【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 20min。 共1h（4） 調(diào)pH值至6. 5～6. 9,加入第二批尿素,反應(yīng)至所需粘度。 共1h（5） 再將pH值調(diào)至7. 5～,加入第三批尿素，反應(yīng)0. 5 h。 （6） 將溶液送到蒸發(fā)器中蒸發(fā)部分水分 共1h（7） 冷卻送到產(chǎn)品儲(chǔ)罐 共1h 第四章 工藝計(jì)算 原始數(shù)據(jù)及所需技術(shù)資料（1） 生產(chǎn)規(guī)模 300t/a（2） 生產(chǎn)時(shí)間 年工作日300天（3） 生產(chǎn)方式 間歇式生產(chǎn)（4） 生產(chǎn)量 每天三批 三班倒 本設(shè)計(jì)是年產(chǎn)900噸的氨基樹(shù)脂工廠其產(chǎn)品是80%的氨基樹(shù)脂水溶液，純氨基樹(shù)脂溶質(zhì)為900噸（5） 損失率 3%（6） 計(jì)算順序 由于產(chǎn)物與原料間計(jì)量關(guān)系比較簡(jiǎn)單，且整個(gè)工藝過(guò)程也較簡(jiǎn)單，容易得到原料間的比例關(guān)系，所以采用順流程的計(jì)算順序。（7） 化學(xué)變化參數(shù)尿素 甲醛 三聚氰胺 聚合物結(jié)構(gòu)單元分子量 60 30 126 在計(jì)算聚合物結(jié)構(gòu)元的分子量時(shí)，三聚氰胺占尿素的3% 則其占原料的百分比為60+30+126=% 。單體—（CH2NHC=ONHCH2O） n分子量為102 三聚氰胺聚合物分子量為168 所以聚合物結(jié)構(gòu)單元的分子量為102%+168% = ． 物料衡算衡算公式：進(jìn)料量 = 出料量 + 損失量由于產(chǎn)量較小，計(jì)算基準(zhǔn)定為千克/天 （Kg/d）日產(chǎn)量Wd= 9001000/（300） = Kg/d主要原料投料量 尿素結(jié)構(gòu)在聚合物結(jié)構(gòu)單元中占58/ = 57%所以，尿素投料量 = 57% = Kg/d三聚氰胺投料量 = 3% = 甲醛投料量 = /60 30 = Kg/d工業(yè)甲醛為37%甲醛溶液，所以甲醛溶液投料量 = ： 在反應(yīng)過(guò)程中，甲酸和NaOH只是調(diào)節(jié)反映體系的pH值，其本身并不參加反應(yīng)，所以進(jìn)料和出料平衡，在衡算過(guò)程中可以省去。則此時(shí)的進(jìn)料就為工業(yè)甲醛，三聚氰胺和尿素。進(jìn)料量 = 工業(yè)甲醛 + 三聚氰胺 + 尿素 = + + =根據(jù)化學(xué)計(jì)量式有三聚氰胺反應(yīng)完全所消耗的甲醛量 = 60 / 126 = Kg/d和尿素反應(yīng)的甲醛量 = — = Kg/d三聚氰胺反應(yīng)后生成的聚合物量 = 168 / 126 = Kg/d三聚氰胺反應(yīng)生成的水 = 18 / 126 = 反應(yīng)的尿素量 = 60 / 60 = Kg/d甲醛，尿素反應(yīng)生成的聚合物量 = 102 / 60 = Kg/d甲醛，尿素反應(yīng)生成的水量 = 18 / 60 = Kg/d 未反應(yīng)的尿素 = — = Kg/d 系統(tǒng)中的水 = + + 63% = Kg/d出料量 = 聚合混合物 + 水 + 未反應(yīng)的物料量 = + + + = Kg/d進(jìn)料量 = Kg/d = 出料量 = Kg/d 所以反映釜物料平衡 ：進(jìn)料量 = 蒸發(fā)出的水 = — 產(chǎn)品==出料量 = 產(chǎn)品 + 蒸發(fā)出的水= + = Kg/d 進(jìn)料量 = 出料量 所以蒸發(fā)器物料平衡 進(jìn)料量 = + + = Kg/d出料量 = + = Kg/d 總物料平衡， 所以整個(gè)系統(tǒng)物料平衡。 物料平衡表物料名稱數(shù)據(jù)（ Kg/d ）純凈甲醛工業(yè)甲醛純?nèi)矍璋纺蛩叵到y(tǒng)中水產(chǎn)品第五章 設(shè)備工藝計(jì)算及其選型 攪拌反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)一天三釜，先對(duì)反應(yīng)釜做物料和熱量衡算 物料衡算：衡算公式：進(jìn)料量 = 出料量 + 損失量日產(chǎn)量Wd= 9001000/（300） = Kg/d一天三釜所以一釜物料為=主要原料投料量 尿素結(jié)構(gòu)在聚合物結(jié)構(gòu)單元中占58/ = 57%所以，尿素投料量 = 57% = Kg三聚氰胺投料量 = 3% = 甲醛投料量 = 30 = Kg工業(yè)甲醛為37%甲醛溶液，所以甲醛溶液投料量 = 對(duì)反映釜進(jìn)行物料衡算： 在反應(yīng)過(guò)程中，甲酸和NaOH只是調(diào)節(jié)反映體系的pH值，其本身并不參加反應(yīng)，所以進(jìn)料和出料平衡，在衡算過(guò)程中可以省去。則此時(shí)的進(jìn)料就為工業(yè)甲醛，三聚氰胺和尿素。進(jìn)料量 = 工業(yè)甲醛 + 三聚氰胺 + 尿素 = + + = 根據(jù)化學(xué)計(jì)量式有三聚氰胺反應(yīng)完全所消耗的甲醛量 = 60 / 126 = Kg和尿素反應(yīng)的甲醛量 = — = Kg三聚氰胺反應(yīng)后生成的聚合物量 = 168 / 126 = Kg三聚氰胺反應(yīng)生成的水 = 18 / 126 = Kg反應(yīng)的尿素量 = 60 / 60 = Kg甲醛，尿素反應(yīng)生成的聚合物量 = 102 / 60 = Kg甲醛，尿素反應(yīng)生成的水量 = 18 / 60 = Kg未反應(yīng)的尿素 = = Kg系統(tǒng)中的水 = + + 63% = Kg/d出料量 = 聚合混合物 + 水 + 未反應(yīng)的物料量 = + + + = Kg進(jìn)料量 = Kg= 出料量 = Kg 所以反映釜物料平衡 ：(1)計(jì)算依據(jù)及基準(zhǔn)間歇式生產(chǎn)熱量衡算基本方程式Q物料帶入+Q熱負(fù)荷=Q物料帶出+Q熱損失 化學(xué)熱量衡算一般方程式 Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6其中： Q1 所處理的物料帶入設(shè)備的熱量；Q2 換熱劑與設(shè)備和物料傳遞的熱量（符號(hào)規(guī)定加熱劑加入熱量為“+”，冷卻劑吸收熱量為“－”）；Q3 化學(xué)反應(yīng)熱（符號(hào)規(guī)定過(guò)程放熱為“+”，過(guò)程吸熱為“－”）；Q4 離開(kāi)設(shè)備物料帶走的熱量；Q5 設(shè)備消耗熱量；Q6 設(shè)備向周?chē)⑹У臒崃?，又稱熱損失。(2) 熱量衡算由于各股物料都是在常溫下加入，所以 Q1 = 0反應(yīng)熱的計(jì)算：Q3其中用到化學(xué)鍵鍵能：NH: 389 KJ/mol C=O: 728 KJ/mol CO: 326 KJ/molCN: 305 KJ/mol OH: 464KJ/mol Ⅰ此反應(yīng)斷裂：NH C=O中的CO 合成 CN OH斷鍵需要的能量 1mol 389KJ/mol 2 + 2mol (728326)=1582 KJ 合成鍵釋放的能量 1mol 2 305 + 1mol 2 464= 1538 KJ△H = 1538 1582 = 44 KJ/mol QⅠ= (44)= KJⅡ此反應(yīng)斷裂：NH CO 合成 CN 斷鍵需要的能量 1mol 389KJ/mol+ 1mol 326 KJ/mol=715 KJ 合成鍵釋放的能量 1mol 305 KJ/mol 2=610 KJ合成聚合單體： △H=610715= 105 KJ/molQⅡ=(105)= KJⅢ此反應(yīng)斷裂：NH C=O中的CO 合成 CN OH斷鍵需要的能量 1mol389KJ/mol+ 2mol 402 KJ/mol=1582 KJ 合成鍵釋放的能量 1mol2305 + 1mol2464=1538 KJ△H = 15381582 = 44 KJ/mol QⅢ=(44)= KJ/molⅣ此反應(yīng)斷裂：NH CO 合成 CN 斷鍵需要的能量 1mol 389KJ/mol+ 1mol 326 KJ/mol=715 KJ 合成鍵釋放的能量 1mol 305 KJ/mol=305 KJ合成聚合單體： △H=610 715= 105 KJ/molQⅣ= (105)= KJ/mol所以 Q3= QⅠ+QⅡ+QⅢ+QⅣ = +（）+（）+（） = KJ根據(jù)化學(xué)反應(yīng)式求得的化學(xué)反應(yīng)熱較小，在衡算過(guò)程中可以忽略 即 Q3 = 0求 Q4可按公式 Q4= 先求平均 = + / + + = + + + = KJ/Kg℃Q4 = = (90 — 25 )= 105 KJ KgQ5 = C M △t= （ 90 —25 ）= 104 KJ 熱損失取總熱量的3% 所以 Q1 + Q2 + Q3 = Q4 + Q5 + Q6Q1 = 0 Q3 = 0Q4 = 105 KJ Q5 = 104 KJQ6 = 3%（ Q1 + Q2 + Q3 ）Q2 = Q4 + Q5 + 3%（ Q1 + Q2 + Q3 ） Q2 = Q4 + Q5 + Q2 =105 + 104 =105 + Q2 = 105 KJ Q= Q1 + Q2 + Q3 = 0 + 105 + 0 = 105所以 ，總熱量 Q總 = Q2 = 105 KJ 材料選擇 由于在反應(yīng)過(guò)程中有腐蝕性物質(zhì)的加入，所以材料應(yīng)選用耐腐蝕材料。對(duì)該反應(yīng)器選用鎳鉻不銹鋼，0Cr18Ni9 .鋼板標(biāo)準(zhǔn)為GB4237 。在100℃下的許用應(yīng)力為114Mpa。反應(yīng)釜體積 V== 815 + / 1335 + 1598 + 1000= + + + = Kg/m3V= = = m3裝料系數(shù)Φ= 反應(yīng)釜體積Vt = V / Φ= / = 根據(jù)GB9845—1988〈鋼制機(jī)械攪拌容器〉圓整取 Vt = m3反應(yīng)釜高H = 1500 mm 反應(yīng)釜內(nèi)徑 D = 1200 mm 105 Pa 設(shè)計(jì)溫度為90℃ 。所以容器壁厚δd = P Di / (2[σ]t ΦP) + C = 1200 / 2114 + = mm 公式中[σ]t = 114 Mpa Φ= 1 C = 對(duì)壁厚圓整取δd = 10 mm 反應(yīng)釜的質(zhì)量W = ∏DHδdρ = 7900 = Kg 封頭的設(shè)計(jì)選型（1） 上封頭選擇 上封頭選取標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。具體參數(shù)如下：封頭內(nèi)徑DN = 1200 mm （GB9019—88） 封頭高度h = D = 1200 = 300 mm 封頭側(cè)面積 = D2 = = m2 封頭體積 = D3 = = m3 封頭直邊高度h2 = 40mm 曲面高度h1 = 350mm 封頭厚度δ = 15mm (2) 下封頭選擇 由于反應(yīng)體系屬于高黏度流體，為使流體能順利快速的流出反應(yīng)釜