【正文】 學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體， 均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁(yè)以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它 沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) IV 摘要 順丁橡膠是僅次于丁苯橡膠的世界上第二大人工合成橡膠?？偟膩?lái)說(shuō)，本設(shè)計(jì)在對(duì)順丁橡膠在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展過(guò)程以及現(xiàn)狀進(jìn)行系統(tǒng)化分析之后，制定了相關(guān)生產(chǎn)路線，進(jìn)而達(dá)到經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理化，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展線路等要求。通過(guò)查閱文獻(xiàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算分析，完成了年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸順丁橡膠的生產(chǎn)設(shè)計(jì)，繪制了工藝流程圖、聚合釜裝配圖、廠區(qū)布置圖以及車間布置圖若干，最后對(duì)產(chǎn)品順丁橡膠進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算，各項(xiàng)數(shù)據(jù)均符合各項(xiàng)規(guī)定指標(biāo)。 Abstract ..................................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 主要生產(chǎn)原料：?jiǎn)误w丁二烯；反應(yīng)引發(fā)劑為環(huán)烷酸鎳、三氟化硼乙醚絡(luò)合物的混合物、三異丁基鋁；主要溶劑為溶劑油；所用終止劑為乙醇；防老劑為 2,6二叔丁基對(duì)甲苯酚。溶液聚合工藝處理路線包括了反應(yīng)活性中心的形成，特殊引發(fā)劑組分的安全防護(hù)等；由于混合溶劑在 連續(xù)反應(yīng)過(guò)程中的存在，所以要考慮溶劑的回收、循環(huán)利用，反應(yīng)的終止方式等過(guò)程。從溶解度參數(shù)、體系粘度、生產(chǎn)能力的提高、工程傳熱與攪拌等幾個(gè)方面對(duì)苯、甲苯 庚烷、甲苯、溶劑油等進(jìn)行較為全面的比較，然后選擇溶劑油。綜合比較后，確定稀硼單加為最佳方式。 沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 環(huán)烷酸鎳－三異丁基鋁－三氟化硼乙醚絡(luò)合物混合引發(fā)劑體系促使丁二烯聚合反應(yīng)后的產(chǎn)物中含 96%~98%的順式 1,4 結(jié)構(gòu)， 1%~2%反式 1,4 結(jié)構(gòu)和 1%~2%的 1,2 結(jié)構(gòu)加成物。通過(guò)與天然橡膠作對(duì)比，順式順丁橡膠具有耐低溫性好、耐磨性佳、彈性高和生熱性小、耐撓曲性及動(dòng)態(tài)性能好以及耐老化、而永久性好等特點(diǎn)，它被廣泛用于輪胎加工行業(yè)，但它也有加工性欠佳、強(qiáng)度較差、抗?jié)窕圆缓谩⒂欣淞餍詢A向等缺點(diǎn) [2]。當(dāng)聚合崗開車運(yùn)作，罐區(qū)連續(xù)不斷的給聚合釜輸送溶劑油；原料單體丁二烯則由后乙腈直接輸送進(jìn)行聚合，聚合釜停產(chǎn)后，則未反應(yīng)的丁二烯直接輸送回罐區(qū)。流量控制閥對(duì)來(lái)自乙腈的丁二烯進(jìn)行調(diào)控在合適的流量范圍內(nèi)，反應(yīng)物料流進(jìn)文氏管后和溶劑油溶劑進(jìn)行充分混合，進(jìn)而流進(jìn)丁油預(yù)熱器和預(yù)冷器進(jìn)行熱量交換，從而能夠控制溶液以合適的溫度入釜。首釜膠液自釜項(xiàng)出口出來(lái)，由第二釜釜底進(jìn)入第二釜繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)；再由第二釜的釜項(xiàng)出口出來(lái)，由第三釜釜底進(jìn)入第三釜繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)；由第三釜的釜項(xiàng)出口出來(lái)，進(jìn)入第四釜繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)；當(dāng)反應(yīng)物料達(dá)到一定粘度和轉(zhuǎn)化率后，在第四釜的出口管線和終止劑從終止釜釜底進(jìn)入終止釜進(jìn)行終止反應(yīng)處理；最后，膠液由終止釜項(xiàng)出口出來(lái)，經(jīng)膠液過(guò)濾器和壓力控制閥入成品工 段凝聚崗的膠液罐 [4]。凝聚崗將終止后進(jìn)入膠液罐混合的門尼粘度合格的膠液進(jìn)行凝聚，膠粒送洗膠崗，溶劑油送回收工段。薄膜崗對(duì)產(chǎn)物用薄膜進(jìn)行包裝。 合格膠液經(jīng)泵輸送并噴射到凝聚釜內(nèi)，在熱水、機(jī)械攪拌和蒸汽加熱的作用下，進(jìn)行充分凝聚形成顆粒，并蒸 出溶劑油溶劑和少量丁二烯。對(duì)膠粒用擠壓機(jī)進(jìn)行擠壓，使含水量降至 8~15%，進(jìn)而把它切成條形狀，進(jìn)行膨脹和內(nèi)蒸，即是把它送入膨脹干燥機(jī)加熱、加壓，把膠粒的絕大部分水分脫去，再送入水平紅外干燥箱干燥，使膠的含水量達(dá)標(biāo)﹙ %以下﹚。 (2)后處理工段操作控制指標(biāo) 膠液罐：貯量罐容積的 80%；壓力 ?；膠液泵壓力 ?；凝聚釜釜頂溫度： 94~98℃ ；壓力 ?；釜底溫度： 96~101℃ ；液面蒸汽壓力 ；水膠比 (體積 )： 5~8；循環(huán)水壓力 ；安全閥定壓： ；噴膠量： 10~25m3/h，循環(huán)水pH 值： 8~10；分層罐：常 壓 (開口 )；界面比隔板高 40%~60%；液面比隔板高 20%~80%；熱水罐：液面 1/2；洗膠罐水溫： 45~55℃ ；洗滌水罐液面 1/4；干燥崗：擠壓機(jī)出口膠含水： 8~12%；熱風(fēng)溫度： 80~100℃ ；蒸汽壓力 ；循環(huán)水壓力： ?；干燥五段溫度： 175℃ ；壓塊崗：高壓油壓 25MPa；控制油路油壓 ；低壓油壓 5MPa。 (3)防止大氣污染： ① 來(lái)自聚合系統(tǒng)的尾氣送至火炬燃燒； ② 干燥系統(tǒng)的干燥介質(zhì)成閉路循環(huán)使用，避免了廢氣排放污染了 大氣。 (4)溶劑油 溶劑油主要是通過(guò)呼吸道和皮膚的吸收，進(jìn)入人體造成中樞神經(jīng)系統(tǒng)的損 傷，造成急性中毒，甚至可能會(huì)出現(xiàn)腦出血、水腫等情況。 ③ C6 溶劑油也是很容易燃燒，遇到明火或者高熱時(shí)燃燒造成爆炸。 ⑤ 三氟化硼乙醚絡(luò)合物也是具有刺激性的液體，很容易與空氣、水反應(yīng)，對(duì)人體具有較強(qiáng)的腐蝕作用。增強(qiáng)員工的安全意識(shí)。并對(duì)員工實(shí)行全員消防知識(shí)培訓(xùn)，增強(qiáng)他們的安全意識(shí)。 有毒害物質(zhì)的防護(hù) (1)1,3丁二烯 沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 a) 在生產(chǎn)過(guò)程中所用設(shè)備和管道必須保持良好的密封性，作業(yè)場(chǎng)所必須保持良好的通風(fēng)條件。 b) 進(jìn)入高危險(xiǎn)氣體濃度區(qū)作業(yè)時(shí)，一定要穿好工作服、防護(hù)手套、膠鞋，戴好防毒面具等防護(hù)措施，作業(yè)完后要淋澡沖洗，要嚴(yán)格遵守規(guī)章制度。 (4)三氟化硼乙醚絡(luò)合物 a) 急性中毒，應(yīng)立即將患者移出毒區(qū)，到新鮮而暖和的場(chǎng)所用 2～ 4%的小蘇打洗鼻、含嗽口，然后送往醫(yī)院。生產(chǎn)車間地點(diǎn)噪聲容許標(biāo)準(zhǔn)為 85dB（ A），現(xiàn)有企業(yè)暫時(shí)達(dá)不到此標(biāo)準(zhǔn)可放寬至不超過(guò) 115dB（ A）（每天接觸時(shí)間不超過(guò) 1h）。 廠房的布置及水電汽的要求 廠房設(shè)計(jì)求簡(jiǎn)單，一般為長(zhǎng)方形，設(shè)計(jì)如下：該車間為落地設(shè)計(jì)。 (3) 應(yīng)選擇交通運(yùn)輸方便之處，能源有保障，電力供應(yīng)穩(wěn)定并與電力部門有供電協(xié)議。 (2) 發(fā)展要求： 廠區(qū)布置要求有較大的彈性，對(duì)于工廠的發(fā)展變化有較大的適應(yīng)性，即隨著工廠不斷發(fā)展變化，廠區(qū)的不斷擴(kuò)大，廠區(qū)的衛(wèi)生布局和安全布局方面人能滿足合理性。7200= kg/h (3)需 100%純度的丁二烯量為： = kg/h (4)除去 %的損失量應(yīng)該有聚丁二烯： ()= kg/h (5)所以需要 100%純度的丁二烯量： 247。丁二烯密度： 628kg/m3。54105=247。198=247。= kmol/h 聚丁二烯系統(tǒng) (1)聚丁二烯產(chǎn)量： =(2)掛膠損失： 沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 =(3)去終止釜干膠量： = kg/h (4)驗(yàn)證配方： Al/Ni=聚合釜物料衡算列總表如下表 22： 表 22 聚合釜物料衡算表 組分 kg/h wt% 進(jìn)料 丁烯 丁二烯 溶劑油 環(huán)烷酸鎳 三異丁基鋁 三氟硼乙醚絡(luò)合物 進(jìn)料合計(jì) 100 出料 丁烯 丁二烯 溶劑油 去終止釜聚丁二烯 三種引發(fā)劑 掛膠損失 出料合計(jì) 100 終止劑、防老劑系統(tǒng) 計(jì)算公式如下： 100% ???? ?丁 二 烯 摩 爾 數(shù) 鋁 丁 比 醇 鋁 比 乙 醇 分 子 量乙 醇 用 量 乙 醇 純 度 乙 醇 密 度 42 9 0 2 .7 8 0 1 .0 1 0 6 4 60 .9 5 8 1 0 5 40 .0 0 1 9 3 1 .5 6 3 3 ?? ? ? ?? ????3m / hk g / h 沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 ① 其中含水量約占 5%，其量約為： = kg/h ② 則用 100%乙醇用量約： = kg/h ③ 防老劑用量：設(shè)取防老劑 /丁二烯＝ %，防老配制濃度為 117 g/l： = kg/h， 247。 凝聚釜物料衡算圖如圖 21 所示。 圖 22 緩沖罐、振動(dòng)篩、洗膠罐物料衡算圖 進(jìn)料系統(tǒng) (1)經(jīng)自凝聚來(lái)膠粒和水總量： kg/h (2)取洗膠熱水量： 70m3/h，即 70000 kg/h 出料系統(tǒng) (1)循環(huán)熱水去凝聚熱水罐： 188000 kg/h (2)洗膠熱水支洗滌熱水罐： 70000 kg/h 沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 (3)去干燥脫水： 聚丁二烯： kg/h 防老劑： kg/h 溶劑油： kg/h 水： kg/h (4)去污水池 (設(shè)引發(fā)劑與終止劑全部洗掉，不循環(huán) ) 引發(fā)劑： kg/h 終止劑： kg/h 水： (+70000)(339000+70000)= kg/h 振動(dòng)篩和洗膠罐物料衡算如表 24所示。 沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 表 27 油相組成 物料名稱 溶劑 聚丁二烯 水 防老劑 合計(jì) kg/h 整理計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 28。 表 29 油水分離器物料衡算表 組分 kg/h t/d t/a wt% 出料 丁烯，丁二烯， 溶劑油，水 100 出料 去回收 溶劑油 丁二烯 丁烯 433 水 去回收合計(jì) 出料 去污水池 水 溶劑油 丁二烯 去污水池合計(jì) 出料合計(jì) 100 溶劑回收部分物料衡算 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 把回收物料作簡(jiǎn)化處理，烯烴按 C4H6 計(jì)；溶劑油的組成按 nC6H14 計(jì)算；所含重組分以 nC8H18 計(jì)，含量取溶劑油總進(jìn)料量的 %。186。hC ? =910 kg/m3 △ H=315 kcal/kg ③ 含 25% CaCl2 冷凍鹽水 10186。hC） ? （ kg/m3） ? 10 1244 6 4 1241 用內(nèi)差法，可得 7186。C Cp= kcal/kg各聚合釜的溫度分別為 70186。C。[C0]= NiNi ? 質(zhì) 量（ 丁 二 烯 與 溶 劑 總 體 積 + 催 化 劑 總 體 積 ） = ? ? ???=103 1? = 11ROVV = 4 9 ?? ?? = 1X =11111 K?? =1 1 3 ??? ? =% 2＃ 釜 Kp2=105exp( ?? )=(m3/molmin) 1K =KC、沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 85186。C ? = kg/m3 ?= ⑶ 聚合釜的有效容積為 21m3 ，由碳鋼制成，規(guī)格為 F 2200470020mm，得到Dg=2200mm 時(shí) ， 封 頭 內(nèi) 表 面 積 。hC） Cp（ kcal/kgC 下的 ? 、 Cp 、 ? 、 ? 值見(jiàn)表 56 表 56 冷凍鹽水物性參數(shù) 溫度（ 186。C Cp= kcal/kg186。 對(duì)丁二烯作物料衡算 F D WFX D XF D? ??2 12 2 212 ??? ?? DWD 解得： 218 2 6 .0 9 6 k g /h2 3 3 4 0 .2 8 8 k g /hDW ?? 在 22 衡算范圍對(duì)丁二烯作物料衡算， F D WF X D X W XF D W2 2 22 2 22 2 2? ?? ? 沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 2 2 2 282 6. 09 6 0. 4 82 6. 09 6 0. 98 0. 00 2F W F W? ? ? ? ? ? ? ； 解得： 221 2 0 3 . 8 5 8 k g /h 2 0 2 9 . 9 5 4 k g /hWF?? 表 211 提濃塔物料平衡 組分 進(jìn)料 塔頂 塔底 kg/h wt(%) kg/h wt(%) kg/h wt(%) C4H6 98 nC6H14 2 H2O 0 0 合計(jì) 100 100 100 1 2 4 1 6 6 . 3 8 4 1 2 0 3 . 8 5 8 2 5 3 7 0 . 2 4 2 k g /hF F F ?? ? ? ? ? 表 212 脫水 塔物料平衡 組分 進(jìn)料 塔頂 塔底 kg/h wt(%) kg/h wt(%) kg/h wt(%) C4H6