年產11萬噸順丁橡膠生產工藝設計說明書(編輯修改稿)
2024-09-02 00:28 本頁面
【文章內容簡介】 、N排放集中，防止漏夜在設備上強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入廢水，拍污水處理后方能排出擠壓機排水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、鋁污泥焚燒廢膠網狀結構凝膠工藝計算及主要設備設計、物料衡算 計算的基礎數據物料衡算所需相關數據詳見表31至310（1）、聚合釜工藝參數① 聚合釜進料參數項 目指 標丁油濃度；溫度：≤40℃鎳/?。柋龋?05三異丁基鋁/?。柋龋?04三氟化硼乙醚絡合物/丁（摩爾比）104（）鋁/硼（摩爾比）＞鋁/鎳（摩爾比）38② 聚合釜操作參數項 目指 標聚合系統(tǒng)壓力＜聚合溫度94℃聚合時間4h③ 原輔材料規(guī)格項 目指 標丁二烯純度：%，其余按丁烯計；溶劑油%，%，%環(huán)烷酸鎳純度：%三異丁基鋁活性鋁含量：50%三氟化硼乙醚絡合物BF3含量：46%（2）、終止釜工藝參數④ 終止釜進料參數項 目指 標膠 液組成同聚合釜出料醇/三異丁基鋁（摩爾比）6防老劑/?。ㄙ|量比）⑤ 終止釜操作參數（略）⑥ 終止釜原輔材料規(guī)格項 目指 標乙醇純度：95%，其余按水計防老劑/溶劑油（質量比）；防老劑溶液（）防老劑溶液濃度117g/l（3）、凝聚釜工藝參數⑦ 凝聚釜進料參數項 目指 標膠 液組成同終止釜出料水/膠液（體積比）水蒸汽/聚丁二烯（質量比）5⑧ 凝聚釜操作參數項 目指 標循環(huán)水進料溫度90℃凝聚溫度95℃凝聚壓力（表壓）膠液進料溫度20℃⑨ 凝聚釜原輔材料規(guī)格項 目指 標水蒸汽（表壓）（4）、相關設計參數項 目指 標丁二烯總轉化率85%丁二烯單耗全裝置總收率%；（%丁二烯為基準計算收率和損耗）全裝置總損耗%，其中：1. 聚合掛膠損失：1%2. 聚合、凝聚的丁二烯機械泄露損失：%3. 凝聚、振動的渣末損失：%（）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損失：%膠粒含水量（凝聚所得膠粒中的水/膠粒，質量比）（）膠粒含油量（凝聚所得膠粒中的溶劑油/膠粒，質量比）聚合釜容積12m3年產量11000t年操作時間8000h（4）、所需物性數據物性數據丁烯的密度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）在95℃時的汽化熱2095℃的平均比熱℃沸點86℃丁二烯在95℃時的汽化熱2095℃的平均比熱℃丁烯（以正丁烯計）在95℃時的汽化熱2095℃的平均比熱℃(表壓)水蒸汽焓△H汽95℃飽和水焓△H水、計算基準由于生產采用連續(xù)式溶液聚合法，因此計算過程以kg/h為基準。（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)根據設計任務書，年產順丁橡膠11000t，年操作時間8000h，可知每小時順丁橡膠產量：根據丁二烯單耗可知所需純丁二烯質量流量為：扣除機械損失以及溶解損失，應有聚丁二烯：根據總轉化率85%可知應需M純丁二烯質量流量=本工藝采用中國石化上海石油化工股份有限公司生產的工業(yè)用丁二烯（優(yōu)級品，執(zhí)行企業(yè)標準Q/SH ）%，其余按正丁烯計算，可知，所需原料丁二烯為：隨原料夾帶的正丁烯為：根據上述計算結果，總結于下表中組分質量分數%kg/ht/am3/h丁二烯正丁烯合計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—三氟化硼乙醚絡合物，主要計算公式為：環(huán)烷酸鎳（主引發(fā)劑）已知鎳/?。柋龋?，%，可知環(huán)烷酸鎳質量流量：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%三異丁基鋁質量流量：摩爾流量：三氟化硼乙醚絡合物（第三組分，BF3O(C2H5)2）已知三氟化硼乙醚絡合物/丁（摩爾比）為，BF3含量為46%，可知：三氟化硼乙醚絡合物質量流量：摩爾流量：根據上述結果可知，而由文獻可知，當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：未反應的丁二烯質量流量：根據上述結果可得聚合釜總物料衡算，列于表312序號組分kg/ht/aw%（質量分數）進料1丁二烯2丁烯3溶劑油4環(huán)烷酸鎳5三異丁基鋁6三氟化硼乙醚絡合物7合計100出料1去終止釜聚丁二烯2未反應的丁二烯3丁烯4掛膠損失5溶劑油6三種引發(fā)劑7合計100（2）、聚合釜數量的確定以及各釜物料衡算聚合釜數量的確定由聚合釜物料衡算可得丁二烯進料量，丁油濃度，聚合時間T=4h，因而可得聚合總容積為：需12聚合釜臺數：，圓整為4臺。各釜轉化率的確定根據《合成橡膠工業(yè)》第七卷（1984）P67中內容知：丁二烯聚合屬于一級反應，并且鎳催化體系油溶劑丁二烯的表觀動力學反應速度常數的關聯(lián)式如下：對于一級反應，連續(xù)槽式反應器的反應轉化率與反應速率常數之間的關系如下（假設各釜停留時間相同）：，可知： 其中：CAN—第N臺釜內反應物濃度，mol/L；CA0—反應物初始濃度，mol/L；CA(N1)—第N1臺釜內反應物濃度，mol/L；XN—N臺釜累積轉化率；xN—第N臺釜轉化率；k—聚合反應表觀速率常數，min1；—平均停留時間，min；N—連續(xù)槽式反應器臺數；[C0]—主催化劑的濃度，mol/L；kp—鏈增長速度常數，L/(molmin)；T—反應溫度，K；—催化劑利用率（在94℃下，取27%）為便于計算，按等溫等容處理，取總轉化率為85%；各釜停留時間相同；反應溫度為94℃，[C0]=，則可計算得 由于總轉化率為85%，即XN=85%，可求得平均停留時間為由于各釜停留時間相同，由各釜轉化率計算公式可知各釜轉化率相同，現(xiàn)計算首釜的轉化率：（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算已知純丁二烯質量流量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%）=防老劑用量計算已知膠液組成同聚合釜出料，防老劑/?。ㄙ|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算已知防老劑/溶劑油（質量比）則防老劑帶入體系的溶劑油用量=根據上述結果可得聚合釜總物料衡算，列于表313序號組分kg/ht/aw%（質量分數）進料123456膠液終止劑水防老劑帶入溶劑油總計
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