【正文】 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）總進(jìn)料量： ＋ ＋＝ kg/h其中 100%丁二烯： kg/h丁烯： kg/h溶劑油： kg/h根據(jù)各釜純轉(zhuǎn)化率計(jì)算各釜的物料組成如表 49；表 49 各釜的物料組成物料 第一釜 第二釜 第三釜 第四釜kg/h W(%)kg。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 、 、 、 ，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。min)[P℃)數(shù)據(jù)來(lái)源CaCl2 10 1245 《化工手冊(cè)》P2070（2）各聚合釜反應(yīng)轉(zhuǎn)化率確定?！?數(shù)據(jù)來(lái)源順丁橡膠 94 480 《合成橡膠工業(yè)》第七卷(1984)P69（4）冷凍鹽水物性數(shù)據(jù)見表 47；表 47 冷凍鹽水物性數(shù)據(jù)定性溫度℃密度?kgm3比熱容 CpkJ/(kg℃)數(shù)據(jù)來(lái)源C4H6 94 480 《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》下（4）順丁橡膠物性數(shù)據(jù)見表 46；表 46 順丁橡膠物性數(shù)據(jù)定性溫度℃密度?kgm3比熱容 CpkJ/(kg℃)數(shù)據(jù)來(lái)源C4H8 94 1010 《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》下沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）續(xù)表定性溫度℃密度?kgm3比熱容 CpkJ/(kg℃) 《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》下P680???Wi（3）丁烯、丁二烯物性數(shù)據(jù)見表 45；表 45 丁烯、丁二烯物性數(shù)據(jù)定性溫度℃密度?kgm3比熱容 CpkJ/(kg溶劑油組成見表 43；表 43 溶劑油組成nC5H12 nC6H14 nC7H16 合計(jì)Wi% 100Xi% 100沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）續(xù)表nC5H12 nC6H14 nC7H16 合計(jì)Mi 72 84 100溶劑油物性見表 44；表 44 溶劑油物性數(shù)據(jù)物性 nC5H12nC6H14nC7H16溶劑油 數(shù)據(jù)來(lái)源 計(jì)算公式密度?kgM3549 590 620 601 《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》下P6331???Wi比熱容 CpkJ/(kg①聚合釜物料衡算表；②聚合時(shí)間：3～5h(設(shè)計(jì)取 4h)；③實(shí)用聚合釜臺(tái)數(shù)：4 臺(tái)（確定方法見設(shè)備設(shè)計(jì)）；④聚合溫度：94℃⑤冷卻鹽水：入口溫度12 ℃，出口溫度8 ℃。聚合釜物料衡算物料及熱量衡算圖如下所示： 聚合釜物料衡算圖丁二烯系統(tǒng)每小時(shí)產(chǎn)膠量： 1080137503????.kg/h需 100％純度丁二烯量： /扣除 ％的損失量應(yīng)有聚丁二烯： ??462195.?k按 85％轉(zhuǎn)化率計(jì)算 100％純度丁二烯的需求量：14098105....??kgkmol/h聚合釜聚合釜溶劑油丁二烯鎳組分鋁組分硼組分去終止釜掛膠損失失聚合釜聚合釜沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）未反應(yīng)的丁二烯量： 16480953247...??kg/h從原料車間來(lái)的丁二烯純度為 99％，其余按正丁烯計(jì)。其分配如下（以 噸 100％丁二烯為基準(zhǔn)計(jì)算收率和損耗）：聚合掛膠等損失 1％聚合、凝聚的丁二烯機(jī)械泄漏損失 ％凝聚、振動(dòng)篩聚丁二烯渣沫損失 ％沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）油水分離器水相丁二烯溶解損失 2％包裝過(guò)程中不合格品和落地料損失 ％ 計(jì)算項(xiàng)目（1）溶劑油的進(jìn)料量；（2）丁烯及丁二烯的進(jìn)料量；（3）催化劑及各組分量；（4）水蒸氣進(jìn)料量；（5）水進(jìn)料量；（6）聚合釜的出料量及組成。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)。在洗膠罐中，用 40～60℃的水對(duì)膠粒進(jìn)行洗滌，經(jīng)洗滌的膠粒和水由 2號(hào)振動(dòng)篩進(jìn)行分離，并將含水 40～60％的膠粒送往擠壓干燥崗。釜項(xiàng)被蒸發(fā)的氣體有水蒸汽、部分丁二 烯和絕大部分溶劑油溶劑，氣體經(jīng)過(guò)兩個(gè)并聯(lián)的循環(huán)水冷凝冷卻器，冷凝物進(jìn)入油水分離器進(jìn)行油水分離，溶劑油用油泵送往溶劑回收罐區(qū)，水經(jīng)油水分離罐底部由液面調(diào)節(jié)閥控制排出，經(jīng)二次凈化分離罐排入地溝。膠液在罐中根據(jù)門尼粘度值高低進(jìn)行相互混配合格后，經(jīng)過(guò)膠液泵送往凝聚崗。紙袋崗負(fù)責(zé)封袋、入庫(kù)。壓塊崗負(fù)責(zé)稱量壓塊。洗膠崗負(fù)責(zé)用水洗掉膠粒表面的雜質(zhì)，降低膠的溫度，并膠粒送往干燥崗?；炷z崗負(fù)責(zé)接收聚合來(lái)的膠液，并將門尼粘度不同的膠液混配成優(yōu)級(jí)品指標(biāo)內(nèi)的膠液；在膠液罐定期回收一部分丁二烯；合格膠液送往凝聚崗。D207，循環(huán)使用。首釜膠液自釜頂出口出來(lái)，由第二釜的釜底進(jìn)入第二釜繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)；再由第二釜的釜頂出口出來(lái)，由第三釜的釜底進(jìn)入第三釜繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)；由第三釜的釜頂出口出來(lái)，進(jìn)入第四釜繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)；當(dāng)達(dá)到一定粘度和轉(zhuǎn)化率后，在第四釜的出口管線(終止釜的入口管線)與終止劑一起由終止釜釜底進(jìn)入終止釜進(jìn)行終止處理；最后，膠液由終止釜頂出口出來(lái)，經(jīng)膠液過(guò)濾器和壓力控制閥入成品工段凝聚崗的膠液罐。硼組分由硼計(jì)量泵送出與稀釋油經(jīng)文氏管混合后，在釜底與丁油混合進(jìn)入首釜。沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）由乙腈來(lái)的丁二烯經(jīng)流量控制閥控制合適流量，入文氏管與溶劑油溶劑進(jìn)行混合，再進(jìn)入丁油預(yù)熱器(預(yù)冷器)進(jìn)行換熱，控制一定入釜溫度。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。聚合崗開車，罐區(qū)連續(xù)給聚合送溶劑油；單體丁二烯由后乙腈直接送聚合，聚合停產(chǎn)時(shí)，丁二烯直接送罐區(qū)。 [13] 聚合工段聚合工段主要由罐區(qū)、計(jì)量、聚合、配制、配制、粘度五個(gè)崗位組成。目前實(shí)際生產(chǎn)中F／Ni 比為24～30，BF3OEt 大量過(guò)剩，造成設(shè)備腐蝕。目前，Al、Ni、B、H2o的摩爾比一般控制在(3～4)：l： (8～lO)：(8～12)，在此范圍內(nèi)調(diào)節(jié)催化劑用量，可以把聚合物的門尼粘度控制在合格范圍內(nèi)。(4)配比。當(dāng)聚合反應(yīng)溫度低于控制指標(biāo)時(shí)可以采用5個(gè)控制措施。聚合反應(yīng)溫度控制可通過(guò)調(diào)節(jié)催化劑用量來(lái)控制聚合反應(yīng)速度，使丁二烯在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到一定聚合轉(zhuǎn)化率，并保持聚合反應(yīng)溫度在指定范圍內(nèi)。水用量過(guò)多，能破壞催化劑 ,“殺死”活性種，影響聚合反應(yīng)，促進(jìn)聚合過(guò)程凝膠生成量，影響產(chǎn)品質(zhì)量。在鎳催化體系丁二烯溶液聚合過(guò)程中，B、H2o的作用產(chǎn)物參與活性種的生成過(guò)程,有促進(jìn)鏈轉(zhuǎn)移的功能。高催化劑相對(duì)用量和延長(zhǎng)聚合反應(yīng)時(shí)間,在順丁橡膠生產(chǎn)過(guò)程,應(yīng)降低Al用量，減少AI與B的接觸機(jī)會(huì),當(dāng)采用Al量調(diào)節(jié)聚合物門尼粘度時(shí)，Al用量應(yīng)控制在Al／Ni比在2．0～4．0范圍以內(nèi)。（1）催化劑，Al 用量對(duì)聚合的影響。Al(C 4H9)3用作鎳的還原以降低鎳的價(jià)態(tài)，并使鎳烷基化口C組份:含氟的無(wú)機(jī)化合物，我國(guó)采用三氟化硼乙醚絡(luò)合物。 生產(chǎn)流程說(shuō)明 催化劑配制本裝置采用鎳系催化劑體系，鎳系催化劑是一個(gè)四組份催化劑A組份:有機(jī)酸鎳，我國(guó)采用的是環(huán)烷酸鎳，是主催化劑，是催化劑活性中心，在催化聚合反應(yīng)時(shí)起定向作用。聚合釜 D202 采用夾套和漿料釜外冷卻方式散熱，散熱分配為夾套40%，漿料釜外冷卻換熱為 60%；(6)副產(chǎn)品無(wú)規(guī)聚丙烯已被利用降低了生產(chǎn)成本；(7)聚合干燥階段采用微機(jī)控制，減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工業(yè)的自動(dòng)化水平，精度高。溫度：10℃ ，壓力： 。(9)流化床干燥器（MD302）：熱氮?dú)膺M(jìn)口溫度：124℃ ，入口壓力：；熱氮?dú)獬隹跍囟龋?10℃ ，出口壓力： 。(7)離心機(jī)（S301）：溫度：40℃ ， 濾餅干基濕含量：25%。(5)吸入分離罐（D206）：壓力： 。(3)閃蒸罐（D204 ）：頂部溫度： 34℃ 壓力： ，底部溫度：70℃ 壓力：。 工藝參數(shù)的選擇 (1)反應(yīng)器（D201 、D202）：D201 反應(yīng)器：T=70 ℃，P=，停留時(shí)間： 小時(shí)，裝料系數(shù)：，漿料濃度：36%（以聚合物計(jì)）；D201 反應(yīng)器：T=70℃，P=，停留時(shí)間： 小時(shí)，裝料系數(shù)：，漿料濃度：36%（以聚合物計(jì)）。這種高效催化劑體系又稱為第二代齊格勒－納塔催化劑 [12]。1975 年開始出現(xiàn)高效載體催化劑，是用 MgCl2 作載體并添加苯甲酸酯組分的鈦－鋁催化體系，其效率高達(dá)70～100 千克聚丙烯/千克鈦，已經(jīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。工業(yè)生產(chǎn)多用 2～5 釜串聯(lián)的淤漿聚合，單程轉(zhuǎn)化率為 90%～95%，催化劑效率一般為 300～900 克聚丙烯/克 TiCl3，等規(guī)度≥95%。 生產(chǎn)制度開工時(shí)間每年 8000 小時(shí)，采用連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)，五班三運(yùn)轉(zhuǎn)。后處理主要由混膠、凝聚、干燥、壓塊、薄膜、紙袋等崗位組成 輔助生產(chǎn)設(shè)施　　包括控制室，配電室，實(shí)驗(yàn)室及辦公室。 裝置組成 生產(chǎn)工段該車間主要由聚合工段和后處理工段組成。沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 設(shè)計(jì)的開工時(shí)間設(shè)計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間為 8000 小時(shí)/年。(2)設(shè)計(jì)深度：本設(shè)計(jì)深度為初步設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)依據(jù)(1)依據(jù)校發(fā)的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書；(2)參考遼化聚丙烯生產(chǎn)裝置技術(shù)資料；(3)原材料，半成品，成品規(guī)格，質(zhì)量指標(biāo)參照遼化企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；(4)設(shè)備設(shè)計(jì)，PI 圖繪制規(guī)范按遼化設(shè)計(jì)院規(guī)范執(zhí)行。(5)進(jìn)一步研究和開發(fā)鋰系、釹系順丁橡膠催化劑， 重點(diǎn)研究采用改性技術(shù)合成高性能橡膠以滿足高性能輪胎的要求， 研究氣相或液相聚合順丁橡膠的生產(chǎn)技術(shù)。沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）(4)不斷開辟順丁橡膠在非輪胎制品中的應(yīng)用。目前順丁橡膠采用，采用雙螺帶攪拌器， 存在返混狀態(tài)、攪拌不均等缺陷。需要提高生產(chǎn)自控水平，如在線門尼粘度檢測(cè)水平低， 導(dǎo)致產(chǎn)品門尼粘度波動(dòng)較大，影響了用戶使用。催化劑 陳化方式需改進(jìn)，以提高總轉(zhuǎn)化率，穩(wěn)定活性。(1)開發(fā)順丁橡膠新品種和新牌號(hào)， 以調(diào)整現(xiàn)有順丁橡膠的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，增加裝置適應(yīng)性。從總量上來(lái)看，國(guó)內(nèi)順丁橡膠產(chǎn)能將大于需求 ，同時(shí)由于國(guó)內(nèi)以加工貿(mào)易方式進(jìn)口的順丁橡 膠較多，以及高檔次產(chǎn)品仍需進(jìn)口，將導(dǎo)致某些部分國(guó)際海域，船用燃料油的硫含 % %，從2020年%。預(yù)計(jì)“ 十二五” 末， 我國(guó)順 7%～8%，增速較前10年有所降低。此外，我國(guó)天然 橡膠的短缺，也會(huì)使得相關(guān)合成橡膠替代產(chǎn)品的需求量快速增加。汽車的輕量化、輪胎 的綠色、節(jié)能、高性能化發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)橡膠材料提出了新的要求。當(dāng)然也不排除丁二烯生產(chǎn)采用其他的原料路線來(lái)滿足。根據(jù)目前掌握的數(shù)據(jù)測(cè)算，預(yù)計(jì)2022年我國(guó)丁二烯的表觀需求量在350萬(wàn)噸左右，而根據(jù)國(guó)內(nèi)石腦油為原料的乙烯產(chǎn)量測(cè)算，丁二烯產(chǎn)量在300萬(wàn)噸左右，未來(lái)丁二烯供應(yīng)仍存在較大的沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）缺口。表2列出了未來(lái) 幾年國(guó) 內(nèi)計(jì)劃新建順丁橡膠裝置情況。從供應(yīng)主體看， “十二五”期間，國(guó)內(nèi)兩大集團(tuán)公司和地方及民營(yíng)企業(yè)成為投資的主體，產(chǎn)能增加均在25～30萬(wàn)噸/年左右，但所占比例則有較大變化。從目前掌握的情況看，預(yù)計(jì)到2022年我國(guó)順丁橡膠產(chǎn)能將突破150萬(wàn)噸/年大關(guān)，“十二五”期間將新增88萬(wàn)噸/年左右；產(chǎn)能也將遠(yuǎn)超美國(guó)，成為世界最大的順丁橡膠生產(chǎn)國(guó)。此外，人民幣升值、勞動(dòng)力成本不斷上升、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移、反傾銷等貿(mào)易保護(hù)主義等因素也將使我國(guó)輪胎等橡膠制品出口增速降。盡管2022年受到輸美輪胎特保案的影響，出口美國(guó)輪胎減少，但我國(guó)輪胎總出口量同比增速仍%。. 橡膠制品出口仍將拉動(dòng)國(guó)內(nèi)橡膠需求增長(zhǎng)。結(jié)合未來(lái)國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式及國(guó)內(nèi)人口結(jié)構(gòu)變化等因素，根據(jù)國(guó)家相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，到“十二五”末，我國(guó)汽車需求量將達(dá)2 750萬(wàn)輛左右，其中乘用車需求在2 000萬(wàn)輛左右；，；乘用車千人保有量可達(dá)90輛左右。其中乘用車和商用車分別為4 661萬(wàn)輛和3 135萬(wàn)輛。其中乘用車和商用車分別為1 185萬(wàn)輛和647萬(wàn)輛。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)及金融危機(jī)后刺激政策的出臺(tái)，我國(guó)汽車產(chǎn)銷量快速增加。同時(shí)，我國(guó)橡膠加工及電子電器制造大國(guó)地位在“十二五”期間也不會(huì)發(fā)生較大的變化，出口仍將對(duì)國(guó)內(nèi)順丁橡膠需求產(chǎn)生較大的拉動(dòng)作用。而在“十一五”期間，涉外企業(yè)（含臺(tái)資）和其他企業(yè)（含民營(yíng)）開始進(jìn)入合成橡膠領(lǐng)域，其步伐則日趨增大，2022年已分別形成產(chǎn)能5萬(wàn)噸/年和8萬(wàn)噸/年，%%。（3）順丁橡膠供應(yīng)格局發(fā)生較大變化，競(jìng)爭(zhēng)多元化格局形成。同時(shí)，中國(guó)石油先后在錦州和獨(dú)山子的生產(chǎn)裝置上試產(chǎn)出稀土系順丁橡膠產(chǎn)品。過(guò)去10年，我國(guó)順丁橡膠品種逐漸豐富。（2）生產(chǎn)品種不斷增加，新增了鈷系及稀土系產(chǎn)品，但國(guó)內(nèi)自給率仍有所下降。但隨著經(jīng)濟(jì)刺激政策出臺(tái)，20222022年需求量快速回升。國(guó)內(nèi)年需求量持續(xù)增長(zhǎng)。20222022年%，2022年我國(guó)順丁橡膠產(chǎn)量已超出美國(guó)（58萬(wàn)噸），升至世界第一。過(guò)去10年我國(guó)順丁橡膠產(chǎn)能增長(zhǎng)較慢，在我國(guó)合成橡膠%%。. 近 10 年來(lái)國(guó)內(nèi)供求變化的特點(diǎn)（1）供需快速增長(zhǎng)。2022年，我國(guó)H I P S 的產(chǎn)量為8 8 萬(wàn)噸左右， 加之本體法ABS裝置用量，估計(jì)2022年順丁橡膠在上述塑料改性領(lǐng)域的消費(fèi)量在9萬(wàn)噸左右，占其總消費(fèi)量的%。隨著國(guó)內(nèi)電子電器行業(yè)的快速發(fā)展，HIPS和ABS樹脂消費(fèi)快速增加，而順丁橡膠作為塑料的抗沖改性劑也得到了進(jìn)一步應(yīng)用。子午化率較。我國(guó)輪胎企業(yè)眾多，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)由斜交胎向子午胎轉(zhuǎn)化、有內(nèi)胎向無(wú)內(nèi)胎轉(zhuǎn)化，高性能輪胎、綠色輪胎日益增多。順丁橡膠由于具有優(yōu)良的耐磨性、耐屈撓性等，在輪胎中具有其他膠種不可替代的用途，包括：胎側(cè)膠、載重斜交胎、導(dǎo)向輪胎胎面膠、冬用輪胎 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）胎面膠、子午胎胎圈護(hù)膠等。輪胎制造業(yè)是順丁橡膠的最大消費(fèi)用戶。從出口貿(mào)易方式來(lái)看，2022年主要通過(guò)保稅區(qū)（%）、一般