【《游梁式抽油机的生产设备选型计算案例》3800字】

PAGE37PAGE40游梁式抽油机的生产设备选型计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u2533游梁式抽油机的生产设备选型计算案例 130594第一章生产设备选型及工艺计算 211471.1设备选型的相关论述 2225481.1.1聚合反应器的选型 2148251.1.2干燥器的选型 4230341.2工艺计算 5222161.2.1釜式反应器工艺计算 5751.2.2干燥器的工艺计算 716172第二章装置操作规程 9160632.1开车停车流程 9222.1.1活化处理 9240172.1.2去氧 9311162.1.3各类助剂的溶解 9309802.1.4汽化 10282462.1.5聚合过程 10123222.1.6固液分离 11201402.1.7水洗处理 11111862.1.8干燥过程 11320962.1.9粉碎处理 11220182.1.10端基处理 1228872.1.11产品筛选处理 12300562.2紧急情况处理 127442.2.1停水停电 12311482.2.2密封口、阀门及法兰的突发状况 13第一章生产设备选型及工艺计算1.1设备选型的相关论述1.1.1聚合反应器的选型一、聚合反应器的选择PFA的聚合生产过程中，用于传递过程设备（动量传递、热量传递、质量传递等物理过程设备）的是聚合反应器。聚合反应机理复杂，聚合方法也多样，且大多数反应体系在随着反应的进行，体系粘度上升，会有物料粘壁的现象产生，因此聚合反应器的选型有一定的要求。在本设计中，PFA产品的生产是TFE和PPVE单体通过悬浮聚合生产工艺经过引发剂引发而成。在聚合过程中会产生大量热，且该反应过程属于间歇反应，由于釜式反应器的适应性强，操作弹性大，适用温度和压力范围大。本文选用且带有搅拌器的釜式反应器。1-搅拌器2-釜体1-搅拌器2-釜体3-夹套4-搅拌轴5-压出管2.支座7.入孔8.轴封9-传动装置图5-1釜式反应器的剖面简图二、搅拌设备的意义（1）使反应物之间均匀混合，加快反应的进行，利于产物的生成。（2）利于传质传热，也易于控温。（3）能够更好地将液相中的气体与其他固态助剂分散开来，，利于聚合反应的进行。（4）可增加容积，以便增加产量、降低了批量生产之间的质量误差。三、使用釜式反应器的注意点（1）反应釜内的搪瓷面需要做防腐措施，保护釜内壁不受腐蚀；安装配件时，尽量不要碰到搪瓷面；清洗釜内壁时，必须用橡胶、石棉等软垫。（2）安装搅拌器时，先检查减速器是否完好，再进行安装搅拌器，禁止反转搅拌器，防止搅拌器松脱。（3）安装完成后，再仔细检查各部位部件，例如垫圈是否平衡，进出口是否通畅等。（4）需经常清洗反应器，擦拭视镜，定期给电动机变速器上油，保持反应器的清洁与保养。（5）投入反应釜的量控制在80%左右，便于安全生产。1.1.2干燥器的选型选用流化床干燥器，散粒状的固体由加料器进入流化床干燥器中，依据流态化技术干燥湿物料，空气经过滤后再加热由鼓风机送入流化床底部，形成流化态到固态的热质交换。搅拌流化床干燥器具有以下优点：扩大了流化态干燥技术的适用范围，操作简单，干燥程度较高。大大降低了沟流、死床、腾涌等现象的产生，使流化状态均匀进行，提高了流化质量，也提高了热质传递强度。较经济，成本投资不高。图5-2振动流化床干燥器简图1.2工艺计算1.2.1釜式反应器工艺计算由前几章的介绍，可知制备PFA产品在聚合过程中物料的质量流量为1638.51Kg/h，聚合反应时间为2.5h，那么PFA产品的总质量为：m总=1638.51×2.5=4092.28Kg又ρ水=1000Kg/m3=1Kg/L，ρPFA=700Kg/m3=0.7Kg/LΦ水1310.68÷1638.51×100%=80%Φ327.17÷1638.51×100%=20.1%那么，聚合反应器中的总密度值为：ρ总=80%×1+20.1%×0.7=0.94Kg/L聚合反应器中物料的总体积为：V=m总/ρ总=4092.28/0.94=4357.75L≈4.36m3若反应器的填料系数为70%，则聚合反应釜体积为：V反应釜=4.35÷75%=1.81m3=5810L以OCr18Ni9型号为304的不锈钢材料所制成的反应器为例：表5-1各反应釜规格参数的总汇表尺寸/dm3D夹套Φ/mD内锅Φ/mP电机减速机类型搅拌转速/(r/min)50001.71.67.5BLB7.5-4-136325001.51.47.5BLB7.5-4-139020001.51.44M860-8010001.31.24M860-802000.750.652.2M660-801000.650.551.1-1.5M460-80由上文算出反应釜体积为5810L，则选择一个5000L、1000L的反应釜，则实际的填料系数为：Φ=4.35÷8.50×100%=51.18%一、5000L反应釜的相关数据计算：由表5-1和椭圆标准封头容积表可以得到，5000L规格的反应釜的封头内面积和容积分别为2.9007m2，0.5864m3，筒体的容积可计算得：V筒体=5-0.5864×2=3.8272m3又筒体容积公式为V=πr2h=3.8272m3因此筒体的高为：h=V/πr2=3.8272/3.14×0.82=1.90m则表面积为：S表面积=2πrh=2×3.14×0.8×1.90=9.55m2该体系的传热面积为:S传热面积=S表面积+S封头=9.55+2.9007+12.45m2二、1000L反应釜的相关数据计算：由表5-1和椭圆标准封头容积表可以得到，1000L规格的反应釜封头的内面积和容积分别为1.7135m2，0.2721m3，筒体的容积可计算得：V'筒体=1.0-0.2721×2=0.4558m3又筒体容积公式为V'=πr'2h'=0.4558m3因此筒体的高为：h'=V'/πr'2=0.4558/3.14×0.62=0.403m则表面积为：S'表面积=2πr'h'=2×3.14×0.6×0.403=1.52m2该体系的传热面积为:S'传热面积=S'表面积+S'封头=1.52+1.71=3.23m2反应釜的总传热面积为：S总传热面积=S传热面积+S'传热面积=12.45+3.23=11.68m21.2.2干燥器的工艺计算由前文可得，干燥过程物料总的质量流量为609.3Kg/h，总干燥时间为2h，因此可得经干燥所得的PFA总质量：m总=609.3×2=1218.6KgΦ水=609.3÷2/609.3×100%=50%ΦPFA=609.3÷2/609.3×100%=50%那么，干燥器的总密度为：ρ总=50%×1+50%×0.7=0.85Kg/L那么，干燥器的物料的体积为：V=m总/ρ总=1218.6/0.85=1433.65≈1.43m3系统内蒸发水分所需要的热量为：Qv=m(1587+1.88t2）-4.187Ѳ1W由湿物料中的水分引起系统焓变化的部分值可忽略不计，那么：Qv=m(1587+1.88t2）通过计算可得系统中热效率值为：η=蒸发水分所需的热量/向干燥系统输入的总热量×100%=m(1587+1.88t2）/Q×100%=243.59×(1587+1.88×40)÷505119.79×100%=80.16%干燥器的容积也可计算得到为：V干燥器=2.09÷80.16%=2.61m3如果选择的流化床的厚度值为35cm时，按照一定规格的设计要求，则计算的到流化床的面积大小为：S流化床=2.61÷0.35=7.46m3表5-2各类型号的振动流化床参数汇总型号类别流化床面积值/m2电机型号类别P电机GZQ7.5×1.209ZDS51-63.0×2GZQ7.5×0.902.75ZDS51-63.0×2GZQ7.5×0.604.5ZDS42-62.2×2由表5-2可得，文本设计则选择GZQ7.5×1.20型号的流化床，流化面积则为9m2，用来干燥产品。第二章装置操作规程2.1开车停车流程2.1.1活化处理（1）先检查阀门的开度，确定开关闭状态，检查仪表、联锁调式是否处于正常状态；（2）打开放空阀，向反应夹套内倒入热水，在夹套内温度升至50℃后，向反应釜中加入各类助剂，开启搅拌；（3）将活化时间控制在半小时内，活化结束后打开底阀，放出反应物。2.1.2去氧（1）开启真空泵，抽真空，将反应釜内压力控制在0.096MPa；（2）保持釜内压力处于稳定状态，在5分钟内无明显浮动；（3）冲入氮气，去除反应釜内的氧气；（4）将真空泵打开，向反应釜内冲入氮气，使得压力达到2MPa，稳定0.5min，在测试釜内含氧量，要求釜内含氧量不高于20ppm。2.1.3各类助剂的溶解（1）开启助剂储料罐阀门，向计量槽内加入规定量的助剂，然后再关闭阀门；（2）将去离子水的阀门打开，向2助剂内加入去离子水，使其各助剂溶解，然后再关闭阀门；（3）将计量槽的底部阀门发开，再将反应釜助剂的阀门打开，让各助剂进入反应釜内；（4）待各助剂全加入反应釜内，再将反应釜与计量槽的阀门关掉。2.1.4汽化（1）单体汽化之前，先检查蒸发器是否正常状态；（2）保证蒸发器是处于正常状态后，再将蒸发器的开关打开，加入一定量的单体，控制好蒸发器内压力的大小；（3）汽化处理好之后，将阀门打开，使气态的单体进入到混合罐中；（4）按上面三步操作重复操作，再对下一批单体进行汽化处理；（5）待单体汽化结束后，将蒸发器关掉，同时相关的阀门一并关掉。2.1.5聚合过程（1）在反应前，确保各零件处于完好状态，其反应器处于正常状态；（2）开启搅拌器，设定搅拌速度为210r/min，开启反应釜夹套热水进出出口阀门；（3）控制好反应釜中的聚和温度为40℃左右；（4）将进料阀，门打开，使得混合罐中的原料进入聚合反应釜中，调节阀门的开度以便控制进料的速度；（5）开启聚合反应釜的放空阀，将压力控制在1.1Mpa左右，向夹套中加入热水，控制温度在40℃左右；（6）聚合反应2.5h后，打开底部阀门，将聚合产物、去离子水以及杂质通过底阀进入离心机，再进行固液分离；（7）聚合反应结束，再回收处理残余的单体。2.1.6固液分离首先检查各部件是否处于完好状态，确保能安全操作；通过低阀，将上一步得到的悬浮液输送到离心机中去，关闭反应釜底阀，开启离心机开关；在分离结束后，关闭离心机，也将相应的阀门关掉。2.1.7水洗处理首先对离心机进行检查，确保离心机处理安全状态；向离心机中灌入离心水，启动离心机，对PFA粗产品多次水洗处理；待水洗结束后，关闭离心机，将水洗后的产品输送到干燥器中；2.1.8干燥过程在产品干燥前，先检查流化床的各个部件，确保各个部件处于完好状态，能够安全操作；将粗产品加入到流化床中，将预热器开关打开，向里面加入新鲜的湿空气，再将蒸汽的进口阀门打开；将干燥器的开关打开，使产品进行干燥处理处于真空状态下，将真空度控制在-0.08Mpa以下，温度控制在130℃左右；待干燥过程结束后，将相应的阀门关掉，同时对各个部件进行检修。2.1.9粉碎处理将干燥后的产品进行粉碎处理，对粉碎机进行检修，确保各个部件处于完好状态，并且将树脂粉碎粒径为200μm的细粉料，将其输送到气流粉碎机中，使其200μm的细粉料的粒径达到100μm左右；粉碎过后，将得到的产品再进行干燥；粉碎结束后，关闭相应的阀门，并对粉碎机进行检修。2.1.10端基处理在进行端基处理前，先检查设备是否处于正常状态，能否安全操作；将热水设备打开，控制装置温度，打开入口阀门，将待端基处理的产品输送进去；打开气体阀门，通入F2、N2进行混合处理，通过调节阀门的开度来控制装置内的温度和压力；将真空阀打开，对产品进行端基处理，待稳定后，将F2阀门关掉，再通入一定量的N2去除装置内多余的F2，使F2含量低于3ppm，打开出料底阀，将端基处理好的产品放出；待端基处理完成后，关闭相应的阀门，同时对装置进行检修。2.1.11产品筛选处理首先检查设备是否处于完好状态，是否能够安全操作；开启振动筛分设备，将产品输送到筛分装置中