【導(dǎo)讀】溫乳液共聚合的生產(chǎn)工藝。在掌握各種物料的基本性質(zhì)、聚合機(jī)理、聚合方法、工藝。型計(jì)算，并對(duì)丁苯橡膠車(chē)間進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。在此基礎(chǔ)上繪制出丁苯橡膠工藝流。程圖、設(shè)備布置圖、管道布置圖，編制了設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).

　　

【正文】 時(shí)， PQ = Qp/7=反應(yīng)時(shí)間為 時(shí)， PQ = Qp/9= Kcal/h 聚合釜的攪拌熱 為了簡(jiǎn)化整個(gè)的設(shè)計(jì)過(guò)程依據(jù)工業(yè)上實(shí)際投入生產(chǎn)中，取攪拌熱是聚合熱的 5％ ，即 Q 攪拌 =5%179。 Q 聚 。 則反應(yīng)時(shí)間為 時(shí)， 5%179。 Q 聚 ＝ 179。 5%= Kcal/h；反應(yīng)時(shí)間為 時(shí)， Q 攪拌 =179。 5%=； 反應(yīng)時(shí)間為 9. 88h 時(shí)， Q 攪拌 =179。 5%= Kcal/h 大氣給熱 當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為 h 時(shí)，第一釜的熱損失量： Q1 ＝（ Q 顯 +Q 聚 + Q 攪拌）179。 5％＝（ ++）179。5%=； 第二釜的熱損失量： Q2＝ ； 第三釜至末釜的熱損失量： Q3＝ ； 當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為 h 時(shí)，第一釜的熱損失量： 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 Q1 ＝（ Q 顯 +Q 聚 + Q 攪拌）179。 5％＝（ ++） 179。 5%= ； 第二釜的熱損失量： Q2＝ ； 第三釜至末釜的熱損失量： Q3＝ ； 則在不同的反應(yīng)時(shí)間里，物料的熱量衡算表如下所示： 計(jì)算得反應(yīng)時(shí) 間為 熱量平衡如表： 表 24 反應(yīng)時(shí)間為 時(shí)第一反應(yīng)釜的熱量平衡表 冷卻顯熱 (Kcal/h) 聚合熱 (Kcal/h) 攪 拌 熱(Kcal/h) 總量 (Kcal/h 帶進(jìn)釜的熱量 熱損失 冷劑帶走的熱量 總量 帶走的熱量 表 25 反應(yīng)時(shí)間為 時(shí)第二反應(yīng)釜的熱量平衡表 冷卻顯熱 (Kcal/h) 聚合熱 (Kcal/h) 攪拌熱 (Kcal/h) 總量 (Kcal/h) 帶進(jìn)釜的熱量 熱損失 冷劑帶走的熱量 總量 帶走的熱量 表 26 反應(yīng)時(shí)間為 時(shí)第三至末釜的熱量平衡表 接下表 56 冷卻顯熱 (Kcal/h) 聚合熱 (Kcal/h) 攪拌熱 (Kcal/h) 總量 (Kcal/h) 帶進(jìn)釜的熱量 0 熱損失 冷劑帶走的熱量 總量 帶走的熱量 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 計(jì)算得反應(yīng)時(shí)間為 的熱量平衡如表： 表 24 反應(yīng)時(shí)間為 時(shí)第一反應(yīng)釜的熱量平衡表 冷卻顯熱 (Kcal/h) 聚合熱 (Kcal/h) 攪 拌 熱(Kcal/h) 總量 (Kcal/h) 帶進(jìn)釜的熱量 熱損失 冷劑帶走的熱量 總量 帶走的熱量 1489446 表 25 反應(yīng)時(shí)間為 時(shí)第二反應(yīng)釜的熱量平衡表 冷卻顯熱 (Kcal/h) 聚合熱 (Kcal/h) 攪拌熱 (Kcal/h) 總量 (Kcal/h) 帶進(jìn)釜的熱量 熱損失 冷劑帶走的熱量 總量 帶走的熱量 表 26 反應(yīng)時(shí)間為 時(shí)第三至末釜的熱量平衡表 冷卻顯熱 (Kcal/h) 聚合熱 (Kcal/h) 攪拌熱 (Kcal/h) 總量 (Kcal/h) 帶進(jìn)釜的熱量 0 熱損失 冷劑帶走的熱量 總量 帶走的熱量 氨用量計(jì)算 已知 m179。 Hr=Q 冷劑 m：氨用量 Hr：氨的汽化潛熱 查得 7℃時(shí) Hr =； 5℃時(shí) Hr =[2] 則反應(yīng)時(shí)間為 所需氨用量： 第一反應(yīng)釜所需氨用 量： m= rQH= ＝ 第二反應(yīng)釜所需氨用量： m= rQH= ? =河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 第三反應(yīng)釜至末釜： m= rQH = ? =則反應(yīng)時(shí)間為 所需氨用量： 第一反應(yīng)釜所需氨用量： m= rQH = ＝ 第二反應(yīng)釜所需氨用量： m= rQH =第三反應(yīng)釜至末釜： m= rQH = kg/h 第 6 章 反應(yīng)器和攪拌槳的選擇 反應(yīng)釜的選型 按聚合反應(yīng)的特性及過(guò)程控制的重點(diǎn)在于除去聚合熱的場(chǎng)合，可選用攪拌釜式反應(yīng)器（參見(jiàn)《聚合反應(yīng)工程基礎(chǔ)》）。攪拌釜是乳液聚合最常用的反應(yīng)器，也是應(yīng)用最廣的聚合反應(yīng)器 ，釜式聚合反應(yīng)器是一種形式多變的聚合裝置，它廣泛應(yīng)用于低粘度的懸浮聚合過(guò)程，乳液聚合過(guò)程，也能用于高粘度的本體聚合和溶液聚合過(guò)程。從操作方式來(lái)看它能進(jìn)行間歇、半連續(xù)、單釜和多釜連續(xù)操作，以滿足不同聚合過(guò)程的要求。為了保證釜中物料的流動(dòng)、混合與傳熱，液滴的分散或固體物料的均勻懸浮，釜中設(shè)有攪拌裝置。 釜式反應(yīng)器的除熱主要采用夾套和各種內(nèi)冷件，以立式最為常見(jiàn)。 綜上所述，初選反應(yīng)器為攪拌釜式反應(yīng)器。由設(shè)計(jì)壓力為 3*105~5*105 帕，熱量衡算初選的反應(yīng)器為φ 2600*6600H，可選封頭型式為：橢圓形底、蓋， 可拆蓋，高度 H=8740mm，公稱(chēng)容積為 48m3,筒體內(nèi)徑為 2600mm（參見(jiàn)陳敏恒，叢德滋，方圖南，齊鳴齋?！痘と萜骷霸O(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》）。 反應(yīng)釜的型號(hào)見(jiàn)下表： 表 51 反應(yīng)釜的型號(hào) 封頭型式 公稱(chēng)容積 計(jì)算容積 筒體直徑 筒體高度 高度 材質(zhì)壁厚 橢 圓 底蓋 48 m3 35 m3 2600 mm 6600 mm 8740mm 50mm 反應(yīng)釜和攪拌槳示意圖： 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 聚合釜直徑和高度的計(jì) 算 綜上所述，初選攪拌釜式反應(yīng)器的體積為 48m3，則聚合釜的 D0 和 H 的確定可選為： HD04? =VV 封 ；其中： D0 為反應(yīng)釜的直徑； H 為反應(yīng)釜的高度； V 為反應(yīng)釜的體積； V 封為反應(yīng)釜封頭的體積。 H＝ k D0 (k 取 1～ ) 則 D0 ＝ 3 4kVV? ）（ 封?對(duì) D0 估算，取 k ＝ 則 有 ： D0 ＝3 4 kVV? ）（ 封? = 404( ）?? =；經(jīng)過(guò)圓整至標(biāo)準(zhǔn)的公稱(chēng)直徑，取 D0＝ 3600 mm 當(dāng) D0＝ 3600 mm 時(shí)，查表以內(nèi)徑為公稱(chēng)直徑的橢圓形封頭尺寸，取曲面高度h1=900m m；直邊高度 hL=50 mm；封頭體積 Vh= m3,則 H＝ m；經(jīng)過(guò)圓整后為 4300 mm。 由 H＝ k D0知 k＝ 4300/3600＝ ，符合 k 的取值范圍。所以聚合釜的直徑 D0＝ 3600 mm； H＝ 4300 mm； 反應(yīng)釜的型號(hào)為： D0=3600 ㎜， H=4300 ㎜，封頭曲面高 h1=900 ㎜，直邊高度 =50mm，內(nèi)表面積= D=3600 ㎜；材質(zhì)為碳鋼。 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 聚合釜攪拌裝置的計(jì)算 計(jì) 算槳葉直徑 依據(jù)反應(yīng)釜內(nèi)物料的物理性質(zhì)，可選擇的攪拌槳為：選用圓盤(pán)渦輪式槳葉，槳葉層數(shù)為三層。由于槳葉直徑 D 與釜徑 T 的比值范圍 ～ ,取 D/T= 則 D=179。 = m；查得總體流速 =。則由公式 qd=u T2/4)=179。（ 179。） =； 假設(shè)為湍流操作 取 NRe=2179。 103 查圖 6－ 1 排出流量數(shù)與攪拌雷諾數(shù)的關(guān)系 得： Nqd=； 此時(shí)的轉(zhuǎn)速 :Nqd=qd/ND3； 則 N=3DNqqdd=344.. ?=＝ ； 則計(jì)算雷諾數(shù)為 : NRe=??2ND 1 3?? == ；由圖 6－ 1 所示，可讀出 Nqd≈ ； 圖 61 排出流量數(shù)與攪拌雷諾數(shù)的關(guān)系 [2] 重新算轉(zhuǎn)速得： N=3DNqqdd= r/s； 從而計(jì)算雷諾數(shù)為： NRe=??2ND = 河南城建 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 從圖 61 讀出 Nqd≈ ，與上一個(gè)設(shè)定的 Nqd 接近，故攪拌槳葉轉(zhuǎn)速可確定為N= r/s。 對(duì)槳葉直徑進(jìn)行黏度校正，當(dāng) NRe 為 時(shí)（＞ 700）， CF=1，即槳葉直徑不需校正，仍取 D= m。 攪拌功率 P 的計(jì)算 已知 NRe=＞ 103，在此區(qū)域內(nèi)為湍流區(qū)功率曲線呈一水平直線，此時(shí)功率準(zhǔn)數(shù) NP 為常數(shù)，所以 P=K1 N3D5 設(shè)計(jì)槳葉為六葉平直渦輪，（湍流，有擋板）查得： K1= 所以 P=179。 899179。（ ） 3179。 == KW 在一般的情況下，攪拌軸功率為額定功率的 80％，所以電動(dòng)機(jī)的額定功率 Pn ＝P/＝ ＝ KW 。 聚合釜傳熱的計(jì)算 A= TKQ?? Q每釜熱量總和（ J/s） K系統(tǒng)傳熱系數(shù) (W/m2.℃ )0 T兩側(cè)溫差（℃） ???? ???? 0111 iK i? 釜內(nèi)壁傳熱膜系數(shù) 0? 釜外壁傳熱膜系數(shù) ??? 釜壁固體導(dǎo)熱部分的總熱阻（ ? 厚度， ? 為導(dǎo)熱系數(shù)） 所選的攪拌槳為圓盤(pán)渦輪則： （ 1） i? 的計(jì)算 ????????????????????????????????????? bwbPi nTDCNDL ??? ????? Cp=179。 ＋ 179。 ＋ 179。 ＋ 179。 ＋ 179。 ＋ 179。 =﹒℃ =﹒ ℃ 假設(shè)管子外徑 d0=,直立管數(shù)目 nb=420 L=d0 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 ?=1pa178。 s ?=﹒ m1﹒ k1(換熱器材質(zhì)為不銹鋼 ) wb?? ≈ 1 所以： ?i= W/m2?℃ （ 2）氨列管中冷劑對(duì)管壁的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計(jì)算： 由 ? 0= ???????? ?tLgr? ?? 知： 假設(shè)直立管外徑 d=，長(zhǎng) L=，管數(shù) nb=450 壁溫 tw=7℃， t 液氨 =10℃ 在溫度 t=[（ 7） +（ 10） ]/2=℃時(shí)冷凝液有關(guān)物性（ 250kpa）為： ? =652kg/m3。 ? =179。 ； ? =（ m.℃）； r=(汽化潛熱 )。 假定氨列管內(nèi)冷凝液膜為層流，則有： ? 0= ? ? 3362 4 5 6 5 2 ??????????? ???? ?=℃ ? 0＝ W/m2.℃；則有： ???????? 0111 iK（ ??? 可忽略）可得出 K= W/m2.℃ 第六章 泵的設(shè)計(jì) 第 7 章 泵的設(shè)計(jì) 管內(nèi)流速的計(jì)算 以調(diào)節(jié)劑泵為例 ? 調(diào)節(jié)的平均密度： cm/ 3?? 調(diào)節(jié)劑的粘度： smPa ??? 壓強(qiáng)： P1=1179。 105Pa P2=4179。 105Pa 調(diào)節(jié)劑流量的 流量 mq =：vq /? =? =610?? sm/3 初選 u=河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 橫截面積 ????????? uquQA m?2m 由 A= 24D? 得： 6??????AD= 310?? m 雷諾數(shù)： 33 ??? ????? ??du = Re 在 2021~4000 的過(guò)度區(qū)內(nèi)，管內(nèi)流型因環(huán)境而異，摩擦系數(shù)波動(dòng)。工程上為了安全常做湍流處理 圖 72 終止劑泵的示意圖 取 d= 33 ??? ????? ??du4000 流體為湍流狀態(tài) 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 . 圖 63 摩擦系數(shù) 與雷諾數(shù) Re 及相對(duì)粗糙程度 /d 的關(guān)系 取管壁的絕對(duì)粗糙度 = ㎜， d e ?? ? 由 Re 查圖 632[2]，取摩擦系數(shù) = 直管阻力和局部阻力的計(jì)算 直管阻力的計(jì)算： 其中 l 為管線長(zhǎng)，大約為 50m。 221 udLhf ???? =局部阻力的計(jì)算： 有 90176。的標(biāo)注彎頭 4 個(gè)： = 進(jìn)口突然擴(kuò)大： ? =，入管口： ? = 總的阻力： hf=hf1＋ hf2=+= J/kg。 理論壓頭的計(jì)算 調(diào)節(jié)劑劑泵輸送調(diào)節(jié)劑溶液 ,整個(gè)過(guò)程對(duì)其進(jìn)行作機(jī)械守恒為 : 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 ? ?? ?? ?221 1 2 2121 1 222 1 2215 2z z 22z 0 0, z z z 25 .0 1 .0 10 0608 9 .8 2 9 .8 2 5 ffP u P uHe Hg g g guP P uHe HggHeHe m???? ? ? ? ? ? ?? ? ??? ? ? ? ???? ? ? ? ???? ? ? ? ?， 取 泵的選型 由輸送溫度為常溫、粘度小、無(wú)腐蝕性、無(wú)固體顆粒的液體，流量小、揚(yáng)程較高故選漩渦泵，旋渦泵適合流量小揚(yáng)程高的場(chǎng)合，單級(jí)揚(yáng)程可達(dá) 100 米液柱以上，泵效率較普通離心泵低。 W 型漩渦泵用于輸送溫度從 20～ +80℃，揚(yáng)程從 16～ 132m，流量從 ～ 由 =，則選泵 的型號(hào)為： 25W70。則泵的主要性能參數(shù)如圖 62 所示 : 表 62 離心泵的主要性能參數(shù) 型號(hào) 轉(zhuǎn)速 n/(r/min) 流量 (m3/h） 揚(yáng)程 H