年產(chǎn)噸聚丙烯酸鈉車間工藝設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)總說明聚丙烯酸鈉的應(yīng)用極為遍及。在涂料、陶瓷、造紙、紡織產(chǎn)業(yè)用作顏料疏散劑；在日用化工領(lǐng)域用作清潔劑成份?？捎糜趬w質(zhì)料粘結(jié)劑、農(nóng)藥防漂散劑，且在生物方面對動(dòng)植物蛋白的絮凝有特效作用。別的在石油產(chǎn)業(yè)的油田化學(xué)領(lǐng)域，用作鉆井液的增粘劑、降濾失劑、粘土穩(wěn)定劑等；還可用作酸化液、制藥、扮裝品等方面的增稠劑等等。聚丙烯酸鈉合成要領(lǐng)主要有本體聚合、水溶液聚合、反相懸浮聚合、反相乳液聚合、微波合成及輻射合成等多種方法。通過查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)與市場調(diào)研，選定了基于反相懸浮聚合要領(lǐng)來生產(chǎn)聚丙烯酸鈉，將中和后的丙烯酸鈉水溶液與由疏散介質(zhì)和疏散穩(wěn)定劑配制好的疏散液配合放入反響釜中，在引發(fā)劑的作用下進(jìn)行聚合反響至共沸脫水，反響后生成的殽雜物通過離心機(jī)疏散疏散介質(zhì)與聚合物，再經(jīng)熱水洗滌撤除聚合物外貌的一些殘留助劑，將疏散工序事后的聚合物進(jìn)行干燥、計(jì)量包裝等處理懲罰后，得到聚丙烯酸鈉產(chǎn)物。憑據(jù)任務(wù)書的要求對生產(chǎn)條件進(jìn)行了探討，疏散劑種類、單體濃度、聚合溫度對分子量的影響，攪拌轉(zhuǎn)速的影響，中和度簡直定，后處理懲罰工藝中疏散要領(lǐng)和干燥要領(lǐng)的選取，確定了以Span-60作為疏散劑，抽余油作為疏散介質(zhì)，過硫酸銨作為引發(fā)劑，單體丙烯酸鈉中和度為100%來進(jìn)行聚合反響，離心機(jī)疏散后，使用氣流干燥機(jī)進(jìn)行干燥。本設(shè)計(jì)范圍為年生產(chǎn)聚丙烯酸鈉1000噸，按全年330天，每天2班，一班8小時(shí)生產(chǎn)，一班可以生產(chǎn)兩批，每批產(chǎn)量為773.04kg。并以此進(jìn)行物料衡算、能量衡算和設(shè)備選型，并且進(jìn)行了簡單的經(jīng)濟(jì)概算，僅在第一年就可以盈利1444.45萬元。爾后說明了寧靜生產(chǎn)范例以及情況掩護(hù)步伐。IllustrationApplicationofsodiumpolyacrylateisveryextensive,itcanbeusedaspigmentdispersantinthepaint,ceramics,papermaking,textileindustry，acleaningagentcompositionindailychemicalindustry,andthepesticideofwallmaterialsandbleachingpowderbinder.SodiumpolyacrylatehasspecialeffectonproteininBiology.Inaddition,itisusedastackifier,drillingfluidfiltratereducer,claystabilizerintheoilfieldchemistryofpetroleumindustry,alsoitcanbeusedforacidizingfluid,pharmaceutical,cosmeticsandotheraspectsofthethickeneretc..Sodiumpolyacrylatecanbesynthesizedbythebulkpolymerization,solutionpolymerization,inversesuspensionpolymerization,inverseemulsionpolymerization,microwavesynthesisandradiationsynthesisetc..Throughconsultinganumberofliterature,surfingontheinternetandresearchingmarket,Iuseinverseemulsionpolymerizationtoproductsodiumpolyacrylate.ThereareSodiumacrylatesolutionthathadbeenneutralized，dispersionmediumanddispersantinthereactor,Thepolymerizationreactionundertheeffectofinitiatorwillbecarryonuntilazeotropicdehydration,thegeneratedmixturewillbeseparatedofthepolymerandremnantdispersionmediumbythemachine.Finally，thepolymertransformintothecompletionbythepostprocessingsuchasdrying,meteringandpacking.Thedesignaccordingtothedesigntasksareassignedthetaskofthebook,theproductionconditionsarediscussed.Thetypeofdispersant,monomerconcentration,polymerizationtemperatureeffectonthemolecularweight,theeffectsofstirringspeed,determinationthedegreeofneutralization,theselectionoftheseparatingmethodanddryingmethodintheendensurethatpolymerizationreactionisimplementedthroughusingSpan-60asdispersant,raffinateoilasdispersingmedium,ammoniumpersulfateasinitiator,sodiumacrylatewhoseneutralizationdegreeis100%asmonomer.Afterthat,separatingbyusingthecentrifuge,dryingbyairflowdryer.Thescaleofthedesignforthesodiumpolyacrylateis1000tonsperyear，accordingto330daysayear，2shiftaday,8workinghoursashift,theycanproducetwobatchesinashift,theyieldofeachbatchis773.04kg.Thenmentionedsafetyproductionstandardizationandthemeasureofenvironmentalprotection.ProfessorXuChunHua,guidingbythedirectororiginally,hadsubmittedalotofvaluableandpositivesuggestions,hadhelpedmetoraisethedesignmass.Here,Iexpressmysincerethankstothem.Throughoutthedesignprocess,Ihadacomprehensiveunderstandingoftheirproductionprocess.Accordingtomyprofessionalknowledge,combinedwiththelearningexperience,flexibleapplication,laidabasisforfutureworkrelated.BecauseofthewiderangeofknowledgeofthedesignofPolyacrylatesodiumprocess,andmyknowledgeandexperienceislimited.Sohavingdesignerrorsandanythingwrongwiththat,Iurgemarkingteachercriticism.

目錄1 前言 ]。中和度下丙烯酸/丙烯酸鈉水溶液的pH值曲線如圖4.1所示。圖STYLEREF1\s圖STYLEREF1\s4.1中和度對pH影響圖圖STYLEREF1\s4.2中和度對轉(zhuǎn)化率影響圖4.2為丙烯酸單體的中和度對聚合反響轉(zhuǎn)化率(Con.)的影響，通過對轉(zhuǎn)化率曲的闡發(fā)可知：丙烯酸在較低的中和度情況下具有較高的反響速率，在反相懸浮聚合體系中，在考慮聚合速率的同時(shí)，要同時(shí)考慮聚合體系的穩(wěn)定性。在符合的聚合溫度、攪拌轉(zhuǎn)速及疏散劑的條件下，低中和度時(shí)體系穩(wěn)定性差，反響在共沸脫水時(shí)易聚集，造成物料團(tuán)聚、結(jié)塊、甚至爆聚。表STYLEREF1\s4SEQ表格\*ARABIC\s16中和度對體系穩(wěn)定性的影響中和度（%）體系穩(wěn)定性48.0爆聚，結(jié)塊61.7爆聚，結(jié)塊75.4爆聚，結(jié)塊80反響平穩(wěn)在丙烯酸及其鈉鹽的聚合體系中，丙烯酸在酸性條件下具有較高的聚合反響速率(在酸性條件下，聚丙烯酸鏈段卷曲)，容易造成局部溫度較高，促使聚合反響速率進(jìn)一步提高。因此中和度為80%以上體系最為穩(wěn)定，為了便于操縱，本設(shè)計(jì)中中和度選為100%。憑據(jù)上述闡發(fā)，本設(shè)計(jì)的聚丙烯酸鈉生產(chǎn)使用反相懸浮聚正當(dāng)，單釜間歇聚合工藝，丙烯酸單體中和度為100%，以Span-60為疏散劑、過硫酸銨作為引發(fā)劑參加反響釜中，抽余油作為疏散介質(zhì)，控制溫度40℃恒溫1h、50℃恒溫1h、60℃恒溫0.5h后升溫至共沸溫度。脫水至粒子固含量為75%即可停止反響。疏散要領(lǐng)的選擇對脫水后聚合物殽雜物進(jìn)行疏散可采取過濾離心機(jī)或沉降離心機(jī)或疏散機(jī)。通常，對付含有粒度大于0.01毫米顆粒的懸浮液，可選用過濾離心機(jī)；對付懸浮液中顆粒細(xì)小或可壓縮變形的，則宜選用沉降離心機(jī)；對付懸浮液含固體量低、顆粒微小和對液體澄清度要求高時(shí)，應(yīng)選用疏散機(jī)。憑據(jù)產(chǎn)物的顆粒直徑巨細(xì)選擇螺旋沉降式離心機(jī)除溶劑。干燥要領(lǐng)的選擇對聚合后的濕物料進(jìn)行干燥可采取氣流干燥、回轉(zhuǎn)窯、紅外等干燥方法。氣流干燥設(shè)備的干燥強(qiáng)度大，蒸發(fā)水份能力從50kg/h-1500kg/h，而設(shè)備容積小，投資省，是其他干燥設(shè)備比不上的；回轉(zhuǎn)窯設(shè)備適應(yīng)于連續(xù)生產(chǎn)，但是投資大、占地面積大，且對具有一定粘性的聚丙烯酸鈉膠粒不適應(yīng)該種干燥方法；生產(chǎn)試驗(yàn)的前期采取紅外線加熱，但是干燥本錢高，并且設(shè)備維護(hù)用度大會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)物本錢顯著增加。憑據(jù)企業(yè)的投資情況和生產(chǎn)能力，選用的氣流干燥機(jī)干燥要領(lǐng)。聚丙烯酸鈉的生產(chǎn)工藝圖5.1聚丙烯酸鈉生產(chǎn)工藝流程圖生產(chǎn)工藝(1)堿液的配制：將計(jì)量好的NaOH固體與適量的水配制為30%的NaOH溶液。(2)丙烯酸鈉溶液的配置：將計(jì)量的丙烯酸與配好的NaOH溶液進(jìn)行部分中和，中和后的丙烯酸鈉，參加適量水，得到濃度為45%，中和度為100%單體溶液。(3)丙烯酸鈉的聚合：將中和后的丙烯酸鈉水溶液與由疏散介質(zhì)和疏散劑配制好的疏散液配合放入反響釜中，在引發(fā)劑的作用下進(jìn)行聚合反響至共沸脫水至固含量75%左右停止反響。(4)聚合殽雜物的疏散：反響后生成的殽雜物通過離心機(jī)疏散疏散介質(zhì)與聚合物，再經(jīng)熱水洗滌撤除聚合物外貌的一些殘留劑。(5)聚丙烯酸鈉的后處理懲罰工序：將疏散工序事后的聚合物用氣流干燥劑進(jìn)行干燥，經(jīng)包裝后可為制品。生產(chǎn)原料以產(chǎn)物指標(biāo)表STYLEREF1\s5-SEQ表格\*ARABIC\s11生產(chǎn)原料原料名稱單體丙烯酸氫氧化鈉引發(fā)劑過硫酸銨疏散劑Span-60水疏散介質(zhì)抽余油表STYLEREF1\s5-SEQ表格\*ARABIC\s12產(chǎn)物指標(biāo)項(xiàng)目指標(biāo)外觀白色粉末游離堿合格硫酸鹽（以SO4計(jì)）≤0.5%干燥失重≤10%灼燒殘?jiān)?6%重金屬（以Pb計(jì)）≤0.002%砷（以As2O3計(jì)）≤0.0002%殘余單體≤1.0%低聚合物≤5%工藝衡算物料衡算工藝設(shè)計(jì)中，物料衡算是在工藝流程確定后進(jìn)行的。目的是憑據(jù)原料與產(chǎn)物之間的定量轉(zhuǎn)化干系，盤算原料的消耗量，種種中間產(chǎn)物、產(chǎn)物和副產(chǎn)物的產(chǎn)量，生產(chǎn)歷程中各階段的消耗量以及組成，進(jìn)而為熱量衡算、其他工藝盤算及設(shè)備盤算打底子。物料衡算是以質(zhì)量守恒定律為底子對物料平衡進(jìn)行盤算[[]陳均．聚合物合成工藝設(shè)計(jì)．化學(xué)工業(yè)出版社．2004(8)：47-52．[]陳均．聚合物合成工藝設(shè)計(jì)．化學(xué)工業(yè)出版社．2004(8)：47-52．(1)確定物料平衡干系明確物料產(chǎn)生的化學(xué)變革，寫出主、副反響方程式丙烯酸被中和，中和反響方程式如下：（6.1）引發(fā)劑引發(fā)單體進(jìn)行自由基聚合，其反響方程式如下：（6.2）丙烯酸自由基聚合中單體相對分子質(zhì)量與聚合物結(jié)構(gòu)單位相對分子質(zhì)量無化學(xué)計(jì)量上的變革，引發(fā)劑會(huì)結(jié)合到聚合物分子鏈上。(2)收集數(shù)據(jù)資料a生產(chǎn)范圍。年產(chǎn)量為：1000噸b生產(chǎn)時(shí)間。年事情日：330天c相關(guān)技能指標(biāo)見表6-1。表STYLEREF1\s6-SEQ表格\*ARABIC\s11技能指標(biāo)項(xiàng)目內(nèi)容技能指標(biāo)聚合物損失率2%聚合物質(zhì)量丙烯酸中和度100%（摩爾）NaOH純度98%中和用NaOH水溶液濃度30%（質(zhì)量）單體水溶液濃度45%（質(zhì)量）引發(fā)劑用量0.16%單體質(zhì)量疏散劑用量1%單體質(zhì)量疏散介質(zhì)用量與單體質(zhì)量比4：1疏散劑循環(huán)用量90%疏散劑總用量注：聚合物損失率為：聚合反響時(shí)的不完全反響以及后處理懲罰工藝中的損失率。d質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。原料NaOH溶液濃度為99%。其他原料均視為純物質(zhì)。因?yàn)橹粚酆瞎ば蜃鑫锪虾馑悖圆幌紤]產(chǎn)物的其他質(zhì)量指標(biāo)。e化學(xué)變革參數(shù)。參加的NaOH能夠與丙烯酸完全反響，生成丙烯酸鈉。各組分相對分子質(zhì)量如下：丙烯酸=72.06，氫氧化鈉=40，丙烯酸鈉=94.06，水=18。聚合反響歷程中單體完全參加反響，轉(zhuǎn)化率可視為100%，單體與聚合物之間無化學(xué)計(jì)量上的變革，但引發(fā)劑結(jié)合到聚合物分子鏈上，會(huì)使聚合物數(shù)量略有增加。(3)選擇盤算基準(zhǔn)與計(jì)量單位因?yàn)槭情g歇操縱歷程，所以基準(zhǔn)為“批”。(4)確定盤算順序由于產(chǎn)物與原料之間的化學(xué)盤算干系比力簡單，且整個(gè)工藝歷程比力簡單，容易得到產(chǎn)物量與單體原料投料量之間的比例干系，所以采取順流程的盤算順序。(5)盤算主要原料（丙烯酸）的投料數(shù)量用順流程的盤算順序進(jìn)行物料衡算必須求出主要原料每批投料量。該生產(chǎn)裝置年產(chǎn)量1000t，年開工330d，每天生產(chǎn)4批，聚合物損失率為2%。每批應(yīng)生產(chǎn)的聚合物數(shù)量為：1000×引發(fā)劑（0.2%單體質(zhì)量）全部結(jié)合到聚合物中；單體100%轉(zhuǎn)化成聚合物，且單體相對分子質(zhì)量與聚合物結(jié)構(gòu)單位相對分子質(zhì)量相同；丙烯酸相對分子質(zhì)量：單體相對分子質(zhì)量=：丙烯酸投料量為：773.041)中和釜物料衡算已知：丙烯酸中和度100%、丙烯酸相對分子質(zhì)量72.06、NaOH相對分子質(zhì)量40、單體相對分子質(zhì)量94.06原料丙烯酸的質(zhì)量為591.05kg反響需要純NaOH的質(zhì)量為591.0530%NaOH的質(zhì)量為328.0930%NaOH的含水量為1093.63-328.09=765.54kg單體丙烯酸鈉的質(zhì)量94.0645%丙烯酸鈉中含水的質(zhì)量為：0.55中和反響生成的水328.09中和反響完成后需參加的水為：942.94-147.64-765.54=29.76kg2)配堿釜物料衡算在裝有水冷裝置的配堿釜中參加一定量的水，然后在不絕攪拌下參加純度為98%的氫氧化鈉。中和用30%NaOH溶液質(zhì)量為1093.63kg，則需要純度98%氫氧化鈉固體質(zhì)量為328.09需參加的水為1093.63-334.79=758.84kg3)疏散介質(zhì)調(diào)配罐物料衡算已知：疏散介質(zhì)：單體=4：1、疏散劑為1%單體質(zhì)量，則疏散介質(zhì)抽余油質(zhì)量：771.50×4=3086.00kg循環(huán)疏散介質(zhì)抽余油質(zhì)量：3086.00×0.9=2777.40kg新鮮疏散介質(zhì)抽余油質(zhì)量：3086.00×0.1=308.60kg疏散劑：771.50×0.01=7.72kg4)聚合反響釜物料衡算反響前反響釜中各組分質(zhì)量：單體：771.50kg水：942.94kg疏散介質(zhì)：3086.00kg疏散劑：7.72kg引發(fā)劑用量為0.16%單體質(zhì)量引發(fā)劑質(zhì)量：771.50×0.16%=1.23kg反響后聚合物質(zhì)量:771.50+1.23=772.73kg表STYLEREF1\s6-SEQ表格\*ARABIC\s12生產(chǎn)聚丙烯酸鈉各工序物料衡算結(jié)果工序名稱輸入輸出原料質(zhì)量（kg）產(chǎn)物質(zhì)量（kg）配堿98%燒堿純水334.79758.5430%氫氧化鈉1093.63中和30%氫氧化鈉丙烯酸純水1093.63591.0529.76丙烯酸鈉溶液其中丙烯酸鈉水1714.44771.50942.94聚合丙烯酸鈉溶液引發(fā)劑疏散介質(zhì)疏散劑1714.441.233086.007.72聚合物水疏散介質(zhì)疏散劑772.73942.943086.007.72熱量衡算選擇最佳的操縱條件，對生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)和選型，制定出既經(jīng)濟(jì)又公道的能量消耗方案。熱量衡算[[]婁愛娟，吳志泉，吳敘美．化工設(shè)計(jì)．華東理工大學(xué)出[]婁愛娟，吳志泉，吳敘美．化工設(shè)計(jì)．華東理工大學(xué)出社．2002(3)：29-49，170-189．塑料制品的成型加工多數(shù)采取的是對單位設(shè)備的熱量衡算。熱量遵循熱力學(xué)第一定律：能量既不能產(chǎn)生，也不能消滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式。即熱量平衡方程式為：Q式中：QTQ1Q2Q3Q4聚丙烯酸鈉的生產(chǎn)可分為多個(gè)工序，每一個(gè)生產(chǎn)工序都有一定的能量變革，因此各工序分別盤算。整個(gè)歷程均采取25℃作為基準(zhǔn)溫度，生產(chǎn)1批聚丙烯酸鈉產(chǎn)物各工序的原料需求情況按物料衡算表中計(jì)。配堿工序由物料衡算可知，在配堿工序中，需純氫氧化鈉328.09kg，溶解用水765.54kg，氫氧化鈉的質(zhì)量百分比濃度為30%，折算為物質(zhì)的量為分別為：氫氧化鈉：nNaOH=328.09×100040=8202.25水：nH2O=765.54×100018查表可知?dú)溲趸c在此濃度下的溶解熱為，此濃度下溶液的平均比熱為，水的比熱為，已知片堿和純水的進(jìn)料溫度為25℃，氫氧化鈉溶液的出料的溫度為30℃，配堿歷程最大溫升65℃，冷卻水收支平均溫差為10℃。輸入的熱量Q1入包羅氫氧化鈉帶入的熱量Q11，純水帶入的熱量Q12，氫氧化鈉帶入的溶解熱所以Q輸出的熱量Q1出出包羅氫氧化鈉溶液由25℃升到30℃所需的熱量Q1其中Q由于QQ15=Q1入需要冷卻水質(zhì)量為m中和工序已知條件：丙烯酸的進(jìn)料溫度為25℃，比熱為，氫氧化鈉水溶液的進(jìn)料溫度為30℃，平均比熱為，中和液的平均比熱為，水的比熱為，100℃時(shí)水的蒸發(fā)熱為，丙烯酸與氫氧化鈉的中和熱，中和液輸出溫度為30℃，冷卻水平均溫差為10℃。中和工序的輸人熱量Q2入包羅：氫氧化鈉水溶液引入的熱量Q21，丙烯酸引人的熱量Q22氫氧化鈉水溶液帶入對的熱量：Q丙烯酸引入的熱量為0：Q在中和工序中，中和度為100%，產(chǎn)生中和反響的丙烯酸反響熱為Q輸入熱量Q輸出的熱量Q2出出包羅中和液移走的熱量Q24，水分蒸發(fā)吸收的熱量QQ這一工序水分蒸發(fā)很少，故水分蒸發(fā)熱量可忽略不計(jì)。所以Q由于Q2入冷卻水用量m聚合反響工序已知丙烯酸中和液的平均比熱為，中和液進(jìn)料溫度為30℃，丙烯酸鈉的聚合熱為77.7kJ/mol，水的比熱為，l00℃水的蒸發(fā)熱為，聚合物殽雜物出料溫度為60℃，聚合物平均比熱為，疏散劑平均比熱。輸入的熱量Q3入包羅：丙烯酸中和液引入的熱量Q31丙烯酸鈉中和液引入的熱量：Q聚合物反響放熱：Q則輸入的熱量Q輸出的熱量Q3出包羅生成的聚合物從25℃升溫到60℃所需的熱量Q33，疏散介質(zhì)帶走的Q34和水從25℃到60聚合物帶走的熱量：Q疏散介質(zhì)帶走的熱量Q水帶走的熱量：Q聚丙烯酸鈉各工序能量衡算表如下表STYLEREF1\s6-SEQ表格\*ARABIC\s13生產(chǎn)聚丙烯酸鈉的各工序熱量衡算工序名稱輸入kJ輸出kJ配堿Q1入377549.57Q1出377549.57Q110Q1418307.37Q120Q15359242.20Q13377549.57中和QUOTEQ2入Q2入474926.63Q2出474926.63Q2118307.37Q2428116.82Q220Q250Q23456619.26Q26446809.81聚合Q3入665431.65Q3出665431.65Q3128116.82Q3368425.24Q32637314.83Q34248423.00Q137952.12設(shè)備選型釜的選擇配堿釜的選擇日產(chǎn)丙烯酸鈉為1000需配堿液為溶堿時(shí)最高溫度為50℃，查得30%堿液的比重為；則3.03噸堿液的體積為：4374.52×按裝料系數(shù)80%計(jì)，需配堿釜容積為V生產(chǎn)工藝條件為：所處理懲罰的為堿性溶液，釜體內(nèi)為常壓，溫度為50℃，夾套為循環(huán)冷卻水，夾套內(nèi)表壓為0.3MPa，溫度小于50℃，故可確定該釜屬于帶攪拌裝置的低壓反響釜。本設(shè)計(jì)采取圓筒形殼體和標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭作為釜體的結(jié)構(gòu)型式，盛裝物料的堿液可選用材質(zhì)為鋼的不銹鋼釜。圖圖STYLEREF1\s7.SEQ圖\*ARABIC\s11反響釜工藝尺寸示意圖查表得標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的體積為0.131D3、h封=D/2H=h+2×表STYLEREF1\s7-SEQ表格\*ARABIC\s11反響罐H/D選取種類物料類型H/D一般攪拌罐液—固1～1.5液—液1～1.5氣—固1～2發(fā)酵罐1.7～2.5若取H/D=1.5，則有h=DV=D=雖然釜屬于非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，但用于制造反響器的上下封頭仍應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)封頭。所以D取1.6m。釜體的直邊高度為h釜體實(shí)際高度為H=h+2×憑據(jù)表7-2得表STYLEREF1\s7-SEQ表格\*ARABIC\s12直邊高度的選取設(shè)備直徑/mm300、350400、450500~22002200~3200＞3200直邊高度/mm2525、4025、40、5040、5050取封頭直邊高度40mm，釜體圓形直筒部分高度：1.51-2×0.04=1.43m配堿釜的實(shí)際體積為：V=實(shí)際長徑比：H由于是均相液體的殽雜，此體系對攪拌成果要求的比力簡單，任何類型的攪拌器都可以選用，此設(shè)計(jì)選用槳式攪拌器，攪拌電機(jī)功率為3kw，轉(zhuǎn)速為60r/min。中和反響釜的選擇中和釜用于對丙烯酸的完全中和，日產(chǎn)聚丙烯酸鈉3.03t，每批中和液質(zhì)量為m已知中和歷程中中和液密度≤1.4g/cm3，則中和液的體積為1714.44×按裝料系數(shù)0.7盤算，需中和釜的體積為1.25查表得標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的體積為0.131D3、h封=D/2H=h+2×若取H/D=1.5，則有h=DV=D=用于制造反響器的上下封頭選用標(biāo)準(zhǔn)封頭。因?yàn)槿〉幂^小，所以此處按公稱尺寸選定釜體直徑1.1m。釜體的直邊高度為h釜體實(shí)際高度為H=h+2×取封頭直邊高度40mm，釜體圓形直筒部分高度：1.51-2×0.04=1.43m中和釜的實(shí)際體積為：V=實(shí)際長徑比：H由于中和歷程中放熱，并且NaOH溶液對玻璃搪瓷等有腐化性，所以選為帶夾套不銹鋼釜，配用120r/min的減速箱，三相攪拌電機(jī)3kw的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。疏散介質(zhì)調(diào)配釜的選擇疏散介質(zhì)調(diào)配釜用于對疏散液的配置，每批反響需疏散液：3086.00+7.72=3093.72kg已知抽余油密度為0.73g/cm3，由于疏散劑參加量很少，認(rèn)為對疏散介質(zhì)的密度影響忽略不計(jì)，所以調(diào)配好液體體積為3093.72×憑據(jù)裝料系數(shù)0.7盤算，需要調(diào)配釜的體積為4.24查表得標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的體積為0.131D3、h封=D/2H=h+2×若取H/D=1.5，則有h=DV=D=用于制造反響釜的上下封頭都是標(biāo)準(zhǔn)封頭，所以可選為此值，即1.8m釜體的直邊高度為h釜體實(shí)際高度為H=h+2×取封頭直邊高度40mm，釜體圓形直筒部分高度：1.78-2×0.04=1.70m疏散介質(zhì)調(diào)配釜的實(shí)際體積為：V=實(shí)際長徑比：H由于是均相液體的殽雜，此體系對攪拌成果要求的比力簡單，任何類型的攪拌器都可以選用，此設(shè)計(jì)選用槳式攪拌器，攪拌電機(jī)功率為3kw，轉(zhuǎn)速為60r/min。實(shí)際生產(chǎn)中，為了低落本錢，擬不使用疏散介質(zhì)調(diào)配釜，直接用貯罐儲(chǔ)存疏散介質(zhì)，由于疏散劑使用量很小，人工將疏散劑參加疏散介質(zhì)中調(diào)配使用。聚合反響釜的選取單體溶液和疏散介質(zhì)的總體積為1.25+4.24=5.49按裝料系數(shù)0.7盤算，需反響釜的體積為5.49查表得標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的體積為0.131D3、h封=D/2H=h+2×若取H/D=1.5，則有h=DV=D=用于制造反響器的上下封頭選用標(biāo)準(zhǔn)封頭。所以選定釜體直徑2.0m。釜體的直邊高度為h釜體實(shí)際高度為H=h+2×取封頭直邊高度40mm，釜體圓形直筒部分高度：1.83-2×0.04=1.75m反響釜的實(shí)際體積為：V=實(shí)際長徑比：H圖STYLEREF1\s7.圖STYLEREF1\s7.SEQ圖\*ARABIC\s12反響釜結(jié)構(gòu)實(shí)際生產(chǎn)中所用的攪拌器必須兼具剪切作用相循環(huán)作用，適當(dāng)轉(zhuǎn)速，懸浮聚合體系到達(dá)一定的循環(huán)流動(dòng)和剪切流動(dòng)，使釜內(nèi)各部分到達(dá)溫度均一、濃度均一，并使釜內(nèi)單體均勻疏散，懸浮成微小的液滴，增強(qiáng)聚合釜內(nèi)壁的傳熱。由于是非均勻相液體殽雜，并且聚合物黏度較大，采取渦輪式攪拌裝置，轉(zhuǎn)速為250r/min，攪拌電機(jī)功率7.5kw的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。綜上所述，年產(chǎn)1000噸聚丙烯酸鈉反響釜容積7.84m3，釜體直徑2.0m、高度H＝2.53m、長徑比釜體夾套尺寸簡直定所謂夾套就是在釜體外側(cè)用焊接或法蘭連接的方法裝設(shè)種種形狀的鋼結(jié)構(gòu)，是與釜體外壁形成密封的空間。在此空間內(nèi)通入加熱或冷卻物質(zhì)，可加熱或冷卻反響釜內(nèi)的物料。夾套與筒體的連接方法有兩種，一種是可拆式夾套，用于需要查抄筒體外部外貌以及調(diào)換夾套的情況，或是由于夾套與筒體質(zhì)料差別而不能相焊的場合。另一種是不可拆卸的夾套，如焊接式和鉚接式。圖7.3可拆卸夾套圖7.4不可拆卸夾套對有傳熱要求的反響釜可設(shè)置內(nèi)冷管和夾套，最常見的是采取夾套式傳熱結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)采取夾套和內(nèi)冷管兩種散熱方法，夾套的尺寸通常憑據(jù)工藝和安裝的要求而定，夾套的內(nèi)徑D1與釜體內(nèi)徑D0有關(guān)，有如下干系表STYLEREF1\s7-SEQ表格\*ARABIC\s13夾套內(nèi)徑與釜體內(nèi)徑干系D0（mm）500～600700～18002000～3000>3000D1（mm）D0+50D0+100D0+200D0+250配堿釜夾套直徑為D中和釜夾套直徑為D疏散介質(zhì)釜中是簡單殽雜，無發(fā)熱，所以不消設(shè)置夾套。聚合釜夾套直徑為D夾套高度H1主要決定于傳熱面積下的要求，一般不低于料液高度，以包管充實(shí)傳熱，同時(shí)夾套上端離開筒體法蘭應(yīng)有150～200mm距離，以便上緊和拆卸筒體法蘭的螺栓。本設(shè)計(jì)的聚合反響釜采取河南一諾醫(yī)藥化工容器有限公司定制的反響釜具體參數(shù)如下表STYLEREF1\s7-SEQ表格\*ARABIC\s14定制反響釜參數(shù)項(xiàng)目規(guī)格容積/m37.84釜體內(nèi)徑/m2.0夾套直徑/m2.2釜體高度/m2.53攪拌裝置KF-800渦輪式圖STYLEREF1\s7.5定制的聚合反響釜圖圖STYLEREF1\s7.6疏散介質(zhì)貯罐表STYLEREF1\s7-SEQ表格\*ARABIC\s15定制的釜體參數(shù)項(xiàng)目疏散介質(zhì)釜（罐）配堿釜中和釜容積/m36.064.121.78釜體內(nèi)徑/m夾套直徑/m1.71.2釜體高度/m2.682.312.06攪拌裝置簡單攪拌裝置KF-300漿式KF-300葉輪式疏散設(shè)備由于經(jīng)共沸脫水的的反響產(chǎn)物仍是殽雜物，其中含有為疏散劑及其他的相關(guān)助劑，另有一些反響中生成的低分子量聚合物都應(yīng)被撤除。通常，對付含有粒度大于0.01毫米顆粒的懸浮液，可選用過濾離心機(jī)；對付懸浮液中顆粒細(xì)小或可壓縮變形的，則宜選用沉降離心機(jī)；對付懸浮液含固體量低、顆粒微小和對液體澄清度要求高時(shí)，應(yīng)選用疏散機(jī)。憑據(jù)反相懸浮聚合制備的聚丙烯酸鈉顆粒粒徑巨細(xì)選擇螺旋沉降式離心機(jī)除溶劑。圖STYLEREF1\s7.7螺旋沉降式離心機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖干燥設(shè)備由于樹脂含水量高，加工歷程中易出現(xiàn)氣泡，制件出現(xiàn)流紋、霧斑，透明性低落，并會(huì)低落質(zhì)料的電性能和力學(xué)性能。而離心后聚合物一般含水率為5%-20%，為濕物料，需干燥使?jié)裎锪虾蔬M(jìn)步低落。旋風(fēng)疏散器風(fēng)機(jī)預(yù)熱器尾氣管出料口氣流干燥管加料口旋風(fēng)疏散器風(fēng)機(jī)預(yù)熱器尾氣管出料口氣流干燥管加料口圖STYLEREF1\s7.SEQ圖\*ARABIC\s16氣流干燥機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖反相懸浮聚合制備的聚丙烯酸鈉為粉狀采取氣流干燥機(jī)。即熱風(fēng)干燥，使產(chǎn)物中水分含量達(dá)至0.2%～0.5%。泵的選型確定泵的型式首先是要憑據(jù)是被輸送物料的基天性質(zhì)，物料的基天性質(zhì)包羅相態(tài)，溫度，粘度，密度，揮發(fā)性，毒性與空氣形成爆炸性殽雜物的可能性和化學(xué)腐化性等。別的，選擇泵的型式時(shí)還要考慮生產(chǎn)工藝歷程，動(dòng)力，情況和寧靜要求等條件，例如，是否長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，揚(yáng)程和流量是否顛簸，動(dòng)力（電、蒸）的類型以及是否防爆車間等情況。實(shí)際上，在選擇泵的類型時(shí)，往往不可能完全滿足各個(gè)方面的要求，應(yīng)以滿足工藝和寧靜為主要目標(biāo)。由輸送溫度為常溫、粘度小、無腐化性、無固體顆粒的液體，流量小、揚(yáng)程小故選離心泵，離心泵結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，體積小，重量輕，安裝查驗(yàn)方便。ALGB-40-16(I)型泵六臺(tái)。生產(chǎn)工藝流程圖

設(shè)備一覽表表STYLEREF1\s9-SEQ表格\*ARABIC\s11設(shè)備一覽表設(shè)備名稱規(guī)格數(shù)量備注配堿釜廠家定制1河南一諾化工容器中和釜廠家定制1河南一諾化工容器聚合釜廠家定制1河南一諾化工容器疏散介質(zhì)儲(chǔ)罐廠家定制1河南一諾化工容器攪拌器廠家選取4河南一諾化工容器儲(chǔ)罐2無錫市南泉化工去離子水儲(chǔ)罐1無錫市南泉化工氣流干燥機(jī)咨詢廠家1常州延陵干燥設(shè)備沉降式離心機(jī)咨詢廠家1上海誼德實(shí)業(yè)泵6江蘇南方泵業(yè)輸送機(jī)若干真空系統(tǒng)操縱平臺(tái)包裝機(jī)組冷凝器鼓風(fēng)機(jī)管路系統(tǒng)構(gòu)架耗材其他車間設(shè)計(jì)車間設(shè)備擺設(shè)的原則1從經(jīng)濟(jì)和壓降看法出發(fā)，設(shè)備擺設(shè)應(yīng)順從工藝流程，但若與寧靜、維修和施工有矛盾時(shí)，允許有所調(diào)解。2憑據(jù)地形、主導(dǎo)風(fēng)向等條件進(jìn)行設(shè)備擺設(shè)，有效的利用車間修建面積（包羅空間）和土地（盡量采取露天擺設(shè)及修建物能歸并者盡量歸并）。3明火設(shè)備必須擺設(shè)在處理懲罰可燃液體或氣體設(shè)備的全年最小頻率風(fēng)向的下側(cè)，并會(huì)合擺設(shè)在裝置（車間）邊沿。4控制室和配電室應(yīng)擺設(shè)在生產(chǎn)區(qū)域的中心部位，并在危險(xiǎn)區(qū)外。5充實(shí)考慮本裝置（車間）與其他部分在總平面擺設(shè)圖上的位置，力求緊湊、聯(lián)系方便，縮短輸送管線，到達(dá)節(jié)省管材用度及運(yùn)行用度的目的。6留有生長的余地。7所采取的勞動(dòng)掩護(hù)、防火要求、防腐化步伐要切合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、范例的要求。8有毒、有腐化性介質(zhì)的設(shè)備應(yīng)分別會(huì)合擺設(shè)，并設(shè)圍堰，以便會(huì)合處理懲罰。9設(shè)備寧靜通道、人流、物流偏向應(yīng)錯(cuò)開。10設(shè)備擺設(shè)應(yīng)整齊，盡量使主要管道走向一致。車間設(shè)備平面擺設(shè)的原則車間平面擺設(shè)首先必須適合全廠總平面擺設(shè)的要求，應(yīng)盡可能使個(gè)車間的平面擺設(shè)在總體上到達(dá)協(xié)調(diào)、整齊、緊湊、美觀，相互融合，渾成一體。其次，必須從生產(chǎn)需要出發(fā)，最大限度的滿足生產(chǎn)包羅設(shè)備維修的要求。即要切合流程、滿足生產(chǎn)、便于治理、便于運(yùn)輸、利于設(shè)備安裝和維修。第三，生產(chǎn)要寧靜。即要全面妥善的解決防火、防爆、防毒、防腐、衛(wèi)生等方面的問題，切合國度的各項(xiàng)有關(guān)規(guī)定。第四，要考慮未來擴(kuò)建及增建的余地，為今后生產(chǎn)生長、品種改造、技能改革提供方便。但這些一定要最有效的利用車間的修建面積（包羅空間）和土地（設(shè)備裝置能露天擺設(shè)的盡量露天擺設(shè)，修建物能歸并的應(yīng)盡量歸并）。廠房的立面形式有單層、多層和單層與多層相結(jié)合的形式。多層廠房占地少但造價(jià)高，而單層廠房占地多但造價(jià)低。采取單層照舊多層主要應(yīng)憑據(jù)工藝生產(chǎn)的需要。例如制堿車間的碳化塔，憑據(jù)工藝要求須放在廠房內(nèi)，但塔有比力高，且操縱崗?fù)[設(shè)在塔的中部以便視察塔內(nèi)情況，這樣就需要設(shè)計(jì)多層廠房；另一種情況是：設(shè)備大部分露天擺設(shè)，廠房內(nèi)只需要安頓泵或風(fēng)機(jī)，這種情況可設(shè)計(jì)成單層廠房。對付為新產(chǎn)物產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)而設(shè)計(jì)的廠房，由于生產(chǎn)歷程中對工藝流程和設(shè)備需要不絕改造和完善，一般都設(shè)計(jì)一個(gè)較高的單層廠房，利用便于移動(dòng)、拆裝、改建的鋼制操縱平臺(tái)取代鋼筋混凝土操縱臺(tái)，以適應(yīng)工藝流程和設(shè)備變革的需要[[][]劉道德．化工廠的設(shè)計(jì)與改造[M]．第一版．湖南：中南工業(yè)大學(xué)出版社，1995．1-38．車間擺設(shè)圖圖10.1車間擺設(shè)圖經(jīng)濟(jì)概算原料估算原料用量丙烯酸年需求量591.05純氫氧化鈉年需求量328.0998%氫氧化鈉年需求量為433078.8引發(fā)劑過硫酸銨年需求量為1.23×330×4=1623.6kg疏散介質(zhì)循環(huán)使用率為80%，即除了第一批每批需添加20%量即可，所以疏散介質(zhì)抽余油年用量為：3086.00+3086.00×20%×疏散劑年用量為7.72×330×4=10190.40kg設(shè)聚合生成水20%可重復(fù)利用，則反響用水年用量為：（設(shè)冷卻用水設(shè)年用量為100000kg，則總年用水量為：791619.84+100000=891619.84kg原料用度表STYLEREF1\s11-SEQ表格\*ARABIC\s11原料用度一覽表名稱年用量/t備注單價(jià)/w/t年代價(jià)/w丙烯酸780.19上海高橋化工場0.8624.1598%氫氧化鈉441.92魯淮商貿(mào)有限公司0.3132.57引發(fā)劑（過硫酸銨）1.63金立化工有限公司0.40.66疏散介質(zhì)（抽余油）817.18上海呂氏化工有限公司0.4326.87疏散劑（Span-60）10.19浙江物美化學(xué)品有限公司1.212.23水891.62產(chǎn)業(yè)用水0.00121.07總計(jì)1097.55其他用度員工人為設(shè)配堿時(shí)間為0.25h，配置丙烯酸鈉溶液為0.25h，后處理懲罰時(shí)間為1h，則1批生產(chǎn)所需時(shí)間為0.25+0.25+設(shè)每班人員8人，每班生產(chǎn)2批后輪崗，每人月人為3000員，則年支付人為用度為16×3000×12=57表STYLEREF1\s11-SEQ表格\*ARABIC\s12其他用度一覽表序號(hào)項(xiàng)目名稱金額（萬元）備注1廠房建立2002設(shè)備1803電費(fèi)204設(shè)備維護(hù)費(fèi)365配套及公用設(shè)施206電力設(shè)備107產(chǎn)業(yè)衛(wèi)生58環(huán)保消防