【正文】 下表 23 所示： 表 23 己烷及氮?dú)膺M(jìn)料量表 序號 H11 H12 H13 H15 H2 H31 H32 己烷 kg/h 550 1925 550 1100 5500 13750 氮?dú)?kg/h （ 2） 去單體回收工段物料量 ： 各組分回收物料量 =新鮮進(jìn)料量 反應(yīng)物料量 乙烯回收物 料量 = % 7 1 0 6 6 ??? kg/h 丙烯 回收物料量 = kg / % 68 ??? 丙烷 回收物料量 = kg/h 氫氣 回收物料量 =氮?dú)?回收物料量 =++（ 3）聚合工段出料量 膠料的量 =ENB 出料量 =ENB 進(jìn)料量（ 1總轉(zhuǎn)化率） =? ? ? % =（ 4）過程物料平衡表 表 24 物料表 （ kg/h） 組分 乙烯 丙烯 丙烷 ENB 己烷 氫氣 氮?dú)? CAT 膠料 總計(jì) 進(jìn)料 回收 出料 吉林化工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 16 T0201 物料及熱量衡算 1．基礎(chǔ)依據(jù) （ 1）乙丙橡膠的年產(chǎn)量 55000 噸 /年，即 （ 2） T0201 進(jìn)口原料的組成為： 87 654321 ?? ?????? ，WW ，W，W，W，W，WW （ 3）進(jìn)料總量 C= h/5 9 6 2 9 . 4 4 k g%1 2 . 9 47 7 1 6 . 0 5 ??膠料質(zhì)量分?jǐn)?shù) 膠料量 2．物料衡算 （ 1）進(jìn)料中各組分的量及組分?jǐn)?shù) 某組分流量 =總流量 C該組分質(zhì)量分?jǐn)?shù) 乙烯含量 = % ? kg/h=丙烯含量 = % ? =ENB 含量 = ? % =丙烷含量 = 4 0% 9 6 2 9 ?? kg/h=己烷含量 = % ?? kg/h=497kmol/h 氫氣含量 = %0 0 0 3 7 9 6 2 9 ?? kg/h=氮?dú)夂?= % ? =H13+H31+H2=550+5500+=HX 總含量 =膠料含量 =塔釜的溫度為 ℃ ,塔頂出料溫度為 ℃ ,按清析分割法乙烯、丙烯、丙烷、氫氣、氮?dú)獾惹褰M分全部以氣體狀態(tài)從塔頂出料，塔釜流出液中僅包括部分己烷、膠料和 ENB。膠料和 ENB質(zhì)量百分含量約 10％，取帶出的熱量為溶劑帶出熱量 5％。 則汽化帶出的熱量 7Q ： k J / ?????? ? vi HnQ （ 4）進(jìn)料熱量與出料及汽化帶出熱量之差值： %2 . 7%100 J / h 6 5 0 9 5 5 . 2 5 k 7654321??????????進(jìn) 熱量損失率符合設(shè)計(jì)要求。 K)] 0～ ℃ (g) 0～ 40℃ (l) 0～ ℃ (l) （ 3）進(jìn)料及組分溶 解、液化帶入的熱量 D1 進(jìn)料溫度 T=℃ ,P=；帶入的熱量 1Q ： tQ pii? ??1 ) 9 5 . 5 9 . 1 8 3 . 1 7 . 6 8( ????????? = kJ/ H32 進(jìn)料溫度 T=40℃ ,P=；帶進(jìn)的熱量為 2Q ： k J / h1 2 4 0 4 0 3 . 9 940) 3 7 5 0(2 ?????? ? tQ ipi 丙稀、丙烷、在 T=73℃的蒸發(fā)焓△ H5(kJ/kmol)： 9061,9995時放出的熱量 3Q ： k J / h 1 3 8 3 29 9 9 0 6 ??????? ? HnQ i 己烷在 T=73℃時的汽化熱 △ Hv=28756 kJ/kmol。 K)] 0～ ℃ (g) 0～ 42℃ (g) 0～ ℃ (l) 0～ ℃ (l) 0～ 20℃ (l) 0～ 45℃ (l) 吉林化工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 27 （ 3）各組分進(jìn)料帶入的熱量 物料進(jìn)料溫度 20℃， P=，烯、丙稀分別以氣體、液體狀態(tài)進(jìn)料；帶入的熱量 1Q ： J / h2 6 4 6 6 7 . 4 6 k20)5 5 9 6 81 5 0 6 6 . 7 5(1 ???????? ? tQ pii A11 進(jìn)料溫度 T=℃ ,P=；帶入的熱量 2Q ： ? ?? tQ pii2 )( ????????? kJ/h ? H11 、 H12 進(jìn) 料 溫 度 T=40 ℃ ,P= ； 帶 進(jìn) 的 熱 量 為 3Q ：k J / h ) 1925550(3 ??????? ? tQ pii （ 3）個組分出料及氣化帶出的熱量 丙烯、丙烷、己烷在 43℃ 的蒸發(fā)焓分別為 12156,12895,30357kJ/kmol。 K). （ 2）己烷流量 ,7S 用量 （ 3）己烷加熱器的熱負(fù)荷 106kJ/h＝ 105J/S 計(jì)算換熱器面積并確定換熱器管長 （ 1）管內(nèi)己烷的給熱 系數(shù)α 1 加熱內(nèi)安裝φ 38 的 U型鋼管 80 根。 K)=(m R0201 反應(yīng)器 計(jì)算依據(jù) 年產(chǎn) 2 萬噸乙 丙橡膠的反應(yīng)器公稱容積 91m公稱直徑 (D)4350mm、高(H)6876mm、高徑比（ H/D）為 。 （ 3） 確定聚合釜的攪拌等級為 8 級，攪拌總體流速 _u =（ 4）攪拌槳葉的排出流量 dq ， 4 1 2 . 6/ 4 )6( 3 . 1 41 4 . 6)4/( 22 ????? ? Tuq d ? min/3m （ 5）查《聚合反應(yīng)工程》的排出流量數(shù) Nqd? ,據(jù)3dqd qN ND?,求出 59 . 4r / m in2. 10. 7 541 2. 6N 33 ???? DN qqdd 查數(shù)據(jù)手冊的聚合液的黏度為 ? ? 7 6 3 1 2/ 22Re ?? ???? ?? NDN 再次查得 Nqd ? ,重算轉(zhuǎn)速得： 6 0. 2 r / m in2 . 10 . 7 44 12 . 6N 33 ???? DN qqdd ? ? 7 7 3 ?? ???? ?? NDN 再查 qdN ? ， N=又因?yàn)?ReN ＞ 700 無須對槳葉進(jìn)行黏度校正 ,所以槳葉取 。彎頭ξ =（查化工原理 上冊 P42） kgJuuh f /)()28210( 2222212 ?????????? ? 總壓頭 kgJhhh fff /13821 ??? mg hhH fff ??? （ 2）確定泵的揚(yáng)程 fHg uugPZH ??????? 22122? 22 ????? ? )0,4( ???? PZ 3．確定泵軸功率 泵的有效功率 kWg QHNH 6 0 2 1 ?????? ? 對于 小流量的離 心泵 取 1?nep? 和 ?H? 吉林化工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 34 泵軸功率 : kWNNn e pHH ????? ?? 4．泵的選型 選型號為 IS125100250 泵兩臺，正常使用一臺，備用一臺。 V0201 貯備可供聚合液加料泵工作 1/4 小時的聚合液。轉(zhuǎn)速 1450r/min,效率 76％ ；軸功率 ,電動機(jī)功率 11kW；質(zhì)量（泵 /底座） =166/112；必須汽蝕余量 。 （ 2）進(jìn)料質(zhì)量流量 ,聚合液的密度 612kg/m3,因此聚合液的體積流量為 hmQ / 1 2 8 7 1 1 3?? （ 3） a,b 兩段管內(nèi)徑 D=100mm,c,d 兩段管內(nèi)經(jīng)徑 D=80mm 且 c,d 流量相同（見圖 31）。 計(jì)算反應(yīng)器的公稱直徑及高度 設(shè)公稱直徑為 T, 則 2 6 )2( 2 ??? TT 解出 D=5916mm， H=9565mm取整則為 T=6000mm， H=9600mm 吉林化工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 31 攪拌功率 （ 1） 聚合釜的容積 260m3，釜直徑 T 為 6000mm。 s) CP=(kg s= 10－ 3kg/(m2) k J / h 7 6 8 0 0 83 0 3 5 72 1 . 5 7 )1 6 9 . 1 2(1 2 8 9 5) 6 9 5(1 2 1 5 6) 8 1 0 5 4(4????????????? ? HnQ i B 出料溫度 T=℃， P=；則帶出的熱量 5Q ： k J / 3 0 4 9 6 7) 0 5 (5???????????? ? tQ pii C 出料溫度 T=45℃ ,P=；則帶出的熱量 6Q ： k J / h 3 4 0 3 4 945)(6???????????? ? tQ pii 乙烯、丙烯、 ENB 的聚合熱分別為 kJ/kmol:95， 86， 73 ? ?? vi HnQ7 吉林化工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 28 1 k J / h20387374. 273000120 ??????? 設(shè)攪拌槳腳板過 程產(chǎn)生的熱量為聚合熱的 8；則攪拌熱 Q8為： kJ 6 3 0 9 8 98% 0 3 8 7 3 7 48 ???Q 出料熱量與進(jìn)料熱量之差△ Q： k J / 3 5 7 1 8 1 65487321 ??????? Q ????? ? Q Q ％ Q能夠滿足作為設(shè)計(jì)的富裕量。 液相各組分的摩爾組成： . , 654321 ? ??????X X，XX，XXX吉林化工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 23 汽相各組分的摩爾組成： 0654 ,0221 , 654321 ? ??????Y Y，Y，Y，Y，YY 分流量 乙烯含量 = 2 9 1 4 9 9 ?? kmol/h=丙烯含量 = 8 24 7 8 4 9 9 ?? kmol/h=丙烷含量 = 5 3 7 3 9 9 ?? kmol/h =己烷含量 = ?? kmol/h=氫氣含量 = k g / mo l/ ??? 氮?dú)夂?= kg / h41 l / h62 07 9 ??? 乙烯含量 = 6 52 2 7 7 2 9 2 4 ?? kmol/h=丙烯量 = 8 1 36 2 0 1 6 9 2 4 ?? kmol/h=丙量 = ?? kmol/h=己烷含量 = 0 7 3 7 ?? kmol/h=氫氣含量 = k g / mo l / 2 21 2 9 24 ??? 氮?dú)夂?= k g / mol / 6 5 4 5 ??? 物料平衡如下表 29 所示： 表 29 V0201物料平衡表 項(xiàng)目 E36 A1 A2 組分 質(zhì)量 /kg 摩爾量 /kmol 質(zhì)量 /kg 摩爾量 /kmol 質(zhì)量 /kg 摩爾 量 /kmol 乙烯 丙烯 丙烷 己烷 氫氣 氮?dú)? 192 總量 /kmol 吉林化工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 24 總量 /kg 合計(jì) R0201 物料及熱量衡算 （ 1）計(jì)算依據(jù) ，W，W，W，WW 7 1 6 1 4 0 2 2 0 8 54321 ????? 1 2 9 0 0 0 0 0 0 3 7 876 ??? ，W，WW （ 2）液體出口物料總量 B1： 9 6 2 91 2 9 7 1 61 ??B kg/h 某組分流量 =總流量 B1該組分質(zhì)量分?jǐn)?shù) 乙烯含量 = kg/h=丙烯含量 =ENB 含量 =丙烷含量 = kg/h= kmol/h 己烷含量 = kg/h=497 kmol/h 氫氣含量 = kg/h= kmol/h 氮?dú)?含量 = kg/h= kmol/h （ 3）氣體出口物料 管路 B1總摩爾量 = kmol/h，各組分摩爾分?jǐn)?shù)如下： ，XX ，X，X，X，XX 76 54321 ?? ????? 查化工手冊得， 45℃時 586KPa 下相平衡常數(shù)分別為 0 5 8 0 ,0 1 9 7 7654321 ??????? K，K，K，K，K，KK 由公式 K=Y/X,汽相各組分的摩爾分?jǐn)?shù)： 0 5 8 0 ,0 1 9 5 1 5 9 2 9 7654321 ??????? Y，Y，Y，Y，Y，YY MF 中的乙烯含量 =% % 7 1 6 . 0 5 ??乙烯單程轉(zhuǎn)化率膠料中乙烯的含量= kg/h 吉林化工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 25 = kmol/h B 中乙烯的含量 = ???? kg/h = kmol/h B 出口物料總量 = l / h3 3 0 3 . 0 4 k m o% 7 2 . 8 3 ??乙烯的摩爾分?jǐn)?shù) 乙烯的含量 丙烯的含量 = 0 5 46