【正文】 15Q夾 kJ/h016G沖 kg/h0017G鹽 kg/h0(三)設(shè)備計算及選型⒈聚合釜計算⑴基礎(chǔ)數(shù)據(jù)設(shè)計溫度：釜內(nèi)120℃，釜外(夾套)12℃；設(shè)計壓力：，釜外(夾套)；工藝要求容積：12操作形式：滿釜連續(xù)操作；材質(zhì)：1Cr18Ni9Ti其它數(shù)據(jù)同前。⑵聚合釜容積確定按4小時聚合時間確定聚合總?cè)莘e需12聚合釜臺數(shù)臺圓整為4臺，則需12聚合釜5臺。⑶聚合釜筒體直徑與筒體高度確定 圖912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912所示，高徑比 ①聚合釜筒體直徑確定設(shè)計中初選V封＝1，按下式估算聚合釜的筒體直徑：式中Di — 聚合釜直徑，m；V — 聚合釜容積，；V封— 聚合釜封頭容積，；π— 圓周率；γ— 高徑比； m。②封頭容積及直邊高度確定 圖913封頭選用橢園形封頭，結(jié)構(gòu)如圖913所示。根據(jù)筒體直徑查《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》第三冊P230及《化工設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)手冊》第四卷P10得有關(guān)數(shù)據(jù)如下：h1＝450mm；h0＝40mm；A內(nèi)表＝； V封＝；G封＝479kg(S=16mm)③筒體高度確定由Di＝1800mm查《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》附表11得：V1米＝；A1米＝；當(dāng)S＝16mm時，G1米＝716 kg。根據(jù)公式得取，則：V實＝＋＝考慮攪拌器等所占的容積，實際有效容積約12γ實⑷夾套直徑及高度確定①夾套直徑確定查《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》P180表253知：Di在700～1800mm之間時，Dj＝Di＋100因Di＝1800mm，所以：Dj＝1800＋100＝1900mm夾套封頭采用橢園形封頭，直徑采用與夾套筒體相同的直徑，其它有關(guān)尺寸數(shù)據(jù)按前面介紹方法查得：h0封39。＝40mm；h1封39。＝475mm；A封內(nèi)39。＝；V封39。＝；G封39。＝397kg(S=8mm)*V1米夾39。＝；*A1米夾39。＝；*G1米夾39。＝558kg(S=8mm)②夾套高度確定 圖914 圖915夾套越高傳熱面越大，但過高會影響封頭的裝卸。如圖914和圖915所示，選用乙型平焊法蘭，其基本尺寸可由《標(biāo)準(zhǔn)手冊》第四卷P358查得， kg。取h39。39。＝150mm，則：H夾＝－(＋)＝ m校核傳熱面積A＝A封＋A筒＝＋＝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》P142和《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》第三冊P180中的內(nèi)容進行選擇。其幾何尺寸如圖98所示。⑸聚合釜筒體壁厚確定 根據(jù)Di＝1800mm，P＝，P夾＝，γ＝《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》第三冊P181表254知，壁厚應(yīng)在16～18mm之間，本設(shè)計取壁厚S＝16mm。⑹聚合釜封頭壁厚確定 設(shè)計中選用標(biāo)準(zhǔn)橢園封頭，其壁厚計算公式式中S — 標(biāo)準(zhǔn)橢園封頭的壁厚，mm；Di— 封頭內(nèi)直徑，mm；C — 封頭壁厚附加量，mm；C1— 鋼板負(fù)偏差，mm；C2— 腐蝕余量，mm； C3— 封頭熱加壓成型時壁厚減薄量，mm；S0— 計算壁厚，mm；— 設(shè)計壓力，MPa；— 設(shè)計溫度時的許用應(yīng)力，MPa；φ— 焊縫系數(shù)，若為整塊鋼板制造，則φ＝1；查《化工機械基礎(chǔ)》P362表236，取C1＝；C2＝2mm。查表235，取φ＝。查P361表233，?。?33MPa。壁厚計算結(jié)果取與筒體相同的壁厚，即16mm。⑺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℃。筒體壁厚計算公式查《化工機械基礎(chǔ)》P360表232得＝173MPa；查P362表236，取C1＝；C2＝2mm；查表235，取φ＝。代入上式計算得：夾套封頭計算C3＝(S0＋C2)＝(＋2)＝取夾套壁厚為8mm。⑻聚合釜質(zhì)量估算m釜筒體＝716＝ kgm釜封＝2479＝958 kgm釜法蘭＝ kgm夾筒體＝558＝ kgm夾封＝397 kg總質(zhì)量 kg⑼攪拌器的確定①攪拌器形式采用雙螺帶式攪拌器，依據(jù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)見熱量衡算部分。②攪拌器軸徑確定根據(jù)電機功率55KW和攪拌轉(zhuǎn)速59rpm，查《攪拌設(shè)備設(shè)計》表511初選軸徑d39。＝113mm，再查表59知，～，則：軸徑：d39。39。＝113＝考慮軸上開有若干鍵槽等，應(yīng)增加25％，則：d＝（1＋)＝取170mm。③減速機的選擇根據(jù)《化工工藝設(shè)計手冊》上冊P972表913，選單級減速X系列行星擺線針輪減速機。型號：XLD5511，傳動比1:17配套電機：X11YB280M6；功率：55KW；；轉(zhuǎn)速：980rPm；F級絕緣；750Kg。⑽各物料進出管管徑確定①釜底、釜頂進出料管直徑確定根據(jù)51式進行計算，由物料衡算知V＝；參照《化工工藝設(shè)計手冊》第二版P338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氮氣入口直徑取40mm ，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 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：25mm⒉終止釜的設(shè)計按停留時間1小時考慮，選用與聚合釜相同結(jié)構(gòu)、相同尺寸的釜1臺。⒊凝聚釜的確定選用凝聚釜1臺。φ28006500釜1個；V=50。；。⒋油水分離器幾何尺寸如圖916所示。設(shè)計主要校核水相與油相的停留時間。 　　　　　 2400 　　　　400油層 　　　　800水層　　　　 1200 　　　　　　　5200　　　 800 　　　　　 圖916 油水分離器水相停留時間87min；。⒌熱水罐取φ26009000；V=50熱水罐1個。熱水停留時間26min。⒍膠液罐取4個容積為145膠液罐，裝料系數(shù)為80％。φ400012000。⒎引發(fā)劑配制系統(tǒng)設(shè)備確定各種引發(fā)劑配比和單位時間加入量匯總?cè)缦卤? 序號引發(fā)劑種類配比加入量kg/h稀釋劑加入量L/h合計1環(huán)烷酸鎳鎳/丁＝1001002三異丁基鋁鋁/?。?三氟化硼乙醚絡(luò)合物硼/?。?防老劑%5終止劑醇/鋁＝6111⑴濃環(huán)烷酸鎳配制釜配制時間：50小時配制1次。取φ140016008；V＝。其裝料系數(shù)為76％。⑵稀環(huán)烷酸鎳配制釜取φ1800180012；V＝。其裝料系數(shù)為80％。⑶終止劑、防老劑配制釜確定選φ1800220012；V＝7釜1臺。其裝料系數(shù)為80％。⑷貯罐確定①三異丁基鋁貯罐選φ140018008；V＝。②硼劑貯罐選φ50017003；V＝。裝料系數(shù)按80％。③乙醇貯罐選φ1800180012；V＝。④溶劑貯罐選φ1800180012；V＝。⑤鎳劑貯罐選φ1800180012；V＝。⑥終止劑、防老劑貯罐選φ1800180012；V＝。⑦計量罐鋁劑計量罐選用φ50020006；V＝。鎳劑計量罐選用φ50020006；V＝。終止劑、防老劑計量罐選用φ80016006；V＝。硼劑計量罐選用φ802000；V＝。⒏換熱器的選擇⑴丁油進料預(yù)熱器、預(yù)冷器①預(yù)熱器加熱蒸汽物性數(shù)據(jù)：（表壓）MPa查《基礎(chǔ)化學(xué)工程》P328得加熱蒸汽的物性數(shù)據(jù)：溫度：179℃；比容積：；密度：；比熱容：；熱導(dǎo)率：；粘度：Pas；汽液焓差： kJ/h。丁油物性數(shù)據(jù)：組成：79%溶劑油；21%丁二烯(包括少量丁烯)。取進口溫度35℃、出口溫度70℃，定性溫度：℃。查《化工工藝設(shè)計手冊》下冊有關(guān)圖表，得定性溫度下的物性數(shù)據(jù)并整理如下表918所示。表918　定性溫度（℃）下丁油物性數(shù)據(jù)物性nC5H12nC6H14nC7H16溶劑油C4H6丁油Mi728610054Wi(%)7921Xi(%)比熱容CpkJ/(kg℃)密度r595630656580熱導(dǎo)率lW/(m℃)動力粘度mPas熱負(fù)荷： 180。180。(70－35)＝ kJ/h水蒸氣用量： 247。＝333 kg/h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)管程動力粘度查《化工原理課程設(shè)計》P16表11，取傳熱系數(shù)K為600，則：根據(jù)《化工工藝設(shè)計手冊》上冊P119表39和表310，選用G159I253固定管板式換熱器，其基本參數(shù)如下： 外殼直徑D：159mm 公稱壓強： Pas公稱面積A：3 管子排列方法：D管 長： 3m 管子外徑d。：25 mm管子總數(shù)N：13 管程數(shù)：1殼程數(shù)：1 管程通道截面積：按傳熱面確定需要設(shè)備臺數(shù)： 臺考慮20％的備用系數(shù)，則圓整取4臺換熱器進行串聯(lián)使用。各種校核略。②預(yù)冷器取丁油進口溫度35℃，出口溫度0℃，則定性溫度為：℃冷卻鹽水進口溫度12℃，出口溫度8℃，則定性溫度為：℃查《化工工藝設(shè)計手冊》下冊P633圖1963；P645圖1973；P658圖1981；P680圖19100得定性溫度下丁油的物料性數(shù)據(jù)如表919。表919　定性溫度（）下丁油物性數(shù)據(jù)物性nC5H12nC6H14nC7H16溶劑油C4H6丁油Mi728610054Wi(%)7921Xi(%)比熱容CpkJ/(kg℃)密度r614648672657630651熱導(dǎo)率lW/(m℃)動力粘度mPas 查《化工工藝設(shè)計手冊》得定性溫度下冷卻鹽水的物料性數(shù)據(jù)如下：比熱容Cp： kJ/(kg℃)密度r：1245 熱導(dǎo)率l： W/(m℃)動力粘度m： Pas熱負(fù)荷： 180。180。(35－0)＝ kJ/h冷卻鹽水用量： 根據(jù)工藝條件，選用浮頭式列管換熱器。確定丁油走殼程，冷卻鹽水走管程。平均溫差： ℃ 根據(jù)管程冷卻鹽水動力粘度查《化工原理課程設(shè)計》P16表11，取傳熱系數(shù)K為350，則：傳熱面積： 根據(jù)傳熱面積查《化工工藝設(shè)計手冊》下冊P145表326選擇FLB60085254浮頭式冷凝器，其結(jié)構(gòu)參數(shù)查P131 表319確定如下：公稱直徑DN：600mm 換熱面積A：90公稱壓力PN： 管 程 數(shù)：2管程換熱管長度：6000mm 換熱管規(guī)格：f25180。排 管 數(shù) ： 194根 排列 方式：正方形旋轉(zhuǎn)管中 心距 ： 32 mm 擋板 間距：300 mm管程能道面積：305 材 質(zhì)：1Cr18Ni9Ti校核K值：管程由于Re2100，所以需按《基礎(chǔ)化學(xué)工程》P177表38強制對流情況進行計算。殼程由《基礎(chǔ)化