【導(dǎo)讀】材料科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)。年產(chǎn)6萬(wàn)噸丁苯橡膠聚合釜及其主要附屬設(shè)備設(shè)計(jì)

　　

【正文】 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 [9]。 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 2800 H 3500，可選封頭型式為：橢圓形底、蓋，可拆蓋，高度 H=2200mm，公稱容積為 35m3，筒體內(nèi)徑為 2400mm，壁厚為 18mm， A3 材質(zhì)，重量為 3680Kg，下軸泵為 LIGUM— VIJUE（參見(jiàn)《化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》）。 反應(yīng)釜和攪拌槳示意圖 4— 1： 反應(yīng)釜和攪拌槳示意圖 材料科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 16 反應(yīng)釜的型號(hào)見(jiàn)下表 :表 42 反應(yīng)釜的型號(hào) 封頭型式 公稱容積 計(jì)算容積 筒體直徑 筒體高度 高度 壁厚 材質(zhì) 下軸泵型 號(hào) 橢圓底、蓋 22m3 20m3 2800 mm 3500 mm 3740 mm 18 mm A3 LIGUM— VIJUE 第 5 章 管道直徑與貯罐的計(jì)算 管道與貯罐的計(jì)算 管道直徑的計(jì)算 一．丁二烯苯乙烯進(jìn)料管徑的計(jì)算 查得工藝液體的流速范圍為 取丁二烯的流速為 u=1m/s； qm=； ?= d= 4 4 8 5 6 0 . 6 9 0 . 0 6 9 83 . 1 4 6 2 1 . 1 1 3 6 0 0mq mu?? ???? ? ? 取標(biāo)準(zhǔn)的管道直徑為 ?703 所以 實(shí)際的流 速為 u=24dqm??= 苯乙烯的流速 u=qm=； ?=d= 4 mu?? ?? 取標(biāo)準(zhǔn)的管道直徑為 ?423 所以 實(shí)際的流速為 u=24dqm??=材料科學(xué)與 工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 17 貯罐的計(jì)算 貯罐體積的計(jì)算：貯罐是用來(lái)儲(chǔ)存一定量的進(jìn)料，以保證一定時(shí)間內(nèi)工藝程序按時(shí)按量的進(jìn)行，每 8 小時(shí)一倒班加一次料。 貯 罐 （ 丁 二 烯 ）： 每 小 時(shí) 丁 二烯的進(jìn)料為 ，V=1 0 8 5 6 0 .6 9 6 2 1 .1 1 3 7 .8 3? ? ?m3 貯 罐 （ 苯 乙 烯 ）： 每 小 時(shí) 苯 乙 烯 的 進(jìn) 料 為 ，V=10 33 29 .1 6 91 4. 0 36 .4 2? ? ?m3 其他貯罐均按以上方法計(jì)算，一些助化劑本身的損耗很小甚至不損失，就按照一小時(shí)的計(jì)算量來(lái)計(jì)算。 第 6 章 換熱器的設(shè)計(jì)型計(jì)算 換熱器計(jì)算基本條件 表 6— 1 貯罐溫度和壓力 設(shè)備名稱 溫度（℃） 壓力（ KPa） 混合 BD 貯罐 5— 40 50— 400 混合 ST 貯罐 常溫 常壓 氧化劑 15 常壓 調(diào)節(jié)劑 15 常壓 活化劑 常溫 常壓 BD 緩沖槽 30 350 ST 緩沖槽 24 常壓 終止劑 常溫 常壓 乳化劑 18 常壓 表 6— 2 進(jìn)出口溫度 設(shè)備名稱 入口溫度（℃） 出口溫度（℃） E— 301 5— 40 30 E— 302 5— 40 30 材料科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 18 E— 303 15 30 E— 304 常溫 30 E— 305 15 30 E— 306 15 30 苯乙烯的一些物理參數(shù)： 當(dāng) T=15℃時(shí) 當(dāng) T=24℃時(shí) 丁二烯的一些物理參數(shù)： 700KPa 的 條件下， 當(dāng) T=15℃時(shí) 當(dāng) T=30℃時(shí) BEM400－ － － 3/25－ 4I 型號(hào)換熱器主要參數(shù) 項(xiàng)目 指標(biāo) 項(xiàng)目 指標(biāo) 外殼直徑 D/mm 400 管子尺寸 /mm φ 25 公稱壓強(qiáng) P/mpa 管長(zhǎng) L /m 3 公稱面積 /m 2 管數(shù) NT 76 管程數(shù) Np 4 管中心距 t /mm 32 管子排列方式 正三角形 計(jì)算殼程壓降及給熱系數(shù)α 0 假設(shè)直立管外徑 d=, 壁厚 2mm， 長(zhǎng) ， 壁溫oooo20 5 C 5 C31 C41 C???液 態(tài) 氨 溫 度氣 態(tài) 氨 溫 度循 環(huán) 冷 卻 上 水 溫 度循 環(huán) 冷 卻 下 水 溫 度? ?? ?315 4. 8 /13 7. 2 /0. 91 4 /0. 82 4pC J mol KmW m Kg c mmP a s????????? ?? ?317 1. 4 /13 5. 9 /0. 90 0 /0. 77 4pC J mol KmW m Kg c mmP a s????????? ?? ?376 .4 3 /0. 01 4 /15 .9 2 /14 .3pC J mol KW m KK g muPa s????????? ?? ?388 .5 3 /0. 01 2 /16 .8 8 /15pC J mol KW m KK g muP a s????????0 . 8 0 . 40 0 . 0 2 3 ( ) ( )pcdud ???? ???材料科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 19 02wtc?? ， 06tc??液 氮 ，求的 0 ? 圓整至標(biāo)準(zhǔn)的公稱直徑 0 2800mDm? 曲面高度 h =700mmi ， 直邊高度 0h =40mm ， 內(nèi)表面積為 ， 容積為 3m H=，圓整至標(biāo)準(zhǔn)的高度為 300mm 所以設(shè)計(jì)合理 第 7 章 泵的計(jì)算 泵 P— 304 的設(shè)計(jì) 圖 7— 1 泵示意圖 條件依據(jù) 以 P— 304 苯乙烯進(jìn)料泵的計(jì)算為例，已知數(shù)據(jù)如下： ? 管徑： D= 苯乙烯的平均密度： 9g / cm ? ? 苯乙烯的粘度： 74 m Pa s? ?? 壓強(qiáng)： P1=5 105Pa P2=1 105Pa 管內(nèi)流體的流速 （ 1）管內(nèi) 流體的流速：2Q 3 3 2 9 . 1 6 9 0 9u 0 . 5 1 8 m / s A 3 . 1 4 4 0 . 0 5 0 3 6 0 0? ? ??? 雷諾數(shù)：e d u ???? 即：管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)為湍流 取 ?? ， d e ?? ? 由 Re e 查《化工原理》上冊(cè) P40， ?? （ 2）直管阻力和局部阻力的計(jì)算： 0 1 .1 5 (1,1 .3)H D ??材料科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 20 直管阻力的計(jì)算： kg/ 1 ?? udlh f ? 局部阻力的計(jì) 算：有 90176。的彎頭 19 個(gè)，則 ??? = 總的阻力： （ 3）理論壓頭的計(jì)算：由柏氏方程可得： 泵的選型 由輸送溫度為常溫、低粘度、無(wú)腐蝕性、無(wú)固體顆粒的液體，選擇揚(yáng)程為 48，流量為 15 3m 的旋渦泵，旋渦泵適合小流量高揚(yáng)程的場(chǎng)合。 查《化工手冊(cè)》 P471 選泵的型號(hào)為： 50Y— 60A— 2950— 型旋渦泵的主要性能參數(shù) 型 號(hào) 流量 (m3 /hr ) 揚(yáng)程（ m） 轉(zhuǎn)數(shù) n (轉(zhuǎn) /分 ) 效 率 （ %） Hs (m) 電 機(jī) 功 率 N（ kw ） 軸功率 （ kw ） 泵重 (kg ) 50Y—60A 54 2950 28 104 0 .6 0 33 .5 41 7 .0 3 %evaeap g zq k wp k wpp??????? 22f u Jh = = 0 .5 2 Kg2?12f= f f Jh h +h =2 .2 6 Kg21 2 2 f p p u h z = 4 5 . 3g 2 g g ??? ? ?材料科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 21 參考文獻(xiàn) [1] 夏斌 .丁苯橡膠生產(chǎn)技術(shù)及市場(chǎng)分析（上、下） [J].上海化工， , 35 (7): 3233 [2] 朱信明 .橡塑制品廠工藝設(shè)計(jì) [M].北京：化學(xué)工業(yè)出社 ,15(6):1246 [3] 曹同玉，劉慶普，胡金生 .聚合物乳液合成原理性 能及應(yīng)用 [M].第二版 .北京：化學(xué)工藝出版社， ,18(3):16581。 [4] 曾守信，于清溪 .橡膠制品生產(chǎn)手冊(cè) [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版 ,31(7):1142:7986 [5] 崔小明 .世界丁苯橡膠的供需現(xiàn)狀及發(fā)展前景 [J].橡膠科技市場(chǎng)， ,18(5):710 [6] 宋守剛，趙美玉 .10萬(wàn) t/a乳聚丁苯橡膠工藝技術(shù)改進(jìn)及應(yīng)用 [J].現(xiàn)代化工， 2020,29（ 11） :6164 [7] 羅富田 .淺談丁苯橡膠裝置聚合反應(yīng)釜的設(shè)計(jì) [J].齊魯石化公司設(shè)計(jì)院，,26(3):3538 [8] 田文德，王子鎬，姚飛 .低溫乳聚丁苯橡膠反應(yīng)器的穩(wěn)態(tài)模擬 [J].高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào)， 2020,16（ 1） :101108 [9] 錢(qián)伯章 .丁苯橡膠技術(shù)現(xiàn)狀及研發(fā)方向 [J].橡膠科技市場(chǎng)， ,18(4) :3334 材料科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 22 致 謝 本設(shè)計(jì)是在我的導(dǎo)師張鈺的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從設(shè)計(jì)的選擇到最終完成，張老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。在這一學(xué)期的時(shí)間里，張老師不僅在學(xué)業(yè)上 給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想給我以無(wú)微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向張老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。同時(shí)，還要感謝材料化學(xué)教研室的各位老師，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予我的各種幫助和支持，使我的設(shè)計(jì)能夠順利完成。 在此，我還要感謝在一起做設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)和生活的各位同學(xué)，正是由于你們的協(xié)助和支持，我才能克服一個(gè)又一個(gè)困難和疑惑，直至本設(shè)計(jì)的順利完成。特別感謝我得同組同學(xué)，他們?yōu)楸驹O(shè)計(jì)做了不少工作，給予了我很多的幫助。 在設(shè)計(jì)即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入實(shí)習(xí)到設(shè)計(jì)的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助 ，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！謝謝你們 !