茂名学院专科毕业设计：3万吨/年顺丁橡胶车间工艺设计
(3)脱重塔
塔釜残留物含量超过1%，或馏程超出90℃时应及时排放。
3.2计算基准
此过程属于间歇操作过程、发生化学反应，故选Kg/h作为基准。
3.3计算
3.3.1 物料衡算
3.3.1.1聚合 (1)丁二烯进料量
SBS每小时的生产量： Gs?30000t＝3.75t/h 8000h＝2.704t＝2704Kg。按转化率95%计，100%丁二烯进料量需100%丁二烯3.75t?0.721为
2704Kg＝2846Kg 95%折合摩尔数为
2846Kg＝52.71kmol分子
54Kg/Kg分子原料中含丁二烯为99.3%则原料量应为：
2846Kg＝2866Kg
99.3%其体积为
2866Kg＝4.62m３ ３620Kg/m（2）苯乙烯进料量
每生产一吨的SBS需要苯乙烯0.294吨
每小时的生产量： Gs?30000t＝3.75t/h 8000h＝1.103t＝1103Kg。按转化率95%计，100%丁二烯进料量需100%丁二烯3.75t?0.294为
1103Kg＝1161Kg 95%折合摩尔数为
22
第3章 工艺设计计算
1161Kg＝11.16kmol分子
104Kg/Kg分子原料中含丁二烯为99.7%则原料量应为：
1161Kg＝1164Kg 99.7%其体积为
1164Kg＝1.29m３ ３900Kg/m (2)溶剂进料量
溶剂的加入，是为了稀释反应生成的橡胶，在聚合釜里多加溶剂有利于反应热的撤走，多加溶剂有利于胶液的输送。但是溶剂加多了不利于产量的做大。所以一般会有一个浓度的，而本设计中装置设计的单体浓度是16%。的要求进行估算，每小时溶剂、丁二烯和苯乙烯的进料总体积约为
根据丁二烯浓度为16%的要求进行估算，每小时溶剂、丁二烯和苯乙烯的进料总体积约为
单体的总质量：2866Kg+1164Kg=4030Kg=4.03t （4.03t/16%）-4.03t=21.15t 环己烷的含量为98.5% 21.15/98.5%=21.47t
则溶液的进料体积可在大约21.47t/h 溶剂体积为21.47/0.799=26.9m (3)催化剂用量
催化剂量=聚合反应需要的催化剂的量+破杂用量 聚合反应需要的催化剂的量：
4R-Li++[4S+4nS+4mB]+SiCl4→[R(S)nS(B)m-1B]4Si+4Li+Cl- 此生产设计所反应的单体的数均分子量为188029g/mol 催化剂RLi的分子量为64g/mol
每小时的单体用量总质量：2866Kg+1164Kg=4030Kg 4R-Li++[4S+4nS+4mB]+SiCl4→[R(S)nS(B)m-1B]4Si+4Li+Cl- 4364 188029
G1 403031000g 聚合反应用的催化剂的质量为：苯乙烯和丁二烯杂质的影响
反应式 速度 ① BuLi+H2O→C4H10+LiOH 快
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3
4030?1000g?4?64＝5486.81g?5.49Kg
188029茂名学院专科毕业设计：3万吨/年顺丁橡胶车间工艺设计
② BuLi+LiOH→C4H10+Li2O 慢 总反应式
2BuLi+H2O→2C4H10+Li2O
对于每小时的反应，溶剂投入量为21.47吨，溶剂中水值100mg/Kg: 21.47吨溶剂含水量=21.473100/18=119.28mol， 消耗的引发剂=119.2832364=15.28kg（式1）
苯乙烯每小时投入量为1.164吨，苯乙烯中溶剂中水值300mg/Kg: 苯乙烯含水量=1.1643300/18=19.4mol 消耗的引发剂=19.432364=2483.2g=2.48Kg
丁二烯每小时投入量为2.866吨，丁二烯中溶剂中水值20mg/Kg 苯乙烯含水量=2.866320/18=3.18mol 消耗的引发剂=3.1832364=407.04g=0.407Kg 从上面的计算看出,溶剂水值对正丁基锂用量的影响最大。
引发剂的作用是破杂和引发，引发剂的加入量对反应非常重要，如果引发剂加入量过少会使胶液粘度增大。杂质水对产品质量的影响最大，因为水值的变化改变了丁基锂的有效用量，使得产品的分子量也随着发生变化。 每小时催化剂的用量=5.49+15.28+2.48+0.407=23.65Kg/h （4）偶联剂的用量
4R-Li++[4S+4nS+4mB]+SiCl4→[R(S)nS(B)m-1B]4Si+4Li+Cl- 188029 169.9
403031000g G2
4030?1000g?169.9＝3641.4g?3.6Kg/h 偶联剂的用量G2=
188029目前生产中生产的牌号，在配方中，偶合剂的用量SiCl4/ BuLi比表示的，从理论上讲，要得到最大偶合度的产物，必须保证偶合剂与活化链等当量比，但实际的耦合反应中，由于配制偶合剂浓度时，溶剂少量杂质会消耗一些偶合剂活性基团，故需要超量的偶联剂才能保证等当量比。当偶合剂用量为100～120%（对活性聚合物浓度的理论值而言），耦合产物的耦合度高。根据经验，偶合剂量是理论量的1.05～1.2倍加入，一般为1.1倍。
偶联剂的实际用量为3.631.1=3.96Kg/h （5）活化剂THF（四氢呋喃）的量
活化剂配制使用浓度为0.25mol/l THF用量（l/h）＝
[120?环己烷中的分析的THF含量（ppm）]?环己烷总量 610?72.（1g/mol）?THF浓度（mol/l） 24
第3章 工艺设计计算
代入各值计算
[120?80]?21470000l/h＝47.6l/h 610?72.1?0.25总重量为889g/l347.6l/h＝42316.4g/h=4.23Kg/h。由于活化剂是用溶剂配在一起的，所以47.6l/h的溶液中有溶剂28Kg。
（4）SBS生成量为3807Kg/h，其中聚合过程无损失。送去凝聚的聚合物为3807Kg/h （5)防老剂用量
防老剂BHT用量可按下式计算：
防老剂用量（l/h）＝
单体总重（g）?防老剂加入比例（占干胶重量）
防老剂溶液浓度（g/l）反应用防老剂浓度为160g/l
式中 代入各值计算
4030000?0.7%＝176l/h
160g/l其中防老剂用量为28.16Kg/h。由于防老剂是用溶剂配在一起的，所以176l/h的溶液中有溶剂104Kg。
两项配比亦符合配方要求。计算结果整理于下：
表3.1 计算结果统计表
物料名称 1、丁二烯 其中：100%丁二烯 丁烯等 2、苯乙烯 其中：100%苯乙烯 苯乙炔等 3、溶剂 4、催化剂
进料,Kg/h (2866) 2846 20 (1164) 1161 3 21470 23.65
出料，Kg/h
142
物料名称 5、偶联剂 6、SBS去凝聚
进料，Kg/h
3.6
出料，Kg/h
3.6 3807
20 58
7、活化剂 溶剂 8、防老剂
4.23 28 28.16
4.23 28.16
3 21602 23.65
溶剂 合计
104 25691.64
25691.64
3.3.1.2凝聚
(1)循环水量（26.8.+0.047+0.176）m3/h37＝189.16m3/h取水胶比为7,取190t/h (2)去振动筛SBS胶粒量 去振动筛的胶粒量 3807Kg/h
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胶粒内含防老剂 28.16-0.14=28.02Kg/h 胶粒内含油 380732％＝76Kg/h 胶粒内含水 3807360％＝2284.2Kg/h （3）损失量
聚丁二烯渣沫损失 380730.5％＝19.Kg/h，随同损失的防老剂量为28.1630.5％＝0.14Kg/h (4)水蒸汽冷凝量
环己烷气化量 21602-76=21526Kg/h 丁二烯气化量 162Kg/h（包括丁烯等） 苯乙烯的汽化量 62 Kg/h
9Kg/cm2（表）水蒸汽与90℃饱和水的焓值之差?H为 664.4-90kcal /Kg
由于丁二烯同环己烷的汽化热和比热数值非常接近，为简化计算可假设它们是相等的。
根据热量平衡、算出蒸汽冷凝量为
?21526?162?61???76?0.58??90?30???4184Kg/h
574.4这些冷凝水有2284Kg/h包含在胶粒内，全部冷凝水随同循环水一起去振动筛。 （5）进入凝聚釜的蒸汽总量
按消耗指标计算应为3.75t/h36＝22.50t/h。其中有22500-4184=18316Kg/h水蒸汽去油水分离器。
表3.2 计算结果统计表
进 料
物料名称 1、胶液
其中：丁二烯 丁烯等 苯乙烯 其它等 溶 剂 催化剂 偶联剂 活化剂 SBS共聚物 防老剂 2、循环水 3、水蒸汽
合 计
Kg/h 25691.64 142 20 58 3 21602 23.65 3.6 4.23 3807 28.16 190000 22500
出 料
物料名称 Kg/h
1、去振动筛物料 198107.36 其中： SBS共聚物 3787.86 防老剂 28.02 溶 剂 76 催化剂 23.65 活化剂+偶联剂 7.83
水 194184. 2、去油水分离器物料 40065 其中： 丁二烯（包括丁烯） 162 苯乙烯 61 溶 剂 21526 水蒸汽 18316 3、聚丁二烯渣沫损失
19.14
（包括防老剂）
合 计
238191.5
238191.5
3.3.1.3振动筛、热水罐
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