催化剂溶液进料体积（升）=催化剂进料量×1/[催] Ni用量 : 95100×1.0×10-5×58.7 = 55.82g/hr 其溶液体积为 : 55.82/2 = 27.91 l/hr

Al用量 : 95100×0.36×10-4×27 = 102.708g/hr 其溶液体积为: 102.708/2 = 51.354 l/hr B用量 : 95100×1.0×10-4×142 = 1080.336g/hr 其体积为：1080.336/1130 = 0.96 l/hr

溶剂体积为：0.96×500 = 478 (l/hr) (稀释比为 1:500) 三项催化剂总克数为：

55.82+102.708+1080.3365=1238.864g/hr

三项催化剂总体积为：0.96+27.91+51.345+478 = 558.215( l/hr) 溶剂重量： 558.215×0.66=368.42 kg/hr

4．聚丁二烯生成量

由转化率88%得100%丁二烯进料： 5135.21 kg/h 首釜丁二烯损耗（聚合0.6%）：5135.21×0.5%=30.81kg/h 反应的丁二烯量： 5135.21- 30.81=5104.4 kg/h 由首釜转化率65%得生成聚丁二烯的量： 5135.21×65%=3337.89 kg/h 首釜挂胶损失0.5%

挂胶量=3337.89×0.5%=16.69 kg/h

未反应的丁二烯= 5135.21-3337.89=1797.32 kg/h 去2#釜聚丁二烯量：3337.89-16.69=3321.20kg/h

首釜物料衡算表

物料名称 1．丁二烯 其中100%丁二烯 进料（kg/hr） 5142.41 5135.21 出料（kg/hr） 1797.32 杂质 损失 2．溶剂 3．催化剂 N A B 溶剂 4．聚丁二烯去2#釜 挂胶损失 合 计 2．4 10977.153 0．05582 0．102 1．108 368.42 16555.73 2．4 30.81 11543.943 1．2389 3321.20 16.69 16555.73 三、 设备选择及计算

1． 聚合釜的体积=(溶剂+丁二烯+催化剂)进料体积×反应时间 3（假定三个釜的体积相等）

=（16.63+8.29+0.79）×2 =17.14m3 3

反应釜总容积选为18 m3

2． 确定釜的外型尺寸

表2 标准封头有关数据 工程直径 曲面高 直边高 Dg (mm) h1 (mm) h2 (mm) 2000 500 40 50 2200 550 40 50 2400 600 40 50 2600 650 40 50 2800 700 40 50

最大容积 V1 (m3) 1.18 1.20 1.55 1.58 2.00 2.05 2.51 2.56 3.12 3.18 最大内表面积 A1（m2） 4.57 4.63 5.50 5.57 6.53 6.60 7.63 7.71 8.82 8.91 表3 标准釜体有关数据 公差直径 Dg (mm) 最大容积V1 (m3) 3．142 2000 3．801 2200 4．524 2400 5．301 2600 6．158 2800 选用标准椭圆封头。

查标准椭圆封头的体积为0.131D3，h封=D/4 h—-- 釜体直边高度 H---反应釜总高度，则有

最大内表面积A1（m2） 6．28 6．81 7．55 8．17 8．80 H=h+2×h封=h+2×D/4

取H/D=2.3 总体积VT=3.14/4×D2×h+0.262×D3

计算得D=2.17 则选用釜体直径为2200mm H=2.2×2.3=5.06m

查表得：曲面高度为525mm 直边高度为40mm 厚度为10―14mm 夹套直径应为D+200mm D夹=2200+200=2400mm 釜体的传热面积 A体=πDH= 3.14×2.2×5.06=34.54m2

实际反应釜的总传热面积A实=A体+A封=34.54+5.57×2=45.68 m2 3． 搅拌形式选择

根据顺丁橡胶生产的粘度较大的特点，选用双螺带式，查《化工工艺设计手册》，得：

D/D0=0.95 H/D0=1 C/D0=0.025 L/ D0=0.98 B/ D0=0.095 S=0.5 Z=2 首釜搅拌转速为60rpm μ=4000cp=4kg/m.s ρ=丁二烯用量+溶剂/体积

=5135.21+10977.153+504.5/（8.29+0.79+16.63）=646.32kg/m3 则搅拌的雷诺数：

NRe=D2nρ/μ =2.22 ×(60/60) ×646.32/4=782.05 NRe 值大于300时，可认为流体大到湍流状态，符合要求。 4． 搅拌功率的计算

查《化工工艺设计手册》，功率计算公式如下： NP=273（NRe）-1。0

NP =0.273μn2D3=0.273×4×(60/60)2×2.23=11.63KW

N搅=11.63×2=23KW

四、 热量衡算（首釜）

收集数据 丁二烯 杂质 溶剂 催化剂 聚丁二烯 温度℃

不同温度下物质比热及平均比热

5℃ 20℃ 丁二烯CP 0.523 0.560 正己烷CP 0.526 0.537 CP平 0.525

热损失（不计）

Q1 进料带入 物料带出热量Q4 热量

冷剂带出热量Q5 聚合反应热Q2 搅拌热Q3 由于丁二烯、溶剂和胶液在相同的温度下热值十分接近，所以取相同的数值，计算误差在允许范围内。

72℃ 0.629 0.602 0.610 进料 kg/hr 5135.21 2.4 11345.57 1.24 8℃ 出料kg/hr 1797.32 2.4 11543.943 1.24 3337.89 70℃ Q1+Q3+ Q3=Q2+Q4

Q1-进料热 Q2-聚合热 Q3-搅拌热 Q4-物料带出热 Q5-冷剂带出热