1、年產(chǎn)49000噸 乙烯酯的工芝-CAL-FENGYEAR-YICADJINGBIAN江漢大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告課題：年產(chǎn)49000噸聚醋酸乙烯酯的工藝設(shè)計(jì)學(xué)院：化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)：高分子材料與工程學(xué)號(hào)：姓名：張暢 指導(dǎo)老師：朱超聚醋酸乙烯酯乳液聚合課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、本課程設(shè)計(jì)的性質(zhì)、任務(wù)與目的1 .本課程設(shè)計(jì)的性質(zhì)本課程是應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)實(shí)用性和技術(shù)性很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)課程。學(xué)生在聚 合物工藝學(xué)課程后，綜合運(yùn)用所學(xué)的高分子化學(xué)與材料及化工原理相關(guān)知識(shí)， 進(jìn)行初步的聚醋酸乙烯酯合成的工藝設(shè)計(jì)。2 .本課程任務(wù)是：撰寫(xiě)簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。繪制物料流程示意圖、車(chē)間平面圖各一張。設(shè)計(jì)并繪制聚合釜3 .本課程設(shè)計(jì)的

2、目的了解和掌握聚酯酸乙烯酯的、結(jié)構(gòu)與性能，其制備過(guò)程中的基本反應(yīng)類(lèi) 型、添加劑與材料成型工藝等內(nèi)容的基礎(chǔ)知識(shí)；掌握檢索文獻(xiàn)的方法；通過(guò)閱讀文獻(xiàn)，了解并掌握聚醋酸乙烯酯制備與設(shè)計(jì)的基本原理，并能 完成聚醋酸乙烯酯的整個(gè)工藝流程。通過(guò)專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)使學(xué)生掌握應(yīng)具備的基本高分子化工設(shè)計(jì)技能。二、課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1 .設(shè)計(jì)方案選擇，對(duì)給定或選定的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。2 .工藝計(jì)算，應(yīng)完成工藝流程各過(guò)程的物料衡算，能量衡算。繪制物料流 程示意圖，編寫(xiě)物料平衡表及熱量平衡表。3 .主要設(shè)備設(shè)計(jì)，在滿(mǎn)足工藝條件的前提下，進(jìn)行主要設(shè)備的選型及結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)。4 .典型輔助設(shè)備設(shè)計(jì)選型，包括典型設(shè)備主要結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)

3、算和設(shè)備型號(hào)規(guī) 格的選定。目錄一、概述錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。二、工藝流程和方案的說(shuō)明和論證錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。1、工藝流程錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。2、方案的說(shuō)明錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。3、聚醋酸乙烯酯乳液聚合的工藝條件錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。三、物料衡算錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。四、熱量衡算錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。五、聚合釜及各設(shè)備選型錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。六、生產(chǎn)車(chē)間布置錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。1 .要滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。2 .要符合經(jīng)濟(jì)原則錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。3 .要符合安全生產(chǎn)要求錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。4 .便于安裝和檢修錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。5 .要有良好的操作條件錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。八、參考文獻(xiàn)錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。一、概述聚合物工

4、藝設(shè)計(jì)是化工生產(chǎn)裝置建設(shè)的靈魂，是將人們的要求變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)生 產(chǎn)的第一步。先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想、科學(xué)的設(shè)計(jì)方法、現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)手段與工具、 高水平高質(zhì)量的設(shè)計(jì)作品是工程設(shè)計(jì)人員堅(jiān)持的設(shè)計(jì)方針和追求的設(shè)計(jì)目標(biāo)。 聚合物合成生產(chǎn)裝置設(shè)計(jì)屬于化工設(shè)計(jì)的范疇，是針對(duì)聚合物合成生產(chǎn)過(guò)程的 化工設(shè)計(jì)。聚合物合成工藝設(shè)計(jì)就是指將單體原料通過(guò)聚合反應(yīng)制得聚合物產(chǎn) 品的生產(chǎn)過(guò)程中所用的方法、技術(shù)等，全部用圖紙、表格、文字說(shuō)明等方式概 述出來(lái)的過(guò)程及結(jié)果。我們現(xiàn)在所要著手的就是關(guān)于聚醋酸乙烯酯的工藝設(shè)計(jì)。聚酯酸乙烯酯(PVAc)乳液是指以醋酸乙烯酯為主單體，水為分散介質(zhì)，借 助乳液聚合或其他聚合方法，通過(guò)均聚或與其他單體共聚

5、制成的聚合物乳液。聚醋酸乙烯酯(PVAc)乳液也稱(chēng)醋酸乙烯酯乳液，作為乳液工業(yè)的重要原料，近 年來(lái)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。聚酯酸乙烯酯乳液是無(wú)臭、無(wú)毒的熱塑性聚合物，具 有良好的粘接、耐光、不易老化等性能，是水基復(fù)合膠黏劑的重要基材。隨著 聚酯酸乙烯酯乳液產(chǎn)量和品種的不斷增長(zhǎng)，其應(yīng)用范圍也日趨廣泛，已經(jīng)成為 粘接各種環(huán)保性材料的中膠黏劑。聚醋酸乙烯酯乳液俗稱(chēng)白乳膠，是目前大批量生產(chǎn)的聚合物乳液品種之 一，現(xiàn)在我國(guó)PVAc及其共聚物乳液膠黏劑的產(chǎn)量?jī)H次于三醛樹(shù)脂膠，在膠黏劑 的產(chǎn)量中居第二位。其合成工藝簡(jiǎn)單，主要以醋酸乙烯酯為主單體，以聚乙烯 醇(PVA)為保護(hù)膠體，以水為分散介質(zhì)，以水溶性過(guò)硫酸鹽為

6、引發(fā)劑，經(jīng)乳液聚 合而成。PVAc乳液具有成本低廉、無(wú)毒、無(wú)刺激性氣味、使用方便、無(wú)環(huán)境污 染、節(jié)省資源等特點(diǎn)，被認(rèn)為是一種綠色環(huán)保型膠黏劑。它對(duì)木材、紙張、纖 維等材料粘接力強(qiáng)，已廣泛地應(yīng)用于木材粘接、織物層合、商品包裝、紙品加 一匚、建筑裝飾裝修、皮革整飾等諸多工業(yè)部門(mén)。但聚醋酸乙烯酯乳液聚合物耐 水性、耐熱性、抗凍性及抗蠕變性差，也在一定程度上限制了其應(yīng)用范圍。長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直致力于聚醋酸乙烯酯乳液的改性研究，通過(guò)共聚、共 混、交聯(lián)、互穿網(wǎng)絡(luò)、后縮醛化等方法來(lái)克服聚醋酸乙烯酷乳液聚合物固有的 缺點(diǎn)，改善聚合物的性能，大大拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域。二、工藝流程和方案的說(shuō)明和論證1、工藝流程(1)

7、把軟水經(jīng)過(guò)軟水計(jì)量槽(W101)計(jì)量后放入聚乙烯醇溶解釜(V101)。(2)把規(guī)定量的聚乙烯醇由入孔投入聚乙烯醇溶解釜(V101)內(nèi)。(3)向聚乙烯醇溶解釜(V101)的夾套中送入水蒸汽，升溫至80攝氏度，攪拌 4-6小時(shí)，配制成聚乙烯醇溶液。(4)把醋酸乙烯酯投入單體計(jì)量槽(W102)內(nèi)，把鄰苯二甲酸二丁酯投入增塑劑 計(jì)量槽(W103)內(nèi)，并把預(yù)先配制的規(guī)定量的過(guò)硫酸鉀溶液和碳酸氫鈉溶液分別 投入引發(fā)劑計(jì)量槽(W105)和PH調(diào)節(jié)劑計(jì)量槽(W104)。(5)把聚乙烯醇溶液由聚乙烯醇溶解釜(V101)通過(guò)過(guò)濾器(V102)用隔膜泵 (P101)輸送到聚合釜(R101)中，并由入孔加入規(guī)定量的O

8、P-10,并開(kāi)動(dòng)攪拌使 其溶(6)向聚合釜(R101)中由單體計(jì)量槽(W102)加入單體醋酸乙烯酯,并通過(guò)引發(fā) 劑計(jì)量槽(W104)加入過(guò)硫酸鉀溶液，在攪拌下乳化30mino(7)向聚合釜(R101)夾套內(nèi)通水蒸汽，將釜中物料升溫至60攝氏度，向聚合 釜(R101)加入單體和引發(fā)劑，聚合反應(yīng)開(kāi)始，并通過(guò)回流冷凝器(H101)和聚合釜 (R101)夾套通入冷卻水進(jìn)行換熱，控制溫度，穩(wěn)定在60攝氏度進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng) 時(shí)間lOhro(8)反應(yīng)完全后，向聚合釜(R101)夾套通入冷卻水冷卻至50攝氏度，再加入 PH調(diào)節(jié)劑和增塑劑，攪拌均勻。出料，通過(guò)過(guò)濾器過(guò)濾(V103)后，進(jìn)入乳液儲(chǔ) 罐(T104)。

9、(9)用泵將乳液送至閃蒸塔(D101)中，乳液中的液相醋酸乙烯酯進(jìn)入D101 前絕大部分已經(jīng)在大閃蒸線中汽化。聚醋酸乙烯酯隨氣相醋酸乙烯酯從大閃蒸線出來(lái)后，沿切線方向進(jìn)入閃蒸 罐D(zhuǎn)301中D101操作溫度約為80,操作壓力約為。聚醋酸乙烯酯從D101下面流出進(jìn)入D102.(10)干燥2、方案的說(shuō)明由于設(shè)汁任務(wù)書(shū)表明此聚合采用乳液聚合，以下簡(jiǎn)要論述乳液聚合。聚酯酸乙烯酯是由聚酯酸乙烯酯經(jīng)自由基聚合而成的高分子化合物。通常 采用分散聚合和乳液聚合的，該設(shè)計(jì)采用的是乳液聚合。乳液聚合是在用水作 介質(zhì)的乳液中，按膠束機(jī)理或低聚物機(jī)理生成彼此孤立的乳膠粒，在其進(jìn)行自 由基加成聚合或離子加成聚合來(lái)生產(chǎn)高聚

10、物的一種聚合方法，對(duì)于在充分混合 的間歇反應(yīng)器中進(jìn)行的乳液聚合過(guò)程來(lái)說(shuō)，據(jù)反應(yīng)機(jī)理可分為四個(gè)階段：分散 階段、乳膠粒生成階段、乳膠粒生長(zhǎng)階段、聚合反應(yīng)完成階段。該方法有如下 優(yōu)點(diǎn)：（1）聚合體系具有粘度低、易散熱，乳液穩(wěn)定性高.具有較高的聚合反應(yīng)速 率和高的聚合物分子量。（2）乳液聚合以水作介質(zhì)，還具有成本低廉，生產(chǎn)安全，膠乳粘度低，便于 混合傳熱、管道輸送和連續(xù)生產(chǎn)，環(huán)境污染小的優(yōu)點(diǎn)。（3）反應(yīng)在常壓下進(jìn)行，對(duì)設(shè)備無(wú)加壓要求。（4）聚合后膠乳可直接使用。采用乳液聚合也有如下缺點(diǎn)：（1）因需要固體產(chǎn)品，膠乳需要進(jìn)行凝聚、洗滌、脫水、干燥等多道工序， 成本較高。（2）產(chǎn)品中留有乳化劑雜質(zhì)，難以完

11、全除凈，有損電性能等。3、聚醋酸乙烯酯乳液聚合的工藝條件（1）單體由于儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)囊?，醋酸乙烯酯在出廠前常加入阻聚劑以保持醋酸乙烯酯 的穩(wěn)定性，醋酸乙烯酯的性質(zhì)直接影響乳液粘度、固含量，單體經(jīng)蒸譚后，可 以使聚酯酸乙烯酯的粘度大為提高。（2）定劑聚醋酸乙烯的基本性質(zhì)是由其聚合度和醇解度決定的，聚醋酸乙烯分子中含有 大量親水性基團(tuán)羥基，所以它是一種水溶性的高分子化合物?？刂坪镁垡蚁┐?穩(wěn)定劑的用量可以使聚酯酸乙烯酯達(dá)到適當(dāng)?shù)恼扯?。?）乳化劑在其它條件均不改變的情況下，改變?nèi)榛瘎┯昧?，其粘度的變化呈凸曲線變 化。乳化劑用量過(guò)少，乳液穩(wěn)定性差，易破乳。乳液粘度隨乳化劑用量的增加 而增大，當(dāng)乳化劑

12、用量為單體總量的0. 15%時(shí)，粘度最大，乳化劑用量超過(guò) 最佳值時(shí)，乳液顆粒增多，粒徑變小，粘度下降。（4）引發(fā)劑在一定聚合溫度下，當(dāng)引發(fā)劑濃度很低時(shí)，隨著引發(fā)劑量的增加，粘度、固含 量增大，當(dāng)引發(fā)劑用量為單體總量的0. 6%時(shí)，粘度最大，為4. 2 Pa - s；固 含量為36%,當(dāng)引發(fā)劑繼續(xù)增加時(shí)，乳液粘度反而下降，固含量基本不變。原 因是，當(dāng)單體量不變而引發(fā)劑用量增加，引發(fā)劑分解的自由基多，使活性中心 增多，從而使反應(yīng)生成大分子的聚合物，乳液粘度、固含量增加；而引發(fā)劑用 量過(guò)大，分解自由基過(guò)多，引發(fā)速度過(guò)快，聚合物分子鏈短，相對(duì)分子量小， 乳液粘度低。在乳液聚合時(shí)，介質(zhì)的pH值直接影響引

13、發(fā)劑的分解速度，要求乳液聚合體系 的pH值為6左右，由于單體中殘留少許醋酸，加之引發(fā)劑分解時(shí)產(chǎn)生的硫酸 根，至使體系的pH值降至45,因此用適量碳酸氫鈉調(diào)節(jié)pH值。另外，引發(fā) 劑用水稀釋后緩慢加入。（5）反應(yīng)溫度在反應(yīng)物配比、加料方式及攪拌強(qiáng)度不變情況下，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)溫度的 改變對(duì)聚酯酸乙烯酯乳液的粘度、固含量的影響很大。原因是該聚合反應(yīng)為吸 熱反應(yīng)，所以反應(yīng)溫度高，有利于該反應(yīng)進(jìn)行，但反應(yīng)溫度達(dá)到80c時(shí)，超過(guò) 醋酸乙烯酯單體的沸點(diǎn)（72）會(huì)使回譚量增加，消耗能量，低溫使反應(yīng)速度 慢，反應(yīng)不完全。乳液粘度低。因此，反應(yīng)適合在75c進(jìn)行。原料物化性質(zhì)參考表：名1稱(chēng)物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)危險(xiǎn)性醋

14、酸乙烯酯無(wú)色、易燃的液 體，沸點(diǎn)：, 蒸汽壓：C,閃 點(diǎn)：-8C,溶解 性：微溶于水， 溶于醇、醇、丙 酮、苯、氯仿， 密度：相對(duì)密度 （水=1）,穩(wěn)定 性：穩(wěn)定。易發(fā)生聚合反應(yīng)， 適于制造均聚物或 共聚物。與氧化劑能發(fā)生強(qiáng) 烈反應(yīng)。極易受 熱、光或微量的過(guò) 氧化物作用而聚A口 O低毒，易燃，其 蒸汽與空氣可形 成爆炸性混合 物。遇明火、高 熱能引起燃燒爆 炸。其蒸汽比空 氣重，能在較低 處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn) 的地方，遇明火 會(huì)引著回燃。聚乙烯醇白色片狀、絮狀 或粉末狀固體， 無(wú)味。PVA溶于 水，水溫越高則 溶解度越大，但 幾乎不溶于有機(jī) 溶劑。OP-10辛基酚聚氧乙烯 酸-10,無(wú)色至淡 黃色透

15、明粘稠液 體。HLB 值。1% 水溶液濁點(diǎn) 6367 c易溶于 水、乙醇和丙 酮，可溶于苯、 甲苯、二甲苯 等，不溶于石油 酸。，耐酸、堿、氧化劑 和還原劑。無(wú)毒、難燃過(guò)硫酸鉀無(wú)色或快白色結(jié) 晶。無(wú)氣味。能 逐漸分解失去有 效氧，濕氣中能 促使其分解，高 溫時(shí)分解較快， 溶于約50份水， 不溶于乙醇，水 溶液兒乎是中 性。相對(duì)密度。有強(qiáng)氧化性。與有 機(jī)物摩擦或撞擊能 引起燃燒。有強(qiáng)刺 激性。燃爆危險(xiǎn):該品助 燃，具刺激性。碳酸氫鈉是一種易溶于水 的白色堿性粉 末，25c時(shí)溶于 10份水，約18 時(shí)溶于12份水, 不溶于乙醇。在與水結(jié)合后開(kāi)始 起作用釋出二氧化 碳CO2,受熱易分 解。在潮濕空氣

16、中 緩慢分解。鄰苯二甲酸二丁酯無(wú)色油狀液體， 可燃，有芳香氣 味。蒸汽壓 200C;閃點(diǎn) 172C;熔點(diǎn)-35C; 沸點(diǎn)340;溶解 性:水中溶解 度(25)。易溶 于乙醇、乙醛、 丙酮和苯。劇毒品，眼睛或 皮膚接觸后，立 即用流動(dòng)清水沖 洗。吸入后，將 口患者移至空氣 新鮮處，必要時(shí) 輸氧或進(jìn)行人工 呼吸。食入后， 漱口，給飲大量 水，就醫(yī)。個(gè)人 防護(hù)和預(yù)防措 施。聚醋酸乙烯酯無(wú)色粘稠液體或 無(wú)色至微黃色透 明玻璃狀顆粒。 無(wú)臭，有韌性和 塑性。30左右 時(shí)軟化。溶于乙 醇、丙醇和苯、 不溶于水和脂 肪。相對(duì)密度 (d4),熔點(diǎn)100 250,平均分子 量22000,吸水 性2%3%(25,

17、 24h)o不因日光和熱而著 色或老化。三、物料衡算（1）畫(huà)出物料平衡關(guān)系示意圖對(duì)于物料數(shù)量和組分沒(méi)有發(fā)生變化的設(shè)備可不做物料衡算，所以在物料平衡關(guān) 系圖中，可不畫(huà)出T101, P101等設(shè)備。圖1.聚醋酸乙烯酯乳液聚合間歇操作物料平衡關(guān)系示意圖Ml-軟水：M2-聚乙烯醇；M3-聚乙烯醇溶液：M4-過(guò)濾后的聚乙烯靜溶液M5-單 體醋酸乙烯酯；M6-增塑劑DOP； M7-PH調(diào)節(jié)劑碳酸氫鈉；M8-引發(fā)劑過(guò)硫酸 鉀；M9-乳化劑OP-10； M10-聚合物；Mil-過(guò)濾后的聚合物；M12-實(shí)際還需加 的水（2）明確物料發(fā)生的化學(xué)變化，寫(xiě)出主、副反應(yīng)方程式在V101, V103中，只是物料的混合和過(guò)

18、濾，沒(méi)有發(fā)生相變化和化學(xué)反應(yīng)在聚合釜R101中，引發(fā)劑引發(fā)單體發(fā)生自由基聚合其反應(yīng)方程式如下:oocch3H過(guò)硫酸鉀，DOP, 0P-10/ CH H2c, oOCC也聚乙烯醉，碳酸氫鈉 H2 / （3）收集數(shù)據(jù)資料生產(chǎn)規(guī)模。設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中規(guī)定的年產(chǎn)量（生產(chǎn)能力）：49000t/a生產(chǎn)時(shí)間。年工作日：300d/a間歇操作，聚合釜R101每天2批，其它原料配制每天1批。相關(guān)技術(shù)指標(biāo)（表1）表1技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目?jī)?nèi)容技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目?jī)?nèi)容技術(shù)指標(biāo)碳酸氫鈉溶液濃度8% （質(zhì)量）過(guò)硫酸鉀溶液濃度20% （質(zhì)量）引發(fā)劑效率f聚乙烯醇溶液濃度25%質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。原料均視為純凈物。各組分份額表:組分名稱(chēng)重鼠（份）單體醋酸乙烯

19、酯150穩(wěn)定劑聚乙烯醇5.8乳化劑OP-101.2引發(fā)劑過(guò)硫酸鉀0.3pH調(diào)節(jié)劑碳酸氫鈉0.4介質(zhì)蒸翎水100增塑劑鄰笨二甲酸二丁酯11化學(xué)變化參數(shù)。醋酸乙烯酯在引發(fā)劑引發(fā)下發(fā)生自由基聚合反應(yīng)，各組分相 對(duì)分子質(zhì)量如下：組分相對(duì)分子質(zhì)量單體醋酸乙烯酯86介質(zhì)蒸儲(chǔ)水（總量）18（4）選擇計(jì)算基準(zhǔn)和計(jì)算單位因?yàn)槭情g歇操作過(guò)程，所以基準(zhǔn)為“批”，單 位為B-d-i。聚合釜R101的操作周期是2B-dZ而其他原料配制的操作周期 是lBd*但引發(fā)劑向R101進(jìn)料周期仍與聚合釜的操作周期相同,所以在物 料衡算時(shí)，物料M8的數(shù)量仍以2B-d-i計(jì)算。在做設(shè)備工藝計(jì)算時(shí)，引發(fā)劑 計(jì)量槽W105的體積大小應(yīng)按1

20、B 小計(jì)算。（5）確定計(jì)算順序由于產(chǎn)物與原料之間的化學(xué)計(jì)量關(guān)系比較簡(jiǎn)單，且整個(gè)工藝過(guò)程比較簡(jiǎn)單，容 易得到產(chǎn)量與單體原料投料之間的比例關(guān)系，所以采用順流程的計(jì)算順序。（6）計(jì)算主要原料（醋酸乙烯酯）投料數(shù)量用順流程的計(jì)算順序進(jìn)行物料衡算必須先求出主要原料（醋酸乙烯酯）每批投 料量。該生產(chǎn)裝置年產(chǎn)量490003年開(kāi)工300d,每天生產(chǎn)兩批，單體損耗, 其他損耗不計(jì)，聚合轉(zhuǎn)化率80%。每批生產(chǎn)聚合物的數(shù)量=色吧=81666. 67起/3300 * 2引發(fā)劑（單體質(zhì)量）85%結(jié)合到聚合物中；單體80%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；104473. 17 kg/ B

21、及（醋酸乙烯酯的投料量）=81666.6780% * (1 - 2. 5%) + 0.2% * 85%（7）順流程逐個(gè)設(shè)備展開(kāi)計(jì)算V1O1 （溶解釜）物料衡算,（軟水）=12118. 89 kg / 85 Q 104473. 16 * 150 25% /(I - 25%) 以(聚乙烯黝=104473. 16 * = 4039. 63 kg / 6150必3(聚乙烯醉溶液)=12118. 89 + 4039. 63 = 16158. 52kg / B R101 （聚合釜）物料衡算/%（過(guò)濾后的聚乙烯醇溶液=16158. 52kg/25外（單體醋酸乙烯酯=104473. 16kg / B機(jī)（鄰苯二

22、甲酸二丁酯=104473. 16 x = 7661.37尬/31500 4%（碳酸氫鈉）=104473. 16 x = 278. 60kg/ B1-8%（水）=278. 6 x = 3203. 9kg / B8%比（碳酸氫鈉溶湎=278. 6 + 3203. 9 = 3482. 5kg / B0 3%（引發(fā)劑過(guò)硫酸怫=104473. 16 x =208. 95kg/loO（水）=208. 95 x 1 20% = 835. 8kg / B 20%風(fēng)（過(guò)硫酸鉀溶液=208. 95 + 835. 8 = 1044. 75kg / B1 9罰 9（乳化劑 8 - 10） = 104473. 16 x

23、 = 835. 79kg / B150（還要加的水）=104473. 16 x - - 12118. 89 - 3203. 9 - 835. 8 = 53490. 18kg / B-150/0（聚合物）=.% + 材5 X （1 - 2. 5%） X 80% + MM + 圾2=16158. 52 + 104473. 16 x （1 - 2. 5%） x 80% + 7661. 37 + 3482. 5 + 1044. 75 + 835. 79 + 53490. 18=164162. 17kg / B（8）整理并校核計(jì)算結(jié)果對(duì)聚合工序做全物料平衡計(jì)算，進(jìn)行校核。由物料守恒定律應(yīng)有：M. + K

24、 + 也 x (1 - 2. 5%) x 80% + Mg + 必 + 肌 + 肌 + 必尸=必。 ，匕口OIO7lwX v12118. 89 + 104473. 16x (1 - 2. 5%) x 80% + 7661. 37 + 3482. 5 + 1044. 75 + 835. 79 + 53490. 18 =164162. Ylkg / B說(shuō)明整個(gè)聚合工序的物料衡算過(guò)程是正確的。圖2總物料平衡示意圖（9）繪制物料流程圖，編寫(xiě)物料平衡表圖3聚醋酸乙烯酯乳液聚合間歇操作物料流程示意圖W1O1軟水計(jì)量槽；W1O2一單體貯罐；W1O3一增塑劑貯罐；W104PH調(diào)節(jié) 劑貯罐；W105 一引發(fā)劑貯

25、罐；W106一蒸儲(chǔ)水貯罐；V1O1溶解槽；V1O2、V103過(guò)濾器；R101一聚合釜；P101一隔膜泵；T104一乳液儲(chǔ)罐；H101一回流 冷凝器表2醋酸乙烯酯乳液聚合間歇操作物料平衡表 單位：kg - B-1物流 號(hào)醋酸乙烯酯 單體聚乙烯 醇h2oOP-10鄰苯二甲酸二丁酯過(guò)硫酸 鉀碳酸 氫鈉軟水合計(jì)MlM2M3M4M5M6M7M8M9M12M10四、熱量衡算全面了解物料在各個(gè)設(shè)備中發(fā)生的化學(xué)變化及物理變化，凡是與外界有熱量 交換的設(shè)備均需進(jìn)行熱量衡算。由聚合工藝流程可知，V101、R101需進(jìn)行熱量 衡算。因?yàn)槭菃闻_(tái)設(shè)備間歇操作，計(jì)算目的是進(jìn)行能量消耗及成本核算，所以按式 QT=Q1+Q2

26、+Q3+Q4對(duì)傳熱進(jìn)行平衡計(jì)算，計(jì)算單位為女 8。收集數(shù)據(jù) a.工藝參數(shù) V101：升溫至80攝氏度，攪拌4-6小時(shí)。R101：將釜中物料升溫至60攝氏度向夾套通入冷卻水進(jìn)行換熱，控制溫度， 穩(wěn)定在60攝氏度進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間10hr反應(yīng)完全后，向聚合釜(R101)夾套通 入冷卻水冷卻至50攝氏度。b.物料衡算的結(jié)果表3.聚合釜R101物料衡算結(jié)果表組成R101進(jìn)料Kg 出料Kg Bi醋酸乙烯酯 聚乙烯醇 水DOPOP10過(guò)硫酸鉀 碳酸氫鈉 聚醋酸乙烯酯 總計(jì)0溫度/2550c.各種物性數(shù)據(jù)表4,各種物性數(shù)據(jù)表物質(zhì)密度 (Kg/m3)熱容(kJ - kg4 C- 1)反應(yīng)熱kJ mol-1聚乙

27、烯醇1310水1000醋酸乙烯酯OP101060過(guò)硫酸鉀2480碳酸氫鈉2159DOP985設(shè)備（碳鋼）3160熱量平衡關(guān)系式逐項(xiàng)計(jì)算各熱量的數(shù)值及傳遞方向I將釜中物料由25c升溫至60c反應(yīng)時(shí)間10h a.Ql （顯熱）的計(jì)算 反應(yīng)為恒容過(guò)程，所以Q = E*小7=(101861. 33 x 3. 0 + 4039. 63 x 2. 5 + 69648. 77 x 4. 2)x (60 - 25)=2. 129 x 107kJ / Bb.Q2的計(jì)算(化學(xué)反應(yīng)熱、相變熱、溶解熱、混合熱等)因?yàn)楹雎粤巳芙鉄帷⒒旌蠠岬龋灾恍杩紤]化學(xué)反應(yīng)熱因?yàn)閱误w80%轉(zhuǎn)化成聚合物，所以 ，且反應(yīng)放熱故c. Q

28、3 (設(shè)備溫度變化)設(shè)備溫度由25c升溫至60計(jì)算過(guò)程中設(shè)備向外界環(huán)境散失的熱量忽略不計(jì)，所以Q4=0所以必=2. 129 x 107 + (-8. 329 x 107) + 53 0 88 = -6. 195 x 107kJ / B11向聚合釜(R1O1)夾套通入冷卻水從60c冷卻至50a.Ql (顯熱)的計(jì)算反應(yīng)為恒容過(guò)程，所以= (101861. 33 x 3. 0 + 4039. 63 x 2. 5 + 69648. 77 x 4. 2) x (50 - 60)=-608207& 99V / Bb.Q2的計(jì)算(化學(xué)反應(yīng)熱、相變熱、溶解熱、混合熱等)因?yàn)槔鋮s過(guò)程無(wú)化學(xué)反應(yīng)，所以Q2=0c

29、. Q3 (設(shè)備溫度變化)設(shè)備溫度有由60c冷卻至50計(jì)算過(guò)程中設(shè)備向外界環(huán)境散失的熱量忽略不計(jì)，所以Q4=0& = -6082078. 99 - 15168 = -6097246. 99kJ / BQt = % + 4=-61950000 - 6097246. 99=-68047246. 99kJ / B求出與外界的傳熱量、傳熱方向因?yàn)?，為?fù)值，說(shuō)明需由系統(tǒng)向外界撤除熱量，此時(shí)需使用冷卻介質(zhì)。項(xiàng)目R101聚合釜Q 入 kJ B-iQ出。Q1：物料帶入的熱Q2：化學(xué)反應(yīng)熱2.129 IO7kJ /B 08.329 107kJ /BQ3：設(shè)備帶入的熱53088-15186Qr：冷卻水移熱0.99

30、 kJ /BZ7聚乙烯酚溶液=AZi + PzXz4039. 63 八 12118. 89=1310 x五、聚合釜及各設(shè)備選型+ 1000 x16158. 5216158. 52=1077. 54（軟水）=匕=12118. 89 =也 ii9d p 10000=0.7% = -0. 712. 1193=1 /. 313m0. 7W 101861. 33 I” oo s=109. 33m3p 931. 7（P = Q. 7109. 330. 7156. 18m3%（鄰苯二甲酸二丁酯W 7661. 373=7. 78m3985 =0. 7巫=100. 7夕撅酸乳鈉溶液=2159 x=AZi 278

31、.6+ P2X23482. 5=1092. 723203.9+ 1000 x 3482. 5/2吟占石、 W 3482. 5- -c 3玲（碳酸氫鈉）=3. 19m.p 1092. 72邛=4. 5510. 7。過(guò)硫化鉀溶液=AZi + PiXz835. 81044. 75,208. 95=2480 x + 1000 x1044. 75=1296小過(guò)硫化鉀溶液）=-=P廿二 0.8加 1296吧=L 0. 7P總=AZi+ PzXz + PzXz + PiZi+ P5X5 + AZg +16158. 521077. 5 x + 931. 7 x184534. 45101861. 33+ 985

32、184534. 457661. 370 ”x + 1092. （ 2184534. 453482. 5x 184534. 45、c” 1044. 75. “c 53490. 18、1296 x + 1000 x + 1060 x184534. 45184534. 45972. 16835. 79184534. 45Wp181534. 45972. 16=189. 82m3= 0.70. 7189. 820. 7=271. 17/z?3所以，可選容積為300m3的碳鋼聚合釜。 選擇的各設(shè)備規(guī)格如下（表5）名稱(chēng)型號(hào)規(guī)格計(jì)算容積（/）參考重量（kg）軟水槽K-500408單體計(jì)量槽K-4000140

33、0增塑劑計(jì)量槽K-400308PH調(diào)節(jié)劑計(jì)量 槽K-200236回流冷凝器WLN-10HP冷凝器面積n?熱負(fù)荷kw冷卻水水量（m3/h）溶解槽電加熱實(shí)際容積（L）650L內(nèi)鍋尺寸Dmm0800夾套尺寸Dimm01000電機(jī)功率重量Kg700口徑DN15-DN600不銹鋼過(guò)濾器GY41H壓力材質(zhì)鑄鐵，鑄鋼，不銹鋼流量（m3/h）0隔膜泵GBY-10出口壓力（kgf/m2）6揚(yáng)程（m）050公稱(chēng)容積（L）12000碳鋼聚合釜17000L實(shí)際容積（L）12060加熱功率KW大支5X15油夾套容量L1226內(nèi)鍋尺寸Dmm01600夾套尺寸Dimm01750重量kg3160六、生產(chǎn)車(chē)間布置生產(chǎn)車(chē)間的布置

34、應(yīng)按工藝生產(chǎn)過(guò)程的順序確定，生產(chǎn)線路盡可能做到直線 而無(wú)返回的流動(dòng)，但并不要求所有的生產(chǎn)車(chē)間一定要排在一條直線上。如果生 產(chǎn)車(chē)間較多，排成直線，將使地形生長(zhǎng)、并會(huì)使倉(cāng)庫(kù)、輔助車(chē)間的配置及車(chē)間 的管理等方面帶來(lái)不便。為了達(dá)到生產(chǎn)車(chē)間流線性的目的，也可以將建筑物一 個(gè)和另一個(gè)聯(lián)接成T、L字形。車(chē)間生產(chǎn)路線一般分為水平的和垂直的兩種。此外，也有多線生產(chǎn)路線， 使加工物料在同一平面上由甲車(chē)間送入乙車(chē)間的叫水平生產(chǎn)線，使加工物料由 上層的甲車(chē)間送至乙車(chē)間叫垂直生產(chǎn)路線，多線生產(chǎn)路線即開(kāi)始是兩條或多條 支線而后匯成一條主線。無(wú)論是那種生產(chǎn)線，車(chē)間之間的距離應(yīng)該是最短的， 并符合各種規(guī)范所規(guī)定的間距。對(duì)原料

35、和成品車(chē)間則應(yīng)該接近倉(cāng)庫(kù)和運(yùn)輸路 線。同時(shí)也應(yīng)該注意，中間車(chē)間也常常需要大量原料并生成各種副產(chǎn)品。車(chē)間之間的管道盡可能沿著道路鋪設(shè)。對(duì)生產(chǎn)有害氣體和粉塵的車(chē)間應(yīng)將 其布置在下風(fēng)向，同時(shí)應(yīng)考慮周?chē)h(huán)境。設(shè)備布置原則:1.要滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求（1）在布置設(shè)備時(shí)，設(shè)備的平面位置和高低位置，應(yīng)符合工藝流程和工藝條 件的要求。（2）同類(lèi)型的設(shè)備或操作性質(zhì)相似的有關(guān)設(shè)備，盡可能布置在一起，有效地 利用車(chē)間建筑面積，便于管理、操作和維修。2,要符合經(jīng)濟(jì)原則（1）要考慮設(shè)備和附屬設(shè)備所占的位置、設(shè)備與設(shè)備之間或設(shè)備與建筑物間 的安全距離設(shè)備布置時(shí)，還應(yīng)設(shè)當(dāng)留有余地，以備今后的發(fā)展。（2）要充分利用高位差，節(jié)省動(dòng)

36、力。（3）中小型化工廠的設(shè)備布置，處了氣溫較低的地區(qū)采用室內(nèi)布置外，一般 可采用室內(nèi)露天聯(lián)合布置方案。3,要符合安全生產(chǎn)要求（1）化工生產(chǎn)中，易燃、易爆、有毒的物品較多，布置設(shè)備時(shí)，應(yīng)將加熱 爐、明火設(shè)備、產(chǎn)生有毒氣體的設(shè)備布置在下風(fēng)處。并使加熱爐、明火設(shè)備與 易燃、易爆設(shè)備按規(guī)范保持一定的間距。傳動(dòng)設(shè)備要有安裝防護(hù)裝置的位置。 對(duì)于噪音大的設(shè)備宜采用封閉式隔離。設(shè)備之間或設(shè)備與墻之間的凈距離大 小，雖無(wú)統(tǒng)一規(guī)定，但設(shè)計(jì)者應(yīng)結(jié)合設(shè)備布置原則、設(shè)備大小、設(shè)備上連接管 線的多少、管徑的粗細(xì)、檢修的頻繁的程度等各種因素，再根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，決 定安全間距。4 .便于安裝和檢修（1）設(shè)備要排列整齊，避免過(guò)擠過(guò)松，要充分考慮工人的操作和交通便利。 原料、成品及排出物要有適當(dāng)?shù)奈恢煤捅匾倪\(yùn)輸通道；（2）塔和立式設(shè)備的人孔，應(yīng)該對(duì)著空?qǐng)龅鼗驒z修通道而布置在同一方向。臥式容器的人孔則應(yīng)布置在一條線上等;（3）必須考慮設(shè)備如何運(yùn)入或搬出車(chē)間，對(duì)于運(yùn)入或搬出次數(shù)較多時(shí).,宜設(shè) 大門(mén)（大門(mén)寬度比最大設(shè)備寬）；對(duì)于外型尺寸特大的設(shè)備，可設(shè)安裝洞即在 外墻預(yù)留洞口，待設(shè)備運(yùn)入之后，再行砌封；（4