【正文】 在此，我還要感謝在一起做設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)和生活的各位同學(xué)，正是由于你們的協(xié)助和支持，我才能克服一個又一個困難和疑惑，直至本設(shè)計(jì)的順利完成。她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。 第 6 章 換熱器的設(shè)計(jì)型計(jì)算 換熱器計(jì)算基本條件 表 6— 1 貯罐溫度和壓力 設(shè)備名稱 溫度（℃） 壓力（ KPa） 混合 BD 貯罐 5— 40 50— 400 混合 ST 貯罐 常溫 常壓 氧化劑 15 常壓 調(diào)節(jié)劑 15 常壓 活化劑 常溫 常壓 BD 緩沖槽 30 350 ST 緩沖槽 24 常壓 終止劑 常溫 常壓 乳化劑 18 常壓 表 6— 2 進(jìn)出口溫度 設(shè)備名稱 入口溫度（℃） 出口溫度（℃） E— 301 5— 40 30 E— 302 5— 40 30 材料科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 18 E— 303 15 30 E— 304 常溫 30 E— 305 15 30 E— 306 15 30 苯乙烯的一些物理參數(shù)： 當(dāng) T=15℃時 當(dāng) T=24℃時 丁二烯的一些物理參數(shù)： 700KPa 的 條件下， 當(dāng) T=15℃時 當(dāng) T=30℃時 BEM400－ － － 3/25－ 4I 型號換熱器主要參數(shù) 項(xiàng)目 指標(biāo) 項(xiàng)目 指標(biāo) 外殼直徑 D/mm 400 管子尺寸 /mm φ 25 公稱壓強(qiáng) P/mpa 管長 L /m 3 公稱面積 /m 2 管數(shù) NT 76 管程數(shù) Np 4 管中心距 t /mm 32 管子排列方式 正三角形 計(jì)算殼程壓降及給熱系數(shù)α 0 假設(shè)直立管外徑 d=, 壁厚 2mm， 長 ， 壁溫oooo20 5 C 5 C31 C41 C???液 態(tài) 氨 溫 度氣 態(tài) 氨 溫 度循 環(huán) 冷 卻 上 水 溫 度循 環(huán) 冷 卻 下 水 溫 度? ?? ?315 4. 8 /13 7. 2 /0. 91 4 /0. 82 4pC J mol KmW m Kg c mmP a s????????? ?? ?317 1. 4 /13 5. 9 /0. 90 0 /0. 77 4pC J mol KmW m Kg c mmP a s????????? ?? ?376 .4 3 /0. 01 4 /15 .9 2 /14 .3pC J mol KW m KK g muPa s????????? ?? ?388 .5 3 /0. 01 2 /16 .8 8 /15pC J mol KW m KK g muP a s????????0 . 8 0 . 40 0 . 0 2 3 ( ) ( )pcdud ???? ???材料科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 19 02wtc?? ， 06tc??液 氮 ，求的 0 ? 圓整至標(biāo)準(zhǔn)的公稱直徑 0 2800mDm? 曲面高度 h =700mmi ， 直邊高度 0h =40mm ， 內(nèi)表面積為 ， 容積為 3m H=，圓整至標(biāo)準(zhǔn)的高度為 300mm 所以設(shè)計(jì)合理 第 7 章 泵的計(jì)算 泵 P— 304 的設(shè)計(jì) 圖 7— 1 泵示意圖 條件依據(jù) 以 P— 304 苯乙烯進(jìn)料泵的計(jì)算為例，已知數(shù)據(jù)如下： ? 管徑： D= 苯乙烯的平均密度： 9g / cm ? ? 苯乙烯的粘度： 74 m Pa s? ?? 壓強(qiáng)： P1=5 105Pa P2=1 105Pa 管內(nèi)流體的流速 （ 1）管內(nèi) 流體的流速：2Q 3 3 2 9 . 1 6 9 0 9u 0 . 5 1 8 m / s A 3 . 1 4 4 0 . 0 5 0 3 6 0 0? ? ??? 雷諾數(shù)：e d u ???? 即：管內(nèi)流動狀態(tài)為湍流 取 ?? ， d e ?? ? 由 Re e 查《化工原理》上冊 P40， ?? （ 2）直管阻力和局部阻力的計(jì)算： 0 1 .1 5 (1,1 .3)H D ??材料科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 20 直管阻力的計(jì)算： kg/ 1 ?? udlh f ? 局部阻力的計(jì) 算：有 90176。 綜上所述，初選反應(yīng)器為攪拌釜式反應(yīng)器。攪拌釜是乳液聚合最常用的反應(yīng)器，也是應(yīng)用最廣的聚合反應(yīng)器，釜式聚合反應(yīng)器是一種形式多變的聚合裝置，它廣泛應(yīng)用于低粘度的懸浮聚合過程，乳液聚合過程，也能用于高粘度的本體聚合和溶液聚合過程。 聚合熱 BD::一小時釜中的聚合熱： Q=（ /54 1000 + 1000 ） /2 kcal/h = kcal/h 反應(yīng) 10 小時，每釜的聚合熱： q=Q/= 冷卻顯熱 第一反應(yīng)釜的溫度從 10℃降至 7℃的冷卻顯熱如表 32 所示： 表 32首釜冷卻顯熱 FLOW(kg/h) △ T(℃ ) Cp(kcal/kg聚合所用 ，在停車或緊急狀態(tài)情況下，由停車 輸送泵、事故 輸送泵送入終止點(diǎn)，后者都是以氨氣（ GN）為動力源是移動式氣動泵 [7]。 PRCA308 檢測置換塔（ C305）出口的系統(tǒng)備壓，設(shè)定值為 200 kPa， 450 kPa 發(fā)出報警。 加料點(diǎn)可能是末釜出口，也可能是置換塔（ C301～303）的某一個出口。聚合釜系統(tǒng)的氨蒸發(fā)設(shè)計(jì)規(guī)定為 240260kPa(7～ 3)[6]。 所有的物料進(jìn)入第一聚合釜后，聚合反應(yīng)就開始了。 聚合進(jìn)料中的丁二烯（ BD）、苯乙烯（ ST）、乳化劑（ EM）、活化劑（ ACT）、調(diào)節(jié)劑（ MOD）、氧化劑（ OXI），分別由聚合進(jìn)料 BD 進(jìn)料泵（ P303）、 ST 進(jìn)料泵（ P304）、 EM進(jìn)料泵（ P306）、 ACT 進(jìn)料泵（ P307）、 MOD 進(jìn)料泵（ P305）、 OXI 進(jìn)料泵（ P309）輸送，材料科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 7 首先 ST 與 MOD 混合后再與 BD 混合，然后， BD、 ST、 MOD 混合料液與 EM 相混合，混合后的料液在進(jìn)入冷膠進(jìn)料冷卻器（ E304）之前與 ACT 混合，進(jìn)入 E304 與液氨換熱，出口溫度控制為 13～ 17℃，然后，此混合料液流入冷膠進(jìn)料冷卻器（ E305）進(jìn)一步與液氨換熱，出口溫度控制為 8～ 12℃。其控制為多組分混合流量控制系統(tǒng) — 主站追蹤系統(tǒng)。 終止劑溶液（ ） 來自化學(xué)品配制單元的終止劑（以下簡稱 ）溶液，由 輸送泵（ P210）經(jīng)管線進(jìn)入 緩沖罐（ V308）中。 氧化劑（ OXI） 來自氧化劑（以下簡稱 OXI）配制罐的 OXI，由 OXI 輸送泵（ P108）送入 OXI緩沖罐（ V309）中。 調(diào)節(jié)劑（ MOD） 來自調(diào)化劑（以下簡稱 MOD）配制罐的 MOD，由 MOD 輸送泵（ P109）送入 MOD緩沖罐（ V305）中。 V306 的進(jìn)料運(yùn)作，由 LRS304 的連鎖接點(diǎn) LS323 控制，調(diào)節(jié) V306的液位。 2℃。 苯乙烯（ ST） 苯乙烯（以下簡稱 ST）來自單體貯存與配制單元。 V3021 中的堿液以循環(huán)堿液輸送泵（ P302）連續(xù)經(jīng) E302 循環(huán)。 V3021中上部的BD 進(jìn)入 V3022 中，進(jìn)一步分離掉堿液，再由上部流入 BD 進(jìn)料換熱器（ E303），換熱以后，流入 BD 緩沖罐（ V303）。在 A301入口， BD 與來自循 環(huán)堿液加熱器（ E302）的堿液混合， BD 和堿液在 A301 中充分混合后，流入堿潷析器（ V3021），阻聚劑（ TBC）在此被堿液脫除。聚合物的分子微結(jié)構(gòu)，也隨聚合條件的變化有很大不同。目前存在的主要問題是 價格較高，各生產(chǎn)者所生產(chǎn)的產(chǎn)品之間沒有很好的互換性。其工藝路線的缺點(diǎn)一是反應(yīng)時間較長；二是 反應(yīng)溫度控制精度低，溫度波動大；三是緩沖能力弱 [15]。 吉林石化公司丁苯橡膠裝置 A、 B 兩條生產(chǎn)線原設(shè) 計(jì)雙線各八臺釜，五臺置換塔，聚合釜容積為 30 3m /臺，聚合物料從一釜進(jìn)入，依次通過串聯(lián)的八臺釜，在 5℃的溫度下，反應(yīng) 810 小時，聚合轉(zhuǎn)化率為 60%，生產(chǎn)能力每條線為 115t/d；經(jīng)過幾次技術(shù)改造，雙線各拆除兩臺置換塔，增加一臺聚合釜，變?yōu)榫鸥磻?yīng)，聚合轉(zhuǎn)化率由 60%提至 62%，裝置生產(chǎn)能力由 115t/d 提高到 145t/d[3]。因此盡管溶液丁苯橡膠成本比乳液丁苯橡 膠約高出 17%，但輪胎生產(chǎn)者使用溶液丁苯橡膠的趨勢已開始越來越明顯，但是由于我國的現(xiàn)狀的限制，所以我國大多數(shù)還是選用乳液丁苯橡膠。雖然丁苯橡膠市場已經(jīng)成熟，但乳液丁苯橡膠與溶液丁苯橡膠之間的競爭正在增加。 (4) ESBR 的生產(chǎn)效益長期低下。拜耳認(rèn)為輪胎制備技術(shù)會有一個根本轉(zhuǎn)變，歐洲的消費(fèi)者將逐步接受“綠色輪胎” 。近幾年國際上溶聚丁苯橡膠的消費(fèi)是一直處于上升趨勢。 設(shè)計(jì)地區(qū)的自然條件 本設(shè)計(jì)的丁苯橡膠車間擬建在吉林市江北吉化有機(jī)合成廠院內(nèi)。并進(jìn)行了聚合工段的物料衡算、熱量衡算和主要設(shè)備的計(jì)算和選型，進(jìn)行了簡單的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。 吉 林 化 工 學(xué) 院 Jilin Institute of Chemical Technology 材料 科學(xué)與 工程學(xué)院 課程 設(shè)計(jì) 年產(chǎn) 6 萬噸丁苯橡膠 聚合釜及其主要附屬設(shè)備設(shè)計(jì) Annual production capacity of 60,000 tons polymerization styrenebutadiene rubber plant process design section 1 摘 要 ................................................................................................................................................................... I ABSTRACT ............................................................................................................................................................ II 第 1 篇 設(shè)計(jì)說明書 .........................................