產(chǎn)噸PVB生產(chǎn)工藝設(shè)計方案

1、武漢理工大學本科生畢業(yè)設(shè)計年產(chǎn) 5000 噸白乳膠生產(chǎn)工藝設(shè)計學院 <系）：專業(yè)班級 ：學生姓名 ：指導(dǎo)老師 ：學位論文原創(chuàng)性說明本人鄭重申明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所得到的研究結(jié)果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包括其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律效果后果由本人承擔。作者簽名：年月日I/30學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保障、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向有關(guān)學位論文管理部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)省級優(yōu)秀學士論文評選機構(gòu)將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入

2、有關(guān)數(shù)據(jù)進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學位論文。本學位論文屬于 1、保密囗，在年解密后適用本授權(quán)書2、不保密囗。<請在以上相應(yīng)方框內(nèi)打“”）作者簽名：年月日導(dǎo)師簽名：年月日武漢理工大學本科生畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書學生姓名：專業(yè)班級：指導(dǎo)教師：工作單位：設(shè)計題目 :年產(chǎn) 5000 噸白乳膠生產(chǎn)工藝設(shè)計設(shè)計主要內(nèi)容：1. 年產(chǎn) 5000 噸白乳膠生產(chǎn)工藝的確定2. 完成主要設(shè)備的設(shè)計及其它配套設(shè)備的選型3. 完成車間平面的布置要求完成的主要任務(wù) :1.不少于 15 篇的相關(guān)文獻資料，其中英文文獻不少于3 篇，完成開題報告2.完成設(shè)計圖紙四張 < 工藝流程圖 ，設(shè)備平面

3、布置圖 ，主要設(shè)備裝配圖II/30，車間立面圖 ）3. 計說明說一份，字數(shù)不少于一萬字4. 完成不少于五千字的用英文文獻翻譯必讀參考資料： 化工原理，化工制圖，化工設(shè)計，化工儀表及自動化，化工機械設(shè)備，化學工藝手冊指導(dǎo)教師簽名系主任簽名院長簽名 ( 章>武漢理工大學本科生畢業(yè)設(shè)計開題報告學生姓名專業(yè)班級選題題目： 年產(chǎn) 5000 噸白乳膠生產(chǎn)工藝設(shè)計1、選題的目的及意義 <含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析）聚醋酸乙烯乳液即白乳膠, 為單一組份的化合物。聚醋酸乙烯乳液為白色的粘稠液體 , 其粘接強度高、柔韌性好 , 用它制成的水性乳膠漆色彩鮮艷 , 耐酸堿和耐水洗滌 , 不易泛黃。聚醋酸乙烯乳

4、液是以水為分散介質(zhì) , 不使用易污染的溶劑 , 具有生產(chǎn)方便、價格低、粘合強度高、無毒無腐蝕性、無火災(zāi)危險和耐候性好等特點 , 可制成高濃度的產(chǎn)品。它是廣泛用于木材、織物、包裝、建筑等行業(yè)的粘合劑 , 是市場上粘合劑用量最大的品種, 在家具拼板中的用量日益增加。美國的聚醋酸乙烯的消費占醋酸乙烯用量的第一位。聚醋酸乙烯的最大用III / 30戶是粘合劑 , 其次是乳膠漆。美國用乙烯類單體為原料制造水性乳膠漆的產(chǎn)量已占涂料總產(chǎn)量的近半左右。西歐的聚醋酸乙烯主要用于涂料和建筑, 其次用于粘合劑和纖維。西歐涂料工業(yè)中所消費的聚醋酸乙烯約占總消費量的37%。日本將聚醋酸乙烯主要用于粘合劑。國內(nèi)的聚醋酸乙

5、烯的用途分別為: 粘合劑占 55%,印刷占 10%,卷煙占 10%,涂料與建筑占 20%,織物加工占 1%,其他 4%。國外的用途分別為 : 粘合劑占 37%,涂料和建筑占 35%,紙張和織物加工占 10%以上。相比之下 , 國內(nèi)的聚醋酸乙烯的應(yīng)用尚有相當?shù)牟罹?, 在織物加工與紙張加工方面尚有較大的市場潛力。聚醋酸乙烯乳液在建筑上可與其他的材料配合使用。在水泥砂漿中加入10% 20%可提高抗壓強度及拉伸強度。與填料等配合可用于地面、墻面施工等。聚醋酸乙烯乳液廣泛用于纖維、無紡布、植絨、紙張等的粘接。還可用于制造紙管、耐水瓦機紙板、鋁箔等。在粘合性、耐水性、貯存性等方面優(yōu)于其他粘合劑。在我國

6、, 應(yīng)拓展聚醋酸乙烯在涂料、建筑、造紙和織物加工等方面的應(yīng)用。美國的聚醋酸乙烯年需求增長率為3%,在紙業(yè)中的年用量已達到13萬噸。美國聚醋酸乙烯的年用量為64 萬噸。西歐聚醋酸乙烯的年用量為68 萬噸。國內(nèi)的年用量為24 萬噸。年需求增長率為10%。由于白乳膠的應(yīng)用很廣泛，而且在世界范圍內(nèi)的需求量迅速增大，發(fā)展前景可觀，所以白乳膠的生產(chǎn)工藝流程很重要。我國是在二十世紀五十年代才開始研究白乳膠，在二十世紀七十年代才開始實現(xiàn)其工業(yè)化的生產(chǎn)。現(xiàn)在國內(nèi)對于白乳膠的應(yīng)用主要還是在膠黏劑方向，而水性漆方向是國內(nèi)的發(fā)展趨勢，所以針對不同特性的改性白乳膠需要尋求更好的生產(chǎn)工藝。IV/302、設(shè)計的主要內(nèi)容和方

7、案查閱資料得到配方如下：配方 <質(zhì)量比）：醋酸乙烯50%，聚乙烯醇4%，鄰苯二甲酸二丁酯5%，蒸餾水 40%，過硫酸鉀 1%，碳酸氫鈉適量。設(shè)計操作：<1） 將聚乙烯醇和蒸餾水加入反應(yīng)鍋中，緩緩加熱升溫至80 攝氏度，充分攪拌均勻，經(jīng)過4 6 個小時充分溶解。<2） 降溫到60 65 攝氏度，實行保溫，一邊按配方量的15%醋酸乙烯，一邊按配方量的40%加入過硫酸鉀。<3） 反應(yīng)時會放出熱量溫度回升高，在溫度達到80 攝氏度左右時，按照配方用量分別加入醋酸乙烯，每次10%，在 6 8 個小時內(nèi)添加完畢。<4） 在逐步滴加醋酸乙烯的過程中，每小時加入過硫酸鉀的4% 6

8、%，等醋酸乙烯添加完后將余下的過硫酸鉀全部倒入反應(yīng)器內(nèi)，此時溫度上發(fā)生到90 攝氏度到 95 攝氏度。<5） 保溫 30 分鐘，冷卻到 50 攝氏度，加入鄰苯二甲酸二丁酯，攪拌均勻，用碳酸氫鈉調(diào)劑，然后冷卻，成品包裝。生產(chǎn)中需要注意的對反應(yīng)有影響的條件：<1） 引發(fā)劑的影響醋酸乙烯乳液聚合常用的引發(fā)劑為過硫酸鹽。引發(fā)劑采用分次添加的方式，聚合開始后連續(xù)滴加，可以控制引發(fā)劑不過量，以免引起爆聚，造成乳液穩(wěn)定性下降。一般來說，適當減少引發(fā)劑用量可提高聚合度，制得粘接性較強的乳液。<2） 乳化劑的影響乳化劑的品種對乳液粒徑、相對分子質(zhì)量、反應(yīng)速率和乳液穩(wěn)定性都有較大影響。可使聚合物

9、乳液有更大的穩(wěn)定性，乳液的固含量隨乳化劑用量的V/30增加而增加，粘度也隨之增大，粘接力也相應(yīng)增強。<3） 聚乙烯醇的影響在醋酸乙烯乳液聚合的過程中，聚乙烯醇既起到了乳化劑的作用，同時又起到了保護膠體的作用。不加聚乙烯醇而直接進行乳液聚合所得到的白乳膠在靜置幾分鐘后會立刻凝結(jié)，變成膠凍狀，無法使用。若加入聚乙烯醇的量過大，就會導(dǎo)致所得乳液粘度太高，流動性太差，也無法使用。<4） 反應(yīng)溫度的影響反應(yīng)溫度影響聚合反應(yīng)速率和乳液的平均相對分子質(zhì)量。反應(yīng)溫度升高會使乳膠粒數(shù)目增大，平均直徑減??；反應(yīng)溫度升高，使乳膠之間發(fā)生重合，聚結(jié)速率增大，乳膠粒表面上的水化層變薄，都會導(dǎo)致乳液穩(wěn)定性下降

10、，如果反應(yīng)溫度高于或等于乳化劑的濁點時，乳化劑就失去了作用，從而引起破乳。3、進度安排第三周：查閱白乳膠相關(guān)的文獻資料，明確白乳膠的相關(guān)知識第四周：確定白乳膠生產(chǎn)工流程設(shè)計的內(nèi)容，確定白乳膠的生產(chǎn)工藝的方案，完成開題報告。第五周：確定了生產(chǎn)白乳膠的原料及配方。第六周：初步根據(jù)所選定的工藝歷程選定反應(yīng)器為夾套型的反應(yīng)釜。再根據(jù)配方計算出密度，將質(zhì)量產(chǎn)量轉(zhuǎn)換成體積產(chǎn)量。根據(jù)反應(yīng)釜計算原理初步計算反應(yīng)釜的規(guī)格。第七周：確定反應(yīng)釜的規(guī)格后，進行壁厚等的細節(jié)計算。第八周：進一步驗算，確定釜的規(guī)格。第九周：確定釜的規(guī)格后，完成其它設(shè)備的初步選型。第十周：經(jīng)過反復(fù)驗算確定各種設(shè)備的型號。VI/30第十一周：

11、開始使用繪圖軟件繪制設(shè)備裝配圖。第十二周：繪制主要設(shè)備的裝配圖。第十三周：最后完善主要設(shè)備的裝配圖。第十四周：繪制生產(chǎn)工藝流程圖。第十五周： 繪制車間立面圖。第十六周：完成設(shè)計，答辯。4、指導(dǎo)教師意見指導(dǎo)教師簽名：年月日5、開題答辯小組意見答辯小組組長簽名：答辯小組成員簽名：1234年月日VII / 30目錄摘要 1Abstract31. 緒論 42. 物料衡算 62.1物料衡算的任務(wù) 62.2衡算的依據(jù) 62.3收集的數(shù)據(jù) 62.4衡算基準 62.5聚合釜投料量 62.6每釜年生產(chǎn)能力及釜的個數(shù)72.7物料流程圖 73. 聚合釜的設(shè)計 93.1 設(shè)計任務(wù) 93.2設(shè)計依據(jù) 93.3聚合釜幾何

12、尺寸的確定 93.4夾套幾何尺寸的確定103.5聚合釜壁厚的計算103.6夾套厚度的計算 113.7水壓實驗應(yīng)力校核123.7.1 筒體水壓實驗應(yīng)力校核123.7.2 夾套水壓實驗應(yīng)力校核123.8聚合釜有關(guān)數(shù)據(jù) 134. 聚合釜攪拌器的設(shè)計 134.1 設(shè)計任務(wù)134.2 設(shè)計依據(jù)134.3 攪拌器選型144.4 攪拌器轉(zhuǎn)速144.5 攪拌器軸功率145. 熱量衡算 155.1衡算任務(wù) 155.2收集的數(shù)據(jù) 155.3操作時間平衡表 155.4升溫階段的熱量衡算165.5聚合階段的熱量衡算165.6冷卻階段的熱量衡算165.7 蒸汽和冷卻水用量的計算166. 附體附件選型 176.1支座 1

13、76.2接管的選型 171/306.3 配套設(shè)備選型187. 設(shè)計小結(jié) 188. 設(shè)計參考圖 20參考文獻22致謝 23摘要本文根據(jù)多份文獻和多次實驗確定了生產(chǎn)白乳膠的配方以及生產(chǎn)的基本步驟。本次設(shè)計以大量的文獻和實驗為基礎(chǔ)設(shè)計出了具體的生產(chǎn)工藝流程，選擇了主要反應(yīng)器的類型，并且根據(jù)年產(chǎn)量計算了反應(yīng)器的尺寸，根據(jù)設(shè)計的具體流程計算并且選擇了其他的配套的設(shè)備。對生產(chǎn)的設(shè)備進行了車間內(nèi)的平面布置和立面布置。而且完成了主要設(shè)備裝配圖，工藝流程圖，車間平面布置圖，設(shè)備立面圖。本次設(shè)計的特色在于反應(yīng)原料的預(yù)處理，和對出產(chǎn)物的乳化機中和。通過預(yù)處理的時間與反應(yīng)時間的周期性來節(jié)約總的生產(chǎn)時間，在盡量節(jié)約設(shè)備

14、使用的情況下節(jié)約下大量的時間。關(guān)鍵詞：白乳膠；反應(yīng)釜；筒體；夾套；封頭；直徑；高度；高徑比；壁厚；內(nèi)壓；外壓；攪拌；功率；電機；支座；接管2/30AbstractBased on a number of documents and numerous tests to determine the basic steps of the production of white latex formulations and production. The design is based on the literature and experimental design of the productio

15、n process, select the type of reactor, and calculated the size of the reactor according to the annual output, according to the specific process of the design and selected other supporting equipment. Workshop layout and elevation layout of production equipment. And completed a major equipment assembl

16、y drawings, process flow diagrams, workshop floor plan, equipment elevations.The characteristics of this design is that the pretreatment of the reactants, and the product of the emulsification machine. The cyclical nature of the pretreatment time and reaction time to save the total production time,

17、save under a lot of time try to save the equipment.Key words: white latex, reaction kettle, tube, jacket, head diameter, height, height to diameter ratio, wall thickness, internal pressure, external pressure, mixing, power, motors, bearings, pipe.2/301. 緒論聚醋酸乙烯乳液即白乳膠 , 為單一組份的化合物。聚醋酸乙烯乳液為白色的粘稠液體 , 其粘

18、接強度高、柔韌性好 , 用它制成的水性乳膠漆色彩鮮艷 , 耐酸堿和耐水洗滌 , 不易泛黃。聚醋酸乙烯乳液是以水為分散介質(zhì) , 不使用易污染的溶劑 , 具有生產(chǎn)方便、價格低、粘合強度高、無毒無腐蝕性、無火災(zāi)危險和耐候性好等特點 , 可制成高濃度的產(chǎn)品。它是廣泛用于木材、織物、包裝、建筑等行業(yè)的粘合劑 , 是市場上粘合劑用量最大的品種 , 在家具拼板中的用量日益增加。由于白乳膠的應(yīng)用很廣泛，而且在世界范圍內(nèi)的需求量迅速增大，發(fā)展前景可觀，所以白乳膠的生產(chǎn)工藝流程很重要。我國是在二十世紀五十年代才開始研究白乳膠，在二十世紀七十年代才開始實現(xiàn)其工業(yè)化的生產(chǎn)?，F(xiàn)在國內(nèi)對于白乳膠的應(yīng)用主要還是在膠黏劑方向

19、，而水性漆方向是國內(nèi)的發(fā)展趨勢，所以針對不同特性的改性白乳膠需要尋求更好的生產(chǎn)工藝。美國的聚醋酸乙烯的消費占醋酸乙烯用量的第一位。聚醋酸乙烯的最大用戶是粘合劑 , 其次是乳膠漆。美國用乙烯類單體為原料制造水性乳膠漆的產(chǎn)量已占涂料總產(chǎn)量的近半左右。西歐的聚醋酸乙烯主要用于涂料和建筑 , 其次用于粘合劑和纖維。西歐涂料工業(yè)中所消費的聚醋酸乙烯約占總消費量的 37%。日本將聚醋酸乙烯主要用于粘合劑。國內(nèi)的聚醋酸乙烯的用途分別為 : 粘合劑占 55%,印刷占 10%,卷煙占 10%,涂料與建筑占 20%,織物加工占 1%,其他 4%。國外的用途分別為 : 粘合劑占 37%,涂料和建筑占 35%,紙張和

20、織物加工占 10%以上。相比之下 , 國內(nèi)的聚醋酸乙烯的應(yīng)用尚有相當?shù)牟罹?, 在織物加工與紙張加工方面尚有較大的市場潛力。聚醋酸乙烯乳液在建筑上可與其他的材料配合使用。在水泥砂漿中加入10% 20%可提高抗壓強度及拉伸強度。與填料等配合可用于地面、墻面施工等。聚醋酸乙烯乳液廣泛用于纖維、無紡布、植絨、紙張等的粘接。還可用于制造紙管、耐水瓦機紙板、鋁箔等。在粘合性、耐水性、貯存性等方面優(yōu)于其他粘合劑。在我國 , 應(yīng)拓展聚醋酸乙烯在涂料、建筑、造紙和織物加工等方面的應(yīng)用。美國的聚醋酸乙烯年需求增長率為3%,在紙業(yè)中的年用量已達到13 萬噸。美國聚醋酸乙烯的年用量為64 萬噸。西歐聚醋酸乙烯的年用

21、量為68 萬噸。國內(nèi)的年用量為24 萬噸。年需求增長率為10%。由于白乳膠的消耗量巨大，并且發(fā)展前景尤為可觀所以本次設(shè)計選擇了白3/30乳膠生產(chǎn)工藝設(shè)計這個題目。通過查閱各種文獻，和實驗室的實驗確定了合適的白乳膠生產(chǎn)配方，以及生產(chǎn)的工藝流程。相同的配方，不一樣的工藝就會生產(chǎn)出不同等級的產(chǎn)品，尤其是高分子合成，引發(fā)劑的加入時間，引發(fā)劑的加入頻率，加入的量的多少都決定了高分子聚合的進度，為了避免引起爆聚，要很注重引發(fā)劑的加入。乳液聚合容易在反應(yīng)后期破乳，所以聚合反應(yīng)的乳化劑的選擇很重要，不僅要求乳化效果好，還要價格便宜，單一的乳化劑并不能完全的滿足生產(chǎn)需求，所以可以使用多種乳化劑的復(fù)配使用。經(jīng)過實

22、驗室的反復(fù)實驗確定了使用SDS和 OP10，SDS是應(yīng)用很廣泛，而且價格比較合適的表面活性劑， OP-10 的乳化效果很好，而且是液體乳化劑，兩者按照配方中的比例復(fù)配，達到了不錯的乳化效果。4/302.物料衡算2.1物料衡算的任務(wù)通過物料衡算確定聚合釜的個數(shù)、體積、每釜投料量及各工序進出物料量。為設(shè)備計算、選型和熱量衡算提供依據(jù)。2.2 衡算的依據(jù)1 設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模年產(chǎn) PVB1000噸2設(shè)計生產(chǎn)時間7200小時/ 年3生產(chǎn)周期8小時2.3收集的數(shù)據(jù)1 白乳膠密度1.08g/cm3<25）2 水的密度0.9982g/cm3 <25）3 參考配方表 2-1配方列表 <質(zhì)量比）名稱

23、質(zhì)量分數(shù) (%>醋酸乙烯50蒸餾水40聚乙烯醇4鄰苯二甲酸二丁酯5過硫酸鉀1碳酸氫鈉適量2.4衡算基準以一釜物料為衡算對象，以釜中生成的樹脂為衡算基準。單位為kg/ 釜。5/302.5 聚合釜投料量聚合過程中物料體積變化不大，因此以 25時的物料體積為依據(jù)來計算釜內(nèi)物料體積。初步選取 7.5m3 聚合釜，聚合釜裝料系數(shù)取為 0.8 。則聚合釜有效3體積為 6m 聚合釜投料量根據(jù)參考配方按比例計算。計算過程略。表 2-2聚合釜投料量表名稱質(zhì)量 <kg>醋酸乙烯2800蒸餾水2600聚乙烯醇150鄰苯二甲酸二丁酯260過硫酸鉀60碳酸氫鈉適量2.6 每釜年生產(chǎn)能力及釜的個數(shù)設(shè)計生

24、產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn) 白乳膠 5000 噸，設(shè)計生產(chǎn)時間為每年 7500 小時，生產(chǎn)周期為 24 小時，每釜生產(chǎn)能力為 6000kg。則每釜年生產(chǎn)能力為： 6000×7500÷24=1875000Kg=1875噸取聚合釜備用系數(shù)為 1.1則聚合釜個數(shù)為：n=1.1×5000÷1875=2.93因此聚合釜個數(shù)可取為3 個。2.7 工藝流程的簡介<1） 將聚乙烯醇和蒸餾水加入反應(yīng)鍋中，緩緩加熱升溫至80 攝氏度，充分攪拌均勻，經(jīng)過46 個小時充分溶解。<2） 降溫到 6065 攝氏度，實行保溫，一邊按配方量的15%醋酸乙烯，一邊按配方量的40%加入過硫酸

25、鉀。<3） 反應(yīng)時會放出熱量溫度回升高，在溫度達到80 攝氏度左右時，按照配方用量分別加入醋酸乙烯，每次10%，在 68 個小時內(nèi)添加完畢。<4） 在逐步滴加醋酸乙烯的過程中，每小時加入過硫酸鉀的4% 6%，等醋酸乙烯添加完后將余下的過硫酸鉀全部倒入反應(yīng)器內(nèi)，此時溫度上發(fā)生到90攝氏度到 95 攝氏度。<5） 保溫 30 分鐘，冷卻到50 攝氏度，加入鄰苯二甲酸二丁酯，攪拌均勻，用碳酸氫鈉調(diào)劑，然后冷卻，成品包裝。6/302.8 物料流程簡圖醋酸乙烯過硫酸鉀反應(yīng)釜聚乙烯聚乙烯醇的聚合醇的溶蒸餾水反應(yīng)解乳化反應(yīng)釜白乳去包裝膠儲車間槽乳化劑碳 酸 氫7/303.聚合釜的設(shè)計3.1

26、 設(shè)計任務(wù)選擇聚合釜及夾套材料，確定聚合釜和夾套的幾何尺寸，并對聚合釜及夾套進行強度計算。3.2 設(shè)計依據(jù)1設(shè)計壓力聚合釜0.5M Pa<外壓）夾套0.5M Pa2設(shè)計溫度聚合釜150夾套1503聚合釜體積7.5m33.3 聚合釜幾何尺寸的確定初步選取公稱直徑為Dg1600 的筒體，封頭選取Dg1600 的標準橢圓封頭。查表得封頭的尺寸如下：曲邊高度 h1 =400mm直邊高度 h2=50mm23內(nèi)表面積 Fh =2.9761m容積 Vh=0.6166m一 M高容積 V1 =2.017m3 一 M高內(nèi)表面積 F1=5.03m2 則筒體高度計算為：H=<V-V封 ）/V 1 =<

27、;7.5-0.6166 ）÷ 2.017=4.23 m = 3.4m 長徑比 H/D=3400 ÷1600=2.125。釜的實際體積為：V實際1封= 3.4 × 2.017+0.6166 = 7.47m3= HV+V釜的實際裝料系數(shù)為：實際 =V物 /V 實際 =6÷7.47=0.803由此可見，聚合釜的尺寸是合理的。8/303.4 夾套幾何尺寸的確定取公稱直徑為 Dg1700 的夾套，夾套封頭也采用標準橢圓封頭，并取與夾套筒體相同的直徑。查表得 Dg1700的標準橢圓封頭的有關(guān)尺寸如下：曲邊高度 h1 =425mm直邊高度 h2 =50mm2內(nèi)表面積

28、Fh =5.57m3容積 Vh=1.58m聚合釜筒體部分物料的高度：H物 =<V物 -V 封 ）/V 1 =<6-0.6166 ）÷ 2.017=2.67m液面高度 H 液=H物+h1+h2=2850+50+450=3120mm夾套包圍的筒體高度H包 =H物 +=2.67+0.13=2.80m夾套筒體的高度H夾 =H包 +50=2800+25=2825mm聚合釜內(nèi)傳熱面積A=H 包 F1+Fh=2.825 ×5.03+2.9761=17.186m 23.5 聚合釜壁厚的計算聚合釜采用 0Cr18Ni9 與 16MnR不銹鋼復(fù)合鋼板制造?？梢?16MnR鋼來進行強

29、度計算。初步選取鋼板名義厚度 n=16mm，則鋼板有效厚度 e = n- C , 其中 C = C 1+C2 C1 為鋼板負偏差，取 0.8mm,C2 為腐蝕裕度，取 1mm, 則壁厚附加量 C=1.8mm, e=14.2mmD0/ e =<Di +2 n）/ e其中 D0 為聚合釜外徑， Di 為聚合釜內(nèi)徑。則D0/ e =<1600+16×2） /14.2=115計算長度 L=H+h2+1/3h 1 ， 其中 H 為筒體高度， h2 為封頭直邊高度， h1 為封頭曲邊高度。則 L=3400+50+1/3×400=3583mmL/D 0=3583/1632=2

30、.2查外壓或軸向受壓圓筒幾何參數(shù)計算圖 <見設(shè)計參考圖），得到系數(shù) A=0.00056然后查圖外壓圓筒和球殼厚度計算圖<16MnR鋼） <見設(shè)計參考圖）9/30得到 B=75MPa則計算許用外壓力 PP=B/<D0/ e ）=75/115=0.65 M Pa設(shè)計外壓 P=0.5MPa ，小于 P且比較相近。則所選取的 n=16 mm符合要求。即筒體厚度 n=16mm封頭厚度取與筒體相同的厚度16mm。3.6 夾套厚度的計算夾套選用 20R鋼板制造。夾套計算厚度為：= PcDi/<2 t -Pc ）式中 Pc 為計算壓力，取 0.5MPa，Di 為夾套內(nèi)徑， 170

31、0mm, 為焊縫系數(shù)，取 0.85< 雙面對接焊，局部無損探傷） t 為材料許用應(yīng)力，查表得113MPa則=0.5 ×1700/<2 ×0.85 ×113-0.5 ）=4.436mm鋼板名義厚度 n=+C+ 其中 C = C 1+C2 C1 為鋼板負偏差，取 0.8mm,C2 腐蝕裕度取 2mm,則壁厚附加量 C等于 2.8mm。那么， n=4.436+2.8+ = 8mm夾套封頭厚度取與夾套筒體相同的厚度8mm。10/303.7水壓實驗應(yīng)力校核筒體水壓實驗應(yīng)力校核水壓實驗壓力 PT =1.5P=1.5 × 0.5=0.75MPa水壓實驗時的

32、薄膜應(yīng)力為T =PT<Di+e）/2 e考慮到液柱壓力，代入計算時PT 取 0.95MPa T =0.75 × <1600+14.2）/2 ×14.2=56.8MPa查表得 16MnR的屈服極限 s=345MPa故0.9 s = 0.9 × 0.85 × 345=263.93M Pa 56.8MPa =T則筒體厚度滿足水壓實驗時強度要求。夾套水壓實驗應(yīng)力校核夾套水壓實驗壓力為PT =1.25P / T =1.25 ×0.5 × 113/113=0.625MPa水壓實驗時的薄膜應(yīng)力為 T = PT<Di+e）/2 e，

33、有效厚度 e = n- C = 8 2.8 = 5.2mm故 T = 0.625 ×<1700+5.2） /2 ×5.2=102.5MPa 查表得 20R 的屈服極限 s=235MPa故 0.9 s=0.9 ×0.85 ×235=179.78MPa 102.5MPa = T所以夾套厚度滿足水壓實驗時強度要求。水壓實驗的順序是先做聚合釜水壓實驗，實驗合格后再焊上夾套。然后做夾套水壓實驗。夾套水壓實驗壓力時，聚合釜內(nèi)至少要保持0.3MPa 的壓力。11/303.8 聚合釜有關(guān)數(shù)據(jù)查表直徑為 1600mm，厚度為 16mm的筒體一 M高的質(zhì)量為 636K

34、g，聚合釜封頭質(zhì)量為 383Kg。直徑為 1700mm，厚度為 8mm的筒體一 M高的質(zhì)量為 676Kg，夾套封頭質(zhì)量為427Kg。則聚合釜質(zhì)量 m1=636×3.4+636 ×2=3434.4Kg夾套質(zhì)量 m2=676× 2.825+427=2337Kg聚合釜總質(zhì)量 m = 3434+2337 =5771kg表 3-1聚合釜有關(guān)數(shù)據(jù)表工程直徑 <mm）高度 <mm）厚度封頭直徑材質(zhì)質(zhì)量<mm）<mm）<Kg）釜體16003400161600復(fù)合鋼板3434夾套170028258170020R23374. 聚合釜攪拌器的設(shè)計4.1 設(shè)

35、計任務(wù)確定攪拌器的型式、幾何尺寸、轉(zhuǎn)速、軸功率以及電動機、減速機的選型。4.2 設(shè)計依據(jù)釜的直徑 T1600mm液面高度 H3400mm白乳膠的密度 <90）0.9653g/cm3白乳膠的粘度 <90）0.317Pa釜的體積7.5m312/304.3 攪拌器選型根據(jù)攪拌物料的性質(zhì)，白乳膠的粘度很低，攪拌要求選用平直 /D 葉槳式攪拌器即可，由于料液層比較高，液面高度 3120mm， H 液 /D=1.95, 其比值大于 1.4 無哦一采用雙層攪拌槳。為了將物料攪拌均勻，故設(shè)計安裝層兩槳葉，相鄰兩層攪拌葉交錯成90o安裝，兩層槳葉的安裝位置如下：一層安裝在下封頭焊縫線高度上，另一層安

36、裝在液面下約1800mm處。D/T 取值范圍在 0.2 到 0.5 之間，其中D 攪拌器直徑T 釜的直徑。由于生產(chǎn)過程中的中物料的粘度都不高所以D/T 的取值選擇0.5 ，可以得到攪拌器直徑取 800mm。b/D 的取值范圍在0.1 到 0.25 之間， b 為攪拌器的寬度，取其比值為0.1得到 b=80mm。所選擇的攪拌器為雙層攪拌槳，且攪拌器直徑為800mm，攪拌槳的寬度為80mm。4.4 攪拌器轉(zhuǎn)速根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，攪拌器轉(zhuǎn)速N可取 125r/min,即 2r/s 。4.5 攪拌器軸功率取 D/T=0.5 ，其中D 攪拌器直徑T 釜的直徑，則 D=0.5×1600=800mm液體的

37、平均密度 :平均 =1.01g/cm3355軸功率P=n N D /<1.365 × 10 ）N 攪拌器轉(zhuǎn)速， r/min ； D 葉輪直徑， m；3 流體密度， g/cm 。則P=2×1.01 × <125） 3×<0.8 ）5 /<1.365 × 105）=8.4 KW13/30電動機的額定功率P <P+P） 傳動裝置的機械效率 可取 0.9 ，軸封裝置的摩擦損失功率P約占攪拌功率的5則 P 8.4 ×1.05 0.9 9.8 KW那么所選電動機型號為 Y160M1，11KW，效率 90.8 所選減速

38、機，由轉(zhuǎn)速 125 min 選用 XLD1225 型軸徑計算：d=A(P/n>(1/3>上式中 : d 軸徑。A是由軸的材料和承載情況確定的系數(shù)。P攪拌軸的功率。n 軸的轉(zhuǎn)速。選軸的材料為 45 號鋼 , 因攪拌軸主要承受扭矩, 可取 A 較小值 , 故取 A=110則:d=A(P/n>(1/3>=110 × (9.8 ÷ 125>(1/3> =48mm考慮到攪拌時介質(zhì)腐蝕等影響, 故取攪拌軸的最小直徑為60mm.5. 熱量衡算5.1 衡算任務(wù)計算各個階段傳熱的速率，蒸汽和冷卻水的用量，校核傳熱面積以確定換熱設(shè)備的工藝尺寸。5.2 收集的

39、數(shù)據(jù)PVB的比熱1.758KJ/<Kg ·k）低碳鋼比熱0.11KJ/<Kg ·K）PVA的比熱1.825KJ/<Kg ·k）不銹鋼比熱0.12KJ/<Kg ·K）水比熱0.999KJ/<Kg ·K）5.3 操作時間平衡表1.進料1小時2.預(yù)混合20- 806 小時3.聚合80 6510小時4.冷卻80 501小時5.放料1小時14/306.清釜2小時7.包裝3小時共計24小時5.4 升溫階段的熱量衡算從常溫 20升溫到 80，升溫時間為6 小時。則t=80-20=60 聚合釜吸收的熱量：Q 1 =C1m1t=0.

40、12 ×3434×60=24725 kJ夾套吸收的熱量：Q2 =C1m2t=0.11 × 2337× 60=15424 kJ由于助劑的量很少，故可忽略不計。下同。水吸收的熱量：Q 3=C3m3t=0.999 ×2640×60=158242 kJVA吸收的熱量： Q4=C4m4t=1.2 × 150×60=10800 kJ則蒸汽供給的熱量：Q= Q1+Q2+ Q3+Q4=209191 kJ蒸汽的供熱速率：q 1 =Q/t=209191÷6=34865 kJ/h5.5 聚合階段的熱量衡算由于聚合過程中會自動升

41、溫，只是需要在加入引發(fā)劑的時候一段很短的時間內(nèi)需要升溫，所以聚合過程中的聚合熱完全可以滿足溫度要求。5.6 冷卻階段的熱量衡算80 50 降溫，降溫時間為1 小時。聚合釜放出的熱量： Q1= C1m1t =0.12 ×3434×(80-50>=12362 KJ夾套放出的熱量： Q2 = C2m2t =0.11×2323× (80-50>=7666 KJ水放出的熱量： Q3= C3 m3t =0.999 × 2640×(80-50>=79121KJVA放出的熱量： Q4 = C4m4t=1.2 ×150

42、15;(80-50>=5400 KJ則冷卻水帶走的熱量：Q7 = Q1+ Q2+ Q3+ Q4 =104549 KJ冷卻水的傳熱速率： q7=Q/t=104549KJ/h5.7 蒸汽和冷卻水用量的計算用 0.5MPa 的蒸汽加熱，蒸汽的汽化潛熱為2358kJ/kg ，每釜需蒸汽供給熱量為 209191kJ，則每釜蒸汽用量為209191÷2358=89 Kg用冷卻水冷卻，取冷卻水溫度20 35，每釜需冷卻水帶走的熱量為15/30Q 7 =104549 KJ每釜需冷卻水用量為Q8/(ct>=104549/0.999 × (35-20>=7噸6.附體附件選型6.

43、1 支座通過計算得到反應(yīng)釜的總質(zhì)量為5771kg，物料總質(zhì)量為6000kg，總重量為11771kg. 即 11.771 噸，由于支座為四個所以單個承重則為 2.95 噸，所以選擇 B 型支座，單個承重為 3 噸的標準支座，地腳螺栓孔徑為 30mm6.2 接管的選型序號工程規(guī)接管外徑與標準號接面形式用途格壁厚1PN0.6HG20592PL/RF蒸汽入口，DN402PN0.6HG20592PL/RF引發(fā)劑入口，DN40PN0.63，通 104-3/18槽口人孔DN4004PN0.6HG20592PL/RF原料進口，DN655PN0.6HG20592PL/RF溫度計管口，DN406PN0.6HG20592PL/RF壓料口，DN50PN0.67，HG20592PL/RF壓料管接管DN1008PN0.6HG20592PL/RF出料口，DN659PN0.6HG20592PL/RF冷凝水出口，DN4016/306.3 配套設(shè)備選型由于反應(yīng)過程中，首先是聚乙烯醇的溶解，需要使用預(yù)溶解釜來溶解聚乙烯醇，由于聚乙烯醇的溶解很費時間，所以使用了預(yù)溶解釜，之所以使用一個預(yù)溶解釜，是因為，預(yù)溶解釜溶解好了供給第一個反應(yīng)釜后，繼續(xù)溶解，六