【導(dǎo)讀】進(jìn)行選擇;對生產(chǎn)的物料及熱量進(jìn)行了衡算。詳細(xì)介紹了生產(chǎn)工藝流程及控制,對主要設(shè)備進(jìn)行了選型和工藝尺寸的計(jì)算。本文還對生產(chǎn)車間進(jìn)行了設(shè)計(jì),對工。藝流程圖,廠房布置圖等進(jìn)行了繪制。用范圍不斷擴(kuò)大。聚丙烯酸鈉鹽是丙烯酸鹽類中最重要、應(yīng)用最廣、最有代表性。貯存后其粘度無明顯變化等特點(diǎn)。聚丙烯酸鈉可以用作各種各樣的目的和用途。107的聚丙烯酸鈉不再溶于水,在水中溶脹,生成水凝膠,主要用作吸水劑[2]。溶性聚丙烯酸鈉中又包括高分子量和低分子量兩大類。本論文主要涉及水溶性高。引發(fā)劑在低溫條件下進(jìn)行水溶液聚合而成。一般而言,水溶液聚合時(shí),聚合組分較少,工藝實(shí)施較容易。經(jīng)過切割、粉碎、篩分、烘干等后續(xù)工藝。的研究性文章最早由Dimonie等人于1982年發(fā)表。它是將丙烯酸鈉水溶液分散。其生產(chǎn)工藝簡單、成本低,便于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化,產(chǎn)品分子量可達(dá)千萬以上,聚丙烯酸鈉的性質(zhì)聚丙烯酸鈉[3],英文名Sodiumpolyacrylate,商品形態(tài)的聚丙烯酸鈉,相對

　　

【正文】 : kJ 生產(chǎn)聚丙烯酸鈉的各工序物料衡算整理如下表 33。 表 33 生產(chǎn)聚丙烯酸鈉的各工序熱量衡算 工序名稱 輸入 kJ 輸出 kJ 配堿 755499755499 036610 0718889 755499 中和 949765949765 3661056227 00 9 聚合 701 56227136889 85 276325 主要設(shè)備工藝尺寸的計(jì)算及選型 各釜體高度與內(nèi)徑尺寸確定 配堿釜 日產(chǎn)聚丙烯 酸鈉 噸 ,需配堿液 。溶堿時(shí)最高溫度為 50℃ ,查得 30%堿液的比重為 。則 噸堿液的體積為 : 。 按裝料系數(shù) 75%計(jì) ,需配堿釜容積為。 生產(chǎn)工藝條件為 :所處理的為堿性溶液 ,釜體內(nèi)為常壓 ,溫度為 50℃ ,夾套為循環(huán)冷卻水 ,夾套內(nèi)表壓為 ,溫度小于 50℃ ,故可確定該釜屬于帶攪拌裝置的低壓反應(yīng)釜。本設(shè)計(jì)采用圓筒形殼體和標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭作為釜體的結(jié)構(gòu)型式 ,盛裝物料的堿液可選用材質(zhì)為鋼的不銹鋼釜。 查表得標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的體積為、。令 :為釜體直邊高度、為反應(yīng)釜體的總高度 ,則 : 因?yàn)樗幚淼奈锪蠟橐?固相 ,其筒體高度于筒體直徑之比為 1~。若選 ,則有 : 得 m 雖然釜屬于非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 ,但用于制造反應(yīng)器的上下封頭仍應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)封頭。因?yàn)槿〉幂^小 ,所以此處按公稱尺寸選定釜體直徑 。 釜體的直邊高度為 : m 釜體實(shí)際高度為 : m 根據(jù)表取封頭直邊高度 50mm,釜體圓形直筒部分高度 : m 配堿釜的實(shí)際體積為 : 實(shí)際長徑比 : 攪 拌型式可選用為推進(jìn)式攪拌器 ,攪拌電機(jī)功率為 3kw,轉(zhuǎn)速為。 2 中和釜 中和釜用于對丙烯酸的完全中和 ,日產(chǎn)聚丙烯酸鈉 ,按每批需中和液 : kg 在中和液 60℃時(shí) ,測得其密度為 , 的中和液的體積為 ,按裝料系數(shù) 計(jì)算 ,需中和釜的體積為。 查表得標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的體積為、。令 :為釜體直邊高度、為反應(yīng)釜體的總高度 ,則 : 因?yàn)樗幚淼奈锪蠟橐?固相 ,其筒體高度于筒體直徑之比為。若選 ,則有 : 得 m 用于制 造反應(yīng)器的上下封頭選用標(biāo)準(zhǔn)封頭。因?yàn)槿〉幂^小 ,所以此處按公稱尺寸選定釜體直徑 。 釜體的直邊高度為 : m 釜體實(shí)際高度為 : m 根據(jù)表取封頭直邊高度 50mm,釜體圓形直筒部分高度 : m 中和釜的實(shí)際體積為 : 實(shí)際長徑比 : 按每批量計(jì) ,可選用材質(zhì)為帶夾套的搪瓷釜 ,配用 60r/min 的減速箱 ,三相攪拌電機(jī) 3kw 的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。 3 分散介質(zhì)調(diào)配罐 分散介質(zhì)調(diào)配罐用于對分散液的配置 ,每批反應(yīng)需分散液 : kg 測得分散液密度為 , ,按裝料系數(shù) ,需中和釜的體積為。 查表得標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的體積為、。令 :為釜體直邊高度、為反應(yīng)釜體的總高度 ,則 : 因?yàn)樗幚淼奈锪蠟橐?固相 ,其筒體高度于筒體直徑之比為。若選 ,則有 : 得 m 用于制造反應(yīng)器的上下封頭選用標(biāo)準(zhǔn)封頭。因?yàn)槿〉幂^小 ,所以此處按公稱尺寸選定釜體直徑 。 釜體的直邊高度為 : m 釜體實(shí)際高度為 : m 根據(jù)表取封頭直邊高度 50mm,釜體圓形直筒部分高度 : m 釜的實(shí)際體積為 : 實(shí)際長徑比 : 按每批次計(jì)量 ,該釜為普通溶液混合 ,沒有熱量交換可選用普通溶液混合攪拌設(shè)備。 4 聚合反應(yīng)釜 單體水溶液和分散液的總體積為 : 按裝料系數(shù) 計(jì)算 ,需中和釜的體積為 : 。 查表得標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的體積為、。令 :為釜體直邊高度、為反應(yīng)釜體的總高度 ,則 : 因?yàn)樗幚淼奈锪蠟橐?固相 ,其筒體高度于筒體直徑之比為。若選 ,則有 : 得 m 用于制造 反應(yīng)器的上下封頭選用標(biāo)準(zhǔn)封頭。因?yàn)槿〉幂^小 ,所以此處按公稱尺寸選定釜體直徑 。 釜體的直邊高度為 : m 釜體實(shí)際高度為 : m 根據(jù)表取封頭直邊高度 50mm,釜體圓形直筒部分高度 : m 實(shí)際長徑比 : 該釜為反相懸浮聚合 ,反應(yīng)釜的容積、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)以及攪拌型式等都影響聚合過程和產(chǎn)品質(zhì)量。為增大聚合反應(yīng)的傳熱面 ,可在聚合釜內(nèi)釜壁附近安置若干折流板或插入兩根 D 型擋板 ,其內(nèi)部可通冷卻水以增加傳熱面積 。在釜頂安 置回流冷凝器 ,可將單體蒸汽冷凝回流 ,以增加傳熱面積 。在聚合釜夾套中安裝螺旋型導(dǎo)流板 ,冷卻水不走短路時(shí) ,水對釜壁的導(dǎo)熱系數(shù)可提高 8 倍以上。 實(shí)際生產(chǎn)中所用的攪拌器必須兼具剪切作用相循環(huán)作用 ,適當(dāng)轉(zhuǎn)速 ,懸浮聚合體系達(dá)到一定的循環(huán)流動和剪切流動 ,使釜內(nèi)各部分達(dá)到溫度均一、濃度均一 ,并使釜內(nèi)單體均勻分散 ,懸浮成微小的液滴 ,加強(qiáng)聚合釜內(nèi)壁的傳熱。 該釜攪拌型式采用推進(jìn)式攪拌裝置 ,轉(zhuǎn)速為 250r/min,攪拌電機(jī)功率 的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。 各釜體夾套尺寸的確定 所謂夾套就是在釜體外側(cè)用焊接 或法蘭連接的方式裝設(shè)各種形狀的鋼結(jié)構(gòu) ,是與釜體外壁形成密封的空間。在此空間內(nèi)通入加熱或冷卻物質(zhì) ,可加熱或冷卻反應(yīng)釜內(nèi)的物料。 夾套筒體 的高度主要由傳熱面積確定 ,一般不應(yīng)低于料液高度 ,以保證充分傳熱。根據(jù)裝料系數(shù)、操作容積 ,夾套的筒體高度為 : 配堿釜夾套高度 m 查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》殼體直徑在 2020~3000mm 時(shí) ,夾套直徑為 mm 2 中和釜夾套高度 m 查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》殼體直徑在 700~1800mm 時(shí) ,夾套直徑為 mm 可拆卸的夾套 不可拆卸的夾套 圖 31 傳熱裝 置夾套示意圖 3 聚合釜夾套高度 m 查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》殼體直徑在 2020~3000mm 時(shí) ,夾套直徑為 mm 分離設(shè)備 由于經(jīng)共沸脫水的的反應(yīng)產(chǎn)物仍是混合物 ,其中含有為分散劑及其他的相關(guān)助劑 ,還有一些反應(yīng)中生成的低分子量聚合物都應(yīng)被除去。 通常 ,對于含有粒度大于 毫米顆粒的懸浮液 ,可選用過濾離心機(jī) 。對于懸浮液中顆粒細(xì)小或可壓縮變形的 ,則宜選用沉降離心機(jī) 。對于懸浮液含固體量低、顆粒微小和對液體澄清度要求高時(shí) ,應(yīng)選用分離機(jī)。根據(jù)反相懸浮聚合制備的聚丙烯酸鈉顆粒粒徑大小 選擇螺旋沉降式離心機(jī)除溶劑。 圖 32 表示為螺旋沉降式離心機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。 圖 32 沉降式離心機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 干燥設(shè)備 由于樹脂含水量高 ,加工過程中易出現(xiàn)氣泡 ,制件出現(xiàn)流紋、霧斑 ,透明性降低 ,并會降低材料的電性能和力學(xué)性能。而離心后聚合物一般含水率為 5%20%,為濕物料 ,需干燥使?jié)裎锪虾蔬M(jìn)步降低。 圖 33 氣流干燥機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 反相懸浮聚合制備的聚丙烯酸鈉為粉狀采用氣流干燥機(jī)。即熱風(fēng)干燥 ,使產(chǎn)品中水分含量達(dá)至 %~%。 其他設(shè)備的選擇 其它的設(shè)備主要是泵的選擇。工業(yè)生產(chǎn)中有進(jìn)料泵、回流泵、塔底泵、循環(huán)泵、產(chǎn)品泵等 ,石油化工泵的選擇應(yīng)該滿足流量 ,揚(yáng)程、壓力、溫度、氣蝕余量等工藝參數(shù)的要求 ,滿足介質(zhì)特性的要求和現(xiàn)場安裝的要求。 設(shè)備一覽表 設(shè)備情況見表 34 表 34 設(shè)備情況一覽表 設(shè)備名稱 規(guī)格 數(shù)量 備注 配堿釜 Φ 2020 1 非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 中和釜 Φ 1400 1 非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 聚合釜 Φ 2200 1 非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 分散液調(diào)配罐 1 非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 分散液貯罐 1 非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 沉降式離心機(jī) LW350 1050 27001100 1100 1 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 堿泵 1 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 酸泵 1 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 輸送機(jī) 1 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 真空系統(tǒng) 10L/s,3kw 1 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 操作平臺 10000 6000 4000 1 非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 包裝機(jī)組 1 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 冷凝器 2 非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 無離子水貯罐 1 非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 氣流干燥機(jī) 1 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 鼓風(fēng)機(jī) 2 管路系統(tǒng) 構(gòu)架耗材 保溫材料 儀器儀表 其他 3.