年產(chǎn)11萬(wàn)噸順丁橡膠生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)說明書(編輯修改稿)
2024-07-22 06:39 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 集中，防止漏夜在設(shè)備上強(qiáng)化堿洗工藝減輕酸值，充分回收溶劑油，控制油水分層罐的液位高度減少油進(jìn)入廢水，拍污水處理后方能排出擠壓機(jī)排水B、F、N洗膠罐排水B、F、N油水分離罐B、油2廢氣脫水回流罐CCC5送火炬燃燒膠液罐排氣C43廢渣鋁渣溶劑油、鋁污泥焚燒廢膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)凝膠工藝計(jì)算及主要設(shè)備設(shè)計(jì)、物料衡算 計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)物料衡算所需相關(guān)數(shù)據(jù)詳見表31至310（1）、聚合釜工藝參數(shù)① 聚合釜進(jìn)料參數(shù)項(xiàng) 目指 標(biāo)丁油濃度；溫度：≤40℃鎳/?。柋龋?05三異丁基鋁/丁（摩爾比）104三氟化硼乙醚絡(luò)合物/?。柋龋?04（）鋁/硼（摩爾比）＞鋁/鎳（摩爾比）38② 聚合釜操作參數(shù)項(xiàng) 目指 標(biāo)聚合系統(tǒng)壓力＜聚合溫度94℃聚合時(shí)間4h③ 原輔材料規(guī)格項(xiàng) 目指 標(biāo)丁二烯純度：%，其余按丁烯計(jì)；溶劑油%，%，%環(huán)烷酸鎳純度：%三異丁基鋁活性鋁含量：50%三氟化硼乙醚絡(luò)合物BF3含量：46%（2）、終止釜工藝參數(shù)④ 終止釜進(jìn)料參數(shù)項(xiàng) 目指 標(biāo)膠 液組成同聚合釜出料醇/三異丁基鋁（摩爾比）6防老劑/?。ㄙ|(zhì)量比）⑤ 終止釜操作參數(shù)（略）⑥ 終止釜原輔材料規(guī)格項(xiàng) 目指 標(biāo)乙醇純度：95%，其余按水計(jì)防老劑/溶劑油（質(zhì)量比）；防老劑溶液（）防老劑溶液濃度117g/l（3）、凝聚釜工藝參數(shù)⑦ 凝聚釜進(jìn)料參數(shù)項(xiàng) 目指 標(biāo)膠 液組成同終止釜出料水/膠液（體積比）水蒸汽/聚丁二烯（質(zhì)量比）5⑧ 凝聚釜操作參數(shù)項(xiàng) 目指 標(biāo)循環(huán)水進(jìn)料溫度90℃凝聚溫度95℃凝聚壓力（表壓）膠液進(jìn)料溫度20℃⑨ 凝聚釜原輔材料規(guī)格項(xiàng) 目指 標(biāo)水蒸汽（表壓）（4）、相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)項(xiàng) 目指 標(biāo)丁二烯總轉(zhuǎn)化率85%丁二烯單耗全裝置總收率%；（%丁二烯為基準(zhǔn)計(jì)算收率和損耗）全裝置總損耗%，其中：1. 聚合掛膠損失：1%2. 聚合、凝聚的丁二烯機(jī)械泄露損失：%3. 凝聚、振動(dòng)的渣末損失：%（）4. 油水分離器水相丁二烯溶解損失：2%5. 包裝過程中不合格品及落地?fù)p失：%膠粒含水量（凝聚所得膠粒中的水/膠粒，質(zhì)量比）（）膠粒含油量（凝聚所得膠粒中的溶劑油/膠粒，質(zhì)量比）聚合釜容積12m3年產(chǎn)量11000t年操作時(shí)間8000h（4）、所需物性數(shù)據(jù)物性數(shù)據(jù)丁烯的密度596kg/m3丁二烯的密度628kg/m3溶劑油密度660kg/m3溶劑油（以正己烷計(jì)）在95℃時(shí)的汽化熱2095℃的平均比熱℃沸點(diǎn)86℃丁二烯在95℃時(shí)的汽化熱2095℃的平均比熱℃丁烯（以正丁烯計(jì)）在95℃時(shí)的汽化熱2095℃的平均比熱℃(表壓)水蒸汽焓△H汽95℃飽和水焓△H水、計(jì)算基準(zhǔn)由于生產(chǎn)采用連續(xù)式溶液聚合法，因此計(jì)算過程以kg/h為基準(zhǔn)。（1）、聚合釜總物料衡算聚合釜物料衡算圖如圖所示：丁二烯系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，年產(chǎn)順丁橡膠11000t，年操作時(shí)間8000h，可知每小時(shí)順丁橡膠產(chǎn)量：根據(jù)丁二烯單耗可知所需純丁二烯質(zhì)量流量為：扣除機(jī)械損失以及溶解損失，應(yīng)有聚丁二烯：根據(jù)總轉(zhuǎn)化率85%可知應(yīng)需M純丁二烯質(zhì)量流量=本工藝采用中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司生產(chǎn)的工業(yè)用丁二烯（優(yōu)級(jí)品，執(zhí)行企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/SH ）%，其余按正丁烯計(jì)算，可知，所需原料丁二烯為：隨原料夾帶的正丁烯為：根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，總結(jié)于下表中組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)%kg/ht/am3/h丁二烯正丁烯合計(jì)100溶劑油系統(tǒng)，，即為135kg/m3，溶劑油密度660kg/m3，因而可得所需溶劑油質(zhì)量：引發(fā)劑系統(tǒng)引發(fā)劑采用鎳催化劑體系，成分為環(huán)烷酸鎳—三異丁基鋁—三氟化硼乙醚絡(luò)合物，主要計(jì)算公式為：環(huán)烷酸鎳（主引發(fā)劑）已知鎳/?。柋龋椋?，可知環(huán)烷酸鎳質(zhì)量流量：鎳組分摩爾流量：三異丁基鋁（助引發(fā)劑，Al(iC4H9)3）已知三異丁基鋁/?。柋龋椋钚凿X含量50%三異丁基鋁質(zhì)量流量：摩爾流量：三氟化硼乙醚絡(luò)合物（第三組分，BF3O(C2H5)2）已知三氟化硼乙醚絡(luò)合物/?。柋龋?，BF3含量為46%，可知：三氟化硼乙醚絡(luò)合物質(zhì)量流量：摩爾流量：根據(jù)上述結(jié)果可知，而由文獻(xiàn)可知，當(dāng)Al/Ni=3~8，Al/B=~（均為摩爾比），催化劑活性最高，因此可知此配方滿足工藝要求。聚丁二烯系統(tǒng)由總轉(zhuǎn)化率85%可知生成的聚丁二烯為：由于存在掛膠損失，損失量為：去終止釜的聚丁二烯為：未反應(yīng)的丁二烯質(zhì)量流量：根據(jù)上述結(jié)果可得聚合釜總物料衡算，列于表312序號(hào)組分kg/ht/aw%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）進(jìn)料1丁二烯2丁烯3溶劑油4環(huán)烷酸鎳5三異丁基鋁6三氟化硼乙醚絡(luò)合物7合計(jì)100出料1去終止釜聚丁二烯2未反應(yīng)的丁二烯3丁烯4掛膠損失5溶劑油6三種引發(fā)劑7合計(jì)100（2）、聚合釜數(shù)量的確定以及各釜物料衡算聚合釜數(shù)量的確定由聚合釜物料衡算可得丁二烯進(jìn)料量，丁油濃度，聚合時(shí)間T=4h，因而可得聚合總?cè)莘e為：需12聚合釜臺(tái)數(shù)：，圓整為4臺(tái)。各釜轉(zhuǎn)化率的確定根據(jù)《合成橡膠工業(yè)》第七卷（1984）P67中內(nèi)容知：丁二烯聚合屬于一級(jí)反應(yīng)，并且鎳催化體系油溶劑丁二烯的表觀動(dòng)力學(xué)反應(yīng)速度常數(shù)的關(guān)聯(lián)式如下：對(duì)于一級(jí)反應(yīng)，連續(xù)槽式反應(yīng)器的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)速率常數(shù)之間的關(guān)系如下（假設(shè)各釜停留時(shí)間相同）：，可知： 其中：CAN—第N臺(tái)釜內(nèi)反應(yīng)物濃度，mol/L；CA0—反應(yīng)物初始濃度，mol/L；CA(N1)—第N1臺(tái)釜內(nèi)反應(yīng)物濃度，mol/L；XN—N臺(tái)釜累積轉(zhuǎn)化率；xN—第N臺(tái)釜轉(zhuǎn)化率；k—聚合反應(yīng)表觀速率常數(shù)，min1；—平均停留時(shí)間，min；N—連續(xù)槽式反應(yīng)器臺(tái)數(shù)；[C0]—主催化劑的濃度，mol/L；kp—鏈增長(zhǎng)速度常數(shù)，L/(molmin)；T—反應(yīng)溫度，K；—催化劑利用率（在94℃下，取27%）為便于計(jì)算，按等溫等容處理，取總轉(zhuǎn)化率為85%；各釜停留時(shí)間相同；反應(yīng)溫度為94℃，[C0]=，則可計(jì)算得 由于總轉(zhuǎn)化率為85%，即XN=85%，可求得平均停留時(shí)間為由于各釜停留時(shí)間相同，由各釜轉(zhuǎn)化率計(jì)算公式可知各釜轉(zhuǎn)化率相同，現(xiàn)計(jì)算首釜的轉(zhuǎn)化率：（4）、終止釜總物料衡算聚合釜物料衡算圖如圖所示：注：膠液組分同聚合釜出料組分乙醇用量計(jì)算已知純丁二烯質(zhì)量流量M純丁二烯=, 三異丁基鋁/?。柋龋?04,醇/三異丁基鋁（摩爾比）為6，乙醇分子量為=46，純度為95%,乙醇密度ρ=810kg/m3則乙醇質(zhì)量流量M乙醇=103810kg/h=乙醇含水量M水=M乙醇（195%）=防老劑用量計(jì)算已知膠液組成同聚合釜出料，防老劑/?。ㄙ|(zhì)量比）,防老劑溶液濃度為117g/L防老劑帶入體系的溶劑油用量計(jì)算已知防老劑/溶劑油（質(zhì)量比）則防老劑帶入體系的溶劑油用量=根據(jù)上述結(jié)果可得聚合釜總物料衡算，列于表313序號(hào)組分kg/ht/aw%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）進(jìn)料123456膠液終止劑水防老劑帶入溶劑油總計(jì)
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