年產(chǎn)1000噸聚丙烯酸鈉車間工藝設(shè)計(jì)

]。中和度下丙烯酸/丙烯酸鈉水溶液的pH值曲線如圖4.1所示。圖STYLEREF1\s圖STYLEREF1\s4.1中和度對(duì)pH阻礙圖圖STYLEREF1\s4.2中和度對(duì)轉(zhuǎn)化率阻礙圖4.2為丙烯酸單體的中和度對(duì)聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率(Con.)的阻礙，通過對(duì)轉(zhuǎn)化率曲的分析可知：丙烯酸在較低的中和度情況下具有較高的反應(yīng)速率，在反相懸浮聚合體系中，在考慮聚合速率的同時(shí)，要同時(shí)考慮聚合體系的穩(wěn)定性。在合適的聚合溫度、攪拌轉(zhuǎn)速及分散劑的條件下，低中和度時(shí)體系穩(wěn)定性差，反應(yīng)在共沸脫水時(shí)易聚攏，造成物料團(tuán)聚、結(jié)塊、甚至爆聚。表STYLEREF1\s4SEQ表格\*ARABIC\s16中和度對(duì)體系穩(wěn)定性的阻礙中和度（%）體系穩(wěn)定性48.0爆聚，結(jié)塊61.7爆聚，結(jié)塊75.4爆聚，結(jié)塊80反應(yīng)平穩(wěn)在丙烯酸及其鈉鹽的聚合體系中，丙烯酸在酸性條件下具有較高的聚合反應(yīng)速率(在酸性條件下，聚丙烯酸鏈段卷曲)，容易造成局部溫度較高，促使聚合反應(yīng)速率進(jìn)一步提高。因此中和度為80%以上體系最為穩(wěn)定，為了便于操作，本設(shè)計(jì)中中和度選為100%。依照上述分析，本設(shè)計(jì)的聚丙烯酸鈉生產(chǎn)使用反相懸浮聚合法，單釜間歇聚合工藝，丙烯酸單體中和度為100%，以Span-60為分散劑、過硫酸銨作為引發(fā)劑加入反應(yīng)釜中，抽余油作為分散介質(zhì)，操縱溫度40℃恒溫1h、50℃恒溫1h、60℃恒溫0.5h后升溫至共沸溫度。脫水至粒子固含量為75%即可停止反應(yīng)。分離方法的選擇對(duì)脫水后聚合物混合物進(jìn)行分離可采納過濾離心機(jī)或沉降離心機(jī)或分離機(jī)。通常，關(guān)于含有粒度大于0.01毫米顆粒的懸浮液，可選用過濾離心機(jī)；關(guān)于懸浮液中顆粒細(xì)小或可壓縮變形的，則宜選用沉降離心機(jī)；關(guān)于懸浮液含固體量低、顆粒微小和對(duì)液體澄清度要求高時(shí)，應(yīng)選用分離機(jī)。依照產(chǎn)品的顆粒直徑大小選擇螺旋沉降式離心機(jī)除溶劑。干燥方法的選擇對(duì)聚合后的濕物料進(jìn)行干燥可采納氣流干燥、回轉(zhuǎn)窯、紅外等干燥方式。氣流干燥設(shè)備的干燥強(qiáng)度大，蒸發(fā)水份能力從50kg/h-1500kg/h，而設(shè)備容積小，投資省，是其他干燥設(shè)備比不上的；回轉(zhuǎn)窯設(shè)備適應(yīng)于連續(xù)生產(chǎn)，然而投資大、占地面積大，且對(duì)具有一定粘性的聚丙烯酸鈉膠粒不適應(yīng)該種干燥方式；生產(chǎn)試驗(yàn)的前期采納紅外線加熱，然而干燥成本高，而且設(shè)備維護(hù)費(fèi)用大會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品成本顯著增加。依照企業(yè)的投資情況和生產(chǎn)能力，選用的氣流干燥機(jī)干燥方法。聚丙烯酸鈉的生產(chǎn)工藝圖5.1聚丙烯酸鈉生產(chǎn)工藝流程圖生產(chǎn)工藝(1)堿液的配制：將計(jì)量好的NaOH固體與適量的水配制為30%的NaOH溶液。(2)丙烯酸鈉溶液的配置：將計(jì)量的丙烯酸與配好的NaOH溶液進(jìn)行部分中和，中和后的丙烯酸鈉，加入適量水，得到濃度為45%，中和度為100%單體溶液。(3)丙烯酸鈉的聚合：將中和后的丙烯酸鈉水溶液與由分散介質(zhì)和分散劑配制好的分散液共同放入反應(yīng)釜中，在引發(fā)劑的作用下進(jìn)行聚合反應(yīng)至共沸脫水至固含量75%左右停止反應(yīng)。(4)聚合混合物的分離：反應(yīng)后生成的混合物通過離心機(jī)分離分散介質(zhì)與聚合物，再經(jīng)熱水洗滌除去聚合物表面的一些殘留劑。(5)聚丙烯酸鈉的后處理工序：將分離工序過后的聚合物用氣流干燥劑進(jìn)行干燥，經(jīng)包裝后可為成品。生產(chǎn)原料以產(chǎn)品指標(biāo)表STYLEREF1\s5-SEQ表格\*ARABIC\s11生產(chǎn)原料原料名稱單體丙烯酸氫氧化鈉引發(fā)劑過硫酸銨分散劑Span-60水分散介質(zhì)抽余油表STYLEREF1\s5-SEQ表格\*ARABIC\s12產(chǎn)品指標(biāo)項(xiàng)目指標(biāo)外觀白色粉末游離堿合格硫酸鹽（以SO4計(jì)）≤0.5%干燥失重≤10%灼燒殘?jiān)?6%重金屬（以Pb計(jì)）≤0.002%砷（以As2O3計(jì)）≤0.0002%殘余單體≤1.0%低聚合物≤5%工藝衡算物料衡算工藝設(shè)計(jì)中，物料衡確實(shí)是在工藝流程確定后進(jìn)行的。目的是依照原料與產(chǎn)品之間的定量轉(zhuǎn)化關(guān)系，計(jì)算原料的消耗量，各種中間產(chǎn)品、產(chǎn)品和副產(chǎn)品的產(chǎn)量，生產(chǎn)過程中各時(shí)期的消耗量以及組成，進(jìn)而為熱量衡算、其他工藝計(jì)算及設(shè)備計(jì)算打基礎(chǔ)。物料衡確實(shí)是以質(zhì)量守恒定律為基礎(chǔ)對(duì)物料平衡進(jìn)行計(jì)算[[]陳均．聚合物合成工藝設(shè)計(jì)．化學(xué)工業(yè)出版社．2004(8)：47-52．[]陳均．聚合物合成工藝設(shè)計(jì)．化學(xué)工業(yè)出版社．2004(8)：47-52．(1)確定物料平衡關(guān)系明確物料發(fā)生的化學(xué)變化，寫出主、副反應(yīng)方程式丙烯酸被中和，中和反應(yīng)方程式如下：（6.1）引發(fā)劑引發(fā)單體進(jìn)行自由基聚合，其反應(yīng)方程式如下：（6.2）丙烯酸自由基聚合中單體相對(duì)分子質(zhì)量與聚合物結(jié)構(gòu)單元相對(duì)分子質(zhì)量無化學(xué)計(jì)量上的變化，引發(fā)劑會(huì)結(jié)合到聚合物分子鏈上。(2)收集數(shù)據(jù)資料a生產(chǎn)規(guī)模。年產(chǎn)量為：1000噸b生產(chǎn)時(shí)刻。年工作日：330天c相關(guān)技術(shù)指標(biāo)見表6-1。表STYLEREF1\s6-SEQ表格\*ARABIC\s11技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目?jī)?nèi)容技術(shù)指標(biāo)聚合物損失率2%聚合物質(zhì)量丙烯酸中和度100%（摩爾）NaOH純度98%中和用NaOH水溶液濃度30%（質(zhì)量）單體水溶液濃度45%（質(zhì)量）引發(fā)劑用量0.16%單體質(zhì)量分散劑用量1%單體質(zhì)量分散介質(zhì)用量與單體質(zhì)量比4：1分散劑循環(huán)用量90%分散劑總用量注：聚合物損失率為：聚合反應(yīng)時(shí)的不完全反應(yīng)以及后處理工藝中的損失率。d質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。原料NaOH溶液濃度為99%。其他原料均視為純物質(zhì)。因?yàn)橹粚?duì)聚合工序做物料衡算，因此不用考慮產(chǎn)品的其他質(zhì)量指標(biāo)。e化學(xué)變化參數(shù)。加入的NaOH能夠與丙烯酸完全反應(yīng)，生成丙烯酸鈉。各組分相對(duì)分子質(zhì)量如下：丙烯酸=72.06，氫氧化鈉=40，丙烯酸鈉=94.06，水=18。聚合反應(yīng)過程中單體完全參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)化率可視為100%，單體與聚合物之間無化學(xué)計(jì)量上的變化，但引發(fā)劑結(jié)合到聚合物分子鏈上，會(huì)使聚合物數(shù)量略有增加。(3)選擇計(jì)算基準(zhǔn)與計(jì)量單位因?yàn)槭情g歇操作過程，因此基準(zhǔn)為“批”。(4)確定計(jì)算順序由于產(chǎn)物與原料之間的化學(xué)計(jì)算關(guān)系比較簡(jiǎn)單，且整個(gè)工藝過程比較簡(jiǎn)單，容易得到產(chǎn)物量與單體原料投料量之間的比例關(guān)系，因此采納順流程的計(jì)算順序。(5)計(jì)算要緊原料（丙烯酸）的投料數(shù)量用順流程的計(jì)算順序進(jìn)行物料衡算必須求出要緊原料每批投料量。該生產(chǎn)裝置年產(chǎn)量1000t，年開工330d，每天生產(chǎn)4批，聚合物損失率為2%。每批應(yīng)生產(chǎn)的聚合物數(shù)量為：1000×引發(fā)劑（0.2%單體質(zhì)量）全部結(jié)合到聚合物中；單體100%轉(zhuǎn)化成聚合物，且單體相對(duì)分子質(zhì)量與聚合物結(jié)構(gòu)單元相對(duì)分子質(zhì)量相同；丙烯酸相對(duì)分子質(zhì)量：?jiǎn)误w相對(duì)分子質(zhì)量=：丙烯酸投料量為：773.041)中和釜物料衡算已知：丙烯酸中和度100%、丙烯酸相對(duì)分子質(zhì)量72.06、NaOH相對(duì)分子質(zhì)量40、單體相對(duì)分子質(zhì)量94.06原料丙烯酸的質(zhì)量為591.05kg反應(yīng)需要純NaOH的質(zhì)量為591.0530%NaOH的質(zhì)量為328.0930%NaOH的含水量為1093.63-328.09=765.54kg單體丙烯酸鈉的質(zhì)量94.0645%丙烯酸鈉中含水的質(zhì)量為：0.55中和反應(yīng)生成的水328.09中和反應(yīng)完成后需加入的水為：942.94-147.64-765.54=29.76kg2)配堿釜物料衡算在裝有水冷裝置的配堿釜中加入一定量的水，然后在不斷攪拌下加入純度為98%的氫氧化鈉。中和用30%NaOH溶液質(zhì)量為1093.63kg，則需要純度98%氫氧化鈉固體質(zhì)量為328.09需加入的水為1093.63-334.79=758.84kg3)分散介質(zhì)調(diào)配罐物料衡算已知：分散介質(zhì)：?jiǎn)误w=4：1、分散劑為1%單體質(zhì)量，則分散介質(zhì)抽余油質(zhì)量：771.50×4=3086.00kg循環(huán)分散介質(zhì)抽余油質(zhì)量：3086.00×0.9=2777.40kg新奇分散介質(zhì)抽余油質(zhì)量：3086.00×0.1=308.60kg分散劑：771.50×0.01=7.72kg4)聚合反應(yīng)釜物料衡算反應(yīng)前反應(yīng)釜中各組分質(zhì)量：?jiǎn)误w：771.50kg水：942.94kg分散介質(zhì)：3086.00kg分散劑：7.72kg引發(fā)劑用量為0.16%單體質(zhì)量引發(fā)劑質(zhì)量：771.50×0.16%=1.23kg反應(yīng)后聚合物質(zhì)量:771.50+1.23=772.73kg表STYLEREF1\s6-SEQ表格\*ARABIC\s12生產(chǎn)聚丙烯酸鈉各工序物料衡算結(jié)果工序名稱輸入輸出原料質(zhì)量（kg）產(chǎn)品質(zhì)量（kg）配堿98%燒堿純水334.79758.5430%氫氧化鈉1093.63中和30%氫氧化鈉丙烯酸純水1093.63591.0529.76丙烯酸鈉溶液其中丙烯酸鈉水1714.44771.50942.94聚合丙烯酸鈉溶液引發(fā)劑分散介質(zhì)分散劑1714.441.233086.007.72聚合物水分散介質(zhì)分散劑772.73942.943086.007.72熱量衡算選擇最佳的操作條件，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)和選型，制定出既經(jīng)濟(jì)又合理的能量消耗方案。熱量衡算[[]婁愛娟，吳志泉，吳敘美．化工設(shè)計(jì)．華東理工大學(xué)出[]婁愛娟，吳志泉，吳敘美．化工設(shè)計(jì)．華東理工大學(xué)出社．2002(3)：29-49，170-189．塑料制品的成型加工大都采納的是對(duì)單元設(shè)備的熱量衡算。熱量遵循熱力學(xué)第一定律：能量既不能產(chǎn)生，也不能消滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式。即熱量平衡方程式為：Q式中：QTQ1Q2Q3Q4聚丙烯酸鈉的生產(chǎn)可分為多個(gè)工序，每一個(gè)生產(chǎn)工序都有一定的能量變化，因此各工序分不計(jì)算。整個(gè)過程均采納25℃作為基準(zhǔn)溫度，生產(chǎn)1批聚丙烯酸鈉產(chǎn)品各工序的原料需求情況按物料衡算表中計(jì)。配堿工序由物料衡算可知，在配堿工序中，需純氫氧化鈉328.09kg，溶解用水765.54kg，氫氧化鈉的質(zhì)量百分比濃度為30%，折算為物質(zhì)的量為分不為：氫氧化鈉：nNaOH=328.09×100040=8202.25水：nH2O=765.54×100018查表可知?dú)溲趸c在此濃度下的溶解熱為，此濃度下溶液的平均比熱為，水的比熱為，已知片堿和純水的進(jìn)料溫度為25℃，氫氧化鈉溶液的出料的溫度為30℃，配堿過程最大溫升65℃，冷卻水出入平均溫差為10℃。輸入的熱量Q1入包括氫氧化鈉帶入的熱量Q11，純水帶入的熱量Q12，氫氧化鈉帶入的溶解熱因此Q輸出的熱量Q1出出包括氫氧化鈉溶液由25℃升到30℃所需的熱量Q1其中Q由于QQ15=Q1入需要冷卻水質(zhì)量為m中和工序已知條件：丙烯酸的進(jìn)料溫度為25℃，比熱為，氫氧化鈉水溶液的進(jìn)料溫度為30℃，平均比熱為，中和液的平均比熱為，水的比熱為，100℃時(shí)水的蒸發(fā)熱為，丙烯酸與氫氧化鈉的中和熱，中和液輸出溫度為30℃，冷卻水平均溫差為10℃。中和工序的輸人熱量Q2入包括：氫氧化鈉水溶液引入的熱量Q21，丙烯酸引人的熱量Q22氫氧化鈉水溶液帶入對(duì)的熱量：Q丙烯酸引入的熱量為0：Q在中和工序中，中和度為100%，發(fā)生中和反應(yīng)的丙烯酸反應(yīng)熱為Q輸入熱量Q輸出的熱量Q2出出包括中和液移走的熱量Q24，水分蒸發(fā)汲取的熱量QQ這一工序水分蒸發(fā)專門少，故水分蒸發(fā)熱量可忽略不計(jì)。因此Q由于Q2入冷卻水用量m聚合反應(yīng)工序已知丙烯酸中和液的平均比熱為，中和液進(jìn)料溫度為30℃，丙烯酸鈉的聚合熱為77.7kJ/mol，水的比熱為，l00℃水的蒸發(fā)熱為，聚合物混合物出料溫度為60℃，聚合物平均比熱為，分散劑平均比熱。輸入的熱量Q3入包括：丙烯酸中和液引入的熱量Q31丙烯酸鈉中和液引入的熱量：Q聚合物反應(yīng)放熱：Q則輸入的熱量Q輸出的熱量Q3出包括生成的聚合物從25℃升溫到60℃所需的熱量Q33，分散介質(zhì)帶走的Q34和水從25℃到60聚合物帶走的熱量：Q分散介質(zhì)帶走的熱量Q水帶走的熱量：Q聚丙烯酸鈉各工序能量衡算表如下表STYLEREF1\s6-SEQ表格\*ARABIC\s13生產(chǎn)聚丙烯酸鈉的各工序熱量衡算工序名稱輸入kJ輸出kJ配堿Q1入377549.57Q1出377549.57Q110Q1418307.37Q120Q15359242.20Q13377549.57中和QUOTEQ2入Q2入474926.63Q2出474926.63Q2118307.37Q2428116.82Q220Q250Q23456619.26Q26446809.81聚合Q3入665431.65Q3出665431.65Q3128116.82Q3368425.24Q32637314.83Q34248423.00Q137952.12設(shè)備選型釜的選擇配堿釜的選擇日產(chǎn)丙烯酸鈉為1000需配堿液為溶堿時(shí)最高溫度為50℃，查得30%堿液的比重為；則3.03噸堿液的體積為：4374.52×按裝料系數(shù)80%計(jì)，需配堿釜容積為V生產(chǎn)工藝條件為：所處理的為堿性溶液，釜體內(nèi)為常壓，溫度為50℃，夾套為循環(huán)冷卻水，夾套內(nèi)表壓為0.3MPa，溫度小于50℃，故可確定該釜屬于帶攪拌裝置的低壓反應(yīng)釜。本設(shè)計(jì)采納圓筒形殼體和標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭作為釜體的結(jié)構(gòu)型式，盛裝物料的堿液可選用材質(zhì)為鋼的不銹鋼釜。圖圖STYLEREF1\s7.SEQ圖\*ARABIC\s11反應(yīng)釜工藝尺寸示意圖查表得標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的體積為0.131D3、h封=D/2H=h+2×表STYLEREF1\s7-SEQ表格\*ARABIC\s11反應(yīng)罐H/D選取種類物料類型H/D一般攪拌罐液—固1～1.5液—液1～1.5氣—固1～2發(fā)酵罐1.7～2.5若取H/D=1.5，則有h=DV=D=盡管釜屬于非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，但用于制造反應(yīng)器的上下封頭仍應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)封頭。因此D取1.6m。釜體的直邊高度為h釜體實(shí)際高度為H=h+2×依照表7-2得表STYLEREF1\s7-SEQ表格\*ARABIC\s12直邊高度的選取設(shè)備直徑/mm300、350400、450500~22002200~3200＞3200直邊高度/mm2525、4025、40、5040、5050取封頭直邊高度40mm，釜體圓形直筒部分高度：1.51-2×0.04=1.43m配堿釜的實(shí)際體積為：V=實(shí)際長(zhǎng)徑比：H由因此均相液體的混合，此體系對(duì)攪拌功能要求的比較簡(jiǎn)單，任何類型的攪拌器都能夠選用，此設(shè)計(jì)選用槳式攪拌器，攪拌電機(jī)功率為3kw，轉(zhuǎn)速為60r/min。中和反應(yīng)釜的選擇中和釜用于對(duì)丙烯酸的完全中和，日產(chǎn)聚丙烯酸鈉3.03t，每批中和液質(zhì)量為m已知中和過程中中和液密度≤1.4g/cm3，則中和液的體積為1714.44×按裝料系數(shù)0.7計(jì)算，需中和釜的體積為1.25查表得標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的體積為0.131D3、h封=D/2H=h+2×若取H/D=1.5，則有h=DV=D=用于制造反應(yīng)器的上下封頭選用標(biāo)準(zhǔn)封頭。因?yàn)槿〉幂^小，因此此處按公稱尺寸選定釜體直徑1.1m。釜體的直邊高度為h釜體實(shí)際高度為H=h+2×取封頭直邊高度40mm，釜體圓形直筒部分高度：1.51-2×0.04=1.43m中和釜的實(shí)際體積為：V=實(shí)際長(zhǎng)徑比：H由于中和過程中放熱，而且NaOH溶液對(duì)玻璃搪瓷等有腐蝕性，因此選為帶夾套不銹鋼釜，配用120r/min的減速箱，三相攪拌電機(jī)3kw的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。分散介質(zhì)調(diào)配釜的選擇分散介質(zhì)調(diào)配釜用于對(duì)分散液的配置，每批反應(yīng)需分散液：3086.00+7.72=3093.72kg已知抽余油密度為0.73g/cm3，由于分散劑加入量專門少，認(rèn)為對(duì)分散介質(zhì)的密度阻礙忽略不計(jì)，因此調(diào)配好液體體積為3093.72×按照裝料系數(shù)0.7計(jì)算，需要調(diào)配釜的體積為4.24查表得標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的體積為0.131D3、h封=D/2H=h+2×若取H/D=1.5，則有h=DV=D=用于制造反應(yīng)釜的上下封頭差不多上標(biāo)準(zhǔn)封頭，因此可選為此值，即1.8m釜體的直邊高度為h釜體實(shí)際高度為H=h+2×取封頭直邊高度40mm，釜體圓形直筒部分高度：1.78-2×0.04=1.70m分散介質(zhì)調(diào)配釜的實(shí)際體積為：V=實(shí)際長(zhǎng)徑比：H由因此均相液體的混合，此體系對(duì)攪拌功能要求的比較簡(jiǎn)單，任何類型的攪拌器都能夠選用，此設(shè)計(jì)選用槳式攪拌器，攪拌電機(jī)功率為3kw，轉(zhuǎn)速為60r/min。實(shí)際生產(chǎn)中，為了降低成本，擬不使用分散介質(zhì)調(diào)配釜，直接用貯罐儲(chǔ)存分散介質(zhì)，由于分散劑使用量專門小，人工將分散劑加入分散介質(zhì)中調(diào)配使用。聚合反應(yīng)釜的選取單體溶液和分散介質(zhì)的總體積為1.25+4.24=5.49按裝料系數(shù)0.7計(jì)算，需反應(yīng)釜的體積為5.49查表得標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的體積為0.131D3、h封=D/2H=h+2×若取H/D=1.5，則有h=DV=D=用于制造反應(yīng)器的上下封頭選用標(biāo)準(zhǔn)封頭。因此選定釜體直徑2.0m。釜體的直邊高度為h釜體實(shí)際高度為H=h+2×取封頭直邊高度40mm，釜體圓形直筒部分高度：1.83-2×0.04=1.75m反應(yīng)釜的實(shí)際體積為：V=實(shí)際長(zhǎng)徑比：H圖STYLEREF1\s7.圖STYLEREF1\s7.SEQ圖\*ARABIC\s12反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)實(shí)際生產(chǎn)中所用的攪拌器必須兼具剪切作用相循環(huán)作用，適當(dāng)轉(zhuǎn)速，懸浮聚合體系達(dá)到一定的循環(huán)流淌和剪切流淌，使釜內(nèi)各部分達(dá)到溫度均一、濃度均一，并使釜內(nèi)單體均勻分散，懸浮成微小的液滴，加強(qiáng)聚合釜內(nèi)壁的傳熱。由因此非均勻相液體混合，而且聚合物黏度較大，采納渦輪式攪拌裝置，轉(zhuǎn)速為250r/min，攪拌電機(jī)功率7.5kw的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。綜上所述，年產(chǎn)1000噸聚丙烯酸鈉反應(yīng)釜容積7.84m3，釜體直徑2.0m、高度H＝2.53m、長(zhǎng)徑比釜體夾套尺寸的確定所謂夾套確實(shí)是在釜體外側(cè)用焊接或法蘭連接的方式裝設(shè)各種形狀的鋼結(jié)構(gòu)，是與釜體外壁形成密封的空間。在此空間內(nèi)通入加熱或冷卻物質(zhì)，可加熱或冷卻反應(yīng)釜內(nèi)的物料。夾套與筒體的連接方式有兩種，一種是可拆式夾套，用于需要檢查筒體外部表面以及更換夾套的情況，或是由于夾套與筒體材料不同而不能相焊的場(chǎng)合。另一種是不可拆卸的夾套，如焊接式和鉚接式。圖7.3可拆卸夾套圖7.4不可拆卸夾套對(duì)有傳熱要求的反應(yīng)釜可設(shè)置內(nèi)冷管和夾套，最常見的是采納夾套式傳熱結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)采納夾套和內(nèi)冷管兩種散熱方式，夾套的尺寸通常依照工藝和安裝的要求而定，夾套的內(nèi)徑D1與釜體內(nèi)徑D0有關(guān)，有如下關(guān)系表STYLEREF1\s7-SEQ表格\*ARABIC\s13夾套內(nèi)徑與釜體內(nèi)徑關(guān)系D0（mm）500～600700～18002000～3000>3000D1（mm）D0+50D0+100D0+200D0+250配堿釜夾套直徑為D中和釜夾套直徑為D分散介質(zhì)釜中是簡(jiǎn)單混合，無發(fā)熱，因此不用設(shè)置夾套。聚合釜夾套直徑為D夾套高度H1要緊決定于傳熱面積下的要求，一般不低于料液高度，以保證充分傳熱，同時(shí)夾套上端離開筒體法蘭應(yīng)有150～200mm距離，以便上緊和拆卸筒體法蘭的螺栓。本設(shè)計(jì)的聚合反應(yīng)釜采納河南一諾醫(yī)藥化工容器有限公司定制的反應(yīng)釜具體參數(shù)如下表STYLEREF1\s7-SEQ表格\*ARABIC\s14定制反應(yīng)釜參數(shù)項(xiàng)目規(guī)格容積/m37.84釜體內(nèi)徑/m2.0夾套直徑/m2.2釜體高度/m2.53攪拌裝置KF-800渦輪式圖STYLEREF1\s7.5定制的聚合反應(yīng)釜圖圖STYLEREF1\s7.6分散介質(zhì)貯罐表STYLEREF1\s7-SEQ表格\*ARABIC\s15定制的釜體參數(shù)項(xiàng)目分散介質(zhì)釜（罐）配堿釜中和釜容積/m36.064.121.78釜體內(nèi)徑/m1.81.61.1夾套直徑/m1.71.2釜體高度/m2.682.312.06攪拌裝置簡(jiǎn)單攪拌裝置KF-300漿式KF-300葉輪式分離設(shè)備由于經(jīng)共沸脫水的的反應(yīng)產(chǎn)物仍是混合物，其中含有為分散劑及其他的相關(guān)助劑，還有一些反應(yīng)中生成的低分子量聚合物都應(yīng)被除去。通常，關(guān)于含有粒度大于0.01毫米顆粒的懸浮液，可選用過濾離心機(jī)；關(guān)于懸浮液中顆粒細(xì)小或可壓縮變形的，則宜選用沉降離心機(jī)；關(guān)于懸浮液含固體量低、顆粒微小和對(duì)液體澄清度要求高時(shí)，應(yīng)選用分離機(jī)。依照反相懸浮聚合制備的聚丙烯酸鈉顆粒粒徑大小選擇螺旋沉降式離心機(jī)除溶劑。圖STYLEREF1\s7.7螺旋沉降式離心機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖干燥設(shè)備由于樹脂含水量高，加工過程中易出現(xiàn)氣泡，制件出現(xiàn)流紋、霧斑，透明性降低，并會(huì)降低材料的電性能和力學(xué)性能。而離心后聚合物一般含水率為5%-20%，為濕物料，需干燥使?jié)裎锪虾蔬M(jìn)步降低。旋風(fēng)分離器風(fēng)機(jī)預(yù)熱器尾氣管出料口氣流干燥管加料口旋風(fēng)分離器風(fēng)機(jī)預(yù)熱器尾氣管出料口氣流干燥管加料口圖STYLEREF1\s7.SEQ圖\*ARABIC\s16氣流干燥機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖反相懸浮聚合制備的聚丙烯酸鈉為粉狀采納氣流干燥機(jī)。即熱風(fēng)干燥，使產(chǎn)品中水分含量達(dá)至0.2%～0.5%。泵的選型確定泵的型式首先是要依照是被輸送物料的差不多性質(zhì)，物料的差不多性質(zhì)包括相態(tài)，溫度，粘度，密度，揮發(fā)性，毒性與空氣形成爆炸性混合物的可能性和化學(xué)腐蝕性等。此外，選擇泵的型式時(shí)還要考慮生產(chǎn)工藝過程，動(dòng)力，環(huán)境和安全要求等條件，例如，是否長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，揚(yáng)程和流量是否波動(dòng)，動(dòng)力（電、蒸）的類型以及是否防爆車間等情況。實(shí)際上，在選擇泵的類型時(shí)，往往不可能完全滿足各個(gè)方面的要求，應(yīng)以滿足工藝和安全為要緊目標(biāo)。由輸送溫度為常溫、粘度小、無腐蝕性、無固體顆粒的液體，流量小、揚(yáng)程小故選離心泵，離心泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，體積小，重量輕，安裝檢修方便。ALGB-40-16(I)型泵六臺(tái)。生產(chǎn)工藝流程圖

設(shè)備一覽表表STYLEREF1\s9-SEQ表格\*ARABIC\s11設(shè)備一覽表設(shè)備名稱規(guī)格數(shù)量備注配堿釜廠家定制1河南一諾化工容器中和釜廠家定制1河南一諾化工容器聚合釜廠家定制1河南一諾化工容器分散介質(zhì)儲(chǔ)罐廠家定制1河南一諾化工容器攪拌器廠家選取4河南一諾化工容器儲(chǔ)罐2無錫市南泉化工去離子水儲(chǔ)罐1無錫市南泉化工氣流干燥機(jī)咨詢廠家1常州延陵干燥設(shè)備沉降式離心機(jī)咨詢廠家1上海誼德實(shí)業(yè)泵6江蘇南方泵業(yè)輸送機(jī)若干真空系統(tǒng)操作平臺(tái)包裝機(jī)組冷凝器鼓風(fēng)機(jī)管路系統(tǒng)構(gòu)架耗材其他車間設(shè)計(jì)車間設(shè)備布置的原則1從經(jīng)濟(jì)和壓降觀點(diǎn)動(dòng)身，設(shè)備布置應(yīng)順從工藝流程，但若與安全、維修和施工有矛盾時(shí)，同意有所調(diào)整。2依照地形、主導(dǎo)風(fēng)向等條件進(jìn)行設(shè)備布置，有效的利用車間建筑面積（包括空間）和土地（盡量采納露天布置及建筑物能合并者盡量合并）。3明火設(shè)備必須布置在處理可燃液體或氣體設(shè)備的全年最小頻率風(fēng)向的下側(cè)，并集中布置在裝置（車間）邊緣。4操縱室和配電室應(yīng)布置在生產(chǎn)區(qū)域的中心部位，并在危險(xiǎn)區(qū)外。5充分考慮本裝置（車間）與其他部門在總平面布置圖上的位置，力求緊湊、聯(lián)系方便，縮短輸送管線，達(dá)到節(jié)約管材費(fèi)用及運(yùn)行費(fèi)用的目的。6留有進(jìn)展的余地。7所采取的勞動(dòng)愛護(hù)、防火要求、防腐蝕措施要符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的要求。8有毒、有腐蝕性介質(zhì)的設(shè)備應(yīng)分不集中布置，并設(shè)圍堰，以便集中處理。9設(shè)備安全通道、人流、物流方向應(yīng)錯(cuò)開。10設(shè)備布置應(yīng)整齊，盡量使要緊管道走向一致。車間設(shè)備平面布置的原則車間平面布置首先必須適合全廠總平面布置的要求，應(yīng)盡可能使個(gè)車間的平面布置在總體上達(dá)到協(xié)調(diào)、整齊、緊湊、美觀，相互融合，渾成一體。其次，必須從生產(chǎn)需要?jiǎng)由?，最大限度的滿足生產(chǎn)包括設(shè)備維修的要求。即要符合流程、滿足生產(chǎn)、便于治理、便于運(yùn)輸、利于設(shè)備安裝和維修。第三，生產(chǎn)要安全。即要全面妥善的解決防火、防爆、防毒、防腐、衛(wèi)生等方面的問題，符合國家的各項(xiàng)有關(guān)規(guī)定。第四，要考慮今后擴(kuò)建及增建的余地，為今后生產(chǎn)進(jìn)展、品種改革、技術(shù)改造提供方便。但這些一定要最有效的利用車間的建筑面積（包括空間）和土地（設(shè)備裝置能露天布置的盡量露天布置，建筑物能合并的應(yīng)盡量合并）。廠房的立面形式有單層、多層和單層與多層相結(jié)合的形式。多層廠房占地少但造價(jià)高，而單層廠房占地多但造價(jià)低。采納單層依舊多層要緊應(yīng)依照工藝生產(chǎn)的需要。例如制堿車間的碳化塔，依照工藝要求須放在廠房?jī)?nèi)，但塔有比較高，且操作崗位安排在塔的中部以便觀看塔內(nèi)情況，如此就需要設(shè)計(jì)多層廠房；另一種情況是：設(shè)備大部分露天布置，廠房?jī)?nèi)只需要安置泵或風(fēng)機(jī)，這種情況可設(shè)計(jì)成單層廠房。關(guān)于為新產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)而設(shè)計(jì)的廠房，由于生產(chǎn)過程中對(duì)工藝流程和設(shè)備需要不斷改進(jìn)和完善，一般都設(shè)計(jì)一個(gè)較高的單層廠房，利用便于移動(dòng)、拆裝、改建的鋼制操作平臺(tái)代替鋼筋混凝土操作臺(tái)，以適應(yīng)工藝流程和設(shè)備變化的需要[[][]劉道德．化工廠的設(shè)計(jì)與改造[M]．第一版．湖南：中南工業(yè)大學(xué)出版社，1995．1-38．車間布置圖圖10.1車間布置圖經(jīng)濟(jì)概算原料估算原料用量丙烯酸年需求量591.05純氫氧化鈉年需求量328.0998%氫氧化鈉年需求量為433078.8引發(fā)劑過硫酸銨年需求量為1.23×330×4=1623.6kg分散介質(zhì)循環(huán)使用率為80%，即除了第一批每批需添加20%量即可，因此分散介質(zhì)抽余油年用量為：3086.00+3086.00×20%×分散劑年用量為7.72×330×4=10190.40kg設(shè)聚合生成水20%可重復(fù)利用，則反應(yīng)用水年用量為：（設(shè)冷卻用水設(shè)年用量為100000kg，則總年用水量為：791619.84+100000=891619.84kg原料費(fèi)用表STYLEREF1\s11-SEQ表格\*ARABIC\s11原料費(fèi)用一覽表名稱年用量/t備注單價(jià)/w/t年價(jià)格/w丙烯酸780.19上海高橋化工廠0.8624.1598%氫氧化鈉441.92魯淮商貿(mào)有限公司0.3132.57引發(fā)劑（過硫酸銨）1.63金立化工有限公司0.40.66分散介質(zhì)（抽余油）817.18上海呂氏化工有限公司0.4326.87分散劑（Span-60）10.19浙江物美化學(xué)品有限公司1.212.23水891.62工業(yè)用水0.00121.07總計(jì)1097.55其他費(fèi)用職職員資設(shè)配堿時(shí)刻為0.25h，配置丙烯酸鈉溶液為0.25h，后處理時(shí)刻為1h，則1批生產(chǎn)所需時(shí)刻為0.25+0.25+設(shè)每班人員8人，每班生產(chǎn)2批后輪崗，每人月工資3000員，則年支付工資費(fèi)用為16×3000×12=57表STYLEREF1\s11-SEQ表格\*ARABIC\s12其他費(fèi)用一覽表序號(hào)項(xiàng)目名稱金額（萬元）備注1廠房建設(shè)2002設(shè)備1803電費(fèi)204設(shè)備維護(hù)費(fèi)365配套及公用設(shè)施206電力設(shè)備107工業(yè)衛(wèi)生58環(huán)保消防109流淌資金10010不可預(yù)見2011工資支付57合計(jì)658利潤估算目前市場(chǎng)調(diào)研結(jié)果為1噸聚丙烯酸鈉售價(jià)為3.2萬元。則1000噸聚丙烯酸鈉總收入為3200萬元。第一年利潤約為總收入用于個(gè)人知識(shí)水平有限，稅收以及盈算平衡問題難以計(jì)算，只是簡(jiǎn)單計(jì)算，簡(jiǎn)單參考。生產(chǎn)安全與環(huán)境愛護(hù)設(shè)計(jì)依據(jù)《中華人民共和國安全生產(chǎn)法》《中華人民共和國職業(yè)病防治法》《中華人民共和國勞動(dòng)法》《危險(xiǎn)化學(xué)品建設(shè)項(xiàng)目安全許可實(shí)施方法》安全生產(chǎn)監(jiān)督治理總局第8號(hào)令《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50160-92）（1999年版）《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GBZ1-2002）《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50116-98）《報(bào)雜和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》