年产3465万吨丁苯橡胶预处理工序工艺设计毕业论文说明书

1、(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)课程设计说明书 年产XX万吨丁苯橡胶预处理工段工艺设计Annual output of XX tons of styrene butadiene rubber technology design of pretreatment section目录 TOC o 1-4 h z u 第一章 前言11.1 丁苯橡胶概述11.2 丁苯橡胶合成原理21.2.1 原料21.2.2 原料物性21.2.3 反响式和反响机理21.2.4 影响产物的因素21.3 合成工艺31.3.1 低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺过程31.3.1.1 转化率确定31.3.1.2 配

2、料确定31.3.1.3 分散介质31.3.1.4 单体纯度41.3.1.5 聚合温度41.3.1.6 聚合时间41.3.1.7 低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺流程41.3.2 溶聚丁苯橡胶的生产工艺过程51.4 相关符号说明5第二章 课程设计任务书72.1 技术指标72.2 设计地区自然条件8第三章 设计方案确实定及工艺流程说明93.1 设计原那么93.2 设计方案确实定93.2.1 防火防爆103.2.2 节能与环境保护113.2.3 防毒123.3 工艺流程123.3.1 单体及化学品溶液接收123.3.2 聚合13第四章 设计计算154.1 聚合工段物料衡算154.1.1 进料计算154.

3、1.2 出料计算164.2 换热器设计计算174.2.1 根本条件174.2.2 丁二烯换热器E-301的设计184.2.2.1 初选184.2.2.2 计算管程压降及给热系数194.2.2.3 计算壳程压降及给热系数204.2.2.4 计算传热面积214.2.3 苯乙烯换热器E-306的设计214.2.3.1 初选214.2.3.2 计算管程压降及给热系数224.2.3.3 计算壳程压降及给热系数234.2.3.4 计算传热面积244.3 泵的计算244.3.1 泵P304的设计244.3.2 条件依据254.3.3 管内流体的流速254.3.4 泵的选型：254.3.5 储罐的计算264.

4、4 附属设备的选型与计算264.4.1 管道直径的计算264.4.2 容器型式的选择274.4.2.1 丁二烯缓冲槽V-303的选型274.4.2.2 苯乙烯缓冲槽V-304的选型28参考文献29课程设计体会30 第一章 前言 丁苯橡胶概述丁苯橡胶成白色或浅褐色，有苯乙烯的气味，密度：0.919-0.944。丁苯橡胶综合性能优良，是合成橡胶的第一大品种，产量占合成橡胶的60%，也是最早实现工业化生产的橡胶之一。它是丁二烯与苯乙烯的无规共聚得到的弹性体。英文缩写SBR。其物理机构性能，加工性能及制品的使用性能接近于天然橡胶，耐磨性、 耐老化性 、耐水性和气密性优于天然橡胶，粘合性、弹性和形变发热

5、量低于天然橡胶，可与天然橡胶及多种合成橡胶并用.丁苯橡胶结构式：丁苯橡胶的分为乳液丁苯和溶液丁苯，其中乳液丁苯包括高温丁苯、低温丁苯、低温充油丁苯、低温充炭黑丁苯、高苯乙烯丁苯、液体丁苯、羧基丁苯。溶液丁苯包括烷基锂溶液丁苯、锡偶联溶液丁苯、高反式1,4-丁苯。乳聚丁苯橡胶ESBR经过50多年的开展,生产工艺已经成熟。近20年来，由于受到溶聚丁苯橡胶SSBR及其他弹性体的冲击，SSBR具有优良的耐磨性、耐曲饶、耐低温性及优良的动态性能。ESBR抗湿滑性好，但滚动阻力大，而SSBR由于兼具抗湿滑和滚动阻力低两种性能，在欧、美、日等国家和地区ESBR的产耗增长速度缓慢；但在亚太地区尤其是中国，由于

6、汽车工业的迅速开展，ESBR的产能和产量有了很大幅度的增长，2003年我国丁苯橡胶SBR表观消耗量高达1，仅次于美国，居世界第二位。20世纪80年代末至90年代初，国外一些大的企业曾一度放弃了对ESBR的研发工作但ESBR经过数十年与SSBR的抗衡，仍显示出其较强的生命力2。尤其是近年来国外有些企业在提高ESBR的综合性能研究方面取得了突破性的进展。 丁苯橡胶合成原理 原料主要原料：1,3 丁二烯、苯乙烯 原料物性，沸点-4.5 。，等张比容：，有特殊气味，有麻醉性，特别刺激黏膜，容易液化，易溶于有机溶剂。性质活泼，容易发生自聚反响，因此在贮存、运输过程中要参加叔丁邻苯二酚阻聚剂。苯乙烯相对分

7、子量：104.14，是无色或微黄色的易燃液体，沸点：146，相对密度：0.9925化学性质非常活泼，能进行均聚合，也能与其他单体如丁二烯、丙烯腈等发生共聚合反响。储存注意通常商品加有阻聚剂。储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过37。包装要求密封，不可与空气接触。应与氧化剂、酸类分开存放，切忌混储。不宜大量储存或久存。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备和适宜的收容材料。 反响式和反响机理反响式：反响机理：1,3-丁二烯和苯乙烯合成丁苯橡胶的过程是一个自由基共聚合的过程，发生的自由基聚合反响3。在典型的低温乳液聚合共聚物大分子链

8、中顺式约占9.5%，反式约占55%，乙烯基约占12%。如果采用高温乳液聚合，那么其产物大分子链中顺式约占16.6%，反式约占46.3%，乙烯基约占13.7%。 影响产物的因素1分散介质一般以水为分散介质。要求必须采用去离子水，以保证乳液的稳定和聚合产物的质量。用量一般为单体量的60%300%，水量多少体系的稳定性和传热都有影响，水量少，乳液稳定性差，不利于传热；尤其在低温下聚合这种影响更大，因此，低温乳液聚合生产丁苯橡胶要求乳液的浓度低一些为好，一般控制单体与水的比值为11.0511.8物质的量的比，而高温乳液聚合那么为12.012.5。2单体纯度丁二烯的纯度99%。对于由丁烷、丁烯氧化脱氢制

9、得的丁二烯中丁烯含量1.5%，硫化物0.01%，羰基化合物0.006%；对于石油裂解得到的丁二烯中炔烃的含量0.002%，以防止交联增加丁苯橡胶的门尼粘度。阻聚剂低于0.001%时对聚合没有明显影响，当高于0.01%时，要用浓度为10%15%的NaOH溶液于30进行洗涤除去。苯乙烯的纯度99%，并且不含二乙烯基苯。3聚合温度与聚合采用的引发剂体系有关。低温乳液聚合生产丁苯橡胶采用氧化-复原引发体系，可以在5或更低温度下1018进行，同时，链转移少，产物中低聚物和支链少，反式结构可达70%左右。低温乳液聚合所得到的丁苯橡胶又称为冷丁苯橡胶。如果采用K2S2O8为引发剂，反响温度为50，反响转化率

10、为72%75%。低温下聚合的产物比高温下聚合的产物的性能好。 4转化率与聚合时间为了防止高转化下发生的支化、交联反响，一般控制转化率为60%70%，多控制在60%左右。未反响的单体回收循环使用。反响时间控制在712h，反响过快会造成传热困难。 合成工艺 低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺过程.1.1 转化率确定经典的丁二烯苯乙烯乳液聚合的转化率为60%左右，太低，原料利用率下降，而提高转化率是可以到达的，但所得橡胶的性能变差以及聚合釜挂壁严重。未反响的单体经“脱气工序回收，与新鲜单体混合再次进入聚合釜。图.1 置换塔出口单体转化率随聚合釜串联个数的变化根据上图，确定使用8釜串联工艺，各釜转化率分布为

11、10.82%、9.65%、8.61%、7.67%、6.85%、6.10%、5.45%、4.85%。.2 配料确定图.2 苯乙烯含量与转化率的关系由以上关系图，暂确定苯乙烯22%，丁二烯78%，根据后边的物料衡算，进行检验。.3 分散介质一般以水为分散介质，要求必须用去离子水，以保证乳液的稳定和聚合产物的质量，用量一般为单体的60%300%。水量的多少对体系的稳定性和传热都有影响，水量少，乳液稳定性差，不利于传热，尤其在低温下聚合这种影响更大。因此，低温乳液聚合生产丁苯橡胶要求乳液的浓度低一些为好，一般控制单体与水的比值为1:1.051:1.81物质的量之比，而高温乳液聚合那么为1:2.01:2

12、.5.4 单体纯度丁二烯纯度99%。对于由丁烷、丁烯氧化脱氢制得的丁二烯中丁烯含量1.5%，硫化物0.01%，羟基化合物0.006%；对于石油裂解得到的丁二烯中炔烃的含量0.002%，以防止交联增加丁苯橡胶的门尼粘度，阻聚剂低于0.001%时对聚合没有明显影响，当高于0.01%时，要用浓度为10%15%的NaOH溶液于30进行洗涤除去，苯乙烯纯度99%，并且不含二乙基苯。.5 聚合温度聚合温度与聚合采用的引发剂体系有关。低温乳液聚合生产丁苯橡胶采用氧化-复原引发体系，可以在5或更低温度下1018进行，同时，链转移少，产物中低聚物和支链少，反式结构可达70%左右。低温乳液聚合所得到的丁苯橡胶又称

13、为冷丁苯橡胶。如果采用K2S2O8为引发剂，反响温度为50，反响转化率为72%75%。低温下聚合的产物比高温下聚合的产物的性能好。 .6 聚合时间反响时间控制在712h，反响过快会造成传热困难。釜内平均停留时间9小时。.7 低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺流程低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺流程如图1.8所示。原料丁二烯和苯乙烯按一定比例用量配成碳氢相液，在多台串联聚合釜中于58，在有氧化复原催化体系的水乳液介质存在下，进行自由基共聚合反响4。介质中除水、乳化剂外，有引发剂、活化剂、分子量调节、电解质等助剂。当聚合反响610小时，聚合转化率达6062%时，可参加终止剂使聚合反响终止。所得胶乳经闪蒸脱气

14、工序回收未反响的丁二烯和苯乙烯单体后，再参加防老剂和高分子凝聚剂。图1.8 乳液聚合生产丁苯橡胶工艺流程 溶聚丁苯橡胶的生产工艺过程20世纪60年代中期，由于阴离子聚合技术的开展，溶聚丁苯橡胶SSBR开始问世。它是采用阴离子型(丁基锂)催化剂，使丁二烯与苯乙烯进行溶液聚合的共聚物。根据聚合条件和所用催化剂的不同，可以分为无规型和无规嵌段型两种5。溶聚丁苯橡胶的聚合方法有添加无规剂法、调节单体参加速度法、恒定单体相对浓度法以及高温共聚法四种，工业生产通常采用添加无规剂和高温共聚两种方法。1、添加无规剂法。2、调节单体参加速度法。3、恒定单体相对浓度法为防止相对反响活性较小的苯乙烯在反响体系中不断

15、积累，以至生成聚苯乙烯嵌段，故采用向反响系统中不断补加丁二烯的方法，以使丁二烯和苯乙烯两者的相对浓度维持恒定。假设将单体中苯乙烯浓度控制在55.570.2%，那么共聚物中的苯乙烯浓度可相应保持在1525%。Firestone公司的专利报导，假设按45次补加丁二烯，可得苯乙烯含量为1619%的无规共聚物。但在最后一次补加丁二烯后，如果单体全部聚合，那么最终将生成聚苯乙烯嵌段，故应在苯乙烯浓度低于70.2%时停止反响。该法所得共聚物中丁二烯的1,2-结构含量可维持在较低水平。恒定单体相对浓度法要求配置能及时分析反响系统中单体浓度的精密仪器，并具有高度自动化手段，以准确调节丁二烯的添加量。一般操作中

16、，只能分几次补加单体。共聚得到的是一种其组成分布依单体补加次数呈锯齿状变化的丁苯共聚物。4、高温共聚法在130160下进行共聚反响时，可使丁二烯和苯乙烯的竞聚率相接近，制得仅含12%聚苯乙烯嵌段的无规SSBR。此法既可采用连续操作，也可采用间歇操作。高温共聚法反响速度快，单体转化率100%。无规共聚物中丁二烯单元微观结构：顺式-1,4含量3637%，反式-1,4含量5355%，1,2结构 810%。由于在高温下聚合，故聚合物分子量分布变宽，可改善橡胶的冷流性和加工性，但易引起支化过度而生成凝胶。 相关符号说明符号名称单位BD丁二烯-ST苯乙烯-EM乳化剂-MOD调节剂-ACT活化剂-OXI氧化

17、剂-终止剂-WT水-EDTA乙二胺四乙酸-比热容导热率粘度Q传热速率，热负荷W温差校正系数-管数个管程数个雷诺数-粗糙度mm普朗特数-垢层校正系数-管程给热系数污垢热阻Z位压头MP压强Pa有效功率KW轴功率KW效率-D管径mm第二章 课程设计任务书2.1 技术指标 1、年产量：万吨 2、年工作日： 7800小时 3、烃含量: 92% 4、转化率: 60% 5、单体回收单元损率: 0.2% 6、后处理单元损率: 0.6%7、主要原料指标见表211表211 主要原料指标原料指标丁二烯纯度99.3%苯乙烯纯度99.6%丁二烯苯乙烯7228混合苯乙烯纯度94%混合丁二烯纯度93%纯碱流量BD流量118

18、、产品指标见下表212：表212 产品指标 产品指标气提胶乳中结合苯乙烯含量22.525.4%残留苯乙烯0.1%最终胶乳20.523.5%尾气中的丁二烯含量2.0%滗析器中的残留苯乙烯0.06%门尼粘度4658伸长率480%9、聚合配方质量百分含量，净含量100份单体：表213 聚合配方原料及辅助材料配方单体丁二烯72苯乙烯28相对分子质量调节剂叔十烷基硫醇介质水195乳化剂歧化松香酸钾皂烷基芳基磺酸钠引发剂体系过氧化物过氧化氢对孟烷活化剂复原剂硫酸亚铁雕白粉螯合剂EDTA缓冲剂磷酸钠终止剂二甲基二硫代氨基甲酸钠反响条件聚合温度，5转化率，%60聚合时间，h7-102.2 设计地区自然条件本设

19、计的丁苯橡胶车间是拟建在吉林市的江北吉化有机合成厂院内。此车间建于吉林市的江北吉化有机合成厂院内，本厂毗邻松花江，有大量丰富的水源且水质优良。并且有着方便的铁路和公路与全国各地相连接，交通便利。然而这里还是全国最大的化工基地，原料充足，便利。附近还有动力厂和发电厂，所需的动力、电力以及蒸汽供给都很方便，经济节能，特别是化工区地处吉林市东北部，且该地区的主导风向为西南、西北风，对市区里居民的生活以及附近的工农业生产均无过大影响。而且该厂的下游还设有污水处理厂，能及时有效地把工业、生活污水进行处理。因此，该厂建于此处是比拟理想的选择。其设计地区自然条件如下：土壤的最大冻土深度：全年的主导风向：西南

20、风 夏季的主导风向：东南风年平均风速：3.6米秒 地震裂度：7度年平均降雨量：最低气温：-38 平均相对温度：71%最大降雪量：420毫米 水温：15第三章 设计方案确实定及工艺流程说明3.1 设计原那么本设计的指导思想是：1利用传统乳液聚合生产技术，确保产品质量高，生产过程平安；2生产过程尽量采用自动控制，机械化操作；3对于易燃易爆场所，设计采用可靠的控制，报警消防设施；4设计采用技术成熟完善的传统乳液聚合方法，到达环保的要求，对生产过程中的化学污水的排放要经过处理，以保证环保要求；5厂房、车间、设备布置要严格按土建标准，以保证生产和正常进行及操作人员的平安。 设计方案确实定丁苯橡胶的生产主

21、要有溶聚和乳聚两种工艺6。其中溶聚丁苯橡胶具有低的滚动阻力，又具有很高的抗湿滑性和耐磨性，其滚动阻力较乳聚丁苯橡胶要减少20%一30%，抗湿滑性也优于顺丁橡胶，耐磨性能也较好，是全天候轮胎最适宜的胶料。最近几年国际上溶聚丁苯橡胶的消费一直处于上升的趋势。其中西欧和日本溶聚丁苯橡胶的消费量占总丁苯橡胶的消费量比例为31%左右，一些公司正在方案扩大溶聚丁苯橡胶的生产能力或新建生产装置。自1992年以来，溶聚丁苯橡胶的产量逐年呈递增趋势。据有关的资料报道，1992年至2000年的西欧、美国、日本个三地区SSBR平均年增长率为5.9%，而ESBR平均年增长率约为1.2%。 1995年，拜耳公司决定停止

22、在ESBR方面的投资，因此拜耳的ESBR停产。拜耳认为轮胎制备技术将会有一个根本性的转变，欧洲的消费者也将逐步的接受“绿色轮胎;此外，他们还应该看到以下因素：(1)在现有的溶液聚合装置上花更少的费用就能有效地扩大SBR的生产能力。(2)溶聚工艺优于乳液聚合以及气相聚合工艺，让SSBR更能接受长期挑战。(3)目前越来越趋向于采用优等的填料，因此SSBR可在此方面降低轮胎的滚动阻力做出奉献。(4) ESBR的生产效益长期低下。但是，同时拜耳也指出ESBR1500和ESBR1712对不同用户的需求适应性很强。SSBR是一种相对于ESBR的高性能合成的橡胶，它等同于ESBR，也不可能完全取代ESBR，

23、二者比例的调整有一个逐年的开展过程。开发SSBR要在确保其综合质量的优良根底上，将目标集中在节能型的品种。目前我国的4套乳聚丁苯橡胶装置主要技术来源于日本的JSR、ZEON和台湾合成橡胶公司。工艺技术路线大致相同，都是应用低温乳液聚合技术，只是在工艺流程和聚合配方上有所差异，技术本质上并无较大区别。对聚合生产工艺而言，JSR从工艺流程上来说要好于ZEON，产品质量要优于ZEON，且缓冲能力较强；缺乏之处是JSR聚合的转化率约为62%，而ZEON约为70%。吉林石化公司丁苯橡胶装置的A、B两条生产线原设计双线各有八台釜，五台置换塔，聚合釜的容积为30台，聚合物料首先从一釜进入，依次再通过串联的八

24、台釜，在5的温度下，反响约8-10小时，聚合的转化率为60%，每条线的生产能力为115td；经过几次技术的改造，双线各撤除了两台置换塔，增加了一台聚合釜，变成九釜三塔反响，聚合的转化率由60%提到62%，装置的生产能力由115td提高至145td。兰州石化公司橡胶厂丁苯橡胶主要以氯化钾为电解质PH缓冲溶液、过氧化氢二异丙苯为氧化剂、以叔十二碳硫醇为调节剂，借液氨冷却剂，在5-8的条件下，丁二烯和苯乙烯在聚合釜中进行聚合反响，待末釜单体转化率达64%-68%时，用终止剂终止其在聚合釜中的聚合反响，单体的回收采用水环式压缩机，用挤压脱水机、膨胀枯燥机来进行脱水枯燥。齐鲁石油化工公司橡胶厂采用的ZE

25、ON技术，用低活性的引发剂通过延长反响时间、调节剂乳化剂的补加来实现高转化率，通过改变氨蒸发的压力来对聚合温度进行控制，经过14-16小时的聚合反响，聚合达约70%。单体的回收采用三台小脱水机脱水，采用带式枯燥机热风枯燥两条线均随工艺包引进，第三条线为哈尔滨博实公司参照其枯燥箱仿制。其工艺路线的主要缺点：一是反响时间较长；二是反响温度控制精度较低，温度波动较大；三是缓冲能力较弱。 南通申华化学工艺路线与吉化公司的根本相同，其主要技术来源于台湾合成橡胶公司，聚合系统聚合温度控制在8左右，转化率为63%-66%，单体丁二烯的回收用水环真空泵，苯乙烯的回收采用两台减压蒸馏塔串联操作，脱水机为两台并联

26、进行操作，每条生产线的两台小枯燥箱美国WP公司生产并联进行枯燥。虽然丁苯橡胶市场已经十分成熟，但乳液丁苯橡胶与溶液丁苯橡胶之间的竞争正在渐增。溶液丁苯橡胶在加工上存在的问题已通过生产特制的聚合物(tailoring)而得以有效的克服。目前存在的主要问题是其价格较高，各生产者所生产的产品之间没有较好的互换性。对于高性能的轮胎，没有任何其它橡胶能够取代溶液丁苯橡胶的位置，当然乳液丁苯橡胶也是不能满足要求的。因此尽管溶液丁苯橡胶的本钱比乳液丁苯橡胶的本钱高约17%，但轮胎生产者使用的溶液丁苯橡胶趋势已经开始越来越明显，但是由于我国现状的限制，所以我国大多数还是选用乳液丁苯橡胶。一般乳液丁苯橡胶含有2

27、3.5%的苯乙烯，其分子量随聚合的情况而异，在10150万之间。聚合物分子的微结构，也随聚合条件的变化有较大不同。高温共聚丁苯橡胶与低温丁苯橡胶的比拟，高温共聚橡胶的反式结构含量较低，聚合度也较低，凝胶含量较大；低温共聚丁苯橡胶的反式结构含量较高，分子量分布较窄，凝胶含量几乎没有，因此，物理性质比高温丁苯橡胶要好。鉴于以上内容所述，本设计主要采用低温乳液聚合合成丁苯橡胶。.1 防火防爆本车间的原料和大多助剂都为易燃易爆品，特别要注意防火防爆，而且大局部设备的自动化程度较高，设备生产中高速运转，应严格按照操作规程来操作设备。本车间的防火防爆级别较高，因此安装了地下消火栓4个，8公斤的干粉消火栓2

28、7个，30公斤干粉车一个，1211灭火器32个等消防设施。考前须知： = 1 * GB2 根据中华人民共和国国家标准GBJ16-87建筑设计防火标准，本厂属于甲级防火防爆单位，各工序岗位的管理均应符合标准要求。 = 2 * GB2 在厂范围内，30米以内严禁烟火，严禁携带易燃、易爆品和穿钉鞋进入生产区域，生产所用的易燃品棉纱、油类等应放在指定地点，并妥善保管。 = 3 * GB2 所有盛装易燃易爆物料的设备和运输通道，均应有良好的静电接地装置，接地总电阻不得大于4欧姆，厂房和装置的避雷装置应保持良好，不得损坏，每年要检测校验一次，接地线的测试由动力厂负责，检测记录应报生产单位和生产机动部、安环

29、质检部各一份，以备待查。 = 4 * GB2 盛装和输送易燃易爆物料的设备，管道应该严密无泄露，发现泄漏应及时检修，假设开车无法检修，又严重威胁平安生产，应立即停车检修。 = 5 * GB2 所有的电动机和电器设备均应有良好的接地装置，机械传动设备应有完整的平安防护罩。 = 6 * GB2 当班工人，不得任意脱离工作岗位，传动设备合闸前，要按操作法规定，严格细致检查，注意设备内外是否有人工作。 = 7 * GB2 登高作业2米以上，应带好平安带和平安帽，并携带好材料、工具、切勿落下伤人。 = 8 * GB2 平安阀、防爆膜、压力表要经常保持灵活好有用，均应按照受压容器管理标准要求，按期进行核验

30、，并做好记录，打好铅封，记录上应有检验人签字存档备查，如遇特殊情况，例如平安阀误操作跳开，低改高型号树脂生产，要随时调校平安阀。 = 9 * GB2 砂封、阻火器等平安装置每半年清理检查一次。 = 10 * GB2 系统设备管道停车检修，必须将物料处理干净，排N2置换。经分析化验合格，办理动火证后，方可动火检查。 = 11 * GB2 系统设备，管道开车，应用N2置换，分析含氧在3%以下，方可进行开车。 = 12 * GB2 盛装和输送C2H2、VCM的管道设备严禁用铁器敲打，以免发生火花。各类火灾救援程序：1.发现火险后进行起初的火灾补救。2.判断火势大小即刻报警，火警：119。3.首先要讲

31、清起火单位名称，详细地址。4.燃烧物质的简介。5.火势大小及着火部位以及相关部位。6.报警人姓名及报警的 号码。7.报警后派人去路口接车。8.介绍燃烧物的性质及火场内部与外围的情况。9.向调度室和车间的领导汇报。3.2.2 节能与环境保护一、节能1.采用低温乳液聚合法来合成丁苯橡胶，其副反响少，收率高。2.合理的进行设备布置，尽量按物料流向布置，来减少物料往返输送次数。适当的利用位差，以靠重力来输送物料，尽可能减少输送的设备，以节约动力。3.设计中加强了对进入装置中的水、电、蒸气的计算，为加强能源的管理，合理用电、水、气打下良好的根底。4.装置的选定使用循环水系统作为生产用的冷却水，从而大幅度

32、的降低了新鲜水的用量。二、环境保护该厂建于吉林市的东北部江北化工区，其中该地区的主导风向为西南、西北风，对于市区居民的生活以及附近的工农业生产均无太大的影响。该厂的下游还设有污水处理厂，能将工业，生活产生污水进行及时有效的处理，生产过程中产生的三废都能得以妥善的处理，来符合国家环保的要求。为了美化环境和清新空气，降低噪声，尽量在空地上植树，种草，修筑花坛等，适度地种植柳树，杨树，常青树，来增加绿化面积。 防毒生产中所用的反响物品大多对人身有健康危害，化学物品经吸入、食入、经皮吸收等途径向人体侵入。防护措施： = 1 * GB2 皮肤防护： = 1 * GB3 严禁直接接触剧毒物品 = 2 *

33、GB3 在生产岗位工作的职工根据有毒物的性质穿戴工作帽、工作服、防护面具、防护镜、手套、工作鞋、口罩等劳动保护用品以及在外露的皮肤上涂抹皮肤防护剂。 = 2 * GB2 呼吸防护：进入有毒物料是设备内作业或有毒物质浓度超标区域，应戴防毒面具及防护用品。呼吸防护面具包括防毒面具、氧气呼吸器等。 = 3 * GB2 个人卫生保健： = 1 * GB3 不准在被污染的环境中存放食品及就餐、饮水。饭前应洗手、漱口。 = 2 * GB3 正确穿戴防护用品，下班后应洗澡。工作服不应与非工作服混放。 = 3 * GB3 增加保健食品，增加营养，增强体质、增强身体康毒害能力。 = 4 * GB3 定期检查身体

34、健康状况。 = 5 * GB3 应备有一定数量的应急解毒药品。 工艺流程.1 单体及化学品溶液接收1丁二烯BD丁二烯以下简称BD来自单体贮存与配制岗位经FR301记录瞬时流量后，进入BD换热器E-301。在E-301与WHS(WCS)换热后，流入混合器A-301。在A-301入口，BD与来自循环碱液加热器E-302的碱液混合，BD和碱液在A-301中充分混合后，流入碱滗析器V-302-1，阻聚剂TBC在此被碱液脱除。碱洗温度，控制V-302-1的入口为302，由TRC301控制调节E-301 WHR(WCS)的流量。BD和碱液在V-302-1中分层别离，BD中的TBC转入V-302-1下部的碱

35、液中。V-302-1中上部的BD进入V-302-2中，进一步别离掉碱液，再由上部流入BD进料换热器E-303，换热以后，流入BD缓冲罐V-303。E-303的出口温度由TRC304控制，调节WHR(WCS)流量，使温度稳定在302。V-303的液位，由LICA302控制和调节7。V-302-1中的碱液以循环碱液输送泵P-302连续经E-302循环。循环碱液的瞬时流量，由P-302出口管线上的FR-302记录，改变碱液的循环量就改变了TBC的脱除效果，E-302碱液的出口温度由TIC-303控制，调节WHR(WCS)的流量，使温度稳定在302，由于碱液在循环中与TBC反响而消耗，因此要定期更换，

36、废碱液装桶或放入地沟排放使以600#送入的母液中和。新鲜碱在氢氧化钠配制槽V-301中配制，配制合格后的碱液，有P-301送入V-302-1中。2苯乙烯ST苯乙烯以下简称ST来自单体贮存与配制单元。经管线进入ST换热E-306后，进入ST缓冲罐V-304。V-304的液位，由LICA303控制和调节。E-306 ST的出口温度，由TRC323检测，调节WHR(WCS)流量，使其稳定在242。3乳化剂EM来自化学品配制单元的乳化剂以下简称EM溶液在线混合系统，由于皂型不同，分别经不同的管线进入EM缓冲槽V-306A , V-306B。温度由TIC-307控制，调节加热蒸汽流量，使其稳定在182。

37、V-306的进料运作，由LRS-304的连锁接点LS-323控制，调节V-306的液位。4活化剂ACT来自化学品配制岗位的活化剂以下简称ACT，进入ACT缓冲槽V-307中。V-307的进料运作，由LRS-305的连锁接点LS-215控制。V-307的温度为常温。5调节剂MOD来自调化剂以下简称MOD配制罐的MOD，由MOD输送泵P-109送入MOD缓冲罐V-305中。V-305的进料运作，由LIS-307的连锁接点LS-324控制P-109泵和V-305进口调节阀的开闭。V-305的温度有TIC-327控制，调节WHR的流量，使其稳定在152。6氧化剂OXI来自氧化剂以下简称OXI配制罐的O

38、XI，由OXI输送泵P-108送入OXI缓冲罐V-309中。V-309的进料运作，由LIS-308的连锁接点LS-325控制P-108泵的开停和V-309进口调节阀的开闭。V-309的温度由TIC-328控制，调节WHR的流量，使其稳定在152。7终止剂溶液S.S来自化学品配制单元的终止剂以下简称S.S溶液，由输送泵P-210经管线进入缓冲罐V-308中。V-308的进料运作由L RS-306的连锁接点LS-218控制P-210泵和V-308入口调节阀的开闭。V-308的温度为常温。.2 聚合聚合进料是多股物料流在线混合方式。其控制为多组分混合流量控制系统主站追踪系统。其流量检测器为椭圆流量计

39、氧化剂、调节剂BDST为质量流量计。由主站、成分比率设定器、流量检测单元、显示报警单元，与调节阀或无级调速电机组成其流量控制回路。为确保控制精度，辅设了手动校正系统。聚合进料中的丁二烯BD、苯乙烯ST、乳化剂EM、活化剂ACT、调节剂MOD、氧化剂OXI，分别由聚合进料BD进料泵P-303、ST进料泵P-304、EM进料泵P-306、ACT进料泵P-307、MOD进料泵P-305、OXI进料泵P-309输送，首先ST与MOD混合后再与BD混合，然后，BD、 ST、 MOD混合料液与EM相混合，混合后的料液在进入冷胶进料冷却器E-304之前与ACT混合，进入E-304与液氨换热，出口温度控制为1

40、317，然后，此混合料液流入冷胶进料冷却器E-305进一步与液氨换热8，出口温度控制为812。最后，混合料液流入聚合釜。E-304、E-305的温度以TRC310、TRC311为主控回路，同V-317、V-318氨蒸发压力调节系统PIC-304或PIC-305构成串级，调节液氨蒸发压力，实现对E-304、E-305出口料液温度的稳定控制。物料混合后进入缓冲罐(V-312)由P-308A和P-308B分别参加良田聚合线，由P-309泵把OXI直接送到聚合首釜。1.5小时。当转化率和门尼黏度等主要控制指标到达规定值时，由终止剂泵P-310送来的溶液，从选定的加料点参加到胶乳中，从而终止聚合反响。加

41、料点可能是末釜出口，也可能是置换塔C-301303的某一个出口。最终胶乳由系统压力送入单体回收岗位400#或胶乳缓冲罐V-303中。聚合系统设有两个压力控制点。PRS303检测进料集管的压力，设在E-304进口，500 kPa自动报警，600 kPa时，系统自动停车。PRCA308检测置换塔C-305出口的系统备压，设定值为200 kPa，450 kPa发出报警。胶乳缓冲罐V-330的压力由PRC-309控制，其设定值为100 kPa，超出100 kPa后，排入400#。V-330中的胶乳，由胶乳输送泵P-310连续送入400#单体回收岗位。V-330由LIA321、LIA322指示其液位变化

42、。聚合所用，在停车或紧急状态情况下，由停车输送泵、事故输送泵送入终止点，后者都是以氨气GN为动力源是移动式气动泵。第四章 设计计算4.1 聚合工段物料衡算丁苯物料衡算图1-丁二烯混合进料；2-苯乙烯混合进料；3-叔十烷基硫醇；4-水；5-歧化松香酸钾皂；6-过氧化氢对孟烷；7-硫酸亚铁；8雕白粉；9-EDTA;10-磷酸钠；11-二甲基二硫代氨基甲酸钠；12-尾气；13-蒸汽；14-废液；15-未反响丁二烯；16-未反响苯乙烯；17-碱；18-固体；19-聚合乳胶 进料计算1混合丁二烯和苯乙烯进料每小时产量为：每小时消耗的烃含量：丁二烯和苯乙烯的总量：由丁二烯和苯乙烯的配合料比为72:28那么

43、有纯丁二烯的进料量：纯苯乙烯的进料量：每小时丁二烯的混合进料量为：每小时苯乙烯的混合进料量为：单体丁二烯(BD)的总损失量：单体苯乙烯(ST)的总损失量：(2)辅助物料计算单体总量: 乳化剂：松香酸钾皂：介 质： 水 ：活化剂： 硫酸亚铁： 雕白粉 ： EDTA ：调节剂： 叔十二碳硫醇：氧化剂： 过氧化氢对锰烷：终止剂： 二甲基二硫代氨基甲酸钠：缓冲剂： 磷酸钠：固体物质：进料主物料见下表4-1-1表4-1-1 进料主物料的流量流量BDST质量流量摩尔流量体积模量各种进料见下表4-1-2表4-1-2 各种进料的流量组分物料质量流量kghr单体BDST乳化剂歧化松香酸钾皂介质WT活化剂溶液雕白

44、粉EDTA硫酸亚铁调节剂溶液叔十二碳硫醇氧化剂溶液过氧化氢对锰烷终止剂溶液二甲基二硫代氨基甲酸钠缓冲剂总进料量- 出料计算反响的丁二烯的量：反响的BD:ST反响的苯乙烯的量：丁二烯剩余的量：苯乙烯剩余的量：尾气中丁二烯的含量：。气提胶乳中残留苯乙烯：滗析器中的残留苯乙烯：出料见下表4-2-1表4-2-1 出料流量流量胶乳总量BDST固性物水质量流量kghr摩尔流量kmolhr-体积流量-4.2 换热器设计计算 根本条件表4-2-1 贮罐温度和压力设备名称温度压力KPa混合BD贮罐5-4050-400混合ST贮罐常温常压氧化剂15常压调节剂15常压活化剂常温常压BD缓冲槽30350ST缓冲槽24

45、常压终止剂常温常压乳化剂18常压表4-2-2 进出口温度设备名称入口温度出口温度E-3015-4030E-3025-4030E-3031530E-304常温30E-3051530E-3061530液态氨温度205气态氨温度-5循环冷却上水温度31循环冷却下水温度41苯乙烯的物理参数：当T=15时当T=24时丁二烯的物理参数：在700Kpa的条件下，当T=15时在700Kpa的条件下，当T=30时 丁二烯换热器E-301的设计.1 初选丁二烯物料进口温度，出口温度冷却水进料温度，出口温度BD的流量热负荷： 逆流平均温差：初定采用单壳程、偶数管程的固定管板式换热器。由k、P，根据?化工原理上?P3

46、08图6-57a查得=0.95，参照表6-8估计。由换热器系列标准见?化工原理?附录初选型号为：公称面积： 其主要参数参见下表4-2-3开壳直径450管子尺寸公称压强管长2公称面积管数126管程数2管中心距32管子排列方式正三角形.2 计算管程压降及给热系数管程走BD，查表可知流动面积为：管内BD的流速： ，那么流动状态为湍流。去管壁粗糙度查图可知管程压降：允许值300K管程给热系数：.3 计算壳程压降及给热系数水平均为温度水的物理参数：当T=40时取折流挡板板间距B=0.2m，因为正三角形排列，所以管束中心线的管数为：壳程流动面积：因，那么可用下式计算管外流动摩擦系数管子排列为正三角形：F=

47、0.5：取垢层校正系数9：挡板数为： 壳程压强为：壳程给热系数的计算：壳程中水被冷却，取4.4 计算传热面积根据?化工原理?P282查表6-6，取，。不锈钢传热系数：所选换热器的实际面积为： 在1.15-1.5范围内。 苯乙烯换热器E-306的设计.1 初选苯乙烯物料进口温度，出口温度冷却水进料温度，出口温度ST的流量热负荷： 逆流平均温差：初定采用单壳程、偶数管程的固定管板式换热器。由k、P，根据?化工原理上?P308图6-57a查得=0.95，参照表6-8估计。由换热器系列标准见?化工原理?附录初选型号为：I其主要参数参见下表4-2-3表4-2-3 型号换热器主要参数开壳直径450管子尺寸

48、公称压强管长公称面积管数126管程数2管中心距32管子排列方式正三角形.2 计算管程压降及给热系数管程走ST，查表可知流动面积为：管内ST的流速： ，那么流动状态为湍流。去管壁粗糙度查图可知管程压降：允许值300K管程给热系数：.3 计算壳程压降及给热系数水平均为温度水的物理参数：当T=40时取折流挡板板间距B=0.2m，因为正三角形排列，所以管束中心线的管数为：壳程流动面积：根据，由?化工原理?上册P307的图6-56得出，管子排列为正三角形：F=0.5：取垢层校正系数：挡板数为： 壳程压强为：壳程给热系数的计算：壳程中水被冷却，取.4 计算传热面积根据?化工原理?P282查表6-6，取，。不锈钢传热系数：所选换热器的实际面积为： 9在1.15-1.5范围内。因此，所选型换热器适合4.3 泵的计算 泵P304的设计图271 泵示意图 条件依据以P304苯乙烯进料泵的计算为例，数据如下： 管径：D=0.05m 苯乙烯的平均密度： 苯乙烯的粘度： 压强：， 管内流体的流速1管内流体的流速： 雷诺数： 即：管内流动状态为湍流。取， 由Re 、e查?化工原理?上册