7.1.4 泵的选型 ..................................................... 32

第 8 章 换热器的设计 ..................................................... 32

8.1 热负荷的计算 ...................................................... 33 8.2 计算管程压降及给热系数αi ......................................... 34 8.3 计算壳程压降及给热系数α0 ......................................... 34 8.4 计算传热面积 ...................................................... 36 结 论 ................................................................. 37 参 考 文 献 .............................................................. 38 致 谢 ................................................................. 39

第 1 章 第一篇绪 论

1.1 设计依据、指导思想

1.1.1 设计依据

吉林化工学院下发的毕业设计（论文）任务书

1.1.2 指导思想

本设计的指导思想是：

由国内外丁苯橡胶生产技术的对比可知，而国内丁苯橡胶80%以上采用乳液聚合方法，所以本设计采用技术成熟完善的传统乳液聚合方法，利用传统乳液聚合生产技术，确保产品质量高，生产过程安全。生产过程尽量采用自动化控制，机械化操作。对于易燃易爆场所，设计采用可靠的控制，要求设有报警消防设施，对生产过程中的化学污水的排放要经过处理，以保证环保要求。厂房、车间、设备布置要严格按土建标准，以保证生产正常进行及操作人员的安全。

1.2 厂址的选择

本车间建于吉林市江北化工区，该厂地处松花江畔，水源充足，水质优良。同时有铁路与全国各地相连，交通便利。而且这里是全国最大的化工基地，原料充足，便利。附近有动力厂、电厂，所需动力，蒸汽供应方便，经济合理，特别是化工区地处吉林市的东北部，而该地区的主导风向为西南、西北风，对市区居民的生活及附近的工农业生产均无影响。该处的下游还有污水处理厂，能将工业、生活污水进行有效的处理。因此，选择该处建厂比较适宜。

1.3 设计地区的自然条件

本设计的丁苯橡胶车间拟建在吉林市江北吉化有机合成厂院内。 设计地区自然条件如下：

土壤最大冻土深度：1.8米 土壤设计冻土深度：1.7米 全年主导风向：西南风 夏季主导风向：东南风 年平均风速：3.4米/秒 地震裂度：7度

年平均降雨量：668.4毫米 日最大降雨量：119.3毫米 平均气压：745.66mmH 最高气温：36.6℃ 最低气温：-38℃ 平均相对温度：71% 最大降雪量：420毫米 水温：15℃

1.4 产品方案及生产规模

本设计项目产品名称为丁苯橡胶，年产量为6.5万吨。其产品指标如下：

表1-1 产品指标

产 品（SBR1500） 气提胶乳中结合苯乙烯含量 残留苯乙烯 最终胶乳

尾气中的丁二烯含量 滗析器中的残留苯乙烯 门尼粘度 伸长率

指 标 22.5~25.4% 0.1% 20.5~23.5% 2.0% 0.06% 46~58 480%

操作方式：连续操作 产品方案：

产品名称： 丁苯橡胶 年生产量： 7.5万吨/年 年工作日： 7800小时 年生产天数： 325天

1.5 车间布置、岗位人员配制

本设计的设备布置，既要满足了实际生产的需要，又要考虑设备的安装，检修方便，节约空地。布置设备时，注意远近相结合，要尽量紧凑又要符合生产工艺和安全要求，生产装置街区根据工艺流程和安全的需要，尽可能缩短装卸物料线。

本着满足工艺条件的原则，首先确定关键设备的位置，其它设备则尽可能在主要设备的四周，以利于操作，检修和配管。在厂房内，从一楼到三楼配有走梯。阀门、仪表等部件的安装高度要便于操作和检修。界区明确，工艺流程通畅，安全合理。

1.6 节能与环境保护

1.6.1 节能

丁苯橡胶的生产采用低温乳液聚合法合成，副反应少，收率高，尽量降低动力消耗。生产过程中充分利用反应热，以减少冷却用水量。合理进行设备布置，尽力按物料流向布置，减少物料往返输送次数。适当利用位差，物料靠重力输送，而减少输送设备，节约动力。在选择相关设备时尽量选择节能设备，尽可能节能降耗。设计中加强了对进入装置的水、电、蒸气的计算，加强能源管理，合理用电、水、汽。装置选定使用循环水系统作为生产用冷却水，以降低了新鲜水用量。

1.6.2 环境保护

该厂建于吉林市东北部的江北化工区，该地区的主导风向为西南、西北风，对市区居民的生活及附近的工农业生产均无影响。该厂的下还有污水处理厂，能将工业，生活污水进行有效的处理，生产过程中产生的污染物废气、废渣、废水都有相应的治理措施，保证达到国家环保要求。为了净化空气美化环境，以利用新鲜空气，降低噪声污染，应在空地处植树，种草，修筑花坛等，尽量增加绿化面积。

1.7 厂区的安全防护

化工类生产中的物料大多数都是有毒、有害、易燃、易爆的物质，所以厂区的防毒害、防火、防爆显得尤为重要。应使厂内的每一个人都要增强安全意识。

1.7.1 有毒害物质的防护

本设计中的有毒害物质主要指的是气体物质，在防护方面比较困难，常用的防护方法是保持装置区的通风，定期的对空气中有害气体的检测。做好装置的密封工作，减少有害气体的泄漏，现场工作人员应轮流值班，尽量少在此环境下长时间作业。在特殊情况下，工作人员要穿防护服装，戴防毒面具等。

1.7.2 安全防火

化工厂安全防火重于一切，防范发生火灾的责任重于泰山。本装置介质多属易燃易爆危险品，要防止其泄漏，断绝一切可能引起火灾的隐患。在高危区域，断绝一切明火、静电，凡是能够引起明火、静电的东西一律杜绝。消防设施要齐全，定期对消防设施进行检查，让每一个工作人员都能熟练的使用灭火器。在火灾发生后，要做的是控制火势避免蔓延，迅速断电并关闭所有管道阀门。根据火势采取相应的补救措施，并报警，在火势较大的情况下，一定要做好人员的疏散。

1.7.3 厂房的防爆

有爆炸危险的生产厂房，采用钢筋混凝土柱、钢结构和框架承重结构，并易于采用敞开或半敞开式的厂房；应设置必要的泄压面积；泄压设施已采用轻质屋盖作为泄压面积；地面宜采用不发生火花的地面；由于装置介质存在有爆炸危险，应设置办公室、休息室等[7]。

第 2 章 工艺论证

2.1 工艺原理

丁苯橡胶是1,3-丁二烯和苯乙烯的共聚物，是一种最通用的橡胶品种，它是按自由基反应机理于乳液中合成的。其反应方程式为：

mCH2=CH-CH=CH2+ n CH=CH2 -[-CH—CH2-]n---[-CH2-CH=CH-CH2-]m-- 在20世纪50年代以前，丁苯橡胶的乳液聚合均是高温丁苯橡胶，50年代初，才出现了性能优异的低温丁苯橡胶。目前所使用的乳聚丁苯橡胶基本上为低温乳聚丁苯橡胶。当前, 乳聚丁苯橡胶生产不得不面临着溶聚丁苯橡胶的挑战。溶聚丁苯橡胶生产开始于60年代末, 由于其具有耐磨、耐寒、生热低、回弹性高、收缩率低、灰分少、硫化速度快等优点, 近年来备受汽车工业关注。虽然, 溶聚丁苯橡胶不可能取代乳聚丁苯橡胶, 但ESBR 毕竟要受到重大的冲击。但是聚丁苯橡胶的生产工艺早已成熟定型，产品牌号及其质量指标也已在全世界范围内趋于标准化。20世纪80年代以来，仍在继续进行某些技术开发工作，主要有以下两个方面：

(1)研究采用新型或复合型助剂，以提高生产效率，减少环境污染。例如，采用由脂肪酸钾皂、松香酸钾皂和妥尔油组成的三元复合型乳化剂，可获得较高的聚合转化率。使用过氧化氢蒎烷或过氧化氢异丙苯与过氧化氧异丙基环己苯复合型引发剂可加快聚合反应。再如采用碱金属多硫化物或其与羟胺盐的复合物代替传统的终止剂，可以降低橡胶中的亚硝胺含量。

(2)改进聚合条件，优化生产工艺。如改善相对分子质量调节方法，适当提高聚合温度，将聚合转化率提高至70％以上。90年代中期，日本zeon公司开发了连续高效无盐凝聚工艺，实现全流程的DCS控制。此外，循环利用了橡胶干燥系统的热风，既节约了能量，又减少了对环境的污染。

乳聚丁苯橡胶经过十几年来与溶聚丁苯橡胶的抗衡，证明仍具有较强的生命力。尤其是近年来国外有些企业在提高乳聚丁苯橡胶的综合性能研究方面取得了突破性进展，如美国固特异公司2002~2003年在美国、欧洲、日本及我国公司公开的专利中提出，采用新的乳聚丁苯橡胶工艺制得的乳聚丁苯橡胶用于制备高性能轮胎优于溶聚丁苯橡胶。北美地区2001年乳聚丁苯橡胶消耗量降低4.7%，但据IISRP预测，在未来几年内北美地区的乳聚丁苯橡胶消耗量有所恢复，将以年均1%的速率增长。