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丙烯酸酯橡膠乳液聚合車(chē)間的工藝設(shè)計(jì)-全文預(yù)覽

  

【正文】 等。 引發(fā)劑罐(配料罐?。?,① 計(jì)算參數(shù):引發(fā)劑配比和單位時(shí)間加入量匯總表如下(20℃):引發(fā)劑種類(lèi)配比(質(zhì)量份)加入量/(kg/h)去離子水72過(guò)硫酸銨②罐的選型:由于此罐須具有計(jì)量功能,裝料量為一批生產(chǎn)使用量,長(zhǎng)徑比應(yīng)選大些,且為立式儲(chǔ)罐。d. 確定安裝高度:確定泵的安裝高度的原則是泵在正常操作條件下不發(fā)生“氣蝕”現(xiàn)象。b. 選擇泵的類(lèi)型:根據(jù)物質(zhì)性質(zhì),工藝條件及各類(lèi)化工泵的特性選擇。 軸密封形式由于反應(yīng)是在常壓下進(jìn)行且攪拌軸功率較小,選用填料密封形式的軸密封裝置。4. 計(jì)算攪拌槳葉的軸功率消耗:由于NRe=162,查(聚合反應(yīng)工程基礎(chǔ),p155)圖5—13中曲線有功率函數(shù)φ=.又當(dāng)NRe<300,有擋板時(shí):φ=Np=P/ρn3D5所以P=φρn3D5=958()3=19W=5. 選用攪拌功率:P攪拌功率=(Pm+Pa)/ξ功率系數(shù) =(+12%)/ = 傳熱裝置的計(jì)算: 任何一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程都伴隨著放熱或吸熱現(xiàn)象,因此反應(yīng)器大都有傳熱裝置,提供足夠的傳熱面積,以便于冷卻介質(zhì)或加熱介質(zhì)通過(guò)創(chuàng)熱裝置將物料放出的熱量帶走或向物料提供熱量,確保反應(yīng)在預(yù)定的反應(yīng)溫度下進(jìn)行。在此我們根據(jù)反應(yīng)條件選擇平葉漿式攪拌。因H/.釜體的直邊高度: h=VT2V封/==釜體的實(shí)際高度: H=h+2h封=+2封頭表面積: πdh=23=所以釜體的總面積: +=根據(jù)表取封頭直邊高度為50mm,釜體圓形直筒部分高度==.綜上所述,封頭是直邊高度為50mm的標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭。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;(3) 丙烯酸乙酯相對(duì)分子質(zhì)量:?jiǎn)误w平均相對(duì)分子質(zhì)量是(10050%+10050%)=100因?yàn)橐l(fā)劑、乳化劑、分子量調(diào)節(jié)劑、分散介質(zhì)、助劑等都在聚合釜中,所以單體投料量=(1+1+++++)= 順流程設(shè)備進(jìn)行計(jì)算:V101M1M2M3M4M5A.V101(乳化單體調(diào)配罐)=50%=M1(丙烯酸乙酯投料量)= Kg/BM2(甲基丙烯酸甲酯投料量)= Kg/BM3(去離子水)=40%= Kg/BM4(十二烷基硫酸鈉)=3%= Kg/BM4’(十二烷基硫醇—鏈轉(zhuǎn)移劑)=%= Kg/BM5(乳化劑單體溶液)=M1+M2+M3+M4 M4’=+++= Kg/BB.V102M6M8M7引發(fā)劑單體調(diào)配罐的物料平衡:M6(過(guò)硫酸銨)=x/(+x)100%=% x= Kg/BM7(去離子水)=60%= Kg/BM8(引發(fā)劑溶液)=M6+M7= Kg/BC.R201M8M9M5反應(yīng)聚合釜的物料計(jì)算:M8(引發(fā)劑溶液)= Kg/BM5(乳化聚合物)= Kg/B聚合物溶液M9=M8+M5=+= Kg/B(調(diào)節(jié)罐)V103M9M12M10M11M10(助劑)== Kg/BM11(氨水)== Kg/B聚合物膠液:+= Kg/B 丙烯酸酯橡膠乳液聚合半連續(xù)操作物料衡算表(單位Kg/B)物料號(hào)甲基丙烯酸甲酯丙烯酸乙酯十二烷基硫醇過(guò)硫酸銨去離子水助劑氨水十二烷基硫酸銨聚合物合計(jì)M1M2M3977.91M4M4’M5M6M7M8M9M10M11M12 熱量衡算 收集數(shù)據(jù):反應(yīng)溫度:80℃基準(zhǔn)溫度:0℃壓力:常壓() 熱量衡算:Qt=Q1+Q2+Q3+Q4Qt—設(shè)備或系統(tǒng)與外界交換熱量之和Q1—由于物料溫度變化,系統(tǒng)與外界交換的熱量Q2—由于物料發(fā)生各種變化,系統(tǒng)與外界交換的熱量Q3—由于設(shè)備溫度變化,系統(tǒng)與外界交換的熱量Q4—設(shè)備損失的熱量Cp(水)=(g℃)Cp(丙烯酸乙酯)= J/(g℃)Cp(甲基丙烯酸甲酯)= J/(g℃)Cp(十二烷基硫醇)= J/(g℃)Cp(十二烷基硫酸鈉)= J/(g℃)Cp(過(guò)硫酸鈉)= J/(g℃)△ H2=(1) Cp(混)=100/(1002+120++4+1+6)+100/+6/+4/++120/=++++= J/(g℃)Q1=WC△t=(800)=103KJ(2) Q2=W/M△Hr△X===103KJ(3) 且認(rèn)為設(shè)備溫度沒(méi)有發(fā)生變化,即Q3=0(4) Q4=∑siai(TiT0)—在圓管或圓管保溫層外TW:設(shè)備溫度 T0室溫20℃ai=(TWT0)=(8020)=(m2℃)si=19釜體表面積計(jì)算:① 封頭表面積:2==② 釜體表面積:③ 釜體的總表面積為:+=Q4=∑siai(TiT0)aT=℃si=Ti=80℃ T0=20℃Q4=60=綜上所述:Qt=Q1+Q2+Q3+Q4=103+103+=103 KJ4. 設(shè)備工藝計(jì)算化工設(shè)備是進(jìn)行化工生產(chǎn)過(guò)程的物質(zhì)基礎(chǔ),他對(duì)裝置的生產(chǎn)能力,操作過(guò)程穩(wěn)定性和可靠性,產(chǎn)品質(zhì)量等都起著重要的作用。3. 物料衡算及熱量衡算 物料衡算 物料關(guān)系示意圖:M2M1V101M3M4M5M7M8V102M6M9R201M10V103M11V104M13M12M1MMAM2丙烯酸乙酯M3十二烷基硫酸鈉M4去離子水M5乳化單體M6十二硫醇M7過(guò)硫酸銨M8去離子水M9引發(fā)劑溶液M10聚合物溶液M11PH調(diào)節(jié)劑M12破乳劑M13丙烯酸膠粒V101乳化劑罐與分子量調(diào)節(jié)劑罐V102引發(fā)劑罐V103調(diào)節(jié)罐R201聚合反應(yīng)釜 所發(fā)生的聚合反應(yīng)方程式: 收集數(shù)據(jù):A:生產(chǎn)規(guī)模:1萬(wàn)噸/年B:生產(chǎn)時(shí)間:330d/年采用半連續(xù)操作,因?yàn)榉磻?yīng)時(shí)間約為3小時(shí),輔助時(shí)間45min所以每天生產(chǎn)批次為:24/(3+45/60)≈6(B)由于在生產(chǎn)中每批引發(fā)劑用量較少,所以引發(fā)劑每天配置一次即可。A. 直接流量調(diào)節(jié):流量計(jì)及調(diào)節(jié)閥安裝在輸出管道上,流量計(jì)在前,調(diào)節(jié)閥在后,通過(guò)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)啟度,調(diào)節(jié)管路中流體流量的大小,該控制方案簡(jiǎn)單易操作。 反應(yīng)器的壓力控制:一般采用常壓半連續(xù)聚合反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)壓力應(yīng)逐漸降低,特別是低真空度階段反應(yīng)器壓力降低的速度不能太快,否則會(huì)把低聚物帶出,使冷凝器及管道堵塞。而半連續(xù)操作反應(yīng)溫度要盡量按預(yù)定要求控制,允許有小量的波動(dòng)。、消泡劑、防菌劑,最后出料。引發(fā)開(kāi)始后,溫度自動(dòng)上升。滴加結(jié)束后,保溫,冷卻降溫,用氨水調(diào)節(jié)PH值,隨后同時(shí)加入防腐劑、穩(wěn)定劑和消泡劑,最后出料,過(guò)濾,包裝。(NH4)2S2O8物化性質(zhì):無(wú)色單斜晶體,有潮解性,在120℃分解放出氧并生成焦硫酸鹽,熔點(diǎn)120℃(分解),沸點(diǎn)120℃,易溶于水。:C12H25OSO2Na物化性質(zhì):淺黃色透明液體,可溶于水,具有豐富的泡沫性和優(yōu)良的洗滌性能手感溫和,生物降解性好。 2. 甲基丙烯酸甲酯CH2C(CH2)COOCH3物化性質(zhì):無(wú)色液體,易揮發(fā),易燃,沸點(diǎn)100101℃,蒸氣壓(℃),溶于乙醇、乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑中,微溶于水,在光熱電離輻射和催化劑作用下易聚合。 聚合溫度和壓力:聚合溫度:乳液聚合丙烯酸酯共聚溫度一般為混合單體及水的共沸回流溫度。 其他介質(zhì)的選擇:分子量調(diào)節(jié)劑是一類(lèi)高活性物質(zhì),他很容易和自由基發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng),使活性連終止,而調(diào)節(jié)劑本身則形成一個(gè)新的自由基。 分散介質(zhì)的選擇:絕大多數(shù)的正相乳液聚合以水作為分散介質(zhì)。乳液聚合體系溫度/℃HLB值乳液聚合體系溫度/℃HLB值聚丙烯酸乙酯40丙烯酸丁酯40聚丙烯酸乙酯60丙烯酸丁酯60HLB就是用來(lái)衡量乳化劑分子中親水部分和親友部分對(duì)其性質(zhì)所做貢獻(xiàn)的物理量。%2%之間,%。例如過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀。反應(yīng)體系不同可采用水溶性和油溶性引發(fā)劑也可按自由基生成機(jī)理選用熱引發(fā)劑。 甲基丙烯酸甲酯—賦予聚合物以耐久性、硬度、保光保色性及耐水性。 聚合機(jī)理: 因?yàn)槠涫蔷€性飽和的無(wú)定形共聚物,故其采用乳液聚合按自由基機(jī)理聚合而成。生產(chǎn)方法就是指在化工生產(chǎn)過(guò)程中使用何
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