高吸油树脂新型设计说明书.doc

华南 地区 大学生化工设计创业大赛 广西锐升股份有限责任公司 年产 300 吨 设计说设计说明明书书 广西工学院“夏日倾情” 2009 年 8 月 广西工学院“夏日倾情” 参赛队队员名单 队长： 组员： 指导教师： 目录 绪论绪论 .4 1.1概述.4 1.2设计任务及内容.4 1.3产品方案.5 1.4生产方法及工艺流程.6 1.5三废处理.7 图纸图纸 .9 1.6工厂规划图（详见 CAD 附图一）9 1.7带控制点的工艺流程图（详见 CAD 附图二）9 1.8车间设备平面布置图（详见 CAD 附图三）9 1.9主设备装配图（详见 CAD 附图四）及设计计算说明书9 工艺工艺 .14 1.10工艺设计计算 14 1.11管道计算与选型（按每个生产周期） 24 1.12设备规范表 26 参考文献参考文献 .28 绪论绪论 1.11.1概述概述 高吸油性树脂是一种新型高效环保材科，是一种不同于普通吸油材料的功 能高分子，是一种自溶胀型吸油材料。它具有与高吸水性聚合物基本相同的网 络结构，有良好的耐热性、耐寒性、不易老化、吸油速度快、吸油率高、油水 选择性好、受压后不漏油、回收方便、可吸油种多等诸多优点，用于处理各种 油罐泄漏和排放所造成的水体污染，以达到净化水体的目的。 在当前，石油工业高速发展，由油船、油罐泄露事故以及油工业废水的排 放而造成的环境污染倍受关注，这样看来，高吸油树脂为环保所需要；不仅如 此，此类产品在固香剂、农药缓释剂、油墨和纸张添加剂、橡胶改性剂、热敏 记录材料、油雾过滤器等方面的应用前景也很诱人。虽然国外在 1992 年已实现 该类产品的工业化生产，但是国内在这方面的研究甚晚，国内是近十年才开始 研究吸油性树脂的，并且只是在少数高校和研究所开展了该项工作，目前尚无 工业化报道，市场前景十分广阔。 本设计为 300 吨/年高吸油树脂生产工厂设计。 该项目是以自有的高吸油树脂合成技术为依托进行高吸油树脂合成的装置 及工厂的创业设计，以国内丰富的甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯为原料，通过 化学交联，简易的操作流程，生产高吸油树脂；以“节能” 、 “降耗” 、 “减污” 为目标，以管理和技术为手段，实施工业生产全过程污染控制，使污染物的产 生量最少化的绿色生产。 1.21.2设计任务及内容设计任务及内容 设计的任务为：年产 300 吨高吸油树脂项目工程设计。该项目应在在国家 现行法律、法规、标准、技术规范框架内进行设计和公司组建；并应体现国家 方针政策，切合实际，安全使用，技术先进，经济效益好。设计任务包括项目： 1.2.1 工艺设计工艺设计 总图布置；带控制点的工艺流程图；主生产线设备平面布置图；主要设备 （任选一台）装配图及设计计算说明书；设备规范表（主生产线及公用工程） ； 物料平衡；能量平衡；用户手册。 1.2.2 可行性报告可行性报告 需求预测和拟建规模、资源、原材料、燃料及公用设施情况、建厂条件和 厂址方案、设计方案、环境保护、企业组织、劳动定员和人员培训、投资估算 和资金筹措、项目经济效果评价。 1.2.3 项目规划书项目规划书 产品规划、产品制造规划、产品营销规划、物流规划、人员及组织结构、 资金规划。 1.31.3 产品方案产品方案 1.3.1 产品名称产品名称 中文名称：丙烯酸系共混树脂 英文名称：Super Oil-Absorbable Resin ,简称 SOAR 1.3.2 应用领域应用领域 这类产品除用于废油、漏油的处理，净化水质，还在纸张添加剂、橡胶改 性剂、农药基材或缓释剂、热敏记录材料、油雾过滤剂以及化妆品添加剂、固 香剂等。 1.3.3 产品规格产品规格 纯度：99.5% 含水量：0.5% 1.3.4 产品物性数据产品物性数据 外观：无色透明圆珠状颗粒 密度：7080g/L 溶解性：不溶于水 吸油率：635g/g 1.3.5 包装包装 袋装，净重 25kg ；塑料桶装，180kg 运输和储存 运输中严禁与油接触，远离火源 1.41.4生产方法及工艺流程生产方法及工艺流程 1.4.1 生产方法生产方法 生产采用悬浮聚合反应、过滤、干燥、粉碎、筛分、包装的工艺生产路线。 1.4.2 反应过程反应过程 n1C7H12O2+n2 C8H14O2+ n3C8H8+ n4C14H14O4+ n5C14H10O2SOAR 1.4.3 工艺流程图方框图工艺流程图方框图 过滤 （清水 洗涤） 滤饼 滤饼 （水， 产品） 滤液 过滤 聚合（常 压，85） 包装 未反应 的单体 油水分 离罐 明胶水 溶液 筛分 干燥 单体（甲基丙烯酸 丁酯，丙烯酸丁酯） 助剂（水，明胶，邻 苯二甲酸二丙烯酯， 过氧化二苯甲酰，苯 乙烯） 1.51.5三废处理三废处理 1.5.1 废水废水 废水：主要有经过多次重复利用后的总含量仅为 0.01%过氧化二苯甲酰、 邻苯二甲酸二烯丙酯等有机废水，其日产量约为 0.5 吨。有机废水经一体化污 水处理设备处理后，打入污水处理净化池，达到排放标准后排放。对于生活污 水，则是由上述污水处理净化池，处理，达到污水排放标准后，排放。 1.5.2 废渣废渣 整个高吸油树脂的生产过程，几乎不产生任何废渣。废渣可以作为其他有 机高分子的原材料。 1.5.3 废气废气 在整个高吸油树脂的生产过程中，产生的废气有两种：一是从反应釜夹套 流出的蒸汽，温度较低，可直接排到大气中；一是用于干燥湿物料的热空气， 经空气净化装置，可直接排到大气中。 1.5.4 噪声噪声 小型设备锅炉产生的声响，可以增加消声设备减少噪声污染。 1.5.5 环境影响分析环境影响分析 本项目建设在广西鹿寨中心工业园内一号区内，该区为化工区,重点培育发 展化工、制糖、造纸等产业。即项目处于化工工业集中的区域，对环境质量没 有特殊要求。 项目的主要污染源是废水，经过处理，可达到排放标准，且日排放量小。 加之，整个高吸油树脂的生产，几乎不产生任何废渣，废气可由简易的处理装 置处理，即可排放；公司的绿化面积高达 15%，厂房外围均设有一定的绿化带， 在一定程度上减轻噪声污染；产品的生产对该区域及周边的环境影响很小。本 项目所设计的企业属于绿色环保型企业。 图纸图纸 1.61.6工厂规划图（详见工厂规划图（详见 CAD 附图一）附图一） 1.71.7带控制点的工艺流程图（详见带控制点的工艺流程图（详见 CAD 附图二）附图二） 1.81.8车间设备平面布置图（详见车间设备平面布置图（详见 CAD 附图三）附图三） 1.91.9主设备装配图（详见主设备装配图（详见 CAD 附图四）及设计计算说明附图四）及设计计算说明 书书 1.9.1聚合反应釜设计计算与选型聚合反应釜设计计算与选型 聚合反应釜的设计要求：操作容积：1.2；设备容积：1.7。其中装 3 m 3 m 料系数。8 . 0 确定内筒、夹套及封头的几何参数确定内筒、夹套及封头的几何参数 （1）筒体和封头型式 选择圆柱型筒体，标准椭圆形封头 （2）确定内筒体和封头的直径 根据工艺要求，装料系数=0.8,则 Di=1.2=1.297m3 0 )/( 4 i DH V 3 18 . 014 . 3 7 . 14 圆整到公称直径系列，取 DN=1200 mm。封头取与内筒径相同内径，封头 直径高度 h2，由化工设备设计基础附表选取得，h2=40mm （3）确定内筒体高度 H 当 DN=1200mm ，h2= 40 mm 时，有同上附表有内筒封头 Vki= 0.272m3,则 H=1.263m 2 4 i ki D VV 取 H=1300mm,故 H/Di=1.1 实际反应釜体积： V=1.31.22+0.272=1.74m3 4 （4）选取夹套直径 Dj 选取 Dj= Di+100=1200+100=1300mm 夹套封头也采用标准椭圆形，并与夹套筒体去相同直径。 （5）确定夹套高度 Hj 设夹套高度 Hj等于料液高度（一般不应低于料液高度） ，则： Hj = =0.82m 2 0 4 i ki D VV 圆整后取 Hj=1000mm （6）校核传热面积 A 工艺要求传热面积为 3.7m2，查同上附表有内筒体封头表面积ki= 1.71 m2 ,1m 高筒体表面积 A1=Di1=3.768 m2 ,总传热面积 A=3.768+1.71=5.478 m2， 满足工艺要求。 内筒体及夹套的壁厚计算内筒体及夹套的壁厚计算 选择材料，确定设计压力 由建议并分析工艺要求和腐蚀因素，按照钢制压力容器 （GB15098） 规定，决定选用 Q235A 热轧钢板。在 150一下的许用应力由附表查得， t=113Mpa，常压屈服限 s=235 Mpa. 夹套为一内压容器，去计算压力等于夹套内最高工作压力，即 pc=0.5 Mpa. 内筒体和底封头及受内压又受外压的作用。按内压取计算压力 pc=0.1 Mpa，按外压取计算压力 pc=0.5 Mpa（考虑操作过程可能出现的最大压力差） 。 夹套筒体和夹套封头壁厚计算 夹套筒体计算壁厚：（夹套采用双面焊，局部损伤检查，查表有=0.85） =3.39mm c t jc j p Dp 25 . 085 . 0 1132 13005 . 0 取发那个板厚度负偏差 C1=0.6mm，腐蚀裕量 C2=2mm,故厚度附加量 C=C1+C2=2.6mm。 根据钢板规格，取夹套筒体名义厚度 nj=6 mm,套封头计算壁 =3.39mm kj c t jc p Dp 5 . 0 25 . 05 . 085 . 0 1132 13005 . 0 取厚度附加量 C = 2.6mm，确定取夹套封头壁厚与夹套筒体壁厚相同。 内筒体壁厚计算 按接收 0.1 Mpa 内压计算，焊缝系数同夹套，取=0.85，则内筒体计算壁 厚为： mm p Dp c t jc 63 . 0 1 . 085 . 0 1132 12001 . 0 2 按承受 0.5Mpa 外压计算 设内筒体名义厚度 n=8 mm，取 C1=0.8，C2=2，则 C=2.8，e=n C=8- 2.8=5.2mm,内筒体外径 D0=Di+2 n=1216mm，内筒/体计算长度 L=Hj+h=1200+（300+8）=1003mm。则 L/ D0=1003/1216=0.8 , 3 1 3 1 D0/ e=1216/5.2=234 , 由化工设备设计基础图表查得 B=70 Mpa ，此时许 用外压p为： p= Mpa5 . 03 . 0 1216 2 . 570 0 D eB 因此取 n=8 mm 不能满足内筒体稳定性要求。再假设 n=10mm ，则 e=10-2.8=7.2mm , D0=1220mm , L=1320mm , L/ D0=0.8 ,D0/e=169 , 同理查 图表得 B=110Mpa ,则许用外压： p= Mpa5 . 064 . 0 1220 2 . 7110 0 D eB 故取内筒体壁厚 n=10 mm 可以满足要求。 内筒封头设计计算内筒封头设计计算 考虑到加工制造方便，取封头与筒体等厚，即取封头名义厚度nk=10 mm。按内压计算肯定是满足强度要求的，下边仅按封头受外压情况进行校核。 封头有效厚度e =102.8=7.2mm，椭圆封头的当量球壳内半径 0.912001080mm（标准椭圆形封头=0.9） 。则技术系数 A A=0.125000833 . 0 1080 2 . 7 125 . 0 i e R 查图表得 B=112 Mpa ,则可得许用外压： p= Mpa5 . 075 . 0 1080 2 . 7112 0 D eB 故封头壁厚取 10mm 可以满足稳定性要求。 水压试验校核水压试验校核 实验压力 据式 ，内压实验压力取 pT=pC+0.1=0.1+0.1=0.2 Mpa e eit T Dp 2 )( 夹套试验压力取pT=pC+0.1=0.5+0.1=0.6 Mpa 外压实验校核 内筒筒体应力 Mpa73.19 85 . 0 2 . 72 )2 . 71200(2 . 0 2 )( e eiT Ti Dp 夹套筒体应力 Mpa30.135 85 . 0 4 . 32 )4 . 31300(6 . 0 2 )( e eiT Ti Dp 而 0.9=0.9，故内筒和夹套内筒均满足水压试验时的应 s Mpa 5 . 211235 力要求。 外压试验校核： 综上所述，当内筒筒体取 10mm 厚时，它的许用外压为p=0.64 Mpa， 大于夹套 0.6Mpa 的水试验压力，所以满足压力要求。 支座的选择支座的选择 因夹套温度较高，故需外加保温，因而选 B 型耳式支座。经反应器重量及 支座弯矩计算，选用支座 JB/T 472592 耳座 B3。 进料口进料口 根据实际情况，可知在该设备中无需开设人孔，只需开设进料口即可。取 PN=1.0MPa，DN=175mm 的接管及接管法兰。该进料口用于固体物料的进料。 接管及其法兰选择接管及其法兰选择 管路计算公式采用 ：di= u Vs 4 液体几口接管采用液体物料飞机管架 （5 分钟加料完 u=2 m/s）水： mS=723.3/5 60=2.411kg/s, VS=mS/=0.002411sm / 3 di=39.1mm 214 . 3 002411 . 0 4 则：DN=40mm，软水进口接管采用无缝钢管，法兰采用5 . 340 PN1.0，DN40，HG501158。 单体进料口接管采用无缝钢管，法兰采用5 . 232 PN1.0，DN25，HG501158。 交联剂、添加剂加料口接管采用无缝钢管，法兰采用5 . 214 PN1.0，DN10，HG501158。 视镜：视镜接管采用无缝钢管，法兰采用 PN10.0，DN100。 4108 氮气进出口：接管采用无缝钢管，法兰采用 5 . 225 PN1.0，DN20，HG501158。 温度计和压力计接管一样：采用无缝钢管，法兰采用 5 . 376 PN1.0，DN70，HG501158。 出料口：采用无缝钢管，法兰采用 PN1.0，DN70，HG501158。5 . 376 搅拌轴、搅拌器及传动装置等的设计和选择搅拌轴、搅拌器及传动装置等的设计和选择 搅拌轴计算：从强度考虑，计算轴径： d=365.09mm09.365 3 n P 2 . 27 30100 24 . 1 3 从刚度考虑，计算周径： d=1537mm1537 4 Gn P 27.36 5 . 0100100 . 8 24 . 1 4 4 式中，轴材料采用 45 号钢，取=30Mpa,取=0.5o/m 参考公称轴径系列，取 d=40mm，轴结构及尺寸设计可据此进行。 搅拌器选择:根据工艺要求，选用轴径为，叶片数为 6，直式搅拌桨mm40 叶直径 360mm 搅拌桨叶宽度为 60mm，搅拌叶距釜底距离为 500mm 的开启式涡轮 浆搅拌器；（参照聚合物合成工艺设计表 6-4，陈昀主编） 。 电机选择:传动效率包括减速器、联轴器和密封装置处的效率。设整个系统 的总效率为 0.95（一般可据现场情况类比） ，则电机功率为 Pe=1.24/0.95=1.31kW, 参考电机系列，取电机功率 1.5 kW。根据工作环境及减 速器的连接形式可选用 Y90L-4 同步转速（1400r/min）电机。 减速器选择:有电机型号的参数，选用 BLD1.5215Q 型减速器 联轴器选择:选用 JQ 型夹壳式联轴器，标记符号为 JQ36 机座选择:由于搅拌轴轴向力不大，联轴器为夹壳式，故选用 JBLD-40- 型机座。 轴封装置:为了密封可靠，选用单端面小弹簧平衡型机械密封 综上所述，选择如下型号的蒸汽加热反应釜蒸汽加热反应釜： 规格 L 内筒体 直径 mm/ 夹套直 径mm/ 电动机 功率kW 减速机型号 搅拌转 速min/r 制造商 2000140015005.5BLD5.5-360 郑州大 洋金属 结构制 造有限 责任公 司 工艺工艺 1.101.10工艺设计计算工艺设计计算 1.10.1物料衡算物料衡算 基基础础数数据据 : : 生产规模：年产量300 吨 ,300t/a 生产时间：年工作日300 天 ,300d/a 每天分三批（B）进行生产，每批生产时间 7 小每批产量 333.33kg/B 聚合反应釜物料衡算聚合反应釜物料衡算 聚合反应操作要求：物料总产率为85% 夹套反夹套反 应釜应釜 M3M4 M6M5 M8 M7M1 M2 M1 去离子水 M2 甲基丙烯酸丁酯 M3 丙烯酸丁酯 M4 明胶（分散剂） M5 过氧化二苯甲酰（引发剂） M6 邻苯二甲酸二烯丙酯（交联剂） M7 苯乙烯（添加剂） M8 出口物（釜） 由于在整个生产过程中产品的总损失率为3.2%，则每批产品 量为Bkg /35.344 968 . 0 3300 10300 3 聚合反应的产率为85%，则反应物总投料量为Bkg /12.405 85 . 0 35.344 单体投料量为Bkg /61.378 85 . 0 1 %6%5 . 0%5 . 01 35.344 ）（ 甲基丙烯酸丁酯投料量为M2Bkg /30.189 2 61.378 丙烯酸丁酯投料量为M3Bkg /30.189 2 61.378 去离子水投料量为M1 726.93Bkg / 明胶投料量为M4 30.29Bkg / 邻苯二甲酸二烯丙酯投料量为M6Bkg /89 . 1 005 . 0 61.378 苯乙烯投料量为M7Bkg /72.2206 . 0 61.378 过氧化二苯甲酰投料量为M5Bkg /89 . 1 005 . 0 61.378 总投料量为Bkg /34.116229.3096.72612.405 表表 1 反反 应应 釜釜 物物 料料 衡衡 算算 表表 组分 反应釜进口 Bkg / 组分 反应釜出口 Bkg / 去离子水 726.93 去离子水 726.93 分散剂 30.29 分散剂 30.29 甲基丙烯酸丁酯 189.30 丙烯酸丁酯 189.30 单体残余量 60.77 交联剂 1.89 添加剂 22.72 引发剂 1.89 产品 344.35 总量 1162.33 总量 1162.33 筒式真空过滤机物料衡算筒式真空过滤机物料衡算 筒式真空筒式真空 过滤机过滤机 M11 M8 M9 M10 M12 过滤机操作要求：产品总损失率为 2%，洗涤用水量为 10% M8，滤饼含水率为 30% M9 洗涤用水 M10 滤饼 M11 滤液 M12 洗水 滤浆量： M8=1162.33Bkg / 洗涤用水量： M9=Bkg /24.116%1036.1162 滤饼量： M10=09.487%)301/(%)9835.344(Bkg / 滤液量： M11=M8 M10=1162.36 487.09=675.27Bkg / 洗水量： M12= M9=116.24Bkg / 表表 2 筒筒 式式 真真 空空 过过 滤滤 机机 物物 料料 衡衡 算算 表表 组分进口量Bkg /组分出口量Bkg / 滤浆 1162.36 滤饼 487.09 洗涤用水 116.24 滤液 675.27 洗水 116.24 总量 1278.60 总量 1278.60 振动流化床干燥器物料衡算振动流化床干燥器物料衡算 气流干燥气流干燥 器器 M15 M12 M13 M14 进入气流干燥器的物料量： G= M10=479.68Bkg / 干燥技术参数 产品损失率为1.2%，进料物含水率为：30% ， 出料物含水量为：0.5%出 料口产品总量： G 3300 10300 3 Bkg /33.333 干燥器中物料总量： M=333.33 （1+1.2%）=337.33Bkg / 则绝干物料量： Gc=337.33（10.5）=335.64 kg/h 水蒸发量： =337.33)1/()( 121 wwwMw16.142%)301/(%)5 . 0%30(Bkg / 产品中水分量： m水=333.3367 . 1 %5 . 0Bkg / 表表 3 振振 动动 流流 化化 床床 干干 燥燥 器器 物物 料料 衡衡 算算 表表 组分进口量Bkg /组分出口量Bkg / 湿物料 487.09 干物料 335.00 总量 487.09 总量 335.00 0.2能量衡算能量衡算(按每批进行计算) 夹套蒸气加热反应釜能量衡算夹套蒸气加热反应釜能量衡算 确定各种物质计算参数 水的比热容：Cp=4.187 ）（KkgkJ/ 反应釜内物质总量： m=1156.52kg 传热系数：K=783.21（查搅拌设备设计 ）)/( 2 KmW 饱和水蒸汽入口温度：145 反应釜内温度：85 夹套内压力：0.5Mpa 温差：60 确定釜内溶液升温过程中所吸收的热量 Q = m1cp(t2-t1)=1156.524.187（85-20）=3.15108J 预热加热时间 30 min qc=Q/(3060)= 3.15108/（3060）=1.75105J/s 则：夹套的实际传热面积 A= qc/ K(T-t)= 1.75105/(783.2160)=3.7m2 确定热蒸汽的流率 加热蒸汽放出的热流量必须大于或者恰好等于夹套内冷流体由 20加热至 85所需的 热流量，即 sJqq cc /1075 . 1 5 查化工原理谭天恩附录九在 145下，饱和水蒸汽的汽化热，故kgkJr/5 .2137 skg r q m c /082 . 0 10 5 . 2137 1075 . 1 3 5 1 又由于在加热过程中，有一部分热量不能够传递给冷流体，故， hkgskgm/ 8 . 298/083 . 0 1 振动流化床干燥器能量衡算振动流化床干燥器能量衡算 确定干燥器热风的温度： 进口温度：，出口温度150 1 t80 2 t 确定厂址所在地的气候条件： 查柳州年鉴，2006 年柳州市鹿寨县年平均温度：20.2，年平均相对湿度：74%。 查化学化工物性数据手册无机卷得，常压下，20.2空气的饱和蒸汽压： kPaPs338 . 2 则空气的湿度H 1 0108 . 0 338 . 2 %74100 338 . 2 %74 662 . 0 622 . 0 kgkg PP P H s s 式中，空气的相对湿度 空气与水系统的总压，100PkPa 由聚合物的比热容一般为水的 1/31/2，则取高吸油树脂的比热容 出 , 4 . 0 pp CC )/(675 . 1 187 . 4 4 . 04 . 0 , KkgkJCC pm 出 产品中：水与高吸油树脂的质量比为，那么产品的平均比热容199:1 )/(688 . 1 200 675 . 1 199187. 41 KkgkJCp 11,M tG WLL I t H I t H I t 2 2 2 1 1 1 0 0 0 H 干燥预热 22,M tG 汽化水分需要的热量 Q1 kJ tctcrWQ mw 5 1201 10610 . 3 . 2 . 20187 . 4 7088 . 1 249222.142. )( ）（ 水 物料升温带走的热量 Q2 kJ ttcGQ mmmc 5 122 10238 . 2 . 2 . 2060675 . 1 64.335. )( ）（ 式中，W物料在干燥器中失去的水分的质量 r0水在 0时的汽化潜热，r0=2492 1 kgkJ cw水汽的比热容 离开干燥器的绝干物料的质量(实际所得的纯高吸油树脂) c G 湿空气的焓 I0 1 726.47 0108 . 0 2492 2 . 20)0108 . 0 88 . 1 01. 1 ( 2492 0 )88 . 1 01. 1 ( 00 )( 0 kgkJ HtH HrtH w c a cI 1 1 011 156.171 0108 . 0 2492140)0108 . 0 88 . 1 01. 1 ( 2492)88 . 1 01. 1 ( )( kgkJ HtH HrtHccI wa 新鲜空气湿比热容 cH： )/(0303 . 1 . 0108 . 0 88 . 1 01 . 1 . KkgkJ Hccc waH 预热新鲜空气时所需要的热量 Q3 Q3 = L)( 12 ttcH = L) 2 . 2070(0303 . 1 =51.309.L 假设干燥器热损失为干燥所需热量的 8%，即：0.92Q=Q1+Q2+Q3 将 Q = L（I1-I0）代入上式，得： L = =6157kg 309.51)(92 . 0 01 21 II QQ 309.51)726.47459.181(92 . 0 10238 . 2 10636 . 3 45 空气中水蒸气的质量： WL = L=65.79kg 10108 . 0 0108 . 0 则从干燥器中出来的湿空气的湿度： 2 H =0.034 2 H L L WL WW 79.6544.6157 16.14279.65 1 kgkg 空气经预热所获得的总热量： Q = L（I1-I0）=6157.44=7.6)726.47156.171( 5 10kJ 热效率： =50.4% Q QQ 21 进行热量衡算 （1）输入热量计算 随空气带入的热量： 进,V Q kJ LIQV 5 0, 10939 . 2 726.4744.6157 进 随物料带入的热量： 进,m Q kJ tWctcGQ mmmm 4 112, 10353 . 2 2 . 20187 . 4 16.142 2 . 20668 . 1 33.337 水进 预热器加入的热量： q Q =Q=7.6 q Q 5 10kJ 输入总热量： 进 Q =Qv 进+Qm 进+Q=1.078 进 Q 6 10kJ （2）输出热量计算 由图查得，在 70下，湿空气的湿度=0.0341，那么湿空气的焓 I2Ht 2 H 1 kgkg I165.1600341 . 0 249270)0341 . 0 88. 101. 1 ( 2 kgkJ / 随空气带出的热量 出 ,V Q =LI2=6157.44 =10.09 出 ,V Q165.160 5 10kJ 随物料带出热量 出 ,m Q =m 出 ,m Q 4 2 10416 . 3 60688 . 1 33.337 mm tckJ 热损失 c Q =8% c Q 45 1008 . 6 106 . 7%8QkJ 输出总热量 Q出 Q出=QV 出+Qm 出+QC=1.185 6 10kJ 1.10.3设备计算及选型设备计算及选型 蒸汽锅炉蒸汽锅炉 确定锅炉的加热方式 根据生产实际需要，以及环保的要求，选用电加热的方式是最好的，并且电加热蒸汽锅 炉的安装场地的限制条件少。 确定蒸汽的发生量 由反应釜的物料衡算和能量衡算可知：把釜内溶液从 20加热到 85所需要的热量为 Q = ms2cp2(t2-t1)=1156.524.187（85-20）=3.15105kJ 式中水的比热容：)/(187 . 4 2 KkgkJcp 则加热时所要消耗的蒸汽质量为 kgrQ s 25.147 5 . 2137/1015 . 3 /m 5 1s1 式中水蒸汽的汽化潜热：kgkJrs/ 5 . 2137 1 那么在 30内完成这一传热量，每分钟水蒸汽的通入量为：min hkgtmm ss / 5 . 294/ 1 1 综上所述，如下型号的电加热蒸汽锅炉电加热蒸汽锅炉 型号 额定蒸发量 （kg/h） 工作压力（Mpa）耗电量（kW/h）制造商 LDZ0.3-0.43000.7216 河南太康锅炉厂 泵泵（以洗涤液输出泵作代表） 流量 Qv=3.47m3/h，密度 =1000kg/m3，流速 u=2m/s，粘度 = 0.001 水 sPa ，d=24.776 则取管径为 25mm，雷诺数 Re = 50000（湍流） 001 . 0 21000025 . 0 du 又有管道粗糙度 =0.2 所以 ,/d=0.008 查表得 =0.034 扬程计算: 管路局部阻力系数:进口突然收缩 =0.5,出口突然扩大 =1.0,90 度标准弯头 =0.75 闸阀(全开) =0.17 =（0.5+1.0+2 0.75+20.17）=3.34 =3.46m g u d l hf 2 )( 2 8 . 92 2 )34 . 3 025 . 0 10034 . 0 ( 2 H0=6.6+3.46=10.06m 流量安全系数为 1.15,扬程安全系数为 1.1 所以有 Qe=1.153.47=3.99m3/h He=10.061.1=11.07m 泵型的确定:通过以上计算，可以选定泵的型号为 IS50-32-200 运行参数为：Q=6.3 hm / 3 ,H=12.5m，效率=42,n=1450r/min;汽蚀余量 =2.0m。 （注：工艺流程中用到的其他类型的泵， 按上述方法计算后，直接把选型结果列在设备规范表中。 ） 容器类设备计算容器类设备计算（V） 单体贮罐: 每批需要单体为 189.30kg/B 一天三批料量=189.303=567.90kg/d 甲基丙烯酸丁酯的密度为 0.896kg/L 、丙烯酸丁酯的密度为 0.899kg/L 贮罐存储半个月的单体原料量, 单体贮罐容积为： 3 507 . 9 25.9507 896 . 0 15 9 . 567 mLV 所以选用 2 个 28003400 立式椭圆形封头容器（无盖） 。 单体预混罐： 每批需要单体为 189.30kg/B，即体积为：189.30/0.896=211.272L=0.211 m3 所以选用一个常压 90无折边原锥形底、平盖容器800800 软水计量罐： 每批需要软水为 726.93kg/B 即体积为：726.93/1=726.93L=0.727 m3 选用一个常压 90无折边原锥形底、平盖容器10001000 PH-DP 预混罐： 选用一个常压 90无折边原锥形底、平盖容器400350 分离罐： 滤液量约为 726.93+30.29+60.77=817.99kg/B 平均密度约为 0.90kg/L ，体积为 817.99/0.90=0.908 m3 选用一个常压 90无折边原锥形底、平盖容器10001000 洗涤水罐： 选用一个常压 90无折边原锥形底、平盖容器900700 1.111.11管道计算与选型管道计算与选型（按每个生产周期） 管路计算公式： 管路计算公式一律采用： di= u V4S 式中： di为管子内径，m VS为流体的体积流量，m3/s u 流体的流速，m/s 钢管材质一律采用 45#无缝钢管 1.11.1加热蒸汽输入管计算加热蒸汽输入管计算 使反应釜内液体温度从 20升高到 85所需热量 Q = 5 1015 . 3 kJ 加热蒸汽放出热量与之相等,则 Q = 5 1015 . 3 mr kJ 查得 145时蒸汽汽化潜热为 2137.5kJ 368.147 5 . 2137 1015 . 3 5 mkg 设蒸汽流速 15 m/s，30 min 加热完成，查得 145时蒸汽密度为 2.238 /m-3 VS m3/s0365 . 0 6030238 . 2 368.147 mm587.55 15 0365 . 0 4 i d 取 DN = 70 mm，d外=76mm，壁厚为 4mm，di=68 mm 1.11.2 洗涤水输入管道计算洗涤水输入管道计算 洗涤水用量物料量的 10,即 M = 115.65Bkg / 假设洗涤水输送速度= 0.5 m/s，30 分钟输送完成，则洗涤水体积流量 VS m3/s 5 10425 . 6 60301000 65.115 mm369.16 5 . 0 10425 . 6 4 5 i d 取 DN = 20 mm,d外=25mm,壁厚为 2.5 mm,di=20 mm。 1.11.3洗涤水输出管计算洗涤水输出管计算 设洗涤水流速 2m/s,2 min 输送完 VS m3/s 4 10638 . 9 6021000 65.115 mm776.24 2 10638 . 9 4 4 i d 取 DN = 25 mm，d外=32mm，壁厚为 2.5 mm，di=27 mm。 1.11.4 滤液输出管计算滤液输出管计算 设滤液流速 2 m/s，2 min 输送完成，滤液密度按水的计算 VS m3/s00564 . 0 6021000 85.676 mm936.59 2 00564 . 0 4 i d 取 DN = 70 mm，d外=76mm，壁厚为 3mm，di=70 mm。 1.11.5 空气输入管计算空气输入管计算 每批需输送空气量为 6157.44 m3 设空气流速 20 m/s，干燥时间为 5h 查得 140下的空气密度为 0.854/ m3 VS m3/s40056 . 0 36005854 . 0 44.6157 mm729.159 20 40056 . 0 4 i d 取 DN = 175 mm，d外=194 mm，壁厚为 4 mm，di=186 mm。 1.11.6 气输出管计算气输出管计算 需输出废气量为 6157.44 + 142.16 = 6299.6 m3 出来气体中带有物料水分 142.16 m3 查得 70时，空气密度为 1.029/m3，饱和水蒸汽密度为 0.42229 /m3 则废气混合密度为 /m3 m 015 . 1 6 . 6299 42229 . 0 16.142029 . 1 44.6157 VS m3/s3448 . 0 36005015 . 1 6 . 6299 mm195.148 20 3448 . 0 4 i d 取 DN = 150 mm，d外=159mm，壁厚为 4.5 mm，di=150 mm。 1.121.12设备规范表设备规范表 泵类泵类 序 号 名称 流程及布 置图上的 位号 数量 (台) 型号 流量 m3/h 扬程水柱 m 功率 kW 密封要 求 总价格（万 元） 序 号 设备名称型号规格 电机功率 (kW) 单 位 数 量 总价格 （万元） 流程及布 置图上的 位号 制造单位/供应商 备 注 1 蒸汽加热 不锈钢反 应釜 BLD 4- 3（减速机 型号） 2000L 1.5 台 12.65R0201 郑州大洋金属结构 制造有限责任公司 2 振动流化 床干燥机 ZLG3xO.301.6 台 10.51X0302 常州市尔邦干燥设 备有限公司 3 筒式真空 过滤机 GW-51.1 台 1 9X0201 荥阳市龙鑫矿山机 械厂 4 粗碎机wf 型 3 台 10.5X030