醇/鋁=6；防老劑/丁二烯=0.79%(質(zhì)量比)。</p><p>　　裝置總收率為95.3%，總損耗為4.7%。</p><p>　　2.1.2聚合釜物料衡算</p><p>　　聚合釜的物料衡算圖如圖所示</p><p>　　圖2-1 聚合釜的物料衡算</p><p><b&g

54、t;　　丁二烯系統(tǒng)</b></p><p>　　產(chǎn)膠量: 15000×1000÷8000＝1.875×103 kg/h</p><p>　　需純度為100%丁二烯量: 1.875×103×1.045＝1959.375 kg/h</p><p>　　除去2.5%的丁二

55、烯損失: 1959.375×（1－2.5%）＝1910.391 kg/h</p><p>　　需要純度100%的丁二烯 1910.391÷85%＝2247.519 kg/h</p><p>　　（轉(zhuǎn)化率85%） ＝41.621 kmol/h</p><p>　　未反應(yīng)的丁二烯:

56、 2247.519－1910.391＝ 337.128 kg/h</p><p>　　所需純度99%的原料丁二烯: 2247.519÷0.99＝2270.221 kg/h</p><p>　　1%按正丁烯計(jì)算: 2270.221－2247.519＝22.702 kg/h</p><p><b>　　表2-1

57、計(jì)算結(jié)果</b></p><p>　　注：正丁烯的密度：596kg/m3；丁二烯的密度：628kg/m3；溶劑油的密度：661kg/m3。</p><p><b>　　溶劑油系統(tǒng)</b></p><p>　　取[丁二烯]＝13.5g/100mL則 [丁二烯]＝135 kg/m3</p><p>

58、;　　每小時(shí)進(jìn)入聚合釜的丁油量 2270.221÷135＝16.816 m3 </p><p>　　每小時(shí)進(jìn)入聚合釜的丁二烯原料量 3.440m3</p><p>　　每小時(shí)進(jìn)入聚合釜的溶劑油量 16.816－3.440＝13.376 m3</p><p>

59、　　13.376×660＝8828.160 kg</p><p><b>　　引發(fā)劑系統(tǒng)</b></p><p>　　引發(fā)劑用量計(jì)算公式：</p><p>　　引發(fā)劑用量＝丁二烯進(jìn)料量×(引發(fā)劑/丁二烯)×引發(fā)劑摩爾質(zhì)量 </p><p>　　環(huán)烷酸鎳 (CnH2n-1COO)2Ni

60、 M鎳 ＝58.7kg/kmol </p><p>　　2247.519÷54×2.0×10-5×58.7＝0.0489 kg/h</p><p>　　0.0489÷58.7＝0.00083 kmol/h</p><p>　　成品中環(huán)烷酸鎳的含量為7.5%，則所需環(huán)烷酸鎳為</p><p&g

61、t;　　0.0489÷0.075＝0.625 kg/h</p><p>　?、?三異丁基鋁 Al(i-C4H9)3 M Al(i-C4H9)3＝198 kg/kmol MAl＝27 kg/kmol</p><p>　　2247.519÷54×1.0×10-4×198＝0.824 kg/h</p><p>　　其中鋁為

62、 0.824×27÷198＝0.1124 kg/h</p><p>　　0.1124÷27＝0.00416 kmol/h</p><p>　?、?三氯化硼乙醚絡(luò)合物 [BF3(C2H5)2O]</p><p>　　M [BF3(C2H5)2O] ＝142 kg/kmol MB＝10.811 kg/kmol</p>

63、;<p>　　則所需[BF3(C2H5)2O]的量為</p><p>　　2247.519÷54×2×10-4×142＝1.182 kg/h</p><p>　　其中硼為 1.182×10.811÷142＝0.090 kg/h</p><p>　　0.090÷10.811＝

64、0.0083 kmol/h</p><p><b>　　聚丁二烯系統(tǒng)</b></p><p>　　聚丁二烯 2247.519×0.85＝1910.391 kg/h</p><p>　　掛膠損失 1959.375×0.01＝19.594 kg/h</p><p>　　去終止釜的干

65、膠量 1910.391－19.594＝1890.797</p><p>　　驗(yàn)證配方 Al/Ni＝0.00416/0.00083＝5 合格</p><p>　　Al/B＝0.00416/0.0083＝0.5 合格</p><p>　　表2-2 聚合釜物料衡算</p><p>　　2.1.3終止釜的物料衡</p>

66、;<p>　　終止釜的無(wú)聊衡算如圖所示</p><p>　　圖2-2 終止釜的物料衡算</p><p><b>　　終止劑、防老劑系統(tǒng)</b></p><p>　?、?終止劑用量計(jì)算（95的工業(yè)酒精，密度為810kg/m3）</p><p>　　乙醇用量＝[100%丁二烯物質(zhì)的量×(鋁/丁)

67、15;(醇/鋁)×乙醇摩爾質(zhì)量] / (乙醇純度×乙醇密度)</p><p>　　＝(41.621×1.0×10-4×6×46)÷(0.95×810)</p><p>　?。?.001493 m3/h</p><p>　?。?.001493×810</p><

68、;p>　?。?.210 kg/h</p><p>　　含水量為：1.210×0.05＝0.0605 kg/h</p><p>　　100%乙醇用量為：1.21－0.0605＝1.1495kg/h</p><p><b>　　防老劑用量計(jì)算</b></p><p>　　防老劑/丁二烯＝0.79%，防老劑配制

69、濃度為 117g/L</p><p>　　防老劑總用量＝2247.519×0.0079</p><p>　?。?7.755 kg/h＝17.755÷117</p><p>　　＝0.152 m3/h</p><p>　　由于防老劑與乙醇都是溶解在溶劑油中，所以</p><p>　　264與溶劑油的用

70、量＝防老劑用量－乙醇用量</p><p>　?。?.152 m3/h－0.001493 m3/h</p><p>　　＝0.1505 m3/h</p><p>　　其質(zhì)量約為：0.1505×660＝99.33 kg/h</p><p>　　表2-3 終止釜的物料衡算</p><p>　　2.1.4凝聚釜的物料

71、衡算</p><p><b>　　基礎(chǔ)數(shù)據(jù)</b></p><p>　　終止釜無(wú)聊衡算表中的出料數(shù)據(jù)；</p><p>　　a. 循環(huán)水量：水/膠液＝7.5 (體積比)；</p><p>　　b. 循環(huán)水入口溫度：90℃；</p><p>　　c. 表壓為0.9Mpa的水蒸氣耗量：水蒸氣/膠＝5:

72、1 (質(zhì)量比)；</p><p>　　d. 凝聚溫度95℃；</p><p>　　e. 凝聚壓力(表壓)：0.02MPa</p><p>　　f. 膠液入釜溫度：20℃；</p><p>　　g. 油水分離內(nèi)，水在烴中的飽和溫度為100 mg/kg；溶劑油在水中的飽和溶解度14×10-6 (摩爾分?jǐn)?shù))；</p><

73、;p>　　i. 溶劑油(以正己烷計(jì))汽化熱為316.522 kJ/kg；20-95℃的平均比熱容約為428kJ/(kg·℃)；</p><p>　　j. 95℃時(shí)丁二烯的汽化熱為131.884 kJ/kg；20-90℃的平均比熱容為2.554 kJ/(kg·℃)；</p><p>　　k.丁烯（以正丁烯計(jì)）95℃時(shí)的汽化熱為254.139kg/kJ；20-95℃的

74、平均比熱容約為2.679kJ/(kg·攝氏度)；</p><p>　　l. 經(jīng)振動(dòng)篩后自由水全部脫除，脫粒內(nèi)含60%，含油約為0.5%；</p><p>　　m.干燥脫水裝置使膠粒內(nèi)含水和油（即揮發(fā)份）小于0.75%；</p><p>　　注：⑧、⑨、⑩數(shù)據(jù)來(lái)自《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》下冊(cè)；⑦來(lái)自《高聚物合成工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》第30頁(yè)；其余來(lái)自某橡膠廠現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。&

75、lt;/p><p>　　凝聚釜物料衡算如圖所示</p><p>　　圖2-3 凝聚釜物料衡算</p><p><b>　　循環(huán)熱水量</b></p><p>　　水/膠液＝7.5（體積比）</p><p>　　則用水量 （16.816＋0.152）×7.5＝127.26 m3/h

76、</p><p>　　取用水量為127m3/h，即127t/h。</p><p><b>　　損失量</b></p><p>　　丁二烯機(jī)械損失 2247.519×0.005＝11.238 kg/h</p><p>　　聚丁二烯渣沫損失 2247.519×0.005＝11.238 kg

77、/h</p><p>　　防老劑損失 17.755×0.005＝0.089 kg/h</p><p>　　去振動(dòng)篩的聚丁二烯膠粒量</p><p>　　聚丁二烯 1890.797－11.238＝1879.559 kg/h</p><p>　　膠粒內(nèi)防老劑 17.755－0.

78、089＝17.666 kg/h</p><p>　　膠粒內(nèi)含油 1890.797×0.005＝9.454 kg/h</p><p>　　膠粒內(nèi)含水 1890.797×0.6＝1134.478 kg/h</p><p><b>　　水蒸氣冷凝量</b></p><p&

79、gt;　　溶劑油氣化量 8927.49－9.454＝8918.036 kg/h</p><p>　　丁烯氣化量 22.702 kg/h</p><p>　　丁二烯氣化量 337.18－11.238＝325.942 kg/h</p><p>　　注：未扣除膠液罐中回收的丁二烯量。</p><p&g

80、t;　　查《基礎(chǔ)化學(xué)工程》上冊(cè)，第338頁(yè)表10得：表壓為0.9MPa水蒸氣焓值△H汽＝2781.71kJ/kg；第337頁(yè)表9得：95℃飽和水蒸氣焓值△H水＝397.75kJ/kg。</p><p>　　可得，焓差：△H＝2781.71－397.75＝2383.96 kJ/kg</p><p><b>　　估算水蒸氣冷凝量：</b></p><p

81、><b>　　計(jì)算公式：</b></p><p>　　Gw＝質(zhì)量· [汽化熱95℃＋平均汽化熱·（95℃－20℃）] / 焓差</p><p>　　溶劑油氣化所需冷凝量Gw(溶劑油)＝8918.036[316.522＋2.428(95－20)]÷2383.96</p><p>　　＝1865.270 kg/

82、h</p><p><b>　　丁烯氣化所需冷凝量</b></p><p>　　Gw(丁烯)＝22.702[254.139＋2.679(95－20)]÷2383.96＝4.333 kg/h</p><p><b>　　丁二烯所需冷凝量</b></p><p>　　Gw(丁二烯)＝325.9

83、42[131.884＋2.554(95－20)]÷2383.96＝44.221 kg/h</p><p>　　循環(huán)水（90℃升溫至95℃）所需冷凝量</p><p>　　Gw(循環(huán)水)＝127000×4.1868×(95－90)÷2386.96＝1113.809 kg/h</p><p><b>　　所需冷凝量總和&

84、lt;/b></p><p>　　G＝1865.270＋4.333＋44.221＋1113.809</p><p>　?。?027.633 kg/h</p><p>　　G中有1134.478 kg/h包含在膠粒內(nèi)，全部冷凝水與循環(huán)水一起去振動(dòng)篩。</p><p>　　進(jìn)入凝聚釜的蒸汽總量（水蒸氣/膠＝5/1） </p>

85、<p>　　1.875×103×5＝9375 kg/h</p><p>　　去油水分離器的水蒸氣量：</p><p>　　9375－3027.633＝6347.367 kg/h</p><p>　　表2-4 凝聚釜物料衡算</p><p>　　2.1.5緩沖槽、振動(dòng)篩、洗膠罐物料衡算</p><

86、;p><b>　　物料衡算如圖所示</b></p><p><b>　　洗膠熱水</b></p><p><b>　　凝聚來(lái)的膠粒和水</b></p><p><b>　　去污水池</b></p><p>　　循環(huán)熱水去

87、 去洗滌</p><p>　　凝聚釜 熱水罐</p><p><b>　　圖2-5 物料衡算</b></p><p><b>　　進(jìn)料系統(tǒng)<

88、/b></p><p>　?。?）凝聚來(lái)的膠粒和總水量 131938.183 kg/h</p><p>　?。?）洗膠的熱水量 27 m3/h，即27000 kg/h</p><p><b>　　出料系統(tǒng)</b></p><p>　?。?）去凝聚熱水罐

89、 127000 kg/h</p><p>　?。?）去洗滌熱水罐的洗膠熱水 270000 kg/h</p><p><b>　?。?）去干燥脫水</b></p><p>　　聚丁二烯：1879.559 kg/h </p><p>　　溶劑油：9.454 kg/h</

90、p><p>　　防老劑： 17.666 kg/h </p><p>　　水： 1134.478 kg/h

91、 </p><p>　　（4）去污水池（假設(shè)引發(fā)劑、終止劑全部被洗掉）</p><p>　　引發(fā)劑：2.631 kg/h 終止劑：1.210 kg/h </p><p>　　水：(130027.663＋27000)－(127000＋27000)－1134.478＝1893.185 kg/h</p><p&g

92、t;　　表2-5 振動(dòng)篩和洗膠罐的無(wú)聊衡算</p><p>　　2.1.6干燥脫水物料衡算</p><p><b>　　物料衡算如圖所示</b></p><p>　　含水膠粒 去包裝</p><p><b>　　水、溶

93、劑油去污水池</b></p><p>　　圖2-6干燥脫水物料衡算</p><p>　　按指標(biāo)規(guī)定膠內(nèi)揮發(fā)份（水、油）＜0.75%，設(shè)計(jì)取0.74%，其中含水0.064%，含油0.1%，所以：</p><p>　　膠內(nèi)含水量：1897.559×0.0064＝12.144 kg/g</p><p>　　膠內(nèi)含油： 189

94、7.559×0.001＝1.898 kg/h</p><p>　　脫水量： 1134.478－12.144＝1122.334 kg/h</p><p>　　脫油量： 9.454－1.898＝7.556 kg/h</p><p><b>　　故，去包裝部分</b></p><p>　　聚丁二烯：189

95、7.559 kg/h</p><p>　　水： 12.144 kg/h</p><p>　　防老劑： 17.666 kg/h</p><p>　　溶劑油： 1.898 kg/h</p><p><b>　　脫除揮發(fā)份組成：</b></p><p>　　水： 1122.334

96、 kg/h</p><p>　　溶劑油： 7.556 kg/h</p><p>　　表2-6 干燥、脫水物料衡算</p><p>　　2.1.7 包裝物料衡算</p><p>　　不合格產(chǎn)品及落地料損失</p><p>　　聚丁二烯損失： 2247.519×0.007＝15.733 kg/

97、h</p><p>　　防老劑損失： 15.733×0.01＝0.157 kg/h</p><p>　　溶劑油損失： 15.733×0.001＝0.016 kg/h</p><p>　　水損失： 15.733×0.0064＝0.101 kg/h</p>

98、<p><b>　　成品部分</b></p><p>　　聚丁二烯： 1879.559－15.733＝1863.826 kg/h</p><p>　　防老劑： 17.666－0.157＝17.509 kg/h</p><p>　　揮發(fā)份： （12.1

99、44＋1.898）－（0.016＋0.101）＝13.925 kg/h</p><p>　　表2-7 包裝部分物料衡算列下表</p><p><b>　　校驗(yàn)設(shè)計(jì)任務(wù)：</b></p><p>　　包裝成品扣除防老劑后生膠量：1895.260－17.509＝1877.751 kg/h</p><p>　　年產(chǎn)量為：187

100、7.751 kg/h ÷1000 kg/t×8000 h ＝15022.008 t</p><p>　　結(jié)果約為 15000 t，所以設(shè)計(jì)合格。</p><p>　　2.1.8油水分離器物料衡算</p><p><b>　　物料衡算如圖所示</b></p><p>　　凝聚釜頂來(lái)油和水

101、 溶劑油對(duì)溶劑回收</p><p><b>　　去污水池</b></p><p>　　圖2-7 油水分離器物料衡算</p><p>　　進(jìn)料量：15614.056 kg/h</p><p><b>　　出料部分：</b></p><

102、;p><b>　　水相系統(tǒng)</b></p><p>　　水： 6347.376－0.918＝6373.458 kg/h</p><p>　　丁二烯溶水損失(2%)： 2247.519×0.02＝44.95 kg/h</p><p>　　溶劑在水相中的飽和溶解量： (6

103、347.376/18)×0.0014×89.4＝44.135 kg/h</p><p><b>　　油相系統(tǒng)</b></p><p>　　丁二烯： 325.942－44.95＝280.992 kg/h</p><p>　　丁烯： 22.702 kg/h</p>

104、;<p>　　溶劑油： 8918.036－44.135＝8873.901 kg/h</p><p>　　油相中的飽和水： （8873.901＋280.992＋22.702）×0.0001＝0.918 kg/h</p><p>　　表2-8 油水分離器物料衡算</p><p>　　2.1.9溶劑回收部分物料衡算

105、</p><p><b>　　基礎(chǔ)數(shù)據(jù)</b></p><p>　　為簡(jiǎn)化處理，溶劑油的組成按n-C6H14計(jì)算；烯烴按C4H6計(jì)；溶劑中的重組分以n-C8H18計(jì)，按溶劑油總進(jìn)料量的0.2%計(jì)算。</p><p>　　表2-9溶劑回收進(jìn)料組成</p><p><b>　　工藝要求</b></

106、p><p>　　脫水塔 塔頂 含丁二烯40%，溶劑油60% </p><p>　　塔底 不含丁二烯和水；</p><p>　　提濃塔 塔頂 含丁二烯98%，溶劑油2%</p><p>　　塔底 含丁二烯0.2%</p><p>　　回收塔 塔頂 含溶劑油99.999%</p>

107、<p>　　溶劑回收部分物料衡算如圖2-8所示</p><p>　　D2 D3</p><p>　　Ⅰ D1 Ⅱ</p><p><b>　　F1’</b></p><p>　　F F1

108、 F2 F3</p><p><b>　　W3 </b></p><p>　　W1 W2 </p><p><b>　　圖2-8</b&g

109、t;</p><p>　　在Ⅰ衡算范圍內(nèi)對(duì)丁二烯做物料衡算列式</p><p><b>　　F＝D2＋W1</b></p><p>　　F·XF＝D2·XD2</p><p>　　9178.513＝D2＋W1</p><p>　　9178.513×0.03309＝D2

110、×0.98</p><p><b>　　解得</b></p><p>　　D2＝309.915 kg/h</p><p>　　W1＝8868.598</p><p>　　在Ⅱ范圍內(nèi)對(duì)丁二烯做物料衡算：</p><p><b>　　F2＝D2＋W2</b></p

111、><p>　　F2·XF2＝D2·XD2＋W2·XW2</p><p>　　F2＝309.915＋W2</p><p>　　F2×0.4＝309.905×0.98＋W2·XW2</p><p><b>　　解得</b></p><p>　　W

112、2＝451.61 kg/h</p><p>　　F2＝761.515 kg/h</p><p>　　提濃塔、脫水塔物料衡算列下表</p><p>　　表2-10 提濃塔物料衡算</p><p>　　表2-11 脫水塔物料衡算</p><p>　　F1＝F＋F1’＝9178.513＋405.19＝9583.703 kg/

113、h</p><p>　　以回收塔為物料衡算范圍，對(duì)溶劑油做物料衡算</p><p>　　8865.663＝D3＋W3</p><p>　　8865.663×0.998＝0.99999·D3＋0.002W3</p><p><b>　　解得：</b></p><p>　　W3＝1

114、7.772 kg/h</p><p>　　D3＝8847.891 kg/h</p><p>　　表2-12 回收塔物料衡算</p><p><b>　　2.2熱量衡算</b></p><p>　　主要對(duì)聚合釜進(jìn)行熱量衡算</p><p><b>　　2.2.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)</b>

115、</p><p>　　聚合釜無(wú)聊衡算數(shù)據(jù)：</p><p>　　聚合時(shí)間：3～5h（本次設(shè)計(jì)取4h）</p><p><b>　　聚合釜臺(tái)數(shù)</b></p><p><b>　　聚合溫度：94℃</b></p><p>　　冷卻鹽水：入口溫度 -12 ℃，出口溫度-8 ℃&l

116、t;/p><p>　　溶劑油組成物性數(shù)據(jù)如下表</p><p>　　表2-13 溶劑油組成</p><p>　　表2-14 溶劑油物性數(shù)據(jù)</p><p>　　表2-15 丁烯、丁二烯物性數(shù)據(jù)表</p><p>　　表2-17順丁橡膠物性數(shù)據(jù)表</p><p>　　表2-18 冷凍鹽水物性數(shù)據(jù)表&

117、lt;/p><p>　　2.2.2各聚合釜反應(yīng)轉(zhuǎn)化率確定</p><p>　　根據(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：</p><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：&

118、lt;/p><p>　　式中CAN —第N臺(tái)釜內(nèi)反應(yīng)物的濃度；mol/L</p><p>　　CA0 — 反應(yīng)物初始濃度； mol/L</p><p>　　xN—第N臺(tái)釜內(nèi)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率；</p><p>　　k — 聚合反應(yīng)表觀速度常數(shù)； </p><p>　　—平均停留時(shí)間；min</p><p&

119、gt;　　N—連續(xù)槽式反應(yīng)器的臺(tái)數(shù)；</p><p>　　[C0] —主催化劑的濃度；mol/L</p><p>　　kp—鏈增長(zhǎng)速度常數(shù)；L/(mol·min)</p><p>　　[C·] —活性鏈總濃度；mol/L</p><p><b>　　T—反應(yīng)溫度；K</b></p>&l

120、t;p>　　—催化劑利用率(在94℃下，＝27％)</p><p>　　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60 min；反應(yīng)溫度94℃。將上式進(jìn)一步整理得：</p><p>　　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。</p><p>　　根據(jù)某計(jì)算實(shí)例，取[C0]＝1.92×10-

121、5mol/L，整理計(jì)算結(jié)果列下表：</p><p><b>　　表2-19</b></p><p>　　2.2.3各釜物料組成及物性數(shù)據(jù)</p><p>　　8828.160＋2247.519＋22.702＝11098.381 kg/h</p><p><b>　　含有</b></p>

122、<p>　　100%丁二烯：2247.519 kg/h</p><p>　　丁烯：22.702 kg/h</p><p>　　溶劑油：8828.160 kg/h</p><p>　　表2-20各釜的轉(zhuǎn)化率算出各釜的物料組成：</p><p>　　表2-21 各釜的物性數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果如下表</p><p>　　

123、注：根據(jù)各釜門(mén)尼粘度和膠液濃度查《高聚物合成工藝學(xué)》確定各釜的動(dòng)力粘度</p><p>　　4.各釜對(duì)流傳熱系數(shù)和傳熱系數(shù)K的計(jì)算</p><p>　?。?）夾套內(nèi)冷卻鹽水對(duì)流傳熱系數(shù)1的計(jì)算</p><p><b>　　基本方程式：</b></p><p><b>　　式中</b></p&g

124、t;<p>　　1— 夾套對(duì)流傳熱系數(shù)，；</p><p>　　Nu— 努塞爾準(zhǔn)數(shù)；</p><p><b>　　Re— 雷諾準(zhǔn)數(shù)；</b></p><p>　　— 傳熱面的特征尺寸，m；</p><p>　　— 流體的熱導(dǎo)率，；</p><p>　　u— 流體的流速，m/s；<