顺丁橡胶热量衡算(一)

1、热量衡算过程与结果的审核与设备计算及选型结果的审核组别：第一组成员：杨燕 蒋明伟 陈勇 王舜 谢加全 陈颜汇报人：陈颜 热量衡算以能量守恒定律为基础，即在稳定的条件下，进入系统的能量必然等于离开系统的能量和损失能量之和。通过计算传入或传出的热量，确定加热剂或冷却剂的消耗量以及其他能量的消耗;计算传热面积以决定换热设备的工艺尺寸；确定合理利用热量的方案以提高热量综合利用的效率。 热量衡算的基本过程是在物料衡算的基础上进行单元设备的热量衡算(在实际设计中常与设备计算结合进行)，然后再进行整个系统的热量衡算，尽可能的做到热量的综合利用，如果发现原设计中有不合理的地方，可以考虑改进设备或工艺，重新进行

2、计算。组成n-C5H12n-C6H14n-C7H16合计Wi%2.157.840.1100Xi%2.5961.5435.87100Mi7284100表3-15 溶剂油组成物性n-C5H12n-C6H14n-C7H16溶剂油密度（kgm3）549(531)590(659.4)620601比热容CpkJ/(kg)3.0767（3.09764）2.6204（2.6372）2.4823（2.4823）2.6168比热容kcal/kg 0.740.6270.593热导率W/(m)0.08610.09070.09890.0942表3-16溶剂油物性数据为表3.16做准备1.基础数据注：1 kcal/kg

3、=4.186 kJ/(kg)组分定性温度密度（kgm3）比热容CpkJ/(kg)热导率W/(m)C4H89410102.00010.1396C4H6944802.9721（2.5409）0.08374表3-17丁烯、丁二烯物性数据 组分定性温度密度（kgm3）比热容CpkJ/(kg)热导率W/(m)CaCl2-1012452.85900.4885顺丁橡胶94480（910）2.97210.08374表3-18、3-19顺丁橡胶冷冻盐水物性数据第一釜第二釜第三釜第四釜纯X()累积X()纯X()累积X()纯X()累积X()纯X()累积X()37.8137.8123.5161.3214.6275.9

4、49.185.042.各聚合釜转化速率确定3.各釜物料组成及物性数据物料第一釜第二釜第三釜第四釜kg/hW(%)kg/hW(%)kg/hW(%)kg/hW(%)溶剂油6366.3679.2516366.3679.2516366.3679.2516366.3679.27丁 烯16.6480.20716.6480.2116.6480.2116.6480.21丁二烯1025.0012.579637.5167.94396.5524.94246.5673.07聚丁二烯623.1777.7581010.66412.581251.62815.581401.61217.45催化剂1.9480.0241.948

5、0.0241.9480.0211.9480.021合计8033.133100.08033.136100.08033.136100.08033.135100.03.1各釜物性数据计算结果釜号温度组分密度（kgm3）比热容CpkJ/(kg)热导率W/(m)门尼粘度动力粘度Pas一94胶液606.8（610.1568）2.57440.0956（0.1504）503.5二94胶液624.2（628.2041）2.52830.0986（0.0920）507.5三94胶液635.5（643.8737）2.50320.1005（0.0878）4511.0四94胶液642.8（651.897）2.48650.

6、1016（0.0921）4518.0此处缺2、3、4号釜的计算过程动力黏度值来自高聚物生产技术P409页，此数据非计算值。表3-23各釜对流给热系数计算结果釜号RePrNu21498.5194251.0461677.238589.08（89.1249）2239.31192314.911666.369291.28（91.31）3166.12273982.091660.119492.694102.68440521.651656.673293.51表3-24各釜K值计算结果釜别11 122d2K1221.9430.010.13960.01617.4451395.689.0811.242221.943

7、0.0010.13960.01617.4451395.691.2841.223221.9430.0010.13960.01617.4451395.692.6941.50（41.56）4221.9430.0010.13960.01617.4451395.693.5141.67（41.68）表3-25各釜的P和Pa釜号ReNpP/KWPa/KW1号498.1512.07317.4818.6762号239.312.641（2.593）22.904（22.604）24.47（24.151）3号166.122.97926.30328.104号112.683.49231.18633.32关于电机功率问题的

8、新建议 书中采用最大电机功能功率，考虑1.65备用系数,则实际功率为55kw。这样的好处设备现场更换方便，在对黏度处理上电机更安全；缺点是成本较高。 新方法：配置各釜等功率电机1234Pa/kw18.67624.4728.1033.32书中设计55555555实际需要30.8140.384655由此表，按一年开车8000h计算，工业用电至少1元计算，如果使用各釜等功率电机，每年可节省38万元。缺点是是否是合适的配套电机。项目3.3设备计算及选型结果的审核换热器的选择预热器加热蒸汽物性数据：根据0.9（表压）MPa查基础化学工程P328得加热蒸汽的物性数据：温度：179；比容积：0.1985kg

9、/m3；密度：5.037kg/m3；比热容：2.7083kJ/(kg/ )；热导率：0.327W/(m )；粘度：Pas；汽液焓差：2022.26 kJ/h。丁油物性数据：组成：79%溶剂油；21%丁二烯(包括少量丁烯)。取进口温度35、出口温度70，定性温度：52.5。查化工工艺设计手册下册有关图表，得定性温度下的物性数据并整理如下表3-30所示。物性n-C5H12n-C6H14n-C7H16溶剂油C4H6丁油Mi728610090.154Wi(%)2.157.840.17921Xi(%)2.6560.9736.3869.2730.73比热容CpkJ/(kg)2.61632.5952.394

10、42.6872.33582.33582.37562.54512.54092.3957密度（kg/m3）595590630625656660639.4580595625.94热导率W/(m)0.10120.10580.11280.10850.09770.1062动力粘度Pas1.8*10-42.4*10-42.88*10-42.6*10-41.3*10-42.2*10-4表3-30热负荷：8031.1882.3957(7035)673411.1 kJ/h水蒸气用量：673411.12022.26333 kg/h根据工艺条件，选用固定管板式换热器，丁油走管程，蒸汽走壳程；平均温差： 根据管程动力粘

11、度查化工原理课程设计P16表1-1，取传热系数K为 600，则：根据化工工艺设计手册上册P119表3-9和表3-10，选用G159I-25-3固定管板式换热器，其基本参数如下： 外壳直径D：159mm 公称压强：0.25 Pas公称面积A：3 管子排列方法：管 长： 3m 管子外径do：25 mm管子总数N：13 管程数：1壳程数：1 管程通道截面积：0.0045按传热面确定需要设备台数 8.9/3=2.97台考虑20的备用系数，则圆整取4台换热器进行串联使用。 预冷器取丁油进口温度35，出口温度0，则定性温度为： T=35+0/2=17.5冷却盐水进口温度-12，出口温度-8，则定性温度为：

12、 T=（-12）+（-8）/2=-10查化工工艺设计手册下册P633图19-63；P645图19-73；P658图19-81；P680图19-100得定性温度下丁油的物料性数据如表3-31。表3-31定性温度（17.5）下丁油物性数据物性n-C5H12n-C6H14n-C7H16溶剂油C4H6丁油Mi728610090.154Wi(%)2.157.840.17921Xi(%)2.6560.9736.3869.2730.73比热容CpkJ/(kg)2.46972.38602.26042.33742.33582.3371密度(Kg/m3)614648672657630651热导率W/(m)0.10

13、930.11280.11860.11510.11680.1155动力粘度Pas2.1*10-42.8*10-43.6*10-43.1*10-41.8*10-42.7*10-4查化工工艺设计手册得定性温度下冷却盐水的物料性数据如下：比热容Cp：2.8590 kJ/(kg)密度：1245 热导率：0.4885 W/(m)动力粘度:6.15 Pas热负荷：8031.1882.3371 (350)656939.13 kJ/h冷却盐水用量：根据工艺条件，选用浮头式列管换热器。确定丁油走壳程，冷却盐水走管程。平均温差： 656939.132.8590（-8+12）=57444.835kg/h35-(-8)

14、-0-(-12)tm=ln35-(-8)0-(-12)=24.3 根据管程冷却盐水动力粘度查化工原理课程设计P16表1-1，取传热系数K为350 W/(m2 ) ，则：传热面积： A=656939.1335024.3=77.24m2根据传热面积查化工工艺设计手册下册P145表3-26选择FLB600-85-25-4浮头式冷凝器，其结构参数查P131 表3-19确定如下：公称直径DN：600mm 换热面积A：90公称压力PN：2.5MPa 管 程 数：2管程换热管长度：6000mm 换热管规格：252.5排 管 数 ： 194根 排列方式：正方形旋转管中心距 ： 32 mm 挡板 间距：300

15、mm管程能道面积：305 材 质：1Cr18Ni9Ti校验K值管层1丁二烯升压器选用1台浮头式冷凝器，型号FA-400-20-40-4，蒸汽走壳程，丁二烯走管程。选择过程略。冲油预冷器选用1台浮头式冷凝器，型号FLB-400-15-25-4，油走壳程，冷冻盐水走管程。选择过程略。溶剂油冷凝冷却器选用2台浮头式冷凝器，并联使用，型号FLA-1100-425-25-4，油走壳程，冷冻盐水走管程。选择过程略。溶剂油升压器选用1台浮头式冷凝器，型号FA-325-10-40-2，蒸汽走壳程，溶剂油走管程。选择过程略。泵的选择（以溶剂油泵的选择为例）基础数据：输送介质：溶剂油(组成2.1n-C5H12；5

16、7. n-C6H14；40.1n-C7H16)输送条件（20）下的物性数据见表3-32。 表3-32溶剂油20下的物性数据n-C5H12n-C6H14n-C7H16溶剂油Mi728610090.1Wi(%)2.157.840.1Xi(%)2.6560.9736.38蒸汽压 MPa0.0560.0180.0050.0143密度（kg/m3）628660685669动力粘度Pas2.3110-43.2510-45.010-43.8610-4操作温度：20贮罐液面压力：0.02MPa；聚合釜液面压力0.45 MPa流 量：14m3/h 入口液面至泵中心距离：4.5m出口液面至泵中心距离：6.5m吸入

17、管管长：20 m (管径：893.5 m m；闸阀1个，止回阀1个，三通2个；弯 头5个)排出管管长：120 m (管径：763 m m；闸阀5个；止回阀1个；换热器2个；出口变 径1个；三通2个；弯头10个)确定流量与扬程流量(考虑1.2倍的安全系数)扬程以泵中心线为基准，在贮罐液面与聚合釜液面之间列出柏努利方式为：查化工原理上册P45表1-1，取0.25mm，则/d=0.003.；再查P46图1-31得：0.028。 查P53表1-3得： 三通：1.3；闸阀全开：0.17；止回阀全开：2 ；入0.5；900弯头 ：0.7553.75 Hf出Hf出管HfHf出管(/d )查化工原理上册P45表1-1，取0.25mm，则d=0003.57；再查P46图1-3得：0.029查P53表1-3得： 三通：1.322.6；闸阀1/2开：4.5522.5；止回阀全开：2 ；900弯头 ：0.75107.5；出1.0查化工原理上册P240可知，换热器的压降范围在10.3101.3kPa，设计取50 kPa则两台压降为100 kPa 若考虑1.1的安全系数，则扬程为96m液柱87.2+0.3