年产5万吨顺丁橡胶生产工艺设计设计说明854965.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流年产5万吨顺丁橡胶生产工艺设计设计说明854965.精品文档.毕业设计说明书毕 业 设 计 题 目 年产2.0万吨顺丁胶生产工艺设计 毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名: 日 期: 指导教师签
2、名: 日期: 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名: 日 期: 学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本
3、人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 日期: 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名:日期: 年 月 日导师签名: 日期: 年 月 日注 意 事 项1.设计(论文)的内容包括:1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)2)原创性声明3)中文摘要(300字左右)、关键词4)外文摘要、关键词 5)目
4、次页(附件不统一编入)6)论文主体部分:引言(或绪论)、正文、结论7)参考文献8)致谢9)附录(对论文支持必要时)2.论文字数要求:理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括:任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。4.文字、图表要求:1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以
5、上的双面打印4)图表应绘制于无格子的页面上5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档5.装订顺序1)设计(论文)2)附件:按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订3)其它摘要 顺丁橡胶是仅次于丁苯橡胶的世界上第二大人工合成橡胶。本设计通过查阅资料文献介绍了顺丁橡胶行业目前的发展特点、所处的发展阶段、市场的供需平衡和竞争格局。通过计算分析比较,制定了原料路线、确认了聚合方法以及各类添加剂的选择。又在查阅各种物料的工艺参数,确定了顺丁橡胶的生产流程。总的来说,本设计在对顺丁橡胶在国内外的发展过程以及现状进行系统化分析之后,制定了相关生产路线,进而达到经济技术合理化,坚持可持续
6、发展线路等要求。本设计对年产量为2万吨的顺丁胶聚合工艺进行了设备的物料衡算,聚合釜的热量衡算以及聚合釜的设备计算。阐述了对厂房的大概设计及相关要求,如何处理易燃易爆品等危险品,预防有毒有害物品等安全问题,以及发生事故时如何进行紧急处理和处理好“三废”问题。尽量在做到经济利益达到最大化的同时,也做到保护环境。通过查阅文献数据和计算分析,完成了年产2万吨顺丁橡胶的生产设计,绘制了工艺流程图、聚合釜装配图、厂区布置图以及车间布置图若干,最后对产品顺丁橡胶进行经济核算,各项数据均符合各项规定指标。关键词:顺丁橡胶;丁二烯;转化率;催化剂;聚合Abstract Polybutadiene rubber
7、is the worlds second largest synthetic rubber,just after styrene-butadiene rubber.Through access to information and documents, the design introduces the butadiene rubber industrys development characteristics, stage of development, the supply and demand balance and market competition.By calculation a
8、nd analysis, select raw material route, polymerization method, and various additives.And then, after checking out the process parameters of various materials,it determine the butadiene rubber production process.In a word,The design,after doing the systematic analysis of butadiene rubber about the de
9、velopment process and the status quo at home and abroad, formulated relevant production line,to achieving the rationalization of economic and technical,adhere to the sustainable development of the line.The design do a equipment mass balance of the annual output of 20,000 tons of butadiene rubber pol
10、ymerization process,calculation of the heat and something about equipment.It elaborate on the plant design and requirements, how to deal with inflammable and explosive materials and other dangerous goods, prevention of toxic and hazardous materials safety issues, as well as how to deal with an emerg
11、ency accident and to deal with the three wastes problem.Try to do to maximize the economic benefits, but also to do to protect the environment.After a review of the literature data and computational analysis,Complete an annual output of 20,000 tons of butadiene rubber production design, drawn a flow
12、 chart, the polymerization reactor assembly drawing, plant layout and several plant arrangement drawings.Finally,do the economic accounting about butadiene rubber, the data are all consistent with the specified target.Key words:Polybutadiene rubber;Butadiene;Conversion rate;Catalyst;Polymerization目录
13、摘要IAbstractII第一章 绪论11.1 概述11.1.1 设计依据及生产状况11.1.2 工艺路线11.2 原料、产品的物理化学性质和主要技术指标21.3 生产流程简述31.3.1 生产流程简述及工艺设备选择31.3.2 操作控制指标51.4 车间三废处理及安全防护61.4.1 三废处理61.4.2 有毒物品61.4.3 易燃易爆品61.4.4 预防措施71.4.5 有毒害物质的防护71.4.6 防护噪声污染81.4.7 厂房的布置及水电汽的要求9第二章 物料衡算102.1 聚合釜和终止釜物料衡算102.1.1 丁二烯系统102.1.2 溶剂油系统102.1.3 引发剂系统112.1.
14、4 聚丁二烯系统112.1.5 终止剂、防老剂系统122.2 凝聚釜物料衡算132.3 振动筛及热水罐物料衡算162.3.1 进料系统162.3.2 出料系统162.4 干燥脱水物料衡算172.4.1 去包装部分182.5 油水分离器物料衡算202.5.1 出料部分:202.6 溶剂回收部分物料衡算212.6.1 基础数据212.6.2 工艺要求222.6.3 对丁二烯作物料衡算22第三章 热量衡算243.1 主要对聚合釜进行热量衡算243.1.1 基础数据243.2 各聚合釜反应转化率确定253.3 各釜物料组成及物性据数263.4 各釜对流传热系数a和传热系数K的计算273.4.1 夹套内
15、冷却盐水的对流传热系数a1计算273.4.2 釜内对流传热系数a2i的计算293.4.3 各釜总传热系数K的计算303.4.4 聚合釜搅拌功率的计算313.5 热量衡算33第四章 设备计算及选型374.1 聚合釜计算374.1.1 基础数据374.2 选取胶液贮罐374.3 选取凝聚釜384.4 搅拌器的确定384.5 各物料进出管管径确定394.6 换热器的选择41第五章 技术经济分析465.1 技术经济分析46第六章 结论48参考文献49致谢50附录一附录二第一章 绪论1.1 概述1.1.1 设计依据及生产状况本设计主要设计依据是沈阳建筑大学材料学院下发的“年产2万吨顺丁橡胶聚合车间的工艺
16、设计”本科生毕业设计任务书。所设计车间设计生产规模为年产量为2万吨顺丁橡胶。主要生产原料:单体丁二烯;反应引发剂为环烷酸镍、三氟化硼乙醚络合物的混合物、三异丁基铝;主要溶剂为溶剂油;所用终止剂为乙醇;防老剂为2,6-二叔丁基对甲苯酚。本设计的生产原理是反应原料溶液发生聚合的方法,使混合液在连续釜式反应器中进行配位反应聚合,生成的液体,再用水蒸汽对生产物进行凝聚、洗胶、干燥、压块等过程后方可得到产品顺丁橡胶。1.1.2 工艺路线(1)聚合方法路线的选定分析产物,从结构要求方面入手。从自阳离子聚合、由基聚合、阴离子聚合等机理中挑选出出配位聚合,此时还需要考虑配位聚合所用原料、传热、引发剂、物料输送
17、、回收、操作方式几个方面考虑选择溶液聚合方法路线。溶液聚合工艺处理路线包括了反应活性中心的形成,特殊引发剂组分的安全防护等;由于混合溶剂在连续反应过程中的存在,所以要考虑溶剂的回收、循环利用,反应的终止方式等过程。选择连续操作方式。(2)单体原料路线的确定经过对乙醇法、丁烯氧化脱氢法、乙炔法、丁烯催化脱氢法、石油高温裂解回收法等方法的各种优点缺点的对比,然后结合实际情况,选择了丁烯氧化脱氢制丁二烯原料的生产路线。(3)溶剂的选择不同溶剂对原料、产物及各类引发剂的溶解能力不尽相同。从溶解度参数、体系粘度、生产能力的提高、工程传热与搅拌等几个方面对苯、甲苯-庚烷、甲苯、溶剂油等进行较为全面的比较,
18、然后选择溶剂油。(4)引发剂的选择首先从适合顺丁橡胶聚合生产反应的引发剂共性入手,比如稳定性能、定向能力、高效、容易分离及残存对反应产物性能无影响等等,对常用的Ti、Co、Li、Ni四种系列类型引发剂进行对比,选择最合适的Ni系引发剂,其组份主引发剂为环烷酸镍,助引发剂为异丁基铝,三氟化硼乙醚络合物1。(5)引发剂活性中心的形成方式的选择陈化方式陈化指为了提高引发剂活性,充分发挥各组分的作用,在进行聚合反应前先把引发剂各组分溶液按一定比例配比,在适当的反应条件下进行的预混合反应。国内生产对上述引发体系采用过即三元陈化、双二元陈化、稀硼单加三种反应陈化方式。综合比较后,确定稀硼单加为最佳方式。1
19、.2 原料、产品的物理化学性质和主要技术指标表1-1原料的物理化学性质及技术指标原材料名称控制项目及指标主要物化性质抽提丁二烯纯度99.5%胺值1ppm无色气体,有苦杏仁味,易液化,比重0.621(20)沸点是-4.5,闪点-40,化性活泼易聚合,爆炸极限单体丁二烯同上(纯度、水值、总炔值)乙腈 0.1ppm同上回收丁二烯纯度96%水值20ppm同上溶剂油C52.1%、C657.8%、C740.1%;碘值78%;不皂化物:无;水份:0.1%绿色透明溶液,在汽油中溶解度较大,应尽量避免同皮肤接触三异丁基铝活性铝含量:50%比重0.785,沸点10mmHg 82 与空气接触后燃烧,与水、醇发生激烈
20、反应乙醇纯度:95%;恒沸点:78.2;含水:5%;密度:810kg/m3密封好,尽量避免挥发顺丁橡胶生产的主要原料是单体丁二烯,溶剂是溶剂油;选用引发剂为环烷酸镍、三异丁基铝、三氟化硼乙醚络合物;选用终止剂为乙醇;防老剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚。顺丁橡胶的分子结构直接影响决定了它的性质。其结构主要为分子内结构和分子间结构。环烷酸镍三异丁基铝三氟化硼乙醚络合物混合引发剂体系促使丁二烯聚合反应后的产物中含96%98%的顺式1,4结构,1%2%反式1,4结构和1%2%的1,2结构加成物。其中顺式1,4结构为主的大分子聚合物,具有分子链长,分子间排布均匀,自然状态下为无规线团状;分子内存在独
21、立双键使大分子链的柔性大,同时易于硫化处理等等的特点。顺式1.4结构聚合物在产物中占很大部分,使得聚合物大分子的规整性比较好,且产物分子链间无取代基,形成的对称性好,但重复结构单元之间的距离比较大,故造成顺式1,4结构聚合物比反式1,4结构聚合物更难于结晶。即使它能结晶,它的熔点也会比较低。通过与天然橡胶作对比,顺式顺丁橡胶具有耐低温性好、耐磨性佳、弹性高和生热性小、耐挠曲性及动态性能好以及耐老化、而永久性好等特点,它被广泛用于轮胎加工行业,但它也有加工性欠佳、强度较差、抗湿滑性不好、有冷流性倾向等缺点2。生产中成品胶质量指标如表1-2所示。表1-2成品胶质量指标项目优级品一级品合格品挥发份%
22、0.751.001.30灰分%0.300.300.30生胶门尼粘度M100 1+4455455457混炼胶门尼粘度M100 1+4687373300定伸应力MPa25min6.510.56.210.76.011.035min7.011.06.711.26.511.550min6.810.86.511.06.311.3拉伸强度MPa35min14.213.713.2伸长率%35min4504304301.3 生产流程简述1.3.1 生产流程简述及工艺设备选择(1)聚合工段聚合工段流程主要是由罐区、计量、聚合、配制、粘度五个主要岗位所组成。罐区部分主要负责贮存、收送丁二烯溶液和溶剂油。当聚合岗开车
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