【正文】 ...................................................... 15 物料衡算及熱量衡算 .............................................................................................. 16 加料量及去單體回收工段的量 ...................................................................... 16 T0201 物料及熱量衡算 ................................................................................... 17 T0202 物料和熱量衡算 ................................................................................... 20 V0202 物料衡算 .............................................................................................. 24 化工與材料 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) II R0201 物料及熱量衡算 ................................................................................... 26 第 4 章 設(shè)備衡算 ............................................................................................................... 31 R0201 反應(yīng)器 ........................................................................................................... 31 計(jì)算依據(jù) ......................................................................................................... 31 計(jì)算反應(yīng)器的公稱直徑及高度 ...................................................................... 31 攪拌功率的計(jì)算 ............................................................................................. 31 E0205 己烷加熱器 .................................................................................................... 32 計(jì)算依據(jù) ......................................................................................................... 32 初選換熱器 ..................................................................................................... 32 聚合加料泵計(jì)算 ...................................................................................................... 35 計(jì)算依據(jù) ......................................................................................................... 35 確定泵的揚(yáng)程 ................................................................................................. 36 計(jì)算泵軸功率 ................................................................................................. 37 泵的選型 ......................................................................................................... 37 V0201 貯罐 ............................................................................................................... 37 計(jì)算依據(jù) ......................................................................................................... 37 設(shè)計(jì)計(jì)算與選型 ............................................................................................. 37 結(jié) 論 .................................................................................................................................. 39 參 考 文 獻(xiàn) ......................................................................................................................... 40 附 錄 .................................................................................................................................. 42 致 謝 .................................................................................................................................. 45 化工與材料工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 第 1 章 設(shè)計(jì)說明書 緒 論 設(shè)計(jì)依 據(jù) 本設(shè)計(jì)的依據(jù)主要包 括： （ 1） 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書。 （ 3） 化學(xué)工業(yè)部發(fā)布的《化工工藝設(shè)計(jì)施工圖內(nèi)容和深度的統(tǒng)一規(guī)定》。 指導(dǎo)思想 本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想主要包括： （ 1） 為了確保產(chǎn)品的質(zhì)量，生產(chǎn)過程的安全，采用溶液聚合生產(chǎn)技術(shù)。 （ 3） 危險(xiǎn)易燃易爆的場(chǎng)所，設(shè)計(jì)采用可靠的控制，報(bào)警消防設(shè)施。 （ 5） 為了 保證 生產(chǎn)正常進(jìn)行和操作人員的安全，廠房、車間、設(shè)備布置要嚴(yán)格按土建標(biāo)準(zhǔn)。它是由乙烯、丙烯共聚而得的二元聚合物或由乙烯、丙烯和非共軛二烯烴單體共聚而得的三元共聚物的總稱。 與天然橡膠、丁苯橡膠等其它通用橡膠相比 ， 乙丙橡膠具有卓越的耐候性、耐臭氧性和耐熱老化性 ,耐化學(xué)品性和電絕緣性 ， 因而乙丙橡膠被譽(yù)為“無裂紋橡膠” ； 與硅橡膠、氟橡膠等特種橡膠相比 ， 乙丙橡膠具有較好的物理機(jī)械性能和綜合性能 ； 此外 ， 乙丙橡膠還具有相對(duì)密度小、高充油、高填充性及與多種高聚物有良好的相容性等優(yōu)點(diǎn)。 乙丙橡膠主要品種牌號(hào)有百余種。從采用的催化體系可分釩系、鈦系、鋁系和茂 系 ,目前乙丙橡膠工業(yè)化產(chǎn)品仍以釩系、鋁系和鈦系為主。 目前 ， 世界乙丙橡膠的生產(chǎn)能力總體過剩 ， 但我國的生產(chǎn)能力和產(chǎn)量卻不能滿足國內(nèi)實(shí)際生產(chǎn)的需求 ， 每年都得大量進(jìn)口 ， 開發(fā)利用前景廣闊。 20xx 年吉林石化新建成的 萬噸 /年 的 乙丙橡膠 B 線裝置投入試生產(chǎn) ， 使中國乙丙橡膠產(chǎn)能增至 萬噸 /年 ， 但市場(chǎng)供化工與材料工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 應(yīng)量僅為 萬噸 ，表觀消費(fèi)量 萬噸 ， 供需矛盾不斷加劇 。所以，現(xiàn)在 新增 1 套 50kt/a 的乙丙橡膠裝置已是當(dāng)務(wù)之急。設(shè)備的布置既要緊湊，又要滿足生產(chǎn)工藝和安裝要求。 依照滿足工藝條件的原則 ，首先確定主設(shè)備的位置，其他設(shè)備要盡可能圍繞在主設(shè)備的四周，以便于操作、檢修和配管。閥門、儀表等部件離地面的距離應(yīng)該較近，以便于手工操作和檢修。 廠址的選擇 該車間應(yīng)該建在吉林市江北的化工工業(yè)區(qū)。這里是中國最早也是最大的化工生產(chǎn)基地，原料充足、便利。該區(qū)附近有動(dòng)力廠、電廠，所需動(dòng)力供應(yīng)方便，經(jīng)濟(jì)合理。而且，該 化工區(qū)地處吉林市的東北部，該地區(qū)的主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)和西北風(fēng)，所以對(duì)市區(qū)居民的生活以及附近的工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)均無影響。所以，在該處建廠，為最佳的位置。其中溶液聚合工藝是當(dāng)今世界上乙丙橡膠生產(chǎn)的主導(dǎo)工藝 ， 采用此工藝的裝置能力約占世界乙丙橡膠總生產(chǎn)能力的 %， 懸浮聚合法約占 %， 氣相法約占 %。反應(yīng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)可滿足反應(yīng)物料混合的要求，能準(zhǔn)確控制聚合反應(yīng)工藝參數(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量，聚合物膠液濃度高而循環(huán)溶劑量少，聚合釜體積小但生產(chǎn)強(qiáng)度高，原料和循環(huán)單體不需要精制，催化劑效率高，三廢中釩含量低，生產(chǎn)彈性大 ； 生產(chǎn)操作費(fèi)用低，裝置年操作時(shí)間長，原料和催化劑的消耗低，采用先進(jìn)控制系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行控制，技術(shù)比較成熟，操作穩(wěn)定，是工業(yè)生產(chǎn)的主要方法 ； 產(chǎn)品質(zhì)量具有極強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。不足之處是由于聚合在溶劑中進(jìn)行，傳質(zhì)傳熱受到一定的限制，聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般控制在 6%~9%，最高僅達(dá) 11%~14%，聚合效率低 ；由于使用溶劑，需要將其回收精制 ； 后處理時(shí)需要從產(chǎn)品中脫出催化劑殘?jiān)?； 生產(chǎn)流程長，設(shè)備多，裝置固定投資及操作成本較高。不足之處是由于不用溶劑 ，殘留催化劑分離 比較困難 ，產(chǎn)品品種牌號(hào)少 ， 質(zhì)量均勻性較差 ， 灰分含量較高 ， 其用途有一定的局限性 ， 主要用于聚烯烴改性 ； 聚合物為不溶于液態(tài)丙烯的懸浮粒子 ， 使其保持懸浮狀態(tài)較困難 ， 尤其當(dāng)聚合物濃度較高和出現(xiàn)少量凝膠時(shí) ， 反應(yīng)釜易于掛膠 ， 甚至發(fā)生設(shè)備管道堵塞現(xiàn)象 ， 產(chǎn)品的電絕緣性能較差。不足之處是產(chǎn)品中含有大量的炭黑 ， 產(chǎn)品通用性較差 ， 橡膠性能不適應(yīng)某些用途需要 ， 限制了它的使用范圍。 本設(shè)計(jì)采用的生產(chǎn)方法是溶液聚合工藝， 該生產(chǎn)工藝以 ZieglerNatta 釩 鋁催化體系為催化劑 ， 正己烷為溶 劑 ， 乙叉降冰片烯 (ENB 為第三單體 ， 氫氣為分子量調(diào)節(jié)劑。 乙烯、丙稀和二烯烴在齊格勒－納塔型催化劑作用下，按配位聚合機(jī)理進(jìn)行共聚合反應(yīng) 。 丙烯由界區(qū)外由管道送入裝置，用 FRCQ0202 控制流量后送入乙烯氣集管。 通過調(diào)節(jié)計(jì)量泵 P0102， P0103， P0104 的沖程，將所需的助催化劑按規(guī)定的比例送入R0201 中。 （ 2）聚合反應(yīng) 當(dāng)原料、催化劑、溶劑在 R0201 中經(jīng)充分?jǐn)嚢韬?，?P0101 將主催化劑 V（ VX） Cat送入 R0201 中，并用 HPHX 以 （ VX） Cat 進(jìn)行稀釋，用 E0205 來的 RHX提供聚合反應(yīng)發(fā)生所需要的熱量，聚合反應(yīng)開始連續(xù)進(jìn)行。通常將 R0202 的液位 LRCS202 設(shè)定在 40％。 R0201 的操作壓力是 ～ ， 操作溫度是 35～ 55℃?；づc材料工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 T0201 塔的操作條件是：頂部溫度 ℃～ ℃，底部溫度 ℃～ ℃，操作壓力。 T0201 塔底的聚合物溶液，進(jìn)入 Z0201（過濾器），使凝膠等雜志得以過濾，過濾后的聚合物溶液，根據(jù) T0201 的液位（ LRCA0201 設(shè)定為 50％）控制 P0203（聚合物進(jìn)料泵）出口閥 LRCV0203 的開度，將聚合物溶液送入 R0301（失活器）中 ,（當(dāng) LRCV0221 兩側(cè)的壓差 PDRS0223 被啟動(dòng)，說明使用的 Z0201 過濾器堵塞，需要重新更換）。在 T0202塔的底部，吸收了大量未反應(yīng)單體的己烷，用泵 P0204（己烷循環(huán)泵），經(jīng) E0205（循環(huán)己烷加熱器，僅開車時(shí)用，且出口溫度 TRC0202 不宜超過 60℃），送往 R0201 的底部，其流量由 T0202 的液位控制，通常 T0202 的液位 LRC0202 設(shè)定為 30％，另有一部分循環(huán)己烷則與由 P0206 來的含有微量水的己烷一起從 R0201 頂部流入，其作用有兩個(gè)： 一是消泡；二是利用己烷中含有的微量水分殺死 R0201 揮發(fā)出來氣體中含有的催化劑，避免可能發(fā)生的對(duì)反應(yīng)熱去除系統(tǒng)的影響。 來自 R0201 的循環(huán)氣體，經(jīng) E0201（高位冷卻器、冷卻介質(zhì) CCW）和 E0202（高位冷凝器、冷凝介質(zhì) ABR）的冷卻和