【正文】 di— 攪拌葉外徑， m； s — 攪拌葉螺距， m； b — 攪拌葉寬度， m； Re— 攪拌雷諾準(zhǔn)數(shù)； Np— 攪拌功率準(zhǔn)數(shù)； P — 攪拌功率， KW； ? — 液體密 度， kgM3 ； n — 攪拌轉(zhuǎn)速， r/s； g — 重力加速度， ms2 ； Pa— 電機(jī)功率， KW； Pm— 軸密封系統(tǒng)摩擦損失功率， KW； ?— 機(jī)械傳動(dòng)效率， KW； (一般 ?＝ ～ ) P 填 — 填料密封系統(tǒng)摩擦損失功率， KW； 以 1 號(hào)釜為例進(jìn)行計(jì)算： 設(shè)計(jì)中取 hdi??? ????23.； P 填 ＝ ； Pm＝ 填 ； ?＝ 。 Cp ⑵總熱量衡算圖如下： Q1 出 Q1 沖出 Q2 出 Q2 沖出 Q3 出 Q3 沖出 Q3 出 Q3 沖出 Q1 沖入 Q2 沖入 Q3 沖入 Q4 沖入 Q1 反 Q2 反 Q3 反 Q4 反 Q1 夾 Q2 夾 Q3 夾 Q4 夾 Q1 攪 Q2 攪 Q3 攪 Q4 攪 Q1 入 Q2 入 Q3 入 Q4 入 圖 911 熱量衡算總圖 ⑶各釜熱量衡算關(guān)系式： 1 號(hào)釜 Q1 入 ＋ Q1 反 ＋ Q1 攪 ＋ Q1 沖入 ＝ Q1 出 ＋ Q1 沖出 ＋ Q1 夾 2 號(hào)釜 Q2 入 ＋ Q2 反 ＋ Q2 攪 ＋ Q2 沖入 ＝ Q2 出 ＋ Q2 沖出 ＋ Q2 夾 3 號(hào)釜 Q3 入 ＋ Q3 反 ＋ Q3 攪 ＋ Q3 沖入 ＝ Q3 出 ＋ Q3 沖出 ＋ Q3 夾 4 號(hào)釜 Q4 入 ＋ Q4 反 ＋ Q4 攪 ＋ Q4 沖入 ＝ Q4 出 ＋ Q4 沖出 ＋ Q4 夾 ⑷攪拌熱 根據(jù)資料介紹，攪拌熱與膠液粘度大小有關(guān)。 1 1 11112233 2K ? ? ? ? ???? ?? ?? ? 以 1 號(hào)釜為例 已知： ? 1 2 0366 946? ?. ( )W m C ? 2 2 089 08? ?. ( )W m C 掛膠厚度 ? 1 10 0 01? ?mm m.， ?1 00 1396? ?. ( )W m C； 釜壁厚度 ? 2 16 0 016? ?mm m.， ?2 017 445? ?. ( )W m C； 取水垢厚度 ?3 0 5 0 0005? ?. .mm m，查《基礎(chǔ)化學(xué)工程》上冊(cè) P180 表 39 得 25％ CaCl2鹽水的垢層系數(shù) ? d W m C? ?1395 6 2 0. ( )。 s 查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》上冊(cè) P301 表 414，取冷卻鹽水在螺旋 導(dǎo)流板中的流速為 m/s；根據(jù)《攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)》 P142 和《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》第三冊(cè) P180 有關(guān)內(nèi)容，取聚合釜夾套內(nèi)螺旋導(dǎo)流板的幾何尺寸如圖 98 所示。將上式進(jìn)一步整理得： 給定一個(gè)主催化劑濃度，分別求出 x1 、 x2 、 x3 、 x4 ，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 表 99 順丁橡膠物性數(shù)據(jù) 定性溫度 ℃ 密度 ? kgm3 比熱容 Cp kJ/(kg 對(duì)丁二烯作物料衡算： F D WFX D XF D? ??2 12 2 6622 8526622 852 0 0336 0 982 12.. . .? ?? ? ?D W D 解得： D kg hW kg h21227 0696395 783?? .. 在Ⅱ衡算范圍對(duì)丁二烯作物料衡算， F D WF X D X W XF D W2 2 22 2 22 2 2? ?? ? F WF W2 22 2227 0690 4 227 069 0 98 0 002? ?? ? ? ? ?.. . . . 解得： W kg hF kg h22330 905557 974?? .. 表 93提濃塔物料平衡 序號(hào) 組分 進(jìn)料 塔頂 塔底 kg/h W（％） kg/h W（％） kg/h W（％） 1 C4H6 98 2 nC6H14 2 3 H2O 0 0 4 合計(jì) 100 100 100 F F F kg h1 1 6622 852 330 905 6953 757? ? ? ? ?39。 序號(hào) 組分 kg/h t/d t/a W% 進(jìn) 料 1 含 水膠粒等 100 去 2 聚 丁 二 烯 出 包 3 防 老劑 裝 4 水 5 溶 劑 油 6 去 包裝合計(jì) 去 7 水 料 污 8 溶 劑 油 水 9 去 污水池合計(jì) 10 出 料總合計(jì) 100 包裝物料衡算 不合格產(chǎn)品損失部分 損失聚丁二烯： ＝ kg/h 損失防老劑： ＝ kg/h 損失溶劑油： ＝ kg/h 損失水量： ＝ kg/h 成品膠部分 聚丁二烯： － ＝ kg/h 防老劑： － ＝ kg/h 揮發(fā)分： － ＝ kg/h 包裝部分物料衡算列下表。 ? ? ? ?? ? ?6 4 4? G kg39。 序號(hào) 組 分 kg/h t/d t/a w％ 1 丁 烯 進(jìn) 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(jìn)料合計(jì) 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(jì) 100 終止釜的物料衡算圖見(jiàn)圖 92。 設(shè)備動(dòng)火要有動(dòng)火票，并有專人監(jiān)護(hù)，切斷電源，嚴(yán)禁啟動(dòng)。并在入釜前要檢查確認(rèn)電機(jī)確定停止，并有專人監(jiān)護(hù)，嚴(yán)禁啟動(dòng)電機(jī)。 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)禁止存放大量易燃易爆物品。此外在生產(chǎn)中還要注意以下問(wèn)題： 車間內(nèi)不準(zhǔn)使用明火；禁止穿帶釘子進(jìn)入裝置現(xiàn)場(chǎng)；禁止吸煙；禁止隨意用鐵器 碰擊設(shè)備；機(jī)動(dòng)車不徑許可不得進(jìn)入生產(chǎn)區(qū)。 干燥合格后的膠條經(jīng)提升機(jī)送入自動(dòng)稱量秤進(jìn)行稱量壓塊 (25kg)。 紙袋崗負(fù)責(zé)封袋、入庫(kù)。 反應(yīng)中換熱用的冷溶劑油視情況從不同釜的項(xiàng)部加入。 計(jì)量崗負(fù)責(zé)為聚合輸送各種引發(fā)劑、終止劑。二看硫化后的硫化膠性能 (抗張強(qiáng)度、 300％定拉伸強(qiáng)力、伸長(zhǎng)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(mén) 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。 由于順式 結(jié)構(gòu)含量大，使得大分子的規(guī)整性好，同時(shí)又由于分子鏈無(wú)取代基，造成對(duì)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。 ⒌三氟化硼乙醚絡(luò)合物 BF3含量： ?46％；沸點(diǎn)： ～ 126℃。 全裝置主要采用連續(xù)操作方式，局部采用間歇操作方式。 設(shè)計(jì)原則中還要考慮主要設(shè)備的選型。通過(guò)比較確定最佳方式為稀硼單加。操作方式為連續(xù)操作。 第九章 設(shè)計(jì)實(shí)例 設(shè)計(jì)實(shí)例一 《年產(chǎn) 11000t 順丁橡膠聚合車間工藝設(shè)計(jì)》 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 一、概述 （一）設(shè)計(jì)原則 ⒈ 車間概況 該車間設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn) 11000t 順丁橡膠。 ⑵單體原料路線的確定 通過(guò)比較乙炔法、乙醇法、丁烷一步脫氫法、丁烯氧化脫氫法、丁烯催化脫氫法、石油高溫裂解回收法等生產(chǎn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r，因地制宜地選擇合適的丁烯氧化脫氫制丁二烯原料路線。 ⒋聚合反應(yīng)機(jī)理及影響反應(yīng)的因素 ⑴聚合反應(yīng)機(jī)理 丁二烯聚合反應(yīng)的機(jī)理屬于連鎖聚合反應(yīng)，遵循配位陰離子的鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)、鏈終 止及鏈轉(zhuǎn)移等基元反應(yīng)機(jī)理。 （二）車間組成 該車間主要由聚合工段和后處理工段組成。 全裝置采用五班三倒制，每班八小時(shí)工作制。 ⒍終止劑 純度： 95％；含水： 5％；恒沸點(diǎn)： ℃；密度： 810Kgm3 。即便能結(jié)晶，其熔點(diǎn)也低 (順式 含量為 ％的產(chǎn)物，熔點(diǎn)為0℃ )，因此，在常溫下無(wú)結(jié)晶態(tài)，只以無(wú)定形形態(tài)存在。上述這些可以用表格列出數(shù)據(jù)對(duì)常見(jiàn)橡膠膠進(jìn)行比較顯示。 配制崗負(fù)責(zé)為聚合配制引發(fā)劑和終止劑，此外，還負(fù)責(zé)接收鋁劑車間配好的三異丁基鋁。 ⒉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。 被終止后的膠液進(jìn)入膠液罐后，將部分未轉(zhuǎn)化的丁二烯經(jīng)罐項(xiàng)壓控調(diào)節(jié)閥，鹽水冷凝冷卻器，進(jìn)入丁二烯貯罐，再送至丁二烯回收罐區(qū)。壓好的膠塊用薄膜包好裝入紙袋封好入庫(kù)。 生產(chǎn)人員必須熟悉相崗位消防設(shè)施的種類及存放位置，并能熟練正確使用，了解所處理現(xiàn)場(chǎng)物料的性質(zhì)。 設(shè)備開(kāi)車前必須用氮?dú)庵脫Q，聚合系統(tǒng)及丁二烯貯罐要置換到氧含量小于 ％以下，其它設(shè)備置換到氧含量小于 1％方可投料。 槽車必須在指定地點(diǎn)裝卸物料，裝卸中汽車不準(zhǔn)發(fā)動(dòng)，使用膠管車身應(yīng)有接地線，同時(shí)流量不要過(guò)大，以免產(chǎn)生靜電，裝卸現(xiàn)場(chǎng)有專人看管。 膠庫(kù)禁止吸煙，使用明火，非崗位人員禁止入內(nèi)，庫(kù)內(nèi)要經(jīng)常保持衛(wèi)生。 去凝聚釜 終 防老劑 止 終止劑 釜 聚合來(lái)膠液 圖 92 終止釜物料衡算圖 終止劑、防老劑系 統(tǒng) : 計(jì)算公式： ? ? ? ? ?? ? ??1648 18 1 0 10 6 460 95 810 54 0 0010954 3. .. . M/h =0 0 0 1 0 9 5 810 0 887. .? ? kg/h 其中水量占 5％，其重量為： 0 887 0 05 0 0443. . .? ? kg/h 100％乙醇用量： 0 8 8 7 0 0 4 4 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。 . . . . .? ? ? ? ?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(dòng)篩。 序號(hào) 組分 kg/h t/d t/a W% 進(jìn) 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(jì) 去 7 聚丁二烯 料 包 8 防老劑 裝 9 揮發(fā)分 10 去包裝合計(jì) 11 出料總合計(jì) 100 校驗(yàn)設(shè)計(jì)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(jì)任