丁苯橡胶工艺设计(毕业设计)

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人严峻承诺：所呈交的毕业设计〔论文下进展的争论工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的争论成果，也不包含我为获得安阳工学院及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本争论供给过帮助和做出过奉献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名： 日 期：指导教师签名： 日 期：使用授权说明本人完全了解安阳工学院关于收集、保存、使用毕业设计〔论文〕的规定，即：依据学校要求提交毕业设计〔论文〕的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计〔论文〕的印刷本和电子版，并供给名目检索与阅览效劳；学校可以承受影印、缩印、数字化或其它复制手段保存设计；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布设计的局部或全部内容。作者签名： 日 期：名目摘要 IAbstract II\l“_TOC_250037“第1章概述 2\l“_TOC_250036“丁苯橡胶的橡胶的进展历史 2\l“_TOC_250035“将来的进展前景 3\l“_TOC_250034“丁苯橡胶的分类 4\l“_TOC_250033“丁苯橡胶的构造、性能和用途 5丁苯橡胶的构造 5丁苯橡胶的性能 5丁苯橡胶的用途 6\l“_TOC_250032“丁苯橡胶的生产技术 6乳液聚合(ESBR) 6溶液聚合(SSBR) 7\l“_TOC_250031“第2章低温乳液聚合丁苯橡胶工艺设计 9\l“_TOC_250030“低温乳液聚合丁苯橡胶的条件 9分散介质 9单体纯度 9聚合温度 9转化率与聚合时间 9\l“_TOC_250029“丁苯橡胶生产工艺流程简介 9原料预备过程 9聚合过程 10分别过程 10后处理工段 10工艺流程简图 11\l“_TOC_250028“工艺流程图 12\l“_TOC_250027“第3章物料衡算 13\l“_TOC_250026“根底数据 13\l“_TOC_250025“聚合物料工段衡算 14进料计算 14出料计算 16\l“_TOC_250024“第4章热量衡算 17\l“_TOC_250023“聚合热 17\l“_TOC_250022“冷却热 17\l“_TOC_250021“搅拌热 18\l“_TOC_250020“大气吸热 18\l“_TOC_250019“热量统计 19\l“_TOC_250018“所需氨的量的计算 20Cp的计算 20\l“_TOC_250017“第5章聚合釜的选型 21\l“_TOC_250016“聚合釜的长径比 21\l“_TOC_250015“搅拌器的计算 22\l“_TOC_250014“传热的计算 23\l“_TOC_250013“进出口管径 25\l“_TOC_250012“支座的选用 25\l“_TOC_250011“视镜和温度计接收的选用 25\l“_TOC_250010“人孔的选取 26\l“_TOC_250009“聚合釜 27\l“_TOC_250008“第6章关心设备的选型 28\l“_TOC_250007“管道直径的计算 28\l“_TOC_250006“泵的选型 28\l“_TOC_250005“第7章安全生产及环境保护 30\l“_TOC_250004“环境保护 30\l“_TOC_250003“安全措施 30\l“_TOC_250002“结论 32\l“_TOC_250001“致谢 33\l“_TOC_250000“参考文献 3410kt/a丁苯橡胶合成厂工艺设计1工艺设计。通过比较目前丁苯橡胶的聚合生产方法，最终确定以低温乳液聚合法作为聚合的工艺生产方法。在设计过程中，依据设计任务书的要求，进展了较为具体的物料恒算和能量恒算，对聚合釜进展了工艺计算和选型，计算得到的聚合釜釜径为2400mm高为8000mm承受布鲁马金式搅拌器和内冷件直管式换热器。综合上述工艺计算和设计结果，绘制出了工艺流程图、主要设备图。同时对聚丁苯橡胶生产过程中的安全留意事项及“三废”治理作了相关说明。关键词：丁苯橡胶低温乳液聚合工艺设计聚合釜IProcessDesignof10kt/aStyrene-butadieneRubberSynthesisFactoryAbstract：Styrene-butadienerubberisacopolymerofbutadieneandstyrene.Inrecentyears,theStyrene-butadienerubberiswildlyusedineverywhereforitslowpriceandgoodproperty.Thisdesignisprocessdesignbasedonbutadieneandstyreneasrawmaterials,withanannualoutputof10,000tonsofSBR.BycomparingwiththepresentSBRpolymerizationproductionmethod,wemakeadecisiontotreatemulsionpolymerizationatlowtemperatureaspolymerizationproductionmethodatlast.Inthedesignprocess,inaccordancewiththerequirementsofthemissiondesign,Ifinishedamoredetailedmaterialbalanceandenergybalance.Throughtheprocesscalculationandselection,Ifinallyfinishedmydesignofpolymerizer.Thediameterofitis2400mmandtheheightofitis8000mm.IchooseBrumagin-typeimpellerasimpellerofthepolymerizer.Astoheatexchanger,Ifinallychoosestraighttube-typeheatexchangerastheinnercoolerofit.Accordingtotheaboveprocesscalculationanddesignresults, Idrawtheprocessflowdiagramandmainequipment.Atthesametime,Iexplainedthesecurityconsiderationsoftheprocessofproductionandthetreatmentofthe“threewastes“.Keywords：styrene-butadienerubber;lowtemperatureemulsionpolymerization;processdesign;polymerizerII引言100年的进展。关于丁苯橡胶的各个方面的理论都趋于成熟，但是仍有缺乏的地方。我国橡胶制品业虽然起步与兴旺国家相比较晚但是进展的势头迅猛，各种橡胶制品产量都有大幅度增长，自行车胎、胶鞋和再生胶产量均居世界首位，我国丁苯橡胶的需求量不断增加，估量将来我国对丁苯橡胶的总消费量将到达约85.0万吨/年，其中乳聚丁苯橡73.0万吨/12.0万吨/年，乳聚丁苯橡胶仍将是我国丁苯橡胶消费的主要产品。所以对于低温乳液聚合丁苯橡胶的争论固然有其价值。本设计在现有生产技术的根底上对丁苯橡胶化工厂进展了设计，以求其满足现有的国情下产出更好的丁苯橡胶产品。11丁苯橡胶的橡胶的进展历史1912年，德国Bayer公司发表了丁二烯乳液聚合制取聚丁二烯橡胶的第一篇专利，2020年月，该国为改进乳聚丁二烯的性能，选用苯乙烯为其次单体，制得了乳聚丁苯Buna-SIGFarben公司[1]1933Buna-S的第一篇专1935Schkopau1937年建成投产。最早生产乳聚丁苯橡胶是德国人，而美国人却让它得到了快速进展。二战之前，美国由于橡胶需求量增加，自然橡胶来源被切断。美国在RubberReserve公司统筹下，快速开展Buna-S技术进展生产，以后改进了GR-S乳聚丁苯橡胶的技术。(50℃)乳液聚合工艺生产丁苯橡胶。(5℃)乳液聚合工艺，使乳聚丁苯橡胶的性能得到显著改善，因而在大宗用途方面热法已渐渐为冷法乳聚丁苯橡胶所取代。但是由于热法乳聚丁苯橡胶也具有独特的性能和肯定的应用领域，所以至今仍有少量生产。1948年，前苏联在沃龙尼什建立了乳聚丁苯橡胶生产装置，承受热法间歇聚合生产丁苯橡胶，后来又开发了冷法连续聚合的生产技术。从过硫酸盐引发系统的热法聚合转向氧化复原引发体系的冷法聚合，是生产乳聚丁苯橡胶聚合工艺的突破。为加速聚合反响，削减冷剂消耗，聚合温度也有所提高。聚合设备趋向大型化，连续聚合30~45m3的聚合釜。在分散和后处理方面，以高分子絮凝剂代替氯化钠，大大削减了氯化钠的消耗量[3]。聚合工艺自动化水平的提高，改善了产品质量。充油母炼胶、充炭黑母炼胶、充油充炭黑母炼胶的消灭也使乳聚丁苯橡胶品种大大增加。1960年从前苏联引进技术在兰州投产的第一套生产装对苯二酚-亚硫酸钠为引发体系的热法聚合工艺生产高门尼黏度丁苯橡胶。为改造落后的聚合工艺，兰州石化公司[4]1963-1965年间完成了松2铁盐-乙二胺四乙酸钠-甲醛次硫酸钠为复原系统。兰州石化公司合成橡胶厂承受此项技术到达50kt/a，并且既可以生产一般乳聚丁苯橡胶，又可生产充油乳聚丁苯橡胶。该公司石油化工争论所自行开发的经(10±2)h聚合使单体转化率达(70±2)%的技术也已投入工业应160kt/a。为满足中国对乳聚丁苯橡胶[5]的需求，吉林石化公司和齐鲁石化公司先后从日本合成80kt/a19821987年建成投产。经过几年的改造，两公司的生产力量已到达130kt/a。1998年，中国台湾合成橡胶公司在江苏南通合资建成的100kt/a的乳聚丁苯橡胶装置(申花化工公司)投产，经改造，2023170kt/a[6]2080年月后期引进国外技术开头21100kt/a。将来的进展前景近年来，我国橡胶制品业进展快速，各种橡胶制品产量都有大幅度增长，自行车胎、1995年我国丁苯30.60万吨/年，202342.32万吨/年，1995-2023年表观消费6.70%；202360.46万吨/年；2023年进62.51万吨/3.3975.0％；2023年增加到65.32万吨/年，同比增长8.04％，产品自给率为78.7％，2023-2023年表观消费量的年均增长率9.07％。是我国丁苯橡胶最主要的消费领域，消费量约占总消费量的54.4％，产品主要用作轮胎的橡胶的其次大消费领域，消费量约占总消费量的16.5％，产品主要是布面胶鞋和全胶鞋，其中使用丁苯橡胶以牌号150211.2％，其中大型胶管胶带企业所用丁苯橡胶产品以1500、1502居多，原料来源除国产外，主要来自韩国胎、摩托车胎和手推车胎，消费量约占总消费量的9.3％。除此之外，丁苯橡胶还可用于8.6％。我国丁苯橡胶的消费区域主要集中在山东、江苏、浙江、上海、福建和广东等地，竞争也主要在该区域开放。其中山东地区年消费量在14.0万-15.0万吨/年左右，约占国内总32515.0万吨/年，福建、广东地区的年消费量分别约为10.0万吨/年。其中山东地区主要以轮胎、输送带、胶管和胶鞋为主，江其传统的橡胶加工行业。在今后几年，我国汽车工业仍将持续快速进展[7]，由此将连续推动轮胎行业的快速进展有较大的增长。丁苯橡胶的分类自1937年开头生产丁苯橡胶以来，经过不断改进和进展，生产方法消灭了低温乳液目前，世界上三十多个国家和地区，生产着数百种丁苯橡胶。[8]。图1.1展现了丁苯橡胶的分类，图中数字是国际合成橡胶生产者协会统一的分类，每个数字代表一个系列，每个系列后两位数字不同，还有假设干品种。乳液聚合丁苯橡胶橡胶丁苯橡胶

1000高温丁苯橡胶1100高温充炭黑用炼胶高温乳聚丁苯橡胶 1200高温充油丁苯橡胶1300高温充油充炭黑用炼胶2023高温丁苯胶乳一般品种 1500低温丁苯橡胶1600低温充炭黑用炼胶低温乳聚丁苯橡胶 1700低温充油用炼胶1800低温充油充炭黑用炼胶高苯乙烯丁苯橡胶特别品种乳聚丁苯橡胶 羧基丁苯橡胶液体丁苯橡胶溶液聚合丁苯橡胶橡胶

烷基锂溶聚丁苯橡胶锡偶联丁苯橡胶丁苯橡胶1.1丁苯橡胶的分类

无规共聚丁苯橡胶橡胶嵌段共聚丁苯橡胶橡胶4丁苯橡胶的构造、性能和用途丁苯橡胶作为通用橡胶其构造性能用途都有它自身的特点。丁苯橡胶的构造丁苯橡胶的主链构造如下：CH CH CH CH CH2 2 x

CH CHCHzy 2CHzCHCH2乳液聚合和局部溶液聚合的丁苯橡胶是丁二烯与苯乙烯的无规共聚物，还有一局部溶液聚合的丁苯橡胶是丁二烯和苯乙烯的嵌段共聚物[9]。乳液聚合的产品中残留有乳化剂、丁二烯在丁苯橡胶分子中主要是-1,4-聚合，而-1,2-聚合较少。乳液聚合所得产物中，反-1,4-聚合居多；而溶液聚合丁苯橡胶中，则顺-1,4-聚合较多。高温、低温乳液聚合丁苯橡胶分子相比较，高温乳液聚合橡胶中顺-1,4-聚合多，反-1,4-聚合少，而-1,2-聚合在两者中相差不大。丁苯橡胶分子中苯乙烯含量多少，打算其玻璃化温度的凹凸。大量生产的乳液丁苯橡胶苯乙烯含量为23.5%(质量)，这种含量的丁苯橡胶有较好的物理力学性能。溶液聚合丁时，Tg为-57~-52℃，苯10%时，Tg为-75℃。乳液 Mn为十万左右溶液聚合丁苯橡胶的Mn在二十万子量分布指数Mw/Mn7.5，低温乳液聚合丁苯橡胶Mw/Mn4～6，而溶液聚合丁苯橡胶Mw/Mn1.5～2.0。丁苯橡胶的性能0.92～0.9723%的丁苯橡0.94。15℃，耐寒性比自然橡胶稍差。5改善。丁苯橡胶加工时，加协作剂难度比自然橡胶大，协作剂在丁苯橡胶中分散性差。丁苯橡胶的耐溶剂性能及其电性能均与自然橡胶相近。耐水、耐酸、耐碱性能好，不丁苯橡胶简洁与其他高不饱和通用橡胶并用，尤其是与自然橡胶或顺丁橡胶并用，可以抑制丁苯橡胶性能上的缺点。橡胶差。丁苯橡胶还能进展氧化、卤化和氢卤化等反响。丁苯橡胶的用途特别介质外，一般场合均可使用。大，载重汽车轮胎及子午胎的应用比例较小。某些汽车零件也使用丁苯橡胶来制造。丁苯橡胶还用于制造无特别要求的胶带、胶管等工业品。如皮带运输机的输送带、输雨衣等。此外，丁苯橡胶还用于电缆加工、黏合剂、涂料、建筑等非橡胶工业部门。丁苯橡胶的生产技术丁苯橡胶生产工艺目前有两种路线。(ESBR)(二丁基萘磺酸钠)和脂肪酸皂为乳化剂、过硫酸钾为引发剂于50℃)为乳化剂，5冷法热6“冷法”乳聚工艺所取代。目前，的生产技术主要以“冷法”乳聚工艺为主，其生产工艺根本定型，产品约占乳聚80％以上。其反响式如下：(x+y)CH2 CH CH CH2+z

CH CH2

CH2

CH CH CH2x

CH2

CHzCH CH2CHzyCHCH2低温乳液聚合法是最常用的工艺技术，世界上约90％的乳聚丁苯橡胶是用此法生产。(乳化剂为歧化松香酸钾皂或与脂及酸皂混合)相中由氧化-合物的链增长(单体液滴不断向胶束内集中以补充单体的消耗)，并用链转移调整剂调整聚合物平均分子量，当单体转化率到达肯定值时，终止聚合反响。胶乳经闪蒸、压缩、冷凝用加权平均的方法将不同门尼的脱气胶乳调配成要求门尼值的脱气胶乳，再参加防老剂或pH3.0～4.050～60℃的条件下进展分散，使橡胶自胶离析出来，再经洗涤、脱水、枯燥、称重后，压制成产品胶块。乳聚丁苯橡胶具有较好的综合性能。它的物理机械性能、加工性能和制品使用性能都乳聚丁苯橡胶能与自然橡胶以及多种合成橡胶并用，使其应用范围得以扩大。乳聚丁苯橡胶可用于制造轮胎、胶管、胶带、胶鞋、绝缘材料及其它多种工业橡胶制品。充油乳聚丁苯橡胶生热低、滞后损失小、低温屈挠寿命长，用于轮胎胎面胶具有优良的牵引力和耐磨性，故大量用于轻松客车、轿车的胎面和胎侧。(SSBR)SSBR)类溶剂中聚合制得的共聚橡胶。60年月首先由美国菲利浦斯公司承受烷基锂作为引发剂的-l,4-(Alfin)引发体系溶聚Ziegler-Natta发剂体系溶聚丁苯橡胶。7丁二烯、苯乙烯在非极性烃类溶剂的存在下经烷基锂引发共聚。由于丁二烯和苯乙烯的竞聚率相差悬殊，要制得无规溶液丁苯橡胶，可通过在丁二烯和苯乙烯共聚体系中参加通过转变无规剂的种类和用量，可以调整共聚物的微观构造，获得满足各种不同性能的胶料。无规剂一般承受四氢呋喃(THF)，醇类为终止剂。此方法有有间歇法和连续法两种。具有代表性的间歇法工艺路线为Phillips法，连续法为Firestone法。两种聚合方法的比较生成工艺很不成熟，有多方面需要很大在改进。90％的消耗的是乳聚丁苯橡胶，故争论其生产工艺仍有其有用价值。因此，本设计仍承受低温乳聚生产工艺。82章低温乳液聚合丁苯橡胶工艺设计低温乳液聚合丁苯橡胶的条件分散介质60%～300%，水量的多少对体系的稳定性和传热都有影响，水量少，乳液稳定性差，不利于传热；尤其对于低温聚合，这种影响更大。因此，低温乳液聚合生物质)1∶2.0～1∶2.5。单体纯度丁二烯的纯度＞99%。对于由丁烷、丁烯氧化脱氢制得的丁二烯中丁烯含量≤1.5%，硫化物≤0.01%，羰基化合物≤0.006%；对于石油裂解得到的丁二烯中炔烃的含量应掌握的纯度＞99%，并且不含二乙烯基苯。聚合温度化复原引发体系，可以在进展，同时，链转移少，产物中橡胶。低温下聚合的产物的性能要比高温下聚合的产物的好。转化率与聚合时间60%～70%，多掌握在7～12h，反响过快会造成传热困难。丁苯橡胶生产工艺流程简介原料预备过程的丁二烯混合。然后与乳化剂混合液(乳化剂、去离子水等)和活化剂在管路中混合后进入9聚合过程取样测定固体含量来计算，门尼粘度由取样测定来确定。虽然生产中转化率掌握在60%剂终止反响，以确保产物门尼黏度合格。分别过程从终止釜流出的终止后的胶乳液进入缓冲罐。然后经过两个不同真空度的闪蒸器回收回收的丁二烯经压缩液化，再冷凝除去惰性气体后循环使用。脱除丁二烯的乳胶进入苯乙0.1%。经减压脱出苯乙烯的塔底胶乳进入混合槽，在此与规定数量的防老剂乳液进展混合，必要时参加充油乳液，经搅拌混合均匀后，送入后处理工段。后处理工段24%～26%食盐水进展破乳而形成浆状物，然0.5%55℃左右。从胶粒皂化槽出来的胶粒和清浆液经振动筛进展过滤分别后，湿胶粒进入洗涤槽用胶20%5～50mm的胶粒，用空气输送器送到枯燥箱中进展枯燥。9070履带为多孔的不锈钢板制成，为防止胶粒粘结，可以在进料端喷淋硅油溶液，胶粒在上层履带的终端被刮刀刮下落入其次层履带连续通过枯燥室枯燥。枯燥至含水＜0.1%。然后经称量、压块、检测金属后包装得成品丁苯橡胶。10工艺流程简图单体回收单体回收溶剂回收单体水或溶剂引发剂聚闪蒸脱气凝洗脱干成合成橡胶合集涤水燥型2.1低温乳液聚合丁苯橡胶流程简图11工艺流程图122.2低温乳液聚合丁苯橡胶工艺流程图P-101X-101X-102E-101R-1013章物料衡算根底数据10kt/a92600.6%7800小时。原料指标、产品指标和所需配方分3.13.23.3。3.1原料指标[14]原料丁二烯纯度苯乙烯纯度丁二烯/苯乙烯混合苯乙烯纯度混合丁二烯纯度纯碱流量/BD流量

指标99.3%99.6%72/2894%93%1/13.2产品指标[14]产品气提胶结合苯乙烯含量残留苯乙烯最终胶乳尾气中的丁二烯含量滗析器中的残留苯乙烯门尼粘度伸长率

指标22.5~25.4%0.1%20.5~23.5%2.0%0.06%46~58480%原料及关心材料配方3.3聚合配方原料及关心材料配方丁二烯72单体苯乙烯28相对分子质量调整剂叔十烷基硫醇0.16介质水19513歧化松香酸钾皂4.62歧化松香酸钾皂4.62乳化剂水－过氧化物0.06－0.120.06－0.12硫酸亚铁0.01引发剂体系复原剂活化剂雕白粉0.04－0.10螯合剂EDTA0.01－0.025缓冲剂磷酸钠0.24－0.45二甲基二硫代氨终止剂0.08－0.14基甲酸钠聚合温度，℃5反响条件转化率，%60聚合时间，h9聚合物料工段衡算物料衡算是衡算的根底，分为进料计算和出料计算两个步骤。进料计算每小时产量：1×10000×1000÷7800=1282.05(kg/h)每小时消耗的烃含量：1282.05×0.92=1179.486(kg/h)72:28则有1981.64×0.72=1426.78(kg/h)纯苯乙烯的进料量为：1981.64×0.28=554.86(kg/h)1426.78÷0.94=1517.85(kg/h)每小时苯乙烯的混合进料量为：554.86÷0.93=596.62(kg/h)BD的总损失量：1426.78×(0.2%+0.6%+2%)=39.95(kg/h)单体ST的总损失量：554.86×(0.2%+0.6%+0.1%+0.06%)=5.33(kg/h)BD的进料量：[1426.78－(570.71－39.95)×90%]÷96%=988.64(kg/h)ST的进料量：[554.86－(299.15－5.33)×90%]÷96.5%=300.96(kg/h)1460ppm，则纯碱的耗量为(60×10-6－10×10-6)×1426.78÷1%=7.1334(kg/h)5%[15]，则去离子水的用量为：3864.20×5%=193.21(kg/h)碱纯碱循环使用，且纯碱的循环流量等于丁二烯的进料量，则M碱3.4显示了配方中全部物质的流量。3.4配方的中物质流量计算

=1426.78(kg/h)原料流量(kg/h)单体BDST1517.85596.62乳化剂松香酸钾皂1981.64×4.62%=91.55介质WT1981.64×195%=3864.20硫酸亚铁1981.64×0.01%=0.1982活化剂雕白粉1981.64×0.2%=3.96EDTA1981.64×0.01%=0.1982调整剂叔十二碳硫醇1981.64×0.16%=3.17氧化剂过氧化氢对锰烷1981.64×0.1%=1.98终止剂二甲基二硫代氨基甲酸钠1981.64×0.1%=1.98缓冲剂磷酸钠1981.64×0.3%=5.941981.64×(0.16+4.62+0.1+0.01+0.2+0.01+0.3+0.1)%=108.99(kg/h)进料主物料见表3.5：查阅相关资料我们得到原料单体的摩尔质量和密度[16~17]BD的摩尔质量为54(kg/kmol) ST摩尔质量为104(kg/kmol)BD密度ρ为621.1(kg/m3) 密度ρ为909.82(kg/m3)3.5进料主物料的流量流量BDST质量流量(kg/h)1426.78554.86摩尔流量(kmol/h)26.425.342.300.6099各种进料见表3.6：153.6各种进料的流量组分物料质量流量(kg/h)单体BDST1426.78554.86乳化剂岐化松香酸钾皂91.55介质WT3864.20雕白粉3.96活化剂溶液EDTA0.1982硫酸亚铁0.1982调整剂溶液叔十二碳硫醇3.17氧化剂溶液过氧化氢对锰烷1.98终止剂溶液二甲基二硫代氨基甲酸钠1.98缓冲剂磷酸钠5.94总进料量——5954.82出料计算1426.78×0.6=856.07(kg/h)BD:ST=77:2323÷77×856.07=255.71(kg/h)丁二烯剩余的量：1426.78－856.07=570.71(kg/h)苯乙烯剩余的量：554.86－255.71=299.15(kg/h)尾气中丁二烯的含量：1426.78×0.02=28.54(kg/h)气提胶残留苯乙烯：554.86×0.1%=0.5549(kg/h)滗析器中的残留苯乙烯：554.86×0.06%=0.3329(kg/h)3.7出料流量：3.7出料流量流量胶乳总量BDST固性物水质量流量(kg/h)4843.05570.71299.15108.993864.20摩尔流量(kmol/h)——10.572.88——————0.91890.3288————164章热量衡算热量衡算。进展热量衡算的第一步就是进展所需聚合釜数量的计算，由表3.4得出M总=1981.64+3.17+3864.20+91.55+1.98+1.98+3.96+0.1982+0.1982=5948.88(kg/h)又由于物料的平均密度为899kg/m3故平均流量=M ÷899=6.62(m3/h)取反响釜体积V=30(m3)则每釜滞留总t=30÷6.62=4.53t=9h则9÷4.53=1.99(2釜)故本设计承受两釜串联的流程。聚合热，各反响器的冷却热，搅拌热，大气吸热。聚合热均计算。丁二烯和苯乙烯的摩尔热容为：BD：18.7(kcal/mol) 每小时釜中的聚合热Q=856.07×1000÷54×18.7+255.71×1000÷104×16.68=296453.87+41011.95=337465.82(kcal)9小时，每釜的聚合热337465.82÷1.99=169580.81(kcal/h)冷却热4.1显示了各反响器的冷却显热4.1各反响器的冷却显热首釜 10℃~7℃次釜 7℃~5℃17第一反响釜温度从10℃降至7℃的冷却热见表4.2：107℃的冷却热Flow(kg/h)

C(7℃)p

qFCΔT(kcal/h)pBD1517.8530.5482495.35ST596.6230.396708.78EMF3580.6630.97710494.91MOD16.0730.29.642ACT224.4830.995670.07OXT17.0430.210.22TOTAL——————14388.972其次反响釜从7℃降至5℃的冷却显热见表4.3：4.37℃5℃的冷却显热Flow(kg/h)

C(7℃)p

qFCΔT(kcal/h)pBD1517.8520.5481663.56ST596.6220.396472.52EMF3580.6620.9776996.61MOD16.0720.26.43ACT224.4820.995446.72OXT17.0420.26.82TOTAL——————9592.66搅拌热搅拌热按聚合热的5%计算：9小时的搅拌热为：q=169580.81×5%=8479.04(kcal/h)大气吸热75℃A S表 底 侧

26.332.43.14872.95(m2)18φ2400×8000H大气吸热公式：QqA (4-1)x0.030(m)

0rq1 0r

(4-2)7kcal/m2h℃〕20℃〔室外常年平均温〕r15℃〔外表温度〕s则第一反响釜的大气吸热为：0.0300.0001271520.03132kcal/(m2h℃)0rq0r1 x

7201 0.030

-10.92kcal/(m2h)与A 得表

7 0.03132Q-10.9272.95-796.614(kcal/h)则其次反响釜至最终反响釜的大气吸热为：0.0300.0001251520.0312kcal/(m2h℃)0rq0r1 x

5201 0.030

-12.70kcal/(m2h)与A 得表

7 0.0312Q-12.7072.95926.465(kcal/h)热量统计4.4作为两釜的热量统计。194.4两釜热量聚合热冷却显热搅拌热大气吸热两釜(kcal/h)(kcal/h)(kcal/h)(kcal/h)总计(kcal/h)第一釜169580.8114388.9728479.04-796.614191652.21其次釜169580.819592.668479.04-926.465186726.05所需氨的量的计算通过以上热量衡算，我们可以进一步算出聚合釜列管式换热器中氨的用量。总mHrQ总

h (4-3)则反响9小时冷却第一釜所需氨的量：m1冷却其次釜所需氨的量：

295.7m 2 297.05C的计算p

m 总Cp计算如下：流量(kg/h)4.5物料的组成占总流量的比例BD1517.850.255ST596.620.1EMF3580.660.602MOD16.070.002ACT224.480.038OXT17.040.003TOTAL5952.721C 0.2550.5480.10.3960.6020.977p0.0020.20.0380.9950.0030.20.806(kcalkg-1K-1)3.372(kJkg-1K-1)205章聚合釜的选型聚合釜的长径比V0=30m3。.在确定聚合釜的容积的时候，0.6～0.850.8～0.85[18]0.8。V0.8V030

(5-1)V0

=30(m3)得V

由于聚合釜筒体的高径比由所装的物料类型确定。假设装的是乳化液则高径比在2.08～3.85[1]3.3即H/D3.3。i由于V

D3(H/D4 i

(5-2)将高径比与带入(5-2)Di=2400(mm)由元整出的直径按下式得罐体的高度HVV”D2

(5-3)4 iV为封头的体积，故需要计算封头的体积。综合考虑本聚合釜承受椭圆型标准封头K1，

D”i 22h”i由于封头底圆直径D”Di i

Di600(mm)i 4椭圆型封头容积计算公式为2V” D2h”

(5-4)3 4 i i又由于选用的是标准型故进一步化简为V”

D3[20]24 i

(5-5)带入数据得封头体积为V”1.8(m3)21同时椭圆形封头的内外表积为校核长径比

S 封头 iS 封头

(5-6)将V”

。H/D8/2.43.333与设计值比较大致相等故满足设计要求。i搅拌器的计算依据反响釜内液体容积及粘度和流体性质选择布鲁马金式搅拌器， D/T的范围为D=0.84(m)D=0.8(m)。V=37.5(3μ=(Pas[21]7u=12.8(m/min)q ud

12.8

3.142.424

57.88m3minNRe=1.5×103由文献[21]中的排出流量数与搅拌雷诺数的关系可得N 0.65qdqN d qd ND3

(5-7)N qdN D3

57.88 /min)0.650.843qdN (150.2460)0.842

1588.37Re 1搅拌器的功率

N 1000RePKN3D5 (5-8)[22]可得，3K1K1=4.522查资料[22]可选择，Y型异步电动机，机型号为XL1030KW传热的计算量选用直管式换热器，直管为不锈钢17.4(Wm1K1)QKA(ti

t)0

(5-9)的计算i

1 1K i

1 (5-10)0L ND2b

Cc m

D0.33 20.2i a i

p

b

n

(5-11)wb wb由资料[23]可查相关数据得则a=0.09 b=0.65 c=0.33 d=0.4与雷诺数、Cp、、D/T=0.35带入

20.20.01588.30.65 0.40.30.33 17.4 17.4 170i 0.036

=-3℃，P=250(kPa)氨 1.132gr30.250 Lt

(5-12) 0.0116W/(m℃)，412.8(kg/m3)，9.18106(Pas)，r1245(kJ/kg)412.829.812450.011631030.25 1.13 393.67W/(m2℃)0 9.1810-66.04 23111K i

(5-13)K 1

272.60W/(m2℃)1 1886.32 393.679小时，第一釜氨的温度为-310℃～78.5℃222742.46(J/s)QKAt272.60A11.5A=71.05(m2)其次釜氨蒸汽0.4128(g/cm3，氨的温度为-35℃QKAt272.60A8A=99.51(m2)Sp

d

LN3.140.0366170115.30(m2)0第一釜：换热面积A71.05m2

≤Sp

115.3m2

满足设计要求其次釜：换热面积A99.51m2

≤S 115.3m2p

也满足设计要求10175.1。5.1内冷件安装简图24进出口管径本设计进料口[24]则混合物料的体积为MV 总

5952.823600

u0.8(m/s)d为4Vud4Vu0.065(m)。重核算流速即

u 4V

40.00180.0652

0.54(m/s)选择耳式支座，耳式支座分为BBN4B型耳式支座，支座本体150(kN)400(mm)500(mm)400(mm)，厚度12(mm)。制造要求：GB985中的规定。耳式支座本体的焊接，承受双面连续角焊。支座与容器壳体的焊接承受连续焊。焊4mm焊瘤、烧穿、弧坑等缺陷。焊接区不应有飞溅物。GB1804IT14级与IT16级精度。支座组焊完毕后，各部件应平坦，不得翘曲。假设容器壳体有热处理要求时，支座垫板应在热处理前焊于容器上。视镜和温度计接收的选用压力容器视镜是工业设备的窥视装置，其型式为视镜和带颈视镜，视镜玻璃材质为钢25油或其他高沸点液体，然后插入温度计或热电偶[25]。人孔的选取26聚合釜66524007910018001402 6150045°45°2、人孔3、封头4、法兰5、垫片6、搅拌轴7、耳座8、筒体9、列管换热器10、搅拌桨a、出料口b、氨进料口c、氨出料口d、温度计插口e、进料口f、人孔5.1聚合釜设备图276章关心设备的选型管道直径的计算4qum41517.853.14621.1136004qum41517.853.14621.113600d 取标准的管道直径为Ф32×3，则实际流速为4qu md2

0.84(m/s)类似的苯乙烯的流速也取为 u=1(m/s)，苯乙烯的进料量为596.62(kg/h)，密度为ρ=914.0(kg/m3)。可得管径为：4qum3.144qum3.1491413600取标准的管道直径为Ф20×2，则实际流速为4q 泵的选型

u m 0.58d2

m/s管径：D=0.02(m)ρ=909(kg/m3)乳胶的粘度：μ=0.774(mPa·s)压强：P1=5×105(Pa) P2=1×105(Pa)管内流体的流速：uQ

596.62

A 36000.0123.14909Re

du

0.020.58909199650.774103ε=0.15(mm)，e=ε/d=0.0075λ=0.036直管阻力的计算：28h lu2

2.08J/kgf1 d 2。理论压头计算：P2z 1-PP2

u2h

45.13fg 2g gf由于输送温度为常温、低粘度、无腐蚀性、无固体颗粒的液体，选择扬程为48，流量IS50-320-200泵。所需的关心设备列于表6.16.1关心设备选型表设备名称泵(P-101)换热器(E-101)缓冲罐(V-101)

型号或形式IS50-320-200列管式换热器带有搅拌器的缓冲罐297章安全生产及环境保护法及一些原料的危害和防护。环境保护化工生产有很多工艺需要各种原料和催化剂，自然存在着不少的废水废气的处理问沉降池进展沉降分别后，经长污水管道送至污水处理厂进展生化处理。安全措施(1)苯乙烯[26]苯乙烯对眼和上呼吸道粘膜有刺激和麻醉作用。高浓度时，马上引起眼及上呼吸道粘全身乏力等；严峻者可有眩晕、步态蹒跚。眼部受苯乙烯液体污染时，可致灼伤。低浓度长期接触会消灭神经衰弱综合征，有头痛、乏力、恶心、食欲减退、腹胀、愁闷、健忘、指颤等。对呼吸道有刺激作用，引起堵塞性肺部病变。皮肤粗糙、皲裂和增厚。苯乙烯易燃，为可疑致癌物，具刺激性，对环境有严峻危害，对水体、土壤和大气可造成污染。所以操作时需要密闭，加强通风。操作人员必需经过特地培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴过滤式防毒面具(半面罩)，戴化学安全防护眼镜，穿防毒物渗透工作服，戴橡胶耐油手套。远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统且有接地装置，防止静电积聚。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。包装要求密封，不行与空气接触。应与氧化剂、酸类分开存放，切忌混储。不宜大量储存或久存。承受防爆型照明、通风设施。制止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备和适宜的收容材料。(2)丁二烯30性或慢性中毒，