【正文】 3沖入Q4沖入Q4反Q2反Q2攪Q3攪Q4攪Q2夾Q3夾Q4夾3)各釜熱量衡算關(guān)系式：1號(hào)釜 2號(hào)釜 3號(hào)釜 4號(hào)釜 4)攪拌熱根據(jù)資料介紹，攪拌熱與膠液粘度大小有關(guān)。粘度大，攪拌熱就大。設(shè)計(jì)中取1號(hào)釜電機(jī)功率的70%、2號(hào)釜電機(jī)功率的75%、3號(hào)釜電機(jī)功率的80%及4號(hào)釜電機(jī)功率的85%用于形成攪拌熱。5)各釜熱量衡算1號(hào)釜熱量衡算(目的確定進(jìn)料溫度)==Q1反=xG丁二烯△H反== kJ/hQ1攪=553600=138600 kJ/hQ1沖入=0(首釜不沖冷油)Q1夾=0(因首釜掛膠嚴(yán)重，傳熱系數(shù)較小，故不用夾套移熱)Q1出=GCp(T2—T1)=(94—0)= kJ/hQ1沖出=0由1號(hào)釜熱量平衡關(guān)系式知：Q1入=Q1出—(Q1反+Q1攪)=—（+138600）解得： T1=℃2號(hào)釜熱量衡算(目的確定沖油量)Q2入=Q1出= kJ/hQ2反== kJ/hQ2攪=553600=148500 kJ/hQ2沖入=0（T2沖=0）Q2夾=K2A2△tm2已知：冷卻鹽水 t進(jìn)=12℃，t出=8℃?！鱰1=T―t進(jìn)=94―(―12)=106℃△t2=T―t出=94―(―8)=102℃∵∴K2= W/(m2℃)取A2=27m2則： Q2夾=27104= kJ/h由熱量平衡關(guān)系式知： Q2沖出=Q2反+Q2攪―Q2夾Q2沖出=+148500―= kJ/h冷抽余油用量： 冷卻鹽水用量： 3號(hào)釜熱量衡算(目的確定沖冷油量)Q3入=+= kJ/h Q3反== kJ/hQ3攪=55= kJ/hQ3夾=27104= kJ/hQ3沖入=0(T3沖=0)由熱量平衡關(guān)系式：Q3沖出=Q3反+Q3攪—Q3夾Q3沖出=+158400―= kJ/h冷抽余油用量：冷卻鹽水用量： 4號(hào)釜熱量衡算 Q4入=Q3出+Q3沖出=Q4出= kJ/hQ4反== kJ/hQ4攪=553600=168300 kJ/hQ4攪=27104= kJ/hQ4沖入=0(T2沖=0)由熱量平衡關(guān)系式知： Q4沖出=Q4反+Q4攪—Q4夾Q4沖出=+168300—= kJ/h負(fù)數(shù)表示4號(hào)釜不用沖冷油只用夾套就可以滿足傳熱要求。因此，要重新確定夾套傳熱附和與冷卻鹽水的用量。Q4夾=Q4反+Q4攪Q4夾=+168300= kJ/h冷卻鹽水用量： 6)1~4號(hào)釜熱量衡算總結(jié)果列表17。表17 總熱量衡算表序號(hào)項(xiàng)目1號(hào)釜2號(hào)釜3號(hào)釜4號(hào)釜1VR m3121212122T ℃949494943 min606060604純x（%）5沖油前 W%6沖油后 W%7K W/(m2℃)8A m2272727279△tm ℃10410410410410Q入 kJ/h11Q攪 kJ/h13860014580015840016830012Q反 kJ/h13Q出 kJ/h14Q沖出 kJ/h0015Q夾 kJ/h016G沖 kg/h0017G鹽 kg/h0 設(shè)備計(jì)算及選型 聚合釜計(jì)算1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)溫度：釜內(nèi)120℃，釜外(夾套)12℃；設(shè)計(jì)壓力：，釜外(夾套)0,4MPa；工藝要求容積：12m3操作形式:滿釜連續(xù)操作；材質(zhì)：1Cr18Ni9Ti其他數(shù)據(jù)同前。2)聚合釜容積確定按4小時(shí)聚合時(shí)間確定聚合釜總?cè)莘e需12m3聚合釜臺(tái)數(shù)圓整為4臺(tái)，則需12m3聚合釜5臺(tái)。3)聚合釜筒體直徑與筒體高度確定因反應(yīng)體系的粘度較大，所以解決好傳熱問題非常重要。查《聚合物合成設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P78知，一般釜的高徑比在1~3之間，高徑比大有利于傳熱，但不利于攪拌。如圖12所示，高徑比①聚合釜筒體直徑確定設(shè)計(jì)中初選V封=1m3，按下式估算聚合釜的筒體直徑：式中Di—聚合釜直徑，m；V—聚合釜的容積，m3；V封—聚合釜封頭容積，m3；π—圓周率；γ—高徑比；②封頭容積及直邊高度確定封頭選用橢圓形封頭，結(jié)構(gòu)如圖13所示。根據(jù)筒體直徑查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》P316得有關(guān)數(shù)據(jù)如下：h1+h0=475mm。G封=(S=16mm)。A內(nèi)=；V封=③筒體高度確定由Di=1800mm查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表133得：V1米=；A1米=；當(dāng)S=16mm時(shí)，G1米=716kg。根據(jù)公式得取H=，則：V實(shí)=+=考慮攪拌器所占的容積，實(shí)際有效容積約12m3。4)夾套直徑及高度確定①夾套直徑確定查《化工機(jī)械基礎(chǔ)》P318~320知：Di在700~1800mm之間時(shí)，Dj=Di+100因Di=1800mm，所以：Dj=1800+100=1900mm夾套封頭采用橢圓形封頭，直徑采用與夾套筒體相同的直徑，其他有關(guān)尺寸數(shù)據(jù)按前面介紹方法查得：h0封’+h1封’=500mm；A封內(nèi)’=；V封’=；G封’=(S=8mm)*V米夾=；*A1米夾=；*G1米夾=558kg(S=8mm)②夾套高度確定夾套越高傳熱面越大，但過高會(huì)影響封頭的裝卸。如圖14和圖15所示，選用乙型平焊法蘭，其基本尺寸可由《標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》第四卷P358查得，’’=150mm，則：H夾=—(+)=校核傳熱面積即傳熱面積完全滿足工藝要求。③夾套內(nèi)螺旋導(dǎo)流板確定根據(jù)《攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)》P142和《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》第三冊(cè)P180中的內(nèi)容進(jìn)行選擇。其幾何尺寸如圖98所示。5)聚合釜筒體壁厚確定根據(jù)Di=1800mm，P=，P夾=，γ=《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》P181表254知，壁厚應(yīng)在16~198之間，本設(shè)計(jì)取壁厚S=16mm。6)聚合釜封頭壁厚確定設(shè)計(jì)中選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，其壁厚計(jì)算公式式中S—標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的壁厚，m；Di—封頭內(nèi)直徑，mm；P—設(shè)計(jì)壓力，MPa；C2—腐蝕余量，mm；[σ]t—設(shè)計(jì)溫度時(shí)的許用應(yīng)力，MPa；φ—焊縫系數(shù)，整塊鋼板制造，則φ=1；查《化工機(jī)械基礎(chǔ)》P362表236，取C2=2mm。查表235，取φ=。查P361表233，取[σ]t=133MPa。壁厚計(jì)算結(jié)果取與筒體相同的壁厚，即16mm。7)夾套筒體與封頭壁厚確定夾套選用鋼材為16MnR，其使用溫度范圍為20~475℃。筒體壁厚計(jì)算公式查《化工機(jī)械基礎(chǔ)》P360表232得[σ]t=173MPa；查P362表236，取C2=2mm；查表235，取φ=。帶入上式計(jì)算得：取夾套壁厚為8mm。8)聚合釜質(zhì)量估算m釜筒體=716=m釜封=2=m釜法蘭=m夾筒體=558=m夾封=總質(zhì)量 9)攪拌器的確定①攪拌器型式采用雙螺帶式攪拌器，依據(jù)與結(jié)構(gòu)見熱量衡算部分。②查《化工設(shè)計(jì)機(jī)械基礎(chǔ)》P235得，1Cr18Ni9Ti的A為148~125，取125；則初選軸徑d’=122mm；查《攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)》表59知，~，則：軸徑：d’’=122=考慮軸上開有鍵槽，應(yīng)增加25%，則：d=(1+)=取180mm③減速機(jī)的選擇根據(jù)《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》上冊(cè)P972表913，選用單級(jí)減速X系列行星擺線針輪減速機(jī)。型號(hào)：XLD5511,傳熱比1：17配套電機(jī)：X11YB280M6；功率：55KW；380V，；轉(zhuǎn)速：980rPm；F級(jí)絕緣；750Kg。10)各物料進(jìn)出管管徑確定①釜底、釜頂進(jìn)出料管直徑確定，由物料衡算知V=；參照《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版P3~38表1517，并綜合考慮系統(tǒng)粘度情況，取u=。則：圓整取150mm，材質(zhì)1Cr18Ni9Ti。同理其它管徑確定如下。②沖冷油入口直徑取50mm，材質(zhì)1Cr18Ni9Ti。③氮?dú)馊肟谥睆饺?0mm，材質(zhì)1Cr18Ni9Ti。④終止劑入口直徑確定取25mm，材質(zhì)1Cr18Ni9Ti。⑤鹽水出入口直徑取150mm，材質(zhì)16Mn。⑥人孔、熱電偶孔、采樣孔等直徑的確定參照有關(guān)資料分別確定為：人孔：350500mm熱電偶孔：25mm采樣孔：25mm放空孔：40mm溫包孔：25mm 終止釜的設(shè)計(jì)按停留時(shí)間1小時(shí)考慮，選用與聚合釜相同結(jié)構(gòu)、相同尺寸的釜一臺(tái)。 凝聚釜的確定選用凝聚釜1臺(tái)。φ28006500釜1個(gè)；V=50m3。；。 油水分離器幾何尺寸如圖16所示。設(shè)計(jì)主要校核水相與油相的停留時(shí)間。水相停留時(shí)間87min；。 熱水罐取φ26009000；V=50m3熱水罐1個(gè)。熱水停留時(shí)間26min。 膠液罐取4個(gè)容積為145m3膠液罐，裝料系數(shù)為80%。φ400012000。 引發(fā)劑配制系統(tǒng)設(shè)備確定各種引發(fā)劑配比和單位時(shí)間加入量匯總?cè)缦卤恚盒蛱?hào)引發(fā)劑種類配比加入量kg/h稀釋劑加入量L/h合計(jì)1環(huán)烷酸鎳鎳/丁=1051001002三異丁基鋁鋁/丁=1043三氟化硼乙醚絡(luò)合物硼/丁=1044防老劑%5終止劑醇/鋁=61081)濃環(huán)烷酸鎳配制釜配制時(shí)間：50小時(shí)配制1次。取φ140016008；V=。其裝料系數(shù)為76%。2)稀環(huán)烷酸鎳配制釜取φ1800180012；V= 釜1臺(tái)。其裝料系數(shù)為80%。3)終止劑、防老劑配制釜取φ1800220012；V= 釜1臺(tái)。其裝料系數(shù)為80%。4)貯罐確定①三異丁基鋁貯罐取φ140018008；V= 貯罐1個(gè)。②硼劑貯罐選φ50017003；V= 貯罐1個(gè)。其裝料系數(shù)為80%。③乙醇貯罐取φ1800180012；V= 釜1臺(tái)。④溶劑貯罐取φ1800180012；V= 釜1臺(tái)。⑤鎳劑貯罐取φ1800180012；V= 釜1臺(tái)。⑥終止劑、防老劑貯罐取φ1800180012；V= 釜1臺(tái)。⑦計(jì)量罐鋁劑計(jì)量罐選φ50020006；V= 計(jì)量罐1個(gè)。鎳劑計(jì)量罐選φ50018006；V= 計(jì)量罐1個(gè)。終止劑、防老劑計(jì)量罐選φ80016006；V= 計(jì)量罐1個(gè)。硼劑計(jì)量罐選φ802000；V= 計(jì)量罐1個(gè)。 換熱器選擇1)丁油進(jìn)料預(yù)熱器、預(yù)冷器①預(yù)熱器加熱蒸汽物性數(shù)據(jù)：(表壓)查《基礎(chǔ)化學(xué)過程》P238得加熱蒸汽的物性數(shù)據(jù)：溫度179℃；比容積： m3/kg；密度： / m3；比熱容：(kg℃)；熱導(dǎo)率：(m2℃)；粘度：109Pas；汽液焓差：。丁油物性數(shù)據(jù)：組成：79%溶劑油，21%丁二烯。取進(jìn)口溫度35℃、出口溫度70℃，℃。查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》下冊(cè)有關(guān)圖表，得定性溫度下的物性數(shù)據(jù)并整理如下表18所示。表18 定性溫度(℃)下丁油物性數(shù)據(jù)物性nC6H14C4H6丁油Mi8654Wi(%)7921100Xi(%)比熱容CpkJ/(kg℃)密度ρkg/ m3630580熱導(dǎo)率λW/(m2℃)動(dòng)力粘度μPas104104104熱負(fù)荷： (70－35)=水蒸氣用量： 247。=根據(jù)工藝條件，選用固定管板式換熱器，丁油走管程，蒸汽走殼程：平均溫差： 根據(jù)管程動(dòng)力粘度查《化工原理課程設(shè)計(jì)》P16表11，取傳熱系數(shù)K為600 W/(m2℃)，則：根據(jù)中國換熱器網(wǎng)選用，其基本參數(shù)如下：外殼直徑D：mm 公稱壓強(qiáng)：公稱面積A：m2 管子排列方法：管長l： m 管子外徑d：mm管子總數(shù)N： 管程數(shù)：殼程數(shù)： 管程通道截面積：m2按傳熱面積確定需要設(shè)備臺(tái)數(shù)：考慮20%的備用系數(shù)，則圓整取4臺(tái)換熱器進(jìn)行串聯(lián)使用。各種校核略。②預(yù)冷器取丁油進(jìn)口溫度35℃，出口溫度0℃，則定性溫度為：冷卻鹽水進(jìn)口溫度12℃，出口溫度8℃，則定性溫度為：查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》下冊(cè)P633圖1963；P645圖1973；P658圖1981；P680圖19100得定性溫度下丁油的物料數(shù)據(jù)如表19。表19 定性溫度(℃)下丁油物性數(shù)據(jù)物性nC6H14C4H6丁油Mi8654Wi(%)7921100Xi(%)比熱容CpkJ/(kg℃)密度ρkg/ m3648