1、材料化学专业课程设计年产 400 万吨高强度复合硅酸盐水泥工艺设计With an annual output of 4,000,000tons of high strength composite Portland cement process design吉 林 化 工 学 院Jilin Institute of Chemical Technology吉林化工学院课程设计I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
2、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： 吉林化工学院课程设计II摘 要乙丙橡胶是橡胶制品工业中
3、一项极为重要的原料，以乙烯、丙烯及乙叉降冰片烯(ENB)为单体共聚而成。它具有优异的耐老化、耐热、耐寒、耐化学品（非极性溶剂除外）性能、冲击弹性、低温性能、低密度和高填充性以及电绝缘性能，是合成橡胶中重要的一种。乙丙橡胶可分为二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶及各种改性乙丙橡胶。本次设计年产 5.5 万吨乙丙橡胶装置聚合工段的工艺设计。在掌握生产原理、聚合方法、工艺流程等工作的基础上，进行了物料衡算、热量衡算、设备计算；并且绘制了带控制点的流程图、主要设备的配管图、设备布置图、编制了设计说明书等工作。关键词：乙丙橡胶 溶液聚合 工艺设计 吉林化工学院课程设计IIIAbstractIt was synt
4、hetic rubber middle extend prestissi adhesion strain among into that both it was rubber item industry middle one term of great importance raw material，with Ethylene, propylene cum ethidene norbornylene (ENB) for monomer copolymer ization whereas succeed that ethylene-propylene rubber. it possess exc
5、ellent weatrher resistance, heat resisting, hardiness, be able to bear or endure chemicals（non polar sol vent exclusion）performance, shock elasticity, low temperature property, low density and high fill gender as well as electrical insulation properties,ethylene propylene rub- ber separable in two Y
6、uan ethylene-propylene rubber, ethylene propylene diene copo- lymer cum different kinds of modify ethylene-propylene rubber. This design is a proc essing of producing 30,000 tons of ethylene-propylene rubber. on the basis of maste- ring the works of producing theory, the method polymerization and th
7、e processing pr ocess etc. to conduct material balance, heat balance and equipment count; meanwhile protract the flow chart with control point, tubing chart of major equipments and design the specification and so on.Key words: Ethylene-propylene rubber solution polymerization processing吉林化工学院课程设计I目
8、录摘 要 .IABSTRACT .II第 1 章 设计说明书 .11.1 绪 论 .11.1.1 设计依据 .11.1.2 指导思想 .11.1.3 设计依据及其必要性 .11.1.4 车间布置 .21.1.5 厂址的选择 .21.2 生产方法及工艺设计 .31.2.1 生产方法的论证 .31.2.2 工艺流程 .41.2.3 开车注意事项 .61.2.4 工艺设备选择 .61.2.5 工艺控制条件 .71.2.6 生产控制条件 .81.2.7 公用工程规格 .91.3 技术经济评价 .12第 2 章 工艺计算 .132.1 设计基础 .132.2 物料衡算框图 .142.3 物料衡算及热量衡
9、算 .142.3.1 加料量及去单体回收工段的量 .142.3.2 T0201 物料及热量衡算 .162.3.3 T0202 物料衡算和热量衡算 .192.3.4 V0201 物料衡算 .22吉林化工学院课程设计II2.3.5 R0201 物料及热量衡算 .24第 3 章 设备衡算（3.1、3.2 选一计算即可） .293.1 E0203A 己烷加热器 .293.1.1 计算依据 .293.1.2 计算换热器面积并确定换热器管长 .293.2 R0201 反应器 .303.2.1 计算依据 .303.2.2 计算反应器的公称直径及高度 .303.2.3 搅拌功率 .31结 论 .35参考文献
10、.36附 录 .37吉林化工学院课程设计1第 1 章 设计说明书1.1 绪 论1.1.1 设计依据本设计的依据主要包括：（1）吉林化工学院毕业设计（论文）任务书。（2） 化工工艺手册等。（3）化学工业部发布的化工工艺设计施工图内容和深度的统一规定 。（4）吉化公司 104 厂乙丙橡胶车间乙丙橡胶装置的操作法。1.1.2 指导思想本设计的指导思想主要包括：（1）生产过程采用自动控制，机械化操作。（2）采用溶液聚合生产技术，确保产品质量高，生产过程安全。（3）对于易燃易爆场所，设计采用可靠的控制，报警消防设施。（4）厂房、车间、设备布置要严格按土建标准，以保证生产和正常进行及操作人员的安全。（5）
11、设计中按规定达到环保的要求，对生产过程中的化学污水的排放要进行处理，以保证环保要求。 1.1.3 设计依据及其必要性乙丙橡胶是由乙烯和丙烯作为基础单体聚合形成的无规弹性体共聚物。乙丙橡胶包括二元乙丙橡胶(EPM)、三元乙丙橡胶(EPDM)及各种改性乙丙橡胶 1。乙丙橡胶因其主链是由化学稳定的饱和烃组成，只在侧链中含有不饱和双键，故其耐臭氧、耐热、耐候等耐老化性能优异，具有良好的耐化学品、电绝缘性能、冲击吉林化工学院课程设计2弹性、低温性能、低密度和高填充性、耐热水性和耐水蒸汽性等，可广泛用于汽车部件、建材用防水材料、电线电缆护套、耐热胶管、胶带、汽车密封件及其它制品等。乙丙橡胶是合成橡胶中发展
12、最快的胶种之一，其生产能力和产耗量已经居七大合成胶种中的第 3 位,仅次于丁苯橡胶、顺丁橡胶 2。乙丙橡胶主要品种牌号有百余种。根据共聚单体来分,有二元乙丙橡胶( EPM) 和三元乙丙橡胶(EPDM)，其中 EPDM 第三单体多为乙叉降冰片烯 (ENB)、双环戊二烯(DCPD) 和 1,4-2 己二烯(1,4-2HD) 3；按生产工艺可分溶液法、悬浮法 (简化悬浮法)和气相法223。从采用的催化体系可分钒系、钛系、铝系和茂系,目前乙丙橡胶工业化产品仍以钒系、铝系和钛系为主。茂金属乙丙橡胶虽然研究进展较快,已进入工业化，但产品仍处在应用开发阶段 4。预计今后几年世界对 EPDM 的需求量将以年均
13、 3-4的速度增加，其中亚太地区（不包括日本）是需求增长最快的地区，其需求量的年均增长率约是其他地区的 2 倍，中国需求量的年均增长率将达到 10 5。 国内制品市场已逐步规范，对各种牌号的需求大幅度增加，仅吉化公司乙丙橡胶装置生产能力和品种还不能满足市场需要，新增 1 套 40kt/a 的乙丙橡胶装置已是当务之急。1.1.4 车间布置本设计的设备布置，既满足了生产实际需要，又考虑了设备的安装、检修方便，节约空地。布置设备时，注意远近相结合。既紧凑又要符合生产工艺和安装要求，生产装置界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，其他设备则尽
14、可能在主要设备四周，以便于操作、检修和配管。在厂房的四面，从一楼至二楼配有走梯。阀门、仪表等部件距地面较近，以利于手工操作和检修。界区明确，工艺流程通畅，安全合理。1.1.5 厂址的选择本车间应建于吉林市江北化工区，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生产基地，原吉林化工学院课程设计3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。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，该处建厂，地址最佳
15、。1.2 生产方法及工艺设计1.2.1 生产方法的论证1.目前国内外的各种生产方法（1）溶液聚合法目前溶液聚合法仍是乙丙橡胶的主要工业生产方法。世界绝大数工艺生产仍在采用。在乙丙橡胶的各种技术路线中，以溶液聚合法的投资和成本最高，9.1万吨/年的乙丙橡胶装置总投资为 1.882 亿美元，产品成本为 1335 美元/吨。但溶液法产品综合性能好，硫化速度快，产品应用范围广，是目前国外使用最广泛的方法 6。（2）悬浮聚合法悬浮聚合法投资与成本略低于溶液聚合法，4.5 万吨/年的乙丙橡胶装置总投资为 0.725 亿美元，产品成本 1196 美元/吨 7。但该工艺产品性能没有突出特点，故目前悬浮聚合法并
16、未使用广泛。（3）气相聚合法气相聚合法的乙丙橡胶装置投资与产品生产成本最低，9.1 万吨/年的乙丙橡胶装置总投资只有 0.79 亿美元，产品成本为 926 美元/吨 8，其装置投资和产品成本分别相当于溶液聚合法的 42和 69。但目前使用气相聚合法制备的乙丙橡胶通用性较差，产品中含有大量炭黑，橡胶性能尚不能适应所有用途的要求 9。2.本设计采用的生产方法及基本原理乙丙橡胶聚合反应采用溶液聚合工艺，溶剂为己烷。乙烯、丙稀和二烯烃在齐格勒纳塔型催化剂作用下，按配位聚合机理进行吉林化工学院课程设计4共聚合反应 10。使用的主催化剂为三氯氧钒，辅助催化剂为烷基铝、三氯氧钒与烷基铝首先进行反应生成活性中
17、心，由活性中心引发单体进行聚合反应，该活性中心是由钒、铝化合物组成的络合物，可溶于己烷中 11。1.2.2 工艺流程本设计的主要工艺流程为：（1）原料、催化剂和溶剂乙烯由界区外通过管道送入装置，由 PRC0201 控制压力为 1200KPa，用FRCQ0203 控制流量后送入乙烯气集管 12。丙烯由界区外由管道送入装置，用 FRCQ0202 控制流量后送入乙烯气集管。氢气由界区外由管道送入装置用 C0201（氢气压缩机）进行压缩，用PRC0202 控制 C0203 的出口压力为 1200KPa，并用 FRCQ0201 控制流量后送入乙烯气集管。通过调节计量泵 P0102，P0103，P0104
18、 的冲程，将所需的助催化剂按规定的比例送入 R0201 中 13。当生产 EPT 时，根据二烯烃单体的种类，用 P0111 或 P0112 将之送入R020114。（2）聚合反应当原料、催化剂、溶剂在 R0201 中经充分搅拌后，由 P0101 将主催化剂 V-（V X-）Cat 送入 R0201 中，并用 HPHX 以 1.0t/h 的流量对 V-（V X-）Cat 进行稀释，用 E0205 来的 RHX 提供聚合反应发生所需要的热量，聚合反应开始连续进行。当 R0201 釜中的聚合物溶液符合控制指标时，将聚合液由溢流管线送入R0202（溢流釜）中。通常将 R0202 的液位 LRCS-202 设定在 40。R0202 种的地方聚合物溶液由聚合流加料泵 P0202 送到 T0201（单体回收塔）中部，为便于 P0202 泵的输送，防止聚合物的粘附，通过 FI2001，以 150L/h 的流量用 HPHX 对 P0202 泵进行冲洗 15。R0201 的操作压力是 0.400.70MPa， 操作温度是 3555。 （3）未反应单体的回收
