30万吨年ABS树脂乳液聚合生产车间的工艺设计

生产规模：年生产量３０万吨；

生产时间：年工作日３３０d/a （２４h/d）;

间歇操作：R101 R102 R104 V101 V102每天1.5批； R103 V103每天4.8 批。 3.1.4技术指标

损失率：2.0%产品质量； 引发剂：0.5%单体质量；

分子量调节剂：0.8%产品质量； 分散介质：1：1单体质量；

乳化剂：2.7%单体质量； 引发剂浓度：1.3%； 抗氧化剂：0.2%。 3.1.5确定计算顺序

有给定条件及物料平衡关系示意图可采用顺流程的计算顺序。 3.1.6计算主要原料（丁二烯）投料数量

每批生产聚合物数量：300000000/（330x1.5x0.98）=618429.2kg/ B 所需丁二烯数量：618429.2/（1+0.005+0.008+0.013+0.027+0.002）x0.5x0.8=234475.53kg/B 3.1.7顺流程逐个计算 R101:

M1=234475.53kg/B；

M4=234475.53x(1+1+0.005+0.008+0.027)=478330.08kg/B; M5=234475.53x0.008=1875.80kg/B; M6=234475.53x0.005=1172.38kg/B; M7=234475.53x0.027=633084kg/B; V101:

M2’=234475.53x0.2/0.8=58618.88kg/B; M3’=234475.53x0.05=11723.77kg/B M8=M2’+M3’=70342.65kg/B; R102:

M4=234475.53x(1+1+0.005+0.008+0.027)=478330.08kg/B; M6’=478330.08x0.005=2391.65kg/B; M7’=478330.08x0.027=12914.91kg/B; M9=M4+M8+M6+M7=563979.29kg/B； M11=M9x0.002=1127.96kg/B; M10=M9+M11=565107.25kg/B; V103:

M2=618429.2/（1+0.005+0.008+0.013+0.027+0.002）x0.5x0.7=205166.09kg/B; M3=618429.2/（1+0.005+0.008+0.013+0.027+0.002）x0.5x0.3=87928.23kg/B; M13=M2+M3=293094.32kg/B; R103:

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M6’’=293094.32 x0.005=1465.47 kg/B; M7’’=293094.32 x0.027=7913.55 kg/B; M14=M13+M6+M7=302473.34kg/B; V102:

M10=M9+M11=565107.25kg/B; M13=M2+M3=293094.32kg/B; M12=M10+M14=867580.59 kg/B; R104:

M15=618429.2x0.001=618.43 kg/B;

M16==618429.2x0.4x0.2= 98948.67kg/B; M17=618429.2kg/ B

3.1.8 物料衡算表:

ABS乳液聚合间歇操作物料衡算表 物流号 丁二烯 苯乙烯 丙烯腈 丁腈胶乳 分子量调节剂 引发剂 乳化剂 苯乙烯丙烯腈共聚液 含丙烯腈20 %的丁腈胶乳 SAN树脂 ABS乳液 合计 M1 2344 75.53 234475.53 205166.09 293094.32 302473.34 618.43 5029.5 653912.414

M2 2051 66.09 M3 2930 94.32 M4 3024 73.34 618.43 M5 M6 M7 5029.5 653912

.45 M8 M9 70342.65 563979.29 565107.25 5 70342.65 563979.29 565107.25 867580.59 10062.86 98948.67 618429.2 M10 M11 M12 1127.96 867580.59 10062.86 98948.67 M13 M14 M15 M16 M17 26.03 35.32 618429.2 3.2：热量衡算

3.2.1.热量衡算：

工艺参数

反应温度：90-93℃ 压力：常压101.325Kpa

反应程度：P=1-1/Xn=99.98% 物料衡算结果见物料衡算表 各物化数据：见于计算过程中 升温时

Cp(水)=4.2 J/(g*k)

Cp（丁二烯）=2.02 J/(g*k) Cp（苯乙烯）=1.99 J/(g*k) Cp(丙烯腈)=2.49 J/(g*k) Cp(丁腈胶乳)=1.04 J /(g*k) CP(SAN树脂)=2.51 J /(g*k)

Cp (ABS乳液)=130/(130×2+140+5×2+50+0.4+1.4+1.9+75+1)×1.99+130/539.7×2.02+265/539.×

4.2+1.4/539.7×2.51+6.9/539.7×2.47+1.4/39.7×1.04 =3.07J/(g*k) Q1=W*Cp△t

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=10062.86×1000×3.07×(80-20) =1850000000J =1850000kJ 加料时间为T=3h q1=Q1/T

=1850000/3 =620000KJ/h

Q2(混合热)=0，q3(反应热)=0 Qt=(q1+q2+q3)/90% =689000KJ/h

q4=10%Qt=68900KJ/h

由q4=3.6×∑Ai×ai(Ti-T。)×t （1）aT=9.8+0.052(Tw-T。) （2）

得：

aT=9.8+0.052(80-20)=12.9w/(m2*k) 3.6×12.9Si×60=68900/3600求得： Si=6.87m2

Gh=689000×1000/4.2×(95-80)=10900000g/h=10900kg/h 放热时

△ Hr=86.7KJ/mol t=1h

Q2=(2416.12×1000/128)×86.7×95%=1550000KJ Q2=Q2/t 1550000/1 =1550000KJ/h Qt=q2/90%

=1550000/0.9 =1720000KJ/h q4=10%Qt

=0.1×1720000 =172000KJ/h 由（1）、（2）有：

3.6×12.9Si×60=172000/3600求得： Si=17.1m2

Gh=1720000×1000/(4.2×60)=6830000Kg/h 设备热损

釡体:D=2400mm H=2.538m A厚=6mm 封头：h=50mm a厚=5mm

Q3=w*Cp△t=PV*Cp△t

V=0.131×(D+0.005)3-0.131×D3+2∏Dh高h厚

=0.131×（2.406）3-0.131×(2.4)3-2×3.14×3.538×0.06 =0.01362+2×3.14×0.021228

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