年产11000t顺丁橡胶聚合车间工艺设计

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第九章设计实例--年产11000t顺丁橡胶聚合车间工艺设计设计实例一《年产11000t顺丁橡胶聚合车间工艺设计》设计讲明书一、概述（一）设计原则⒈设计依据依据有关部门下达的设计任务书或可行性研究报告的批文，环境阻碍报告书的批文，资源评价报告的批文，技术引进报告的批文，技术引进合同，设计合同，其它文件等。关于毕业设计而言，学生的设计依据确实是专业教师下达的设计任务书。⒉车间概况该车间设计生产规模为年产11000t顺丁橡胶。要紧原料：单体——丁二烯；溶剂——溶剂油；引发剂——环烷酸镍、三异丁基铝、三氟化硼乙醚络合物；终止剂——乙醇；防老剂——2.6-二叔丁基对甲苯酚（简称2.6.4）。其生产原理采纳溶液聚合的方法，使丁二烯、溶剂、引发剂等在连续釜式反应器中进行配位聚合，制得粘稠胶液，再通过水蒸汽凝聚、洗胶、干燥、压块等过程获得最终产品——顺丁橡胶。⒊工艺路线的确定⑴聚合方法的确定依照产物结构要求从自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合、配位聚合等反应机理中选择出配位聚合，同时考虑配位聚合所用原料、引发剂、传热、物料输送、产物溶解、回收、操作方式等方面综合考虑选择溶液聚合实施方法。该工艺路线包括了如反应活性中心的形成过程；专门引发剂组分的安全防护；由于溶剂的存在必定要考虑的回收、循环利用；反应的终止方式；产品防老化处理等特点。操作方式为连续操作。⑵单体原料路线的确定通过比较乙炔法、乙醇法、丁烷一步脱氢法、丁烯氧化脱氢法、丁烯催化脱氢法、石油高温裂解回收法等生产方法的优缺点，结合当地情况，因地制宜地选择合适的丁烯氧化脱氢制丁二烯原料路线。⑶溶剂的选择各种溶剂对反应原料、产物及反应所用各种引发剂的溶解能力不同。从溶解度参数、体系粘度、工程上传热与搅拌、生产能力提高、回收难易、毒性大小、来源、输送等几方面对苯、甲苯、甲苯-庚烷、溶剂油等，进行综合比较，确定选择溶剂油。⑷引发剂的选择从适合顺丁橡胶生产的引发剂共性入手，如定向能力高、稳定性好、易贮存、高效、用量少、易分离及残存对产物性能无阻碍等，对常用的四大类型引发剂Li系、Ti系、Co系、Ni系进行比较，选择Ni系引发剂，其组份主引发剂为环烷酸镍，助引发剂为以异丁基铝，第三组分为三氟化硼·乙醚络合物。⑸引发剂活性中心的形成方式—陈化方式陈化是指为了提高引发剂活性，充分发挥各组分的作用，在聚合前事先把引发剂各组分安一定配比，在一定的条件下进行的预混合反应。国内对上述引发体系曾采纳过三种陈化方式，即三元陈化、双二元陈化、稀硼单加。通过比较确定最佳方式为稀硼单加。⒋聚合反应机理及阻碍反应的因素⑴聚合反应机理丁二烯聚合反应的机理属于连锁聚合反应，遵循配位阴离子的链引发、链增长、链终止及链转移等基元反应机理。其总反应式为：nCH2＝CH—CH＝CH2[CH2—CH＝CH—CH2]n⑵阻碍反应的因素阻碍聚合反应的因素要紧有引发剂的陈化方式，引发剂配制浓度，引发剂用量、配比，通过几方面进行分析，最后得出比较合适配方为：镍/丁铝/丁硼/丁铝/硼0.25、醇/铝=6铝/镍=3～8④单体浓度提高单体浓度聚合反应速度增加，有利于提高产量。从传热、搅拌、物料输送等方面综合考虑单体浓度(丁浓)操纵范围为10～15％。⑤温度聚合温度升高，会使反应速度加快，产物分子量下降，但过高的温度会造成大分子产生支化，阻碍胶的质量。因此，要严格操纵。一般首釜不大于95℃，末釜不大于110℃。⑥杂质体系中的杂质要紧有乙腈、水分、炔烃和空气中的氧等，这些杂质要紧对引发剂的活性、诱导期的长短、体系的稳定性、聚合速度产生阻碍，因此，要严格操纵在一定指标以下。设计原则中还要考虑要紧设备的选型。（二）车间组成该车间要紧由聚合工段和后处理工段组成。聚合工段要紧由罐区、计量、聚合、配制、粘度等岗位组成。后处理要紧由混胶、凝聚、干燥、压块、薄膜、纸袋等岗位组成。设计范围包括：聚合工段至后处理工段的物料衡算、聚合过程的热量衡算、聚合工段各种设备的选型，物料流程图、带操纵点工艺流程图、聚合釜装配图、平面布置图等。车间设备采纳露天与厂房内布置相结合的原则。其中罐区、凝聚采纳露天布置，其它全部采纳厂房内布置。（三）生产制度考虑装置的大修，采纳年开工时刻为8000h。全装置要紧采纳连续操作方式，局部采纳间歇操作方式。全装置采纳五班三倒制，每班八小时工作制。二、原料、产品的物理化学性质及技术指标（一）原料的物理化学性质及技术指标生产顺丁橡胶的要紧原料：单体：丁二烯；溶剂：溶剂油；引发剂：环烷酸镍、三异丁基铝、三氟化硼·乙醚络合物；终止剂：乙醇；防老剂：2.6-二叔丁基-4-甲基苯酚(简称2.6.4)。其化学名称、分子式、结构式、物理化学性质、来源(原料路线确定)、用途等能够查阅《有机化工原料手册》《有机化工原料中间体便览》《有机化学》及有关资料等获得。设计时采纳的各种原料质量指标如下：⒈丁二烯纯度：99％；丁烯：1％；水值：；醛酮总量：；二聚物：；乙腈：检不出。⒉溶剂油(C6油)组分：2.1%、57.8%、40.1%；馏程：60～90℃；碘值：；水值：。⒊环烷酸镍镍含量：7～8％；水份：0.1％；不皂化物：无⒋三异丁基铝外观浅黄透明；无悬浮物；活性铝含量：50％。⒌三氟化硼乙醚络合物BF3含量：46％；沸点：124.5～126℃。⒍终止剂纯度：95％；含水：5％；恒沸点：78.2℃；密度：810。⒎防老剂熔点：69～71℃；游离甲酚：0.04％；灰分：0.03％；油溶性：合格。（二）生成物顺丁橡胶的物理化学性质及技术指标顺丁橡胶的物理化学性质与其结构的直接关系。这种结构又分为分子内结构和分子间结构(聚拢态结构)。⒈顺丁橡胶的结构HHCCCH2CH2CH2CH2CCHH顺式1.4结构0.86nm还有反式1.4结构和1.2位加成产物。利用环烷酸镍－三异丁基铝－三氟化硼乙醚络合物引发体系使丁二烯聚合后的产物中含96％～98％的顺式1.4结构，含1％～2％反式1.4结构和1％～2％的1.2结构加成物。这种以顺式1.4结构为主的聚合物具有分子链长，自然状态下为无规线团状；分子内存在独立双键使大分子链的柔性大，同时易于硫化处理的特点。由于顺式1.4结构含量大，使得大分子的规整性好，同时又由于分子链无取代基，造成对称性好，但因其重复结构单元之间距离大，而使顺式1.4结构聚丁二烯比反式1.4结构聚丁二烯更难于结晶。即便能结晶，其熔点也低(顺式1.4含量为98.5％的产物，熔点为0℃)，因此，在常温下无结晶态，只以无定形形态存在。相反，反式结构产物易结晶。故此，前者是高弹性体，后者无弹性。⒉顺丁橡胶的性能通过与天然橡胶相比，顺丁橡胶具有弹性高、耐低温性好、耐磨性佳、滞后损失和生热性小、耐挠曲性及动态性能好以及耐老化、而永久性好等特点。被广泛用于轮胎加工行业。但它也有加工性欠佳、强度较差、抗湿滑性不行、有冷流性倾向等不足。顺丁橡胶的性能一看生胶的性能(可塑性、加工性、外观、颜色等)好坏，阻碍它因素有聚合方法、引发剂系统、生胶的分子结构、门尼粘度、平均分子量、分子量分布、凝胶含量、灰分、挥发份等。二看硫化后的硫化胶性能(抗张强度、300％定拉伸强力、伸长率、硬度、回弹性、生成热、永久变形、磨耗量等)，阻碍硫化胶的因素有门尼粘度、凝胶含量、加工用的配合剂(种类、用量、配方)加工方法等。上述这些能够用表格列出数据对常见橡胶胶进行比较显示。⒊顺丁橡胶的用途要紧用于轮胎加工行业，另外，还用于输送带、传动带、模压制品、鞋底、胶鞋及海绵胶等方面。⒋生产中成品胶质量指标生产中成品胶质量指标如表9-1所示。表9-1成品胶质量指标项目优级品一级品合格品挥发份％0.751.001.30灰分％0.300.300.30生胶门尼粘度455455457混炼胶门尼粘度687373300％定伸应力MPa25min35min50min6.5～10.57.0～11.06.8～10.86.2～10.76.7～11.26.5～11.06.0～11.06.5～11.56.3～11.3拉伸强度MPa35min14.213.713.2伸长率％35min450430430三、车间危险性物料要紧物性表该车间危险性物料要紧包括丁二烯、三异丁基铝、溶剂油、乙醇等，其要紧物性如表9-2所示。表9-2车间危险物料要紧物性序号名称分子量熔点℃沸点℃闪点℃燃点℃爆炸极限（Vd%）国家标准备注上限下限丁二烯56-4.4三异丁基铝198溶剂油86686乙醇4678.4三氟化硼乙醚络合物142142.5～126四、生产流程简述（一）生产流程简述⒈聚合工段聚合工段要紧由罐区、计量、聚合、配制、配制、粘度五个岗位组成。罐区岗位负责贮存、收送丁二烯和溶剂油。聚合岗开车，罐区连续给聚合送溶剂油；单体丁二烯由后乙腈直接送聚合，聚合停产时，丁二烯直接送罐区。计量岗负责为聚合输送各种引发剂、终止剂。配制岗负责为聚合配制引发剂和终止剂，此外，还负责接收铝剂车间配好的三异丁基铝。粘度岗负责检测生产的结果，测试门尼粘度和转化率。由乙腈来的丁二烯经流量操纵阀操纵合适流量，入文氏管与溶剂油溶剂进行混合，再进入丁油预热器(预冷器)进行换热，操纵一定入釜温度。镍组分和铝组分分不由镍计量泵和铝计量泵送出，经铝－镍文氏管混合后，与出丁油预热器(预冷器)的丁油溶液混合。硼组分由硼计量泵送出与稀释油经文氏管混合后，在釜底与丁油混合进入首釜。丁油溶液在聚合釜中，在一定温度和压力下，受到引发剂的作用，发生丁二烯聚合反应，生成高分子量的丁二烯聚合产物—聚丁二烯。首釜胶液自釜项出口出来，由第二釜釜底进入第二釜接着进行反应；再由第二釜的釜项出口出来，由第三釜釜底进入第三釜接着进行反应；由第三釜的釜项出口出来，进入第四釜接着进行反应；当达到一定粘度和转化率后，在第四釜的出口管线(终止釜的入口管线)与终止剂一起由终止釜釜底进入终止釜进行终止处理；最后，胶液由终止釜项出口出来，经胶液过滤器和压力操纵阀入成品工段凝聚岗的胶液罐。反应中换热用的冷溶剂油视情况从不同釜的项部加入。⒉后处理工段后处理工段包括混胶岗、凝聚岗、洗胶岗、干燥岗、压块岗、薄膜岗、纸袋岗。混胶岗负责接收聚合来的胶液，并将门尼粘度不同的胶液混配成优级品指标内的胶液；在胶液罐定期回收一部分丁二烯；合格胶液送往凝聚岗。凝聚岗负责将终止后进入胶液罐混合的门尼粘度合格的胶液进行凝聚，胶粒送洗胶岗，溶剂油送回收工段。洗胶岗负责用水洗掉胶粒表面的杂质，降低胶的温度，并胶粒送往干燥岗。干燥岗负责将含水40～60％的胶粒，通过挤压脱水机、膨胀干燥机和干燥箱降到0.75％以下，并呈海绵状，直径为10mm小胶条送至压块岗。压块岗负责称量压块。薄膜岗负责薄膜包装。纸袋岗负责封袋、入库。被终止后的胶液进入胶液罐后，将部分未转化的丁二烯经罐项压控调节阀，盐水冷凝冷却器，进入丁二烯贮罐，再送至丁二烯回收罐区。胶液在罐中依照门尼粘度值高低进行相互混配合格后，通过胶液泵送往凝聚岗。合格胶液被喷到凝聚釜内，在热水、机械搅拌和蒸汽加热的作用下，进行充分凝聚形成颗粒，并蒸出溶剂油溶剂和少量丁二烯。釜项被蒸发的气体有水蒸汽、部分丁二烯和绝大部分溶剂油溶剂，气体通过两个并联的循环水冷凝冷却器，冷凝物进入油水分离器进行油水分离，溶剂油用油泵送往溶剂回收罐区，水经油水分离罐底部由液面调节阀操纵排出，经二次净化分离罐排入地沟。釜底胶粒和循环热水经颗粒泵送入洗胶岗的缓冲罐，再经1号振动筛分离出胶粒送至洗胶罐。在洗胶罐中，用40～60℃的水对胶粒进行洗涤，经洗涤的胶粒和水由2号振动筛进行分离，并将含水40～60％的胶粒送往挤压干燥岗。通过挤压机挤压将胶粒含水量降到8～15％，然后，切成条状进入膨胀干燥机加热、加压，达到膨胀和内蒸的目的，除去胶粒中的绝大部分水分，再送入水平红外干燥箱干燥，使胶的含水量达到0.75％以下。干燥合格后的胶条经提升机送入自动称量秤进行称量压块(25kg)。压好的胶块用薄膜包好装入纸袋封好入库。（二）操作操纵指标⒈聚合工段操作操纵指标丁油浓度：12～15g/100mL首釜温度：95℃未釜温度：100℃压力：0.45MPa引发剂配方：镍/丁铝/丁硼/丁铝/硼0.25、醇/铝=6铝/镍=3～8防老剂/丁=0.79%～1.0%转化率：83%收率：95%每吨顺丁胶消耗丁二烯：1.045t⒉后处理工段操作操纵指标胶液罐：贮量罐容积的80%；压力0.1MPa。胶液泵：压力0.1MPa。凝聚釜： 釜顶温度：94～98℃；压力0.08MPa釜底温度：96～101℃液面：7视镜蒸汽压力：>0.9MPa。水胶比(体积)：5～8循环水压力：>0.15MPa安全阀定压：0.1MPa喷胶量：10～25循环水PH值：8～10分层罐： 常压(开口)界面：隔板高的40%～60%液面：隔板高的20%～80%热水罐： 液面>1/2洗胶罐： 水温：45～55℃洗涤水罐液面：>1/4干燥岗： 挤压机出口胶含水：8～12%热风温度：80～100℃蒸汽压力：>0.9Mpa循环水压力：0.1Mpa干燥五段温度：175℃压块岗： 高压油压：<25Mpa操纵油路油压：<1.5Mpa低压油压：<5Mpa（三）安全防护措施⒈聚合工段由于全车间使用的原料有丁二烯、溶剂油、三异丁基铝，还有丁烯等。依照这些原料的性质查《化工工艺设计手册》《化工生产安全与防护》等确定全车间火灾危险等级为甲级；爆炸危险场所分区为2区；车间建筑物属一类工业建筑。设计中电气设备一律选用隔爆式电器设备；各设备均有接地线、跨接线等防静电设施及防雷设施；各岗位设有排风系统。此外在生产中还要注意以下问题：车间内不准使用明火；禁止穿带钉子进入装置现场；禁止吸烟；禁止随意用铁器碰击设备；机动车不径许可不得进入生产区。生产人员必须熟悉相岗位消防设施的种类及存放位置，并能熟练正确使用，了解所处理现场物料的性质。生产人员上岗必须佩带好劳动爱护用品，在接触三异丁基铝和三氟化硼乙醚络合物时必须带好手套、面具及其它防护用品。三异丁基铝着火时不得用水和泡沫灭火器，应选用干粉及四氯化碳。生产人员地生产过程中要及时检查，消除漏点。设备跑料、贮罐冒顶后应立即采取紧急措施，切断物料来源，操纵现场，通知附近使用明火单位立即停止，严禁开停传动设备，及时回收流失物料或用蒸汽蒸煮，消除危险。生产设备超压时应采取紧急排空措施，必须有专人监护现场。在生产装置检修敲打设备时，必须使用铜制工具或在铁制工具上涂上黄干油，以免引起火花。生产现场禁止存放大量易燃易爆物品。设备开车前必须用氮气置换，聚合系统及丁二烯贮罐要置换到氧含量小于0.2％以下，其它设备置换到氧含量小于1％方可投料。各贮罐装料不得超过规定装料系数，而且要有氮气爱护。常压罐保压不超过0.05MPa,受压罐保压0.4MPa。设备检修必须把物料倒空,并用盲板切断与其它设备的联系。清除可燃物，由车间安全员开动火票，指令专人到现场监护，检修人员方可动火。管线动火可燃物含量要小于0.2％，容器动火可燃物含量小于0.1％。聚合釜清胶要用蒸汽蒸煮24小时以上，分析釜内可燃物小于0.2％，氧含量大于18％方可入釜治理清理。并在入釜前要检查确认电机确定停止，并有专人监护，严禁启动电机。槽车必须在指定地点装卸物料，装卸中汽车不准发动，使用胶管车身应有接地线，同时流量不要过大，以免产生静电，装卸现场有专人看管。⒉后处理工段后处理部分所用物料要紧有胶液、丁二烯、溶剂油等，性质与聚合所用物料相同，故后处理也属于易燃易爆岗位，其安全规定与聚合相同。胶液罐与凝聚釜在清理前要切断外连管线，切断电机，有氮气置换，并分析可燃物浓度氧含量等，合格后方可入内。后处理的电器、转动设备多，生产人员上岗必须穿好工作服带好安全帽。所有电器设备在运转中禁止用手乱动。生产人职员作服内禁止带东西，防止落入设备内阻碍生产。干燥岗因有油气逸出和滑石粉能引起呼吸道系统发炎，因此，要加强通风，排风。设备动火要有动火票，并有专人监护，切断电源，严禁启动。胶库禁止吸烟，使用明火，非岗位人员禁止入内，库内要经常保持卫生。

五、工艺计算与要紧设备选型（一）物料衡算⒈计算采纳的基础数据年产量：11000t年开工时刻：8000h每吨顺丁橡胶消耗丁二烯：1.045t总转化率：85%丁浓：[丁]＝12～15丁油入釜温度：≤40℃首釜温度：≯95℃末釜温度：≯110℃聚合系统压力：≤0.44计量罐压力：≤0.1MPa计量泵压力：≤0.8MPa设计选用配方：镍/丁＝铝/丁＝硼/丁＝铝/镍＝3～8铝/硼＞0.25醇/铝＝6防老剂/丁二烯＝0.79％（质量比）全装置总收率为95.3％；总损耗4.7％（包括工艺损耗和机械损耗）。其分配如下（以1.045吨100％丁二烯为基准计算收率和损耗）：聚合挂胶等损失 1％聚合、凝聚的丁二烯机械泄漏损失 0.5％凝聚、振动筛聚丁二烯渣沫损失 0.5％油水分离器水相丁二烯溶解损失 2％包装过程中不合格品和落地料损失 0.7％⒉计算基准连续反应操作过程以作为基准。⒊聚合釜物料衡算聚合釜物料衡算图如图9-1所示。去终止釜溶剂油聚聚聚聚丁二烯合合合合镍组分釜釜釜釜铝组分硼组分挂胶损失图9-1聚合釜物料衡算图丁二烯系统：每小时产胶量： 需100％纯度丁二烯量： 扣除2.5％的损失量应有聚丁二烯： 按85％转化率计算100％纯度丁二烯的需求量：/h未反应的丁二烯量： /h从原料车间来的丁二烯纯度为99％，其余按正丁烯计。则需要的原料量：/h随原料带入的丁烯量： /h整理上述计算结果列下表。组分质量分数wt/dt/a丁烯116.6480.399133.1860.028丁二烯991648.18039.55613185.4412.658合计1001664.82839.95613318.6272.686注：丁烯的密度：596丁二烯密度：628溶剂油密度：660溶剂油系统：取[丁]＝13.5则有： [丁]＝135每小时进入聚合釜的丁油量： 每小时进入聚合釜的丁二烯原料量： 每小时进入聚合釜的溶剂油量： 引发剂系统：计算公式： 引发剂用量＝丁二烯进料摩尔数×(引发剂/丁)×引发剂分子量a、环烷酸镍： M镍=58.7/h/h商品中环烷酸镍的含量为7.5％，故环烷酸镍的量为：/hb、三异丁基铝： /h折合成铝的量： /h/hC、三氟化硼乙醚络合物/h折合成硼的量： /h/h聚丁二烯系统：聚丁二烯： /h挂胶损失： /h去终止釜干胶量： /h验证配方： 合格合格聚合釜物料衡算列总表如下。序号组分kg/ht/dt/aw％1丁烯16.6480.399133.1860.207进2丁二烯1648.18039.55613185.44120.5173溶剂油6366.36152.79250930.8879.2514环烷酸镍0.4770.01143.8160.006料5三异丁基铝0.6040.001454.8350.0086三氟硼乙醚络合物0.8670.02086.9340.0117进料合计8033.136192.78164265.0921008丁烯16.6480.399133.1860.207出9丁二烯247.2275.9331977.8163.07810溶剂油6366.36152.79250930.8879.25111去终止釜聚丁二烯1386.58433.27811092.67517.261料12三种引发剂1.9480.047615.5850.02513挂胶损失14.3690.345114.9520.17814出料合计8033.136192.78164265.092100终止釜的物料衡算图见图9-2。去凝聚釜终防老剂止终止剂釜聚合来胶液图9-2终止釜物料衡算图终止剂、防老剂系统:计算公式：/h=/h其中水量占5％，其重量为： /h100％乙醇用量： /h防老剂用量：取防老剂/丁二烯＝0.79％，防老配制浓度为117/h/h随防老剂一起带入的溶剂量： /h/h整理得终止釜物料衡算列总表如下。序号组分kg/ht/dt/aw％进料1胶液8018.767192.45064150.13698.93112终止剂0.84270.2026.7420.01043水0.04430.00110.3550.00054防老剂13.0210.312104.1650.1615带入溶剂72.7271.745581.8170.8976进料总计8105.402194.710164843.216100出料7丁烯16.6480.399133.1860.2058丁二烯247.2275.9331977.8163.05019三种引发剂1.9480.046715.5840.02410溶剂油6439.087154.53851512.69679.44211干胶1386.58433.27811092.67517.10712终止剂0.84270.2026.7420.010413水0.04430.00110.3550.000514防老剂13.0210.312104.1650.16115出料总计8105.402194.710164643.2161006、凝聚釜物料衡算基础数据：a、终止釜物料衡算表中的出料数据；b、循环水量：取水/胶液＝7.5(体积)；c、循环水入口温度：取90℃；d、0.9(表压)MPa水蒸汽耗量：5吨水蒸汽/吨胶；e、凝聚温度：取95℃；f、凝聚压力：0.02(表压)MPa；g、胶液入釜温度：取20℃；h、油水分离内，水在烃类中的饱和溶解度为100mg/kg；溶剂油在水中的饱和溶解度为0.0014(分子％)；i、溶剂油(以正已烷计)在95℃时的气化热为316.522；20℃～95℃的平均比热约为2.428；j、丁二烯的95℃时的气化热为131.884；20℃～95℃的平均比热约为2.554；k、丁烯(以正丁烯计)在95℃时的气化热为254.139；20℃～95℃的平均比热约为2.679；m、经振动筛后自由水全部脱除，胶粒内含60％，含油约为0.5％；n、干燥脱水装置使胶粒内含水和油(即挥发分)小于0.75％；o、包装入库成品胶质量指标(见表9-1)注：h,i,j数据查于《化工工艺设计手册》下册；g查于《高聚物合成工艺设计基础》P30；其余取自某操作现场数据。计算：凝聚釜物料衡算图见图9-3。溶剂油、丁二烯、水蒸气去油水分离器热水凝机械损失聚渣沫损失胶液釜热水、胶粒去振动筛0.9MPa水蒸气图9-3凝聚釜物料衡算图（1）循环热水量取： 水/胶液＝7.5(体积比)则用水量： /h取用水量为93/h；即为93T/h。（2）损失量丁二烯机械损失： /h聚丁二烯渣沫损失： /h损失的防老剂： /h（3）去振动筛的聚丁二烯胶粒量聚丁二烯： /h胶粒内含防老剂： /h胶粒内含油： /h胶粒内含水： /h（4）水蒸气冷凝量溶剂油气化量： /h丁烯气化量： /h丁二烯气化量： /h注：未扣除胶液罐中回收的丁二烯量。查《基础化学工程》上册P338表10得：0.9(表)水蒸焓值△H汽＝2781.71查《基础化学工程》上册P337表9得：95℃饱和水焓值△H水=397.75。焓差为：分几部分估算水蒸汽冷凝量：①用于溶剂油气化/h②用于丁烯气化/h③用于丁二烯气化/h④用于循环水从90℃升温到95℃/h四项之和：/h这些冷凝水有831.951kg包含在胶粒内，全部冷凝水与循环水一起支振动筛。（5）进入凝聚釜的蒸汽总量： /h其中去油水分离器的水蒸气量： /h整理得凝聚釜物料衡算数据列下表。类不序号组分kg/ht/dt/dW%进1胶液8105.402194.52964843.2167.5062循环水93000223274400086.127料3水蒸汽6875165550006.3674进料合计107980.4022591.529863843.2161005聚丁二烯1378.34333.0811026.7481.276去6防老剂12.9560.311103.6440.012振7溶剂油6.9330.16655.4630.006出动8引发剂1.9480.046815.5840.002筛9终止剂0.84270.0206.7420.00110水95197.5122284.741761580.46488.161911去1号筛合计96598.5352318.365772788.64589.4589去12丁烯16.6480.399133.1860.015油13丁二烯238.9865.7361911.8890.221水14溶剂油6432.044154.37951456.3525.957分15水蒸气4677.442112.25937419.5364.332离16去分离罐合计11365.12272.76390920.96310.525料损17损失丁二烯8.2410.19865.9280.008失18损失干胶8.2410.19865.9280.008物19损失防老剂0.06510.001560.5210.0001料20损失合计16.5470.397132.3770.016121出料合计107980.4022591.529863843.2161007、振动筛及热水罐物料衡算物料衡算图见图9-4。洗胶热水1#振动筛含水胶粒去缓洗胶罐2#振动筛干燥脱水冲筒凝聚来胶粒、水循环热水去凝聚釜去污水池去洗涤热水罐图9-4缓冲罐、振动筛、洗胶罐物料衡算图进料系统：（1）自凝聚来胶粒和水总量： 96598.535kg/h（2）取洗胶热水量： 20/h,即20000kg/h出料系统：（1）循环热水去凝聚热水罐： 93000kg/h（2）洗胶热水支洗涤热水罐： 20000kg/h（3）去干燥脱水：聚丁二烯： 1378.343kg/h防老剂： 12.956kg/h溶剂油： 6.933kg/h水： 831.951kg/h（4）去污水池(设引发剂与终止剂全部洗掉,不循环)引发剂： 1.948kg/h终止剂： 0.8427kg/h水： (95197.512＋20000)－(93000＋20000)－831.951＝1365.561kg/h振动筛和洗胶罐物料衡算列下表。序号组分kg/ht/dt/aW％进1胶粒和水96598.5352318.365772788.64582.852洗胶水2000048016000017.15料3进料合计116598.5352798.365932788.6451004去凝聚循环热水罐的水93000223274400079.775去洗涤热水罐的水2000048016000017.15出去6聚丁二烯1378.34333.0811026.748干7防老剂12.9560.311103.644燥8溶剂油6.9330.16655.463脱9水831.95119.9676655.605水106-9项合计2230.18353.52417841.461.91去11引发剂1.9480.046715.584污12终止剂0.84270.02026.742料水13水1365.56132.77310948.488池1411-13项合计1368.351732.8410946.8141.1715出料总合计116598.5352798.365932788.241008、干燥脱水物料衡算含水胶粒干燥.脱水去包装水.溶剂油去污水池图9-5干燥.脱水物料衡算图按指标胶内挥发分(水、油)＜0.75％，设计取0.74％，其中水0.64％，油0.1％。则：胶内含水： 1378.343×0.0064＝8.821kg/h脱水量： 831.951－8.821＝823.13kg/h胶内含油： 1378.343×0.001＝1.378kg/h脱油量： 6.933－1.378＝5.555kg/h去包装部分聚丁二烯： 1378.343kg/h防老剂： 12.955kg/h水： 8.821kg/h溶剂油： 1.378kg/h脱出挥发分组成：水： 823.129kg/h溶剂油： 5.555kg/h干燥、脱水物料衡算图见图9-5。物料衡算数据列下表。序号组分kg/ht/dt/aW%进料1含水胶粒等2230.18353.52417841.46100去2聚丁二烯1378.34333.08011026.74出包3防老剂12.9560.311103.644装4水8.8210.21270.5715溶剂油1.3780.03311.0266去包装合计1401.49933.63611211.98162.84去7水823.12919.7556585.033料污8溶剂油5.5550.13344.437水9去污水池合计828.68419.8886629.47037.1610出料总合计2230.18353.52417841.461009、包装物料衡算不合格产品损失部分损失聚丁二烯： 1648.180×0.007＝11.537kg/h损失防老剂： 11.537×0.01＝0.115kg/h损失溶剂油： 11.537×0.001＝0.012kg/h损失水量： 11.537×0.0064＝0.074kg/h成品胶部分聚丁二烯： 1378.343－11.537＝1366.806kg/h防老剂： 12.956－0.115＝12.841kg/h挥发分： 10.199－0.085＝10.114kg/h包装部分物料衡算列下表。序号组分kg/ht/dt/aW%进料1成品胶1401.49933.63611211.99100不2损失聚丁二烯11.5370.27792.2980.8合3损失防老剂0.1150.00280.923出格4损失水0.0740.00180.591损5损失溶剂油0.0120.00030.092失6损失合计11.7380.281993.904去7聚丁二烯1366.80632.80310934.44899.2料包8防老剂12.8400.308102.720装9挥发分10.1140.24380.91210去包装合计1389.7633.35411118.0811出料总合计1401.49933.63611211.99100校验设计任务：从去包装干胶中扣除防老剂后的生胶量： 1389.76－12.840＝1376.92kg/h其年产量为： 11015.36T/h结果稍大于所给设计任务，故设计为合格。10、油水分离器物料衡算物料衡算图：凝聚釜顶来油和水油水分离器溶剂油对溶剂回收去污水池图9-6油水分离器物料衡算图进料量： 11365.12kg/h出料部分：（1）水相系统水： 4677.442－0.662＝4676.78kg/h丁二烯溶水损失： 1648.180×0.02＝32.964kg/h溶剂在水相中的饱和溶解量： 4677.442÷18×0.0014×89.4＝32.524kg/h（2）油相系统丁二烯： 238.986－32.964＝206.022kg/h丁烯： 16.648kg/h溶剂油： 6432.044－32.524＝6399.52kg/h油相中的饱和水量： (6399.52＋206.022＋16.648)×0.0001＝0.662kg/h油水分离器物料衡算列下表。序号组分kg/ht/dt/aW%出料1丁烯,丁二烯,溶剂油,水11365.12272.76390920.961002溶剂油6399.52153.58851196.160去3丁二烯206.0224.9451648.176出回4丁烯16.6480.399133.186收5水0.6620.0165.2996去回收合计6622.852158.94852982.81658.27去7水4676.78112.24337414.240料污8溶剂油32.9640.791263.712水9丁二烯32.5240.781260.192池10去污水池合计4742.268113.81537938.14441.7311出料合计11365.12272.76390920.9610011、溶剂回收部分物料衡算基础数据为简化处理，溶剂油的组成按n-C6H14计算；烯烃按C4H6计；所含重组分以n-C8H18计，含量取溶剂油总进料量的0.2％。则溶剂回收进料组成如下表所示。序号组成kg/hW(%)Mikmol/hmol(%)1n-C8H1812.7990.191140.1120.142n-C6H146386.72196.448674.2694.563C4H6222.673.36544.1245.254H2O0.6620.01180.0370.055合计6622.85210078.533100工艺要求：脱水塔：塔顶：含丁二烯40％，溶剂油60％；塔底：不含丁二烯和水提浓塔：塔顶：含丁二烯98％，溶剂油2％；塔底：含丁二烯0.2％，回收塔：塔顶：含溶剂油99.999％；溶剂回收部分物料衡算图如图9-7所示。ⅠD1ⅡD2D3F1’脱提回水浓收FF1塔F2塔F3塔W2W3W1图9-7溶剂回收部分物料衡算图关于Ⅰ衡算范围，操纵脱水塔底丁二烯馏出量为0.2kg/h。对丁二烯作物料衡算：解得：在Ⅱ衡算范围对丁二烯作物料衡算，解得：表9-3提浓塔物料平衡序号组分进料塔顶塔底kg/hW（％）kg/hW（％）kg/hW（％）1C4H6222.6739.91222.528980.1420.0432n-C6H14334.64259.974.5412330.10199.7573H2O0.6620.12000.6620.24合计557.974100227.069100330.905100表9-4脱水塔物料平衡序号组分进料塔顶塔底kg/hW（％）kg/hW（％）kg/hW（％）1C4H6222.8123.204222.81239.933002H2O1.3240.0191.3240.237003n-C6H146716.82296.593333.83859.836382.98499.84n-C8H1812.7990.1840012.7990.25合计6953.757100557.9741006395.783100以回收塔为物料衡算范围，对溶剂油进行物料衡算：解得：表9-5回收塔物料平衡序号组分进料塔顶塔底kg/hW（％）kg/hW（％）kg/hW（％）1n-C6H146382.98499.86382.7951000.1891.452n-C8H1812.7990.20012.79998.553合计6395.7831006382.79510012.988100

(二)热量衡算要紧对聚合釜进行热量衡算⒈基础数据(1)聚合釜物料衡算表；(2)聚合时刻：3～5h(设计取4h)；(3)有用聚合釜台数：4台（确定方法见设备设计）；(4)聚合温度：94℃(5)冷却盐水：入口温度-12℃，出口温度-8℃。(6)溶剂油组成及物性数据表9-6溶剂油组成n-C5H12n-C6H14n-C7H16合计Wi%2.157.840.1100Xi%2.5961.5435.87100Mi7284100表9-7溶剂油物性数据物性n-C5H12n-C6H14n-C7H16溶剂油数据来源计算公式密度549590620601《化工工艺设计手册》下P633比热容CpkJ/(kg·℃)3.07672.62042.48232.6168《化工工艺设计手册》下P645热导率W/(m·℃)0.08610.09070.09890.0942《化工工艺设计手册》下P680⑺丁烯、丁二烯物性数据见表9-8。表9-8丁烯、丁二烯物性数据定性温度℃密度比热容CpkJ/(kg·℃)热导率W/(m·℃)数据来源C4H89410102.00010.1396《化工工艺设计手册》下P634.P645.P681C4H6944802.97210.08374《化工工艺设计手册》下P634.P645.P681⑻顺丁橡胶物性数据见表9-9。表9-9顺丁橡胶物性数据定性温度℃密度比热容CpkJ/(kg·℃)热导率W/(m·℃)数据来源顺丁橡胶944802.97210.08374《合成橡胶工业》第七卷(1984)P69⑼冷冻盐水物性数据见表9-10。表9-10冷冻盐水物性数据定性温度℃密度比热容CpkJ/(kg·℃)热导率W/(m·℃)数据来源CaCl2-1012452.85900.4885《化工手册》P20702、各聚合釜反应转化率确定依照《合成橡胶工业》第七卷(1984)P67“丁二烯溶液聚合的工程分析”知：丁二烯聚合属于一级反应，同时，镍催化体系油溶剂丁二烯的表观动力学反应速度常数的关联式如下：另依照《差不多有机化工工厂装备》知，关于一级反应，连续槽式反应器的反应转化率与反应速度常数之间的关系如下：式中CAN—第N台釜内反应物的浓度；mol/LCA0—反应物初始浓度；mol/L—第N台釜内反应物转化率；k—聚合反应表观速度常数；—平均停留时刻；minN—连续槽式反应器的台数；[C0]—主催化剂的浓度；mol/Lkp—链增长速度常数；L/(mol·min)[P·]—活性链总浓度；mol/LT—反应温度；K—催化剂利用率(在94℃下，＝27％)为了便于计算，按等温等容处理，取总转化率85%；4釜串联；平均停留时刻60min；反应温度94℃。将上式进一步整理得：给定一个主催化剂浓度，分不求出、、、，直至达到设计要求。依照第八章第四节计算实例2，取[C0]＝mol/L，将计算结果整理得表9-11。表9-11各釜纯转化率与累积转化率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(％)37.8137.8123.5161.3214.6275.949.185.043、各釜物料组成及物性据数总时料量： 12.32236＋1648.18＋16.648＝8031.188kg/h其中100%丁二烯：1648.18kg/h丁烯：16.648kg/h溶剂油：6366.36kg/h依照各釜纯转化率计算各釜的物料组成如表9-12。表9-12各釜的物料组成物第一釜第二釜第三釜第四釜料kg/hW(%)kg/hW(%)kg/hW(%)kg/hW(%)溶剂油6366.3679.276366.3679.276366.3679.276366.3679.27丁烯16.6480.2116.6480.2116.6480.2116.6480.21丁二烯1025.0012.67637.5167.94396.5524.94246.5673.07聚丁二烯623.1777.761010.66412.581251.62815.581401.61217.45各釜物性数据计算结果如表9-13表9-13各釜物性数据计算结果釜号温度℃组分密度比热容CpkJ/(kg·℃)热导率W/(m．℃)门尼粘度动力粘度Pa．s一94胶液606.82.57440.0956503.5二94胶液624.22.52830.0986507.5三94胶液635.52.50320.10054511.0四94胶液642.82.48650.10164518.0注：依照各釜门尼粘度和胶液浓度查《高聚物合成工艺学》确定各釜动力粘度。4、各釜对流传热系数和传热系数K的计算(1)夹套内冷却盐水的对流传热系数1计算差不多方程式：式中1—夹套对流传热系数，；图9-8螺旋导流板Nu—努塞尔准数；Re—雷诺准数；—传热面的特征尺寸，m；—流体的热导率，；u—流体的流速，m/s；—流体的密度，；—流体的粘度，Pa·s；Cp—流体的比热容，J/(kg·℃)；w—流体在壁温条件下的粘度，Pa·s查《化工工艺设计手册》上册P301表4-14，取冷却盐水在螺旋导流板中的流速为1.5m/s；依照《搅拌设备设计》P142和《化工设备机械基础》第三册P180有关内容，取聚合釜夹套内螺旋导流板的几何尺寸如图9-8所示。则传热面特尺寸为：那么：由于0Pr100Re10000，因此：计算时取因盐水在弯曲的螺旋导流板中流淌，因此要对1进行修正。查《基础化学工程》上册P172修正公式为：式中R—曲率半径，设计取916mm。(2)釜内对流传热系数的计算依照《化学工程手册》第5篇《搅拌与混合》P31有关高粘度流体采纳双螺带式搅拌槽的传热公式，即永田公式：当1<Re<1000时： Re>1000时： 考虑叶轮与槽壁间隙大小对传热的阻碍时：搅拌雷诺准数式中d—搅拌叶轮直径，m；n—搅拌转数，r/s；D—聚合釜内径，m。设计中取：D＝1.8m；d＝0.95D＝1.71m；n＝59r/min。以1号釜为例计算对流传热系数同理，2号、3号、4号釜计算结果如表9-14所示：表9-14各釜对流给热系数计算结果釜号RePrNu1498.5194251.0461677.238589.082239.31192314.911666.369291.283166.12273982.091660.119492.694102.68440521.651656.673293.51(3)各釜总传热系数K的计算图9-9聚合釜壁剖面图如图9-9所示，由于，因此按《基础化学工程》上册P180式3-58计算各釜K值。以1号釜为例已知：挂胶厚度，；釜壁厚度，；取水垢厚度，查《基础化学工程》上册P180表3-9得25％CaCl2盐水的垢层系数。对2号釜、3号釜、4号釜而言，取挂胶厚度为1mm，其它数据同上，各釜K值计算结果如表9-15所示：表9-15各釜K值计算结果釜不11122d2K1221.9430.010.13960.01617.4451395.689.0811.242221.9430.0010.13960.01617.4451395.691.2841.223221.9430.0010.13960.01617.4451395.692.6941.504221.9430.0010.13960.01617.4451395.693.5141.67聚合釜搅拌功率的计算搅拌器型式的确定，丁二烯溶液聚合生产顺丁橡胶中，随着单体转化率的提高，体系的动力粘度逐渐增加，一般从几十厘泊增加到几万厘泊，为此要从适合高粘度液体的锚式、框式、螺杆式及双螺带式等搅拌器中进行选择。目前，国内有的生产厂家要紧采纳首釜为框式，其余为双螺带式，设计中依照1998年第1期《合成橡胶工业》“顺丁橡胶技术开发中的几个工程放大问题”中所分析的框式搅拌器，在使用中存在因湍流图9-10程度不够而造成釜内温度上下不均及混合分散程度差的缺点，决定全部采纳双螺带式搅拌器，搅拌转速为59r/min，其它几何参数如下图9-10所示。查《搅拌设备设计》P59知，当双螺带式搅拌器的几何参数为：～0.98；～5.5；；～2.5；时，同时，在层流区操作时，其功率准数为： 当Re>100时： 由前面计算结果可知，各釜的Re值均大于100，因此设计采纳后面关系式进行计算，然后，再按下式求出搅拌功率。查《搅拌设备设计》P161知，电机功率为： 采纳机械密封时： ～15%)式中H—聚合釜筒体高度，m；D—聚合釜筒体内径，m；h—搅拌器搅拌叶总高度，m；di—搅拌叶外径，m；s—搅拌叶螺距，m；b—搅拌叶宽度，m；Re—搅拌雷诺准数；Np—搅拌功率准数；P—搅拌功率，KW；—液体密度，；n—搅拌转速，r/s；g—重力加速度，；Pa—电机功率，KW；Pm—轴密封系统摩擦损失功率，KW；—机械传动效率，KW；(一般＝0.95～0.98)P填—填料密封系统摩擦损失功率，KW；以1号釜为例进行计算：设计中取；P填＝0.1P；Pm＝0.15P填；＝0.95。则：同理可求其它各釜的P和Pa。见表9-16表9-16各釜的P和Pa釜号ReNpP/KWPa/KW1号4981.512.07317.4818.6762号239.312.64122.90424.473号166.122.97926.30328.104号112.683.49231.18633.32取其中最大的电机功率，同时考虑1.65的备用系数，则实际电机功率为55KW。热量衡算⑴计算基准数量基准：kJ/h；基准温度：0℃。⑵总热量衡算图如下：Q1出Q1冲出Q2出Q2冲出Q3出Q3冲出Q3出Q3冲出Q1冲入Q2冲入Q3冲入Q4冲入Q1反Q2反Q3反Q4反Q1夹Q2夹Q3夹Q4夹Q1搅Q2搅Q3搅Q4搅Q1入Q2入Q3入Q4入图9-11热量衡算总图⑶各釜热量衡算关系式：1号釜Q1入＋Q1反＋Q1搅＋Q1冲入＝Q1出＋Q1冲出＋Q1夹2号釜Q2入＋Q2反＋Q2搅＋Q2冲入＝Q2出＋Q2冲出＋Q2夹3号釜Q3入＋Q3反＋Q3搅＋Q3冲入＝Q3出＋Q3冲出＋Q3夹4号釜Q4入＋Q4反＋Q4搅＋Q4冲入＝Q4出＋Q4冲出＋Q4夹⑷搅拌热依照资料介绍，搅拌热与胶液粘度大小有关。粘度大，搅拌热就大。设计中取1号釜电机功率的70％、2釜电机功率的75％、3号釜电机功率的80％及4号釜电机功率的85％用于形成搅拌热。⑸各釜热量衡算1号釜热量衡算(目的确定进料温度)Q1入＝G·Cp·T1＝8031.0392.2604T1＝18153.361T1kJ/hQ1反＝x·G丁二烯·H反＝0.37811648.1801381.38＝860844.05kJ/hQ1搅＝550.703600＝138600kJ/hQ1冲入＝0(首釜不冲冷油)Q1夹＝0(因为首釜挂胶严峻，传热系数较小，故不用夹套移热)Q1出＝G·Cp·(T2－T1)＝8033.1362.5744(94－0)＝1943967.5kJ/hQ1冲出＝0由1号釜热量平衡关系式知： Q1入＝Q1出－(Q1反＋Q1搅)18153.361T1＝1943967.5－(860844.05＋138600)解得： T1＝52℃2号釜热量衡算(目的确定冲冷油量)Q2入＝Q1出＝1943967.5kJ/hQ2反＝0.23511648.181381.38＝535266.96kJ/hQ2搅＝550.753600＝148500kJ/hQ2冲入＝0(T2冲＝0)Q2出＝Q2入Q2夹＝K2·A2·tm2已知：冷却盐水t进＝-12℃，t出＝-8℃。t1＝T－t进＝94－(－12)＝106℃t2＝T－t出＝94－(－8)＝102℃℃K2＝41.22取A2＝27则： Q2夹＝41.22271043.6＝416684.74kJ/h由热量平衡关系式知： Q2冲出＝Q2反＋Q2搅－Q2夹Q2冲出＝535266.96＋148500－416684.74＝267082.22kJ/h冷抽余油用量： 冷却盐水用量： 3号釜热量衡算(目的确定冲冷油量)Q3入＝Q2出＋Q2冲出＝Q3出＝2211049.7kJ/hQ3反＝0.14621648.181381.38＝332862.73kJ/hQ3搅＝550.803600＝158400kJ/hQ3夹＝41.50271043.6＝419515.2kJ/hQ3冲入＝0(T3冲＝0)由热量平衡关系式知： Q3冲出＝Q3反＋Q3搅－Q3夹Q3冲出＝332862.73＋158400－419515.2＝71747.53kJ/h冷抽余油用量： 冷却盐水用量： 4号釜热量衡算Q4入＝Q3出＋Q3冲出＝Q4出＝2282797.3kJ/hQ4反＝0.0911648.181381.38＝207185.42kJ/hQ4搅＝550.853600＝168300kJ/hQ4夹＝41.67271043.6＝421233.7kJ/hQ4冲入＝0(T2冲＝0)由热量平衡关系式知： Q4冲出＝Q4反＋Q4搅－Q4夹Q4冲出＝207185.42＋168300－421233.7＝-45748.28kJ/h负数表示4号釜不用冲冷油只用夹套就能够满足传热要求。因此，要重新确定夹套的传热负荷与冷却盐水的用量。Q4夹＝Q4反＋Q4搅Q4夹＝207185.42＋168300＝375485.42kJ/h冷却盐水用量： ⑹1～4号釜热量衡算总结果列表9-17。表9-17总热量衡算表序号项目1号釜2号釜3号釜4号釜1VR121212122T℃949494943min606060604纯x(%)37.8123.5114.629.015冲油前W%7.7612.5815.5617.456冲油后W%7.7611.0613.2714.727K11.2441.2241.5041.678A272727279℃10410410410410Q入kJ/h18153.361T11943967.52211049.72282797.311Q搅kJ/h13860014850015840016830012Q反kJ/h860844.05535266.96332862.73207185.4213Q出kJ/h1943967.51943967.52211049.72220223.814Q冲出kJ/h0267082.2271747.53015Q夹kJ/h0416684.74419515.2375485.4216G冲kg/h01103.67296.49017G盐kg/h036436.2336683.76432833.632

(三)设备计算及选型⒈聚合釜计算⑴基础数据设计温度：釜内120℃，釜外(夹套)-12℃；设计压力：釜内1.0MPa，釜外(夹套)0.4MPa；工艺要求容积：12操作形式：满釜连续操作；材质：1Cr18Ni9Ti其它数据同前。⑵聚合釜容积确定按4小时聚合时刻确定聚合总容积需12聚合釜台数台圆整为4台，考虑1.2的备用系数，则需12聚合釜5台。⑶聚合釜筒体直径与筒体高度确定图9-12因反应体系的粘度较大，因此解决好传热问题特不重要。查《聚合物合成设计基础》P78知，一般釜的高径比在1～3之间，高径比大有利于传热，但不利于搅拌。设计中综合考虑取高径比为2.4。如图9-12所示，高径比①聚合釜筒体直径确定设计中初选V封＝1，按下式估算聚合釜的筒体直径：式中Di—聚合釜直径，m；V—聚合釜容积，；V封—聚合釜封头容积，；π—圆周率；γ—高径比；园整取1.8m。②封头容积及直边高度确定图9-13封头选用椭园形封头，结构如图9-13所示。依照筒体直径查《化工设备机械基础》第三册P230及《化工设备标准手册》第四卷P10得有关数据如下：h1＝450mm；h0＝40mm；A内表＝3.73；V封＝0.864；G封＝479kg(S=16mm)③筒体高度确定由Di＝1800mm查《化工设备机械基础》附表1-1得：V1米＝2.545；A1米＝5.66；当S＝16mm时，G1米＝716kg。依照公式得取，则：V实＝4.4×2.545＋0.866＝12.064考虑搅拌器等所占的容积，实际有效容积约12γ实⑷夹套直径及高度确定①夹套直径确定查《化工设备机械基础》P180表25-3知：Di在700～1800mm之间时，Dj＝Di＋100因Di＝1800mm，因此：Dj＝1800＋100＝1900mm夹套封头采纳椭园形封头，直径采纳与夹套筒体相同的直径，其它有关尺寸数据按前面介绍方法查得：h0封'＝40mm；h1封'＝475mm；A封内'＝4.14；V封'＝1.01；G封'＝397kg(S=8mm)*V1米夹'＝2.806；*A1米夹'＝5.97；*G1米夹'＝558kg(S=8mm)②夹套高度确定图9-14图9-15夹套越高传热面越大，但过高会阻碍封头的装卸。如图9-14和图9-15所示，选用乙型平焊法兰，其差不多尺寸可由《标准手册》第四卷P358查得，其总重量为1184.6kg。取h''＝150mm，则：H夹＝4.4－(0.15＋0.016)＝4.234m校核传热面积A＝A封＋A筒＝3.73＋5.56×4.234＝27.3即传热面积完全满足工艺要求。③夹套内螺旋导流板确定依照《搅拌设备设计》P142和《化工设备机械基础》第三册P180中的内容进行选择。其几何尺寸如图9-8所示。⑸聚合釜筒体壁厚确定依照Di＝1800mm，P＝1.0MPa，P夹＝0.4MPa，γ＝2.44查《化工设备机械基础》第三册P181表25-4知，壁厚应在16～18mm之间，本设计取壁厚S＝16mm。⑹聚合釜封头壁厚确定设计中选用标准椭园封头，其壁厚计算公式式中S—标准椭园封头的壁厚，mm；Di—封头内直径，mm；C—封头壁厚附加量，mm；C1—钢板负偏差，mm；C2—腐蚀余量，mm；C3—封头热加压成型时壁厚减薄量，mm；S0—计算壁厚，mm；—设计压力，MPa；—设计温度时的许用应力，MPa；φ—焊缝系数，若为整块钢板制造，则φ＝1；查《化工机械基础》P362表23-6，取C1＝0.8mm；C2＝2mm。查表23-5，取φ＝0.7。查P361表23-3，取＝133MPa。壁厚计算结果取与筒体相同的壁厚，即16mm。⑺夹套筒体与封头壁厚确定夹套选用钢材为16MnR，其使用温度范围为-20～475℃。筒体壁厚计算公式查《化工机械基础》P360表23-2得＝173MPa；查P362表23-6，取C1＝0.8mm；C2＝2mm；查表23-5，取φ＝0.7。代入上式计算得：夹套封头计算C3＝0.11(S0＋C2)＝0.11×(3.14＋2)＝0.57mm取夹套壁厚为8mm。⑻聚合釜质量估算m釜筒体＝4.4×716＝3150.4kgm釜封＝2×479＝958kgm釜法兰＝1184.6kgm夹筒体＝4.182×558＝2333.56kgm夹封＝397kg总质量8023.56kg⑼搅拌器的确定①搅拌器形式采纳双螺带式搅拌器，依据与结构参数见热量衡算部分。②搅拌器轴径确定依照电机功率55KW和搅拌转速59rpm，查《搅拌设备设计》表