3萬(wàn)噸丁苯橡膠畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)-資料下載頁(yè)

【導(dǎo)讀】指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注。和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作。了明確的說(shuō)明并表示了謝意。的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部?jī)?nèi)容。本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)3萬(wàn)噸乳液聚合丁苯橡膠裝置工藝設(shè)計(jì)，以聚合工段為設(shè)計(jì)的主要對(duì)象。烯和苯乙烯為主要聚合單體，松香酸鉀皂、硫酸亞鐵、叔十二碳硫醇、過(guò)氧化氫對(duì)錳烷等為助劑，采用低溫乳液聚合法連續(xù)生產(chǎn)工藝合成丁苯橡膠。丁苯橡膠具有優(yōu)異的物理性能和良好的加工性。能，在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中應(yīng)用廣泛。說(shuō)明書(shū)和設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)。

　　

【正文】 . 聚合工段進(jìn)料表 表 224 聚合工段進(jìn)料表 名 稱 組 分 質(zhì)量流量（ kg /h ） 單體 BD ST 乳化劑 (EM) WT 松香酸鉀皂液 電解質(zhì) WT 磷酸 氫氧化鉀 乙二胺四乙酸四鈉鹽 間次甲基二萘磺酸鈉 保險(xiǎn)粉溶液 WT 連二亞硫酸鈉 活化劑溶液 (ACT) WT 乙二胺四乙酸四鈉鹽 化工與材料工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 硫酸亞鐵 甲醛次硫酸鈉 調(diào)節(jié)劑溶液 (MOD) 叔十二碳硫醇 氧化劑溶液 (OXI) 過(guò)氧化氫對(duì)錳烷 終止劑溶液（ ) WT 二甲基二硫代氨基甲酸鈉 亞硝酸鈉 SDS 稀磷酸 WT PHS 總進(jìn)料量 聚合工段出料計(jì)算 1）丁二烯出 料 丁二烯的轉(zhuǎn)化率 :60% 反應(yīng)的丁二烯的含量： 60%= ㎏ /h 未反應(yīng)丁二烯單體： = ㎏ /h 2）苯乙烯出料 計(jì)算依據(jù)： 氣提膠乳中結(jié)合的苯乙烯含量 %～ %，取氣提膠乳中結(jié)合的苯乙烯含量為 23%，即膠乳中 BD/ST=77/23。 反應(yīng)的苯乙烯含量： 23/77= ㎏ /h 未反應(yīng)苯乙烯單體： = ㎏ /h 3）膠乳總量 膠乳 =BD 出料＋ ST 出料 =＋ = ㎏ /h. 聚合工段出料表： 表 225 聚合工段出料表 流 量 膠乳總量 其它 未反應(yīng) BD 未反應(yīng)的 ST 出料總量 質(zhì)量流量（ kg /h） 第 3 章 聚合工段熱量衡算 聚合反應(yīng)釜需要計(jì)算以下熱量： （ 1） 各反應(yīng)器的冷卻顯熱表 2— 3— 1 表 2— 3— 1 各反應(yīng)器的冷卻顯熱 10℃ ~7℃ 7℃ ~5℃ （ 2）聚合熱 （ 3）攪拌熱 （ 4）大氣吸熱表 2— 3— 2 表 2— 3— 2 大氣吸熱 第一反應(yīng)器入口 869kg/m3 ℃ 第二反應(yīng)器入口 928kg/m3 ℃ 平均 899kg/m3 —— M 總 == kg /hr 平均流量 = M247。 899= m3/ h 則取反應(yīng)釜體積 V=25 m3 每釜滯留時(shí)間 t=25247。 = 反應(yīng)時(shí)間 7~10hr 當(dāng) t=7hr 7247。 =（ 6 釜 1 塔） t= 247。 =（ 7 釜 1 塔） t=10hr 10247。 =（ 8 釜 1 塔） 聚合熱 根據(jù)該 工藝的轉(zhuǎn)化率 — 時(shí)間函數(shù) 曲線可知，聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)時(shí)間成正比 ， 基本呈直線關(guān)系，反應(yīng)過(guò)程放熱比較均勻，因此單 釜的聚合熱 按照總聚合熱按照反應(yīng)時(shí)間取平均計(jì)算 。 聚合熱 BD： ： 每小時(shí)釜中的聚合熱 Q=（ 179。 1000247。 54179。 +179。 1000247。 104179。 ）247。 2 = kcal 則：反應(yīng) 7 小時(shí)，每釜的聚合熱 247。 = 反應(yīng) 小時(shí)，每釜的聚合熱 247。 = kcal/ hr 反應(yīng) 10 小時(shí)，每釜的聚合熱 247。 = kcal/ hr 化工與材料工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 冷卻顯熱 第一反應(yīng)釜溫度從 10℃降至 7℃的冷卻顯熱見(jiàn)下表 2— 3— 3： 表 2— 3— 3 第一反應(yīng)釜溫度從 10℃降至 7℃的冷卻顯熱 Flow(kg/hr) ）℃T(? Cp(7℃ ) )/(** hk calTCFqp ?? BD 3 ST 3 EMF 3 MOD 3 ACT 3 OXT 3 TOTAL 第二反應(yīng)釜從 7℃降至 5℃的冷卻顯熱見(jiàn)表 2— 3— 4： 表 2— 3— 4 第二反應(yīng)釜從 7℃降至 5℃的冷卻顯熱 Flow(kg/hr) ）℃T(? Cp(7℃ ) )/(** hk calTCFqp ?? BD 2 ST 2 EMF 2 MOD 2 ACT 2 OXT TOTAL 2 攪拌熱 攪拌熱按聚合熱的 5%計(jì)算： 則：反應(yīng) 7 小時(shí)的攪拌熱為： q=179。 5% = kcal/ hr 反應(yīng) 小時(shí)的攪 拌熱為： q=179。 5%= kcal/ hr 反應(yīng) 10 小時(shí)的攪拌熱為： q=179。 5%= kcal/ hr 大氣吸熱（略） 熱量統(tǒng)計(jì) 表 2— 3— 5 6 釜 2 塔 熱量 6 釜 1 塔 聚合熱 Kcal/hr 冷卻顯熱 Kcal/hr 攪拌熱 Kcal/hr 大氣 吸熱 Kcal/hr 總計(jì) Kcal/hr 第一釜 —— 第二釜 —— 36 釜 —— —— 表 2— 3— 6 7 釜 2 塔 熱量 7 釜 1 塔 聚合熱 Kcal/hr 冷卻顯熱 Kcal/hr 攪拌熱 kcal/hr 大氣 吸熱 Kcal/hr 總計(jì) Kcal/hr 第一釜 —— 第二釜 —— 37 釜 —— —— 表 2— 3— 7 8 釜 2 塔 熱量 8 釜 1 塔 聚合熱 kcal/hr 冷卻顯熱 Kcal/hr 攪拌熱 kcal/hr 大氣 吸熱 Kcal/hr 總計(jì) Kcal/hr 第一釜 —— 第二釜 —— 38 釜 —— —— 所需氨的量的計(jì)算 hrQHrm ??? 總 化工與材料工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 m： 氨的質(zhì)量； Hr：氨的汽化潛熱， 7℃時(shí)為 ,5℃時(shí)為 則：反應(yīng) 7 小時(shí)冷卻第一釜所需氨的量 kgm 2 3 9 5 3 6 6 6 41 ??? 冷卻第二釜所需氨的量 kgm 8 8 9 7 2 2 4 7 02 ??? 冷卻三至末釜所需氨量 kgm ??? kgm ＝＋＋＝總 ? 則：反應(yīng) 小時(shí)冷卻第一釜所需氨的量 kgm 4 4 9 5 1 9 9 9 41 ??? 冷卻第二釜所需氨的量 kgm 0 2 9 7 0 5 7 9 92 ??? 冷卻三至末釜所需氨量 kgm ??? kgm ＝＋＋＝總 ? 則：反應(yīng) 10 小時(shí)冷卻第一釜所需氨的量 kgm ??? 冷卻第二釜所需氨的量 kgm 1 6 9 7 4 1 3 02 ??? 冷卻三至末釜所需氨量 kgm 2 1 9 7 5 8 2 03 ??? kgm 0 1 2 2 1 1 6 6 6 3 ＝＋＋＝總 ? 聚合過(guò)程中的能量統(tǒng)計(jì) 熱流圖 2— 3— 1： 聚合線路分為兩條123 456789 10 11G H IE301E302E303E304 E305E306 圖 2— 3— 1 熱流圖 1— 丁二烯 2— 循環(huán)堿液 3— 苯乙烯 4— 調(diào)節(jié)劑 5— 乳化劑 6— 活化劑 7— 氧化劑 8— 去往 B 線的單體與引發(fā)劑共混物，為總加料量的 1/2，溫度為 7℃ 9— 去往 A 線的單體與引發(fā)劑共混物，為總加料量的 1/2，溫度為 7℃ 10— 經(jīng)第一釜反應(yīng)過(guò)的共混物，為總加料量的 1/2，溫度為 5℃ 11— 經(jīng)第二釜反應(yīng)過(guò) 的共混物，為總加料量的 1/2，溫度為 5℃ 表 2— 3— 9 熱量轉(zhuǎn)換 序號(hào) 溫度（℃） t?（℃） 流量（ 1Kgs?? ） 比熱容（ 11KJ Kg K????） 熱交換量（ 1KJs?? ） 入口 出口 E301 15 30 15 E302 15 30 15 E303 24 30 6 E306 15 24 9 E304 24 15 9 E305 15 10 5 表 2— 3— 10 聚合釜的換熱 反應(yīng) 釜序號(hào) 熱量 Q 氨的汽化潛 氨用量 M 氨的總用量 M化工與材料工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 時(shí)間 （ Kcal/hr） 熱（ kcal/kg） （ Kg） （ Kg） 7 小時(shí) 第一釜 第二釜 三至末釜 小時(shí) 第一釜 第二釜 三至末釜 10 小時(shí) 第一釜 第二釜 三至末釜 第 4 章 反應(yīng)器和攪拌槳的選擇 反應(yīng)釜的選型 按聚合反應(yīng)的特性及過(guò)程控制的重點(diǎn)在于除去聚合熱的場(chǎng)合，可選用攪拌釜式反應(yīng)器（參見(jiàn)《聚合反應(yīng)工程基礎(chǔ)》）。攪拌釜是乳液聚合最常用的反應(yīng)器，也是應(yīng)用最廣的聚合反應(yīng)器，釜式聚合反應(yīng)器是一種形式多變的聚合裝置，它廣泛應(yīng)用于低粘度的懸浮聚合過(guò)程，乳液聚合過(guò)程，也能用于高粘度的本體聚合和溶液聚合過(guò)程。從操作方式來(lái)看它能進(jìn)行間歇、半連續(xù)、單釜和多釜連續(xù)操作，以滿足不同聚合過(guò)程的要求。為了保證釜中物料的流動(dòng)、混合與傳熱，液滴的分散或固體物料 的均勻懸浮，釜中設(shè)有攪拌裝置。 釜式反應(yīng)器的除熱主要采用夾套和各種內(nèi)冷件，以立式最為常見(jiàn)。 綜上所述，初選反應(yīng)器為攪拌釜式反應(yīng)器。由設(shè)計(jì)壓力為 3179。 105~5179。 105 帕，熱量衡算初選的反應(yīng)器為φ 2400179。 6060H，可選封頭型式為：橢圓形底、蓋，可拆蓋，高度 H=8140mm，公稱容積為 25m3，筒體內(nèi)徑為 2400mm，壁厚為 12mm， A3F 材質(zhì)（參見(jiàn)《化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》） [11]。 反應(yīng)釜和攪拌槳示意圖 241： 圖 241 反應(yīng)釜和攪拌槳示意圖 反 應(yīng)釜的型號(hào)見(jiàn)下表 4— 1： 表 241 反應(yīng)釜的型號(hào) 封頭型式 公稱 容積 筒體 直徑 筒體 高度 高度 壁厚 材質(zhì) 橢圓底、蓋 25m3 2400mm 6060mm 8140mm 12mm A3F 反應(yīng)器的體積計(jì)算 化工與材料工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 苯乙烯密度 ρ1=103kg/m3 丁二烯的密度 ρ2=103kg/m3 聚丁苯橡膠的密度 ρ3=103kg/m3 水的密度 ρ=103kg/m3 通過(guò)質(zhì)量分?jǐn)?shù)算得 ρm=（ 72/295） 0 .912+（ 28/295） +（ 195/295） 1= 103kg/m3 ρm—— 反應(yīng)液混合密度， kgm3 VR=W/ρm=103= 為提高釜的利用率，裝料系數(shù) η一般取在 ～ ，可取 ，即 η=， 則V=， 所以釜的體積應(yīng)該取 25 m3。 罐體尺寸確定 . 筒體高徑比 因此設(shè)計(jì)條件為低溫、乳聚，可選擇高徑比為 ，即： H/Di= . 初步計(jì)算筒體直徑 立式攪拌器的容積通常是 筒體和下封頭容積之和。已知高徑比和 η值后，仍不能確定筒體直徑和高度，因?yàn)楫?dāng) Di不知時(shí)，封頭體積也不知。因此選用粗估法計(jì)算，即先忽略封頭體積，然后再精確計(jì)算。 V≈（ π/4） Di2H=（ π/4） Di3(H/Di) ∴ Di= m36 . 254)i/( 4 33 ????DH V? 圓整 Di= 當(dāng) Di=，封頭體積 V=179。，直邊高度 40mm，內(nèi)表面積 ㎡ 筒體高度 H= 2)4/( / DivV? ? ? = 25 / 0 . 8 52 ???? 驗(yàn)證： H/Di=,在 ～ ，以上假設(shè)成立。 . 聚合釜壁厚的計(jì)算 由公式： ? ?CtiC PDPS ?? ??2 式中： Pc— 計(jì)算壓力 取 Pc=1MPa； Di=2800mm； ? =；設(shè)計(jì)溫度為 5℃ 查得 1Cr18Ni9Ti 在 5℃ 的 [σ]t=205MPa ? ? 0 52/2 4 0 01 ??????S 取腐蝕余量 C2=，鋼板厚度負(fù)偏差 C2=， 則 Sn=S+C1+C2=++= 圓整后取 Sn=12mm。復(fù)驗(yàn)