6万吨乙丙橡胶生产工艺设计设计书

北京化工大学北方学院毕业设计I6 万吨/年乙丙橡胶生产工艺设计高分子材料与工程专业 摘 要乙丙橡胶，统称乙丙弹性体，是仅次于丁苯橡胶和顺丁橡胶的第三大合成橡胶，是以乙烯、丙烯及乙叉降冰片烯(ENB)为单体共聚而成。目前占世界合成橡胶生产能力总量的 10%左右。乙丙橡胶以其优异的性能具有广阔的应用领域。除了传统的汽车工业、防水建材、聚合物改性、油品添加剂、电线电缆、运动场地及各类机械部件等应用领域外，乙丙橡胶还可涉猎于食品包装、抗微生物、绝热阻燃等弹性体制品领域。本次设计年产 6 万吨乙丙橡胶装置聚合工段的工艺设计,乙丙橡胶聚合反应采用溶液聚合工艺，使用的主催化剂为三氯氧钒，辅助催化剂为烷基铝，溶剂为己烷。在掌握生产原理、聚合方法、工艺流程等工作的基础上，进行了物料衡算、热量衡算、 反应器等设备的相关计算；其中算得 E0203 己烷加热器的面积为 40.27 平方米 ，换热器管长为 6m，计算反应器R0201 的公称直径为 5658mm,高度为 9053mm，确定了聚合加料泵的扬程为30.12m,以及 该泵的轴功率 7.5kw,V0201 贮罐的总体积 37 立方米。并且绘制了反应器的管道布置图、带控制点的流程图、编制了设计说明书等。关键词：乙丙橡胶 溶液聚合 工艺设计北京化工大学北方学院毕业设计IIWith an Annual Output of 60 Thousand Tons of Ethylene Propylene Rubber and Book Design.AbstractEPDM, generally called ethylene-propylene elastomer, and norbornene (ENB) as the monomer copolymerized with ethylene, propylene is the third major SR after SBR and BR. At present the production capacity of EPDM accounts for about 10% of the total production capacity of SR in the world. EPDM has wide range of application fields because of its excellent performance. Besides the traditional application fields such as auto industry, water-proof building materials, polymer modification, oil additives, electric wire and cable, athletic field and various mechanical parts, EPDM can also be used in food packaging, antimicrobial, heat insulation and inflaming retarding, and other elastomer products. It is annual output of 50,000tons of ethylene-propylene rubber device polymerization Section process design, the polymerization of ethylene-propylene rubber by solution polymerization process, the catalyst used for the vanadium oxytrichloride, vanadium, auxiliary catalyst is alkyl aluminum, solvent hexane. material balance, heat balance, reaction of a device such as the calculation finished based on the production principle of aggregation methods, process and other work ;including area of the hexane heater named E0203 is 40.27 square meters, length of heat exchangers tube is 6 meters, the diameter of the reactor R0201 is 5.658meters, height is 9.053meters, determined the head of the polymer feed pump is 30.12meters, and the power of the pump is 7.5kw, he total volume of the V0201 is 37 stere. And draw a piping layout of the reactor, flow chart with control points, edit the design instruction and so on.Key Words：ethylene-propylene rubber solution polymerization process vvvvvvvvvvvvv design北京化工大学北方学院毕业设计III目 录第 1章 绪论 .1第 1.1 节 设计依据、指导思想及设计原则 .1第 1.2 节 设计地区的自然条件 .1第 1.3 节 厂址的选择 .2第 1.4 节 车间（装置）布置及生产制度 .3第 1.5 节 节能与环境保护 .3第 1.6 节 安全技术和安全防火 .5第 2章 工艺论证 .7第 2.1 节 工艺原理 .7第 2.2 节 工艺流程简图 .9第 2.3 节 原料规格、产品规格 .9第 2.4 节 产品的物理化学性质、结构和性能及用途 .10第 2.5 节 产品的合成工艺路线 .11第 2.6 节 “三废“及其处理 .11第 2.7 节 安全生产 .12第 2.8 节 经济技术分析 .12第 3章 工艺流程设计 .14第 3.1 节 工 作 任 务 及 管 理 范 围 .14第 3.2 节 工 艺 流 程 .19第 4章 物料衡算 .23第 4.1 节 计算基础 .23第 4.2 节 物料衡算 .24第 4.3 节 T0201 物料衡算 .25第 4.4节 T0202 物料衡算 .27第 4.5 节 V0202 物料衡算 .29第 4.6 节 R0201 物料衡算 .31第 5章 能 量 恒 算 .34第 5.1 节 热 量 衡 算 .34第 5.2 节 T0202 热 量 衡 算 .35北京化工大学北方学院毕业设计IV第 5.3 节 R0201 热量衡算 .36第 6章 设备选型 .39第 6.1 节 反 应 釜 计 算 .39第 6.2 节 E0205 己烷加热器 .40第 6.3 节 聚合加料泵计算 .44第 6.4 节 工艺管道设计 .46第 6.5 节 储料罐设计 .47结 论 .48参考文献 .49致 谢 .51北京化工大学北方学院毕业设计0第 1 章 绪论第 1.1 节 设计依据、指导思想及设计原则1.1.1 设 计 依 据本设计的依据主要包括：（1）北京化工大学北方学院毕业设计任务书。（2）化工工艺手册第二版。（3）化学工业部发布的化工工艺设计施工图内容和深度的统一规定2009 版。（4）乙丙橡胶车间乙丙橡胶装置的操作法。1.1.2 指 导 思 想本设计的指导思想主要包括：（1）为了确保产品的质量，生产过程的安全，采用溶液聚合生产技术。（2）生产过程采用机械化操作，自动控制。（3）危险易燃易爆的场所，设计采用可靠的控制，报警消防设施。（4）生产过程中产生的三废要经过处理之后再排放，以保证环保的要求。（5）为了保证生产正常进行和操作人员的安全，厂房、车间、设备布置要严格按土建标准。第 1.2 节 设计地区的自然条件东乡县位于江西省东部，隶属抚州市，东与余江、南与临川、西与进贤、北与余干、东南与金溪接壤。全县总面积 1270 平方公里，下辖 17 个乡镇（场）和 1 个省级经济开发区，143 个行政村，12 个社区，1627 个村小组，总人口 46万人（2013 年），1 全县通行赣语。东乡建县于明正德七年（公元 1512 年），是北宋杰出的政治家、改革家、文学家王安石故里，孕育出明代开科状元吴伯宗、晚明“四大才子”之首艾南英、清代西江派著名诗人吴嵩梁以及“舒体字”创造者、著名书法家舒同等名人。东乡地处赣东丘陵与鄱阳湖平原过渡地带，被称为“植物中的熊猫”的东北京化工大学北方学院毕业设计1乡野生稻等。东乡区位素有“赣东门户”之称。东乡位于北纬 28022830、东经 1162011651之间。距省会南昌 96 公里，靠近长三角、闽三角等沿海发达地区，素有“赣东门户”之称。此外，东乡地处海西经济区和鄱阳湖生态经济区两大国家战略经济区。江西东乡经济开发区是江西省第一批重点省级工业园区，已形成医药化工、五金机电、轻工纺织三大主导产业的“一区三园六板块”（一区是指东乡经济开发区，规划面积 30 平方公里。三园六板块是指东升、东辉、东腾三个工业园，其中东升工业园 13.9 平方公里，由渊山岗工业板块、红亮文化板块、金桥工业板块组成，东腾工业园 10 平方公里；东辉工业园 6.1 平方公里，由东山工业板块、南山工业板块组成）。东乡县农业产业特色鲜明。东乡县拥有 2 个万亩农业高产示范区，2013 年全县粮食总产量达 31 万吨。东乡是全国瘦肉型猪出口重点县和生猪养殖国家农业标准化示范区，2013 年生猪饲养量、出栏数分别达 205 万头、130 万头。东乡是全国“东桑西移”基地县，全县蚕桑面积 4.2 万亩。东乡大力发展木薯产业，全县种植木薯 6 万亩，利用木薯生产的变形淀粉产销量居江西省首位，约占全国 30%；利用木薯生产非粮生物燃料的中国石化 10 万吨/年燃料乙醇项目2014 年 1 月已获国家发改委核准。3 2013 年东乡县全年完成国内生产总值 113.19 亿元，增长 10.7%；社会固定资产投资 121.54 亿元，增长 22.6%；财政总收入 17.23 亿元，增长 17%；规模以上工业企业主营业务收入 183.6 亿元、增长 23.6%，规模以上工业增加值42.06 亿元、增长 13.3%；社会消费品零售总额 43.98 亿元，增长 12.9%；城镇居民人均可支配收入 23072 元，增长 19.4%；农民人均纯收入 10663 元，增长12.3%；三大产业全年完成主营业务收入 165 亿元、工业增加值 37 亿元、利税14.5 亿元。第 1.3 节 厂址的选择该车间应该建在江西东乡经济开发区。江西东乡经济开发区是江西省人民政府 1992 年 8 月批准设立，并经国家发改委 2005 年第 84 号公告审核认定的省级经济开发区，由原红星经济开发区和原东乡县大富工业园区整合而成，并更名为江西东乡经济开发区，2014 年 6 月，东乡经济开发区管委会升格为副处级北京化工大学北方学院毕业设计2单位。江西东乡经济开发区毗邻沪昆高速公路、沪昆高速铁路，浙赣电气化铁路复线、320 国道、208 省道穿境而过，交通便捷，区位优越。现有上海永冠、香港恒安、江苏雨润、江苏三木、江西江铜、四川科伦、杭州回音必等一批国内知名企业在区投资，如今已初步形成机电冶金、医药化工、轻工纺织、新能源、文化创意五大主导产业。江西东乡经济开发区充分利用现有工业基础、区位条件和资源优势，逐步形成以 208 省道为纽带，由东升工业园、东腾工业园、东辉文化园组成的“一区三园”发展格局，远景规划面积 23.4 平方公里，其中东升工业园 9.4 平方公里，东腾工业园 10 平方公里，东辉文化园 4 平方公里。目前，经开区进园落户企业已达 238 家、投产企业 185 家、安排就业 1.6 万余人。第 1.4 节 车 间 （ 装 置 ） 布 置 及 生 产 制 度本设计车间设备布置，不但能够满足实际生产的需要，同时也考虑了设备的安装以及检修方便，设备布置整齐有序，而且节约空地。设备的布置既要紧凑，又要满足生产工艺和安装要求。生产装置界区，在满足生产工艺和安全生产的基础之上，要尽可能的缩短装卸物料线。依照满足工艺条件的原则，首先确定主设备的位置，其他设备要尽可能围绕在主设备的四周，以便于操作、检修和配管。在厂房的四面，一楼到二楼都应该有楼梯和安全通道，车间内配有必要的放火防爆设施，同时还应该配有简单急救的设施。阀门、仪表等部件离地面的距离应该较近，以便于手工操作和检修。设备区和人行区等应该界区明确，工艺流程安全通畅。第 1.5 节 节 能 与 环 境 保 护对于化工厂来说，在进行化工生产时必定会产生很多废水和污水，所以对于废水的治理就显得尤为重要。必须在生产中加强对水资源的利用率，对其进行重复利用以实现循环经济。首先要进行的是对于间接冷却水资源的重复利用。在化工生产过程中对于间接冷却水的需求量很大，但是间接冷却水并不含污染北京化工大学北方学院毕业设计3物，所以可以对其全部进行重复利用。在实际操作中可以建立大量的间接冷却水重复利用的装置，进而对生产中的间接冷却水回收再利用，这样做可以大大减少水资源的使用量，达到节约水资源的目的。其次可以对工艺废水进行多级串联使用。采用这种方式可以大大降低对新鲜水资源的使用量，同时也减少了废弃水的排放量。对于污染物和废弃水的节能减排来说，主要就是通过对废弃水的重复利用实现的。对于生产用水大都使用闭路循环的方式，并没有针对废弃水的排放环节。在化工生产过程中产生的废弃水有很多来源，主要包括清洗地面的废弃水、生活中排放的污水、蒸汽站产生的污水以及进行水质软化产生的废弃水等。以上这些废弃水经过污水处理站后有相当大的一部分得到了回收再利用。在化工生产过程中，所使用的能源多种多样，其质量也是高低不等。在实际的生产过程中，不仅仅存在吸热现象，同时还存在着散热现象。所以在操作中可以将生产中产生的可燃气体散热和各种其它的多余热量进行合理整合，并且对其进行重复再利用，从而提高能源的综合利用率。在化工生产过程中，所消耗的能量有相当大一部分是作为地位热能散发出去的。因此，想要提高化工生产的能源利用率，必须加大对低位热能的利用效率。可以将精制甲醛的过程中产生的精馏塔废弃水排入水处理器，经过有效处理后实现水资源的重复再利用。因为精馏塔废弃水的热量很强，所以冬天可以利用它为居民取暖提供能量。采用有效方式将化工生产的废弃水用于居民的冬季取暖，既使多余的热能得到了充分利用，同时还在一定程度上缓解了供暖的能量需求，可谓是双利双赢。进行资源的回收利用主要是把化工生产过程中产生的废弃资源，通过翻新、整修后重新投入使用，也可以将废弃资源中的一部分当做其他产品的零件进行重复使用。化工厂在实际操作时，对于一些少有瑕疵的部件可以进行重复再利用，也可以对其包装进行重复利用，这样才能更好地减少浪费现象的产生。在对部件 进行包装时，对于那些经过回收的产品包装，可以进行集中管理， 将它们统一进行清理消毒，然后再将其作为产品的外包装进行循环利用。采用这种方式不仅可以减少资源浪费，同时还增加了经济效益，而做大的好处则是有效降低了包装对于环境的污染程度。将原本无用的废弃物进行重新加工后再投入使用，可以使化工厂的经济利益得到提升，同时还为环保做出了贡献。在化工厂中，动力消耗是化工厂能源消耗的主要组成部分，其主要包含以下两种，即电力消耗与蒸汽消耗。想要减少对于动能的消耗，主要可以使用针北京化工大学北方学院毕业设计4对电动机的变频调速手段。对现在很多的化工厂来说，其装置的负荷率都不太高，所以想要达到节约能源的目的使用变频调速的方式再合适不过了。要在实际操作中对装置间进行恰当地联合，要进一步优化供热系统设施，还要大范围得对冷物流和热物流进行进一步匹配，从而使能量利用达到最佳状态。绿色的化工工艺，顾名思义，就是在化工生产中从生产源头开始就采用绿色的生产理念，在实际的生产过程中做到废弃物的重复利用和资源的合理使用，使生产成本得到减少，消耗降低，废物排放得到减少，进而降低对环境的不良影响。随着科技的不断进步与发展，绿色化工工艺虽然实现起来较为复杂，但是也处于不断进步与完善中。采用绿色的化工技术能够有效解决经济进步和环境保护间的矛盾，进而推进我国经济的发展和化工行业的不断进步，这是实现可持续发展的必然选择。最近这些年，各种各样的安全事故在我国频繁发生，尤其是化工、煤炭等较为危险的产业，经常有重大事故发生，比如重庆某化工厂就发生了氯气泄漏现象，辽宁某石化工厂发生了爆炸现象等。在发生了重大事故后，不仅使国家经济遭受了巨大损失，同时伴随着污染物排放到空气中使环境也遭受了巨大污染。 在化工厂实施安全治理时，要秉着“以人为本 ”的原则，让企业员工谨记安全准则，规范自身行为，自觉创造安全稳定的工作环境，以免发生安全事故。其次化工厂还要努力完善相关标准规范，使安全管理工作能够更顺利地执行，同时也让各个部门明确自身担负的安全责任，自觉遵守规章制度。除此之外，化工厂还 需要派专业人员定期检查装置设备，及时发现安全隐患， 并尽快处理