【正文】 學(xué)院專業(yè)班級(jí) 材料學(xué)院高分子 2020 級(jí) 2 班 學(xué) 生 姓 名 畢思遠(yuǎn) 性 別 男 指 導(dǎo) 教 師 范兆榮 職 稱 高級(jí)實(shí)驗(yàn)師 2020 年 6 月 15 日 沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) I 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。通過查閱文獻(xiàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算分析，完成了年產(chǎn) 2 萬噸順丁橡膠的生產(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)。 主要生產(chǎn)原料：單體丁二烯；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。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。 沈陽建筑大學(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。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)。首釜膠液自釜項(xiàng)出口出來，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，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，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，經(jīng)膠液過濾器和壓力控制閥入成品工段凝聚崗的膠液罐 [4]。薄膜崗對(duì)產(chǎn)物用薄膜進(jìn)行包裝。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﹚。 (3)防止大氣污染： ① 來自聚合系統(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。 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。增強(qiáng)員工的安全意識(shí)。 有毒害物質(zhì)的防護(hù) (1)1,3丁二烯 沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 a) 在生產(chǎn)過程中所用設(shè)備和管道必須保持良好的密封性，作業(yè)場所必須保持良好的通風(fēng)條件。 (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)，到新鮮而暖和的場所用 2～ 4%的小蘇打洗鼻、含嗽口，然后送往醫(yī)院。 廠房的布置及水電汽的要求 廠房設(shè)計(jì)求簡單，一般為長方形，設(shè)計(jì)如下：該車間為 落地設(shè)計(jì)。 (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。丁二烯密度： 628kg/m3。198=247。 凝聚釜物料衡算圖如圖 21 所示。 沈陽建筑大學(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)果見表 28。186。C ? =910 kg/m3 △ H=315 kcal/kg ③ 含 25% CaCl2冷凍鹽水 10186。C） ? （ kg/m3） ? 10 1244 6 4 1241 用內(nèi) 差法，可得 7186。各聚合釜的溫度分別為 70186。[C0]= NiNi ? 質(zhì) 量（ 丁 二 烯 與 溶 劑 總 體 積 + 催 化 劑 總 體 積 ） = ? ? ???=103 1? = 11ROVV = ?? ?? = 1X =11111 K?? =1 1 3 ??? ? =% 2＃ 釜 Kp2=105exp( ?? )=(m3/molmin) 沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 K3=Kp3? [Co]= ? ? NiNi ? 質(zhì) 量分 子 量 （ 丁 二 烯 與 溶 劑 總 體 積 + 催 化 劑 總 體 積 ） =? ? ? ? ??=? 103min1 3? = 33ROVV = ??? = 3X =1 1? ? ?1 1 2 2 3 3（ 1+K ） （ 1+K ） （ 1+K ） =% 4＃ 釜 Kp4=105exp( ?? )=(m3/molC、沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 85186。hC 下的 ? 、 Cp 、 ? 、 ? 值見表 56 表 56 冷凍鹽水物性參數(shù) 溫度（ 186。186。 凝聚釜頂來油和水 溶劑油對(duì)溶劑回收 油水分離器 去污水池 圖 24 油水分離器物料衡算圖 進(jìn)料量： kg/h 出料部分： (1)水相系統(tǒng) 水： = kg/h 溶劑在水相中的飽和溶解量： 247。 水蒸焓值 ΔH 汽 ＝ kJ/kg 95℃ 飽和水焓值 ΔH 水 = kJ/kg 焓差為： ΔH== kJ/kg 分四部分估算水蒸汽冷凝量： ① 用于溶劑油氣化 ? ?6()2 3 4 7 2 . 6 5 7 3 1 6 . 5 2 2 2 . 4 2 8 9 5 2 0 4 9 0 9 . 4 7 1 k g /h2 3 8 3 . 9 6WCG ? ? ??????? ② 用于丁烯氣化 ? ?4()6 0 . 5 3 9 2 5 4 . 1 3 9 2 . 6 7 9 9 5 2 0 1 1 . 5 5 6 k g /h2 3 8 3 . 9 6WCG ? ? ? ? ??????? ③ 用于丁二烯氣化 ? ?4()8 6 8 . 7 3 7 1 3 1 . 8 8 4 2 . 5 5 4 9 5 2 0 1 1 7 . 8 6 2 k g /h2 3 8 3 . 9 6WCG ?? ? ? ??????? 沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 ④ 用于循環(huán)水從 90℃ 升溫到 95℃ ? ?3 3 9 0 0 0 4 . 1 8 6 8 9 5 9 0 2 9 7 6 . 8 2 3 k g /h2 3 8 3 . 9 6WG ? ? ??? 四項(xiàng)之和： 644( ) ( ) ( )W C W C W C WG G G G G? ??? ? ? ? ? 49 09 .4 71 11 .5 56 11 7. 86 2 29 76 .8 23 80 15 .7 12 k g /hG ? ? ? ? ? ? 以上計(jì)算所有冷凝水有 包含在膠粒內(nèi)，所有冷凝水與循環(huán)水一起支 振動(dòng)篩。542104142=換算為硼的量： 247。 沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 溶劑油系統(tǒng) (1)取丁油量的濃度為 (2)每小時(shí)進(jìn)入聚合釜 的丁油量： 247。水：使用 中壓沖洗水， 低壓沖洗水，蒸汽：使用 、515℃ 的過熱蒸汽， 、 330℃ 的過熱蒸汽， 、 219℃ 的飽和蒸汽， 、147℃ 的飽和蒸汽， 、 158℃ 的增壓蒸汽 [9]。 廠址的選擇： (1) 周圍環(huán)境的空氣含塵量，含菌量要低，應(yīng)選在農(nóng)村或市郊。 c) 濺入眼內(nèi)，立即用大量清水沖洗，再用生理鹽水或 3%的硫待硫酸鈉溶液沖洗，對(duì)癥治療 [10]。 c) 當(dāng)員工發(fā)生了急性中毒時(shí)，急救人員必須做好自身的防護(hù)措施，比如配戴氧氣呼吸器，迅速把傷員從污染區(qū)迅速轉(zhuǎn)移到空氣新鮮，溫度適宜的地方，并且迅速實(shí)施救助措施比如人工呼吸等，直至傷員能自主的呼吸。 ③ 室內(nèi)廠房要保持良好的通風(fēng)環(huán)境，以防可燃?xì)怏w的大量積聚，并且在濃度高、危性險(xiǎn)較大的易燃易爆氣體場所要設(shè)置可燃?xì)怏w測報(bào)儀，防止發(fā)生爆炸。而粉體和空氣可形成爆炸性的混合物，當(dāng)達(dá)到一定的濃度時(shí)，遇到明火會(huì)發(fā)生爆炸。 (2)三異丁基鋁 此物質(zhì)在未稀釋的原液具有較強(qiáng)的腐蝕性能把皮膚灼傷，并且對(duì)上眼結(jié)膜和上呼吸道眼有刺激的作用，對(duì)人身體傷害較大。稱重壓好的膠塊用薄膜包好，再裝入紙袋封好入庫。 終止反應(yīng)后的膠液則進(jìn)入膠液儲(chǔ)罐，同時(shí)將部分反應(yīng)未轉(zhuǎn)化的丁二烯物料經(jīng)液罐罐項(xiàng)壓控調(diào)節(jié)閥，再經(jīng)過鹽水冷凝冷卻器，進(jìn)入配置的丁二烯貯罐，最后輸送去丁二烯回沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 收罐區(qū)。 (2)后處理工段 后處理工段包括混膠崗、凝聚崗、洗膠崗、干燥崗、壓塊崗、薄膜崗、紙袋崗。配制崗的負(fù)責(zé)主要為聚合反應(yīng)配制各種引發(fā)劑和終止劑，同時(shí)還負(fù)責(zé)接收從鋁劑車間配制好的三異丁基鋁溶劑。順式 結(jié)構(gòu)聚合物在產(chǎn)物中占很大部分，使得聚合物大分子的規(guī)整性比較好，且產(chǎn)物分子鏈間無取代基，形成的對(duì)稱性好，但重復(fù)結(jié)構(gòu)單元之間的距離比較大，故造成順式 1,4 結(jié)構(gòu)聚合物比反式 1,4 結(jié)構(gòu)聚合物更難于結(jié)晶。 (5)引發(fā)劑活性中心的形成方式的選擇 ——陳化方式 陳化指為了提高引發(fā)劑活性，充分發(fā)揮各組分的作用，在進(jìn)行聚合反應(yīng)前先把引發(fā)劑各組分溶液按一定 比例配比，在適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條件下進(jìn)行的預(yù)混合反應(yīng)。 工藝路線 (1)聚合方法路線的選定 分析產(chǎn)物，從結(jié)構(gòu)要求方面入手。s second largest synthetic rubber,just after styrenebutadiene access to information and documents, the design introduces the butadiene rubber industry39。通過計(jì)算分析比較 ,制定了原料路線、確認(rèn)了聚合方法以及各類添加劑的選擇。本設(shè)計(jì)對(duì)年產(chǎn)量為 2 萬噸的順丁膠聚合工藝進(jìn)行了設(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。 第一章 緒論 .............................................................................................................................. 1 概述 ...................................................................................................................................... 1 設(shè)計(jì)依據(jù)及生產(chǎn)狀況 ...................................................................................................... 1 工藝路線 .......................................................................................................................... 1 原料、產(chǎn)品的物理化學(xué)性質(zhì)和主要技術(shù)指標(biāo) .................................................................. 2 生產(chǎn)流程簡述 ...................................................................................................................... 3 生產(chǎn)流程簡述及工藝設(shè)備選擇 ...................................................................................... 3 操作控制指標(biāo) .................................................................................................................. 5 車間三廢處理及安全防護(hù) .................................................................................................. 6 三廢處理 .....................................................................................................................