【正文】 = 每根管子長度設(shè)為 則共需 247。/h 流速為 6m/s ∴ d3= ???= 圓整為： 70mm 故選用 :70 4mm ② 釜內(nèi)冷卻管長 設(shè)冷卻管直徑為 L=A1/π D=247。 ∴ W1= 6^ ??= 104kg/h 體積流量 : V=W1/ρ = 104247。 查《化工機械設(shè)計制圖》得，當(dāng) Di=2021mm～ 3000mm；夾套內(nèi)徑 Dj為： Dj=Di＋ 200=3200mm 夾套高度 ∴ Hj=（φ .V Vh） / V1 () 式中： V1 1m高的桶體的容積； Vh是封頭體積； φ 裝填系數(shù)； V反應(yīng)釜的設(shè)計體積。 圓整?。害?=11mm mDVVh T 2 2 32 ＝＝封 ? ???????齊魯工業(yè)大學(xué) （論文） 33 反應(yīng)釜和攪拌槳圖 傳熱結(jié)構(gòu)，夾套結(jié)構(gòu) 夾套是用焊接或法蘭連接的方式在容器的外側(cè)設(shè)各種形狀的結(jié)構(gòu)，使其與容器外壁形成密閉空間。 查《化工設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)》得到數(shù)據(jù)， Pc= ， Di =， [? ]t=133Mpa，φ =（采用帶墊板的單面焊接接頭， 100%無損檢測）， C=3mm，代入公式， δ = P c Di/(2[? ]tφ P c ) ＋ C () = 3000/(2 133 )＋ 3= 圓整取：δ =11mm 3）封頭厚度確定 計算公式 δ =K P c Di /(2[? ]tφ P c) ＋ C K為系數(shù)，標(biāo)準橢圓封頭， K=1。 2）聚合釜壁厚確定 壁厚的計算公式 δ = P c Di/(2[? ]tφ P c ) ＋ C () δ —— 筒壁厚度， mm。 計算如下： 查表，標(biāo)準橢圓封頭的體積為 、 h 封＝ D/4。 則需要的聚合釜數(shù) N=V/（ 45φ） =10。 6．設(shè)計串聯(lián)連續(xù) 連續(xù)釜式反應(yīng)器⑥ ； ⑥連續(xù)釜式反應(yīng)器， 與間歇釜式相比，具有生產(chǎn)效率高，勞動強度低，操作費用小，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，易實現(xiàn)自控等優(yōu)點。 高徑比越大，傳熱面積越大， 有利于傳熱，但不利于攪拌。既可使膠乳粒子的粒徑分布狹窄，又可提高產(chǎn)品的質(zhì)量 (產(chǎn)品的分子量分布較狹，支聯(lián)也較少 )。因此生產(chǎn)上用 8～ 12 個釜串聯(lián)。 8 ～ 12 個 ④ 。綜上所述，聚合反應(yīng)時間一般控制在 ～ 12h，最好控制在 8h 以上。同時，由于反應(yīng)初期活性高，使支化、交聯(lián)反應(yīng)增多，使橡膠的加工性能變壞。 表 聚合物料的溫度 單位： ℃ 物料 丁二烯 苯乙烯 乳化劑 活化劑 調(diào)節(jié)劑 終止劑 溫度 2832 2226 1620 常溫 1317 常溫 注：計算中，各溫度值取區(qū)間的中間值 （ 2）計算公式： Q=∑（ M CpΔ T ） () Q：冷卻過程中產(chǎn)生的熱量 Cp：物料的比熱容 Δ T：溫度前后變化 （ 3）計算 第一個冷膠進料冷卻器時氨需要帶走的熱量 Q1=∑（ M CpΔ T ） = （ 3015）＋ （ 2415） ＋ 22748 （ 2015）＋（ ＋ ）（ 1815） ＋（ ＋ ＋ ＋ ＋ ）（ 2515） ＋ （ 1515） 齊魯工業(yè)大學(xué) （論文） 29 = 105kJ 第二個冷膠進料冷卻器時氨需要帶走的熱量 Q2=∑（ M CpΔ T ） =（ ＋ ）（ 105）＋ 22748 （ 105）＋（ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ）（ 105） = 105kJ 齊魯工業(yè)大學(xué) （論文） 30 第六章 反應(yīng)器和攪拌裝置的選擇 聚合釜的參數(shù) ：取釜內(nèi) 60℃；低溫乳液聚合溫度取 5～ 7℃； ，取 P= Mpa；因為操作壓力 ～ ，按最大壓力計算，安全系數(shù) ， Pc=； 取裝料系數(shù)φ =?。一般絕熱層外表溫度取 50℃?！?； t0—— 吸熱表面的溫度，℃； t—— 周圍介 質(zhì)溫度，℃； t’ —— 吸熱持續(xù)時間， S。需要計算的數(shù)據(jù)是 Q2 ，將上式轉(zhuǎn)換得 Q2 = Q1 Q4 ＋ H ＋ Q3 ＋ Q6 反應(yīng)產(chǎn)物由設(shè)備帶出的熱量 Q4=0； 所處理的物料帶到設(shè)備中去的熱量 Q1 =Cp M (T1T4)=（ ＋ ）（ 105）＋ 22748 （ 105）＋（ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ）（ 105） = 105 kJ/h 過程的熱效應(yīng) Q3 = = 106kJ/h 設(shè)備向四周散失的熱量： Q6=∑ Fα T（ tt0） t’ 103 （ ） F—— 設(shè)備吸熱表面積 m2。 Q2 —— 由加熱劑（或冷卻劑）傳給設(shè)備和物料的熱量（ kJ）； Q3—— 過程的熱效應(yīng)（ kJ）； Q4 —— 反應(yīng)產(chǎn)物由設(shè)備帶出的熱量（ kJ）； Q5 —— 消耗在加熱設(shè)備上的熱量（ kJ）； Q6 —— 設(shè)備向四周散失的熱量（ kJ）。故低溫乳液聚合溫度 取 5～ 7℃?！?) 物料的相關(guān)參數(shù)列表 計算整理如下表 ； 表 物料的相關(guān)參數(shù)列表 齊魯工業(yè)大學(xué) （論文） 26 原料及輔助原料 配 方 密度（ kg/m3） 相對分子 量 比熱容 KJ/(kg℃ ) 單體 丁二烯 70 620 54 苯乙烯 20 910 104 介質(zhì) 去離子 水 200 1000 18 調(diào)節(jié)劑 叔十二烷基硫醇 0. 2 845 202 乳化劑 歧化松香酸鈉 338 十六烷基苯磺酸鈉 348 引發(fā)劑體系 過氧化物 過氧化氫對孟烷 922 172 活活化劑 還還原劑 硫酸亞鐵 1897 152 雕白粉 1750 118 螯合劑 EDTA 292 磷酸鈉 1620 164 聚合釜的熱量計算 （ 1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 聚合溫度 5～ 7℃（設(shè)計取 5℃） ?； ?查《合成橡膠生產(chǎn)工藝》得到，溫度高會加速引發(fā)劑分解，從而加快聚合反應(yīng)速度，同時鏈終止速度也增加，其結(jié)果使橡膠的分子量降低；另外，支化、交聯(lián)現(xiàn)象嚴重，凝膠增多，使聚合物性能下降。℃ ) （ C10H19OOH） Ｃ 11=（ 10＋ 20＋ 2） /172= kJ/(kg℃ ) （ 液態(tài)物料 ） 比熱容 ： （ C12H25SH） C9=（ 12＋ 26＋ 1） /= kJ/(kg℃ ) （ C10H16N2O8） C7 =（ 10＋ 16＋ 2＋ 8） /292= kJ/(kg℃ ) （ NaHSO2 （固態(tài)物料）比熱容： （ C18H29NaO3S） C4=（ 18 ＋ 29 ＋ 1＋ 3＋ 1） /348= kJ/(kg℃ )； M—— 化合物的分子量， kg/kmol； n—— 分子中同一元素的原子數(shù)。 齊魯工業(yè)大學(xué) （論文） 22 表 各反應(yīng)釜出口物料組成 物料 第一釜 第二釜 第三釜 kg/h W(%) kg/h W(%) kg/h W(%) 水相 苯乙烯 丁二烯 聚合物 續(xù)表 各反應(yīng)釜出口物料組成 物料 第四釜 第五釜 第六釜 kg/h W(%) kg/h W(%) kg/h W(%) 水相 苯乙烯 丁二烯 聚合物 續(xù)表 各反應(yīng)釜出口物料組成 物料 第七釜 第八釜 kg/h W(%) kg/h W(%) 水相 苯乙烯 丁二烯 聚合物 齊魯工業(yè)大學(xué) （論文） 23 續(xù)表 各反應(yīng)釜出口物料組成 物料 第九釜 第十釜 kg/h W(%) kg/h W(%) 水相 苯乙烯 丁二烯 聚合物 齊魯工業(yè)大學(xué) （論文） 24 第五章 能量衡算 反應(yīng)釜物料的熱量衡算 物料的比熱容計算 1）查《合成橡膠生產(chǎn)工藝》得到：如表 表 物性參數(shù)表 名稱 相對分子質(zhì)量 密度 kg/m179。計算匯總?cè)绫怼? 得到： A?X＋ A?（ 1X） ?X＋ A?（ 1X） 2?X ＋ …＋ A?（ 1X） 9?X = () 解方程得 ； X=% 表 各釜純轉(zhuǎn)化率與累計轉(zhuǎn)化率 第一釜 第二釜 第三釜 第四釜 純 X(%) 累積 X（ %） 純 X(%) 累積 X（ %） 純 X 累積 X（ %） 純 X(%) 累積 X （ %） 續(xù)表 各釜純轉(zhuǎn)化率與累計轉(zhuǎn)化 率 第五釜 第六釜 第七釜 第八釜 純 X(%) 累積 X（ %） 純 X(%) 累積 X（ %） 純 X 累積 X（ %） 純 X(%) 累積 X （ %） 齊魯工業(yè)大學(xué) （論文） 21 續(xù)表 各釜純轉(zhuǎn)化率與累計轉(zhuǎn)化率 第九釜 第十釜 純 X(%) 累積 X（ %） 純 X (%) 累積 X（ %） 60 根據(jù)轉(zhuǎn)化率計算各釜的物料組成。因而有每個反應(yīng)釜轉(zhuǎn)化率 相同。 聚合釜操作壓力為 ～ ，溫度 T=5℃， PH=4～ 5； 聚合帶有攪拌器，并用液氨作為冷凍介質(zhì)。 聚合釜的物料衡算 （ 1）丁苯橡膠每日產(chǎn)量： F=50000t/280d=（ 2）單體的質(zhì)量流量： G =1000FHc 100 100/[24 Cv（ 100 L1）（ 100 L2） ] =（ 1000 100 100） /[24 （ ）（ ） ]=（ 3）總物料進料量： ： 質(zhì)量流量： M1=GN1/100= 70/100= 100%進料體積流量： V1= M1/ρ =， 混合單體體積 流量： V11= V1/= /=折算成純度為 99%的丁二烯的量為 V111=； 未反應(yīng)物料量 M11= M1（ 1Cv） = =， ： 齊魯工業(yè)大學(xué) （論文） 18 質(zhì)量流量： M2=GN2/100= 30/100=， 100%進料體積流量： V2= M2/ρ =， 混合單體體積流量： V22= V1/=折算成純度為 %的苯乙烯量為 V222=； 未反應(yīng)物料量： M22= M2（ 1Cv） = =， （叔十二烷基硫醇）： 質(zhì)量流量： M3=GN3/100= 100%進料體積流量： V3= M3/ρ =， （水）： 質(zhì)量流量： M4=GN4/100 = 200/(100 )= kg/h 100%進料體積流量： V4= M4/ρ =， ： 質(zhì)量流量： M5a=GN5a/100= 質(zhì)量流量： M5b=GN5b/100= ： 氫對孟烷： 質(zhì)量流量： M6a=GN6a/100 = （ 100 ） =， 100%進料體積流量： V6a= M6a/ρ = /922=： 質(zhì)量流量： M6b=GN6b/100= ： 質(zhì)量流量： M6c=GN6c/100= ： 質(zhì)量流量： M6d=GN6d/100= （磷酸鈉）： 質(zhì)量流量： M7=GN7/100= 單位時間加入的聚合物總量 M=M1＋ M2＋ M3＋ M4＋ M5＋ M6 =++++++=， Ga=++++.01=179。 V—— 各組分體積加料量， L/min。 Hc—— 烴含量， %； Cv—— 轉(zhuǎn)化率， %； L1—— 回 收單元損失率， %； L2—— 后處理單元損失率， %。苯乙烯單體的雜質(zhì)主要有乙苯、鄰二甲苯、ɑ 甲基苯乙烯、苯乙酮和二乙烯基苯。 7）選擇單體純度：丁二烯 99%；苯乙烯 %。同時，高轉(zhuǎn)化率下會引起較多的支鏈和交聯(lián)，使橡膠質(zhì)量變壞，一般收控制轉(zhuǎn)化率為 60%左右。一般混合單體的濃度在 94%左右 4）橡膠的烴含量為 %； 幾種牌號的丁苯橡膠烴的含量： SBR1500 92%， SBR1502 %， SBR1712 %， SBR1778 %。為此，一般生產(chǎn)都采用混合單體。 3） 丁二烯和苯乙烯純度為 94%； 由于丁二烯和苯乙烯進行乳液聚合時，轉(zhuǎn)化率高了交聯(lián)反應(yīng)嚴重，凝膠含量增加，一般都控制轉(zhuǎn)化率在 60%左右。 丁苯橡膠的生