【正文】 ?mfH? kJ/mol NaCl NaOH H2O(l ) 環(huán)氧氯丙烷 (l ) 環(huán)氧樹脂 (l ) 雙酚 A(c) 由此可計(jì)算出反應(yīng)熱為： ?mrH? = )(f 產(chǎn)物?mi Hn ?? )(反應(yīng)物?mfi Hn ?? = （ – 2 – 2） （ 2– 2 – ） = 雙酚 A 和環(huán)氧氯丙烷的進(jìn)料溫度為 55℃ 系統(tǒng)反應(yīng)溫度也為 55℃ 。 則脫苯時(shí)蒸發(fā)器加熱水蒸氣的用量為： m= 5?? = kg 南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁， 共 50 頁 脫苯用冷凝器冷卻水用量計(jì)算 若冷卻水進(jìn)口時(shí)的溫度為 25℃ ，出口時(shí)的溫度為 65℃ 則由 2Q = )( 12 ttCW pcc ? 計(jì)算得 脫苯時(shí)冷凝器中冷卻水用量為： )( 122 ttC QW pcc ?? = ）（ 5??? = kg 南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁， 共 50 頁 5 設(shè)備選型 反應(yīng)釜的設(shè)計(jì) 物料體積計(jì)算： 脫環(huán)氧氯丙烷前 表 釜內(nèi)物料體積表 物質(zhì) 質(zhì)量 m (kg) 密度 ? (kg/l) 體積 v （ l) 雙酚 A 環(huán)氧氯丙烷 氫氧化鈉 Vd =++= 考慮到雙酚 A加釜后體積增大，所以取裝料系數(shù) η= 則過 V=Vd/η=脫環(huán)氧氯丙烷后 表 釜內(nèi)物料體積表 物質(zhì) 質(zhì)量 m (kg) 密度 ? (kg/l) 體積 v （ l) 雙酚 A 環(huán)氧氯丙烷 苯 氫氧化鈉 脫除的環(huán)氧氯丙烷 因?yàn)槿芙鈺r(shí)體積變化較小可忽略不計(jì)，則每釜物料體積為： Vd =+++= 南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁， 共 50 頁 考慮到實(shí)際溶解時(shí)雙酚 A 和氫氧化鈉都是固體， 反應(yīng)起泡或沸騰的通常裝料系數(shù) η可取 —，反應(yīng)較平穩(wěn)的 η應(yīng)取值 － 。 確定參數(shù) cP = = MPa， iD = 1600 mm， ??t? = 113 MPa， ? = (雙面焊對接接頭，局部無損檢測 )，取 C2 = 4 mm 計(jì)算筒體厚度 ? ?ctic PDPS ?? ??2 = 1 32 1 6 0 ??? ? = mm dS = S ＋ C2 = + 4 = mm 經(jīng)查得： C1 = mm dS + C1 = + = mm 南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁， 共 50 頁 取整后厚度為 Sn = 6 mm，復(fù)驗(yàn) Sn6% = 66% = 故最后取 C1 = mm,該筒體可用 6 mm 厚 Q235－ A 鋼板制作。 夾套的設(shè)計(jì) 夾套選用 U 型夾套，采用碳鋼制造和釜體焊接。 同理，封頭材料也選用 Q235－ A，厚度為 6 mm。 夾套高度可由下式計(jì)算： 南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁， 共 50 頁 11 VVVH 封??? 式中： ?——裝料系數(shù) V——反應(yīng)釜容積， m3 封V ——封頭容積， m3 1V ——一米高筒體的容積， m3 則 1H = ?? = 由以上計(jì)算可知反應(yīng)釜的夾套最小高度為 m，筒體內(nèi)液面高度約 。 廢水出料管采用 Φ＝ 45 無縫鋼管，管的一端切成 45℃ ，伸入反應(yīng)器內(nèi)少許，配有平焊密封管法蘭。 攪拌過程所涉及的流體的流動(dòng)、傳質(zhì)、傳熱 等影響因素繁多。查表選定D/T=，已知 T=2200，得 D=。 設(shè)槳葉為六葉平直渦輪，查《聚合反應(yīng)工程基礎(chǔ)》第五章表 51 得： K1=，則： P=Npρn3d5=120023=≈19Kw 表 反應(yīng)釜尺寸表 項(xiàng)目 規(guī)格 /條件 釜內(nèi)壓力 常壓 釜外壓力 常壓 釜內(nèi)溫度 ＜ 70℃ 夾套內(nèi)溫度 ＞ 25℃ 換熱型式 夾套 換熱介質(zhì) 冷水 筒體高度 2410mm 筒體直徑 1600mm 筒體壁厚 封頭厚度 6mm 6mm 夾套高度 夾套直徑 2020mm 1700mm 夾套壁厚 6mm 封頭直邊高度 25mm 封頭曲面高度 400mm 封頭容積 南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29 頁， 共 50 頁 反應(yīng)釜容積 反應(yīng)釜材料 不銹鋼 表 攪拌器設(shè)計(jì)表 項(xiàng)目 規(guī)格 /條件 槳葉直徑 槳葉轉(zhuǎn)速 槳葉數(shù) 2r/s 6 功率 19Kw 脫苯用冷凝器的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用的管殼式換熱器（也稱列管式換熱器）結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，并可承受較高的壓力，其制造工藝較成熟，適應(yīng)性大、材料范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，因而目前仍是煉油、化工及石油化工生產(chǎn)中的主要設(shè)備。℃ ） 殼程傳熱系數(shù) 假設(shè)殼程的傳熱系數(shù) α0=1000W/（ m2℃ ） 傳熱面積 高溫流體為有機(jī)質(zhì)蒸氣，低溫流體為水的傳熱系數(shù)范圍在 230930W/（ 2m ℃ ） /W 查得不銹鋼管壁的導(dǎo)熱系數(shù) λ=（ m2 定性溫度 苯的定性溫度為： 2 l80g80 ）（）（ ? = 80℃ 南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 30 頁， 共 50 頁 冷卻水的定性溫度為： 26525? = 45℃ 平均溫度較小 ,所以選擇固定式列管換熱器 ,該設(shè)計(jì)任務(wù)的熱流體為苯的蒸氣，冷流體為水，為使熱流體通過殼壁向空氣中散熱，提高冷卻效果，令苯和水的蒸氣走殼程，冷卻水走管程。 則攪拌槳葉排出流量dq= =11=攪拌轉(zhuǎn)速公式： N=3qddqDN 假設(shè)在湍流區(qū)， Re＞ 104,由 D/T=，根據(jù)排量與攪拌雷諾數(shù)的關(guān)系圖，可知Nqd=。 取整個(gè)反應(yīng)器中的液體密度為 ρ=1200kg/m3 ，粘度為 μ= 冷凝水出口管選用 Φ＝ 45 無縫鋼管。 萃取劑進(jìn)料管采用 Φ＝ 32 無縫鋼管，管的一端切成 45℃ ，伸入反應(yīng)器內(nèi)少許，配有平焊密封管法蘭。 (3) 夾套高度的計(jì)算 反應(yīng)釜容積按下封頭和筒體二部分容積之和計(jì)算。 (1) 夾套壁厚的確定 夾套工作溫度為 100℃ ，壓力為常壓，故材料可選用 Q235－ A。 校核筒體和封頭的水壓試驗(yàn)強(qiáng)度 根據(jù)式 se eiTT S SDP ??? ??? ）（ 式中 PT = = = MPa（ ??? /??t? = 1； P = Pc = ）， Se = Sn–C = 6– = mm， s? = 235 MPa 南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁， 共 50 頁 則 eeiTT S SDP 2 ）（ ??? = 6 0 ? ?? ）（ = MPa 而 s?? = 235 = MPa 可見 T? ＜ s?? ，所以水壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠。= 由上計(jì)算根據(jù)《化工容器及設(shè)備簡明設(shè)計(jì)手冊》，選公稱容積為 5 m3的鋼制機(jī)械攪拌容器，橢圓形底、蓋，筒體內(nèi)徑 iD = 1600 mm，高度 H = 2410 mm。 由 Q = )( 12 ttCW pcc ? 計(jì)算得 反應(yīng)階段冷卻水的用量為： )( 12 ttC QW pcc ?? =)2545(17 5?? ? = 脫苯所需熱量計(jì)算 假設(shè)雙酚 A 環(huán)氧樹脂與苯的混合物經(jīng)過濾送入蒸發(fā)器后，升溫到 110℃ 物料由于升溫所需的熱量可由下式計(jì)算： 1Q = tCmp? 其中的 pC = ipni iw Cx ,1 ,?? 查出計(jì)算出或查出環(huán)氧樹脂和苯的平均定壓比熱容分別為： kJ/(kg? K)和 kJ/(kg? K)，分別在系統(tǒng)中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為： 南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁， 共 50 頁 環(huán)氧樹脂,wx = （ + ） = 苯,wx = （ + ） = 則 pC = ipni iw Cx ,1 ,?? = + = (kg? K) 物料升溫所需熱量為： 1Q = tCmp? = （ + ） （ 110 80） =105 kJ 苯汽化所需的熱量計(jì)算： 苯在常壓下汽化熱為 kJ/kg 苯汽化所需的熱量為： 2Q = = 105 kJ 則脫苯時(shí)蒸發(fā)器所需的熱量為： Q = 1Q + 2Q =105 + 105 = 105 kJ 單釜進(jìn)料中脫苯所需的總熱量為： 總Q = 1052 = 105 kJ 采用 100℃ 飽和水蒸氣供熱，冷凝后為 100℃ 飽和水。2258247。95%= 環(huán)氧氯丙烷： 247。但 本設(shè)計(jì)產(chǎn)量低仍采用一步法。 合成方法 液態(tài)雙酚 A 型環(huán)氧樹脂合成方法歸納起有兩種：一步法和兩步法。 由于雙酚 A 型環(huán)氧樹脂的反應(yīng)歷程較復(fù)雜，學(xué)術(shù)界尚有爭論上述反應(yīng)是縮聚過程中可能的主要反應(yīng)。 ：新生成的環(huán)氧基和雙酚 A 的羥基發(fā)生反應(yīng)生成具有端羥基的化合物 。 ：無色有甜味的透明液體，難溶于水，但 是一種良好的有機(jī)溶劑，溶解有機(jī)分子和一些非極性的無機(jī)分子的能力很強(qiáng) 。 雙酚 A (BPA) O H CC H 3C H 3O H 外觀：白色粒狀（或粉狀）結(jié)晶體熔點(diǎn)： ≥℃ 密度： 環(huán)氧氯丙烷 （ ECH） ClO 外觀：無色透明液體 純度： ≥ wt％ 密度（ 20℃ ）： ～ g/ 沸點(diǎn)： ℃ 南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁， 共 50 頁 苯 純度： ≥ wt％ 餾程 ℃ ： 109～ 112 密度： ～ 沸點(diǎn)： 80℃ 氫氧化鈉 NaOH Fe2O3含量： ≤ wt％ 密度： 環(huán)氧樹脂生產(chǎn)的主要原材料的性質(zhì) A：白色片狀或粒狀的晶體 ,有毒，室溫下輕微溶于苯、甲苯、二甲苯，溶解度隨溫度增加急劇增加 ,不溶于水，溶于醚、醇、丙酮和堿性溶劑。 南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁， 共 50 頁 雙酚 A 型環(huán)氧樹脂的性能，隨分子量的升高也表現(xiàn)出一定的變化規(guī)律。我國從 1958 才開始對環(huán)氧樹脂進(jìn)行研究，但很快就投入了生產(chǎn)。這些發(fā)現(xiàn)促使美國的 De VoeRaynolds公司在 1947 年首次在工業(yè)中開始了環(huán)氧樹脂的生產(chǎn)。 Workshop process design iv 中文摘要