【正文】 1 1 11112233 2K ? ? ? ? ???? ?? ?? ? 年產(chǎn) 。 . . . . .? ? ? ???? ??? ?W m C/ ( )2 0? （ 2） 釜內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù) ?2i 的計(jì)算 根據(jù)《化學(xué)工程手冊(cè)》第 5 篇《攪拌與混合》 P31 有關(guān)高粘度流體采用雙螺帶式攪拌槽的傳熱公式，即永田公式： 當(dāng) 1 Re 1000 時(shí)： Nuw? ??? ???4 2 13 13 0 14. Re Pr .?? Re 1000 時(shí)： Nuw? ??? ???0 42 23 13 0 14. Re Pr .?? 考慮葉輪與槽壁間隙大小對(duì)傳熱的影響時(shí)： Nu D dD? ??? ??? ???? ??? ?1 75 13 13 0 213. Re Pr .?? ? ?2i DNu? Re? d n2 ?? 攪拌雷諾準(zhǔn)數(shù) 式中 d — 攪拌葉輪直徑， m； n — 攪拌轉(zhuǎn)數(shù)， r/s； D — 聚合釜內(nèi)徑， m； 設(shè)計(jì)中取： D＝ m； d＝ ； D＝ m； 年產(chǎn) 萬(wàn)噸順丁橡膠聚合車間工藝設(shè)計(jì) 34 n＝ 59 r/min。 .? ???? ???lR 式中 R— 曲率半徑，設(shè)計(jì)取 916mm。則傳熱面特尺寸為： ? ?l mm m? ? ?? ? ? ?4 500 342 500 34 63 67 0 06367. . 那么： Pr . .. .? ? ? ? ??2 859 10 6 3 100 4885 36 873 3 Re . .. .? ? ?? ??0 06367 0 8 12456 3 10 10065 9243 由于 0?Pr?100 Re?10000，所以： ? ? ??1 0 8 130 140 027? ??? ???. Re Pr..l w 計(jì)算時(shí)取 ??w?????? ?0 141 05.. ? ? ? ?? 1 0 8 130 027 0 08370 06367 10065 924 36 87 1 05 197 629? ? ? ? ? ?. .. . . . ..W m C/ ( )2 0? 因鹽水在彎曲的螺旋導(dǎo)流 板中流動(dòng)，所以要對(duì) ?1 進(jìn)行修正?！?)； ?w— 流體在壁溫條件下的粘度， Pa℃ ) 熱導(dǎo)率 ? W/(m． ℃ ) 門尼粘度 動(dòng)力粘度 ? Pa． s 一 94 膠液 50 二 94 膠液 50 三 94 膠液 45 四 94 膠液 45 注：根據(jù)各釜門尼粘度和膠液濃度查《高聚物合成工藝學(xué)》確定各釜的動(dòng)力粘度 ? 和傳熱系數(shù) K 的計(jì)算 （ 1）夾套內(nèi)冷卻鹽水對(duì)流傳熱系數(shù) ?1 的計(jì)算 基本方程式： lNλ=α u1 N u ? ??? ???0 027 0 8 0 330 14. Re Pr. ..?? μρlu=Re Pr ? Cp?? 式中 ?1— 夾套對(duì)流傳熱系數(shù)， W m C/ ( )2 0? ； Nu— 努塞爾準(zhǔn)數(shù)； Re— 雷諾準(zhǔn)數(shù)； l — 傳熱面的特征尺寸， m； ?— 流體的熱導(dǎo)率， W m C/ ( )2 0? ； 年產(chǎn) 萬(wàn)噸順丁橡膠聚合車間工藝設(shè)計(jì) 32 u— 流體的流速， m/s； ?— 流體的密度， kgm/ 3 ； ?— 流體的粘度， Pa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 x x x x4，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。min) [C℃ ) 熱導(dǎo)率 ? W/(m℃ ) 熱導(dǎo)率 ? W/(m℃ ) 熱導(dǎo)率 ? W/(m ℃ ) 《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》下P645 Cp WCpi i?? 熱導(dǎo)率 ? W/(mXW2 解得 W2＝ kg/h F2＝ kg/h 提濃塔、脫水塔物料衡算列下表 表 210 提濃塔物料衡算 組 分 進(jìn) 料 塔 頂 塔 底 kg/h w kg/h w kg/h w C4H6 % % % nC6H14 % % % H2O % 0 0% % 合計(jì) 100% 100% 100% 表 211 脫水塔物料衡算 組 分 進(jìn)料 塔頂 塔底 kg/h w kg/h w kg/h w C4H6 % % 0 0 H20 % % 0 0 nC6H14 % % % nC8H18 % 0 0 % 年產(chǎn) 萬(wàn)噸順丁橡膠聚合車間工藝設(shè)計(jì) 27 合計(jì) 100% 100% 100% F1＝ F＋ F1’＝ ＋ ＝ kg/h 以回收塔為物料衡算范圍，對(duì)溶劑油做物料衡算 ＝ D3＋ W3 ＝ XD2＋ W2X D2 ＝ D2＋ W1 ＝ D2 解得 脫 水塔 提濃塔 回收塔 年產(chǎn) 萬(wàn)噸順丁橡膠聚合車間工藝設(shè)計(jì) 26 D2＝ kg/h W1＝ 在 Ⅱ 范圍內(nèi)對(duì)丁二烯做物料衡算： F2＝ D2＋ W2 F2 表 29 溶劑回收進(jìn)料組成 組成 kg/h w Mi kmol/h x nC8H18 % 114 % nC6H14 % 86 % C4H6 % 54 % H2O % 18 % 合計(jì) 100% 100% 工藝要求 年產(chǎn) 萬(wàn)噸順丁橡膠聚合車間工藝設(shè)計(jì) 25 脫水塔 塔頂 含丁二烯 40%，溶劑油 60% 塔底 不含丁二烯和水； 提濃塔 塔頂 含丁二烯 98%，溶劑油 2% 塔底 含丁二烯 % 回收塔 塔頂 含溶劑油 % 溶劑回 收部分物料衡算如圖 28 所示 D2 D3 Ⅰ D1 Ⅱ F1’ F F1 F2 F3 W3 W1 W2 圖 28 在 Ⅰ 衡算范圍內(nèi)對(duì)丁二烯做物料衡算列式 F＝ D2＋ W1 F1000 kg/t8000 h ＝ t 結(jié)果約為 15000 t，所以設(shè)計(jì)合格。＝ kg/h 所需冷凝量總和 G＝ ＋ ＋ ＋ ＝ kg/h G 中有 kg/h 包含在膠粒內(nèi)，全部冷凝水與循環(huán)水一起去振動(dòng)篩。＝ kg/h ③ 丁二烯所需冷凝量 Gw(丁二烯 )＝ [＋ (95－ 20)]247。（ 95℃ － 20℃ ） ] / 焓差 ① 溶劑油氣化 所需冷凝量 Gw(溶劑油 )＝ [＋ (95－ 20)]247。 可得，焓差： △H＝ － ＝ kJ/kg 估算水蒸氣冷凝量： 計(jì)算公式： Gw＝質(zhì)量 （ 2） 損失量 丁二烯機(jī)械損失 ＝ kg/h 聚丁二烯渣沫損失 ＝ kg/h 防老劑損失 ＝ kg/h （ 3） 去振動(dòng)篩的聚丁二烯膠粒量 聚丁二烯 － ＝ kg/h 膠粒內(nèi)防老劑 － ＝ kg/h 膠粒內(nèi)含油 ＝ kg/h 膠粒內(nèi)含水 ＝ kg/h （ 4） 水蒸氣冷凝量 溶劑油氣化量 － ＝ kg/h 丁烯氣化量 kg/h 丁二烯氣化量 － ＝ kg/h 注：未扣除膠液罐中回收的丁二烯量。攝氏度 )； l. 經(jīng)振動(dòng)篩后自由水全部脫除，脫粒內(nèi)含 60%，含油約為 %； （即揮發(fā)份）小于 %； 注： ⑧ 、 ⑨ 、 ⑩ 數(shù)據(jù)來(lái)自《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》下冊(cè)； ⑦ 來(lái)自《高聚物合成工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》第 30 頁(yè)；其余來(lái)自某橡膠廠現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)?！?)； j. 95℃ 時(shí)丁二烯的汽化熱為 kJ/kg； 2090℃ 的平均比熱容為 kJ/(kg(810) 防老劑 246 終止劑乙醇 聚合釜來(lái)的膠液 終 止 釜 去 凝 聚 釜 年產(chǎn) 萬(wàn)噸順丁橡膠聚合車間工藝設(shè)計(jì) 14 ＝ m3/h ＝ 810 ＝ kg/h 含水量為： ＝ kg/h 100%乙醇用量為： － ＝ ② 防老劑用量計(jì)算 防老劑 /丁二烯＝ %，防老劑配制濃度為 117g/L 防老劑 總 用量＝ ＝ kg/h＝ 247。142＝ kg/h 247。27＝ kmol/h ③ 三氯化硼乙醚絡(luò)合物 [BF3(C2H5)2O] M [BF3(C2H5)2O] ＝ 142 kg/kmol MB＝ kg/kmol 則所需 [BF3(C2H5)2O]的量為 247。54104198＝ kg/h 其中鋁為 27247。＝ kmol/h 成品中環(huán)烷酸鎳的含量為 %，則所需環(huán)烷酸鎳為 年產(chǎn) 萬(wàn)噸順丁橡膠聚合車間工藝設(shè)計(jì) 12 247。135＝ m3 每小時(shí)進(jìn)入聚合釜的丁二烯 原 料 量 每小時(shí)進(jìn)入聚合釜的溶劑油量 － ＝ m3 660＝ kg 引發(fā)劑系統(tǒng) 引發(fā)劑用量計(jì)算公式： 引發(fā)劑用量＝丁二烯進(jìn)料量 ( 引發(fā)劑 /丁二烯 )引發(fā)劑摩爾質(zhì)量 ① 環(huán)烷酸鎳 (CnH2n1COO)2Ni M 鎳 ＝ 247。＝ kg/h 1%按正丁烯計(jì)算 : － ＝ kg/h 表 21 計(jì)算結(jié)果 組分 w kg/h t/d t/a M3/h 正丁烯 1% 丁二烯 99% 合計(jì) 100% 注：正丁烯的密度： 596kg/m3；丁二烯的密度： 628kg/m3；溶劑油的密度： 661kg/m3。8000＝ 103 kg/h 需純度為 100%丁二烯量 : 103＝ kg/h 溶劑油 丁二烯 鎳組分 鋁組分 硼組分 去終 止釜 掛膠 終止釜 終止釜 終止釜 終止釜 年產(chǎn) 萬(wàn)噸順丁橡膠聚合車間工藝設(shè)計(jì) 11 除去 %的丁二烯損失 : （ 1－ %）＝ kg/h 需要純度 100%的丁二烯 247。 裝置總收率為 %，總損耗為 %。 年產(chǎn) 萬(wàn)噸順丁橡膠聚合車間工藝設(shè)計(jì) 10 第二章 工藝計(jì)算及主要設(shè)備選型 物料衡算 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) ① 產(chǎn)量： 15000t； ② 開(kāi)工時(shí)間： 8000 小時(shí) /年； ③ 每噸順丁橡膠消耗丁二烯 噸； ④轉(zhuǎn)化率： 85%； ⑤ 丁二烯濃度 12~15g/100mL； ⑥ 丁油入釜溫度 ≤40℃ ； ⑦ 末釜溫度 ≤110℃ ； ⑧ 聚合系統(tǒng)壓力 ≤； ⑨ 計(jì)量罐壓力 ≤； ⑩ 計(jì)量壓力泵 ≤。 車間組成：該車間主要由聚合工段和后處理工段組成。 橡膠在加工、 儲(chǔ)存 、 使用過(guò)程中受空氣中的氧，熱合機(jī)械力作用，使橡膠變硬發(fā)脆或變軟發(fā)粘， 使其 物理性能下降，加入防老劑可延緩老化， 延 長(zhǎng)橡膠的壽命。 終止劑與防老 劑 終止劑：乙醇 來(lái)源： 95%的工業(yè)乙醇 當(dāng)聚合反應(yīng)進(jìn)