【正文】 =103KJ Q7設(shè)備損失的熱量，取 3%Q2 由上面的計(jì)算可以得出： 32 1 .0 0 4 .2 2 2 5 1 5 4 5 .1 5 1 0Q C m t m KJ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 則熱水用量 m=103kg 反應(yīng)階段 部分物料從溶解釜進(jìn)來(lái)，部分 25 C? 進(jìn)料，反應(yīng)溫度為 90 C? ，計(jì)算過(guò)程如下： Q1物料從溶解釜中帶入的熱量 Q1=103KJ Q2環(huán)氧氯丙烷、甲苯 25 C? 時(shí)顯熱 2 ECH ECHQ C M t C M t?? 甲 苯 甲 苯 =202125+710025 =103KJ Q3攪拌熱 333 3 7 2 4 0 3 .6 1 0 / 6 0 5 3 2 .8 0 1 0Q KJ? ? ? ? ? ? Q4反應(yīng)熱 34 10 27 .7 52 01 .5 53 45 .5 6 10Q KJ? ? ? ? Q5冷卻水帶出的熱量（為所要求的） Q6物料在 90 C? 時(shí)顯熱 6 M + M + MQ C t C t C t? 環(huán) 氧 樹(shù) 脂 環(huán) 氧 樹(shù) 脂 水 水 甲 苯 甲 苯 =90+90+710090 =103KJ Q7設(shè)備損失熱量，取 5%Q5 Q8反應(yīng)釜吸收熱 38 0 .1 1 5 7 2 6 6 5 4 0 .9 4 1 0Q KJ? ? ? ? ? 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 23 有上面的計(jì)算可以得出 35 31 86 .2 2 10Q C m t KJ? ? ? ? ? 冷卻水用量 m=103kg 熱量平衡表 表 47 溶解熱階段熱量平衡表 帶入體系熱量 熱量 (103KJ) 帶出體系熱量 熱量 (103KJ) 物料在 25 C? 顯熱 物料在 50 C? 顯熱 熱水帶入的熱量 溶解釜吸熱 攪 拌熱 設(shè)備損失熱量 合計(jì) 合計(jì) 表 48 反應(yīng)階段熱量平衡表 帶入體系熱量 熱量 (103KJ) 帶出體系熱量 熱量 (103KJ) 溶解后的物料 物料在 90 C? 顯熱 ECH、甲苯 反應(yīng)釜吸熱 攪拌熱 熱量損失 反應(yīng)熱 冷卻水 合計(jì) 合計(jì) 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 24 第五 章 設(shè)備尺寸設(shè)計(jì)及計(jì)算 在物料衡算和熱量衡算基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)備設(shè)計(jì)，以確定車間內(nèi)工藝設(shè)備的類型、規(guī)格、尺寸和臺(tái)數(shù)，并為施工圖設(shè)計(jì)提供條件。間歇法生產(chǎn)雙酚 A型環(huán)氧樹(shù)脂的反應(yīng)釜屬于中壓容器，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該考慮液體黏度的問(wèn)題，據(jù)此進(jìn)行主要設(shè)備的選擇和尺寸工藝的設(shè)計(jì)計(jì)算。 總生產(chǎn)時(shí)間驗(yàn)算 由于一年的生產(chǎn)時(shí)間不超過(guò) 8000小時(shí)，而總生產(chǎn)時(shí)間為： 8 0 0 0 h7 5 8 2 . 5 h0 1 4 )t ( C Y D ?? 即選取一條生產(chǎn)線，就可以滿 足要求。 總生產(chǎn)量 CYD014型生產(chǎn)樹(shù)脂年消耗 NaOH量、 ECH和 BPA的求?。? ( NaOH) ?總 ( ECH ) = ( BPA ) = 反應(yīng)釜設(shè)計(jì) 容積 的計(jì)算 我們本次設(shè)計(jì)的反應(yīng)釜在常壓條件下進(jìn)行操作，進(jìn)入反應(yīng)釜的原料都是液態(tài)，反應(yīng)開(kāi)始前，粘度較小，隨之反應(yīng)進(jìn)行，粘度會(huì)逐漸增大，因此， 反應(yīng)釜采用渦輪式攪拌器（圓盤(pán)彎葉）。聚合熱以?shī)A套散熱為主，輔以釜內(nèi)冷卻管散熱的方式。 反應(yīng)釜是生產(chǎn)雙酚 A型環(huán)氧樹(shù)脂最關(guān)鍵的設(shè)備，其是否先進(jìn)對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的生產(chǎn)起決定作用，他不但關(guān)系到裝置能否進(jìn)行正常運(yùn)行，而且影響裝置的生產(chǎn)能力、傳熱、傳質(zhì)，影響產(chǎn)品質(zhì)量和裝置的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 反應(yīng)釜材質(zhì)的選定 聚合釜生產(chǎn)的操作壓力為常壓，反應(yīng)溫度為 90C? ，考慮到粘度、原料腐蝕性等問(wèn)題，其材質(zhì)選用不銹鋼，這樣的話可以使產(chǎn)品的色度、清潔 度也較高。 各釜容積 由工廠實(shí)習(xí)收集到的數(shù)據(jù)知道，溶解釜容積為 21m3，反應(yīng)釜容積為 25m3，精制釜武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 25 容積為 32m3。 反應(yīng)釜外形尺寸的確定 反應(yīng)釜高徑比的選取主要考慮三個(gè)方面的需要： (1)有利于反應(yīng)釜的散熱，所以要保證較大的高徑比才能保證足夠的比熱面； (2)有利于加工，長(zhǎng)徑比越大軸越長(zhǎng)，加工越難，支撐要求也高，攪拌器結(jié)構(gòu)亦復(fù)雜不易檢修，考慮到這些問(wèn)題，長(zhǎng)徑比不宜過(guò)大。 (3)考慮對(duì)攪拌功率的影響，高徑比越大，攪拌功率越大，消耗的動(dòng)力越大，因此高徑比不宜過(guò)大。 根據(jù)對(duì) 傳熱面積和攪拌功率的計(jì)算以及有關(guān)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)單位的經(jīng)驗(yàn)， 21m3反應(yīng)釜筒體高徑比選取 (即 H=)，可以滿足以上三個(gè)方面的要求。 圖 反應(yīng)釜外形尺寸示意圖 根據(jù)總體積 Va與筒體長(zhǎng)徑比 0r(r H/ D )? [12]即可以確定 D0、 H的大小。筒體體積為： 02 afD H V V?? 由于 0H rD? 所以 2004 afD rD V V? ?? 即 130 ()/ 4 rafVVD ? ?? 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 26 式中： Va反應(yīng)釜容積， m3； D0反應(yīng)釜筒體直徑， m3； Vf封頭容積， m3(其值查表確定 ) r 筒 體長(zhǎng)徑比 H反應(yīng)釜筒體高， m； 當(dāng) V=21m3時(shí)： 132 1 2 .1 1( ) 2 .7 43 .1 4 1 .1 7 / 4Dm???? ，取 D=。 (1)反應(yīng)釜筒體高 H 根據(jù)高徑比 ? ，可求得反應(yīng)釜筒體高。 21m3聚合釜的釜高 H為： H= (2)橢圓封頭直徑 d的求取 根據(jù) ? ，可求得 21m3釜的橢圓封頭直徑為： 3 ? ? ? 橢圓封頭的高 m? ? ? (3)夾套比傳熱面 設(shè) F 夾 為夾套面積，則夾套比傳熱面 2340 1. 6 /25F mmV ??夾 (4)比界面 比界面 2 2 30 / 0 .2 8 /4 D V mF mV ???夾 反應(yīng)釜內(nèi)構(gòu)件設(shè)計(jì)及密封 攪拌器設(shè)計(jì)主要是保證良好的攪拌效果，攪拌效果的好壞關(guān)系到釜內(nèi)的反應(yīng)是否均勻 ，反應(yīng)熱是否順利撤除，反應(yīng)釜內(nèi)的粘度是否均勻。 間歇式生產(chǎn)雙酚 A型環(huán)氧樹(shù)脂裝置的反應(yīng)釜內(nèi)物料的相態(tài)始終都是液相，但是，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)釜內(nèi)液體的粘度會(huì)隨之增大，經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)研究和生產(chǎn)實(shí)踐的摸索表明，渦輪式攪拌器對(duì)于雙酚 A型環(huán)氧樹(shù)脂的攪拌效果較好，而且所消耗的功率也比較小。 渦輪式攪拌器一般用于 20210厘泊以下，粘度增加，攪拌釜內(nèi)徑與攪拌葉之比隨之武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 27 縮小，同時(shí)還要增加層數(shù)來(lái)適應(yīng)，本設(shè)計(jì)采用雙層攪拌槳。 攪拌器的類型確定后，我們還得考慮以下問(wèn)題： 攪拌器轉(zhuǎn)速的選定： 攪拌轉(zhuǎn)速是影響攪拌效果最重要的因素之一 ，攪拌轉(zhuǎn)速越高，傳熱傳質(zhì)效果越好，對(duì)產(chǎn)品熔體流動(dòng)速度及受熱均勻程度有利。但是，攪拌速度越高，消耗的功率越大，對(duì)攪拌器的要求也高。此外，還可能造成物料受熱不均勻。因此，在選擇攪拌速率時(shí)應(yīng)綜合考慮，對(duì)于 21m3的聚合釜取轉(zhuǎn)速 90r/min。 攪拌軸封的選定： 環(huán)氧樹(shù)脂的生產(chǎn)過(guò)程中，物料一般不會(huì)泄露出來(lái)，但是軸封處由于密封不嚴(yán)可能引發(fā)氣體泄漏，故設(shè)計(jì)好軸封是十分重要的。 反應(yīng)釜的軸封有兩種形式，即機(jī)械密封和填料式密封。機(jī)械式密封的密封性好，用的好時(shí)可基本無(wú)泄漏，但由于間歇式生產(chǎn)環(huán)氧樹(shù)脂的某些特點(diǎn)，使得機(jī)械密封難以 發(fā)揮很好的效果，且生產(chǎn)中，物料濃度大，粘度上升的比較快，液體有可能進(jìn)入機(jī)械密封內(nèi)損壞密封端面。另外，聚合釜攪拌軸封為懸臂長(zhǎng)，下部設(shè)支撐點(diǎn)，軸較長(zhǎng)，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)擺動(dòng)大，對(duì)機(jī)械密封不利。還有，聚合攪拌為間歇操作，攪拌速率低，這些對(duì)機(jī)械密封不利，因此本設(shè)計(jì)攪拌軸封選用調(diào)料式密封，填料的材質(zhì)選用石棉浸漬四氟乙烯復(fù)合盤(pán)根。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 28 設(shè)備一覽表 [13] 表 51 設(shè)備明細(xì)一覽表 序號(hào) 設(shè)備名稱 規(guī)格型號(hào) 臺(tái)數(shù) 材質(zhì) (主體 ) 附電機(jī)型號(hào) 設(shè)備型號(hào) 1 ECH進(jìn)料罐 2400 3185?? 1 OCr19Ni9 T1101 2 燒堿進(jìn)料罐 2700 3200?? 1 OCr19Ni9 112 44YB M KW?? T1102 3 甲苯進(jìn)料罐 3800 3985?? 1 OCr19Ni9 T1104 4 回 收水罐 2400 3100?? 1 OCr19Ni9 T1144 5 廢水罐 3100 3970?? 1 Q235A T1145 6 樹(shù)脂溶液接受罐 3200 3480?? 1 OCr19Ni9 T1146 T1151 7 純水罐 3000 3493?? 1 OCr19Ni9 D1103 8 氮?dú)饩彌_罐 2200 3200?? 1 16MnR D1106 9 ECH中間罐 1416 1600?? 1 OCr19Ni9 D1125 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 29 10 廢樹(shù)脂接收罐 1600 1700?? 1 OCr19Ni9 YB112M44KW D1142 11 預(yù)涂料混合罐 1000 1200?? 1 OCr19Ni9 D1147 12 E1151分離罐 1000 1500?? 1 OCr19Ni9 D1152 13 甲苯接受罐 1200 1800?? 1 OCr19Ni9 D1153 14 甲苯分水罐 1200 1400?? 1 OCr19Ni9 D1154 15 熱媒膨脹罐 1600 1950?? 1 Q235A D1205 16 溶解釜 2700 2720?? 1 OCr19Ni9 YL200L622KW R1111 17 反應(yīng)釜 3000 3500?? 1 OCr18Ni12Mo2 TIKK， FCKL3 XX837KW R1121 18 精制釜 3200 3400?? 1 OCr18Ni12Mo2 YB280M655KW R1141 19 ECH放空冷凝器 2250 25007Fm??? 1 OCr19Ni9Ti/2 E1101 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 30 20 甲苯放空冷凝器 2250 25007Fm??? 1 OCr19Ni9Ti E1102 21 R1121冷凝器 2550 400065Fm??? 1 OCr19Ni9 E1121 22 R1141冷凝器 2350 400018Fm??? 1 OCr19Ni9 E1141 23 D1142冷凝器 2350 400018Fm??? 1 OCr19Ni9 E1142 24 第一蒸發(fā)器 2500 400026Fm??? 1 OCr19Ni9Ti E1151 25 第二蒸發(fā)器 2900 23507Fm??? 1 OCr19Ni9 YB180L422KW K1151 26 第一甲苯冷 凝器 2600 400019Fm??? 1 OCr19Ni9Ti E1152 27 第二甲苯冷凝器 2350 400019Fm??? 2 OCr19Ni9Ti E1153 E1154 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 31 28 樹(shù)脂