【正文】 要是冷凝水和聚合物吸收熱量，首先根據(jù)進出D501的物料所含水分變化得到冷凝水，然后分別計算冷凝水和聚合物吸收的熱量。 物料進入D501時所含水分滿足下式： 247。（＋w1）＝1－％ w1＝ 物料離開D501時所含水分滿足下式： 247。（＋w2）＝1－3％ w2＝ Kg/h 由此得物料進出D501時汽蒸獲得冷凝水為： △w＝w2－w1＝ Kg/h 則冷凝水吸收得熱量為：Q1+＝Cw△W△tw＋△Hw△W ＝（105－67）＋2490 ＝＋831162 ＝ kJ／h 而聚合物吸收得熱量為：Q2+＝CpFp△tp ＝（105－67） ＝／h 則系統(tǒng)吸收總熱量為：Q+＝Q1+＋Q2+ ＝ kJ／h D501系統(tǒng)汽蒸所需熱量由蒸汽所提供，一般分兩股：一股從D501下部進入，蒸汽流量設(shè)為G1，一股從D501中部進入，蒸汽流量設(shè)為G2。 則系統(tǒng)供熱：Q－＝（G1＋G2）△HL＋Cw（G1＋G2）△tL ＝（G1＋G2）＋（G1＋G2）（110－105） ＝（G1＋G2） 令D501總熱損失為10％，當系統(tǒng)可提供熱量滿足系統(tǒng)所需熱量時，D501傳熱能力即滿足設(shè)計要求，即：Q－（1－10％） Q+ 即：（G1＋G2） G1＋G2 取 G1＝750 Kg/h G2＝250 Kg/h 此時系統(tǒng)供熱：Q－＝（750＋250）＝2253400 kJ／h 則總熱損失為：Q損＝ Q－－Q+＝／h表311 D501熱量平衡表項目熱量（kJ／h）總量（kJ／h）流入熱量低壓飽和蒸汽2253400 2253400流出熱量冷凝水吸收的熱量2253400聚合物吸收的熱量總熱損失氮氣（75℃）熱損失10％冷凝水（100℃）冷凝水（105℃）D502出料進料熱氮（110℃）圖35 D502熱量平衡圖表312 設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)聚合物產(chǎn)量／Kg/hFP=冷凝水的汽化潛熱／kJ／kg△HW=2490水的比熱／kJ／kg℃Cw=氮氣的比熱／kJ／kg℃CN=聚丙烯的比熱／kJ／kg℃Cp=熱氮進入D502時的溫度／℃t1=110熱氮離開D502時的溫度／℃t1180。=75冷凝水進入D502時的溫度／℃t2=105冷凝水離開D502時的溫度／℃t2180。=100 物料進入D502時所含水分滿足下式： 247。（＋w1）＝1－3％ w1＝ Kg/h 物料離開D502時所含水分滿足下式： 247。（＋w2）＝1－％ w2＝ 因此，D502中由熱氮蒸發(fā)的水分為： △w＝w1－w2＝－＝450Kg/h 水分蒸發(fā)所需熱量為：Q+＝△Hw△W－Cw△W△tw ＝4502490－450（105－100） ＝1120500－9450 ＝1111050kJ／h 系統(tǒng)供給水分蒸發(fā)的熱量主要由聚合物放熱和熱氮氣供熱。下面分別計算如下。 聚合物放出熱量：Q1－＝CpFp△tp ＝（105－75） ＝／h 熱氮氣可提供熱量：Q2－＝CNGN△tN ＝GN（110－75） ＝ 則系統(tǒng)可提供總熱為：Q－＝Q1－＋Q2－ 令D502總熱損失為10％，當系統(tǒng)可提供熱量滿足系統(tǒng)所需熱量時，D502傳熱能力即滿足設(shè)計要求，即：Q－（1－10％） Q+ 即：（＋） 1111050 GN Kg/h 取 GN＝10000 Kg/h此時，Q2－＝10000＝367500 kJ／h 則系統(tǒng)供熱總量為：Q－＝＋367500＝／h 總熱損失為：Q損＝ Q－－Q+＝ kJ／h表313 D502熱量平衡表項目熱量（kJ／h）總量（kJ／h）流入熱量聚合物放熱 熱氮氣供熱367500流出熱量冷凝水蒸發(fā)吸收熱量1111050總熱損失表314 總熱量平衡表設(shè)計單元總流入熱量（kJ／h）總流出熱量（kJ／h）預(yù)聚合反應(yīng)器R200聚合反應(yīng)器R201閃蒸罐D(zhuǎn)30128111682811168汽蒸罐D(zhuǎn)5012253400 2253400 干燥器D502第4章 設(shè)備選型167。 預(yù)聚合反應(yīng)器R200 預(yù)聚合反應(yīng)器R200主要有兩股進料，一股來自Z203A/B，其中含有一定量的催化劑混合物和冷丙稀，這是反應(yīng)主物料；另一股是沖洗泵P200的機械密封面的丙稀。R200為滿環(huán)管操作，用軸流泵P200打循環(huán)以達到均勻混合的目的。 控制去預(yù)聚合的丙稀流量必須在2500Kg/h以上，本次設(shè)計取為3000Kg/h，泵P200沖洗丙稀流量恒定在約400Kg/h。 物料衡算中已得出小環(huán)管R200的體積為：V＝， 環(huán)管的截面積為：S＝ЛR2＝＝ 則環(huán)管的長度為：L＝V247。S＝247。＝ 將其分為兩根直管。 ，有兩根直管，通過2個180186。的彎管連接起來。 現(xiàn)在求其散熱面積： 查資料知，夾套冷卻器的總傳熱系數(shù)為K=250 kcal／(m2h℃) △tm＝（t2－t1）247。ln[(T－t1)247。(T－t2)] ＝（15－0）247。ln[(20－0)247。(20－15)] ＝ 由Q＝KA△tm得： A＝Q247。（K△tm）＝247。（250）＝ 聚合反應(yīng)器R201 在R201內(nèi)生成的聚丙烯與丙稀混合物為漿料，為防止運輸時管線堵塞，因此在R201內(nèi)丙稀單程轉(zhuǎn)化率不宜過高，通過控制環(huán)管內(nèi)混合物堆積密度來控制轉(zhuǎn)化率，本次設(shè)計轉(zhuǎn)化率定為56％。 在物料衡算中已計算出R201的體積為：V＝， 環(huán)管截面積為：S＝ЛR2＝＝ 則環(huán)管的長度為：L＝V247。S＝247。＝ 將其分為12根直管。 ，有12根直管，通過5個180186。的彎管連接起來。 現(xiàn)在求其散熱面積： 查資料知，夾套冷卻器的總傳熱系數(shù)為K=250 kcal／(m2h℃) △tm＝（t2－t1）247。ln[(T－t1)247。(T－t2)] ＝（30－10）247。ln[(70－10)247。(70－30)] ＝ 由Q＝KA△tm得： A＝Q247。（K△tm）＝247。（250）＝ 汽蒸罐是一個帶攪拌的氣相沸騰床，其特性參數(shù)有：臨界流化速度、最大流化速度、操作流化速度、流化床空隙率和流化床膨脹比。其中臨界流化速度和最大流化速度用以確定操作流化速度，流化床空隙率描述流化床氣體流速特性，流化床膨脹比R描述流化床固體顆粒運動強度及其攪拌強度。表41 設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)物性數(shù)據(jù)110℃飽和水蒸汽的汽化焓/kJ/kg△HL=冷凝水的汽化潛熱/kJ/kg△Hw=2490物料初始濕含量X1,501=%物料最終濕含量X2,501=3%絕干最終濕含量/t/hW501=物料密度/ kg/m3ρP=103D501中物料平均粒徑/mdP=103110℃低壓蒸汽的密度/ kg/m3ρL=低壓蒸汽的粘度/cpμL=物料堆積的密度kg/m3ρK=103物料進入D501溫度/℃t1,501=67物料離開D501溫度/℃t2,501=105低壓蒸汽入口溫度/℃tL=110 下面分別計算流化床上述特性參數(shù)。臨界流化速度： D501中臨界流化速度可根據(jù)李代公式計算: umf＝（ρp－ρL） ＝[（103）()]/[(103)()] ＝ 因為臨界流化狀態(tài)下，雷諾準數(shù):Remf＝dpumfρL/μL ＝103103 ＝＜10 Re符合計算公式要求，不需對臨界流化速度進行校正.最大流化速度： 最大流化速度一般為臨界流化速度的20倍以上，最大流化速度需要試算并經(jīng)雷諾數(shù)校正，本文略去中間步驟，僅給出計算結(jié)果: μt＝[4（ρp－ρL）2g2/（225ρLμL）]1/3 dp＝[4（900－）2（22510－5）]1/3 10－3＝ m/s 最大流化狀態(tài)下，雷諾數(shù)： Ret＝dputρL/μL ＝103(103)＝ 符合ut計算公式：Ret500的要求，不需校正。操作流化速度： 根據(jù)臨界流化速度和最大流化速度，即可定出流化床操作速度，計算流化數(shù)為:10＜ut/umf=＜90即符合一般流化床要求。對D501而言，～10倍，根據(jù)實際操作經(jīng)驗可確定操作流化速度: u＝ umf＝＝ 流化床的空隙率： 流化床的空隙率和氣體流速關(guān)系甚為密切，也是重要的設(shè)計變量，由于D501中有攪拌器，轉(zhuǎn)速極慢，本文簡化當作D501內(nèi)構(gòu)件—橫向檔板考慮，則有:阿基米德準數(shù):Ar＝dp3ρLg（ρP－ρL）/μL2 ＝（103）3（900－）/（10－5）2 ＝104 李森科準數(shù)： Ly＝u3ρL2/[μLg（ρP－ρL）] ＝[(105) ()]＝ 雷諾準數(shù)：Re＝dpuρL/μL＝103(103)＝將上述準數(shù)代入流化床空隙率公式：εf＝(Ly/Ar)1/＝(104)1/＝流化床膨脹比：忽略孔隙中氣體重量，則有:εmf＝1ρk/ρP＝1490/900＝則床層膨脹比可由下式計算：R＝(1εmf)/(1εf)＝()/()＝. 汽蒸罐D(zhuǎn)501高度的計算根據(jù)生產(chǎn)實際可知，裝置開車時，D501料位必須保持在30%左右，即開始流化時的床層高度:L0＝30%＝由此可計算流化床濃相段高度: h1 ＝RL0 ＝＝ mD501內(nèi)部安裝有攪拌槳，攪拌轉(zhuǎn)速極慢，可當作橫向擋板考慮，則分離高度有:h2＝－ ＝730（104）－ ＝ m因此，汽蒸罐D(zhuǎn)501總高度為：h＝h1＋h2＝＋＝ m取總高度為6m. 汽蒸罐D(zhuǎn)501直徑的計算 根據(jù)流化床直徑計算公式有： D＝[4Gmax/(3600u)]189。 ＝[41800247。(3600)]189。 ＝ 公稱直徑取D＝1400mm 汽蒸罐D(zhuǎn)501容積的計算 V=ЛR2h=6== m3 干燥器D502表42 設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)物性數(shù)據(jù)顆粒最小粒徑/mdm＝10－3顆粒平均粒徑/mds＝10－3物料密度/Kg/m3ρp＝900氮氣在75時的密度/Kg/m3ρ1N＝氮氣在75時的運動粘度/m2/sγ1N＝10－5氮氣離開D502時的溫度/℃t2N＝75物料離開D502濕含量X2N＝物料堆積密度/Kg/m3ρk＝490 本工段采用熱氮循環(huán)干燥法，其重要特性參數(shù)分別計算如下：臨界流化速度：首先以t2＝75℃:阿基米德準數(shù):Ar= dS3ρp g/ν1N2ρ1N=(103)3900[(105)2]=6726按εmf＝，根據(jù)Ar＝6726，εm＝＝，則臨界流化速度:umf＝[（Lyfν1Nρp g）/ρ1N]1/3 ＝[（10－5900）/] 1/3＝ m/s操作流化速度： 按εm＝，Ar＝6726可查得，則Ly＝12，則流化數(shù)：Kf=(Ly/Lyf)1/3=(12/)1/3=則計算流化速度u＝ Kfumf＝＝ m/s對雷諾準數(shù)進行校驗Re＝udS /ν1N＝10－3/（10－5）＝床層直徑 : 根據(jù)計算公式，D502床層截面積A＝LVX