【正文】 3 0 8 4 2 7. . .? ? kg/h 防老劑用量： 取防老劑 /丁二烯＝ ％，防老配制濃度為 117gl 1 6 4 8 18 0 0 0 7 9 13 021. . .? ? kg/h 13 021 117 0 111 3. .? ? M/h 隨防老劑一起帶入的溶劑量： 0 111 0 000109 0 1102 3. . .? ? M/h 0 1102 660 72 727. .? ? kg/h 整理得終止釜物料衡算列總表如下。 （ 2）損失量 丁二烯機械損失： 1 6 4 8 18 0 005 8 241. . .? ? kg/h 聚丁二烯渣沫損失： 1 6 4 8 18 0 005 8 241. . .? ? kg/h 損失的防老劑： 13 021 0 005 0 0 6 5 1. . .? ? kg/h （ 3）去 振動篩的聚丁二烯膠粒量 聚丁二烯： 1386 584 8 241 1378 343. . .? ? kg/h 膠粒內(nèi)含防老劑： 13 0 2 1 0 0 6 5 1 12 9 5 6. . .? ? kg/h 膠粒內(nèi)含油： 1 3 8 6 5 8 4 0 0 0 5 6 9 3 3. . .? ? kg/h 膠粒內(nèi)含水： 1 3 8 6 5 8 4 0 6 8 3 1 9 5 1. . .? ? kg/h （ 4）水蒸氣冷凝量 溶劑油氣化量： 6439 087 6 933 6432 044. . .? ? kg/h 丁烯氣化量： 16648. kg /h 丁二烯氣化量： 247 227 8 241 238 986. . .? ? kg/h 注：未扣除膠液罐中回收的丁二烯量。 . . . . .? ? ? ? ?1 3 4 5 3 0 7 3 1 7 8 32 4 2 3 8 1 6 65 2 1 9 7 5 5 8/h 這些冷凝水有 ，全部冷凝水與循環(huán)水一起支振動篩。 序號 組分 kg/h t/d t/a W％ 進 1 膠 粒 和 水 2 洗 膠 水 20200 480 160000 料 3 進 料 合 計 100 4 去凝聚循環(huán)熱水罐的水 93000 2232 744000 5 去洗滌熱水罐的水 20200 480 160000 出 去 6 聚 丁 二 烯 干 7 防 老 劑 燥 8 溶 劑 油 脫 9 水 水 10 6 9 項合計 去 11 引 發(fā) 劑 污 12 終 止 劑 料 水 13 水 池 14 1113項合計 15 出料總合計 100 干燥脫水物料衡算 含水膠粒 干燥 . 脫水 去包裝 水 .溶劑油去污水池 圖 95 干燥 .脫水物料衡算圖 按指標(biāo)膠內(nèi)揮發(fā)分 (水、油 )＜ ％，設(shè)計取 ％，其中水 ％，油 ％。 序號 組分 kg/h t/d t/a W% 進 料 1 成品膠 100 不 2 損失聚丁二烯 合 3 損失防老劑 出 格 4 損失水 損 5 損失溶劑油 失 6 損失合計 去 7 聚丁二烯 料 包 8 防老劑 裝 9 揮發(fā)分 10 去包裝合計 11 出料總合計 100 校驗設(shè)計任務(wù)： 從去包裝干膠中扣除防老劑后的生膠量： － ＝ kg/h 其年產(chǎn)量為： T/h 結(jié)果稍大于所給設(shè)計任務(wù)，故設(shè)計為合格。則溶劑回收進料組成如下表所示。 . . . 表 94 脫水塔物料平衡 序號 組分 進料 塔頂 塔底 kg/h W（％） kg/h W（％） kg/h W（％） 1 C4H6 0 0 2 H2O 0 0 3 nC6H14 4 nC8H18 0 0 5 合計 100 100 100 以回收塔為物料衡算范圍，對溶劑油進行物料衡算： 6395 7836395 783 0 998 0 99999 0 023 33 3.. . . .? ?? ? ? ? ?D W D W 解得： W kg hD kg h3312 9886382 795?? . . 表 95 回收塔物料平衡 序號 組分 進料 塔頂 塔底 kg/h W（％） kg/h W（％） kg/h W（％） 1 nC6H14 100 2 nC8H18 0 0 3 合計 100 100 100 (二 )熱量衡算 主要對聚合釜進行熱量衡算 ⒈基礎(chǔ)數(shù)據(jù) (1)聚合釜物料衡算表； (2)聚合時間： 3～ 5h(設(shè)計取 4h)； (3)實用聚合釜臺數(shù)： 4 臺（確定方法見設(shè)備設(shè)計）； (4)聚合溫度： 94℃ (5)冷卻鹽水：入口溫度 12℃，出口溫度 8℃。 表 98 丁烯、丁二烯物性數(shù)據(jù) 定性溫度 ℃ 密度 ? kgm3 比熱容 Cp kJ/(kg℃ ) 熱導(dǎo)率 ? W/(m℃ ) 數(shù)據(jù)來源 CaCl2 10 1245 《化工手冊》 P2070 各聚合釜反應(yīng)轉(zhuǎn)化率確定 根據(jù)《合成橡膠工業(yè)》第七卷 (1984)P67“丁二烯溶液聚合的工程分析”知：丁二烯聚合屬于一級反應(yīng)，并且，鎳催化體系油溶劑丁二烯的表觀動力學(xué)反應(yīng)速度常數(shù)的關(guān)聯(lián)式如下： ? ? ? ?k P k Cp? ? ? ? 0 ? ?k Tp ? ? ?3 637 10 44558. exp / 另根據(jù)《基本有機化工工廠裝備》知，對于一級反應(yīng)，連續(xù)槽式反應(yīng)器的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)速度常數(shù)之間的關(guān)系如下： ? ?C CkAN A N? ? 01 ? x CCN ANA? ?1 0 ? ?? ? ? ?x kN N1 11 ? 式中 CAN — 第 N 臺釜內(nèi)反應(yīng)物的濃度； mol/L CA0 — 反應(yīng)物初始濃度； mol/L xN — 第 N 臺釜內(nèi)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率； k — 聚合反應(yīng)表觀速度常數(shù)； min?1 ? — 平均停留時間； min N— 連續(xù)槽式反應(yīng)器的臺數(shù)； [C0] — 主催化劑的濃度； mol/L kp— 鏈增長速度常數(shù)； L/(mol 根據(jù)第八章第四節(jié)計算實例 2，取 [C0]＝ 192 105. ? ? mol/L，將計算結(jié)果整理得表 911。 各釜對流傳熱系數(shù) ?和傳熱系數(shù) K 的計算 (1)夾套內(nèi)冷卻鹽水的對流傳熱系數(shù) ?1 計算 基本方程式： ? ?`1 ? Nl u N u ? ??? ???0 027 0 8 0 330 14. Re Pr. ..?? Re? lu?? Pr ? Cp?? 式中 ?1— 夾套對流傳熱系數(shù)， W m C/ ( )2 0? ； Nu— 努塞爾準數(shù)； Re— 雷諾準數(shù)； l — 傳熱面的特征尺寸， m； ?— 流體的熱導(dǎo)率， W m C/ ( )2 0? ； u— 流體的流速， m/s； ?— 流體的密度， kgm/ 3 ； ?— 流體的粘度， Pa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 圖 98 螺旋導(dǎo)流板 計算時取 ??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，所以要對 ?1進行修正。 . . . . .? ? ? ???? ??? ?W m C/ ( )2 0? (2)釜內(nèi)對流傳熱系數(shù) ?2i 的計算 根據(jù)《化學(xué)工程手冊》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： Nuw? ??? ???4 2 13 13 0 14. Re Pr .?? Re 1000 時： Nuw? ??? ???0 42 23 13 0 14. Re Pr .?? 考慮葉輪與槽壁間隙大小對傳熱的影響時： Nu D dD? ??? ??? ???? ??? ?1 75 13 13 0 213. Re Pr .?? ? ?2i DNu? Re? d n2 ?? 攪拌雷諾準數(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。 1 1221 943 0 010 1396 0 01617 445 11395 6 189 081K ? ? ? ? ?... . . . . . . ( ) /? ?0 089 2 0m C W ? ? ?K W m C1 2 011 24. ( ) 對 2 號釜、 3 號釜、 4 號釜而言，取掛膠厚度為 1mm，其它數(shù)據(jù)同上，各釜 K 值計算結(jié)果如表 915 所示： 表 915 各釜 K 值計算結(jié)果 釜別 ?1 ?1 ?1 ?2 ?2 ?d ?2 K 1 2 3 圖 99 4 聚合釜攪拌功率的計算 攪拌器型式的確定，丁二烯溶液聚合生產(chǎn)順丁橡膠中，隨著單體轉(zhuǎn)化率的提高，體系的動力粘度逐漸增加，一般從幾十厘泊增加到幾萬厘泊， 為此要從適合高粘度液體的錨式、框式、螺桿式及雙螺帶式等攪拌器中進行選擇。則： ? ? KWP 53 ???????????? ? ? KWPa ???? 同理可求其它各釜的 P 和 Pa。粘度大，攪拌熱就大。 T1 ＝ ??T1＝ kJ/h Q1 反。 ⑸各釜熱量衡算 1 號釜熱量衡算 (目的確定進料溫度 ) Q1 入 ＝ G 熱量衡算 ⑴計算基準 數(shù)量基準： kJ/h；基準溫度： 0℃。 查《攪拌設(shè)備設(shè)計》 P59 知，當(dāng)雙螺帶式攪拌器的幾何參數(shù)為： d Di ?092. ～ ； hdi ?08. ～ ； s D?10. ；H D?09. ～ ； b di ?010. 時，同時，在層流區(qū)操作時，其功率準數(shù)為： Np hd i? ?340 1 0( )( R e) . 當(dāng) Re 100 時： Np hd i? ?7 0 0 33. ( )( R e) . 由前面計算結(jié)果可知，各釜的 Re 值均大于 100，所以設(shè)計采用后面關(guān)系式進行計算，然后， 再按下式求出攪拌功率。 ??w ?09. 以 1 號釜為例計算對流傳熱系數(shù) ???11 Re . .. .? ? ? ? ?d n221 71 5960 606 83 5 498 51?? Pr . .. .? ? ? ? ?C p ?? 2 5744 10 3 50 0956 94251 0463 ? ? ? ? ? ? ? ?? 2 113 13 0 2 131 75 0 09561 8 498 51 94251 046 0 9 1 8 1 711 8? ? ? ? ? ? ???? ????. .. . . . . ...? ?89 08 2 0. ( )W m C 同理， 2 號、 3 號、 4 號釜計算結(jié)果如表 914 所示： 表 914 各釜對流給熱系數(shù)計算結(jié)果 釜號 Re Pr Nu ?2 1 2 3