【正文】 , , , , 。熟化器出料口與研磨機(jī)進(jìn)料口垂直。查《化工原理》上冊第45頁表11，取ε=,則ε/d=；再查第46頁圖13得λ=。② 計算：管道的截面積為圓形，以dAM表示30%AM水溶液管道內(nèi)徑，以d水表示純水管道內(nèi)徑，則由 VS= d=得 VS（AM）=2049/（3600）=104m3/h dAM==≈50mm VS（水）=(3600)=104m3/h d水= =≈25mm( 2 ) 聚合管道以及研磨、水解、干燥管道① 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：因研磨、水解、干燥主物料管道與聚合釜主物料管道性質(zhì)及流量相同，故由聚合釜管道計算作代表。壁厚計算結(jié)果 S==取與筒體相同的壁厚，即16mm。根據(jù)Di查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》第三冊第230頁及《化工設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)手冊》第四卷第10頁查得 V封=；m封=479kg③ 筒體高度的確定：有Di=《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》附表11得每米筒體的體積V面積A質(zhì)量m1，得 V1= A1= A1=716kg根據(jù)公式 H=（VV封）/V1得H=( )/=取H=。%=2094kg/h純AM ：625247。⑤ 成品倉庫禁止吸煙、使用明火，非崗位人員禁止入內(nèi)，庫內(nèi)要經(jīng)常保持衛(wèi)生。⑨ 設(shè)備開車前必須使用氮?dú)庵脫Q，%。此外，還應(yīng)注意以下問題：① 車間內(nèi)禁止使用明火；禁止穿帶釘子鞋進(jìn)入裝置現(xiàn)場；禁止吸煙；禁止隨意使用鐵器碰擊設(shè)備；機(jī)動車未經(jīng)許可不的進(jìn)入廠區(qū)。設(shè)計范圍包括：聚合工段至后處理工段的物料衡算，聚合工段、干燥工段、后處理工段的各種設(shè)備選型，管路計算，物料流程圖、帶控制點(diǎn)工藝流程圖、平面布置圖等。3．3 車間概況該車間設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)5000噸聚丙烯酰胺。3．1．2 單體原料路線的確定通過比較丙烯腈的硫酸水合法、銅催化水合法和生物酶催化水合法等生產(chǎn)方法優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合實際情況，選擇丙烯腈銅催化水合法。③ 引發(fā)劑：白色柱狀或粉狀結(jié)晶，易燃；熔點(diǎn)105℃；不溶于水，遇熱分解放出氮?dú)夂陀袡C(jī)氰化物。1．3．3 水解機(jī)理在堿性條件下，PAM在較低溫度（40～60℃）就易于水解，反應(yīng)是由氫氧根離子0H對酰胺羰基的親核加成，及胺離子NH2的消除，丙烯酰胺結(jié)構(gòu)單元生成丙烯酸結(jié)構(gòu)單元，如下圖所示。設(shè)計有關(guān)資料和圖紙應(yīng)保證計算準(zhǔn)確、字體端正、圖面清潔、設(shè)計合理，所有計算部分應(yīng)有完整的計算過程，以達(dá)到全面訓(xùn)練的目的。④ 工藝物料流程（PFD）的設(shè)計。進(jìn)行聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝設(shè)計的研究，可以使我國聚丙烯酰胺生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)規(guī)模均提升到一個較高水平，以滿足三次采油對聚丙烯酰胺質(zhì)和量的要求，避免引進(jìn)產(chǎn)品帶來的危險，保證三次采油技術(shù)的順利實施最終以滿足國民經(jīng)濟(jì)對石油供應(yīng)的要求，并獲得最大經(jīng)濟(jì)效益。近幾年隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康、快速發(fā)展，政府和民眾的環(huán)保意識加強(qiáng)，必將促進(jìn)PAM的消費(fèi)。利用他吸濕性強(qiáng)的特點(diǎn)，能減少紡織時的斷張率。高分子量聚丙烯酰胺在被吸附的粒子間形成“橋聯(lián)”，生成絮團(tuán)，有利于微粒下沉。 隨著大型合資造紙企業(yè)的不斷建成投產(chǎn)和人們對紙張質(zhì)量要求的提高, PAM在造紙行業(yè)的應(yīng)用必將有一個大發(fā)展。1995 年, 國內(nèi)PAM生產(chǎn)廠家有60 多家, 其中多數(shù)為規(guī)模較小的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè), 技術(shù)水平低, 產(chǎn)品分子量低, 一般為500~800 萬, 難以滿足消費(fèi)者對高分子量產(chǎn)品的需要。預(yù)計2005年這三大市場的消費(fèi)量將分別增長到l9萬噸、l3萬噸和8萬噸。1 .1 . 4 生產(chǎn)和消費(fèi)情況（1） 國外生產(chǎn)和消費(fèi)據(jù)美國咨詢公司TranTech公司分析，2004年全球PAM能力為9l萬噸／年，美國、f本、歐洲是聚丙烯酰胺主要的生產(chǎn)和消費(fèi)地，生產(chǎn)能力約占世界總能力的85％。（4）水溶液聚合展望：水溶液聚合是丙烯酰胺最常用的聚合方法，對于水溶液聚合法制造PAM的工藝，人們研究的熱點(diǎn)是選擇新型聚合、造粒、干燥及粉碎技術(shù)與設(shè)備，開發(fā)更先進(jìn)的連續(xù)化、自動化聚合工藝，改進(jìn)和提高產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。所以在一定的條件下，某些離子能夠大幅度地調(diào)節(jié)分子量。② P H 值:AM聚合中，介質(zhì)PH值可影響反應(yīng)動力學(xué)及聚合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。聚丙烯酰胺及其衍生物都是通過丙烯酰胺的自由基聚合制成的均聚物或共聚物。但這些規(guī)模大的生產(chǎn)廠主要以滿足石油開采所需的通用化學(xué)助劑為主，其產(chǎn)品單一，主要十陰離子型粉劑，尚無上規(guī)模的乳液型和陽離子型產(chǎn)品。但是在總體上，我國的PAM產(chǎn)品與國外相比還存在大的差距，主要反應(yīng)在（1）產(chǎn)品系列：國外陽離子產(chǎn)品約占總產(chǎn)量的一半，且仍以每年10%的速度增長。由于在油氣田開采和三次采油中的大量應(yīng)用，以及在污水處理和造紙等方面的用量增加，我國PAM的生產(chǎn)能力不斷增加。1954年在美國實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，初期得產(chǎn)品僅室單一得非離子型PAM。我PAM產(chǎn)品的開發(fā)始于20世紀(jì)50年代末期。產(chǎn)品主要包括HPAM、CPAM、NAM和梳型聚丙烯酰胺等，以HPAM為主。僅法國NSF公司一家的常規(guī)產(chǎn)品就超過1000種，可以適應(yīng)各行業(yè)不同工藝條件和不同物料性質(zhì)的要求，而用于數(shù)十個行業(yè)。乳酰胺基的高極性使PAM具有良好的親水性和水溶性，其水凝膠親水而不溶與水；柔順的長鏈?zhǔn)筆AM水溶液具有高粘性和良好的流變性能；酰胺基極易與水或含有OH基團(tuán)的物質(zhì)（天然纖維、蛋白質(zhì)、土壤和礦物等）形成氫鍵，產(chǎn)生很強(qiáng)的吸附作用；酰胺基的高反應(yīng)活性可使PAM衍生出很多變性產(chǎn)物，拓寬了他們的應(yīng)用范圍。用高價金屬鹽與有機(jī)物組成的體系亦不少。許多金屬離子能與酞胺基發(fā)生絡(luò)合，從而影響反應(yīng)進(jìn)程。（3）反向懸浮聚合：采用 反 相懸浮法制備AM 聚合物與反相乳液聚合有許多相似之處，關(guān)鍵在于分散相粒子尺寸的控制。③降低PAM產(chǎn)品中殘余單體的含量：高聚物PAM本身基本無毒，PAM的毒性來自殘余的AM單體。亞太地區(qū)也是最大的PAM消費(fèi)地區(qū)，其次是西歐和美國。德固薩公司在印度尼西亞的PAM 新裝置也將于2O05年開工。根據(jù)石油行業(yè)的整體規(guī)劃, 2005 年國內(nèi)PAM 在石油開采方面的用量已達(dá)到11 萬t?？蓽p輕對油氣層的壓力和堵塞，容易發(fā)現(xiàn)油氣層，并有利于鉆進(jìn)速度比常規(guī)泥漿高19%，比機(jī)械鉆速高45%左右，還可大大減少鉆井事故，減輕設(shè)備磨損防止發(fā)生井漏和坍塌。（4） 礦冶行業(yè)：采礦過程中，通常使用大量水，最后需回收水中的有用固體，并將廢水凈化回收使用。1 .1 . 6 前景展望綜觀我國PAM歷年生產(chǎn)情況，90年代之前國內(nèi)因技術(shù)、市場等原因產(chǎn)量和使用量一直相對穩(wěn)定，后隨著石油行業(yè)的大量推廣使用，推動了PAM產(chǎn)量的不斷增加。同時還要大力開發(fā)PAM在制糖、感光材料、電鍍、船舶，陶瓷、礦冶等方面的應(yīng)用，使我國的PAM生產(chǎn)應(yīng)用盡快到達(dá)發(fā)達(dá)國家的水平。① 對該項目的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及前景（產(chǎn)品、工藝等）進(jìn)行綜述。通過該途徑，使學(xué)生具有一定的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題以及工廠主要車間的初步設(shè)計能力。② 溫度：在配料罐中配料降溫至10℃，輸送到聚合釜聚合，聚合溫度達(dá)100℃左右。第二章 原料、產(chǎn)品的物理及化學(xué)性質(zhì)2．1 原料主要有丙烯酰胺、純水、引發(fā)劑。2 .2 .4 PAM性能指標(biāo) 表21項目固含量%最小顆粒%（＜）不溶物%分子量水解度%濾過比篩網(wǎng)系數(shù)溶解時間h分布寬度數(shù)值2107212第三章 生產(chǎn)流程簡述3．1 工藝路線確定3．1．1 聚合方法的確定根據(jù)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)，從自由基聚合、陰離子聚合、陽離子聚合、配位聚合等反應(yīng)機(jī)理中確定選擇出自由基聚合，同時考慮自由基聚合所用原料、引發(fā)劑、傳熱、物料輸送、產(chǎn)物溶解、操作方式等方面綜合考慮選擇水溶液聚合實施方法。3．1．5 自由基反應(yīng)方式引發(fā)劑在較低溫度下即可產(chǎn)生自由基，反應(yīng)活化能低，在較低溫度（0—50℃）引發(fā)聚合，引發(fā)速率快，對溫度依賴性小。聚合工段主要由計量配料、聚合、研磨輸送等崗位組成。全裝置采用五班三倒制，每班8小時工作制。⑥ 生產(chǎn)設(shè)備超壓時應(yīng)采取緊急排空措施，必須有專人監(jiān)護(hù)現(xiàn)場。所有電器設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)中禁止用手亂動。4．1．3 聚合釜物料衡算 聚合釜物料衡算圖如下所示：AM溶液料衡算純 水AIBN聚合釜聚合釜聚合釜聚合釜去研磨每小時產(chǎn)膠量50001000247。（3） 聚合釜筒體直徑與高度的確定一般聚合釜的長徑比在13之間，高徑比大有利于傳熱，但不利于攪拌。查《化工機(jī)械基礎(chǔ)》第362頁表236，取C1=, C2=2mm。4．2．2 管道計算（1） 配料管道① 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：30%AM溶液進(jìn)料量為2094kg/h，30%AM溶液的密度為=+30%=103kg/cm3,103kg/cm3。查《化工原理》上冊第45頁表11，取ε=,則ε/d=；再