1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。yunyu畢業(yè)論文最終畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目:年產(chǎn)5萬(wàn)噸12淡色啤酒工廠工藝設(shè)計(jì)教學(xué)院：化學(xué)與化工學(xué)院專業(yè)名稱：化學(xué)工程與工藝（生物化工）學(xué)號(hào)：201140810101學(xué)生姓名：馮立建指導(dǎo)教師：鄒濤2015年5月9日原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品或成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。論文作者簽名:日期:年

2、月日摘要本設(shè)計(jì)是以生產(chǎn)苯丙乳液為主要目的的，簡(jiǎn)明的介紹了苯丙乳液的研究現(xiàn)狀。并且由各種合成工藝路線的綜合評(píng)價(jià)以及分析比較之后，選取最為合理的生產(chǎn)工藝流程。通過(guò)對(duì)每一批物料的進(jìn)料量和反應(yīng)熱的相關(guān)計(jì)算，進(jìn)而選取最佳的換熱方式以及相關(guān)設(shè)備。按照測(cè)得的物料粘度選取最佳的攪拌器，確定其攪拌功率，這樣才能最終按照50000噸/年苯丙乳液的設(shè)計(jì)目的要求來(lái)設(shè)計(jì)出主要設(shè)備聚合釜，與此同時(shí)能對(duì)其工藝來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，繪制出最佳的工藝流程圖。關(guān)鍵詞：苯丙乳液；攪拌裝置；聚合釜ABSTRACTThispaperproductionstyrene-acryliclatexforthepurpose,expoundsthepr

3、esentsituationofthestudystyrene-acryliclatex,throughvarioussynthesisprocessroutecomprehensiveevaluation,theanalysisandcomparison,thechoiceofreasonableproductionprocess,determinetheeconomicandreasonableprocessflow.Calculatedeachbatchofmaterialfeedrate,reactionheat,tochooseasuitableheattransfermethods

4、andequipment.Accordingtothemeasurementofmaterialviscositychooseappropriatemixerandmixingpower,andintheendto40000tons/yearstyrene-acryliclatexdesignspecificationsofthemainequipment-polymerizationkettle,anditstechnologicalengineeringdesign,drawreasonableprocessflowdiagram.Keyword：Styrene-acrylicemulsi

5、on;theproductionprocess;stirringdevice;polymerizer.目錄TOCo1-2hzuHYPERLINKl_Toc450075837摘要PAGEREF_Toc450075837h3HYPERLINKl_Toc450075838ABSTRACTPAGEREF_Toc450075838h4HYPERLINKl_Toc450075839第一章概述PAGEREF_Toc450075839h1HYPERLINKl_Toc4500758401.1苯丙乳液PAGEREF_Toc450075840h1HYPERLINKl_Toc4500758411.2苯丙乳液發(fā)展簡(jiǎn)況P

6、AGEREF_Toc450075841h1HYPERLINKl_Toc4500758421.3研究目的和步驟PAGEREF_Toc450075842h2HYPERLINKl_Toc450075843第二章廠址選擇及工廠總平面設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc450075843h3HYPERLINKl_Toc4500758442.1廠址選擇PAGEREF_Toc450075844h3HYPERLINKl_Toc4500758452.2總平面設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc450075845h3HYPERLINKl_Toc450075846第三章工藝流程設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc450075846h4HYPER

7、LINKl_Toc4500758473.1工藝方案的確定PAGEREF_Toc450075847h4HYPERLINKl_Toc4500758483.2工藝原理PAGEREF_Toc450075848h5HYPERLINKl_Toc4500758493.3設(shè)計(jì)原則，依據(jù)和指導(dǎo)思想PAGEREF_Toc450075849h6HYPERLINKl_Toc450075850第四章原料，配方設(shè)計(jì)及選型依據(jù)PAGEREF_Toc450075850h7HYPERLINKl_Toc4500758514.1原料的用量PAGEREF_Toc450075851h7HYPERLINKl_Toc4500758524.

8、2選型依據(jù)PAGEREF_Toc450075852h8HYPERLINKl_Toc4500758534.3攪拌設(shè)備的傳熱PAGEREF_Toc450075853h10HYPERLINKl_Toc4500758544.4確定傳熱方式PAGEREF_Toc450075854h12HYPERLINKl_Toc4500758554.5攪拌器PAGEREF_Toc450075855h13HYPERLINKl_Toc450075856第五章工藝計(jì)算PAGEREF_Toc450075856h17HYPERLINKl_Toc4500758575.1物料衡算PAGEREF_Toc450075857h17HYPE

9、RLINKl_Toc4500758585.2熱量衡算PAGEREF_Toc450075858h18HYPERLINKl_Toc450075859第六章設(shè)備計(jì)算PAGEREF_Toc450075859h20HYPERLINKl_Toc4500758606.1反應(yīng)釜設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc450075860h20HYPERLINKl_Toc4500758616.2傳熱面積PAGEREF_Toc450075861h21HYPERLINKl_Toc4500758626.3確定筒體厚度PAGEREF_Toc450075862h22HYPERLINKl_Toc4500758636.4夾套的設(shè)計(jì)38PAG

10、EREF_Toc450075863h23HYPERLINKl_Toc4500758646.5拌器設(shè)計(jì)39PAGEREF_Toc450075864h23HYPERLINKl_Toc450075865第七章環(huán)境保護(hù)及末端治理PAGEREF_Toc450075865h25HYPERLINKl_Toc4500758667.1環(huán)境現(xiàn)狀PAGEREF_Toc450075866h25HYPERLINKl_Toc4500758677.2主要污染源與污染物PAGEREF_Toc450075867h25HYPERLINKl_Toc4500758687.3對(duì)策和措施PAGEREF_Toc450075868h25HY

11、PERLINKl_Toc450075869第八章工業(yè)衛(wèi)生與勞動(dòng)安全PAGEREF_Toc450075869h26HYPERLINKl_Toc4500758708.1工業(yè)衛(wèi)生措施PAGEREF_Toc450075870h26HYPERLINKl_Toc4500758718.2勞動(dòng)安全措施PAGEREF_Toc450075871h26HYPERLINKl_Toc450075872參考文獻(xiàn)PAGEREF_Toc450075872h28HYPERLINKl_Toc450075873致謝PAGEREF_Toc450075873h30第一章概述1.1苯丙乳液苯乙烯以及丙烯酸酯共聚物乳液涂料同時(shí)又被稱作為苯

12、-丙乳液涂料，是一種用苯乙烯改性的丙烯酸酯系共聚物乳液涂料，笨丙乳液是采用苯乙烯部分或者是全部代替純丙乳液中的甲基丙烯酸甲酯。因?yàn)槭窃诠簿畚镏幸肓艘徊糠值谋揭蚁╂湺?能有效的提高其作為涂膜的耐水性、耐堿性、硬度、抗污性以及抗粉化性。苯丙乳液為乳白色液體，液體是帶有藍(lán)光。固體含量是4045，粘度是801500mPas，單體殘留量為0.5%，pH值一般在89左右。苯丙乳液的附著力相當(dāng)好，而且膠膜十分透明，耐水、耐油、耐熱、耐老化性能都非常良好，不僅可以用來(lái)作為紙品膠粘劑，還可以與淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纖維素鈉等膠粘劑一起配合來(lái)使用。此物一般貯存于530的庫(kù)房?jī)?nèi)，貯存期一般不會(huì)超過(guò)1年。該涂料的保

13、光性、保色性、戶外耐久性、抗污性不錯(cuò),還有對(duì)填料粘結(jié)強(qiáng)度相當(dāng)高;同時(shí)還可以用來(lái)配制高光澤乳液涂料；考慮到經(jīng)濟(jì)原因，其成本比純丙乳液涂料低上不少。這種涂料不僅僅能供水泥沙漿、灰泥沙漿、木材、混凝土底材的涂裝,還能有效的配制沙漿噴涂漆和水泥系涂料，當(dāng)然也可以大量地用來(lái)作為外墻的涂料。這類涂料用途十分廣泛，在乳液涂料總產(chǎn)量中占有一席之地，是一類非常具有發(fā)展前途的乳液涂料。1.2苯丙乳液發(fā)展簡(jiǎn)介乳化劑體系的研究進(jìn)展主要是由50-60年代開始，在當(dāng)時(shí)，人們研究比較多的是表面活性引發(fā)劑和表面活性鏈轉(zhuǎn)移劑；苯丙乳液的研究熱潮是出現(xiàn)在20世紀(jì)末和21世紀(jì)初，隨著可聚合乳化劑的優(yōu)異性能慢慢被人們所發(fā)現(xiàn)，研究也就

14、越來(lái)越集中在可聚合乳化劑上面了。極具有代表性的研究是由歐盟資助、GuyotA3等領(lǐng)導(dǎo)的由8個(gè)學(xué)術(shù)和5個(gè)工業(yè)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合進(jìn)行的系統(tǒng)性研究。這些實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)性地研究了可以影響可聚合乳化劑應(yīng)用性能的諸多影響因素，與此還探討了怎么做才能使可聚合乳化劑達(dá)到他們所預(yù)期的最佳使用效果。從那以后的系統(tǒng)研究逐漸減少，人們開始熱衷于進(jìn)行新結(jié)構(gòu)反應(yīng)型乳化劑的合成與性能的研究，期望著可以找到性能更加優(yōu)異的品種和開拓其應(yīng)用領(lǐng)域市場(chǎng)等。另一方面，近些年來(lái)，研究相對(duì)多的是將可聚合乳化劑應(yīng)用到微乳聚合中得以來(lái)制備無(wú)機(jī)或者是有機(jī)納米粒子。我國(guó)國(guó)內(nèi)有關(guān)反應(yīng)型乳化劑的研究是近幾年才開始興起，就眼前而言，較為熱門的幾種可聚合乳化劑有陰離

15、子型、陽(yáng)離子型馬來(lái)酸酯類的和丙烯酰胺可聚合乳化劑等。這幾年，在乳液聚合理論和技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了有機(jī)-無(wú)機(jī)納米復(fù)合高分子乳液，材料的復(fù)合也已經(jīng)開始從單純的機(jī)械共混逐步擴(kuò)大發(fā)展到了亞微觀的有機(jī)復(fù)合21。納米復(fù)合高分子乳液中一相為有機(jī)聚合物相，另一相為無(wú)機(jī)相合物相，該類型的復(fù)合材料與常規(guī)的聚合物無(wú)機(jī)填料復(fù)合體系不同，不僅僅在于有機(jī)相與無(wú)機(jī)相的簡(jiǎn)單混合，而更為重要的是兩相在納米尺寸范圍內(nèi)可以復(fù)合而成的。有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合乳液聚合是把有機(jī)物和無(wú)機(jī)物的長(zhǎng)處結(jié)合起來(lái)的一種新型乳液聚合技術(shù)。無(wú)機(jī)材料具有硬度高、耐老化、耐溶劑、價(jià)廉等長(zhǎng)處，與此同時(shí)有機(jī)材料具有成膜性好、柔韌性好、可選擇性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。用有機(jī)-無(wú)機(jī)

16、復(fù)合乳液聚合所得來(lái)的高分子乳液具有著與生俱來(lái)的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，比如說(shuō)附著性能好、耐水性好、透氣透濕性高、抗粘連性、力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)，在化工、電子學(xué)、光學(xué)、機(jī)械、生物學(xué)等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，市場(chǎng)前景無(wú)比燦爛。就現(xiàn)在而言，有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合乳液聚合最關(guān)鍵的技術(shù)是要解決有機(jī)、無(wú)機(jī)兩種材料的界面親和性，高性能有機(jī)硅-丙烯酸酯復(fù)合乳液是有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合乳液聚合最典型的代表22。1.3研究目的和步驟本課題是以生產(chǎn)苯丙乳液為目的，通過(guò)研究合成工藝路線的差異，來(lái)選擇最佳的且經(jīng)濟(jì)合理的工藝流程，設(shè)計(jì)的裝置中的主要設(shè)備聚合釜。由于設(shè)計(jì)需要每一批的進(jìn)料量、反應(yīng)時(shí)所放出熱量的速率、以及物料的粘度、密度和比熱等數(shù)據(jù)，因此本設(shè)

17、計(jì)工作主要分為兩步來(lái)進(jìn)行：1、資料收集：通過(guò)查閱有關(guān)資料來(lái)確定物料的進(jìn)料比、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度等相關(guān)的操作條件，通過(guò)生產(chǎn)需求來(lái)確定實(shí)際生產(chǎn)的進(jìn)料量，可以為工藝設(shè)計(jì)提供極其重要的計(jì)算數(shù)據(jù)，測(cè)產(chǎn)品的粘度密度等都要作為設(shè)計(jì)依據(jù)。2、設(shè)計(jì)計(jì)算：知道生產(chǎn)的進(jìn)料量，進(jìn)行物料衡算、熱量衡算；根據(jù)相關(guān)工藝操作要求，設(shè)計(jì)出合適高效的操作方式和生產(chǎn)工藝；再就是設(shè)備的選型問(wèn)題、計(jì)算得出聚合釜的主體尺寸；繪制出工藝流程圖以及聚合釜總裝圖。第二章廠址選擇及工廠總平面設(shè)計(jì)2.1廠址選擇2.1.1廠址選擇的原則1、符合當(dāng)?shù)爻擎?zhèn)總體發(fā)展規(guī)劃的要求，并盡量與附近企業(yè)相配合。2、面積和外形要滿足啤酒生產(chǎn)工藝的要求，并留有適當(dāng)?shù)臄U(kuò)

18、建余地。3、廠址地形宜平坦，地面傾斜坡度最好不超過(guò)3%,便于廠區(qū)運(yùn)輸線路布置。2.1.2廠址選擇從投資和經(jīng)濟(jì)效益考慮1、較方便的運(yùn)輸條件，距離公路或?qū)Ｓ描F路最短為好，以節(jié)省投資。2、有一定供電條件，滿足生產(chǎn)需要。3、所選廠址附近不僅有充足的水源，而且水質(zhì)應(yīng)較好。2.1.3廠址選擇結(jié)果本設(shè)計(jì)綜合以上各種因素，經(jīng)過(guò)半個(gè)月的探訪和實(shí)地考察，由于上窯發(fā)展較早，廠房建設(shè)較為密集，、金屬等重污染行業(yè)，有完善的污水處理系統(tǒng)，及消防系統(tǒng)，利于工廠進(jìn)駐。所以初步選擇了黃石市上窯作為工廠的廠址。2.2總平面設(shè)計(jì)2.2.1總平面的設(shè)計(jì)的原則和要求總平面設(shè)計(jì)必須符合國(guó)家各項(xiàng)方針的前體下，符合防火，衛(wèi)生規(guī)范，盡可能節(jié)約

19、用地，不占或少占農(nóng)田，少勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約建筑材料3。廠區(qū)占地面積包括廠區(qū)建筑物，露天原料，產(chǎn)品堆場(chǎng)，道路管廊，綠化用地等。第三章工藝流程設(shè)計(jì)3.1工藝方案的確定傳統(tǒng)乳液聚合方法得到的苯丙乳液。最低成膜溫度(MFT)比較高，常溫下不能成膜,大大限制了它的應(yīng)用范圍?？總鹘y(tǒng)的聚合方法是不能解決這一問(wèn)題的。核殼乳液聚合生成具有異相結(jié)構(gòu)的膠粒，能很好地解決這一問(wèn)題。制備核殼乳液最常用的方法就是種子聚合。乳液聚合是制造合成聚合物的主要實(shí)施方法之一。目前在世界范圍內(nèi)的乳液聚合法用來(lái)大量的制備各種類型乳液聚合物和聚合物乳液，其產(chǎn)品已廣泛的應(yīng)用于各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域中，成為不可缺少的材料或工作物質(zhì)。由于乳液聚合體系粘度低

20、，反應(yīng)中心乳膠粒直徑小，故容易散熱；乳液聚合反應(yīng)即可具有高的聚合反應(yīng)速率，又可獲得高分子量的聚合物，再者進(jìn)行乳液聚合所用設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝流程較短，不要求高溫高壓的反應(yīng)條件，操作方便，技術(shù)容易掌握，生產(chǎn)靈活性大。同時(shí)聚合物乳液以水為介質(zhì)，便宜，易得，不污染環(huán)境，不會(huì)對(duì)從事聚合物乳液生產(chǎn)和應(yīng)用的操作人員造成人體傷害，且聚合物乳液可以直接用作涂料、粘合劑等性能優(yōu)良的材料或工作物質(zhì)，所以，許多年來(lái)乳液聚合科學(xué)與技術(shù)一直保持長(zhǎng)盛不衰，乳液聚合理論、聚合物乳液和乳液聚合物的工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)都得到了快速的發(fā)展。本實(shí)驗(yàn)采用種子乳液聚合法。3.1.1反應(yīng)時(shí)間的選擇25固定乳化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%，引發(fā)劑用量質(zhì)量分

21、數(shù)0.4%，反應(yīng)溫度80時(shí)，溫度對(duì)黏度的影響，由圖3-1可知，選擇反應(yīng)時(shí)間為3小時(shí)比較合適。3.1.2產(chǎn)品主要技術(shù)性能指標(biāo)外觀：帶有藍(lán)色熒光的白色乳液固含量：(402)%pH值：78粘度：801500mPas最低成膜溫度：15圖3-1乳化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)粘度影響3.2工藝原理乳液聚合是以水為連續(xù)相（分散劑），在表面活性劑（乳化劑）存在下，使聚合反應(yīng)發(fā)生在由乳化劑形成的乳膠粒內(nèi)部（即表面活性劑形成的膠束作為微反應(yīng)器），制備高分子材料的一種方法。乳液聚合技術(shù)較本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合相比較，有許多重要特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)，既可制備高分子量的聚合物，又有高的聚合反應(yīng)速率。反應(yīng)體系易散熱，有利于聚合反應(yīng)的控制。

22、生產(chǎn)設(shè)備和工藝簡(jiǎn)單，操作方便，靈活性大，代表了環(huán)境保護(hù)技術(shù)的發(fā)展方向，很多場(chǎng)合下，聚合物乳液可直接利用。因此，近年來(lái)乳液聚合技術(shù)發(fā)展很快，特別是在聚合技術(shù)上派生、發(fā)展了多種新技術(shù)、新方法。乳液聚合體系主要有四大組分：?jiǎn)误w、分散介層（水）、乳化劑、引發(fā)劑，其次還有用了pH調(diào)節(jié)并改善乳液流動(dòng)性的電解層，pH調(diào)節(jié)用的中和劑等。依據(jù)反應(yīng)單體與反應(yīng)性質(zhì)，來(lái)選用不同的乳化劑。乳化劑是決定乳液穩(wěn)定性的最主要因素，對(duì)反應(yīng)速率、乳液粘度、膠粒尺寸等也有很主要的作用。乳化劑的選擇除單體要求的種類外，一般以體系要求的HLB值決定其配比和用量，而且多以非離子型與離子型乳化劑復(fù)配，常用的乳化劑如下：用于乳液聚合的引發(fā)劑

23、主要是以過(guò)氧化氫為母體的衍生物，如過(guò)硫酸銨（NH4）2S2O8、過(guò)硫酸鉀K2S2O8、有機(jī)過(guò)氧化氫，對(duì)某些體系，還可采用其他熱分解引發(fā)劑如芳基偶氮氨基化合物等。經(jīng)典的乳液聚合物工藝的定性理論（用以描述乳液聚合體系中各種物料所處的狀態(tài)及它們之間的相互影響、相互作用和相互轉(zhuǎn)化規(guī)律）將乳液聚合過(guò)程分為四個(gè)階段：分散階段：乳化劑在分散相（水）中形成膠束：加入部分單體后，在攪拌作用下，部分形成單體珠滴、部分增溶在乳化劑形成的膠束中或溶解在水相中。乳化劑、單體化水相、單體珠滴和膠束之間建立動(dòng)態(tài)平衡。階段（成核階段）：水溶性引發(fā)劑加入到體系中后，在反應(yīng)溫度下引發(fā)劑在水相中開始分解出初始自由基，或擴(kuò)散到膠束中

24、或在水相引發(fā)聚合，或擴(kuò)散到單體珠滴中。無(wú)論那種情況都可引發(fā)單體聚合形成乳膠粒。階段（乳膠粒長(zhǎng)大階段）：聚合反應(yīng)發(fā)生在乳膠粒中，逐漸加入的單體形成單體珠滴，單體由單體珠滴通過(guò)水相擴(kuò)散到乳膠粒中，在其中進(jìn)行聚合反應(yīng)，使乳膠粒長(zhǎng)大，此時(shí)，乳化劑和導(dǎo)體在乳膠粒、水相和單體珠滴間建立動(dòng)態(tài)平衡。單體珠滴消失。標(biāo)志階段結(jié)束。階段（聚合反應(yīng)完成階段）：在該階段，膠束和單體珠滴都不見了。絕大多數(shù)未反應(yīng)的單體集中在乳膠粒內(nèi)部，只有極少數(shù)的單體溶解在水相中，單體和乳化劑在水相和乳膠粒之間建立動(dòng)態(tài)平衡。水相中的引發(fā)劑分解出自由基，擴(kuò)散到乳膠粒中，在乳膠粒中引發(fā)聚合，使乳膠粒中的單體逐漸降低。使單體轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大至反應(yīng)

25、結(jié)束。3.3設(shè)計(jì)原則，依據(jù)和指導(dǎo)思想3.2.1設(shè)計(jì)原則（1）本設(shè)計(jì)每一環(huán)節(jié)都遵循國(guó)家政策、法律、法令及行業(yè)規(guī)范；（2）在結(jié)合國(guó)情的前提下，采用世界先進(jìn)生產(chǎn)工藝，合理的控制生產(chǎn)開銷、堅(jiān)決保證生產(chǎn)的安全以及對(duì)三廢的嚴(yán)格處理。（3）采用國(guó)內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)的成套設(shè)備；（4）成品標(biāo)準(zhǔn)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。3.3.2設(shè)計(jì)依據(jù)（1）依據(jù)學(xué)校下達(dá)的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書；（2）依據(jù)實(shí)習(xí)公司的有關(guān)資料；（3）依據(jù)圖書館及網(wǎng)上查詢的有關(guān)資料。3.3.3指導(dǎo)思想(1)為了保證產(chǎn)品的高質(zhì)量和生產(chǎn)過(guò)程的安全，采用懸浮聚合工藝；(2)生產(chǎn)過(guò)程采用自動(dòng)化控制，機(jī)械化操作；(3)對(duì)于可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)，安裝報(bào)警消防設(shè)施；(4)為達(dá)到環(huán)保要

26、求采用技術(shù)成熟的溶液聚合方法，并對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中排放出來(lái)的廢物進(jìn)行處理；(5)為保證生產(chǎn)正常的進(jìn)展和操作便利以及工作人員的安全，廠房、車間、設(shè)備的布局一定要嚴(yán)格執(zhí)行土建標(biāo)準(zhǔn)。第四章原料，配方設(shè)計(jì)及選型依據(jù)4.1原料的用量4.1.1單體用量23不同的單體具有不同的性能，一種單體均聚物一般不具備全面的性能(表4-1)，需選用多種單體進(jìn)行共聚合成。丙烯酸丁酯玻璃化溫度較低，是一種軟單體。如其含量較高，則產(chǎn)品強(qiáng)度低，但成膜性好。苯乙烯玻璃化溫度較高，是一種硬單體，如其含量較高，則產(chǎn)品強(qiáng)度高，但成膜性差。故二者共用，通過(guò)調(diào)整比例，可使乳液性能較為理想。表4-1不同單體的性能性能成膜性硬度拉伸強(qiáng)度附著力耐濕性

27、耐熱性耐紫外線丙烯酸丁酯有很軟很低良好一般良好良好苯乙烯無(wú)硬高良好優(yōu)優(yōu)一般4.1.2乳化劑的選擇和用量23在乳液聚合中，乳化劑的性能影響聚合反應(yīng)的速度、相對(duì)分子質(zhì)量大小及分布、乳膠粘度和穩(wěn)定性。陰離子乳化劑賦予乳液較好的機(jī)械穩(wěn)性；非離子乳化劑賦予乳液較好的化學(xué)穩(wěn)定性。經(jīng)實(shí)踐對(duì)比，選用陰離子型乳化劑十二烷基硫酸鈉與非離子型乳化劑op-10組成復(fù)合體系，可提高乳液的穩(wěn)定性，解決膠體易破乳問(wèn)題，同時(shí)根據(jù)乳化劑對(duì)粘度的影響，其最佳用量：十二烷基硫酸鈉為0.6%，op-10為0.3%。圖1乳化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)粘度影響4.1.3引發(fā)劑的用量23引發(fā)劑是聚合反應(yīng)的觸媒。用量少則反應(yīng)不完全，用量大則反應(yīng)劇烈甚至爆

28、聚。因此適當(dāng)?shù)挠昧坎粌H可使聚合過(guò)程穩(wěn)定，而且也可使聚合反應(yīng)完全。一般引發(fā)劑用量占單體量的0.2%0.7%之間24，經(jīng)實(shí)驗(yàn)，一般選擇過(guò)硫酸銨為引發(fā)劑，用量為0.4%。4.2選型依據(jù)4.2.1總體概述為反應(yīng)溫度分布均勻，需使用攪拌反應(yīng)釜。典型的攪拌反應(yīng)器如圖4所示，它主要由攪拌罐、攪拌裝置和軸封三大部分組成。攪拌罐包括罐體、加熱裝置及附件。罐體為一個(gè)提供化學(xué)反應(yīng)空間的容器。由于化學(xué)反應(yīng)一般都要吸收和放出熱量，因此在容器的內(nèi)部或外部設(shè)置加熱或者冷卻裝置。例如在容器外部設(shè)置夾套，或者在容器內(nèi)部設(shè)置蛇管；為了與減速機(jī)和軸封相連接，頂蓋上要焊裝底座；為了便于檢修內(nèi)件及加料和排料，需要裝焊人孔，手孔和各種管

29、件；為了在操作過(guò)程中有效地監(jiān)視和控制物料的溫度，壓力和料面高度，則需要安裝溫度計(jì)，壓力圖4表，液面計(jì)，視鏡和安全泄放裝置；有是為了改變物料流型，增強(qiáng)攪拌強(qiáng)度，強(qiáng)化傳質(zhì)和傳熱，還要在罐體的內(nèi)部焊裝擋板和導(dǎo)流筒。另外，在罐體上還需設(shè)置工藝接管等附件，但是隨著附件的增加，往往會(huì)給設(shè)備的制造和維修帶來(lái)很多麻煩，增加設(shè)備制造和維修費(fèi)用。所以在確定攪拌罐結(jié)構(gòu)的時(shí)候應(yīng)全面綜合考慮，使設(shè)備滿足生產(chǎn)工藝要求有做到經(jīng)濟(jì)合理，實(shí)現(xiàn)最佳化設(shè)計(jì)26。4.2.2罐體的長(zhǎng)徑比選擇罐體的長(zhǎng)徑比應(yīng)考慮的主要因素有3個(gè)方面，即長(zhǎng)徑比對(duì)攪拌功率的影響，對(duì)傳熱的影響以及物料攪拌反應(yīng)特性對(duì)長(zhǎng)徑比的要求。罐體長(zhǎng)徑比對(duì)攪拌功率的影響一定結(jié)

30、構(gòu)型式攪拌器的槳葉直徑同與其裝配的攪拌罐罐體內(nèi)徑通常有一定的比例范圍。隨著罐體長(zhǎng)徑比的減小，即高度減小而直徑放大，攪拌器槳葉直徑也相應(yīng)放大。在固定的攪拌軸轉(zhuǎn)數(shù)下，攪拌器功率與攪拌器槳葉直徑的5次方成正比。所以，隨著罐體直徑的放大，攪拌器功率增加很多，這對(duì)于需要較大攪拌作業(yè)功率的攪拌過(guò)程是適宜的，否則減小長(zhǎng)徑比只能無(wú)謂地消耗一些攪拌器功率，長(zhǎng)徑比則可以考慮選得大一些。罐體長(zhǎng)徑比對(duì)傳熱的影響套傳熱有顯著影響。容器一定時(shí)長(zhǎng)徑比越大則罐體盛料部分表面積越大，夾套的傳熱面積也就越大。同時(shí)長(zhǎng)徑比越大，則傳熱表面距離罐體中心越近，物料的溫度梯度就越小，有利于提高傳熱效果。因此單從夾套傳熱角度考慮，一般希望長(zhǎng)

31、徑比取得大一些。物料特性對(duì)罐體長(zhǎng)徑比的要求某些物料的攪拌反應(yīng)過(guò)程對(duì)罐體長(zhǎng)徑比有著特殊要求，例如發(fā)酵罐之類，為了使通入罐內(nèi)的空氣與發(fā)酵液有充分的接觸時(shí)間，需要有足夠的液位高度，希望長(zhǎng)徑比取得大一些。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，幾種攪拌罐的長(zhǎng)徑比大致如表4-2。表4-2幾種攪拌罐的長(zhǎng)徑比種類設(shè)備內(nèi)物料類型H/D一般攪拌器液-固相或液-液相物料11.5氣液相物料發(fā)酵罐類.4.2.3裝料系數(shù)26選擇了罐體長(zhǎng)徑比之后，還要根據(jù)攪拌罐操作時(shí)所允許的裝滿程度考慮選擇裝料系數(shù)，然后經(jīng)過(guò)初步計(jì)算，數(shù)值圓整及核算，最終確定筒體直徑和高度。反應(yīng)液體積VR與反應(yīng)器實(shí)際體積VT有如下關(guān)系：VRVT（m3）（11）設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理地選用裝

32、填系數(shù)值，盡量提高設(shè)備利用率。通常可取0.60.85。如果物料在反應(yīng)過(guò)程中起泡沫或呈沸騰狀態(tài)，應(yīng)取低值，約0.60.7；如果物料反應(yīng)平穩(wěn)，取0.80.85（物料黏度較大可取大值）。4.2.4確定筒體直徑和高度27知道了筒體的長(zhǎng)徑比和裝填系數(shù)之后，還不能直接算出筒體直徑和高度，因?yàn)楫?dāng)筒體直徑不知道時(shí)封頭的容積就不知道，罐體全容積也不能最后知道。查表【7】標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的體積為0.131D3、h封=D/4。令：h為釜體直邊高、H為反應(yīng)器釜體總高度，則：H=h+2h封=h+D/2=1.5D若取H/D=1.5，則有：h=DVT=D2h/4+0.262D3=D3/4+0.262D3=1.047D3（12）

33、所以D=（13）圓整后查表【7】選取公稱直徑。所以，釜直邊高h(yuǎn)=(VT-2V封)/0.785D2（14）再重新計(jì)算H及新的長(zhǎng)徑比，大致符合要求便可。4.3攪拌設(shè)備的傳熱4.3.1傳熱方式反應(yīng)器的加熱和冷卻有多種方式?？稍谌萜鞯耐獠炕騼?nèi)部設(shè)置供加熱或冷卻的換熱裝置，例如在容器外部設(shè)置夾套，在容器內(nèi)部設(shè)置蛇管換熱器等，一般用的最普遍的采用夾套傳熱的方式。4.3.2夾套傳熱傳熱夾套一般由普通碳鋼制成，它是一個(gè)套在反應(yīng)器筒體外面能形成密封空間的容器，既簡(jiǎn)單又方便（如圖6）。夾套上設(shè)有水蒸汽、冷卻水或其他加熱、冷卻介質(zhì)的進(jìn)出口。如果加熱介質(zhì)是水蒸氣，則進(jìn)口管應(yīng)靠近夾套上端，冷凝液從底部排除；如果傳熱介質(zhì)

34、是液體，則進(jìn)口管應(yīng)安置在底部，液體從地步進(jìn)入，上部流出，使介質(zhì)能充滿整個(gè)夾套的空間。有時(shí)，對(duì)于較大型容器，為了得到較好的傳熱效果，在夾套空間裝設(shè)螺旋導(dǎo)流板，以縮小夾套中的流體的流通面積，提高流體的流動(dòng)速度和不避短路，但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜一些。夾套的高度決定于傳熱面積F，而傳熱面積F是由工藝要求確定。但須注意的是夾套高度一般應(yīng)不低于料液的高度，應(yīng)該比器內(nèi)液面高出50100mm左右，以保證充分傳熱。根據(jù)裝料系數(shù)，則物料容積V，因此，夾套高度H夾可由下式來(lái)估算：H夾（V-V封）/f（15）f=D2/4（16）式中：f筒體橫截面積（m2）；D容積內(nèi)直徑（m）；裝料系數(shù)；V容器容積（m3）；V封封頭容積(m3

35、)4.3.3蛇管傳熱當(dāng)需要的傳熱面積較大、而夾套傳熱在允許的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)不能滿足要求時(shí)，或是殼體內(nèi)襯有橡膠、耐火磚等隔熱材料而不能采用夾套時(shí)，可采用蛇管傳熱，蛇管的管長(zhǎng)與管徑之比見表4-3。表4-3管長(zhǎng)與管徑之比值表蒸汽壓力（kgf/cm2）0.451.25235管長(zhǎng)與管徑最大比l/d1001502002252754.3.4內(nèi)傳熱擋板和夾套隨著反應(yīng)器容積的增大，傳熱問(wèn)題顯得突出起來(lái)，光靠夾套已很不夠，常常要在反應(yīng)器內(nèi)附加傳熱擋板。傳熱擋板既可以增加傳熱面積，移走熱量，又可以強(qiáng)化攪拌效果，起破壞渦流控制流型效果。4.4確定傳熱方式反應(yīng)釜一般需采用夾套，而夾套又有多種類型各種類型夾套的適用范圍見表4

36、-4。表4-4各種類型夾套的使用范圍夾套形式溫度()壓力（kgf/cm2）整體夾套350300616半圓管夾套2801064型鋼夾套225625蜂窩夾套25025404.4.1整體夾套的結(jié)構(gòu)類型按照對(duì)罐體的包覆程度，夾套可分為4種類型。第一種僅圓筒的一部分有夾套，用在需要加熱面積不大的場(chǎng)合。第二種為圓筒的一部分和下風(fēng)頭包有夾套。這種夾套是常用的類型結(jié)構(gòu)。第三種是為減小罐體的外壓計(jì)算長(zhǎng)度L，或者為了實(shí)現(xiàn)在罐體的軸線方向分段地控制溫度、進(jìn)行加熱和冷卻而采用的分段夾套，各段之間設(shè)置加強(qiáng)圈或采用能夠起到加強(qiáng)圈作用的夾套封口件。這種結(jié)構(gòu)適用于罐體細(xì)長(zhǎng)的場(chǎng)合。第四種為全包覆式夾套。4.4.2整體夾套夾套的

37、尺寸及連接型式整體夾套和罐體有2種連接型式，即不可拆卸式和可拆卸式。不可拆卸式夾套的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封可靠，主要適用于碳鋼制的攪拌設(shè)備?？刹鹦妒綂A套的連接結(jié)構(gòu)，用在操作條件較差，以及要求定期檢查罐體外部表面或者要求定期清洗夾套內(nèi)污垢的場(chǎng)合。夾套直徑確定見表5。表5整體夾套直徑的確定Dg500600700180020003000DjDg+50Dg+100Dg+2004.5攪拌器4.5.1攪拌器分類及參數(shù)28攪拌器是攪拌槽的核心設(shè)備，一般是根據(jù)不同的應(yīng)甩條件和不同的工藝要求而設(shè)計(jì)的，其主要在于攪拌葉輪的型拭和傳動(dòng)裝置有區(qū)別。（一）依據(jù)葉輪的形狀來(lái)分有：1槳式有分平槳和折槳兩種。其槳寬和葉徑之比多為0.

38、10.25，折槳角度為45、60一般只有兩片槳葉，槳葉外沿圓周速度為1.05.0ms，轉(zhuǎn)速為1100rpm，適用粘度在2P以下的液體，葉徑和槽徑之比為0.350.80，個(gè)別可達(dá)0.9，可安裝成單層式或多層式。2渦輪式可分為開啟式和圓盤式，如平直葉，彎葉，圓盤平葉，圓盤彎葉等，槳數(shù)一般為6片，葉寬與葉徑之比為0.150.3(以0.2居多)，葉沿圓周速度為4l0ms，轉(zhuǎn)速為10300rpm，分別適于粘度50P和10P以下的液體，葉徑與槽徑之比為0.20.5。3推進(jìn)式一般有三片槳葉，螺距與葉徑之比約為12，外沿圓周線速度達(dá)315ms，轉(zhuǎn)速為100500rpm，適于粘度在2P以下的液體，葉徑和槽徑之比

39、為0.20.5。4錨框式也是兩葉形式，外沿圓周速度為l5ms，轉(zhuǎn)速為l100rpm，適于粘度小于100P的液體攪拌，葉徑與槽徑之比達(dá)0.90.98，特別用于攪拌范圍較大或液體易粘附于槽壁的場(chǎng)合。5螺帶式圓周速度一般小于2ms，轉(zhuǎn)速0.550rmin，葉徑與槽徑之比為0.90.98，適于粘度小于100P的場(chǎng)臺(tái)。6高剪切式有鋸齒式，三角葉式等，適用于需高剪切的情況。（二）依據(jù)葉輪所造成的槽內(nèi)液體循環(huán)流動(dòng)途徑來(lái)分有（圖4-1）1軸向流葉輪特點(diǎn)是直徑小，轉(zhuǎn)速高，循環(huán)量大，常用于互溶液混合、傳熱和固體懸浮，特別是沉降速度低、無(wú)腐蝕的固體懸浮。一般要求精度在5P。以內(nèi)，可用于大容積的攪拌槽，其標(biāo)準(zhǔn)形式是螺

40、旋槳式葉輪。2徑向流葉輪葉輪施以離心力，沿半徑方向流出，上下方補(bǔ)圖4-1葉輪所造成的槽內(nèi)液體循環(huán)流動(dòng)途徑充流入。有良好的適應(yīng)各種操作要求的性能，特別對(duì)于粘度高的液體攪拌。4.5.2攪拌器選型48攪拌器是根據(jù)不同攪拌目的的工藝要求而造型的。不同工藝過(guò)程對(duì)槽中流動(dòng)的能量分配不同，攪拌槽中的混臺(tái)過(guò)程主要以混合是否均勻，即調(diào)勻度和以分散集中程度，即分隔尺寸等表示。為了達(dá)到一定的調(diào)勻度，需要一定的總體流動(dòng)；為了達(dá)到一定的分隔尺度，則需要一定的湍流強(qiáng)度，不同的工藝過(guò)程對(duì)總體流動(dòng)與湍流強(qiáng)度有不同的要求。一個(gè)好的選型方法最好具備兩個(gè)條件，一是選擇結(jié)果合理，一是選擇方法簡(jiǎn)便，而著兩點(diǎn)卻往往難以同時(shí)具備。由于液體

41、的黏度對(duì)攪拌狀態(tài)有很大的影響，所以根據(jù)攪拌介質(zhì)粘度的大小來(lái)選型是一種基本的方法。4.5.3攪拌槽體及附件30槽體型式及尺寸槽體型式多為立式，一般用圓形槽碟形底為多，應(yīng)避免錐底和帶棱角的槽，以免固體顆粒在死角處聚積，最好是槽中液深H和槽徑之比為1：1，淺槽可為1：2或1：3，深槽在125：1以上時(shí)，就需安裝多個(gè)攪拌器葉輪，一般可按下式求得：葉輪個(gè)數(shù)實(shí)際液體深液體比重槽徑每個(gè)葉輪間距應(yīng)為11.5葉徑。附件攪拌槽附件包括檔板、異流簡(jiǎn)等1檔板其作用是防止?jié){體打漩，以免固體顆粒因離心力向槽壁聚集和吸入空氣；此外，檔板還可增大湍動(dòng)程度。檔板為垂直安裝在槽內(nèi)壁，其數(shù)量可用“充分檔板化”條件確定，所謂“充分檔

42、板化”就是再增加檔板數(shù)而不再能改善攪拌效果的擋板數(shù)量，可用下式估算：m(w/d)1.2=0.35（17）式中m“充分擋板化”的檔板數(shù)；w和d檔板寬和葉輪直徑。一般取w/d=1/101/12，m=6已足夠。檔板雖能減少水平環(huán)流，提高懸浮效果，但也會(huì)在檔板的背面形成滯流區(qū)，引起固體顆粒的聚積，為此，在檔板與槽壁之問(wèn)常留有一定縫隙，其寬度為檔板寬的0.10.15倍。2導(dǎo)流筒其作用主要是確定循環(huán)路徑以減少短路，同時(shí)亦加大筒內(nèi)液體的攪拌程度。但由于使阻力增加，消耗攪拌器的功率，因此需視具體要求決定是否設(shè)置。4.5.4葉輪位置與標(biāo)準(zhǔn)攪拌槽30葉輪一般設(shè)在槽中心，葉輪到槽底的距離c約等于葉輪直徑d，但對(duì)沉降

43、速度較快的固俸顆粒，則應(yīng)降低安裝位置。葉輪直徑與槽徑之比dD與所選擇的葉輪型式有關(guān)，常用的范圍為：平槳式dD=0.500.83；滑輪式dD=0.330.40；螺槳式dD=0.10.33。由于攪拌槽的幾何特性對(duì)液體流型與攪拌效果有較大影響，目前已研究確定一種“標(biāo)準(zhǔn)”形式妁攪拌槽，其性能可滿足大多數(shù)工藝操作過(guò)程的要求。其幾何尺寸如下：dD=13，H1=d，HD=1;w1d=l5，111=4，Ld=14；wD：l10。此外，葉輪為6片平槳滑輪，安裝在直徑為s的中心圓盤上。各式中：w1葉輪寬，L一葉片長(zhǎng)。4.5.5攪拌器功率的估算30對(duì)于不同的工藝過(guò)程需要不同的動(dòng)力，對(duì)于一定結(jié)構(gòu)槽體和一定型式的攪拌器

44、，當(dāng)用某種轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌，使攪拌器連續(xù)運(yùn)行所需的動(dòng)力就是攪拌器的功率。4.5.1影響攪拌器功率的因素?cái)嚢枧c槽內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，因此，影響流動(dòng)狀態(tài)的因素也會(huì)影響攪拌器的功率。如1攪拌器的幾何參數(shù)槳葉直徑d，槳葉寬w1，槳葉角，轉(zhuǎn)速n，時(shí)數(shù)m，槳葉片離槽底高c等；2攪拌槽的幾何參數(shù)：槽徑D，槽高H0(液深)，擋板寬w，檔板數(shù)m，導(dǎo)流筒尺寸等；3攪拌漿體物性參數(shù)：漿體密度，粘度，顆粒粒徑d，密度s等。4.5.2功率估算方法31本設(shè)計(jì)采用準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)法。一般關(guān)聯(lián)式從諸影響攪拌功率的因素中，暫不考慮形狀幾何參數(shù)的影響，其功率有如下函數(shù)式：N=n3dj5(n2dj/g)（-lgRe)/式中、依槳型不同，可從表4-

45、5查得。表4-5推進(jìn)式、渦輪式攪拌槳的、值槳型dj/D3葉推進(jìn)式0.470.370.330.300.222.62.32.11.7018.018.018.018.018.06葉渦輪式0.300.331.01.010.010.0第五章工藝計(jì)算5.1物料衡算5.1.1預(yù)乳化液組成（W%）表-1預(yù)乳化液組成甲基丙烯酸甲酯(MMA)2%丙烯酸丁酯(BA)24.9%丙烯酸(AA)2%HYPERLINK/suoxie/ZGdkZg.htmlt_blank丙烯腈（AN）2%苯乙烯（St）17.9%十二烷基硫酸鈉（SDS）0.6%Op-100.3%去離子水34.45%5.1.2引發(fā)劑組成去離子水15.45%；引

46、發(fā)劑APS0.4%由于工業(yè)操作、物料的轉(zhuǎn)移和反應(yīng)過(guò)程中原料的揮發(fā)等，可能會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，因此按照平均轉(zhuǎn)化率帶入計(jì)算，結(jié)果會(huì)存在一定的誤差。按每年工作300天計(jì)算，每天生產(chǎn)三班次，生產(chǎn)乳液M=60000噸/（3003）=55，56噸/次=55.56103kg/次按平均轉(zhuǎn)化率按90.00%來(lái)計(jì)算，則每批的投料量,由于各物質(zhì)密度均大于水，故可按1g/ml估算所需反應(yīng)釜體積：55，56103kkg/90.00%=61.73103kgm水=49.9%61.73103=3.08104kgV水=30800000mlmSDS=0.6%61.73103=3.7102kgVSDS=370000mlmOP=

47、0.3%61.73103=1.85102kgVOP=186000mlmBA=24.9%61.73103=1.54103kgVBA=15400000mlmMMA=2%61.73103=1.23103kgVMMA=1230000mlmAN=2%61.73103=1.23103kgVAN=1230000mlmSt=17.9%61.73103=1.105103kgVSt=11060000mlmAA=2%61.73103=91.23103kgVAA=1230000mlmAPS=0.4%61.73103=2.47103kgVAPS=247000ml總物料V0=V水+VSDS+VOP+VBA+VMMA+VA

48、N+VSt+VAA+VAPS=61.74m3將V0=61.7302106ml修整為VR=60m35.2熱量衡算查物性手冊(cè)得32：摩爾生成焓的估算：Hfo=10.835+BA:Hfo=10.835+53.712-313.545+3(-20.763)+(-45.947)=-357.234KJ/molMMA:Hfo=10.835+64.145+2(-45.947)+(-313.545)=-330.459KJ/molAN:Hfo=10.835+53.713+88.298-(-20.763)=173.608KJ/molKJ/molSt:Hfo=10.835+53.712+(-9.66)=54.887KJ

49、/molAA:Hfo=10.835+53.712+(-396.242)=-331.695KJ/mol密度:BA:0.894999.95=893.96kg/m3MMA:0.9431999.95=943.05kg/m3AN:0.8004999.95=800.36kg/m3St:887kg/m3AA:1.0511999.95=1051.05kg/m3質(zhì)量進(jìn)料：BA:15,4899.755=13766.98kgMMA:1.23943.05=1159.95kgAN:1.23800.36=984.44kgSt:11.05887=9801.35kgAA:1.231051.047=1292.79kg水：30.

50、8103kg乳化劑：op-10：154.4kgSDS：308.8kg單體轉(zhuǎn)化率按80%計(jì)算，則生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)料單體被轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的量為：BA:13766.9880.00%=11013.5811013.58/128=86.04kmolMMA:1159.9580.00%=927.96927.96/100=9.28kmolAN:984.4480.00%=787.55787.55/53=14.86kmolSt:9801.3580.00%=7841.087841.08/104=75.39kmolAA:1292.7980.00%=829.0661034.23/72=14.576kmol假設(shè)全部聚合為一個(gè)分子：

51、17BA+2MMA+3AN+17St+3AAHfo=10.835+93n(-20.763)+40n(-3.766)+21n(-45.947)+2n17.119+3n88.298-(-20.763)+3n(-396.242)+17n(-9.66)+19n(-313.545)=10.835-9995.366nkJ/mol聚合物質(zhì)量：11013.58+927.96+787.55+7841.08+1034.23=21604.4kg分子量：（17128+2100+353+17104+372）n=4519n所以每一批物料的反應(yīng)熱為：（21604.4/4519n(10.835-9995.336n)-34.8

52、39(-357.234)+3.921(-330.459)+6.029173.608+30.43354.887+5.788(-331.6960)103=21604.4（10.835-9995.366n）/4519n+11947.153103kJ其中n=6.021026Q=-3.584107kJ/批第六章設(shè)備計(jì)算6.1反應(yīng)釜設(shè)計(jì)VR=60106ml=60m3；釜內(nèi)：物料比重=953.76kg/m3；壓力P1=0.192MP；溫度t1=80；黏度=0.3565mPas（水，80）夾套：溫度t2=20；壓力P2=0.192MP6.1.1估算內(nèi)徑：反應(yīng)器總體積VT=VR/=60/0.6=100m3釜實(shí)際

53、高H=h+2h封=h+D/2=1.5DH/D是釜體中心部位與邊緣部位傳熱均衡應(yīng)取較大值，取H/D為1.5則有h=DVT=/4D2h+0.262D3=/4D883+0.262D3=1.047D3VT反應(yīng)器體積（m3）VR物料體積（m3）圖8反應(yīng)釜基本尺寸D=4.57m圓整為4600mm裝填系數(shù)0.60.85，反應(yīng)過(guò)程體積有微小變化，應(yīng)取較小值，取0.6D釜體直徑6.1.2封頭設(shè)計(jì)27標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭:取公稱直徑DN=4600mm封頭曲面高h(yuǎn)封=1150mm圓整取1100m直邊高h(yuǎn)2=50mm=2036取為20mm封頭材料選取Q235-AF常壓操作承受內(nèi)壓和外壓相等釜直邊高h(yuǎn)=(VT-2V封)/0.7

54、85D2=(100-20.1314.63)/(0.7854.62)=4.57m圓整取4600m釜的實(shí)際高H=h+2h封=4600+21100=7000m6.1.3確定筒體高度釜體圓形直筒部分h1=h-2h2=4600-250=4500m內(nèi)表面積34:S=1.083D2=1.0834.572=22.62m2V封=0.131D3=0.1314.573=12.50m3液面在圓形直筒部分的高度h0=(VR-V封)/(D/2)2=（50-10.415）/（0.7854.572）=2.897m6.2傳熱面積物料與釜接觸的面積S0=F封+F筒=20.025+4.572.897=64.19m2計(jì)算傳熱面積是否

55、夠用35：6.2.1確定流型測(cè)定苯丙乳液在80時(shí)的粘度為275mPaS，在壁溫時(shí)的表觀粘度w=270mPaS導(dǎo)熱系數(shù)近似取為80水的導(dǎo)熱系數(shù)6.74510-4KJ/ms平均密度=953.76kg/m3，80下平均比熱容Cp=2.982KJ/kg12Re=ND2/=953.762004.572/（600.275）=2414446.2.2計(jì)算hjPr=Cp/=2.9820.275/(6.74510-4)=1216在Re=5000850000范圍內(nèi)，有擋板，傳熱關(guān)聯(lián)式為：Nu=hjDT/=0.76Re0.66Pr0.33（/w)0.14=0.762414440.6612160.33(270/275)

56、0.14=28209hj=282096.74510-4/4.57=4.163KJ/m2s6.2.3計(jì)算總的傳熱系數(shù)釜壁與冷卻水的對(duì)流傳熱系數(shù)可用普通方法計(jì)算36在該冷卻條件下，取為h=3.39KJ/m2s水側(cè)污垢系數(shù)一般取為1.44KJ/m2s5.2.4計(jì)算傳熱面積35平均傳熱溫差：80804025T4055Tm=50S=q/KT=(2.657107/3)/(0.524360050)=93.900m2S-S0=93.900-56.845=37.055m2分析結(jié)果與解決辦法：由于所需傳熱面積大于實(shí)際的傳熱面積，需內(nèi)置蛇管增加傳熱面積。蛇管可以縮短傳熱距離，使傳熱均勻進(jìn)行，同時(shí)可起到導(dǎo)流筒的作用，

57、強(qiáng)化攪拌效果37。并根據(jù)表1-6選用0.45kgf/cm2的蒸汽壓力，蛇管管長(zhǎng)與管徑之比值為80。6.3確定筒體厚度考慮到殼體工作溫度，材料要承受足夠的強(qiáng)度，而且必須還具有腐蝕性能30，所以選材料Q235-AF28。筒體受0.192MP內(nèi)壓時(shí)（考慮到釜內(nèi)的液體壓力以及筒體外壁受到夾套中加熱介質(zhì)的壓力，取其中的較大值），筒體的計(jì)算厚度：SPDi/(2t-P)（54）P：設(shè)計(jì)壓力，裝安全閥時(shí)是操作壓力的1.1倍P=0.1921.1=0.2112MPt：材料Q235-AF在100時(shí)的許用應(yīng)力t=113MP：焊縫系數(shù)，雙面對(duì)接焊，局部無(wú)損探傷=0.8533壁厚附加量C=C1+C2=0.8+2=2.8釜

58、體承受0.192MP的外壓時(shí)38筒體計(jì)算壁厚S0=PDi/(2t-P)=4.8mm設(shè)計(jì)厚度Sd=S0+C2=4.8+2=6.8mmC1=0.8考慮操作壓力，取筒體壁厚Sd=18mm檢查：t、C1無(wú)變化，Sd=18mm合適筒體外徑D0=Di+2Sd=4636mm6.4夾套的設(shè)計(jì)38根據(jù)反應(yīng)條件，夾套設(shè)計(jì)用半圓管夾套及蛇管換熱。夾套內(nèi)壓為0.192MP。用水蒸汽加熱，無(wú)腐蝕，與釜體選同一材料。6.4.1確定夾套直徑D夾=4600mm+250mm=4850mm6.4.2確定夾套高度H夾=h0+h2=2.897+0.050=2.947m，取H夾=3.0m6.4.3確定夾套筒體壁厚S夾PD夾/(2t-P

59、)+C1=5.0+0.8=5.8mm取6mm，此處=0.8，不必全部探傷，且不能雙面焊6.4.4確定夾套封頭壁厚S夾封PD夾/(2t-0.5P)+C=5.4mm取S夾封=6mm6.5拌器設(shè)計(jì)396.5.1攪拌器類型選擇查表5-1攪拌器型式及重要參數(shù)40，由反應(yīng)機(jī)理即黏度可以知，適合選用平直葉開啟渦輪式和推進(jìn)式。由于一次處理物料較多，液面較高選用雙層攪拌，兩層都用渦輪式。平直葉開啟渦輪式：dj/Di=0.20.5.選dj=1400mm，b=0.2dj=280mm，取z=6n=100500rpm，一般轉(zhuǎn)速越低，攪拌效果越好，電機(jī)功率要求也大，反之亦然30，故可取n=200rpm。液面距釜底c=2.

60、627+1.075=3.802m，下面的攪拌器距釜底c1=1700mm1.2dj，雙層攪拌器之間距離應(yīng)為（11.5）dj，故可選取兩攪拌器間距1700mm,即上面的開啟渦輪式攪拌器距釜底3400mm。6.5.2攪拌功率計(jì)算開啟渦輪式攪拌器的攪拌功率雷諾準(zhǔn)數(shù)NRe=dj2n/=1.42200/60953.760.275=22659功率準(zhǔn)數(shù)Np=6攪拌所需功率N需=Npn3dj5=6953.76（200/60）31.45=1139.90kw總功率計(jì)算釜內(nèi)個(gè)影響因素的影響狀況如下表740表5-1影響因素壓料管溫度計(jì)套管大于90直立管渦輪式0.20.10.3渦輪攪拌器橋正功率：N1=1139.90（1