【正文】 ； ?w— 流體在壁溫條件下的粘度， Pa .? ???? ???lR 式中 R— 曲率半徑，設(shè)計(jì)取 916mm。 1 1 11112233 2K ? ? ? ? ???? ?? ?? ? 年產(chǎn) 。 . . . . .? ? ? ???? ??? ?W m C/ ( )2 0? （ 2） 釜內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù) ?2i 的計(jì)算 根據(jù)《化學(xué)工程手冊(cè)》第 5 篇《攪拌與混合》 P31 有關(guān)高粘度流體采用雙螺帶式攪拌槽的傳熱公式，即永田公式： 當(dāng) 1 Re 1000 時(shí)： Nuw? ??? ???4 2 13 13 0 14. Re Pr .?? Re 1000 時(shí)： Nuw? ??? ???0 42 23 13 0 14. Re Pr .?? 考慮葉輪與槽壁間隙大小對(duì)傳熱的影響時(shí)： Nu D dD? ??? ??? ???? ??? ?1 75 13 13 0 213. Re Pr .?? ? ?2i DNu? Re? d n2 ?? 攪拌雷諾準(zhǔn)數(shù) 式中 d — 攪拌葉輪直徑， m； n — 攪拌轉(zhuǎn)數(shù)， r/s； D — 聚合釜內(nèi)徑， m； 設(shè)計(jì)中取： D＝ m； d＝ ； D＝ m； 年產(chǎn) 萬噸順丁橡膠聚合車間工藝設(shè)計(jì) 34 n＝ 59 r/min。則傳熱面特尺寸為： ? ?l mm m? ? ?? ? ? ?4 500 342 500 34 63 67 0 06367. . 那么： Pr . .. .? ? ? ? ??2 859 10 6 3 100 4885 36 873 3 Re . .. .? ? ?? ??0 06367 0 8 12456 3 10 10065 9243 由于 0?Pr?100 Re?10000，所以： ? ? ??1 0 8 130 140 027? ??? ???. Re Pr..l w 計(jì)算時(shí)取 ??w?????? ?0 141 05.. ? ? ? ?? 1 0 8 130 027 0 08370 06367 10065 924 36 87 1 05 197 629? ? ? ? ? ?. .. . . . ..W m C/ ( )2 0? 因鹽水在彎曲的螺旋導(dǎo)流 板中流動(dòng)，所以要對(duì) ?1 進(jìn)行修正?！?) 熱導(dǎo)率 ? W/(m． ℃ ) 門尼粘度 動(dòng)力粘度 ? Pa． s 一 94 膠液 50 二 94 膠液 50 三 94 膠液 45 四 94 膠液 45 注：根據(jù)各釜門尼粘度和膠液濃度查《高聚物合成工藝學(xué)》確定各釜的動(dòng)力粘度 ? 和傳熱系數(shù) K 的計(jì)算 （ 1）夾套內(nèi)冷卻鹽水對(duì)流傳熱系數(shù) ?1 的計(jì)算 基本方程式： lNλ=α u1 N u ? ??? ???0 027 0 8 0 330 14. Re Pr. ..?? μρlu=Re Pr ? Cp?? 式中 ?1— 夾套對(duì)流傳熱系數(shù)， W m C/ ( )2 0? ； Nu— 努塞爾準(zhǔn)數(shù)； Re— 雷諾準(zhǔn)數(shù)； l — 傳熱面的特征尺寸， m； ?— 流體的熱導(dǎo)率， W m C/ ( )2 0? ； 年產(chǎn) 萬噸順丁橡膠聚合車間工藝設(shè)計(jì) 32 u— 流體的流速， m/s； ?— 流體的密度， kgm/ 3 ； ?— 流體的粘度， Pamin) [C℃ ) 熱導(dǎo)率 ? W/(m ℃ ) 《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》下P645 Cp WCpi i?? 熱導(dǎo)率 ? W/(mXD2＋ W2 表 29 溶劑回收進(jìn)料組成 組成 kg/h w Mi kmol/h x nC8H18 % 114 % nC6H14 % 86 % C4H6 % 54 % H2O % 18 % 合計(jì) 100% 100% 工藝要求 年產(chǎn) 萬噸順丁橡膠聚合車間工藝設(shè)計(jì) 25 脫水塔 塔頂 含丁二烯 40%，溶劑油 60% 塔底 不含丁二烯和水； 提濃塔 塔頂 含丁二烯 98%，溶劑油 2% 塔底 含丁二烯 % 回收塔 塔頂 含溶劑油 % 溶劑回 收部分物料衡算如圖 28 所示 D2 D3 Ⅰ D1 Ⅱ F1’ F F1 F2 F3 W3 W1 W2 圖 28 在 Ⅰ 衡算范圍內(nèi)對(duì)丁二烯做物料衡算列式 F＝ D2＋ W1 F＝ kg/h 所需冷凝量總和 G＝ ＋ ＋ ＋ ＝ kg/h G 中有 kg/h 包含在膠粒內(nèi)，全部冷凝水與循環(huán)水一起去振動(dòng)篩。（ 95℃ － 20℃ ） ] / 焓差 ① 溶劑油氣化 所需冷凝量 Gw(溶劑油 )＝ [＋ (95－ 20)]247。 （ 2） 損失量 丁二烯機(jī)械損失 ＝ kg/h 聚丁二烯渣沫損失 ＝ kg/h 防老劑損失 ＝ kg/h （ 3） 去振動(dòng)篩的聚丁二烯膠粒量 聚丁二烯 － ＝ kg/h 膠粒內(nèi)防老劑 － ＝ kg/h 膠粒內(nèi)含油 ＝ kg/h 膠粒內(nèi)含水 ＝ kg/h （ 4） 水蒸氣冷凝量 溶劑油氣化量 － ＝ kg/h 丁烯氣化量 kg/h 丁二烯氣化量 － ＝ kg/h 注：未扣除膠液罐中回收的丁二烯量?！?)； j. 95℃ 時(shí)丁二烯的汽化熱為 kJ/kg； 2090℃ 的平均比熱容為 kJ/(kg142＝ kg/h 247。54104198＝ kg/h 其中鋁為 27247。135＝ m3 每小時(shí)進(jìn)入聚合釜的丁二烯 原 料 量 每小時(shí)進(jìn)入聚合釜的溶劑油量 － ＝ m3 660＝ kg 引發(fā)劑系統(tǒng) 引發(fā)劑用量計(jì)算公式： 引發(fā)劑用量＝丁二烯進(jìn)料量 ( 引發(fā)劑 /丁二烯 )引發(fā)劑摩爾質(zhì)量 ① 環(huán)烷酸鎳 (CnH2n1COO)2Ni M 鎳 ＝ 247。8000＝ 103 kg/h 需純度為 100%丁二烯量 : 103＝ kg/h 溶劑油 丁二烯 鎳組分 鋁組分 硼組分 去終 止釜 掛膠 終止釜 終止釜 終止釜 終止釜 年產(chǎn) 萬噸順丁橡膠聚合車間工藝設(shè)計(jì) 11 除去 %的丁二烯損失 : （ 1－ %）＝ kg/h 需要純度 100%的丁二烯 247。 年產(chǎn) 萬噸順丁橡膠聚合車間工藝設(shè)計(jì) 10 第二章 工藝計(jì)算及主要設(shè)備選型 物料衡算 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) ① 產(chǎn)量： 15000t； ② 開工時(shí)間： 8000 小時(shí) /年； ③ 每噸順丁橡膠消耗丁二烯 噸； ④轉(zhuǎn)化率： 85%； ⑤ 丁二烯濃度 12~15g/100mL； ⑥ 丁油入釜溫度 ≤40℃ ； ⑦ 末釜溫度 ≤110℃ ； ⑧ 聚合系統(tǒng)壓力 ≤； ⑨ 計(jì)量罐壓力 ≤； ⑩ 計(jì)量壓力泵 ≤。 橡膠在加工、 儲(chǔ)存 、 使用過程中受空氣中的氧，熱合機(jī)械力作用，使橡膠變硬發(fā)脆或變軟發(fā)粘， 使其 物理性能下降，加入防老劑可延緩老化， 延 長(zhǎng)橡膠的壽命。國(guó)內(nèi)合成橡膠企業(yè)應(yīng)重視鐵系催化劑的研究與開發(fā)，盡早實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。結(jié)果表明， FVBR 的混煉行為良好，添加適量的操作油，可 以 得到性能理想的硫化膠。 在丁二烯存在及 50℃下，使釹系化合物，如新癸酸釹、異辛酸釹以及異辛酸改性的膦酸釹與 Al（ iBu） 2H 反應(yīng)，再與 Al（ iBu） 2Cl 作用，可形成均相穩(wěn)定的釹系催化劑體系。 ③ 鎳系：這種引發(fā)劑的特點(diǎn)與鈷系相似，故鈷系所具有的優(yōu)點(diǎn)鎳系也有。因分子量分布較窄，加工性能不及鈷系及鎳系引發(fā)劑。缺點(diǎn)是產(chǎn)品質(zhì)量差，分子量較低，生膠的冷流傾向大。 引發(fā)劑的選擇 I．目前工業(yè)中使用的是鋰、鈦、鈷和鎳四種引發(fā)體系，各有其特點(diǎn)，說明如下： ① 鋰系：常用的是丁基鋰， 屬于 陰離子型引發(fā)劑，所得的聚丁二烯中順式 1， 4含量為 35%～ 40%。 通過比較乙炔法，乙醇法，丁烷脫氫催化法，丁烯氧化脫氫法，丁烯脫氫法，C4 餾分分離法等生產(chǎn)方 法的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合本地情況，因地制宜，選擇合適的丁烯氧化脫氫法制丁二烯的原料路線。其中用到 DMF 法，萃取塔和汽提塔底部要求溫度高。 缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)化率低，收率小。操 作方式選擇連續(xù)操作。 因此對(duì) 順丁橡膠聚合車間工藝 的設(shè)計(jì)具有非常大的意義。此外，在非輪胎領(lǐng)域也年產(chǎn) 萬噸順丁橡膠聚合車間工藝設(shè)計(jì) 5 具有廣泛的 通用性。近年來，由于汽車、高鐵、航空航天等領(lǐng)域發(fā)展迅速，我國(guó)順丁橡膠的需求量在不斷增加。我國(guó)順丁橡膠投產(chǎn)后，市場(chǎng)占有率隨著產(chǎn)量增加而提高，現(xiàn)在保持在 97%以上，還出口歐洲、亞洲、非洲等 187 個(gè)國(guó)家和地區(qū)。 20xx 年 8 月，大慶石化順丁橡膠裝置擴(kuò)能改建后，順丁橡膠 年產(chǎn)量大幅上升。 1971 年北京燕山石油化工公司建成了第一套鎳系順丁橡膠生產(chǎn)裝置，年產(chǎn)量為 噸 ， 采用抽余油為溶劑，環(huán)烷酸鎳，三氟化硼乙醚絡(luò)合物和三異丁基鋁為催化劑。到 1964 年末，研制成功 5 種催化體系，均可合成性能較好的順丁橡膠。 1961 年開展了均相鈷系催化劑 的研究 ， 解決了鈷系順丁橡膠加工性能差等一系列關(guān)鍵技術(shù)問題，成功研制出鈷或鈷鎳混合的三種催化劑體系，合成的順丁橡膠性能均達(dá)到國(guó)外同類橡膠的水平。由于西方世界對(duì)我國(guó)實(shí)年產(chǎn) 萬噸順丁橡膠聚合車間工藝設(shè)計(jì) 3 行經(jīng)濟(jì)和技術(shù)封鎖， 想要 橡膠工業(yè) 的 發(fā)展與世界同步，只能自力更生，走創(chuàng)新之路 。 我國(guó)順丁 橡膠的發(fā)展歷程 20 世紀(jì) 50 年代，我國(guó)建成了氯丁和乳聚丁苯橡膠 失誤 生產(chǎn)裝置。 1980 年世界年產(chǎn)量已超過 ，總產(chǎn)量?jī)H次于丁苯橡膠，在合成橡膠中居第二位。 順丁橡膠的發(fā)展歷史 ① 低順式順丁橡膠最早由 美國(guó) 費(fèi)爾斯通輪胎 與 橡膠公司于 1955 年開發(fā)， 1961 年投產(chǎn)，催化劑為丁基鋰； ② 中順式順丁橡膠由美國(guó)菲利浦石油公司開發(fā) (1956)，并于 1960 年由美國(guó)合成橡膠公司建廠投產(chǎn)，催化劑是四碘化鈦 三烷基鋁 。 順丁橡膠具有良好的耐寒性，耐磨性，彈性 很 優(yōu)異。通過 確定順丁橡膠的生產(chǎn)流程， 查閱各種物質(zhì)的工藝參數(shù)， 對(duì)產(chǎn)量為 15000 噸順丁橡膠聚合工藝進(jìn)行了計(jì)算，包括所有設(shè)備的物料衡算，聚合釜的熱量衡算以及聚合釜的設(shè)備計(jì)算。 本文介紹了順丁橡膠的市場(chǎng)需求與生產(chǎn)現(xiàn)狀，討論了原料路線、聚合方法、催化劑、終止劑、防老劑的 優(yōu)缺點(diǎn) 并進(jìn)行選擇 。s second largest general synthetic rubber This paper introduces the butadiene rubber market demand and production status, discussed the raw material route, polymerization methods, catalyst, termination agent, the advantages and disadvantages of ageresistant choice. Through the determination of butadiene rubber production processes, refer to all kinds of material process parameters, to produce 15000 tons of butadiene rubber polymerization process of detailed calculatio