【正文】 ...55 十一 設(shè)計參考資料 ................................................................................................................................................62 6 / 64 一、概述 （一）設(shè)計原則 ⒈設(shè)計依據(jù) 設(shè)計項目名稱：順丁橡膠聚合車間工藝設(shè)計 生產(chǎn)能力： 80000t 生產(chǎn)方法： 主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)： ⒉車間概況 該車間設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn) 80000t 順丁橡膠?！?) 數(shù)據(jù)來源 順丁橡膠 94 1010 《合成橡膠工業(yè)》第七卷 (1984)P69 ⑼冷凍鹽水物性數(shù)據(jù)見表 5。 表 1 溶劑油組成 ponent of solvent oil nC5H12 nC6H14 nC7H16 合計 Wi% 100 Xi% 100 Mi 72 86 100 表 2 溶劑油物性數(shù)據(jù) Physical property date of solvent oil 物性 nC5H12 nC6H14 nC7H16 溶劑油 數(shù)據(jù)來源 計算公式 密度 ? kgM3 549 590 620 601 《化工工藝設(shè)計手冊》下 P633 1? ???Wii 比熱容 Cp kJ/(kg 全裝置總收率為 %, 總損耗 %（以 100%丁二烯為基準(zhǔn)計算收率和損耗）。℃ ) 數(shù)據(jù)來源 C4H8 94 480 《化工工藝設(shè)計手冊》下 C4H6 94 517 《化工工藝設(shè)計手冊》下 ⑻順丁橡膠物性數(shù)據(jù)見表 4。 (1)物料衡算并繪制物料流程圖； (2)主要設(shè)備選型說明；填寫設(shè)備一覽表。操作方式為連續(xù)操作。通過比較確定最佳方式為稀硼單加。 設(shè)計原則中還要考慮主要設(shè)備的選型。 全裝置主要采用連續(xù)操作方式，局部采用間歇操作方式。 ⒌三氟化硼乙醚絡(luò)合物 BF 3含量： ?46％；沸點： ～ 126℃。 由于順式 結(jié)構(gòu)含量大，使得大分子的規(guī)整性好，同時又由于分子鏈無取代基，造成對稱性好，但因其重復(fù)結(jié)構(gòu)單元之間距離大，而使順式 結(jié)構(gòu)聚丁二烯比反式 結(jié)構(gòu)聚丁二烯更難于結(jié)晶。二看硫化后的硫化膠性能 (抗張強度、 300％定拉伸強力、伸長率、硬度、回彈性、生成熱、永久變形、磨耗量等 )，影響硫化膠的因素有門尼粘度、凝膠含量、加工用的配合劑 (種類、用量、配方 )加工方法等。 計量崗負(fù)責(zé)為聚合輸送各種引發(fā)劑、終止劑。 反應(yīng)中換熱用的冷溶劑油視情況從不同釜的項部加入。 紙袋崗負(fù)責(zé)封袋、入庫。 干燥合格后的膠條經(jīng)提升機送入自動稱量秤進行稱量壓塊 (25kg)。此外在生產(chǎn)中還要注意以下問題： 車間內(nèi)不準(zhǔn)使用明火；禁止穿帶釘子進入裝置現(xiàn)場；禁止吸煙；禁止隨意用鐵器碰擊設(shè)備；機動車不徑許可不得進入生產(chǎn)區(qū)。 生產(chǎn)現(xiàn)場禁止存放大量易燃易爆物品。并在入釜前要檢查確認(rèn)電機確定停止，并有專人監(jiān)護，嚴(yán)禁啟動電機。 設(shè)備動火要有動火票，并有專人監(jiān)護，切斷電源，嚴(yán)禁啟動。 19 / 64 序號 組 分 kg/h t/d t/a w％ 1 丁 烯 進 2 丁 二 烯 3 溶 劑 油 4 環(huán)烷酸鎳 料 5 三異丁基鋁 6 三氟硼乙醚絡(luò)合物 7 進料合計 100 8 丁 烯 出 9 丁 二 烯 10 溶 劑 油 11 去終止釜聚丁二烯 料 12 三種引發(fā)劑 13 掛膠損失 14 出料合計 100 終止釜的物料衡算圖見圖 12。 ? ? ? ?? ? ?6 4 4? kgG ? /h 這些冷凝水有 包含在膠粒內(nèi)，全部冷凝水與循環(huán)水一起支振動篩。物料衡算數(shù)據(jù)列下表。 查《基礎(chǔ)化學(xué)工程》上冊 P338 表 10 得： (表 )MPa 水蒸焓值△ H 汽 ＝ 查《基礎(chǔ)化學(xué)工程》上冊 P337 表 9 得： 95℃飽和水焓值△ H水 = 。則需要的原料量： hkg /1 5 3 4 5 3 3 1 8 ?? 隨原料帶入的丁烯量： ?? /h 整理上述計算結(jié)果列下表。 生產(chǎn)人員工作服內(nèi)禁止帶東西，防止落入設(shè)備內(nèi)影響生產(chǎn)。管線動火可燃物含量要小于 ％，容器動火可燃物含量小于 ％。 生產(chǎn)設(shè)備超壓時應(yīng)采取緊急排空措施，必須有專人監(jiān)護現(xiàn)場。根據(jù)這些原料的性質(zhì)查《化工工藝設(shè)計手冊》《化工生產(chǎn)安全與防護》等確定全車間火災(zāi)危險等級為甲級；爆炸危險場所分區(qū)為 2區(qū)；車間建筑物屬一類工業(yè)建筑。 在洗膠罐 中，用 40～ 60℃的水對膠粒進行洗滌，經(jīng)洗滌的膠粒和水由 2 號振動篩進行分離，并將含水 40～ 60％的膠粒送往擠壓干燥崗。 壓塊崗負(fù)責(zé)稱量壓塊。 丁油溶液在聚合釜中，在一定溫度和壓力下，受到引發(fā)劑的作用，發(fā)生丁二烯聚合反應(yīng)，生成高分子量的丁二烯聚合產(chǎn)物 — 聚丁二烯。 罐區(qū)崗位負(fù)責(zé)貯存、收送丁二烯和溶劑油。但它也有加工性欠佳、強度較差、抗?jié)窕圆缓谩⒂欣淞餍詢A向等不足。利用環(huán)烷酸鎳－三異丁基鋁－三氟化硼乙醚絡(luò)合物引發(fā) 體系使丁二烯聚合后的產(chǎn)物中含 96％～ 98％的順式 結(jié)構(gòu)，含 1％～ 2％反式 結(jié)構(gòu)和 1％～ 2％的 結(jié)構(gòu)加成物。 ⒉溶劑油 (C6 油 ) 組分： C5? %、 C6? %、 C7? %；餾程： 60～ 90℃；碘值： ?02 100. g g ；水值： ?20mgkg 。其中罐區(qū)、凝聚采用露天布置，其它全部采用廠房內(nèi)布置。一般首釜不大于 95℃，末釜不大于 110℃。 ⑸引發(fā)劑活性中心的形成方式 — 陳化方式 陳化是指為了提高引發(fā)劑活性，充分發(fā)揮各組分的作用，在聚合前事先把引發(fā)劑各組分安一定配比，在一定的條件下進行的預(yù)混合反應(yīng)。 ⒊工藝路線的確定 ⑴聚合方法的確定 根據(jù) 產(chǎn)物結(jié)構(gòu)要求從自由基聚合、陰離子聚合、陽離子聚合、配位聚合等反應(yīng)機理中選擇出配位聚合，同時考慮配位聚合所用原料、引發(fā)劑、傳熱、物料輸送、產(chǎn)物溶解、回收、操作方式等方面綜合考慮選擇溶液聚合實施方法?！?) 數(shù)據(jù)來源 CaCl2 10 1245 《化工手冊》 P2070 四 .設(shè)計任務(wù) 課程設(shè)計主要任務(wù)包括 : 3 / 64 (聚合工段與后處理工段 )概述 、技術(shù)路線 ,主要原材料。 表 3 丁烯、丁二烯物性數(shù)據(jù) Physical property date of solvent oil 定性溫度 ℃ 密度 ? kgm3 比熱容 Cp kJ/(kg 0 / 64 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 《化工設(shè)計》課程設(shè)計說明書 項目名稱：年產(chǎn) 萬噸順丁橡膠聚合車間工藝設(shè)計 設(shè)計人姓名： 嘉佳 專業(yè)班級：化工工藝 0701 班 指導(dǎo)教師姓名： 設(shè)計起止時間： 2020 年 11 月 29 日至 2020 年 12 月 26 日 1 / 64 80000t 順丁橡膠聚合車間工藝設(shè)計 設(shè) 計 說 明 書 一 . 設(shè)計時間 2020年 11月 29日 2020年 12月 26日 二 .設(shè)計題目 年產(chǎn) 三 .設(shè)計條件 : 年產(chǎn)量 76000t；年開工時間 320天； 每噸順丁橡膠消耗丁二烯 ； 總轉(zhuǎn)化率 85%； 丁二烯的濃度 12～ 17g/100ml； 丁油入釜溫度≤ 40℃；首釜溫度≤ 95℃；末釜溫度≤ 100℃； 聚合系統(tǒng)壓力≤ ；計量罐壓力≤ ?！?) 《化工工藝設(shè) 計手冊》下 P680 ? ??i i ⑺丁烯、丁二烯物性數(shù)據(jù)見表 3?！?) 熱導(dǎo)率 ? W/(m 其生產(chǎn)原理采用溶液聚合的方法，使丁二烯、溶劑、引發(fā)劑等在連續(xù)釜式反應(yīng)器中進行配位聚合， 制得粘稠 膠 液，再通過水蒸汽凝聚、洗膠、干燥、壓塊等過程獲得最終產(chǎn)品 —— 順丁橡膠。乙醚絡(luò)合物。因此，要嚴(yán)格控制。 車間設(shè)備采用露天與廠房內(nèi)布置相結(jié)合的原則。設(shè)計時采用的各種原料質(zhì)量指標(biāo)如下： ⒈丁二烯 純度： ?99％；丁烯： ?1％；水值： ?20mgkg ；醛酮總量： 20mgkg ；二聚物： ?50mgkg ；乙腈：檢不出。 ⒈順丁橡膠的結(jié)構(gòu) H H C C CH2 CH2 CH2 CH2 C C H H 順式 結(jié)構(gòu) 還有反式 結(jié)構(gòu)和 位加成產(chǎn)物。被廣泛用于輪胎加工行業(yè)。 表 92 車間危險物料主要物性 序號 名稱 分子量 熔點 ℃ 沸點 ℃ 閃點 ℃ 燃點 ℃ 爆炸極限（ Vd%） 國家 標(biāo)準(zhǔn) 備注 上限 下限 丁二烯 56 三異丁基鋁 198 溶劑油 86 6 86 11 / 64 乙醇 46 三氟化硼乙醚絡(luò)合物 142 ～126 四、生產(chǎn)流程簡述 （一）生產(chǎn)流程簡述 ⒈聚合工段 聚合工段主要由罐區(qū)、計量、聚合、配制、配制、粘度五個崗位組成。 硼組分由硼計量泵送出與稀釋油經(jīng)文氏管混合后，在釜底與丁油混合進入首釜。 干燥崗負(fù)責(zé)將含水 40～ 60％的膠粒，通過擠壓脫水機、膨脹干燥機和干燥箱降到 ％以下，并呈海綿狀，直徑為 10mm 小膠條送至壓塊崗。釜底膠粒和循環(huán)熱水經(jīng)顆粒泵送入洗膠崗的緩沖罐，再經(jīng) 1 號振動篩分離出膠粒送至洗膠罐。 水膠比 (體積 )： 5～ 8 循環(huán)水壓力： 安全閥定壓： 噴膠量： 10～ 25 M h3/ 循環(huán)水 PH值： 8～ 10 分層罐： 常壓 (開口 ) 界面：隔板高的 40%～ 60% 液面：隔板高的 20%～ 80% 熱水罐： 液面 1/2 14 / 64 洗膠罐： 水溫： 45～ 55℃ 洗滌水罐液面： 1/4 干燥崗： 擠壓機出口膠含水： 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 （三）安全防護措施 ⒈聚合工段 由于全車間使用的原料有丁二烯、溶劑油、三異丁基鋁，還有丁烯等。 設(shè)備跑料、貯罐冒頂后應(yīng)立即采取緊急措施，切斷 物料來源，控制現(xiàn)場，通知附近使用明火單位立即停止，嚴(yán)禁開停傳動設(shè)備，及時回收流失物料或用蒸汽蒸煮，消除危險。清除可燃物，由車間安全員開動火票，指令專人到現(xiàn)場監(jiān)護，檢修人員方可動火。所有電器設(shè)備在運轉(zhuǎn)中禁止用手亂動。 去終止釜 溶劑油 聚 聚 聚 聚 丁二烯 合 合 合 合 鎳組分 釜 釜 釜 釜 鋁組分 硼組分 掛膠損失 圖 11 聚合釜物料衡算圖 丁二烯系統(tǒng)： 每小時產(chǎn)膠量： ???? 需 100％純度丁二烯量 ： 1 6 1 10 4 1 3 ??? 扣除 ％的損失量應(yīng)有聚丁二烯： ? ? ??? 按 85％轉(zhuǎn)化率計算 100％純度丁二烯的需求量： k m