【正文】 00 出料 丁烯 丁二烯 溶劑油 去終止釜聚丁二烯 三種引發(fā)劑 掛膠損失 出料合計 100 終止劑、防老劑系統(tǒng) 計算公式如下： 100% ???? ?丁 二 烯 摩 爾 數(shù) 鋁 丁 比 醇 鋁 比 乙 醇 分 子 量乙 醇 用 量 乙 醇 純 度 乙 醇 密 度 42 9 0 2 .7 8 0 1 .0 1 0 6 4 60 .9 5 8 1 0 5 40 .0 0 1 9 3 1 .5 6 3 3 ?? ? ? ?? ????3m / hk g / h 沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 13 ① 其中含水量約占 5%，其量約為： = kg/h ② 則用 100%乙醇用量約： = kg/h ③ 防老劑用量：設(shè)取防老劑 /丁二烯＝ %，防老配制濃度為 117 g/l： = kg/h， 247。542104142=換算為硼的量： 247。198=247。= kg/h (2)三異丁基鋁 [Al(iC4H9)3]： M[Al(iC4H9)3]=198 g/mol， M (Al)=27 g/mol 247。54105=247。 沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 11 溶劑油系統(tǒng) (1)取丁油量的濃度為 (2)每小時進入聚合釜 的丁油量： 247。丁二烯密度： 628kg/m3。則需要的原料量： 247。7200= kg/h (3)需 100%純度的丁二烯量為： = kg/h (4)除去 %的損失量應(yīng)該有聚丁二烯： ()= kg/h (5)所以需要 100%純度的丁二烯量： 247。水：使用 中壓沖洗水， 低壓沖洗水，蒸汽：使用 、515℃ 的過熱蒸汽， 、 330℃ 的過熱蒸汽， 、 219℃ 的飽和蒸汽， 、147℃ 的飽和蒸汽， 、 158℃ 的增壓蒸汽 [9]。 (2) 發(fā)展要求： 廠區(qū)布置要求有較大的彈性，對于工廠的發(fā)展變化有較大的適應(yīng)性，即隨著工廠不斷發(fā)展變化，廠區(qū)的不斷擴大，廠區(qū)的衛(wèi)生布局和安全布局方面人能滿足合理性。 總布局主要應(yīng)該滿足三個方面的要求： 保證徑直和便捷的生產(chǎn)作業(yè)線，并盡可能避免交叉和迂回，使各種物料和輸送距離為最小，同時將水，電，汽耗最大的車間盡量集中，形成負(fù)荷中心，并 使其與供應(yīng)來源靠近，使水電汽輸送距離最小。 (3) 應(yīng)選擇交通運輸方便之處，能源有保障，電力供應(yīng)穩(wěn)定并與電力部門有供電協(xié)議。 廠址的選擇： (1) 周圍環(huán)境的空氣含塵量，含菌量要低，應(yīng)選在農(nóng)村或市郊。 廠房的布置及水電汽的要求 廠房設(shè)計求簡單，一般為長方形，設(shè)計如下：該車間為 落地設(shè)計。工人操作場所應(yīng)加強噪聲防護，可選用防噪耳塞和防噪聲耳罩。生產(chǎn)車間地點噪聲容許標(biāo)準(zhǔn)為 85dB（ A），現(xiàn)有企業(yè)暫時達(dá)不到此標(biāo)準(zhǔn)可放寬至不超過 115dB（ A）（每天接觸時間不超過 1h）。 c) 濺入眼內(nèi)，立即用大量清水沖洗，再用生理鹽水或 3%的硫待硫酸鈉溶液沖洗，對癥治療 [10]。 (4)三氟化硼乙醚絡(luò)合物 a) 急性中毒，應(yīng)立即將患者移出毒區(qū)，到新鮮而暖和的場所用 2～ 4%的小蘇打洗鼻、含嗽口，然后送往醫(yī)院。 (3)三異丁基鋁 a) 設(shè)備和管道必須保持良好的密封，不允許含有氧氣和水，加強通風(fēng)。 b) 進入高危險氣體濃度區(qū)作業(yè)時，一定要穿好工作服、防護手套、膠鞋，戴好防毒面具等防護措施，作業(yè)完后要淋澡沖洗，要嚴(yán)格遵守規(guī)章制度。 c) 當(dāng)員工發(fā)生了急性中毒時，急救人員必須做好自身的防護措施，比如配戴氧氣呼吸器，迅速把傷員從污染區(qū)迅速轉(zhuǎn)移到空氣新鮮，溫度適宜的地方，并且迅速實施救助措施比如人工呼吸等，直至傷員能自主的呼吸。 有毒害物質(zhì)的防護 (1)1,3丁二烯 沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 8 a) 在生產(chǎn)過程中所用設(shè)備和管道必須保持良好的密封性，作業(yè)場所必須保持良好的通風(fēng)條件。液面計、安全閥、防爆膜、壓力表以及連鎖等安全設(shè)施都必須保持完好并其投入使用。并對員工實行全員消防知識培訓(xùn)，增強他們的安全意識。 ③ 室內(nèi)廠房要保持良好的通風(fēng)環(huán)境，以防可燃?xì)怏w的大量積聚，并且在濃度高、危性險較大的易燃易爆氣體場所要設(shè)置可燃?xì)怏w測報儀，防止發(fā)生爆炸。增強員工的安全意識。在操作過程中要嚴(yán)格按照工藝指標(biāo)執(zhí)行，嚴(yán)格的遵守操作規(guī)程。 ⑤ 三氟化硼乙醚絡(luò)合物也是具有刺激性的液體，很容易與空氣、水反應(yīng)，對人體具有較強的腐蝕作用。而粉體和空氣可形成爆炸性的混合物，當(dāng)達(dá)到一定的濃度時，遇到明火會發(fā)生爆炸。 ③ C6溶劑油也是很容易燃燒，遇到明火或者高熱時燃燒造成爆炸。 ② 三異丁基鋁在空氣中反應(yīng)很強烈，會產(chǎn)生煙霧或者起火燃燒，遇到水的話，反應(yīng)更為劇烈，從而造成爆炸現(xiàn) 象，能與酸類、胺類、醇類、鹵素等發(fā)生強烈的反應(yīng)。 (4)溶劑油 溶劑油主要是通過呼吸道和皮膚的吸收，進入人體造成中樞神經(jīng)系統(tǒng)的損傷，造成急性中毒，甚至可能會出現(xiàn)腦出血、水腫等情況。 (2)三異丁基鋁 此物質(zhì)在未稀釋的原液具有較強的腐蝕性能把皮膚灼傷，并且對上眼結(jié)膜和上呼吸道眼有刺激的作用，對人身體傷害較大。 (3)防止大氣污染： ① 來自聚合系統(tǒng)的尾氣送至 火炬燃燒； ② 干燥系統(tǒng)的干燥介質(zhì)成閉路循環(huán)使用，避免了廢氣排放污染了大氣。 (1)防止廢渣污染： 聚合釜產(chǎn)生的無規(guī)物，部分進入產(chǎn)品，部分隨廢己烷送至己烷回收工段，分離的無規(guī)物再利用，這樣既保護環(huán)境又降低原料單耗。 (2)后處理工段操作控制指標(biāo) 膠液罐：貯量罐容積的 80%；壓力 ?；膠液泵壓力 ?；凝聚釜釜頂溫度： 94~98℃ ；壓力 ?；釜底溫度： 96~101℃ ；液面蒸汽壓力 ；水膠比 (體積 )： 5~8；循環(huán)水壓力 ；安全閥定壓： ；噴膠量： 10~25m3/h，循環(huán)水pH 值： 8~10；分層罐：常壓 (開口 )；界面比隔板高 40%~60%；液面比隔板高 20%~80%；熱水罐：液面 1/2；洗膠罐水溫： 45~55℃ ；洗滌水罐液面 1/4；干燥崗：擠壓機出口膠含水： 8~12%；熱風(fēng)溫度： 80~100℃ ；蒸汽壓力 ；循環(huán)水壓力： ?；干燥五段溫度： 175℃ ；壓塊崗：高壓油壓 25MPa；控制油路油壓 ；低壓油壓 5MPa。稱重壓好的膠塊用薄膜包好，再裝入紙袋封好入庫。對膠粒用擠壓機進行擠壓，使含水量降至 8~15%，進而把它切成條形狀，進行膨脹和內(nèi)蒸，即是把它送入膨脹干燥機加熱、加壓，把膠粒的絕大部分水分脫去，再送入水平紅外干燥箱干燥，使膠的含水量達(dá)標(biāo)﹙ %以下﹚。釜底膠粒和循環(huán)熱水經(jīng)顆粒泵送入洗膠崗的緩沖罐，再經(jīng) 1 號振動篩分離出膠粒送至洗膠罐 [5]。 合格膠液經(jīng)泵輸送并噴射到凝聚釜內(nèi)，在熱水、機械攪拌和蒸汽加熱的作用下，進行充分凝聚形成顆粒，并蒸出溶劑油溶劑和少量丁二烯。 終止反應(yīng)后的膠液則進入膠液儲罐，同時將部分反應(yīng)未轉(zhuǎn)化的丁二烯物料經(jīng)液罐罐項壓控調(diào)節(jié)閥，再經(jīng)過鹽水冷凝冷卻器，進入配置的丁二烯貯罐，最后輸送去丁二烯回沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 5 收罐區(qū)。薄膜崗對產(chǎn)物用薄膜進行包裝。干燥崗把含水 40~60%的膠粒物質(zhì)，通過擠壓脫水機、膨脹干燥機和干燥箱降到 %以下，并呈海綿狀，直徑為 10mm小膠條送至壓塊崗。凝聚崗將終止后進入膠液罐混合的門尼粘度合格的膠液進行凝聚，膠粒送洗膠崗，溶劑油送回收工段。 (2)后處理工段 后處理工段包括混膠崗、凝聚崗、洗膠崗、干燥崗、壓塊崗、薄膜崗、紙袋崗。首釜膠液自釜項出口出來，由第二釜釜底進入第二釜繼續(xù)進行反應(yīng)；再由第二釜的釜項出口出來，由第三釜釜底進入第三釜繼續(xù)進行反應(yīng)；由第三釜的釜項出口出來，進入第四釜繼續(xù)進行反應(yīng)；當(dāng)反應(yīng)物料達(dá)到一定粘度和轉(zhuǎn)化率后，在第四釜的出口管線和終止劑從 終止釜釜底進入終止釜進行終止反應(yīng)處理；最后，膠液由終止釜項出口出來，經(jīng)膠液過濾器和壓力控制閥入成品工段凝聚崗的膠液罐 [4]。硼引發(fā)劑組分則是由硼計量泵直接送出和稀釋油溶劑經(jīng)文氏管進行混合后，在釜底與丁油混合后進入首釜。流量控制閥對來自乙腈的丁二烯進行調(diào)控在合適的流量范圍內(nèi)，反應(yīng)物料流進文氏管后和溶劑油溶劑進行充分混合，進而流進丁油預(yù)熱器和預(yù)冷器進行熱量交換，從而能夠控制溶液以合適的溫度入釜。配制崗的負(fù)責(zé)主要為聚合反應(yīng)配制各種引發(fā)劑和終止劑，同時還負(fù)責(zé)接收從鋁劑車間配制好的三異丁基鋁溶劑。當(dāng)聚合崗開車運作，罐區(qū)連續(xù)不斷的給聚合釜輸送溶劑油；原料單體丁二烯則由后乙腈直接輸送 進行聚合，聚合釜停產(chǎn)后，則未反應(yīng)的丁二烯直接輸送回罐區(qū)。 表 12 成品膠質(zhì)量指標(biāo) 項目 優(yōu)級品 一級品 合格品 揮發(fā)份 % ? ? ? 灰分 % ? ? ? 生膠門尼粘度 M100℃ 1+4 45?5 45?5 45?7 混煉膠門尼粘度 M100℃ 1+4 ?68 ?73 ?73 300％定伸應(yīng)力 MPa 25min ~ ~ ~ 35min ~ ~ ~ 50min ~ ~ ~ 拉伸強度 MPa 35min ? ? ? 伸長率 % 35min ?450 ?430 ?430 生產(chǎn)流程簡述 生產(chǎn)流程簡述及工藝設(shè)備選擇 (1)聚合工段 沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 4 聚合工段流程主要是由罐區(qū)、計量、聚合、配制、粘度五個主要崗位所組成。通過與天然橡膠作對比，順式順丁橡膠具有耐低溫性好、耐磨性佳、彈性高和生熱性小、耐撓曲性及動態(tài)性能好以及耐老化、而永久性好等特點，它被廣泛用于輪胎加工行業(yè)，但它也有加工性 欠佳、強度較差、抗?jié)窕圆缓谩⒂欣淞餍詢A向等缺點 [2]。順式 結(jié)構(gòu)聚合物在產(chǎn)物中占很大部分，使得聚合物大分子的規(guī)整性比較好，且產(chǎn)物分子鏈間無取代基，形成的對稱性好，但重復(fù)結(jié)構(gòu)單元之間的距離比較大，故造成順式 1,4 結(jié)構(gòu)聚合物比反式 1,4 結(jié)構(gòu)聚合物更難于結(jié)晶。 沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 3 環(huán)烷酸鎳－三異丁基鋁－三氟化硼乙醚絡(luò)合物混合引發(fā)劑體系促使丁二烯聚合反應(yīng)后的產(chǎn)物中含 96%~98%的順式 1,4 結(jié)構(gòu)， 1%~2%反式 1,4 結(jié)構(gòu)和 1%~2%的 1,2 結(jié)構(gòu)加成物。順丁橡膠的分子結(jié)構(gòu)直接影響決定了它的性質(zhì)。綜合比較后，確定稀硼單加為最佳方式。 (5)引發(fā)劑活性中心的形成方式的選擇 ——陳化方式 陳化指為了提高引發(fā)劑活性，充分發(fā)揮各組分的作用，在進行聚合反應(yīng)前先把引發(fā)劑各組分溶液按一定 比例配比，在適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條件下進行的預(yù)混合反應(yīng)。從溶解度參數(shù)、體系粘度、生產(chǎn)能力的提高、工程傳熱與攪拌等幾 個方面對苯、甲苯 庚烷、甲苯、溶劑油等進行較為全面的比較，然后選擇溶劑油。 (2)單體原料路線的確定 經(jīng)過對乙醇法、丁烯氧化脫氫法、乙炔法、丁烯催化脫氫法、石油高溫裂解回收法等方法的各種優(yōu)點缺點的對比，然后結(jié)合實際情況，選擇了丁烯氧化脫氫制丁二烯原料的生產(chǎn)路線。溶液聚合工藝處理路線包括了反應(yīng)活性中心的形成，特殊引發(fā)劑組分的安全防護等；由于混合溶劑在連續(xù)反應(yīng)過程中的存在，所以要考慮溶劑的回收、循環(huán)利用，反應(yīng)的終止方式等過程。 工藝路線 (1)聚合方法路線的選定 分析產(chǎn)物，從結(jié)構(gòu)要求方面入手。 主要生產(chǎn)原料：單體丁二烯；反應(yīng)引發(fā)劑為環(huán)烷酸鎳、三氟化硼乙醚絡(luò) 合物的混合物、三異丁基鋁；主要溶劑為溶劑油；所用終止劑為乙醇；防老劑為 2,6二叔丁基對甲苯酚。 各釜物料組成及物性據(jù)數(shù) ................................................................................................ 41 各釜對流傳熱系數(shù) ?和傳熱系數(shù) K 的計算 .................................................................... 42 夾套內(nèi)冷卻鹽水的對流傳熱系數(shù) ?1計算 .................................................................... 42 釜內(nèi)對流傳熱系數(shù) ?2i的計算 ....................................................................................... 44 各釜總傳熱系數(shù) K 的計算 ........................................................................................... 45 聚合釜攪拌功率的計算 ................................................................................................ 46 熱量衡算 ............................................................................................................................ 48 第四章 設(shè)備計算及選型 ........................................................................................................ 52 聚合