顺丁橡胶聚合车间设计

顺丁橡胶聚合车间设计

一 绪论

1、顺丁橡胶发展史

我国顺丁橡胶的研究开发始于20世纪60年代，1971年北京燕山石油化工公司合成橡胶厂建成投产了我国第一套镍系顺丁橡胶生产装臵，生产能力为1.5万吨/年，生产过程中采用抽余油为溶剂，环烷酸镍、二氟化硼乙醚络合物和三异丁基铝为催化剂。此后，锦州石油化工公司、齐鲁石油化工公司以及湖南岳阳巴陵石油化工公司等单位也先后采用国内生产技术建成顺丁橡胶生产装臵。1998年，锦州石油化工公司与中科院长春应用化学研究所合作，在锦州石油化工公司万吨级镍系顺丁烯橡胶生产装臵上采用绝热聚合方式实现了钦系稀土顺丁橡胶的工业化生产，目前生产能力己经达到1.5万吨/年，可提供三种不同门尼粘度的稀土顺丁橡胶产品，使我国顺丁橡胶的生产水平又上了一个新台阶。2000年茂名石化公司从Fina公司引进的低顺式顺丁橡胶生产装臵顺利生产出合格产品，同年齐鲁石油化工公司合成橡胶厂研究开发出抓化顺丁橡胶产品。2003年北京燕山石油化工公司研究院开发出低顺式顺丁橡胶生产技术，并在燕化公司合成橡胶厂SBS生产装臵上顺利进行了全流程的试生产。目前我国顺丁橡胶的生产厂家有9家，总生产能力为40.0万吨l年，约占世界顺丁橡胶总生产能力的13.3%，是仅次于美国的世界上第2大顺丁橡胶生产国1261。其中中石化集团公司的生产装臵有5套，总生产能力为28.0万吨滓，约占全国总生产能力的70%;中石油集团公司的生产厂家有3家，总生产能力为12.0万吨j年，约占全国总生产能力的30%。主要的生产厂家有中国北京燕山石油化工公司(生产能力为12.0万吨/年)、中石化上海高桥石油化工公司(生产能力为8.0万吨/年)、中石化齐鲁石油化工公司(生产能力为4.0万吨/年)、中石化巴陵石油化工公司(生产能力为3.0万吨/年)、中石油锦州石油化工公司(生产能力为5.0万吨/年)、中石油新强独山子石油化工公司?生产能力为2.0万吨/年?、中石油大庆石油化工总厂(生产能力为5.0万吨I年)以及中石化茂名石油化工公司(生产能力为1.0万吨1年)等，其中北京燕山石油化工公司的12.0万吨/年生产装臵是目前世界上单套生产规模最大的镍系顺丁橡胶生产装臵，生产能力约占国内总生产能力的30%。除茂名石油化工的低顺式顺丁橡胶装臵采用了引进的比利时Fina公司的技术外，其余7套均采用国内生产工艺。

近年来，我国顺丁橡胶的生产发展很快，产量不断增加。1990年我国顺丁橡胶的产量只有11.9万吨，1995年增加到22.6万吨，2000年产量突破30.0万吨，达到31.34万吨，1990-1995年产量的年均增长率高达13.67%, 1995^'2000年产量的年均增长率为6.76%0 2001年我国顺丁橡胶的产量达到33.41万吨，比2000年增长6.60%0 2002年产量进一步增加到34.12万吨，比2001增长2.130% 2003年我国顺丁橡胶的产最达到39.06万吨，比2002年增长14.5%。其中北京燕山石油化工公司合成橡胶厂2003年的产量达到12.22万吨，约占全国顺丁橡胶总产量的31.28%，位居全国之首;其次是上海高桥石油化工公司，2003年产量达到9.27万吨，约占全国顺丁橡胶总产量的27.73%e 2003年我国顺丁橡胶的生产厂家有7家，总生产能力约为39.0万吨，产量为39.06万吨，比2002年的34.1195万吨增长14.5%，装臵开工率为100.1%。

1

2、 顺丁橡胶的用途

顺丁橡胶的用途主要用于制造轮胎，还可用于制造耐磨制品（如胶鞋、胶辊）、耐寒制品和防震制品，可作为塑料的改性剂。顺丁橡胶可与多种橡胶并用。制造乘用汽车轮时，可与丁苯橡胶并用，并用量为35%－50%制造载重汽车轮胎胎面时，常与天然橡胶并用，并用量为25%－50%。用于重型越野汽车轮胎胎面时，天然橡胶75份，顺丁橡胶25份较好。用于胶布时，一般与丁苯橡胶并用，并用量为15%－30%。用于制造轮胎胎侧时可与氯丁橡胶并用，以提高耐低温性能。顺丁橡胶也可与氯磺化聚乙烯并用。

3 、建厂地水文地质资料

主导风向：西南风

00

年均最低气温：8c 年均最高气温：18c 年平均气温：130c 夏季最高气温：280c 冻土深度：0.8m

4、 水、电、气及原料供给情况

由本厂集中供应

5 、设计依据

本项目通过研读大量的关于顺丁橡胶性质、用途、生产技术及市场情况分析的文献，对生产聚合顺丁橡胶的工艺过程进行设计的。

二 生产路线选择

1、单体合成方法的选择以及方法的论证

单体选取方法：

制取丁二烯的方法主要有三种：一是从丁烷丁烯中制备丁二烯，二是从由裂解气中的C4组分中抽提丁二烯，三是用乙醇反应制得丁二烯， 本次设计采用由裂解气中的C4组分中抽提丁二烯的方法。 方法论证：

由石油裂解中得到的裂解气其中含有多种C4组分，如丁烷，丁烯，1，3－丁二烯，1,4丁二烯等。经过萃取得到粗丁二烯，而后在抽提车间经过萃取精馏，得到聚合所用的精丁二烯。

C4原料中1，3－丁二烯与其它C4混溶，且沸点较低，因此不能使用单一的精馏，而是采用特殊的精馏方法——萃取精馏。它的原理是向C4原料中加入DMF这一萃取剂，使各组分挥发度发生变化，使得原本难以分离的组分可以进行精馏分离，从而得到丁二烯。

C4组分经过第一萃取精馏岗和第二取精馏岗后分离出尾气、杂质、水，并将精丁二烯送去聚合岗。为防止丁二烯在萃取精馏塔内自聚，在循环溶剂中加入一定量的阻聚剂；防止气泡，降低塔板效率，需要加入消泡剂；为防止产生丁二烯的过氧化物和端基聚合物，在第一和第二精馏塔入口加入阻聚剂，还要保证精馏塔中含有TBC，而产品丁二烯中不含TBC。

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2、聚合方法的选择

聚合方法的概述：

由低分子单体合成聚合物的反应称聚合反应。对于多种多样的聚合反应，可以从不同的角度进行分类目前用得多的有两种:一种是按单体和聚合物在反应前后组成和结构上的变化分类;另一种是按聚合反应的反应机理和动力学分类。

本装臵采用将丁二烯，催化剂，溶剂油在一定条件下进行阴离子配为聚合，采用溶液法得到顺式含量96%的1，4－聚丁二烯焦油，再加入防老剂，经静态混合器送至胶液罐，进行凝聚。 方法的论证：

离子配为聚合的聚合方法主要有本体聚合和溶液聚合工艺，其中易溶液聚合工艺为主。

溶液聚合工艺又分为溶液法和溶液淤浆法，适合溶液法的包括中压聚乙烯、聚丁二烯橡胶、丁苯橡胶等。而溶液淤浆法适合低压聚乙烯、聚丙烯、丁基橡胶等。

溶液淤浆法可以解决溶液粘度粘度问题，依靠提高浓度提高生产能力，但是它的缺点是聚合物容易堵塞，并且分离、回收、后处理等工序较为复杂。

采用溶液法合成聚丁二烯的工业方法，都是以有机锂化合物或变价的离子配位体系为基础的。溶液法中存在的问题是生产能力低。原因：随着反应的进行，体系的粘度增大，使体系传热困难，聚合物易在聚合釜壁、管道、死角上粘附挂胶而造成堵塞，限制了聚合物的浓度。

解决的方法是：采用传热面积大，传热效果好，不挂胶的反应器；螺带世或旋桨式的搅拌器；体系浓度要控制在10%－20%；采用尽可能高的反应温度；以及选择合适的溶剂。

三 工艺过程设计

1、

工艺操作条件的确定

（1） 反应原理：

n C4H6——> [C4H6]n –17600kkal/kmol

将丁二烯混合于溶剂油中聚合为顺丁橡胶，其聚合原理为为配位阴离子聚合，原料主要有丁二烯，溶剂油，催化剂，防老剂等。

本装臵采用镍系催化剂体系，镍系催化剂是一个四组份催化剂 A组份:有机酸镍，我国采用的是环烷酸镍，是主催化剂，是催化剂活性中心，在催化聚合反应时起定向作用。

B组份:烷基铝，我国采用三异丁基铝。Al(C4H9)3用作镍的还原以降低镍的价态，并使镍烷基化口

C组份:含氟的无机化合物，我国采用三氟化硼乙醚络合物。BF3(C2H5)2 用作提供与活性中心形成配位体的氟。

D组份:加强了配位体的电负性作用，促使活性中心更好地形成。 （2） 影响因素：

聚合过程是顺丁橡胶生产的核心，聚合过程控制是顺丁橡胶生产技术的集中表现。聚合反应温度和聚合物门尼粘度的控制是保障生产能力、稳定产品质量的

3

关键。认真总结聚合过程控制经验对顺丁橡胶生产具有重要指导意义。

a. 催化剂

Al用量对聚合的影响

Al的主要作用是使环烷酸镍还原成低价镍，并参与活性种的生成；A1还能破坏聚合体系的杂质，促进聚合反应；在聚合体系中过量的Al能抑制链转移速度，使聚合物的聚合度增加，门尼粘度升高；过剩的Al能与B催化剂作用，影响聚合活性，且其产物能促进凝胶的生成。

在顺丁橡胶生产过程中，应降低Al用量，减少AI与B的接触机会，当采用Al量调节聚合物门尼粘度时，Al用量应控制在Al／Ni比在2．0～4．0范围以内。

B、H20 用量对聚合的影响

在镍催化体系丁二烯溶液聚合过程中，B、H2o的作用产物参与活性种的生成过程,有促进链转移的功能。因此，在一定的范围内增加B、H2o用量能提高聚合反应活性。水用量过多，能破坏催化剂，“杀死”活性种，影响聚合反应，促进聚合过程凝胶生成量，影响产品质量。

b. 温度

聚合反应温度控制可通过调节催化剂用量来控制聚合反应速度，使丁二烯在规定的时间内达到一定聚合转化率，并保持聚合反应温度在指定范围内。聚合反应速度除了与催化剂用量有关外，还与单体浓度和体系温度有关，单体浓度和体系温度高，聚合速度快。当聚合反应温度低于控制指标时可以采用5个控制措施。 (1)提高溶剂和丁二烯的进料温度 (2)提高催化剂用量；

(3)降低溶剂进料量以提高单体浓度；

(4)保持催化剂进料量不变，降低聚合进料量以提高催化剂相对用量和延长聚合反应时间；

(5)暂停聚合进料，实行“闷釜”，当反应温度达到温度控制指标时继续进料。

采用措施后，特别是当催化剂用量较高且聚合反应温度仍低于控制指标时，应仔细查找原因：如催化剂计量是否准确、配比是否得当、聚合体系含水量是否适宜、聚合用原料质量是否合格等。多年的生产经验表明，聚合反应速度慢，聚合反应温度低大多是聚合原料质量差引起。如大庆石油化工总厂顺丁橡胶装臵，以前曾多次发生由于丁二烯原料中炔烃含量高，导致聚合反应速度慢和聚合温度低的现象。

聚合反应温度高是由于聚合速度快，聚合放热激烈造成的，造成原因可能是催化剂用量多、单体浓度高、聚合进料温度高等。较高的聚合温度使反应速度加速，单位时间放出更多热量，使聚合反应温度更高。聚合反应温度高出控制范围时，通常采用如下措施：降低催化剂用量以降低反应速度，使聚合反应平稳进行；降低溶剂和丁二烯的进料温度；增加溶剂进料量，降低单体浓度；向聚合釜中冲冷溶剂，降低聚合反应温度。此外，燕化公司橡胶厂也曾做过将聚合首釜胶液移出釜外进行换热的工业试验，因试验效果不理想没有工业应用；在聚合过程中加入低沸点的溶剂，该溶剂和部分单体在聚合过程中气化带走聚合热，气相溶剂和单体在聚合釜外冷凝、回收,循环使用。

c. 配比

在聚合过程中，调节催化剂用量必须控制催化剂配比范围。目前，Al、Ni、B、H2o的摩尔比一般控制在(3～4)：l：(8～lO)：(8～12)，在此范围内调节催化剂用量，可以把聚合物的门尼粘度控制在合格范围内。在此范围内，B大量过

4

剩。B原子不参与活性种的生成，起作用的是F，活性种结构中含有3个F，也有学者翻认为活性种结构中含有4个F，也就是说对形成活性种而言，F／Ni比为3～4即可。目前，实际生产中F／Ni比为24～30，BF3\大量过剩，造成设备腐蚀。如果进一步提高原材料质量，将陈化液中A1／Ni降到1．5-3．5，并增加用量，B、H2o用量可以下降，生产中Al、Ni、B、H2O的比变为(1．5-3．5)：1：(2-4)：(2-4)更合适。

d. 浓度、杂质

原料纯度要求高，要大于99%，杂质的影响是会使催化剂中毒；链转移或链终止反应，使聚合物分子量降低或结构发生改变。因此，需要对原料进行精制，用精馏等方法去除杂质和水分。

（3） 工艺操作条件的确定

a. 溶剂的选择：选择己烷作为溶剂。 b. 催化剂：采用镍－铝－硼三元体系，有三种陈化方式，用硼单加最好。 c. Al/B比：Al/B比在0.7时反应速度最高，继续提高反应速度下降，至1.5时几乎无反应。

d. 粘度：对于聚合设备来说104为粘度允许值。如门尼粘度为50时允

4

许的橡胶浓度为14%，此时粘度为10厘泊，门尼值为100，橡胶浓度为7%，门尼20，橡胶浓度为20%。

e. 传热：采用传热面积大的反应釜和特种类型搅拌器。

2、 工艺流程叙述

（1） 按生产工序确定物流经过工艺的顺序及物料走向

A. 配制计量岗

成品油从回收车间送到新配制溶剂油高位槽R-411，以配制铝，镍。

三异丁基铝从铝剂车间送至浓铝高位槽R-406，由稀铝配制釜F-404，配制稀铝溶液使用，配好的稀铝油溶液放入稀铝计量罐，计量泵与稀镍油相通与三通管道，再与丁二烯油溶液混合，进入首釜。

浓镍从高位槽R-401中到稀镍配制釜配制稀镍溶液使用，配好后放入稀镍计泵中，经计量泵后与稀铝油相通，与丁二烯混合入首釜。

用N2将罐装三氟化硼乙醚络合物压至硼储罐，放入计量罐，在首釜出口文氏管处以1：500比例与溶剂油从首釜入系统。

固体防老剂从加料口加入至配制釜中，再加入回收车间成品油，配好放入计量罐，经泵送至聚合完成后的产品中。

B. 丁二烯加水系统

丁二烯加入聚合釜的管线上，调节阀前引出少部分经过浮子流量计和调节阀，从加水罐底进入，含饱和水的丁二烯从加水罐顶部出来，送至丁二烯调节阀后进入聚合系统。

C. 聚合岗

丁二烯与溶剂油按一定比例混合后一部分去丁油预冷器，另一部分温丁油汇合于进料三通调节阀处，然后在管线中与镍铝催化剂混合进入进行聚合反应，并再聚合反应器前加入防老剂。白油送至各釜密封，循环使用。蒸汽从总管引出，作为聚合釜、配制釜的煮釜蒸汽、煮胶蒸汽。N2从分离车间送来，以0.05MPa供应高位槽配制釜，计量罐保压使用，0.6MPa N2供应聚合釜压料，臵换及保压、压硼使用。

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盐水从空气分离车间冷冻岗而来，供聚合釜丁油预冷器和充油预冷器使用。催化剂为Al-Ni二元纯化，稀B单加方式加入，硼用流量计稀释。

每个反应釜有一条常关管路，胶液由釜顶出，下一个釜底进入，当釜内爆聚使压力骤聚时，打通三通阀门，压力下降。反应釜检修时也可打开阀门，起隔离作用。

（2） 产品及原料的运输及储备方式

丁二烯在贮存中易与空气聚合生成过氧化物，避免的方法是保证容器清洁和干燥，并进行惰性气体臵换和氮封。较长时间贮运时，需考虑加入一定量的阻聚剂。加入阻聚剂的丁二烯在使用前必须进行酸洗(无机酸)脱除阻聚剂。

（3） 重要操作的技术条件 聚合岗：

温度600C -800C,进料温度 200C 600C 800C

000

首釜温度60C，中釜70C 末釜85C

凝胶岗：

水胶比7－8，

蒸汽表压 9kg/cm2 耗气量60吨/吨胶

02

温度90C 釜压0.9k g/cm

四 原料及产品技术规格

1、

物理性质、纯度、杂质

门尼黏度：40——50

挥发分：<1% 灰分<0.5%

凝胶含量：<1% 顺式1，4含量>95%

2、 毒性

丁二烯：无色气体，具有微弱芳香气味，易液化。本品毒性较小，与乙烯类似，但对皮肤和粘膜的刺激较强，高浓度时有麻醉作用。工作场所最高容许浓度为2200mg/m3。液态丁二烯因低温可造成冻伤。生产设备应密封，严防跑、冒、滴、漏。防火、防热。

3、 储存

丁二烯在贮存中易与空气聚合生成过氧化物，避免的方法是保证容器清洁和干燥，并进行惰性气体臵换和氮封。较长时间贮运时，需考虑加入一定量的阻聚剂。加入阻聚剂的丁二烯在使用前必须进行酸洗(无机酸)脱除阻聚剂。

五 生产控制及产品检验

1、 2、

生产控制表 产品质量检查

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六 物料衡算

1、聚合

（1） 丁二烯进料量

每小时的生产量＝40000吨胶/8000小时＝5吨胶

需100%丁二烯5吨×1.06＝5300公斤。以5300公斤为基准，扣除3%丁二烯则应有聚丁二烯5300公斤×（1－0.03）＝5142公斤。按转化率90%，100%丁二烯进料量为

5142公斤/0.9＝5712公斤 折合公斤分子数为

5712kg/54kg/kmol＝105.78 kmol 原料中含丁二烯为99%，则原料量为

5712公斤/0.995＝5740kg 其体积为

5740公斤/620公斤/米＝9.62米

3

3

（2） 溶剂进料量

根据丁二烯浓度12－15/100毫升的要求进行估算，每小时溶剂和丁二烯的进料总体积为

5740×1000克/12克/100毫升＝48米

5740×1000克/15克/100毫升＝38米

3

3

3

若除去9.26米丁二烯，则溶剂的进料体积可在28.74－38.74范围内波动。考虑到催化剂进料时还会带来部分溶剂，故决定溶剂进料量为33米/时（溶剂重度0.66吨/米）等于 33×0.66＝50吨/时 溶剂和丁二烯进料总体积为

33＋9.26=42.26米/时

（3） 催化剂用量

催化剂进料量可根据聚合配方和下列公式计算。 丁二烯进料克分子数×催化剂/丁×M催

式中催化剂/丁：催化剂某一组分的克分子数与丁二烯克分子数之比，即AL/丁、B/丁、Ni/丁之比值；

M催：某一种催化剂的克分子量，MNi是指Ni的克分子数，MAl表示铝的克分子量。 求催化剂溶液的进料体积可用下式：

催化剂溶液进料体积（升）＝催化剂的进料量×1/[催]

式中[催]：催化剂的浓度。即[Al]、[B]、[Ni]之值，用以上相应各值进行计算，取Ni/丁＝4.0×10;Al/丁＝2.0×；B/丁＝2.0×

－5

－5

－4

－4

3

3

3

3

Ni用量 105780×4.0×10×58.7＝248克

7

其溶液体积为 248克×（1克/升）＝248升 AL用量 105780×2.0×10×27＝572克 其溶液体积为 572克×（2克/升）＝286升 B用量 105780×2.0×10×142＝3004克

其体积为 3004克/1130克＝2.66升 溶剂体积为 2.66×500＝1330升

三项催化剂总体积为932升，其中含溶剂总总量约为877.8公斤。NI、Al、B总用量为 248+572+3004＝3824克

（4） 丁二烯生成量为5142公斤/时，其中挂胶损失为：5142×2%＝102.8

公斤/时。送去凝聚的聚合物为5142-102.8＝5039.2公斤/时。

（5） 终止剂和防老剂的用量 乙醇用量可按下式计算： 乙醇用量（升/时）=丁二烯克分子数×Al/丁×C2H5OH/Al×乙醇分子量

代入各值计算＝105780×2.0×10×16×46/0.95×810＝20.2升/时 总重量为810克/升×20.2升＝16362克，其中水占5%，重量为8181.1克；乙醇量为15543.9克。

防老剂用量可按下式计算：

防老剂用量（升/时）＝丁二烯进料量（克/时）×丁二烯转化率×a 防老剂浓度（克/升） 式中 a: 防老剂用量与橡胶重之比，规定a＝1%

代入各式计算57120000×90%×1%克/时/136克/升＝378升/时

其中防老剂用量为51.40公斤/时。由于乙醇、防老剂是用溶剂配在一起的，所以378升/时的溶液中约有溶剂236公斤。

（6） 校验配方

进料浓度[丁]＝5712×10克/42.26×10毫升＝13.5克/100毫升 釜内实际浓度[丁]＝5712×10克/（42.26+2.26）×10毫升＝12.8克/100毫升 均符合[丁]＝12－15克/100毫升的要求 Al/Ni=2.0×10/4.0×10=5 Al/B=2.0×10/2.0×10=1.0 两项配比亦符合配方要求。计算结果整理如下：

8

-4

-4

-4

-5

3

6

3

6

－4

－4

－1－4

－1

物料名称 进料，公斤/时 出料，公斤/时 1.丁二烯 (5740) 其中；100W12 571.2 丁二烯等 14 14 2.溶剂50000 51113.8 （C6） 3.催化剂0. 248 其中：Ni 0. 572 }3.824 Al 3. 004 B 877.8 溶剂 2.凝聚 （1） 循环水量

物料名称 进料，公斤/时 4.聚丁二 烯其中： 去凝胶 挂胶损失 5.终止 剂、其中； 含乙醇 15.54 水 0. 82 防老剂 51.4 配制溶剂 236 合计 56911.384 出料，公斤/时 5039.2 102.8 15.54 0. 82 51.4 56911.384 （42.26+1.86666+0.378）米/时×7＝311.53米/时

取水胶比为7，取312吨/时。

（2） 损失量

丁二烯机械损失 5300×1%＝53公斤/时 聚丁二烯渣末损失 5300×0.5%＝26.50公斤/时， 随同损失的防老剂量为51.4×0.5%＝0.26公斤/时

（3） 去震动筛聚丁二烯胶粒量

聚丁二烯 5039.2-26.50＝5012.70公斤/时 胶粒内含防老剂 51.4-0.26＝51.14公斤/时 胶粒内含油 5012.7×2%＝100.25公斤/时 胶粒内含水 5012.7×60%＝3007.62公斤/时

（4） 水蒸气冷凝量

C6气化量 51113.8-50＝51063.8公斤/时 丁二烯气化量 626-40＝586公斤/时

9公斤/厘米水蒸气与900C饱和水的焓值之差△H为

664.4-90＝574.4千卡/公斤

由于丁二烯同C6的汽化热和比热数值非常接近，为简化计算可假设它们是相等的。根据热平衡、算出蒸汽冷凝量为

（51063.8+586）×[76+0.58×(90-30)]/574.4=9963公斤/时 这些冷凝水有1503公斤/时包含在胶粒内，全部冷凝水随同循环水一起去震动筛。

（5） 进入凝聚釜的蒸汽总量

按消耗指标计算应为2.505吨/时×6＝15.3吨/时。其中有15030-9963＝5067公斤/时水蒸汽去油水分离器。

9

2

33

进料 物料名称 公斤/时 1. 胶液 56809.784 其中：丁二烯 571.2 丁烯等 14 溶剂 51113.8 催化剂 3.824 终止剂 15.54 水 0.82 聚丁二烯 5039.2 防老剂 51.4 2. 循环水 312000 3. 水蒸气 15030 出料 物料名称 1.去震动筛物料 其中： 聚丁二烯 防老剂 溶剂 催化剂 乙醇 水 2.去油水分离器物料 其中： 丁二烯 溶剂 水蒸气 3.聚丁二烯渣末损失 4.丁二烯机械损失 合计 公斤/时 327146.454 5012.7 51.14 100.25 3.824 15.54 321963 56651.75 571.2 51013.55 5067 26.50 53 383839.784 合计 383839.784 七 设备计算

连续反应釜

连续操作因为省去了辅助操作时间所以生产能力较间歇操作要大，但转化率有时没有间歇操作的高。

如果2台反应釜满釜生产，每小时处理量为20.63米，物料的平均反应时间为2.5小时，则每台设备体积Vmp为

Vmp＝42.26×2.5/2＝52.825米/台

故选用体积为30米的釜

同样 Mp=3.3/1.1＝3 台

3

33

八 热量衡算

采用单系列双釜串联操作，生产能力20000吨/年。聚合物生产量在1釜与2釜的分配比率为60%；40%。 1釜聚合物生产量为：

1285.5公斤/时×60%＝771.3公斤/时 2釜聚合物生产量为：

1285.5公斤/时-771.3公斤/时＝514.2公斤/时 整理计算结果，将1、2釜的进出料量及工艺条件列与下表

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表 4－1 聚合釜物料平衡表 组成 一釜 二釜 进料，公斤/时 出料，公斤/时 进料，公斤/时 出料，公斤/时 丁二烯 1428 656.88 656.88 142.8 丁烯 7 24 24 24 溶剂 5656.5 9670 9670 9670 催化剂 0.956 708365 7.8365 7.8365 聚丁二烯 771.3 771.3 1285.5 20 60 60 80 o温度c 确定各物性数据的基准态为0丁二烯与溶 o20c 剂油或胶液的比热，千卡/ o60c o公斤c o80c 1. 计算热量Q （1） 1釜

Q1=W×Cp×t=7092.5×0.54×20=0.77×10千卡/时 Q3=G×聚合热=777.3×330=2.55×10千卡/时 Q4= W×Cp×t=7092.5×0.58×60=2.47×10千卡/时 Q2= Q1+ Q3+H- Q4=(0.77+2.55+0.27-2.47) ×10千卡/时

=1.22×10千卡/时

（2） 2釜

Q1=2.47×10千卡/时

Q3=514.2×330=1.70×10千卡/时 Q4=7092.5×0.62×80=8052×10千卡/时 Q2=(2.47+1.70+0.45-3.52) ×10千卡/时 =1.1×10千卡/时

2. 计算设备热负荷与冷水消耗量

聚合釜是连续操作,以千卡/时为计算基准,所以设备热负荷应当等于Q2。

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5

55

5

5

5

5

5

5

5

o

c饱和液体，结果如表

表 4－2 数据表 聚合热，千卡/0.54 公斤 0.58 搅拌热，千卡/时 330 1釜 26847 2釜 44745 0.62 当确定冷却水进、出口温度后，可按下式计算其消耗量。

W= Q2/Cp△t公斤/时 式中 Cp——冷却剂的热容，千卡/公斤3. 列出热量平衡表

项目 表 4－3 聚合釜热量平衡表 一釜 二釜 Q入 Q出 Q入 Q出 105千卡/时 105千卡/时 105千卡/时 105千卡/时 0.77 2.47 2.55 1.70 0.27 0.45 2.47 3.52 1.12 1.1 3.59 3.59 4.62 4.62 o

c

物料加入热 聚合热 搅拌热 物料带出热 冷却水移热 合计 九 安全 十 三废

十一 人员配臵

十二 建筑部分

十三 消耗定额和设备一览表

十四 参考文献

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5.李迎，高明献，张允武等.聚合温度对镍系合成顺丁橡胶的影响?J].齐鲁石油化工，1992, 20(2):11 7

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/j0zr.html