7万吨顺丁橡胶聚合设计任务书

一、设计任务书1、 设计项目名称： 顺丁橡胶聚合车间2、 生产产品： 聚顺丁二烯橡胶3、 产品规格： 门尼黏度（40-50）； 挥发度1%; 灰分0.5%；凝胶含量1%；顺式1，4含量95%（95-97%）4、 设计规模： 7万吨/年5、 全年工作时间： 8000小时6、 建厂地区： 天津7、 水电气供应： 由本厂集中供应8、 天津地区水文地质资料： 主导风向：西南风; 年平均最低气温：8；年平均最高气温：18；年平均气温：13；夏季平均气温：28；冻土深度：0.8米。二、概述1、顺丁橡胶发展史：我国顺丁橡胶的研究开发始于20世纪60年代.丁钠橡胶是世界上第一个进入工业生产的聚丁二烯橡胶，投产时间在1920年，催化剂是金属钠。从二十年代到五十年代，聚丁二烯橡胶发展速度并不快，六十年代以后聚丁二烯橡胶获得了极为迅速的发展，产量很快超过了四十年代发展起来的丁腈、氯丁和丁基橡胶，跃居世界合成橡胶的第二位，仅次于丁苯橡胶，并且一直比丁苯橡胶快得多的速度发展着。石油化学工业的发展为聚丁二烯橡胶提供了丰富而廉价的单体。五十年代以前丁二烯的生产以乙炔或乙醇为原料，流程复杂，成本高。五十年代以后石油炼制工业提供了大量的丁烯和丁烷，从丁烯和丁烷催化脱氢制丁二烯使成本大为降低。尤其是六十年代以后，由轻油和重油裂解制乙烯的工业发展迅速，副产大量C4馏分，其中含3050丁二烯，因而抽提丁二烯蓬勃发展，为聚丁二烯的发展提供了更多的原料。2、产品的用途： 工业上最长常用的聚丁二烯橡胶的门尼粘度在4050的范围内。门尼粘度过高是不现实的，因为门尼太高难以加工，门尼太小也不好，因为太小对充填剂分布、硫化胶强度、弹性、以及生胶的抗冷流性能都有害。单独使用聚丁二烯胶时，加工性能很差，混炼时有困难。现在尚无不和其他橡胶并用而易于加工的高顺式聚丁烯品种。聚丁二烯橡胶与其他橡胶并用不仅是加工成型的需要，还有利于物理性能的改善。顺丁橡胶的用途主要用于制造轮胎，还可用于制造耐磨制品（如胶鞋、胶辊）、耐寒制品和防震制品，可作为塑料的改性剂。顺丁橡胶可与多种橡胶并用。制造乘用汽车轮时，可与丁苯橡胶并用，并用量为35%50%制造载重汽车轮胎胎面时，常与天然橡胶并用，并用量为25%50%。用于重型越野汽车轮胎胎面时，天然橡胶75份，顺丁橡胶25份较好。用于胶布时，一般与丁苯橡胶并用，并用量为15%30%。用于制造轮胎胎侧时可与氯丁橡胶并用，以提高耐低温性能。顺丁橡胶也可与氯磺化聚乙烯并用。在美国，90左右的聚丁二烯橡胶用于轮胎工业。其次，聚丁二烯橡胶可以掺合再聚苯乙烯塑料中，改进聚苯乙烯塑料制品的脆性。由于塑料工业对透明、美观的要求，一般使用催化剂用量非常少的丁基锂引发的聚丁二烯。在日本，60左右的聚丁二烯橡胶用于轮胎工业，其余40则用于制鞋、胶管、胶带、胶布等非轮胎工业。3、建厂地址及其水文地质资料主导风向：西南风年均最低气温：80c 年均最高气温：180c年平均气温：130c 夏季最高气温：280c冻土深度：0.8m4、水电器及原料供应情况由本厂集中供应5、设计依据本项目通过研读大量的关于顺丁橡胶性质、用途、生产技术及市场情况分析的文献，对生产聚合顺丁橡胶的工艺过程进行设计的。三、生产路线的选择1、单体合成方法的选择：（1）单体生产方法的选择制取丁二烯的方法主要有三种：一是从丁烷丁烯中制备丁二烯，二是从由裂解气中的C4组分中抽提丁二烯，三是用乙醇反应制得丁二烯， 本次设计采用由裂解气中的C4组分中抽提丁二烯的方法。以裂解副产物C4为原料，DMF为萃取剂，经过两段萃取精馏和两段普通精馏后，脱去C4原料中的丁烷，丁烯，炔烃及其他杂质，植被出适合生产顺丁橡胶的高纯度聚合级丁二烯-1,3。（2）对所选用方法的论证由于C4原料中大部分组分与BD1,3之间的沸点较为接近，而且相互之间有共沸物产生，这样采用一般的精馏方法很难进行分离，所以为得到目的产品丁二烯就必须采用特殊分离方法萃取精馏。萃取精馏的原理就是向被分离物料C4原料中加入一种新组分萃取剂DMF。他的加入使得原来物料中各组分之间的相对挥发度明显变化，从而使物料中难以用普通精馏方法分离的组分如顺丁烯-2和反丁烯-2等组分在第一精馏他分离出来，乙基乙炔和乙烯基乙炔等组分在第二萃取精馏他分离出来。经过两段萃取精馏得到的粗丁二烯在经过两段普通精馏即得到场拚丁二烯。普通精馏的原理是利用混合物中各组分在相同压力下相对挥发度不同的特点，使混合物处于气-液两相共存时各组分在液相和气相中的分配量不同从而将各组分分离开。甲基乙炔和水等清组分在第一精馏塔顶脱除，第二精馏他则用于脱出在萃取精馏部分未能完全脱出的顺丁烯-2，丁二烯-1,2，乙基乙炔，C5等重组分。塔顶得到产品丁二烯。2、聚合方法的选择：（1）概述：以抽余油为溶剂，环烷酸镍，三异丁基铝，三氟化硼乙醚络合物为催化剂，采用稀硼单加催化剂加料方式，丁二烯连续聚合的生产方式过程。（2）对所选用方法的论证：离子配位聚合的聚合方法主要有本体聚合和溶液聚合工艺，其中易溶液聚合工艺为主。溶液聚合工艺又分为溶液法和溶液淤浆法，适合溶液法的包括中压聚乙烯、聚丁二烯橡胶、丁苯橡胶等。而溶液淤浆法适合低压聚乙烯、聚丙烯、丁基橡胶等。溶液淤浆法可以解决溶液粘度粘度问题，依靠提高浓度提高生产能力，但是它的缺点是聚合物容易堵塞，并且分离、回收、后处理等工序较为复杂。采用溶液法合成聚丁二烯的工业方法，都是以有机锂化合物或变价的离子配位体系为基础的。溶液法中存在的问题是生产能力低。原因：随着反应的进行，体系的粘度增大，使体系传热困难，聚合物易在聚合釜壁、管道、死角上粘附挂胶而造成堵塞，限制了聚合物的浓度。 解决的方法是：采用传热面积大，传热效果好，不挂胶的反应器；螺带世或旋桨式的搅拌器；体系浓度要控制在10%20%；采用尽可能高的反应温度；以及选择合适的溶剂。四、工艺过程设计1、工艺操作条件的确定（1）反应原理 （2）影响因素 （3）工艺操作条件的确定2、工艺流程叙述(1) 聚合装置的工艺流程 a. 配置计量岗Al含量为20+0.5g/l的三异丁基铝从催化剂车间送到浓铝示位槽R-406，供稀铝配置釜F-404配稀铝油溶液。然后将其放入稀铝计量罐R-407a.b,经计算泵后与N1油溶液相混合于三通管道，然后与丁二烯进入聚合反应的连续釜的首釜。130+0.2wt%的N1溶液，从新配置的两侧用N2压至新配制的三楼的浓N1高位槽R-401，供稀N1配制釜F-402配制稀N1油溶液。然后再将配好的放入粉两线的稀N1计量罐R-402a.b,经过量泵与稀Al油溶液混于三通管道，然后进入聚合首釜。罐装三氟化硼乙醚络合物用N2压入硼高位槽R-403中，然后去R-415a.b(计量罐)，经泵送出，在泵出口文氏管处，以1：500的比例与溶剂油混合，进入聚合首釜。防老剂，人工运送至三楼配置釜F-407b.c,与回收脱重塔顶来的成品油混合进入R-414a.b,再加入到静态混合器。b. 丁二烯加水系统少量的丁二烯通过浮子流量剂和调节阀从底部入加水罐，含饱和水的丁二烯从顶部处通过丁二烯调节阀进入聚合釜。c. 聚合岗 新罐R-720b的溶解油与老罐区B-480米的丁二烯在管线中混合，一部分进入丁油预冷器，然后与常温下的丁油混合进入三通阀，在管线中与AL-N1陈化液一起进入反应釜F-41la通过连续三釜的聚合，再加防老剂进入静态混合器，然后进入胶液罐。（防老剂为：2，6-二叔丁基对甲酚）(2). 回收工艺流程概述回收油脱水. （T-462）含有杂质，饱和水，1.8-7.5%丁二烯凝聚油来自新罐R-721，经FIC2200流量调节阀入T-462塔顶冷凝器H-468c.d与塔顶物料进行热交换后再经预热器H-467加热至100-114，最后进入T-462塔第28（126/30）层塔盘，在塔中进行非均相共沸精馏，以脱除水，丁二烯，轻油及其他组成杂质。丁二烯回收.（T-464）来自B-464泵含丁三烯15-35%左右的物料经FIC2400流量调节阀入T-464塔第31（129/33）层塔盘，在塔中进行普通精馏。塔釜由再沸器H-475加热，塔釜液靠压茶经LICA2402塔釜液来出调节阀入T-465塔或入冷却器H-476，H-477冷却后进入尾气吸收塔T-427或去新罐区R-721罐。溶剂油脱轻组分. （T-465）来自T-464塔釜的含轻组分杂质的溶剂油，经LICA2402流量调节阀后，以气，液混合物进入T-465塔第65（170/60）层塔盘。在塔中进行普通精馏，塔釜由再沸器H-436加热控制塔顶温度在60-65之间，塔顶蒸出的轻组分经冷凝器H-435冷凝后，通过塔顶压力调节阀FIC2701进入回流罐R-435，R-435中的凝液经B-435泵一部分通过FIC2701流量调节阀回流入塔。另一部分通过LIC2701回流管液面调节阀返回新罐区R-721罐，第三部分经限量孔板，流量计FIC2705计量后去老罐区R-479，塔釜液经B-436，LIC2702液面条节阀通过H-471去R-720或通过H-476循环水冷却器H-477盐水冷却器后入尾气系统。回收溶剂脱重组分. （T-463）来自T-462塔釜的溶剂油井LICA2202塔釜页面调节阀后入T-463塔第10（18/20/22）塔盘层，进行普通精馏。塔釜液由再沸器H-472加热至103-113之间，塔釜蒸汽经空冷器H-470a.b.c.d.e冷凝，凝液经塔顶压力调节阀PICA2301后进入间流罐R-463。合格产品去新罐区R-720罐。不合格产品去新罐区R-721罐。塔釜重组分经冷却器H-473冷却后连续送往老罐区R-711或R-705。丁二烯脱水（T-425）T-464来的丁二烯进入T-425塔顶，在其中进行非均相共沸精馏，由再沸器 H-476用70-100 蒸汽加热塔续蒸出的丁二烯，H2O，阻聚剂，通过冷凝器H-425，不凝器经R-425的压力调节阀去尾气吸收，凝液去R-425。合格品丁二烯去R-426塔蒸出的自水包倒淋水值阀排入污水管线。丁二烯脱重 T-425 水值合格的丁二烯到T-426 进行普通精馏，塔顶一部分经H-431循环水冷凝，再经H-430冷却。去成品 R-431到R-480，另一部分加入阻聚剂经 H-427冷凝器去回流罐R-426，经泵 B-427回流到T-426塔，塔底重组分用B-428泵连接去抽取罐区。抽余油切割. (T-401)来自新罐区 R-719罐的切余油经流量调节阀入 T-461塔顶冷凝器 H-462b 与塔顶物料进行热交换，以后进顶热器H-461加热到90 。然后进 T-461塔第 10（8/12）层塔板，塔釜液由 H-464加热到110-140 之间。塔顶蒸出的气相入冷凝器 H-462a，b，冷凝经塔顶压力调节阀入回流罐 R-461，所含水分在罐中精置分层后自水包倒淋阀排入污水管线，不凝气体入总排空系统，冷凝返回 R-461回流罐。塔顶物料经 B-461一部分回流入塔，另一部分经冷却器 H-466 冷却后去罐区 R-479或经循环管线去新罐区 R-719。塔釜液用 B-465送出，经冷却器H-465a，b 冷却后送至罐区 R-479或新罐区 R-719。由30（28/31）层塔盘引出一侧线 60-90馏分的油，入一侧线缓冲罐R-466，再经B-462到R-721或R-719。由19层塔盘引出二（三）侧线80-100（110-140）的油，通过流程塔 T-460上部进入。塔顶轻组分由第23层塔盘返回 T-461，塔釜油经B-460泵入H-460冷却后去老罐区R-715或R-710a。不合格时并入T-461塔顶油送出管线去R-479或R-719。(3) 阻聚剂系统高纯度的丁二烯经自聚，自聚物不断增长易胀破管线、容器，所以需加TBC，凝固点52，用溶剂油配制成5%的溶液，配制罐及输送线，由排水管线伴热，一部分经B-430循环回罐，保证浓度、温度均匀，一部分经B-429送至T425冷凝H-425，T-464的冷却器H464，T465的冷凝器H465，T-426的冷凝器H-427的气相管线，T-424塔液冷凝器间歇加入TBC。(4) 聚合工艺流程纯度合格的丁二烯和抽余油在三通管线的内部混合，混合后的溶液简称丁油。丁油中丁二烯的浓度为13-14g/1，然后进入预（热）冷器，预热后的丁油与来自陈化罐20的AI-NI二元成化液混合，再从首釜24的釜底进入釜中，与此同时，与溶剂抽余油稀释后的硼组分也从首釜底部或稍上部进入首釜24。在聚合釜中，搅拌下形成活动中心，随即引发丁二烯发生定向聚合反应。反应在给定的温度范围内进行，一般控制在60-60。当首釜的转化率达到40-50%时，生成的聚合物胶液从釜顶到出，进入第二聚合釜，在经过一段时间聚合后，进入第三釜，依次类推。目前，国内的聚合工艺多采用3-5釜的连续聚合，在末釜，一般控制在80以下，转化率在85%以上，由末釜到出的胶液进入终止釜，在此，将终止和防老化剂以及抽余油溶液加入。聚合反应被终止后的胶液从终止釜顶部借釜内的余压（一般为0.2-0.4Mpa）经过过滤器28，滤出凝胶后再经压力射空送入胶液储罐，以供下一工序的混胶和凝聚之间。五、原料及产品的技术规格序号原材料名称控制项目及指标主要物化性质储存1抽提丁二烯纯度99.5%胺值1ppm水质20ppm总炔值20ppm无色气体，有苦杏仁味，有麻醉性，特别刺激粘膜，易液化，比重0.6211（20）沸点是- 4.5, 闪点 -40化性活泼易聚合，爆炸极限：2.16-11.41%（气）2单体丁二烯同上（纯度、水值、总炔值）乙腈 0.1ppm同上3回收丁二烯纯度96%水值20ppm同上4溶剂油馏程60-90水值20ppm无色透明液体，可溶于水，比重0.66- 0.68 闪点 -25自然点230-260，爆炸极限1-7%5环烷酸镍浓溶液含量（30+0.2）Wt% 水含量0.2% 外观，绿色透明溶液无 可见机械杂质绿色透明溶液，在汽油中溶解度较大，应尽量避免同皮肤接触。6三异丁基铝铝含量20+0.5g/l悬浮铝无 活性铝87%比重0.785，沸点10mmHg 82 与空气接触后燃烧，与水、醇发生激烈反应，与皮肤接触易引起灼热和溃烂7三氟化硼乙醚络合物三氟化硼含量46.8-47.8% 水含量0.5% 醛酮 微量，外观，无色或微黄比重：D1. 12- 1. 14，折光率为1.348 沸点124.5-126，油中溶解度98/l 遇空气冒白烟，遇水分解，有剧毒和腐蚀作用，侵入人体对造血和神经有害，易燃易爆。六、生产控制及产品检验1、 生产控制表a. 工艺控制（工艺条件一览表）序号项目名称生产方案设计指标单位控制指标1首釜中部温度BR9000 6062-722系统压力0.98Mpa0.853丁浓12-17g/100ml12-174胶含量100g/l1005烯镍配置浓度1g/l3.50-4.06烯铝配置浓度1g/l4.0-5.07硼油烯化比1:500/1:5008防老剂加入量21-23l/m321-239其余各釜温度8580-100b. 主要原材料的性质、控制项目及控制指标序号原材料名称主要物理化学性质控制项目控制指标来源分析方法用量吨/年单位设计指标控制指标1湿溶剂含1.8-7.5%丁二烯和溶剂油的混合物含有饱和水，物化性质接近溶剂油丁二烯含量%17.53-5罐区气相色谱法6400002抽余油多种烷烃混合物，馏程60-140馏程60-14060-140东炼悬式蒸馏400003阻聚剂无色晶体，密度1.049，燃点56-57，沸点285，闪点129，易燃，易溶于乙醚、乙醇、丙酮熔点52外购分光光度法2.24i. 各塔的各项控制参数（单位：温度/，压强/Mpa）序号项目名称控制指标18T-塔顶温度55-6519塔底温度70-8020回流指数0.2-1.021T-425塔顶压力0.25-0.3522塔顶温度30-4023塔底温度35-4124回流指数0.4-1.025T-426塔顶压力0.25-0.3526塔顶温度28-3827塔底温度45-5528回流比1-329T-424塔进料量530塔顶压力0.25-0.3531塔顶温度31-3932塔底温度100-11033回流指数0.2-0.5034T-427塔顶压力0.45-0.21序号项目名称控制指标1T-461塔顶压力0.005-0.023塔底温度115-1504侧线温度60-805回流比0.5-1.56T-462塔顶压力0.25-0.357塔顶温度85-958塔底温度110-1309回流比1-310T-463塔顶压力0.02-0.0411塔顶温度80-9012塔底温度103-11313T-464塔顶压力0.25-0.3514塔顶压力4515十五层温度60-8016回流比2-417T-465塔顶压力0-0.022、产品质量检查七、物料衡算(1) 丁二烯进料量每小时的生产量：70000吨/8000小时=8.75吨需100%丁二烯8.75吨1.06=9.275吨=9275.以9275为基准,扣除损耗的3%丁二烯则应有聚丁二烯9275(1-0.03)=8996.75.按转化率90%计,100%丁二烯进料量为 8996/0.9=9995.56折合千克分子数为 9995.56/54(/分子)=185.1原料中含丁二烯为99.5%,则原料量应为: 9995.56/0.995=10045.79其体积为 10045.79/620(/ m3 )=16.2m3(2) 溶剂进料量根据丁二烯浓度为1215g/ml的要求进行估算,每小时溶剂和丁二烯的进料总体积约为 10045.791000g /(12g/100ml)=83.7m3 10045.791000g /(15g/100ml)=70.0 m3若除去16.2 m3的丁二烯,则溶剂的进料体积可在53.867.8 m3范围内波动.考虑到催化剂进料时会带入部分溶剂,故决定溶剂进料量在65m3/h(溶剂重度0.66吨/米3) 等于650.66=42.9吨/时溶剂和丁二烯进料的总体积为 42.9+16.2=59.1 m3/h(3)催化剂的用量催化剂进料量可根据聚合配方和下列公式计算: 丁二烯进料克分子数催化剂/丁M催,式中(催化剂/丁):催化剂某一组分的克分子数与丁二烯克分子数之比,即Al/丁,B/丁, Ni/丁之比值; M催:某一种催化剂的克分子量,MNi是指Ni的克原子量,MAl表示铝的克原子量.求催化剂溶液的进料体积可用下式: 催化剂溶液进料体积(升)=催化剂的进料量(1/催)式中 催:催化剂的浓度.即Al、B、或Ni之值,用以上两式带入相应各值进行计算.取Ni/丁=210-5, Al/丁=1.010-4,B/丁=1.010-4.Ni用量 185100210-558.7=217.3g其溶液体积为 217.31(克/升)-1=217.3升Al用量 1851001.010-427=500g其溶液体积为 500/2(克/升)-1=255升B用量 1851001.010-4142=2628.4g其体积为 2628.4/1130=2.33升溶剂体积为 2.33500=1165升三项催化剂的总体积为1637.3升,其中含溶剂总重量约为768.08. Al、Ni、B总用量为 217.3+500+2628.4=3345.7克(4)聚丁二烯生产量为8996.75/h,其中挂胶损失为: 8996.752%=180/h.送去凝聚的聚合物为8996.75-180=8817.8/h (5)终止剂和防老剂用量乙醇用量可按下式计算: 乙醇用量(升/时)=丁二烯克分子数(Al/丁)(C2H5OH/ Al)乙醇分子量/(乙醇纯度乙醇重度)代入各值计算1851001.010-4646/(0.95810)=6.67升/时总重量为810克/升6.67升=5403.5克,其中水占5%,重量为270.1克,乙醇量为5133.4克.防老剂用量可按下式计算: 防老剂用量(升/时)=丁二烯进料量(克/小时)丁二烯转化率a/防老剂浓度(克/升)式中: a: 防老剂用量与橡胶重之比,规定a=1% 代入各值计算99955600.91%/136=661.47升/时其中防老剂用量为89.99/h,由于乙醇、防老剂是用溶剂配在一起的,所以945升/时的溶液中约有溶剂283.5.(6)校验配方进料丁浓丁=9995.56103/59.1=16.9 g/100ml釜内实际丁浓丁= 9995.56103/(59.1+8.27)=14.8 g/100ml Al/Ni=1.010-4/210-5=5.0 Al/B=1.010-4/1.010-4=1.0两项配比亦符合配方要求.计算结果整理于下:物料名称进料, /h出料, /h物料名称进料, /h出料, /h1. 丁二烯其中:100%丁二烯丁烯等(10045.79)9995.5635.88999.535.884.聚丁二烯其中:去凝胶挂胶损失8817.81802.溶剂(C6)42900429005.终止剂其中:含乙醇 水5.13340.27015.13340.27013.催化剂其中: NiAl B0.21730.50002.62843.3457防老剂配制溶剂合计89.99283.535231.0489.9935231.042. 凝聚3. 循环水量 (59.1+8.27+0.467)m3/h7=474.9 m3/h取水胶比为7,取474吨/时.4. 损失量丁二烯机械损失 92751%=92.75/h聚丁二烯渣沫损失 92750.5%=46.375/h,同时损失的防老剂量为89.990.5%=0.49/h5. 去振动筛聚丁二烯胶粒量 聚丁二烯 8996.75-46.375=8950.375/h 胶粒内含防老剂 89.99-0.49=89.5/h 胶粒内含油 8950.3752%=179/h 胶粒内含水 8950.37560%=5370.225/h6. 水蒸气冷凝量 C6汽化量 42900-179=42721/h丁二烯汽化量 1035.38-92.75=942.63/h9/cm2(表)水蒸气与90饱和水的焓值之差H为 664.4-90=574.4kcal/kg由于丁二烯同C6的汽化热和比热数值非常接近,为简化计算可假设它们是相等的.根据热量平衡,算出蒸汽冷凝量为 (42721+942.63)76+0.58(90-30)/574.4=8615.48/h这些冷凝水有5370.225/h包含在胶粒内,全部冷凝水随同循环水一起去振动筛.7. 进入凝聚釜的蒸汽总量按消耗指标计算应为8.75吨/时6=52.5吨/时.其中52500-8615.48=43884.52吨/时水蒸气进入油水分离器.进 料 出 料物 料 名 称千 克 / 时物 料 名 称千 克 / 时1.胶液52851.931.去振动筛444645.46其中:丁二烯999.5其中: 聚丁二烯8950.375 丁烯等35.88 防老剂89.5 溶剂42900 溶剂179.0 催化剂3.3457 催化剂3.3457 终止剂(乙醇)5.1334 乙醇5.1334 水0.2701 水435148.102 聚丁二烯8817.82.去油水分离器物料59039.47 防老剂89.99其中: 丁二烯(包括丁烯)942.632.循环水47490 溶剂427213.水蒸气52500 水蒸气43884.523聚丁二烯渣沫损失 (包括防老剂0.64千克)49.004丁二烯机械损失92.75合 计152841.92 合 计152841.92八、设备计算(1) 用mp台反应釜满釜生产，每小时的处理量Vc是59.1米3,物料的平均反应时间为3小时,则每台设备体积Vmp为 Vmp=Vct/Nmp 米3/台mp生产中实际操作的反应釜台数代入数值进行计算 Vmp=59.13/(22)=44.3米3/台(2) 反应釜直径D0与筒体高H的确定 根据釜总体积Vmp与筒体长径比r（r=H/ D0）即可确定D0，H之大小。筒体体积应为： /4 D02H=Vmp-V封由于 H=r D0所以 /4 D02r D0 =Vmp-V封 代入数值计算 r=2，H=2 D0，由/4 D02r D0 =Vmp估算出D0=5.32m,查手册可得V封=5.4 m,代入式得D0=5.32 m=5320 mm, 九、热量计算1， 分析物料走向及变化，列出热平衡方程式丁二烯和溶剂自底部进入聚合釜，催化剂也同时从底部进入。在1釜发生聚合反应，部分丁二烯聚合成聚丁二烯。胶液（包括溶剂，丁二烯和聚丁二烯等）自顶部由1釜进到2釜的底部，继续进行聚合反应，而后从2釜顶出来流入终止釜。对过程进行分析可知，因系连续操作Q5不计，计算基准宜取kal/h，故Q3为正值。釜外有夹套通冷却水移走聚合热，则Q6可不计，而Q2为负值，应移到方程式右端使为热量输出值。此外，搅拌热H属于热量输入项应置于方程式左端，于是热量平衡方程式为： Q1+Q3+H=Q2+Q4因为计算任务是确定需由冷却水移走的热量Q2,故上式又可写为： Q2=Q1+Q3+H-Q4 2,收集数据 热量衡算时，已知物料量，工艺条件和有关物性数据。 此过程的物料衡算可见第三章的第三节。在流程设计时，确定采用双系列双釜串联操作，即每一条生产线的生产能力为35000吨，每条生产线上都有两个聚合釜串联操作。聚合物生成量在1釜与2釜的分配比率为54%，36%。已知每条生产线的聚合物生成量为： 8996.75kg/h2=4498.37kg/h由此求出1釜聚合物生成量为： 4498.37kg/h54%=2429.12kg/h2釜聚合物生成量为： 4498.37kg/h-2429.12kg/h=2069.25kg/h整理计算结果，将1，2釜的进出物料量及工艺条件列于表1表1 聚合釜物料平衡表组成1釜2釜进料，kg/h出料，kg/h进料，kg/h出料，kg/h丁二烯4997.782568.662568.66499.75丁烯35.8835.8835.8835.88溶剂21450214502145021450催化剂1.672851.672851.672851.67285聚丁二烯02429.122429.124498.37温度，20606080收集物性数据得：表2 数据表溶剂平均热容0.58kcal/kg搅拌热kw1釜23.1聚合热17600kal/kmol2釜38.5冷却剂比热0.79kal/kg,传热系数K，kcal/m2,h,1釜112冷却剂比重1200kg/m32釜704，计算热量Q1对1釜和2釜分别计算（1）1釜 Q1=W*CP*t= 26485.3*0.58*20=307229.86kal/h Q3=G*聚合热=2429*17600/54=7.92*105kcal/h Q4=W*CP*t= 26485.3*0.58*60=921689.58kal/hQ2=Q1+Q3+H1-Q4=(3.07+7.92+0.19866-9.22)*105=1.97*105kal/h（2）2釜Q1=W*CP*t=9.22*105kal/h Q3=G*聚合热=4498*17600/54=14.67*105kcal/h Q4=W*CP*t=12.3*105kal/hQ2=Q1+Q3+H2-Q4=(9.22+14.67+0.33-12.3)*105=11.92*105kal/h4， 计算设备热负荷与冷却水消耗量聚合釜是连续操作，以kcal/h为计算基准，所以设备热负荷应当等于Q2.当确定冷却水进，出口温度后，即可按下式计算其消耗量。 W=Q2/CPT kg/h5,列出热量平衡表表3 聚合釜热量平衡表项目1釜2釜Q入105kcal/hQ出105kal/hQ入105kal/hQ出105kal/hQ1：物料带入热3.079.22Q3：聚合热7.9214.67H：搅拌热0.200.33Q4：物料带出热9.2212.3Q2：冷却水移热1.9711.92合计11.1911.1924.2224.22十、安全技术1事故预防。操作人员上岗之前要经过严格的培训、考核。熟练掌握正常操作及事故处理，排除故障的方法。懂得生产过程所使用的各种物料性能及防护措施。经常检查操作法与安全技术规程的执行情况。在生产工艺出现异常时，要采用正常的卸压料方法，地烃类物料和有毒物质不准在生产装置内排放。需要排空的气态物料，可排至火炬系统；液态物料可排至事故储罐。各种检修都要办理安全检修手续。特别是进入容器内作业。要首先切断物料来源，进行设备倒空，加设盲板，系统置换，采样分析合格(具体指标是：可燃物质浓度18；有害物质浓度低于工业企业卫生设计标准规定的最高允许浓度)，切断搅拌器电机的电源，指定专人进行监护的情况下，才可以进入容器内进行检修、清理工作。2火灾爆炸预防。合成橡胶厂区平面布置、厂房建筑，输送物料的管架及阀门，防雷击、防电气火花、防静电以及消防设施等，应符合石油化工企业设计防火规定建筑设计防火规范的要求。其他具体措施如下：(1)做好设备管理、维修，消除跑、冒、滴、漏，系统保持正压，避免渗入空气。易燃、易爆物料的设备、管道、容器在安装、检修后，须经试压、试漏合格，以保证受压容器的耐压强度和整个工艺系统的气密性能良好；泵、压缩机等运转设备和阀门、旋塞等均须启闭灵活，保持良好的密封性能。安全阀、压力表、温度计、液面计、放空阀门、防爆膜等的安全附件必须齐全，并保证完好。(2)在处理、清理有可能产生过氧化物的设备、管道、容器和贮罐时，不宜使用铁制工具，最好使用木质工具或竹制铲锹，以及表面涂上甘油的工具。对清理出来的废胶、残渣，不得放在阳光下曝晒，特别是含丁二烯过氧化物的残渣，如遇高温会分解爆炸。因此，清理物要及时送往指定的烧除站进行处理。(3)设置厂房，车间的通风、排风，以防止可燃气体、易燃液体蒸气积聚。为自动监测厂房、车间内的可燃气体、易燃液体蒸气浓度，可在现场安装可燃气体报警仪。(4)对聚合反应，应按投料顺序和投料比例准确投料，整个物料不应超过限量，反应前期需升温的，要防止升温过快；当聚合反应加速后，放热量逐渐增加，要及时冷却降温，如有疏忽，容易造成高温引起的暴聚而发生危险。聚合反应釜应有可靠的冷却系统，最好采用两个水源两路电源，防止由于冷却不良引起事故。(5)要经常检查动火管理制度的执行情况，防止生产用火出现漏洞而造成火灾。要对操作工人、管理人员和技术人员进行灭火原理和灭火器材使用的教育和训练，一旦发生火灾事故，可以首先发挥作用，防止和控制事故的扩大。此外，合成橡胶厂应设置专业消防队，负责全厂的防火与灭火工作。配备足够量的消防车辆，灭火设施与灭火器材，做好车辆与器材的维修与检查，注意设备器材的更新，使其技术状态良好，以便及时出动扑救厂区着火事故。3健康保护。合成橡胶厂的物料大多属于有毒物质。为保护操作人员的健康，应建立厂房空气中有害物质浓度的监测机构，定期进行测定。对超标严重和连续超标的生产岗位应完善防毒措施。同时要定期对操作人员进行身体检查，发现病变及时进行治疗与休养。此外，对接触有毒有害物料操作的人员，实行定期离岗疗养的办法。有效地减少操作工人接触毒物的时间，早期预防职业病的发生。生产厂房封闭系统要安装性能良好的全面通风装置，在非封闭系统内要安装局部排气通风装置。一旦发生大量泄漏和溢出时，全面通风装置不敷应用。还要使用防毒面具，最好在厂房内备有足够数量的氧气呼吸器。对于有氰化物和丙烯腈的生产岗位，应在岗位处配备硫代硫酸钠和亚硝酸戊酯等急求解毒剂，以便事故中用于紧急抢救。凡眼睛有可能接触化工物料的场所，应戴好防护眼镜。一旦发生物料溅入眼睛的事故时，要立即用缓流清水冲洗15min，再送医院进行治疗处理。十一、三废处理1、废气的处理首先部分回收的办法减少烃类气体的排放；对有毒气体要采取吸收或经化学反应转变为无毒的气体再排放，对排放的废气主要采用高空烧掉得办法进行处理 2、废水的处理根据废水的量采取工厂单独处理或区域集中处理都可，有三种类型 （1） 物理法，包括重力分离、离心过滤、真空过滤、沉淀法、空气浮选分离、逆（反）渗透法、吸附法、萃取法等 （2）化学法，包括中和、氧化还原、化学沉淀、离子交换、加入凝聚剂化学凝聚等（3）