【正文】 247。 Hj=（ φ .V Vh） / V1=( 452 )/（ 1） = 液氨的進(jìn)口管徑 估算夾套面積，按 Di=3m計(jì)算 S = S1 ＋ S2 () S1為夾套聚合釜外表面圓柱體部分 S2為封頭表面積 ∴ S = π DjHj＋ S2 = ＋ = ㎡ 液氨傳熱系數(shù) K=12800W/㎡ A = Q/ K△ T = ㎡ 10009840009 ??? ? ∴釜內(nèi)冷卻面積 : A1=A－ S=－ =㎡ ① 釜內(nèi)冷卻劑液氨的進(jìn)口管直徑 齊魯工業(yè)大學(xué) （論文） 34 釜內(nèi)冷卻劑移走的熱量： Q2=A1K△ T = 3600 400 [2－（ 30） ]= 109J= 106KJ 30℃時(shí)，液氨的物性數(shù)據(jù) Cp=℃ ρ =650kg/m179。 代入數(shù)據(jù)得， δ =K P c Di /(2[? ]tφ P c) ＋ C=, 與筒體厚度相差無(wú)幾，均取 。 令： h 為釜體直邊高度、 H 為反應(yīng)器釜體總高度，則： 若取 H/D＝ ，則有：則有： h＝ 解： H＝ h＋ 2 h 封＝ h＋ D/2= 33332 DDDDhDV T ?????????? ??mVD T 33 ???齊魯工業(yè)大學(xué) （論文） 32 取整，直徑為 取整， h 為 H＝ h＋ 2 h 封＝ h＋ D/2=＋ 3/2= 綜上計(jì)算： 實(shí)際長(zhǎng)徑比為： 聚合釜各參數(shù)的確定 1）材料的選擇： [12] 反應(yīng)釜操作條件并不苛刻，操作壓力、溫度并不高，根據(jù)經(jīng)濟(jì)原則， 選用 碳鋼（ 20R）材料。 齊魯工業(yè)大學(xué) （論文） 31 反應(yīng)釜計(jì)算 反應(yīng)釜數(shù)量 由設(shè)計(jì)反應(yīng)時(shí)間 9h，則 9h 內(nèi)物料的累計(jì)量 V= 9=。綜合各因素考慮，現(xiàn)在取 10個(gè)聚合釜串聯(lián)為一組 . 之間 ⑤ ； ⑤查《聚合 物乳液合成原理性能及應(yīng)用》得到，因聚合反應(yīng)溫度要低，故解決傳熱問(wèn)題很重要。 ④查《高聚物合成工藝學(xué)》得到 ,生產(chǎn)中乳膠膠粒粒徑與在聚合釜內(nèi)的停留時(shí)間有關(guān)，串聯(lián)的聚合釜越多，停留時(shí)間分布函數(shù)越窄，使乳膠粒徑分布狹窄。反之，如果聚合時(shí)間長(zhǎng)了，膠乳穩(wěn)定性好，但時(shí)間太長(zhǎng)了則影響設(shè)備的生產(chǎn)能力。 則 α T=（ t0t） =（ 525） =9 估計(jì)聚合釜的傳熱表面積為 154m2，實(shí)際使用 10 個(gè)釜 齊魯工業(yè)大學(xué) （論文） 28 設(shè)備向四周散失的熱量 Q6=154 10 9（ 255） 103 3600= 106kJ/h 電動(dòng)機(jī) H 的計(jì)算 H=55 90% 3600 10= 106 kJ/h 從而，計(jì)算得： 由加熱劑（或冷卻劑）傳給設(shè)備和物 料的熱量 Q2 = Q1 Q4 ＋ H ＋ Q3 ＋ Q6 = 105 0＋ 106＋ 106＋ 106 = 106 kJ/h 冷膠進(jìn)料冷卻器的熱量衡算 本設(shè)計(jì)總共只有一條生產(chǎn)線，此條生產(chǎn)線熱量計(jì)算如下： （ 1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 各物料在進(jìn)入第一個(gè)冷膠進(jìn)料冷卻器之前的溫度見(jiàn)下表，出口溫度則控制在1317℃；第二個(gè)冷膠進(jìn)料冷卻器的出口溫度控制在 812℃； 各物料的比熱容及單位時(shí)間的流量見(jiàn)上面的計(jì)算結(jié)果。 α T—— 吸熱表面向四周介質(zhì)的聯(lián)合給熱系數(shù)， W/ m2 物料進(jìn)釜溫度為 8～ 12℃（設(shè)計(jì)取 10℃）； 聚合反應(yīng)焓變 Δ H=； （ 2）計(jì)算基準(zhǔn) 齊魯工業(yè)大學(xué) （論文） 27 基準(zhǔn)溫度 0℃，把串聯(lián)的聚合釜作為一個(gè)系統(tǒng) （ 3）計(jì)算公式 Q1 ＋ Q2 ＋ Q3= Q4 ＋ Q5 ＋ Q6 （ ） Q1 —— 所處理的物料帶到設(shè)備中去的熱量（ kJ） ?！?) （ Na2S2O4 ） C12=（ 2＋ 2＋ 4） /174= kJ/(kg℃ ) （ Na3PO4） C8=（ 3＋ 1＋ 4） /164= kJ/(kg℃ ) （ FeSO4） C5=（ 1＋ 1＋ 4） /152= kJ/(kg 比熱容KJ/(kg℃ ) 汽化熱 KJ/kg 丁二烯 54 635 苯乙烯 104 910 水 18 1000 液氨 17 由上表得，比熱容： 1. 丁 二烯 C1= KJ/(kg℃ ) 2. 苯乙烯 C2=(kg℃ ) 3. 水 C3=(kg℃ ) 2）查《實(shí)用化學(xué)手冊(cè)》知，有些物料的比熱容數(shù)據(jù)難于查找，采用柯普法計(jì)算： Cp = ∑（ n Cp / Ｍ ） () Cp—— 原子的比熱容， kJ/(kg 以第一釜作為示例計(jì)算： 水相：因反應(yīng)中沒(méi)有消耗，所以流量不變，為 100%苯乙烯：進(jìn)料： kg/h 出料： （ %） = 100%丁二烯：進(jìn)料： kg/h 出料： （ %） = kg/h 聚合物： ＋ （ ＋ ） =百分比： 水相： 苯乙烯： % ???? 丁二烯： % ???? 聚合物： % ???? 以下計(jì)算中，上一釜的廚料理即為下一釜的進(jìn)料量。 計(jì)算 由于各反應(yīng)釜的體積容量，反應(yīng)溫度、壓力等各種條件均一樣，故各釜反應(yīng)速率常數(shù) K也相同。 ρ —— 組分的密度， kg/L。 齊魯工業(yè)大學(xué) （論文） 17 公式 根據(jù)日產(chǎn)量（ t/d），所需單體的質(zhì)量流量可用下式計(jì)算： G= 1000FHcCv 24 60. . . .100100L1 100100L2 （ ） 式中 F—— 日產(chǎn)量， t/d； G—— 質(zhì)量加料量， kg/min。 6）回收單元損失率 %；后處理單元損失率 %。混合單體是將回收單體按一定的比例加入新鮮原料單體中組成的單體。據(jù)此，單體丁二烯與苯乙烯比應(yīng)為 72/28～ 70/30；而且單體配比 70/30 為典型配方。丁二烯和苯乙烯在殘存的過(guò)氧化物作用下或氧的作用下受熱而生成爆聚物種子，這種爆聚物種子會(huì)逐漸長(zhǎng)大為爆聚物，而這種爆聚物種子活性期很長(zhǎng)，即使加熱到 260℃，經(jīng) 20h 后再接觸單體仍可以增長(zhǎng)，并且伴有體積的增大，他們會(huì)堵塞管道，甚至?xí)纹其撹F容器，而且很難清理。 ② 單體回收中的問(wèn)題 在閃蒸過(guò)程中，為防止膠乳液沸騰產(chǎn)生大量氣泡，需要加入硅油或聚乙二醇 等消泡劑。 r2＝ 〔 50℃時(shí) r1＝ ， r2＝ )，由此可知丁二烯的活性比苯乙烯大。其中某些雜質(zhì)，如烯、炔及過(guò)氧化合物等必須嚴(yán)格控制，故在聚合前須將單體仔細(xì)提純。所以在工業(yè)生產(chǎn)中可由協(xié)調(diào)分子量調(diào)節(jié)劑及引發(fā)劑用量的方法，能正確地控制 (一定的聚合速度下 )轉(zhuǎn)比率達(dá)到 60%而又能使產(chǎn)物的門(mén)尼粘度達(dá)到要求的數(shù)值。根據(jù)商品的要求，不同牌號(hào)的產(chǎn)品，就有不同的門(mén)尼粘度值 (即不同分子量、分子量分布的丁苯橡膠 )。根據(jù)連 續(xù)攪拌釜的停留時(shí)間分布函數(shù)的特性，若串聯(lián)的聚合釜越多，則停留時(shí)間分布函數(shù)越狹窄。苯乙烯不溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮、二硫齊魯工業(yè)大學(xué) （論文） 14 化碳等有機(jī)溶劑中。與空氣混合形成爆炸性混合物，爆炸極限為 %—— %(體積 )。相對(duì)密度 ，熔點(diǎn) ℃，沸點(diǎn) ℃。干燥至含水＜ %。 從膠粒皂化槽出來(lái)的膠粒和清漿液經(jīng)振動(dòng)篩進(jìn)行過(guò)濾分離后，濕膠粒進(jìn)入洗滌槽用膠清液和清水洗滌，操作溫度為 40~60℃。然后經(jīng)過(guò)兩個(gè)不同真空度的閃蒸器回收未反應(yīng)的丁二烯。雖然生產(chǎn)中轉(zhuǎn)化率控制在 60%左右，但當(dāng) 所測(cè)定的門(mén)尼粘度達(dá)到規(guī)定指標(biāo)要求，而轉(zhuǎn)化率未達(dá)到要求時(shí)，也就加終止齊終止反應(yīng)，以確保產(chǎn)物門(mén)粘度尼合格 3）分離回收 （ a）苯乙烯分離 脫除丁二烯的乳膠進(jìn)入苯乙烯汽提塔（高約 10m，內(nèi)有十余塊塔盤(pán)）上部，塔底用 的蒸汽直接加熱，塔頂壓力為 ，塔頂溫度 50℃，苯乙烯與水蒸汽由塔頂出來(lái)，經(jīng)冷凝后，水和苯乙烯分開(kāi)，苯乙烯循環(huán)使用。 [4] 2）聚合反應(yīng) 從第一個(gè)釜的底部進(jìn)入聚合系統(tǒng)，氧化劑直接從第一個(gè)釜的底部直接進(jìn)入。 3．電導(dǎo)測(cè)定法 電導(dǎo)測(cè)定法又叫醇解儀法，該法是利用電導(dǎo)儀的兩個(gè)電極裝入反應(yīng)釜內(nèi)，在醇解過(guò)程中，觀察儀表上的電導(dǎo)率曲線變化，待電導(dǎo)率曲線升到高峰點(diǎn)（即拐點(diǎn)）后，又突然下降，然后曲線再趨向平衡，此刻的高峰點(diǎn)就作為醇解終點(diǎn)。 1．甲醇容忍度法 甲醇容忍度法主要常用于短油度和中油度甘油醇酸樹(shù)脂產(chǎn)品中控制醇解物的終點(diǎn)。 醇解法生產(chǎn)醇酸樹(shù)脂的工藝一般是：在惰性氣體保護(hù)下，加入油，在攪拌情況下升溫至220250 ℃ ， 然 后 加 入 第 一 章 緒 論 8 多元醇和催化劑，維持反應(yīng)釜內(nèi)溫度 220250℃進(jìn)行醇解。為了解決該問(wèn)題，出現(xiàn)了醇解法。 生產(chǎn)方案和生產(chǎn)流程確定 本設(shè)計(jì)將采用溶劑法 熔融法設(shè)備簡(jiǎn)單、利用率高、安全 ,但產(chǎn)品色深、結(jié)構(gòu)不均勻 ,批次性能差別大、工藝操作困難 ,主要用于聚酯合成。自問(wèn)世以來(lái)，醇酸樹(shù)脂以其原料來(lái)源廣泛 ,配方靈活 ,善于通過(guò)種種改性而賦于各種性能特色而成為涂料行業(yè)用量最大、用途最廣的合成樹(shù)脂。 20212021 年期間，世界上將新增丁苯橡膠產(chǎn)能約 萬(wàn) t／ a，新增裝置主要集中在我國(guó)大陸、印度、韓國(guó)、德國(guó)以及美國(guó)等國(guó)家和地 區(qū)，其中陶氏 (dow)公司已開(kāi)始在德國(guó)施科保建 萬(wàn) t／ a 溶液丁苯橡膠 (ssbr)新裝置，計(jì)劃在 2021 年下半年建成。 齊魯工業(yè)大學(xué) （論文） 9 丁苯橡膠生產(chǎn)現(xiàn)狀概況 世界丁苯橡膠生產(chǎn)現(xiàn)狀概況 近年來(lái)，世界丁苯橡膠的生產(chǎn)能力穩(wěn)步增長(zhǎng)。美國(guó) Xerox 公 司通過(guò)將單體加入聚合釜，引發(fā)聚合，反應(yīng)放熱后用惰性氣體凈化反應(yīng)器，并將聚合溫度升到規(guī)定值的方法，制取了殘余單體含量低的 ESBR。 丁苯橡膠在提高聚合反應(yīng)的單體轉(zhuǎn)化率、節(jié)能降耗等方面取得了很大的進(jìn)展，在解決 ESBR 滾動(dòng)阻力與抗?jié)窕阅苊軉?wèn)題，優(yōu)化產(chǎn)品 性能，適應(yīng)市場(chǎng)需求等方面也得到了突破性進(jìn)展。 脂肪酸法制備的醇酸樹(shù)脂分子量分布較窄、而且均勻；⑶ 省去了醇解工序。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)大部分企業(yè)采用了工藝較為成熟的醇解法，已有部分企業(yè)為改進(jìn)醇酸樹(shù)脂的質(zhì)量和增加樹(shù)脂品種，開(kāi)始將脂肪酸法用于大規(guī)模生產(chǎn)。 酯化反應(yīng)用的多元醇比較甘油與季戊四醇的價(jià)格，決定選用季戊四醇。 而己二酸、偏苯三酸酐價(jià)格比苯酐還高，間苯二甲酸的價(jià)格雖與苯酐持平，但間苯二甲酸的當(dāng)量比苯酐大，在相同當(dāng)量數(shù)的情況下，間苯二甲酸的用量要比苯酐多。選用豆油脂肪酸，其主要組分為 C16 ～ C18 飽和與不飽和脂肪酸， 合理地使用一部分松香，這對(duì)減少膠化因素，降低生產(chǎn)成本都有好處。樹(shù)脂的性能隨脂肪酸或油的結(jié)構(gòu)而異齊魯工業(yè)大學(xué) （論文） 7 第二章 產(chǎn)品的概述 2. 1 醇酸樹(shù)脂生產(chǎn)方 法 4． 1 樹(shù)脂原料的選擇 選擇貨源充足、價(jià)格較低，且近期價(jià)格較平穩(wěn)的原料，使新的樹(shù)脂有較長(zhǎng)的生命力。 [4] 1. 5 工業(yè)生產(chǎn)方法 醇酸樹(shù)脂制法 :醇酸樹(shù)脂可用熔融縮聚或溶液縮聚法制造。 [3] 1. 4 市場(chǎng)需求 四十年來(lái) ,醇酸樹(shù)脂涂料從無(wú)到有 ,產(chǎn)量大幅度增長(zhǎng) ,品種不斷擴(kuò)大 ,裝備逐步更新年產(chǎn)萬(wàn)噸級(jí)醇酸車(chē)間相繼涌現(xiàn) ,技術(shù)隊(duì)伍日益壯大 ,都成為醉酸樹(shù) 脂涂料發(fā)展的重要標(biāo)志。自成一大體系 ,廣泛用于木材建筑 五金家電及其他輕工產(chǎn)品、車(chē)輛、橋粱等各種工業(yè)涂裝。另外也可按所用脂肪酸 (或油 )或鄰苯二甲酸酐的含量，分為短、中、長(zhǎng)和極長(zhǎng)四種油度的醇酸樹(shù)脂。 但醇酸樹(shù)脂涂料也存在一些缺點(diǎn)，如涂膜干燥緩慢、硬度低、耐水性差等，這將導(dǎo)致施工周期延長(zhǎng)，也影響其應(yīng)用范圍。但其涂膜較軟，耐水、耐堿性欠佳。本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。齊魯工業(yè)大學(xué) （論文） 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 題目 年產(chǎn) 6 萬(wàn)噸醇酸樹(shù)脂涂料車(chē)間工藝設(shè)計(jì) 學(xué)院名稱(chēng) 材料科學(xué)與工程 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 高分子材料與工程 10 級(jí) 1 班 學(xué)生姓名 張振友 導(dǎo)師姓名 張獻(xiàn) 2021 年 6 月 3 日 齊魯工業(yè)大學(xué) （論文） 齊魯工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨(dú)立研 究、撰寫(xiě)的成果。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者簽名：