年产8000吨聚丙烯酸钠的工艺设计

1、毕业设计题目：年产6000吨聚丙烯酸钠工艺设计学院：化学与材料工程学院专业：高分子材料科学与工程河南城建学院本科毕业设计设计说明I设计说明本次设计是利用单体丙烯酸钠在一定条件下，采用反相悬浮聚合原理合成聚丙烯酸钠。本设计的任务是年产6000吨聚丙烯酸钠悬浮聚合间歇操作工艺的设计。其中主要简述了以丙烯酸和氢氧化钠聚合性单体为主要成分，在疏水性溶剂正庚烷中经反相悬浮聚合，制备高吸水性聚丙烯酸钠。还介绍了聚丙烯酸钠的性质、特性、用途和使用举例以及悬浮聚合的机理、体系和生产工艺，间歇操作的特点及主要原料。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。设计主要成果如下：每天的理论产值是18181kg。实际产量为18552kg。

2、实际年产量为6122t。直径为2500mm配碱釜，直径为1600mm的中和釜，直径为2500mm的聚合釜。体积为12m3的分散介质调配罐，分散介质储罐体积为24m3。材料为不锈钢。聞主要设备：推进式搅拌器，标准椭圆形封头；支承式支座，釜体夹套。12m3的分散介质调配罐，24m3的分散介质储罐。沉降式离心机，规格为LW350X1050。配碱釜，中和釜，聚合釜，去离子水储罐。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。图纸：1）工艺流程图、2）物料流程图、3）聚合釜的装配图。关键词：聚丙烯酸钠物料衡算热量衡算生产工艺主要设备图工艺流程图河南城建学院本科毕业设计设计说明iiDesignNotesThisdesignist

3、heuseofsodiumacrylatemonomerundercertainconditions,synthesizedbyinversesuspensionpolymerizationprinciplesodiumpolyacrylate.Thedesignofthemissionistoproduce6000tonsofhighabsorbentresinsuspensionpolymerizationprocessdesignintermittentoperation.Mainlyacrylicacidandsodiumhydroxideoutlinedpolymerizablemo

4、nomerasamaincomponent,inahydrophobicsolventofn-heptanebyreversed-phasesuspensionpolymerization,sodiumpolyacrylatesuperabsorbentprepared.Italsodescribesthenatureofthesodiumpolyacrylate,characteristics,usesandexamplesaswellassuspensionpolymerizationmechanisms,systemsandproductionprocesses,intermittent

5、operationcharacteristicsandmainrawmaterial.酽锕极額閉镇桧猪訣锥。Designofthemainresultsareasfollows：Dailytheoreticalvalueis18181kg.Actualproduction18552kg.Actualannualoutputof61220t.彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。Withabasediameterof2500mmautoclave,thediameterof1600mmandakettle,adiameterof2500mmpolymerizationvessel.Volumeofthedisp

6、ersionmediumtomixthepot12,avolumeof24.Madeofstainlesssteel.謀养抟箧飆鐸怼类蒋薔。Mainequipment:push-stirrer,standardellipticalhead;bearingtypebearings,kettlebodyjacket.Deploymentdispersionmediumtank12,adispersionmediumtank24.Decanters,specificationsfortheLW350 x1050.Autoclaveequippedwithabase,neutralizationrea

7、ctor,thepolymerizationreactor,deionizedwatertank.厦礴恳蹒骈時盡继價Drawings:1)ProcessFlowDiagram,2)materialflow,3)polymerizationreactorassemblydrawing.茕桢广鳓鯡选块网羈泪。Keywords：Sodiumpolyacrylatematerialbalanceheatbalanceproductionprocessflowchartdiagramofmajorequipment鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。河南城建学院本科毕业设计目录 目录TOC o 1-5 h z HYP

8、ERLINK l bookmark2 o Current Document 设计说明I HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 1概述1 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 1.1高分子量聚丙烯酸钠研究现状1 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 1.2高分子量聚丙烯酸钠的性质和应用2 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 1.2.1聚丙烯酸钠的性质2 HYPERLINK l bookmark18 o Curren

9、t Document 1.2.2聚丙烯酸钠的应用21.3高分子量聚丙烯酸钠的需求、生产和应用前景4 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 1.4项目的设计依据5 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 1.5建厂规模及产品规格5 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 1.5.1建厂规模5 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 1.5.2产品规格5 HYPERLINK l bookmark28 o Current D

10、ocument 2聚丙烯酸钠的生产工艺7 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 2.1聚丙烯酸钠聚合的实施方法7 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 2.2反向悬浮聚合工艺条件及其影响因素82.2.1分散剂及其助分散剂的选择及其浓度对分子量的影响8 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 2.2.2引发体系的选择及其浓度对分子量的影响9 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 2.2.3单体浓度对分子量的影响10

11、HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 2.2.4链转移剂对分子量的影响10 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 2.2.5搅拌转速的影响10 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 2.3后处理工序的选择11 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 2.3.1分离方法的选择11 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 2.3.2干燥方法的选择11 HYPERLINK l

12、bookmark52 o Current Document 2.4聚丙烯酸钠的生产工艺流程112.5生产过程主要操作及控制12 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 3.1物料衡算与热量衡算14 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 3.1.1物料衡算14 HYPERLINK l bookmark98 o Current Document 3.1.2热量衡算17 HYPERLINK l bookmark112 o Current Document 3.2主要设备工艺尺寸的计算及选型20 HYPERLIN

13、K l bookmark114 o Current Document 3.2.1各釜体高度与内径尺寸确定20 HYPERLINK l bookmark202 o Current Document 3.2.2各釜体夹套尺寸的确定24 HYPERLINK l bookmark224 o Current Document 3.2.3分离设备25 HYPERLINK l bookmark226 o Current Document 3.2.4干燥设备25 HYPERLINK l bookmark228 o Current Document 3.2.5其他设备的选择27 HYPERLINK l book

14、mark230 o Current Document 3.3设备一览表27 HYPERLINK l bookmark232 o Current Document 3.4原料主要技术规格、供应及消耗定额28 HYPERLINK l bookmark234 o Current Document 3.4.1原料规格及用量28 HYPERLINK l bookmark236 o Current Document 3.4.2原料消耗定额28 HYPERLINK l bookmark238 o Current Document 4车间设备布置设计29 HYPERLINK l bookmark240 o C

15、urrent Document 4.1车间设备布置的原则29 HYPERLINK l bookmark242 o Current Document 4.1.1车间设备布置的原则29 HYPERLINK l bookmark244 o Current Document 4.1.2车间设备平面布置的原则29 HYPERLINK l bookmark246 o Current Document 4.1.3车间设立面布置的原则29 HYPERLINK l bookmark248 o Current Document 4.2车间设备布置30 HYPERLINK l bookmark250 o Curre

16、nt Document 4.2.1车间设备平面布置30 HYPERLINK l bookmark252 o Current Document 4.2.2车间设备立面布置30 HYPERLINK l bookmark254 o Current Document 5建设工程及公用、辅助工程说明31 HYPERLINK l bookmark256 o Current Document 5.1建设工程说明31 HYPERLINK l bookmark258 o Current Document 5.2给水、排水系统31 HYPERLINK l bookmark260 o Current Documen

17、t 5.3电力供应及生产控制31 HYPERLINK l bookmark266 o Current Document 6.1环境保护32 HYPERLINK l bookmark268 o Current Document 6.1.1该项目环保设计依据和标准32 HYPERLINK l bookmark272 o Current Document 6.1.2环保治理措施32 HYPERLINK l bookmark276 o Current Document 6.1.3预期效果32 HYPERLINK l bookmark278 o Current Document 6.1.4环保管理及监测

18、33 HYPERLINK l bookmark280 o Current Document 6.1.5绿化概况33 HYPERLINK l bookmark282 o Current Document 6.2劳动安全、工业卫生与消防33 HYPERLINK l bookmark284 o Current Document 7概算与技术经济34 HYPERLINK l bookmark286 o Current Document 7.1项目投资估算34 HYPERLINK l bookmark288 o Current Document 7.2产品成本估算34 HYPERLINK l bookm

19、ark290 o Current Document 7.3财务评估35 HYPERLINK l bookmark292 o Current Document 7.3.1各项经济技术指标计算35 HYPERLINK l bookmark306 o Current Document 7.3.2盈亏平衡分析35总结36 HYPERLINK l bookmark314 o Current Document 参考文献37 HYPERLINK l bookmark316 o Current Document 致谢39河南城建学院本科毕业设计1概述 1概述随着我国丙烯酸工业的迅速发展，对丙烯酸下游产品的研究

20、不断深入，应用范围不断扩大。聚丙烯酸钠盐是丙烯酸盐类中最重要、应用最广、最有代表性的产物，由于聚丙酸钠盐中含有大量亲水基团，它易溶于水，形成的水溶液是一种高分子电解质。视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝。聚丙烯酸钠水溶液具有良好的离解性、较理想的润湿性、保水性和成膜性(浸渍或涂布时)，同时还具有耐温性强、冻融稳定性、机械稳定性、以及经长期贮存后其粘度无明显变化等特点。不同聚合度的产物亲水性、硬度、强度、附着力等性能差别很大，这些差异以及它们本身具有的许多优异的物理和化学性能使这类聚合物获得广泛应用。偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠。聚丙烯酸钠的分子量从几百至几千万以上，变化幅度很大，不同分子量的聚丙烯酸钠可以用作各种各

21、样的目的和用途。超低分子量(700以下)的用途还未完全开发出来；低分子量(1000-5000)时，主要起分散作用；中等分子量(104-106)显示有增稠性；高分子量(106-107)的聚丙烯酸钠主要做增稠剂和絮凝剂；超高分子量(107)的聚丙烯酸钠不再溶于水，在水中溶胀，生成水凝胶，主要用作吸水剂2。水溶性聚丙烯酸钠中又包括高分子量和低分子量两大类。本论文主要涉及水溶性高分子量聚丙烯酸钠生产线的工艺设计。緦徑铫膾龋轿级镗挢廟1.1高分子量聚丙烯酸钠研究现状目前国内市场上的聚丙烯酸钠主要是水溶液聚合法制备，采用丙烯酸经氢氧化钠中和形成丙烯酸钠溶液，然后用高浓度丙烯酸钠溶液、低浓度氧化还原引发剂在

22、低温条件下进行水溶液聚合而成。其原理为：騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼CH=CHCOOH+NaOHtCH=CHCOONaHOnCH二CHCOONat(CH-CH)COON22n一般而言，水溶液聚合时，聚合组分较少，工艺实施较容易。但由于搅拌和传热的原因，聚合水溶液中要求单体浓度很低，而且产物成块状，出料困难。需要经过切割、粉碎、筛分、烘干等后续工艺。疠骐錾农剎貯狱颢幗騮反相悬浮法聚合法是近年发展起来的制备水溶性高分子新方法，这方面的研究性文章最早由Dimonie等人于1982年发表。它是将丙烯酸钠水溶液分散在油溶性连续相中，在搅拌和分散剂的作用下，分散成微小的液滴，在水溶性引发剂的作用下聚合反应。镞锊过

23、润启婭澗骆讕濾。其生产工艺简单、成本低，便于实现工业化，产品分子量可达千万以上，产品溶解性能比水溶液聚合产品好，而且克服了水溶液聚合中的高粘和传热困难的工艺难点，并且可以得到粉状或者粒状的聚合物，产物的后处理工艺、储运和使用上也较容易。榿贰轲誊壟该槛鲻垲赛。1.2高分子量聚丙烯酸钠的性质和应用1.2.1聚丙烯酸钠的性质聚丙烯酸钠，英文名Sodiumpolyacrylate，缩写PAAS或简称PAA-Na，结构式为一CH2CH(COONa)n,是一种水溶性高分子化合物。商品形态的聚丙烯酸钠，相对分子质量小到几百，大到几千万，外观为无色或淡黄色液体、粘稠液体、凝胶、树脂或固体粉末，易溶于水；因中和

24、程度不同，水溶液的pH一般在6-9；能电离，有或无腐蚀性；易溶于氢氧化钠水溶液，但在氢氧化钙、氢氧化镁等水溶液中随碱土金属离子数量增加，先溶解后沉淀；无毒。邁茑赚陉宾呗擷鹪稳定性热稳定性：聚丙烯酸钠热稳定性好，海藻酸钠、梭甲基纤维素钠等天然粘稠液，经热处理，其粘度降到初始的1/10以下，但聚丙烯酸钠的水溶液仅降低3/10。聚丙烯酸钠用于分离铝厂红泥,就是基于丙烯酸钠具有优良的热稳定性。冷冻稳定性：聚丙烯酸钠水溶液即使经过冻结，其粘度也不变。机械稳定性：聚丙烯酸钠水溶液在室温下以10000r/min高速搅拌3min，粘度无显著变化。储存稳定性：聚丙烯酸钠水溶液长期贮存，粘度变化很小。生物分解性：

25、聚丙烯酸钠水溶液生物稳定性极好，不腐败。成膜性聚丙烯酸钠水溶液属于高分子电解质，吸湿性非常强，因此水溶液成膜相当困难。但可用浸渍或涂布方法在表面上制成透明均一的膜。该栎谖碼戆沖巋鳧薩锭。吸湿性、保水性聚丙烯酸钠的分子链中含有大量的强亲水基团(一COONa),因此其吸湿性极强。干燥产品在空气中可以吸湿自重的10%，而高吸水树脂则可以吸收自重1000倍以上的蒸馏水，而在无机盐等电解质溶液存在的情况下，吸水性能将下降。劇1.2.2聚丙烯酸钠的应用聚丙烯酸钠应用范围与其产品的聚合度有关，不同聚合度的产品其功能与用途亦不同，见表1-1。1）絮凝剂聚丙烯酸钠是一种线状、可溶性的高分子化合物，其分子链上的羧

26、基由于静电相斥作用，使得曲绕的聚合物链伸展，促成具有吸附性的功能团外露到表面上来，由于这些活性点吸附在溶液中悬浮粒子上，形成粒子间的架桥，从而加速了悬浮粒子的沉降。作为絮凝剂的聚丙烯酸钠其相对分子质量可达几百万，其商品形态为黄色粘稠液体，固含量或达8%,相应特性粘数n3.40。臠龍讹驄桠业變墊罗聚丙烯酸钠絮凝剂是特别适用于烧碱和纯碱行业盐水精制、氧化铝生产的赤泥沉降分离、味精厂废水中蛋白质回收和制糖等行业的高分子材料。鰻順褛悦漚縫表1.1不同聚合度聚丙烯酸钠的功能及应用聚合度150605005001000010000100000100000500000功能离子封闭分散、水还原作用防沉淀、分散作

27、用沉积、絮凝、沉淀作用水膨胀性用途防水垢剂、洗涤作用增效剂分散剂、石油钻井添加剂、水还原剂分散剂、柑橘保鲜剂、增稠剂、保护胶、铸造粘合剂、医药糖衣粘合剂加快墙体材料粘性剂、农药防漂散剂、电解盐水精制、絮凝剂水凝胶2）保护胶聚丙烯酸钠中含有的大量亲水基团（-COONa），在水中产生电离，在乳液聚合中适量地加入聚丙烯酸钠与聚合体系中的阴离子乳化剂产生较强的双电子层，由于同性相斥的原理，使整个乳液聚合体系更稳定，提高产品的机械稳定性和贮存稳定性。目前内许多厂家加入0.5-1%的聚丙烯酸钠故作为保护胶。穑釓虚绺滟鳗絲3）增稠剂在水性涂料中加入聚丙烯酸钠作为增稠剂，增稠效果明显，且能有效地防止涂料的沉降

28、、分层现象，并可改善涂料的流平性和涂刷性能，在夏季使用不易出现发露、发臭现象，一般使用量为涂料量的1-3%为宜。但是涂料整个体系中pH值需在8-9.5,聚丙烯酸钠盐才能有效地发挥增稠效果。4）分散剂做分散剂使用的聚丙烯酸钠可用于水处理，在碱性和中性浓缩倍数条件下运行而不结垢。能将碳酸钙、硫酸钙等盐类的微晶或泥沙分散于水中而不沉淀，从而达到阻垢目的。除了用于水处理还，还广泛大量应用于造纸、纺织、印染行业做浆料分散剂，用于陶瓷工业做碳酸钙分散剂，用于涂料行业做颜料分散剂等6】。聚丙烯酸钠除上述用途外，还可以作为柑桔保鲜剂、干燥剂、药物糖衣粘合剂、铸造钻合剂、土壤稳定剂、土壤改良剂、食品添加剂等。鈀

29、燭罚櫝箋礱颼畢韫粝。1.3高分子量聚丙烯酸钠的需求、生产和应用前景高分子量聚丙烯酸钠主要用于氯碱、纯碱行业的盐水精制，铝厂的红泥沉降，味精厂的废水蛋白质回收等行业。烧碱大量用于造纸、合成洗涤剂、纺织、医药、冶金、食品等领域。惬執缉蘿绅颀阳灣熗鍵纯碱被大量使用于玻璃、洗涤剂、金属冶炼等行业，2010年，我国纯碱生产企业数量约为全球纯碱生产厂家总和的一半，产能和产量均已达到世界纯碱总能力和总产量的1/3,超过6000万吨，在世界纯碱工业中占有重要的地位。同时2010年我国烧碱产量也达到6000万吨。贞廈给鏌綞牵鎮獵鎦龐。目前，在这两碱行业的生产中，盐水精制过程大多一直使用聚丙烯酰胺和苛化淀粉，小部

30、分使用聚丙烯酸钠，主要是由于表面看聚丙烯酸钠价格贵，而忽视聚丙烯酸钠用量少，效果好的特点。由于用PAM存在盐水质量上不去的缺点，随着聚丙烯酸钠应用的推广，越来越多的企业倾向于使用聚丙烯酸钠。按烧碱年产8000万吨，精制盐水全部使用聚丙烯酸钠，用于精制盐水每生产1吨烧碱用聚丙烯酸钠0.2kg计，每年需要消耗聚丙烯酸钠将达到4000吨。纯碱年产8000万吨，每生产1吨纯碱用聚丙烯酸钠0.14kg，需要用聚丙烯酸钠2800吨。嚌鲭级另外在味精生产过程产生的谷氨酸母液含有大量的蛋白质，目前大多数厂家没有进行回收利用，如果采用聚丙烯酸钠作絮凝处理，既可回收又有用蛋白质，又可大大降低母液中的SS和COD含

31、量，减少后续处理的有机负荷7】。2010年商品味精产量为256.44万吨，按生产每吨味精消耗聚丙烯酸钠1.5kg计，每年需用的聚丙烯酸钠约4000吨。薊镔竖牍熒浹醬籬铃騫。在铝厂的赤泥沉降的处理中目前大多使用麦麸或分子量低于1000万的胶体聚丙烯酸钠，高分子量的聚丙烯酸钠由于使用条件还没有彻底探讨，存在对赤泥种类的适应性问题，还不能广泛使用，随着对其使用研究的深入，聚丙烯酸钠在赤泥分离中的应用将会迅速增加8。齡践砚语蜗铸转絹攤濼。由以上分析可见高分子量的聚丙烯酸钠在很多领域都广泛使用，但是目前在国内企业使用的高分子量聚丙烯酸钠，国外产品还占相当大的比例。国内近年已有生产，但是生产厂家不多，生产

32、能力较小，其中还包括胶体产品，因此可见在国内高分子量聚丙烯酸钠的生产缺口还很大，有必要增加其生产，以满足国内的需求。因此建设高质量的使用性能好的聚丙烯酸钠生产厂是非常必要的。绅薮疮颧1.4项目的设计依据设计任务书安徽理工大学大学毕业设计（论文）工作手册安徽理工大学化工设计化学工业出版社化工工艺设计手册化学工业出版社聚合物合成工艺设计化学工业出版社化工设备基础天津大学出版社1.5建厂规模及产品规格1.5.1建厂规模项目拟建立年产6000吨高分子量聚丙烯酸钠生产线。1.5.2产品规格所生产的聚丙烯酸钠产品为白色或淡黄色粉状或粒状固体，产品质量指标见表1-2。表1.2聚丙烯酸钠产品质量指标项目质量指

33、标外观白色粒状或粉末纯度（）95干燥失量（）5分子量（万）600-1500残余单体量（）151000c亠n-1701molh218查表可知氢氧化钠在此浓度下的溶解热为46.03kJ/mol，此浓度下溶液的平均比热为3.348kJ/kg-K，水的比热为4.18kJ/kg-K，已知片碱和纯水的进料温度为25C，氢氧化钠溶液的出料的温度为30C，配碱过程最大温升65C，冷却水出入平均温差为10C。轉厍蹺佥诎脚濒谘閥糞输入的热量Q入包括氢氧化钠带入的热量Q，纯水带入的热量Q2，氢氧化钠带入的溶解热q；由于氢氧化钠带入的热量Q和纯水带入的热量Qi为0。嬷所以Q二46.0)3328=0915J0198i入

34、输出的热量Q岀出包括氢氧化钠溶液由25C升到30C所需的热量Q和冷却移走的热量Q。1M其中Q=3.348x4374.50 x(30-25)=73229kJ14由于Q=QQ=QQ=51019-7332=291kJ369691入1出151入14需冷却水的质量：m=1436969/(4.18x10)=34377kgH2O(2)中和工序已知条件：丙烯酸的进料温度为25C，比热为2.76kJ/kg-K,氢氧化钠水溶液的进料温度为30C，平均比热为3.348kJ/kg-K，中和液的平均比热为3.28kJ/kg-K，水的比热为4.18kJ/kg-K，100C时水的蒸发热为2587kJ/kg，丙烯酸与氢氧化钠

35、的中和热55.67kJ/mol，中和液输出温度为30C，冷却水平均温差为10C。讯鎬謾蝈贺綜枢辄锁廩。中和工序的输人热量Q?入包括：氢氧化钠水溶液引入的热量Q，丙烯酸引入的热量Q，丙烯酸中和热Q，其计算结果如下：212223氢氧化钠水溶液带入的热量：Q=3.348x4374.50 x(3025)=73229kJ21丙烯酸引入的热量为零：Q=022在中和工序中，中和度为100%，因此发生中和反应的丙烯酸为：Q=55.67x32809=1826477kJ23输入热量Q=Q+Q+Q=73229+1826477=1899706kJ2入212223输出的热量Q出包括中和液移走的热量Q，水分蒸发吸收的热量

36、Q，2岀2425以及冷却水带走的热量Q。其计算结果如下：26Q=3.28x6857.13x(3025)=112467kJ24这一工序水分蒸发很少，故水分蒸发热量可忽略不计。所以Q25=0由于Q=Q所以Q=QQ=1899706112467=1787239kJ2入2出262入24冷却水用量：H2Om=1787239/(4.18x10)=42757kg(3)聚合反应工序已知丙烯酸中和液的平均比热为3.28kJ/kg-K，中和液进料温度为30C,丙烯酸钠的聚合热为77.7kJ/mol，水的比热为4.18kJ/kg-K,100C水的蒸发热为2587kJ/kg，聚合物混合物出料温度为60C，聚合物平均比热

37、为2.53kJ/kg-K,分散剂平均比热2.30kJ/kg-K兒躉讀闶軒鲧擬钇標藪。输入的热量Q包括：丙烯酸中和液引入的热量QJ丙烯酸钠聚合的聚合反应放热Q，其计算结果如下：3132丙烯酸钠中和液引入的热量：Q二3.28x6857.73x(30-25)=112467kJ31聚合物反应放热：Q=77.7x32809=2549259kJ32则输入的热量：Q=Q+Q彳1246弃25492=592kJ617263入3132输出的热量Q包括生成的聚合物从25C升温到60C所需的热量Q，分散3岀33介质带走的Q34和水从25C到60C的热量Q及耗损的热量。其计算结果如下：聚合物带走的热量：Q=2.53x3

38、092.15x(60-25)=273810kJ33分散介质带走的热量：Q=2.3x12343.92x(60-25)=993686kJ水带走的热量：Q=4.18x3777.92x(60-25)=552710kJ35(3)生产聚丙烯酸钠的各工序物料衡算整理如下表3-3。表3.3生产聚丙烯酸钠的各工序热量衡算工序名称输入kJ输出kJQ、1510198Q1510198入1岀Q-0Q73229配碱1114Q“0Q1436969215Q15101093Q1899706Q18997062入2岀Q73229Q112467中和2124Q002225Q1826477q2617872392326聚合Q2661726

39、Q2661726Q31112467Q33273810Q322549259Q349936865527103.2主要设备工艺尺寸的计算及选型321各釜体高度与内径尺寸确定配碱釜日产聚丙烯酸钠18.18吨，需配碱液4374.50 x6=26247kg；溶碱时最高温度为50C，查得30%碱液的比重为1.33gcm3；则6.06吨碱液的体积为：鮒簡觸26.247/1.33=19.37m3；按装料系数75%计，需配碱釜容积为19.730.75二23.68m3。生产工艺条件为：所处理的为碱性溶液，釜体内为常压，温度为50C，夹套为循环冷却水，夹套内表压为0.3MPa,温度小于50C，故可确定该釜属于带搅拌装

40、置的低压反应釜。本设计采用圆筒形壳体和标准椭圆形封头作为釜体的结构型式，盛装物料的碱液可选用材质为钢的不锈钢釜。眯毆蠐謝银癩唠阁跷贗。查表得标准椭圆封头的体积为0.393D3、A=D/4。令：h为釜体直边高度、封H为反应釜体的总高度，贝V：H二h+2xh=h+D/2二1.5D圭寸因为所处理的物料为液-固相，其筒体高度于筒体直径之比H/D为11.5。若选1.5，则有：h=D兀兀V=xD2xh+0.786D3=xD3+0.262xD3=1.571D344虽然釜属于非标准设备，但用于制造反应器的上下封头仍应选用标准封头。因为H/D取得较小，所以此处按公称尺寸选定釜体直径2.5m。闵屢螢馳鑷隽劍颂崗鳳

41、,釜体的直边高度为：V一2x气=沁一2x393x253=2.323m0.785xD20.785x2.52釜体实际高度为:H=h+22h封=2323+225=3573m根据表取封头直边高度50mm，釜体圆形直筒部分高度:2.323-2x0.05=2.02m配碱釜的实际体积为：兀V=XD2h+0.786D3=0.785x2.52x2.323+0.786x2.53=23.68m34实际长径比：H/D=3.5弄3=.51搅拌型式可选用为推进式搅拌器，搅拌电机功率为9kw,转速为60r/min。中和釜中和釜用于对丙烯酸的完全中和，单生产线日产聚丙烯酸钠18.18t,按每批需中和液：4314.50+236

42、4.19+119.04=6857.73kg在中和液60C时，测得其密度为1.36gcm3,6857.73kg的中和液的体积为5.04m3，按装料系数0.75计算，需中和釜的体积为5.04/0.75=6.72m3。檁傷葦开H为反应釜体的总高度，则:查表得标准椭圆封头的体积为0.393D3、力封=D/4。令：为釜体直边高度、H=h+2x力封=h+D/2=1.5D因为所处理的物料为液-固相，其筒体高度于筒体直径之比H/D为11.5。若选1.5，则有：h=D兀兀V=xD2xh+0.786D3=xD3+0.786xD3=1.571D344VD=1.571=1.62m1.571用于制造反应器的上下封头选用

43、标准封头。因为H/D取得较小，所以此处按公称尺寸选定釜体直径1.6m。釜体的直边高度为：=1.742mV-2xV6.72-2x0.393x1.63封=0.785xD20.785x1.62釜体实际高度为：H=h+2xh.=1.742+2x1.6/4=2.542m封根据表取封头直边高度50mm，釜体圆形直筒部分高度：1.732-2x0.05=1.642m中和釜的实际体积为：兀V=xD2h+0.786D3=0.785x1.62x1.742+0.786x1.63=5.51m34实际长径比：H/D=2.542M.61按每批量计，可选用材质为带夹套的搪瓷釜，配用60r/min的减速箱，三相搅拌电机3kw的

44、标准设备。分散介质调配罐分散介质调配罐用于对分散液的配置，每批反应需分散液：12343.92+61.72二12405.64kg测得分散液密度为1.0g/cm3，12405.64kg的介质液的体积为12.40m3，按装料系数0.75计算，需中和釜的体积为12.40/0.75二16.53m3。查表得标准椭圆封头的体积为0.393D3、A=D/4。令：h为釜体直边高度、封H为反应釜体的总高度，贝V：H二h+2xh=h+D/2二1.5D圭寸因为所处理的物料为液-固相，其筒体高度于筒体直径之比H/D为11.5。若选1.5，则有：h=D兀兀V=xD2xh+0.786D3=xD3+0.786xD3=1.57

45、1D3=2.19m4用于制造反应器的上下封头选用标准封头。因为H/D取得较小，所以此处按公称尺寸选定釜体直径2.2m。釜体的直边高度为：V一2x气=4138一2x393x223=2.15m0.785xD20.785x22釜体实际高度为：H=h+2xh.=2.15+2x2.2/4=3.25m圭寸根据表取封头直边高度50mm，釜体圆形直筒部分高度：-2x0.05=3.32m釜的实际体积为：兀V=xD2h+0.786D3=0.785x2.22x2.15+0.786x2.23=11.9m34实际长径比：H/D=3.25/=.21按每批次计量，该釜为普通溶液混合，没有热量交换可选用普通溶液混合搅拌设备。

46、(4)聚合反应釜单体水溶液和分散液的总体积为：5.04+12.40=17.44按装料系数0.75计算，需中和釜的体积为：17.44/0.75二23.25m3。查表得标准椭圆封头的体积为0.131D3、A=D/4。令：h为釜体直边高度、封H为反应釜体的总高度，贝V：H二h+2xh=h+D/2二1.5D圭寸因为所处理的物料为液-固相，其筒体高度于筒体直径之比H/D为11.5。若选1.5,则有：h=D兀兀V=xD2xh+0.786D3=xD3+0.786D3=1.571D344用于制造反应器的上下封头选用标准封头。因为H/D取得较小，所以此处按公称尺寸选定釜体直径2.4m。釜体的直边高度为：V一2X

47、气=2325一2X393x243=2.73m0.785xD20.785x2.42釜体实际高度为：H=h+2x=2.73+2x2.4/4=3.93m圭寸根据表取封头直边高度50mm，釜体圆形直筒部分高度：2.73-2x0.05=2.63m实际长径比：H/D=3.93/2.4=1.64该釜为反相悬浮聚合，反应釜的容积、结构、材质以及搅拌型式等都影响聚合过程和产品质量。为增大聚合反应的传热面，可在聚合釜内釜壁附近安置若干折流板或插入两根D型挡板，其内部可通冷却水以增加传热面积；在釜顶安置回流冷凝器，可将单体蒸汽冷凝回流，以增加传热面积；在聚合釜夹套中安装螺旋型导流板，冷却水不走短路时，水对釜壁的导热

48、系数可提高8倍以上。鄭饩腸绊实际生产中所用的搅拌器必须兼具剪切作用相循环作用，适当转速，悬浮聚合体系达到一定的循环流动和剪切流动，使釜内各部分达到温度均一、浓度均一,并使釜内单体均匀分散，悬浮成微小的液滴，加强聚合釜内壁的传热。弃铀縫迁馀该釜搅拌型式采用推进式搅拌装置，转速为250r/min，搅拌电机功率12kw的标准设备。322各釜体夹套尺寸的确定所谓夹套就是在釜体外侧用焊接或法兰连接的方式装设各种形状的钢结构,是与釜体外壁形成密封的空间。在此空间内通入加热或冷却物质，可加热或冷却反应釜内的物料。调谇續鹨髏铖馒喪劉薮。夹套筒体的高度主要由传热面积确定，一般不应低于料液高度，以保证充分传热。根

49、据装料系数、操作容积，夹套的筒体高度为：厲耸紐楊鳍晋頇兗蓽驃。H=nV-Vh式(3-9)j兀D2/4i配碱釜夹套高度=2.62mH_23.678x0.75-0.786x2.52j0.785x2.52查化工设备机械基础壳体直径在8003000mm时，夹套直径为D+200二2500+200二2700mmi中和釜夹套高度”5.51x0.75-0.786xl.620.785xl.62H=3.13mj查化工设备机械基础壳体直径在8003000mm时，夹套直径为D+200=1600+200=1800mmi图3.1传热装置夹套示意图可拆卸的夹套不可拆卸的夹套聚合釜夹套高度TT23.25x0.75-0.786

50、x2.42H=3.673mj0.785x2.42查化工设备机械基础壳体直径在20003000mm时，夹套直径为D+200=2800+200=3000mmi3.2.3分离设备由于经共沸脱水的的反应产物仍是混合物，其中含有为分散剂及其他的相关助剂，还有一些反应中生成的低分子量聚合物都应被除去。苧瑷籮藶黃邏闩巹东澤。通常，对于含有粒度大于0.01毫米颗粒的悬浮液，可选用过滤离心机；对于悬浮液中颗粒细小或可压缩变形的，则宜选用沉降离心机；对于悬浮液含固体量低、颗粒微小和对液体澄清度要求高时，应选用分离机。根据反相悬浮聚合制备的聚丙烯酸钠颗粒粒径大小选择螺旋沉降式离心机除溶剂。鴿摄禱鋅儀憚銼嚕缗赞jJL

51、瞎区液恒调节亠图3.2表示为螺旋沉降式离心机结构示意图3.2.4干燥设备由于树脂含水量高，加工过程中易出现气泡，制件出现流纹、雾斑，透明性降低，并会降低材料的电性能和力学性能。而离心后聚合物一般含水率为5%-20%，为湿物料，需干燥使湿物料含水率进步降低。图3.3气流干燥机结构示意图反相悬浮聚合制备的聚丙烯酸钠为粉状采用气流干燥机。即热风干燥，使产品中水分含量达至0.2%0.5%。顽鷙瑪滨廈岘轆庫糞糧325其他设备的选择其它的设备主要是泵的选择。工业生产中有进料泵、回流泵、塔底泵、循环泵、产品泵等，石油化工泵的选择应该满足流量，扬程、压力、温度、气蚀余量等工艺参数的要求，满足介质特性的要求和现

52、场安装的要求。漬閫熾诀团諳赓戰餛锰3.3设备一览表设备情况见表3-4表3-4设备情况一览表设备名称规格数量备注配碱釜30001非标准设备中和釜25001非标准设备聚合釜38001非标准设备分散液调配罐41m31非标准设备分散液贮罐82m31非标准设备LW350X1050沉降式离心机2700 x1100 x11001标准设备碱泵250r/min7.5kw1标准设备酸泵250r/min9kw1标准设备输送机1标准设备真空系统10L/s,3kw1标准设备操作平台10000 x6000 x40001非标准设备包装机组1标准设备冷凝器2非标准设备无离子水贮罐1非标准设备气流干燥机1标准设备鼓风机2管路系

53、统构架耗材保温材料3.4原料主要技术规格、供应及消耗定额3.4.1原料规格及用量丙烯酸：工业级，含量99%；年需求量1575.93t；氢氧化钠：工业级，含量大于99%；年需求量874.81t；复合引发剂：工业级，含量大于99%；年需求量4.08t；分散剂：工业级，含量大于99%；年需求量814.60t；3.4.2原料消耗定额(1)批产品原料消耗额见表3-5。表3-5原料消耗定额(以吨产品计)名称单耗(kg)单价(元/吨)金额(元)丙烯酸7449.69950011342氢氧化钠662.7322001458引发剂3.09460014.21分散剂617.1248001963纯水1583.982031

54、.66合计14808.87(2)单位产品能源消耗费用生产用电：按用电0.8元/度，单位产品耗电75度，电耗75x0.8=600元生产用水：水按2元/吨，单位产品耗水150吨，水耗150 x2=300元河南城建学院本科毕业设计4车间设备布置设计 4车间设备布置设计4.1车间设备布置的原则4.1.1车间设备布置的原则1从经济和压降观点出发，设备布置应顺从工艺流程，但若与安全、维修和施工有矛盾时，允许有所调整。2根据地形、主导风向等条件进行设备布置，有效的利用车间建筑面积（包括空间）和土地（尽量采用露天布置及建筑物能合并者尽量合并）。3明火设备必须布置在处理可燃液体或气体设备的全年最小频率风向的下侧

55、，并集中布置在装置（车间）边缘。4控制室和配电室应布置在生产区域的中心部位，并在危险区外。5充分考虑本装置（车间）与其他部门在总平面布置图上的位置，力求紧凑、联系方便，缩短输送管线，达到节省管材费用及运行费用的目的。抢觀淚婭师讴论櫚6留有发展的余地7所采取的劳动保护、防火要求、防腐蚀措施要符合有关标准、规范的要求。8有毒、有腐蚀性介质的设备应分别集中布置，并设围堰，以便集中处理。9设备安全通道、人流、物流方向应错开。10设备布置应整齐，尽量使主要管道走向一致。4.1.2车间设备平面布置的原则车间平面布置首先必须适合全厂总平面布置的要求，应尽可能使个车间的平面布置在总体上达到协调、整齐、紧凑、美

56、观，相互融合，浑成一体。其次，必须从生产需要出发，最大限度的满足生产包括设备维修的要求。即要符合流程、满足生产、便于管理、便于运输、利于设备安装和维修。第三，生产要安全。即要全面妥善的解决防火、防爆、防毒、防腐、卫生等方面的问题，符合国家的各项有关规定。第四，要考虑将来扩建及增建的余地，为今后生产发展、品种改革、技术改造提供方便。但这些一定要最有效的利用车间的建筑面积（包括空间）和土地（设备装置能露天布置的尽量露天布置，建筑物能合并的应尽量合并）。4.1.3车间设立面布置的原则厂房的立面形式有单层、多层和单层与多层相结合的形式。多层厂房占地少但造价高，而单层厂房占地多但造价低。采用单层还是多层

57、主要应根据工艺生产的需要。例如制碱车间的碳化塔，根据工艺要求须放在厂房内，但塔有比较高，且操作岗位安排在塔的中部以便观察塔内情况，这样就需要设计多层厂房；另一种情况是：设备大部分露天布置，厂房内只需要安置泵或风机，这种情况可设计成单层厂房。对于为新产品工业化生产而设计的厂房，由于生产过程中对工艺流程和设备需要不断改进和完善，一般都设计一个较高的单层厂房，利用便于移动、拆装、改建的钢制操作平台代替钢筋混凝土操作台，以适应工艺流程和设备变化的需要。蟄彎櫓鯁棖佇緡癟椠贊4.2车间设备布置4.2.1车间设备平面布置车间平面布置按其外形一般分为长方形、L形、T形和II形等。长方形便于总平面图的布置，节约

58、用地，有利于设备排列，缩短管线，易于安排交通出入口，有较多可供自然采光和通风的墙面；但有时由于厂房总长度较长，在总图布置有困难时，为了适应地形的要求或者生产的需要，也有采用L形、T形和II形的，此时应充分考虑采光、通风和立面等各方面的因素。义淨擁扪殴胁纸窺钣鳧。4.2.2车间设备立面布置化工厂厂房可根据工艺流程的需要设计成单层、多层或单层与多层相结合的形式。一般来说单层厂房建设费用较低，因此除了由于工艺流程的需要必须设计成多层外，工程设计中一般多采用单层。有时因受建设场地的限制或者为了节约用地，也有设计成多层的。对于为新产品工业化生产而设计的厂房，由于在生产过程中对于工艺路线还需不断改进和完善

59、，所以一般都设计成一个高单层厂房，利用便于移动、拆装、改建的钢操作台代替钢筋混凝土操作台或多层厂房的楼板，以适应工艺流程改变的需要。绥骅縣缙澀鷂禍紳撻粮河南城建学院本科毕业设计6环境保护、劳动安全与工业卫生河南城建学院本科毕业设计5建设工程及公用、辅助工程说明 5建设工程及公用、辅助工程说明5.1建设工程说明5.2给水、排水系统生产用水主要为配碱和中和工序的冷却用水、配碱水和少量的生产冲洗用水。生产线日用水量200吨。其中循环水量为180吨(进水温度30C，回水温度37C)。新鲜水进水温度31C。本生产线水源由自来水厂供应，水的用量不大，满足该项目的要求。水系统包括新鲜水输水管、管网、输水管道

60、的两条分支，一分支专门为循环水池，和生产清洗供水。另一支为纯水装置供水，消防用水管网另设。室内给水系统由人户管、主管、支管配水头(或用水设备)等组成。给水的水平干管敷设在建筑物的下部，由下至上供水。獄质嶇僅痺鲒潰脫帧開。生产用配碱水为纯水，由生产线装备的纯水装置供应。纯水最小用量6吨/日平均用量8吨/日，最大用量10吨/日。生产用水中的冷却水经贮水池自然冷却或用冷却塔冷却后循环使用，少量的生产冲洗用水属基本无污染水，可经澄清后排放。杂砖墳雖紜飯曇覡墾騾。生产线的排水系统由排水管网组成，排水管道把废水从产生地点收集和输送到总排水管，最后由总排水管输送到污水澄清池。5.3电力供应及生产控制电力供应