聚合物合成工艺设计

水经油水分离罐底部由液面调节阀控制排出,经二次净化分离罐排入地沟。釜底胶粒和循环热水经颗粒泵送入洗胶岗的缓冲罐,再经1号振动筛分离出胶粒送至洗胶罐。

在洗胶罐中,用40~60℃的水对胶粒进行洗涤,经洗涤的胶粒和水由2号振动筛进行分离,并将含水40~60%的胶粒送往挤压干燥岗。

通过挤压机挤压将胶粒含水量降到8~15%,然后,切成条状进入膨胀干燥机加热、加压,达到膨胀和内蒸的目的,除去胶粒中的绝大部分水分,再送入水平红外干燥箱干燥,使胶的含水量达到0.75%以下。

干燥合格后的胶条经提升机送入自动称量秤进行称量压块(25kg)。压好的胶块用薄膜包好装入纸袋封好入库。

基础数据

1生产规模: 年产35000吨顺丁胶 2生产方式:三釜连续生产

3生产时间:年工作小时7900小时 4每吨橡胶消耗定额: 1.02吨100%丁二烯

5聚合反应转化率按88%计算,三釜的转化率分别为65%,75%,88% 6聚合釜的反应温度分别为70℃,86℃,88℃

7盐水入口温度为-6℃,出口温度为-4℃,丁油进料温度为8℃ 8聚合反应时间为2小时

9聚合釜三釜物料的粘度分别为4000cp,7000cp,10000cp

聚合釜三釜搅拌转速分别为60rpm,40rpm,25rpm

10聚合釜假定为绝热设备,聚合釜的总传热系数按50-100kcal/m2·hr·℃选取聚合釜长径比按2.2-2.5选取 11 聚合配方

丁二烯浓度为99.86% 丁浓为20g/100ml

[Ni]=2g/l,[Al]=2g/l,ρB =1130g/l,硼油比=1:500(体积) Ni/丁=1.0×10-5, B/丁=0.8×10-4, Al/丁=0.4×10-4(mol) 防老剂浓度为186g/l, 防老剂量/橡胶量=1%(W)

12 聚合损失1.5%,首釜:0.6%,二釜:0.5%,三釜:0.5%

挂胶损失1.2%,首釜:0.5%,二釜:0.4%,三釜:0.3%

一、 三釜物料衡算

1. 计算丁二烯进料量

丁二烯产量=产量/年操作小时=35000×103/7900=4430.38kg/hr 由消耗定额计算100%丁二烯 4430.38 × 1.02=4518.99 kg/hr 按转化率88%计算丁二烯的进料 4518.99/0.88 = 5135.21kg/hr 折合成公斤分子数为: 5135.21/54 = 95.1公斤分子 实际丁二烯量为: 5135.21/0.9986 = 5142.41kg/hr

丁二烯的进料体积 5142.41/620 = 8.29 m3(丁二烯的溶剂重度为620kg/m3) 2. 溶剂进料量

根据丁二烯浓度为20 g/100ml 的要求进行计算, 丁浓=丁二烯进料量/(丁二烯体积+溶剂体积+催化剂体积) 溶剂的体积=(丁二烯进料量/丁浓)-丁二烯体积-催化剂体积

=5142.41/200-8.29-0.79=16.63m3

溶剂进料量=16.63×660=10977.153kg(溶剂重度为660kg/m3) 3. 催化剂用量

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

100%丁二烯进料: 5135.21 kg/hr

丁二烯损耗(聚合损失1.5%):5135.21×1.5%=77.03 kg/hr 反应的丁二烯量: 5135.21- 77.03 = 5058.17 kg/hr 由转化率88%得生成丁二烯的量: 5058.17×88%=4451.20 kg/hr 因为挂胶损失1.2%

挂胶量=4451.20×1.2%=53.41 kg/hr 去凝聚=4451.20-53.41=4397.79 kg/hr

未反应的丁二烯= 5058.17-4451.20=606.97 kg/hr 5.防老剂用量

防老剂用量=4397.79×1% =43.98 (kg/hr ) 防老剂体积=43.98×103/186=236.45升 防老剂溶液质量=236.45×0.66=156.06 kg 防老剂溶剂质量 =156.06-43.98=112.08 kg/hr 5. 三釜物料衡算表

物料名称 1.丁二烯 其中100%丁二烯 杂质 损失 进料(kg/hr) 5142.41 5135.21 2.4 出料(kg/hr) 606.97 2.4 77.03 2.溶剂 3.催化剂 N A B 溶剂 4.聚丁二烯 挂胶损失 5.防老剂 溶剂 合 计

10977.153 0.05582 0.102 1.080 368.42 43.98 112.08 16687.98 11543.943 1.2389 4398.02 53.41 43.98 16687.98 二、 首釜物料衡算

1. 计算丁二烯进料量

丁二烯产量=产量/年操作小时=35000×103/7900=4430.38kg/hr 由消耗定额计算100%丁二烯 4430.38 × 1.02=4518.99 kg/hr 按转化率88%计算丁二烯的进料 4518.99/0.88 = 5135.21kg/hr 折合成公斤分子数为: 5135.21/54 = 95.1公斤分子 实际丁二烯量为: 5135.21/0.9986 = 5142.41kg/hr

丁二烯的进料体积 5142.41/620 = 8.29 m3(丁二烯的溶剂重度为620kg/m3) 2. 溶剂进料量

根据丁二烯浓度为20 g/100ml 的要求进行计算, 丁浓=丁二烯进料量/(丁二烯体积+溶剂体积+催化剂体积) 溶剂的体积=(丁二烯进料量/丁浓)-丁二烯体积-催化剂体积

=5142.41/200-8.29-0.79=16.63m3

溶剂进料量=16.63×660=10977.153kg(溶剂重度为660kg/m3) 3. 催化剂用量

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