年产30000吨聚丁二烯工厂聚合工段的物料衡算.doc

*密*
年产30000吨聚丁二烯工厂聚合工段的物料衡算
反应方程式：
数据：
1、全装置工艺数据
(1)生产规模 年产30000吨聚丁二烯橡胶
(2)生产时间 年工作时数8000小时
(3)每吨橡胶消耗定额 1.06吨l00％丁二烯
(4)全装置总收率按93.5％计，损耗(包括工艺损耗和机械损耗)为6.5%，其分配如下(以1.06吨100％丁二烯为基准计算收率和损耗)；
聚合挂胶等损失2%
聚合、凝聚的丁二烯机械泄露损失1%
凝聚一振动筛聚丁二烯渣沫损失0.5%
油水分离器水相丁二烯溶解损失2%
包装过程中不合格品和扫地料损失1%
2．聚合工序
（1）聚合反应转化率大于80%，以81%计算。
（2）聚合基本配方
[丁]=10~16克／100毫升
（[丁]：丁二烯浓度，习惯上以100毫升溶液中含有丁二烯的克数表示。）
Ni/丁=1.0~2.0×10-4
(Ni/丁及后面的Al/丁,B/丁,Al/Ni,Al/B,醇/Al均为克分子数或克分子数之比)
Al/丁=0.8~1.75×10-3,
B/丁=1.0~1.3×10-3,
Al/Ni=3~8,
Al/B=0.5~1.2,
醇/Al=6
防老剂/胶=1 %（重量）
（3）丁二烯规格
丁二烯…………………≥99% 羰基化合物…………………＜100 ppm
丁烯…………………＜1% 炔烃…………………＜20 ppm
（4）溶剂——己烷规格
沸程…………………60-80 ℃ 水值…………………＜20 ppm
δ2值…………………＜0.2 毫克/100克 比重…………………0.66
（5）Ni催化剂规格（配制浓度1克/升）
Ni含量…………………≥7 % 不皂化物含量 近于物
水含量…………………＜0.1%
（6）Al催化剂规格（配制浓度2 克/升）
活性铝含量…………………20 克/升 无悬浮铝
（7）B催化剂规格（配制时以300倍溶剂稀释）n
BF3含量…………………＞46 % 折光率…………………1.345
醛酮微量 比重…………………1.12-1.14
沸点…………………124.5-126 ℃
（8）乙醇规格
工业品…………………含乙醇95 %
（9）防老剂2,6-二叔丁基对甲苯酚规格
熔点…………………69-71 ℃ 灰分…………………≤0.05 %
游离甲酚…………………≤0.05 % 油溶性合格
防老剂、终止剂和溶剂配制在一起，防老剂浓度136 克/升
（10）聚合温度35-80 ℃；聚合时间3-4小时。
计算
（1）丁二烯进料量
每小时的生产量 30000吨胶/8000小时=3.75 吨胶
需100 %丁二烯3.75×1.06=3.975吨=3975 公斤。以3975公斤为基准，扣除损耗的3 %丁二烯则应有聚丁二烯3975公斤×（1-0.03）=3856公斤。按转化率81 %计，100 %丁二烯进料量为
3856/0.81=4760公斤
折和公斤分子数为
4760公斤/(54公斤/公斤分子)=88.15公斤分子
原料中含丁二烯为99 %，则原料应为
4760公斤/0.99=4808公斤
其体积为
4808/620公斤/米3=7.75米3
（2）溶剂进料量
根据丁二烯浓度为10-16克/100毫升的要求进行估算，每小时溶剂和丁二烯的进料总体积约为
（4808×1000克）/(10克/100毫升)=48米3
（4808×1000克）/(16克/100毫升)=30米3
若除去7.75米3丁二烯，则溶剂进料体积可在22.25-40.25米3范围内波动。考虑到催化剂进料是还会带进部分溶剂，故决定溶剂进料量为24米3/时（溶剂重度0.66/米3）
等于24×0.66=15.84吨/时
溶剂和丁二烯进料的总体积为24+7.75=31.75 米3/时
（3）催化剂用量：
催化剂进料量可根据聚合配方和下列公式计算
丁二烯进料克分子数×（催化剂/丁）×M催
式中：催化剂/丁：催化剂某一组分的克分子数与丁二烯克分子数之比，M催：某一催化剂的克分子量
求催化剂溶液进料体积可用下式
催化剂溶液进料体积（升）=催化剂的进料量×（1/[催]）
式中：[催]：催化剂浓度。用以上两式带入相应各值进行计算
取Ni/丁=1.5×10-4；Al/丁=0.8~1.75×10-3,；B/丁=1.0~1.3×10-3,
Ni用量 88150×1.5×10-4×58.7=776 克
其溶液体积为 776克×（1克/升）-1=776 升
Al用量 88150×1.0×10-3×27=2380 克
其溶液体积为 2380克×（2克/升）-1=1190 升
B用量 88150×1.0×10-3×142=12517 克
其溶液体积为12517 克×（1130 克/升）-1=11.08 升
溶剂体积为 11.08升×300=3323 升
三项催化剂的总体积为5300.08升，其中含溶剂总重量约为3500 公斤。Ni,Al和B总用量为 776+2380+12517=15673 克
（4）聚丁二烯生成量为3856公斤/时，其中挂胶损失为：3975×2 %=79.5公斤/时。送去凝聚的聚合物为3856-79.5=3776.5公斤/时
（5）终止剂和防老剂用量
乙醇用量克按下式计算
乙醇用量（升/时）=（丁二烯克分子数×××乙醇分子量）/（乙醇纯度×乙醇重度）
带入各值计算（88150×1.0×10-3×6×46）/（0.95×810）=31.6 升/时
总重来那个为810克/升×31.6升=25600克。其中水占5 %，重量为1280 克；乙醇量为14320克。
防老剂用量克按下式计算：
防老剂用量（升/时）=（丁二烯进料量（克/小时）×丁二烯转化率×a）/（防老剂浓度（克/升））
式中：
a：防老剂用量与橡胶重之比，按规定a=1 %
带入各值计算 （4700000×81×1%克/时）/（136克/升）=280升/时
其中防老剂用量为38.08 公斤/时。由于乙醇、防老剂是用溶剂配在一起的，所以280升/时溶液中约有溶剂165 公斤。
（6）校验配方
进料丁浓[丁]=（4760×103克）/（31.75×106毫升）=12.8 克/100毫升
釜内实际丁浓[丁]=（4760×103克）/（（31.75+5.30）×106毫升）=12.8 克/100毫升
均符合[丁]=10-16克/100毫升的要求
Al/Ni=(1.0×10-3)/( 1.5×10-4)=6.7
Al/B=(1.0×10-3)/( 1.5×10-4)=1.0
两项均符合配比要求。
计算结果整理于下： 聚合工段物料平衡表

第 5 页 共 5 页