1、1论文题目年产11万吨顺丁橡胶聚合车间工艺设计专业化学工程与工艺本科生（签名）指导老师（签名）摘要顺丁橡胶是顺式1，4聚丁二烯橡胶的简称，国际通用代号为BR，是目前仅次于丁苯橡胶的世界上第二大通用合成橡胶。本文介绍了顺丁橡胶的市场需求与生产现状，讨论了原料路线、聚合方法、催化剂、终止剂、防老剂的优缺点并进行选择。通过确定顺丁橡胶的生产流程，查阅各种物质的工艺参数，对产量为15000吨顺丁橡胶聚合工艺进行了计算，包括所有设备的物料衡算，聚合釜的热量衡算以及聚合釜的设备计算。绘制了PID图、PFD图以及聚合釜的详细设备图。关键词顺丁橡胶，丁二烯，聚合，转化率，催化剂，聚合釜2SUBJECTPROC
2、ESSDESIGNOF1，3POLYBUTADIENERUBBERPOLYMERICWORKSHOPWITHANNUALOUTPUTOF11,000TONSSPECIALTYCHEMICALENGINEERINGANDTECHNOLOGYNAMESIGNATUREINSTRUCTORSIGNATUREABSTRACTBUTADIENERUBBERISTHETYPE1,4LIKEPOLYBUTADIENERUBBERABBREVIATION,GENERALINTERNATIONALCODEFORBR,ISCURRENTLYTHESECONDONLYTOSTYRENEBUTADIENERUBBER
3、OFTHEWORLDSSECONDLARGESTGENERALSYNTHETICRUBBERTHISPAPERINTRODUCESTHEBUTADIENERUBBERMARKETDEMANDANDPRODUCTIONSTATUS,DISCUSSEDTHERAWMATERIALROUTE,POLYMERIZATIONMETHODS,CATALYST,TERMINATIONAGENT,THEADVANTAGESANDDISADVANTAGESOFAGERESISTANTCHOICETHROUGHTHEDETERMINATIONOFBUTADIENERUBBERPRODUCTIONPROCESSES
4、,REFERTOALLKINDSOFMATERIALPROCESSPARAMETERS,TOPRODUCE15000TONSOFBUTADIENERUBBERPOLYMERIZATIONPROCESSOFDETAILEDCALCULATION,INCLUDINGALLTHEEQUIPMENTOFMATERIALBALANCECALCULATE,THEQUANTITYOFHEATOFPOLYMERIZATIONKETTLECALCULATIONANDPOLYMERIZATIONKETTLECALCULATIONOFTHEEQUIPMENTDRAWTHEPIDFIGURE,PFDDIAGRAMAN
5、DPOLYMERIZATIONKETTLEEQUIPMENTOFDETAILEDPICTUREKEYWORDSBUTADIENE,BUTADIENE,POLYMERIZATION,CONVERSION,CATALYST,POLYMERIZATIONKETTLE1目录第一章前言111顺丁橡胶1111顺丁橡胶的发展历史1112顺丁橡胶的优缺点1113顺丁橡胶的优点2114顺丁橡胶的缺点2115顺丁橡胶的用途212我国顺丁橡胶的发展历程213顺丁橡胶的生产需求状况414选题的目的与意义414工艺路线的确定5141聚合方法的确定5142单体原料路线的确定6143溶剂的选择6144引发剂的选择7145终
6、止剂与防老剂815车间组成9第二章工艺计算及主要设备选型1021物料衡算10211基础数据10212聚合釜物料衡算10213终止釜的物料衡13214凝聚釜的物料衡算15基础数据152215缓冲槽、振动筛、洗胶罐物料衡算18216干燥脱水物料衡算20217包装物料衡算22218油水分离器物料衡算23219溶剂回收部分物料衡算2422热量衡算27221基础数据27222各聚合釜反应转化率确定29223各釜物料组成及物性数据30224聚合釜的热量衡算3823设备的计算及选型43231聚合釜计算43232各反应器的确定5124泵的选择（以溶剂油泵为例）59241基础数据59242确定流量与扬程6024
7、3选泵62244选电机62245几何安装高度的确定62参考文献63致谢651第一章前言11顺丁橡胶顺丁橡胶，即顺式1,4聚丁二烯橡胶，呈白色或微黄色,简称BR。顺丁橡胶具有良好的耐寒性，耐磨性，弹性很优异。动负荷下发热少，耐老化性较好。根据顺式1,4含量的不同，顺丁橡胶可分为低顺式，中顺势和高顺势。低顺式的顺式1,4含量为3540；中顺势的顺式1,4含量为90；高顺势的顺式1,4含量可达9699。111顺丁橡胶的发展历史低顺式顺丁橡胶最早由美国费尔斯通轮胎与橡胶公司于1955年开发，1961年投产，催化剂为丁基锂；中顺式顺丁橡胶由美国菲利浦石油公司开发1956，并于1960年由美国合成橡胶公司
8、建厂投产，催化剂是四碘化钛三烷基铝高顺式顺丁橡胶可用钴系（一氯二烷基铝钴盐）和镍系（环烷酸镍三烷基铝三氟化硼乙醚络合物）催化剂进行生产。钴系催化剂由意大利蒙特卡蒂尼公司开发并投产（1963），而镍系催化剂则是由日本合成橡胶公司采用桥石轮胎公司的技术于1965年工业化的。目前，有中国、美国、日本、英国、法国、意大利、加拿大、俄罗斯、德国等15个国家生产顺丁橡胶，20多个品种。1980年世界年产量已超过18MT，总产量仅次于丁苯橡胶，在合成橡胶中居第二位。112顺丁橡胶的优缺点采用NI系引发剂合成的顺丁橡胶顺式1,4含量为9698,属于高顺式丁二烯橡胶,其分子结构比较规整,主链上无取代基,分子间作
9、用力小,分子长而细,分子中有大量的可发生内旋转的CC单键,使分子十分“柔软“同时分子中还存在许多具有反应性的2CC键,这样的分子结构决定了此种橡胶具有如下特性113顺丁橡胶的优点耐磨性好耐低温性能好弹性高动负荷下发热小耐老化性较好114顺丁橡胶的缺点加工性能差生胶的冷流倾向大抗撕裂强度差抗张强度较低抗湿滑性不好但是这些缺点可以通过与丁腈橡胶，丁苯橡胶，天然橡胶的混合使用来改善。115顺丁橡胶的用途顺丁橡胶主要用于轮胎制造，所制造的轮胎胎面，在苛刻的行驶条件下（如高速、路况差、气温低等）可以显著改善耐磨耗性能，提高轮胎的使用寿命。此外，还可以用来制造其他耐磨制品（如胶鞋、胶带、胶辊等）以及各种耐
10、寒性要求较高的橡胶制品。12我国顺丁橡胶的发展历程20世纪50年代，我国建成了氯丁和乳聚丁苯橡胶失误生产装置。当我国合成橡胶工业正在起步时，国外发现新型ZIEGLERNATTA定向聚合催化剂。1960年美国开始了顺丁橡胶的工业化生产。世界出现新型溶液聚合新技术。由于西方世界对我国实3行经济和技术封锁，想要橡胶工业的发展与世界同步，只能自力更生，走创新之路。1950年我国研制成功钛、钴元素组成的催化剂，合成出性能相近的顺丁橡胶同时发现镍系三元新型ZIEGLERNATTA催化剂建成了七套万吨级生产装置，总生产能力达40多万吨/年。1960开展了钛系催化剂的研究，研制成功四碘化钛和三异丁基铝组成的催
11、化体系，制得物理机械性能与国外同类产品相近的顺丁橡胶。但钛系催化剂是非均相的，用量高，又需碘元素，胶为棕色，顺式含量偏低，并含有副产物，使胶具有不愉快的味道，以及用苯作溶剂等缺点。1961年开展了均相钴系催化剂的研究，解决了钴系顺丁橡胶加工性能差等一系列关键技术问题，成功研制出钴或钴镍混合的三种催化剂体系，合成的顺丁橡胶性能均达到国外同类橡胶的水平。钴系催化剂的活性高于钛系，用量低，顺式含量高，可制得非污染型胶。但钴系催化剂仍需用芳烃作溶剂，聚合温度须严格控制才能制得高顺式的顺丁橡胶，生产成本高。1962年、开展了镍和稀土元素作为主催化剂合成顺丁橡胶的研究，次年发现新型三元镍系催化剂，制得加工
12、和物性均优的高顺式聚丁二烯橡胶。到1964年末，研制成功5种催化体系，均可合成性能较好的顺丁橡胶。1965年中科院在北京召开了鉴定会，建议对镍系催化剂合成顺丁橡胶生产技术进行开发。1969年9月建成了规模为15KT/A,采用了以苯为溶剂万吨级顺丁橡胶生产装置。但是苯为溶剂虽然挂胶轻，产品质量好，但苯的毒性较大，国内资源不足，在北方的冬季需用伴热管线等多方面不利因素，最终决定万吨级顺丁橡胶生产装置采用毒性小、来源充足的加氢抽余油为溶剂。1971年北京燕山石油化工公司建成了第一套镍系顺丁橡胶生产装置，年产量为15W吨，采用抽余油为溶剂，环烷酸镍，三氟化硼乙醚络合物和三异丁基铝为催化剂。1998年锦
13、州石油化工公司与中科院长春应化所合作在万吨级镍系顺丁橡胶生产装置上以绝热聚合方式实现了钕系稀土顺丁橡胶的工业化生产。42000年茂名石化公司从FINA引进了低顺式顺丁橡胶的生产装置并生产出合格产品，齐鲁石油化工公司也研究开发出氯化顺丁橡胶。2003年北京燕化石油化工公司研究院开研发出低顺式顺丁橡胶的生产技术，在SBS生产装置上进行了全流程的试生产。2005年8月，大庆石化顺丁橡胶装置扩能改建后，顺丁橡胶年产量大幅上升。截止2005年底我国共有8套顺丁橡胶生产装置，其中7套采用了国内生产工艺。13顺丁橡胶的生产需求状况我国完全依靠自己的科研人员和科研成果，独立自主的开发成功具有自主知识产权的顺丁
14、橡胶生产技术，不仅建厂成本低、回报高，而且我国技术与国外相比，具有催化剂用量低、反应时间短、聚合反应器生产强度高、运转周期长，居世界领先地位。产品成本低、质量好，尤其耐屈挠性能突出，可用于子午线轮胎胎侧胶。我国顺丁橡胶投产后，市场占有率随着产量增加而提高，现在保持在97以上，还出口欧洲、亚洲、非洲等187个国家和地区。目前，我国顺丁橡胶主要用于轮胎、制鞋、高抗冲聚苯乙烯HIPS以及ABS树脂的改性等方面。据中投顾问发布的20102015中国合成橡胶行业投资分析及前景预测报告显示，轮胎领域需求量约占顺丁橡胶总需求量的649，制鞋约占102，高抗冲聚苯乙烯加工改性约占97，胶管、胶带约占88，其他
15、方面约占64。顺丁橡胶是仅次于丁苯橡胶的世界第二大通用合成橡胶。近年来，由于汽车、高铁、航空航天等领域发展迅速，我国顺丁橡胶的需求量在不断增加。然而，随着我国顺丁橡胶市场的需求量出现大幅增长，我国顺丁橡胶产能增长的速度却要低于需求量增长的速度，使得目前我国顺丁橡胶市场出现了供不应求的状况。14选题的目的与意义顺丁橡胶（BR）在世界七大合成橡胶品种中，其产量仅次于SBR，居第二位；在通用橡胶品种中，其消耗仅次于NR和SBR，居第三位。BR具有高弹性、高耐磨性、高耐屈挠性及低滞后损失等特点，最适用于汽车轮胎。此外，在非轮胎领域也5具有广泛的通用性。目前,全世界30多个国家和地区约50套工业生产装置
16、进行商品化生产。作为国民经济产业序列中的一大门类,顺丁橡胶在中国橡胶工业现已形成轮胎、胶管、胶带、胶鞋、工业制品、乳胶制品等品种齐全，生产、科研、设备制造以及炭黑、助剂等原材料基本配套的工业体系。近10年来，中国橡胶工业生产持续、稳定发展，年递增速度在8左右；技术进步显著，新产品、新工艺、新设备发展迅速；产品结构调整大有成效，代表轮胎发展方向的子午线轮胎的产量已占总量的13，胶鞋的高档产品已超过胶鞋总量的25，并开发了为汽车、电子、建筑、家电等行业配套的大量精细橡胶制品；产品出口量年年大幅增长。因此对顺丁橡胶聚合车间工艺的设计具有非常大的意义。14工艺路线的确定141聚合方法的确定根据产物的结
17、构，从自由集聚合，阴离子聚合，阳离子聚合，配位聚合等反应机理中确定选择出配位聚合。同时考虑配位聚合所用原料，引发剂，传热，物料输送，产物溶解，回收，操作方式等方面综合考虑选择溶液聚合实施方法。该工艺路线包括了如反应活性中心的形成过程；特殊引发剂组分的安全防护；由于溶剂存在必然要考虑的回收，循环，利用；反应的终止方式；产品防老化处理等特点。操作方式选择连续操作。溶液聚合法主要工序如图所示催化剂终止剂防老剂丁二烯的聚合胶液的凝聚橡胶的脱水与干燥单体溶剂的回收和精制丁二烯6图11主要工序图142单体原料路线的确定丁烯氧化脱氢法（中国丁烯制丁二烯装置均采用此法）优点转化率高，选择性好，投资和运转费用较
18、低。缺点氧化过程中产生副产物，使精丁二烯中不可避免的含有少量含氧化合物，影响丁二烯的质量，并带来污水处理问题。丁烷脱氢催化法优点原料来源丰富，适用范围广，反应运转安全可靠，催化剂强度大，活性高，寿命长。缺点转化率低，收率小。催化剂表面结碳速度快，需要几个反应器轮流反应和再生，而且需要大量水蒸气做稀释剂才能在低的丁烷分压下反应。C4馏分分离法优点基本建设投资少，生产成本低。缺点需要输入大量能量才能获得有经济效益的转化率，而且溶剂回收设备多且复杂。其中用到DMF法，萃取塔和汽提塔底部要求温度高。乙炔法，乙醇法。丁烯脱氢法前两个此工艺路线年代久远，成本高，生产流程长，原料来源不广泛，能量消耗大，不适
19、合大量生产。丁烯脱氢法60年代已被丁烯氧化脱氢法取代。通过比较乙炔法，乙醇法，丁烷脱氢催化法，丁烯氧化脱氢法，丁烯脱氢法，C4馏分分离法等生产方法的优缺点，结合本地情况，因地制宜，选择合适的丁烯氧化脱氢法制丁二烯的原料路线。143溶剂的选择表11顺丁橡胶生产所用溶剂有苯，甲苯，甲苯庚烷，溶剂油。溶剂单体溶解能力引发剂溶解能力胶液粘度比较毒性回收与经济学来源7苯高好高高容易甲苯高好高高成本高甲苯庚烷高好较高低成本高溶剂油高一般低无容易广泛使用溶剂油做溶剂，除了对三氟化硼乙醚络合物的溶解度稍差，但是对单体丁二烯与引发剂环烷酸镍和三异丁级铝的溶解度都很好，尤其是溶剂油可以大大降低胶液的粘度，利于传热
20、和搅拌，而且生产能力大。我国石油资源较为充足，来源也广泛，所以选用溶剂油做溶剂。144引发剂的选择I目前工业中使用的是锂、钛、钴和镍四种引发体系，各有其特点，说明如下锂系常用的是丁基锂，属于阴离子型引发剂，所得的聚丁二烯中顺式1，4含量为3540。反应中添加极性化合物，如THF，可使1，2含量由510提高到3555，常称这种聚合物为中乙烯基聚丁二烯。优点是引发剂是单组分的，组成简单，聚合反应容易控制。又引发剂活性高，用量少，聚合后不需要从产品中除去，适宜单釜连续聚合，生产能力高，成本低。缺点是产品质量差，分子量较低，生胶的冷流倾向大。因为是阴离子活性聚合反应，分子量分布很窄，加工性能较差。钛系
21、是配位阴离子聚合引法剂，不溶于反应介质中，是非均相体系。所得聚合物分子量较高，可高达50万，故可大量充油和充碳黑。因分子量分布较窄，加工性能不及钴系及镍系引发剂。钴系是可溶性配位阴离子聚合引发剂，产物质量均匀，分子量易控制，分子量分布较钛系要宽，易加工。产品中顺式1，4结构可高达9698。橡胶的综合物理机械性能较好，但聚合过程中的操作条件要求严格。镍系这种引发剂的特点与钴系相似，故钴系所具有的优点镍系也有。而镍系引发剂更为特殊的优点是聚合时可提高单体浓度，也可提高反应温度（不超过100）增加生产能力。在同样反应条件下若采用钴系引发剂，就会使聚合物中顺式1，4含8量下降，凝胶含量上升。II新型催
22、化剂的研究与开发钕系钕系顺丁橡胶又称稀土顺丁橡胶，运用这种橡胶为原料制造轮胎可以极大提高轮胎的质量和性能。在丁二烯存在及50下，使钕系化合物，如新癸酸钕、异辛酸钕以及异辛酸改性的膦酸钕与AL（IBU）2H反应，再与AL（IBU）2CL作用，可形成均相稳定的钕系催化剂体系。结果表明，该催化剂不仅可以提高丁二烯聚合的催化活性及立体定向性（顺式1，4结构质量分数大于96），而且具有单一活性中心的特征，可合成相对分子质量分布指数接近于200的聚丁二烯。目前国内在稀土聚丁二烯市场开发方面需要解决价格、性能、质量和供应问题，并且完善技术，尽早实现工业化。铁系对高乙烯基质量分数大于80的铁系聚丁二烯橡胶（F
23、VBR）的生胶性能、混炼行为、硫化特性、硫化胶性能、黏弹性能以及耐热老化性能与溶聚丁苯橡胶（SSBR）的性能进行了比较。结果表明，FVBR的混炼行为良好，添加适量的操作油，可以得到性能理想的硫化胶。FVBR硫化胶的拉伸强度、撕裂强度和耐热老化性能等与SSBR相当。此外，FVBR在60下的TAN较低，表明它具有较低的滚动阻力。开发铁系催化剂主要是为了达到提高活性、调节相对分子质量、减少催化剂和聚合体系毒性，同时也能降低催化剂成本，这是一个重要信息。国内合成橡胶企业应重视铁系催化剂的研究与开发，尽早实现产业化。综合上述引发剂的优缺点及实际生产的需要，本次设计采用镍系引发剂。145终止剂与防老剂终止
24、剂乙醇来源95的工业乙醇当聚合反应进行到转化率85时，应加入终止剂，破坏尚有活性的催化剂，终止少量正在增长的分子链，使聚合反应终止，为了使终止剂能溶于溶剂油，使之均匀的分散和终止，在工业生产中常用工业乙醇作为终止剂。9终止剂264，即2,6二叔丁基4甲基苯酚。橡胶在加工、储存、使用过程中受空气中的氧，热合机械力作用，使橡胶变硬发脆或变软发粘，使其物理性能下降，加入防老剂可延缓老化，延长橡胶的寿命。15车间组成采用溶液聚合的方法，使丁二烯、溶剂、引发剂等在连续釜式反应器中进行配位聚合，制得粘稠胶液，再通过水蒸气凝聚、洗胶、干燥、压块等过程获得最终产品顺丁橡胶。车间组成该车间主要由聚合工段和后处理
25、工段组成。聚合工段主要由罐区、计量、聚合、配制、黏度等岗位组成，后处理主要由混胶、凝聚、干燥、压块、包装等岗位组成。10第二章工艺计算及主要设备选型21物料衡算211基础数据产量15000T；开工时间8000小时/年；每吨顺丁橡胶消耗丁二烯1045吨；转化率85；丁二烯浓度1215G/100ML；丁油入釜温度40；末釜温度110；聚合系统压力044MPA；计量罐压力01MPA；计量压力泵08MPA。选用配方（质量比）镍/丁二烯20105；铝/丁二烯10104；硼/丁二烯20104；铝/镍38；铝/硼025；醇/铝6；防老剂/丁二烯079质量比。装置总收率为953，总损耗为47。212聚合釜物料
26、衡算聚合釜的物料衡算图如图所示图21聚合釜的物料衡算丁二烯系统产胶量15000100080001875103KG/H需纯度为100丁二烯量187510310451959375KG/H溶剂油丁二烯镍组分铝组分硼组分去终止釜挂胶终止釜终止釜终止釜终止釜11除去25的丁二烯损失1959375（125）1910391KG/H需要纯度100的丁二烯1910391852247519KG/H（转化率85）41621KMOL/H未反应的丁二烯22475191910391337128KG/H所需纯度99的原料丁二烯22475190992270221KG/H1按正丁烯计算2270221224751922702KG
27、/H表21计算结果组分WKG/HT/DT/AM3/H正丁烯12270205451816160305丁二烯99224751953940179801523579合计100227022154485181617683440注正丁烯的密度596KG/M3；丁二烯的密度628KG/M3；溶剂油的密度661KG/M3。溶剂油系统取丁二烯135G/100ML则丁二烯135KG/M3每小时进入聚合釜的丁油量227022113516816M3每小时进入聚合釜的丁二烯原料量3440M3每小时进入聚合釜的溶剂油量16816344013376M3133766608828160KG引发剂系统引发剂用量计算公式引发剂用量丁
28、二烯进料量引发剂/丁二烯引发剂摩尔质量环烷酸镍CNH2N1COO2NIM镍587KG/KMOL2247519542010558700489KG/H00489587000083KMOL/H成品中环烷酸镍的含量为75，则所需环烷酸镍为120048900750625KG/H三异丁基铝ALIC4H93MALIC4H93198KG/KMOLMAL27KG/KMOL224751954101041980824KG/H其中铝为08242719801124KG/H0112427000416KMOL/H三氯化硼乙醚络合物BF3C2H52OMBF3C2H52O142KG/KMOLMB10811KG/KMOL则所需B
29、F3C2H52O的量为22475195421041421182KG/H其中硼为1182108111420090KG/H00901081100083KMOL/H聚丁二烯系统聚丁二烯22475190851910391KG/H挂胶损失195937500119594KG/H去终止釜的干胶量1910391195941890797验证配方AL/NI000416/0000835合格AL/B000416/0008305合格表22聚合釜物料衡算组分KG/HT/DT/AW进料丁烯2270205451816160205丁二烯2247519539401798015220246溶剂油882816021187670625
30、28079526环烷酸镍062500155000005三异丁基铝0824002065920007三氟化硼乙醚118200289456001113络合物合计1110101226642488808086100出料丁烯2270205451811610205丁二烯337128809126970243037溶剂油88281602118767062528079525去终止釜聚丁二烯1890797453791512637617033三种引发剂26310063210480024挂胶损失1959404701567520176合计1110101219278188808086100213终止釜的物料衡终止釜的无聊衡
31、算如图所示图22终止釜的物料衡算终止剂、防老剂系统终止剂用量计算（95的工业酒精，密度为810KG/M3）乙醇用量100丁二烯物质的量铝/丁醇/铝乙醇摩尔质量/乙醇纯度乙醇密度4162110104646095810防老剂246终止剂乙醇聚合釜来的胶液终止釜去凝聚釜140001493M3/H00014938101210KG/H含水量为121000500605KG/H100乙醇用量为1210060511495KG/H防老剂用量计算防老剂/丁二烯079，防老剂配制浓度为117G/L防老剂总用量22475190007917755KG/H177551170152M3/H由于防老剂与乙醇都是溶解在溶剂油中
32、，所以264与溶剂油的用量防老剂用量乙醇用量0152M3/H0001493M3/H01505M3/H其质量约为015056609933KG/H表23终止釜的物料衡算组分KG/HT/DT/AW进料胶液110814180659548865134498943终止剂12100029049680011水0060500015048400005防老剂17755004611420401585带入溶剂9933238327946408869总计11199773526879489598188100丁烯22702054518161602027丁二烯337128809126970243010三种引发剂263100632
33、10480023515出料溶剂油892749214260706199279711干胶1890797453791512537616882终止剂12100029049680011水0060500015048400005防老剂17755004611420401585总计11199773526879458959188100214凝聚釜的物料衡算基础数据终止釜无聊衡算表中的出料数据；A循环水量水/胶液75体积比；B循环水入口温度90；C表压为09MPA的水蒸气耗量水蒸气/胶51质量比；D凝聚温度95；E凝聚压力表压002MPAF胶液入釜温度20；G油水分离内，水在烃中的饱和温度为100MG/KG；溶剂油
34、在水中的饱和溶解度14106摩尔分数；I溶剂油以正己烷计汽化热为316522KJ/KG；2095的平均比热容约为428KJ/KG；J95时丁二烯的汽化热为131884KJ/KG；2090的平均比热容为2554KJ/KG；K丁烯（以正丁烯计）95时的汽化热为254139KG/KJ；2095的平均比热容约为2679KJ/KG摄氏度；L经振动筛后自由水全部脱除，脱粒内含60，含油约为05；M干燥脱水装置使胶粒内含水和油（即挥发份）小于075；注、数据来自化工工艺设计手册下册；来自高聚物合成工艺设计基础第30页；其余来自某橡胶厂现场数据。16凝聚釜物料衡算如图所示图23凝聚釜物料衡算（1）循环热水量水
35、/胶液75（体积比）则用水量（168160152）7512726M3/H取用水量为127M3/H，即127T/H。（2）损失量丁二烯机械损失2247519000511238KG/H聚丁二烯渣沫损失2247519000511238KG/H防老剂损失1775500050089KG/H（3）去振动筛的聚丁二烯胶粒量聚丁二烯1890797112381879559KG/H胶粒内防老剂17755008917666KG/H胶粒内含油189079700059454KG/H胶粒内含水1890797061134478KG/H（4）水蒸气冷凝量溶剂油气化量89274994548918036KG/H丁烯气化量2270
36、2KG/H丁二烯气化量3371811238325942KG/H注未扣除胶液罐中回收的丁二烯量。热水胶液09MPA水蒸气凝聚釜溶剂油、丁二烯、水蒸气去油水分离器机械损失渣沫损失热水、胶粒去振动筛17查基础化学工程上册，第338页表10得表压为09MPA水蒸气焓值H汽278171KJ/KG；第337页表9得95饱和水蒸气焓值H水39775KJ/KG。可得，焓差H27817139775238396KJ/KG估算水蒸气冷凝量计算公式GW质量汽化热95平均汽化热（9520）/焓差溶剂油气化所需冷凝量GW溶剂油8918036316522242895202383961865270KG/H丁烯气化所需冷凝量G
37、W丁烯22702254139267995202383964333KG/H丁二烯所需冷凝量GW丁二烯3259421318842554952023839644221KG/H循环水（90升温至95）所需冷凝量GW循环水1270004186895902386961113809KG/H所需冷凝量总和G186527043334422111138093027633KG/HG中有1134478KG/H包含在胶粒内，全部冷凝水与循环水一起去振动筛。（5）进入凝聚釜的蒸汽总量（水蒸气/胶5/1）187510359375KG/H去油水分离器的水蒸气量937530276336347367KG/H表24凝聚釜物料衡算组
38、分KG/HT/DT/AW进胶液11199773526879458958188759循环水127000304810160008605818料水蒸气9375225750006352合计1475747735351479451180598188100出料去振动筛聚丁二烯187955945109150364721425防老剂1766604241413280013溶剂油945402272268960007三种引发剂26310063210480002终止剂121000299680001水1300276633120664104022130498552去1号筛合计131938183316651610555054
39、64100去油水分离器丁烯2270205451816160145丁二烯325942782326075362087溶剂油89180362140337134644857115水蒸气63473761523375077900840652合计15614056374373124912448100损失丁二烯1123802708990449803损失干胶1123802708990449803损失防老剂008900213607120394合计22565054218052100出料合计14757528435418071180602272215缓冲槽、振动筛、洗胶罐物料衡算物料衡算如图所示19洗胶热水凝聚来的胶粒和
40、水去污水池循环热水去去洗涤凝聚釜热水罐图25物料衡算进料系统（1）凝聚来的胶粒和总水量131938183KG/H（2）洗胶的热水量27M3/H，即27000KG/H出料系统（1）去凝聚热水罐127000KG/H（2）去洗涤热水罐的洗胶热水270000KG/H（3）去干燥脱水聚丁二烯1879559KG/H溶剂油9454KG/H防老剂17666KG/H水1134478KG/H（4）去污水池（假设引发剂、终止剂全部被洗掉）引发剂2631KG/H终止剂1210KG/H水130027663270001270002700011344781893185KG/H缓冲槽1振动筛2振动筛洗胶罐20表25振动筛和洗
41、胶罐的无聊衡算组分KG/HT/DT/AW进料胶粒和水1319381833166516105550546483012洗胶水2700000064800021600000016988合计15893818338145161271505464100出料循环水去凝聚循环热水罐的水1270000003048000101600000079919去洗涤热水罐的水2700000064800021600000016991去干燥脱水聚丁二烯187955945109150364271183防老剂1766604241413280011溶剂油945402272268960006水1134478272209075824071
42、4合计304115772340241132561897去污水池引发剂26310063210480002终止剂1210002996800001水189318545436441401191合计189702645529151762081194出料总合计15891118338138681271289464100216干燥脱水物料衡算物料衡算如图所示21含水胶粒去包装水、溶剂油去污水池图26干燥脱水物料衡算按指标规定胶内挥发份（水、油）075，设计取074，其中含水0064，含油01，所以胶内含水量18975590006412144KG/G胶内含油189755900011898KG/H脱水量113447
43、8121441122334KG/H脱油量945418987556KG/H故，去包装部分聚丁二烯1897559KG/H水12144KG/H防老剂17666KG/H溶剂油1898KG/H脱除挥发份组成水1122334KG/H溶剂油7556KG/H表26干燥、脱水物料衡算组分KG/HT/DT/AW进料含水胶粒等30411577234024113256出去包装聚丁二烯18795594510915036427防老剂176660424141328001水1214402919715200064溶剂油18980046151840001合计19112674587015290136干燥、脱水22料去污水水1122
44、334269368978672溶剂油7556018160448合计112989027117903912出料合计3041157100217包装物料衡算（1）不合格产品及落地料损失聚丁二烯损失2247519000715733KG/H防老剂损失157330010157KG/H溶剂油损失1573300010016KG/H水损失15733000640101KG/H（2）成品部分聚丁二烯1879559157331863826KG/H防老剂17666015717509KG/H挥发份（121441898）（00160101）13925KG/H表27包装部分物料衡算列下表组分KG/HT/DT/AW进料成品胶19
45、112674587015290136100出料不合格损失损失聚丁二烯1573303781258640838损失防老剂0157000381256损失水0101000240808损失溶剂油0016000040128合计160070384128056包装聚丁二烯186382644732149060899162防老剂175090420140048挥发份13925033411140023合计18952601548615162080出料合计19112671587015290136100校验设计任务包装成品扣除防老剂后生胶量1895260175091877751KG/H年产量为1877751KG/H1000
46、KG/T8000H15022008T结果约为15000T，所以设计合格。218油水分离器物料衡算物料衡算如图所示凝聚釜顶来油和水溶剂油对溶剂回收去污水池图27油水分离器物料衡算进料量15614056KG/H出料部分（1）水相系统水634737609186373458KG/H丁二烯溶水损失222475190024495KG/H溶剂在水相中的饱和溶解量6347376/180001489444135KG/H（2）油相系统丁二烯3259424495280992KG/H丁烯22702KG/H溶剂油8918036441358873901KG/H油相中的饱和水（887390128099222702）0000
47、10918KG/H油水分离器24表28油水分离器物料衡算组分KG/HT/DT/AW进料凝聚釜顶油与水15614060374373124912448出料去回收溶剂油887390121297470991208丁二烯28099267442247936丁烯227020545181616水091800227344合计91785132202817342810458784去污水池水637345815296350987664溶剂油441351059353080丁二烯449501079359600合计64625431551015170034441216出料合计15614060374373124912448100
48、219溶剂回收部分物料衡算基础数据为简化处理，溶剂油的组成按NC6H14计算；烯烃按C4H6计；溶剂中的重组分以NC8H18计，按溶剂油总进料量的02计算。表29溶剂回收进料组成组成KG/HWMIKMOL/HXNC8H1817748019411401560143NC6H148856153964898610297994676C4H630369433095456245171H2O091800021800110010合计917851310010877100工艺要求25脱水塔塔顶含丁二烯40，溶剂油60塔底不含丁二烯和水；提浓塔塔顶含丁二烯98，溶剂油2塔底含丁二烯02回收塔塔顶含溶剂油99999溶剂
49、回收部分物料衡算如图28所示D2D3D1F1FF1F2F3W3W1W2图28在衡算范围内对丁二烯做物料衡算列式FD2W1FXFD2XD29178513D2W19178513003309D2098解得脱水塔提浓塔回收塔26D2309915KG/HW18868598在范围内对丁二烯做物料衡算F2D2W2F2XF2D2XD2W2XW2F2309915W2F204309905098W2XW2解得W245161KG/HF2761515KG/H提浓塔、脱水塔物料衡算列下表表210提浓塔物料衡算组分进料塔顶塔底KG/HWKG/HWKG/HWC4H6303694398803030879707306070135NC6H1441190360000
