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1、北京化工大学化学工程学院设计说明书题目：学生：班级：学号：指导教师:201年月目录1 .工艺设计基础1.1 设计任务1.2 原辅材料性质及技术规格1.3 产品的性质及技术规格1.4 危险性物料的主要物性1.5 原辅材料的消耗定额2 .工艺说明2.1 生产方法、工艺技术路线及工艺特点2.1.1 生产方法2.1.2 工艺技术路线的确定2.2 生产流程简述3 .工艺计算与主要设备选型3.1 物料衡算3.1.1 计算的基准数据3.1.2 计算基准3.1.3 各单元物料衡算3.2 热量衡算3.2.1 计算的基准数据3.2.2 物料衡算3.3 聚合釜的计算及选型4工艺控制条件及自控设计5.附图：带控制点的
2、工艺流程图（PID）设计说明书版式要求1 .目录格式中，一级标题采用黑体字，其余级别标题用宋体字，字号均为小四。2 .设计说明书正文约20页。3 .全文字体规定：中文采用宋体；英文采用TimesNewRomani4 .正文采用小四号字，固定行距20磅。5 .参考文献内容字体采用5号字。6 .正文中一级标题（章）采用小三号字，加黑，居中；逢一级标题（章）更换起始页。7 .其余级别标题采用小四号字，加黑。8 .标题之间、标题与正文之间空一行。9 .标题数字排序：一级：1、2、3；二级：1.1、1.2；三级：1.1.1、1.1.2；四级：（1）、（2）、（3）；五级：、。10 .图题目和表题目采用小
3、四号字，居中，加黑。11 .表采用三线表格式；表格尽量不要跨页，如必须跨页设置表格时，后续页表格必须带表头，并标注续表说明，例如”（续表12）”。12 .页面设置为：A4纸型，纵向、单面打印：上2cm,下2cm,左2.5cm,右1.5cm,装iT线0.5cm,选择不对称页边距”，页眉1.2cm,页脚1.5cm。13.页脚设置为：插入页码，居中。1 .工艺设计基础1.1 设计任务（包含由指导教师给出的设计任务书外，还应有一些简要的文献综述如意义、当前趋势等。）1.2 原辅材料性质及技术规格（一般应按不同物料分别列出物性、组成、单位、指标、分析方法和（或）标准号等；对聚合物产品规格应分别列出性能、
4、单位、测试方法和（或）标准号、及各牌号产品指标。可自行列表，也可参考指导书附件中附录A表1格式填写。）1.3 产品性质及技术规格（一般应按不同物料分别列出物性、组成、单位、指标、分析方法和（或）标准号等；对聚合物产品规格应分别列出性能、单位、测试方法和（或）标准号、及各牌号产品指标。可自行列表，也可参考指导书附件中附录A表1格式填写。）1.4 危险性物料的主要物性（危险性物料主要指有毒有害、易燃易爆的物质。它们的存在决定了车间（装置）区域或厂房防火、防爆等级；操作环境按照国家职业卫生标准而需要采取隔离、置换（空气）等措施。具体可按指导书附录A表2格式填写。）1.5 原材料的消耗定额（应分别列出
5、物料名称、规格、单位、数量（按每吨产品、每小时、每年的消耗量或产量列出），对于使用过程中逐渐消耗的溶剂或效能逐渐降低的催化剂、吸附剂和中和剂等，如进行定期补充，则需注明补充间隔时间和补充量，并折成每吨产品的消耗量；对于初次充填的或定期更换的催化剂、溶剂或干燥剂等，必须注明一次填充量和更换的间隔时间，并折成每吨产品的消耗量。原材料消耗定额及消耗量可按指导书附录A表3填写。）2 .工艺说明2.1 生产方法、工艺技术路线及工艺特点2.1.1 生产方法（介绍顺丁橡胶的基本生产方法采用的基本生产方法（流程）；）2.1.2 工艺技术路线的确定（说明聚合工艺所采用工艺技术路线及其依据（聚合方法选、原辅材料选
6、择等方面说明）；通过聚合反应机理、工艺、设备、操作和安全等方面说明装置的工艺特点。）2.2 生产流程说明（叙述物料通过工艺设备的顺序和生成物的去向；说明主要操作技术条件，如温度、压力及流量配比等；如系间歇操作，则需说明一次操作加料量和时间周期；连续操作或间歇操作时需说明工艺设备常用、备用工作情况；说明副产品的回收、利用和三废处理方案。）3 .工艺计算及主要设备设计3.1 物料衡算3.1.1 计算的基础数据物料衡算所需相关数据详见表3-1至3-10（1） 聚合釜工艺参数聚合釜进料参数表3-1聚合釜进料参数一览表项目指标丁油浓度13.5g/100ml;温度：&40C馍/丁（摩尔比）一一一-52.0
7、X105三异丁基铝/丁（摩尔比）1.0X10-4三氟化硼乙醛络合物/丁（摩尔比）-42.0X104铝/硼（摩尔比）0.25铝/银（摩尔比）3-8聚合釜操作参数表3-2聚合釜操作参数一览表项目指标聚合系统压力v0.45MPa聚合温度94C聚合时间4h原辅材料规格表3-3聚合釜原辅材料规格一览表项目指标一烯纯度：99%,其余按丁烯计；溶齐IJ油组成Co2.1%,Co57.8%,Co40.1%环烷酸馍纯度：7.5%二异丁基铝活性铝含量：50%三氟化硼乙醛络合物BF3 含量：46%（2） 终止釜工艺参数终止釜进料参数表3-4终止釜进料参数一览表项目指标胶液组成同聚合釜出料醇/三异.基铝（摩尔比）6防老
8、剂/丁（质量比）0.0079终止釜操作参数（略）终止釜原辅材料规格表3-5终止釜原辅材料规格一览表项目指标乙醇纯度：95%,其余按水计防老剂/溶剂油（质量比）0.179;防老剂溶液防老剂溶液浓度117g/l（3） 凝聚釜工艺参数凝聚釜进料参数表3-6凝聚釜进料参数规格一览表项目指标胶液组成同终止釜出料水/胶液（体积比）7.5水蒸汽/聚.一烯（质量比）5凝聚釜操作参数表3-7凝聚釜操作参数一览表项目指标循环水进料温度90C凝聚温度95C凝聚压力0.2MPa（表压）胶液进料温度20c凝聚釜原辅材料规格表3-8凝聚釜原辅材料规格一览表项目指标水蒸汽0.9MPa（表压）（4） 相关设计参数表3-9物料
9、衡算相关设计参数项目指标.二烯总转化率85%J一烯单耗1.045t/t-p全装置总收率95.3%;（以1.045吨的100%丁二烯为基准计算收率和损耗）全装置总损耗4.7%,其中：1 .聚合挂胶损失：1%2 .聚合、凝聚的.一烯机械泄露损失：0.5%3 .凝聚、振动的渣末损失：0.5%4 .油水分离器水相一烯溶解损失：2%5 .包装过程中不合格品及落地损失：0.7%胶粒含水量0.6（凝聚所得胶粒中的水/胶粒，质量比）胶粒含油量0.005（凝聚所得胶粒中的溶剂油/胶粒，质量比）聚合釜容积12m311000t年操作时间8000h（5） 所需物性数据表3-10物料衡算所需物性数据物性数据丁烯的密度5
10、96kg/m3.一烯的密度628kg/m3溶剂油密度660kg/m3溶剂油（以正己烷计）在95c时的汽化热316.522kJ/kg20-95C的平均比热2.428kJ/kgC-沸点86c一烯在95c时的汽化热131.844kJ/kg20-95C的平均比热2.554kJ/kgC-.烯（以止.烯计）在95c时的汽化热254.139kJ/kg20-95C的平均比热2.679kJ/kgC-0.9MPa（表压）水蒸汽燃4H汽2781.71kJ/kg95c饱和水焰AH水397.75kJ/kg3.1.2 计算基准由于生产采用连续式溶液聚合法，因此计算过程以kg/h为基准3.1.3 各单元的物料衡算（1）聚合
11、釜总物料衡算聚合釜物料衡算图如图所示：聚合釜系统丁二烯一；容齐!1油一*馍组分一铝组分一*硼组分一A胶料（去终止釜）*挂胶损失M丁二烯+M溶剂油+M镁组分+M铝组分+M硼组分=M胶,夜+M挂胶损失丁二烯系统根据设计任务书，年产顺丁橡胶11000t,年操彳时间8000h,可知每小时顺丁橡胶产量：11000X1000+8000=1375kg/h根据丁二烯单耗可知所需纯丁二烯质量流量为：1375X1.045=1436.875kg/h扣除机械损失以及溶解损失，应有聚丁二烯：1436.875X（1-0.005-0.02）=1400.953kg/h根据总转化率85%可知应需纯丁二烯质量流量为1400.95
12、3+0.85=1648.180kg/h本工艺采用中国石化上海石油化工股份有限公司生产的工业用丁二烯（优级品，执行企业标准Q/SH012.01.13-1999）质量分数为99.3%,其余按正丁烯计算，可知，所需原料丁二烯为：1648.180+0.993=1659.799kg/h随原料夹带的正丁烯为：1659.799-1648.180=11.619kg/h根据上述计算结果，总结于下表中表3-11进料丁二烯用量组分质重分数%kg/ht/am3/h一烯99.31648.18013185.442.658止烯0.711.61992.9520.0195合计1001659.79913278.3922.6775
13、溶剂油系统原料丁二烯质量溶剂油质量二（丁油浓度-原料丁二烯体积）x溶剂油密度已知丁二烯质量流量为1659.799kg/h,体积流量2.6775m3/h, 丁油浓度为13.5g/100ml,即为135kg/m3,溶剂油密度660kg/m3,因而可得所需溶剂油质量：1659.799（2.6775） X660 = 6347.191kg/h135引发剂系统引发剂采用锲催化剂体系，成分为环烷酸锲一三异丁基铝一三氟化硼乙醴络合物，主要计算公式为:引发剂质量纯丁二烯摩尔数 X（引发剂/丁）X引发剂分子量原料纯度a）环烷酸锲（主引发剂）已知锲/丁（摩尔比）为2X10-5, M镶=58.69 ,纯度为7.5%,
14、可知心吟* g目、汨目1648.18 X2X10 5 X58.69,一 八一环烷酸锲质重流重：kg / h = 0.478kg / h54 X0.0751648 18 X2 X10-5锲组分摩尔流量：kmol / h = 6.104 x10-4kmol/h54b）三异丁基铝（助引发剂，Al（i-C 4H9）3）已知三异丁基铝/丁（摩尔比）为1X10-4, M三异丁基铝二198,活性铝含量50%-4三异丁基铝质量流量：1一54 X0.5kg/h = 1.209kg/h-454摩尔流量：.kmol/h=3.052x10-3kmol/hC）三氟化硼乙醴络合物（第三组分，BF3O（C2H5）2）已知三氟化硼乙醴络合物/丁（摩尔比）为2X104 ， M三氟化硼乙酷络合物二142 ,BF3含量为46%,可知:三氟化硼乙醴络合物质量流量：1648.18X2X104*14
