【正文】 在此感謝設(shè)計的完成了畢業(yè)設(shè)計。雖然這個設(shè)計做的也不是特別完美，但是在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益?！贝髮W(xué)四年，但它給我的影響卻不能用時間來衡量，這四年以來，經(jīng)歷過的所有事，所有人，都將是我以后生活回味的一部分，是我為人處事的指南針。生產(chǎn)線還具有投資少、建設(shè)周期短、操作可靠等特點。本論文設(shè)計的特點在于：(1)根據(jù)國內(nèi)外文獻(xiàn)資料及實際考查，選擇了丙烯酸鈉原料的合成路線。而且聚丙烯酸鈉產(chǎn)品屬環(huán)保產(chǎn)品，還會為社會帶來巨大的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。(5)銷售及其他費用：%計算。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 7概述與技術(shù)經(jīng)濟7 概算與技術(shù)經(jīng)濟 項目投資估算投資估算見表表71 投資估算表序號項目名稱金額（萬元）備注1廠房建設(shè)5002設(shè)備3003配套及公用設(shè)施204電力設(shè)備105工業(yè)衛(wèi)生56環(huán)保消防107流動資金4008不可預(yù)見20合計1 265成本估算說明如下：(1)生產(chǎn)所需原料、動力價格參照現(xiàn)行價格確定。，工人操作時應(yīng)戴口罩，電源開關(guān)應(yīng)采用防爆型。(3) 安全及措施、建筑設(shè)計要執(zhí)行國家防火規(guī)范及其有關(guān)規(guī)定。全廠綠化系數(shù)應(yīng)不低于30%。本裝置建成投產(chǎn)后，正常生產(chǎn)時“三廢”均通過治理，且都能達(dá)到國家的有關(guān)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)計本裝置的建設(shè)對周圍環(huán)境影響不大。(3)噪聲本裝置噪聲主要為各類電機和各類泵噪聲。生產(chǎn)性清洗水排放量為10t/d，水中主要含有少量懸浮物、和酸、堿，pH值接近中性。共設(shè)分析檢驗工2人。需原料庫房面積，產(chǎn)品庫房面積。生產(chǎn)用水中的冷卻水經(jīng)貯水池自然冷卻或用冷卻塔冷卻后循環(huán)使用，少量的生產(chǎn)沖洗用水屬基本無污染水，可經(jīng)澄清后排放。室內(nèi)給水系統(tǒng)由人戶管、主管、支管配水頭(或用水設(shè)備)等組成。新鮮水進水溫度31℃。對于為新產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)而設(shè)計的廠房，由于在生產(chǎn)過程中對于工藝路線還需不斷改進和完善，所以一般都設(shè)計成一個高單層廠房，利用便于移動、拆裝、改建的鋼操作臺代替鋼筋混凝土操作臺或多層廠房的樓板，以適應(yīng)工藝流程改變的需要。長方形便于總平面圖的布置，節(jié)約用地，有利于設(shè)備排列，縮短管線，易于安排交通出入口，有較多可供自然采光和通風(fēng)的墻面；但有時由于廠房總長度較長，在總圖布置有困難時，為了適應(yīng)地形的要求或者生產(chǎn)的需要，也有采用L形、T形和Ⅱ形的，此時應(yīng)充分考慮采光、通風(fēng)和立面等各方面的因素。采用單層還是多層主要應(yīng)根據(jù)工藝生產(chǎn)的需要。第四，要考慮將來擴建及增建的余地，為今后生產(chǎn)發(fā)展、品種改革、技術(shù)改造提供方便。其次，必須從生產(chǎn)需要出發(fā)，最大限度的滿足生產(chǎn)包括設(shè)備維修的要求。 8 有毒、有腐蝕性介質(zhì)的設(shè)備應(yīng)分別集中布置，并設(shè)圍堰，以便集中處理。 3 明火設(shè)備必須布置在處理可燃液體或氣體設(shè)備的全年最小頻率風(fēng)向的下側(cè)，并集中布置在裝置（車間）邊緣。工業(yè)生產(chǎn)中有進料泵、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。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步降低。根據(jù)裝料系數(shù)、操作容積，夾套的筒體高度為： 式（39）(1) 配堿釜夾套高度 m查《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》殼體直徑在8 00～3000mm時，夾套直徑為mm(2)中和釜夾套高度m查《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》殼體直徑在800～3000mm時，夾套直徑為mm 傳熱裝置夾套示意圖 可拆卸的夾套 不可拆卸的夾套 (3)聚合釜夾套高度m查《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》殼體直徑在2000～3000mm時，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。該釜攪拌型式采用推進式攪拌裝置，轉(zhuǎn)速為250r/min，攪拌電機功率12kw的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。因為取得較小。(4) 聚合反應(yīng)釜單體水溶液和分散液的總體積為：，需中和釜的體積為：。令：為釜體直邊高度、為反應(yīng)釜體的總高度，則：因為所處理的物料為液固相，其筒體高度于筒體直徑之比為。因為取得較小。(2)中和釜中和釜用于對丙烯酸的完全中和，按每批需中和液：kg在中和液60℃時，需中和釜的體積為。令：為釜體直邊高度、為反應(yīng)釜體的總高度，則：因為所處理的物料為液固相，其筒體高度于筒體直徑之比為1～。 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 15101981510198073229014369691510109中和 18997061899706732291124670018264771787239聚合266172626617261124672738102549259993686552710 主要設(shè)備工藝尺寸的計算及選型(1) 配堿釜，需配堿液；溶堿時最高溫度為50℃，查得30%堿液的比重為；：；按裝料系數(shù)75%計，需配堿釜容積為。中和工序的輸人熱量包括：氫氧化鈉水溶液引入的熱量，丙烯酸引入的熱量，丙烯酸中和熱，其計算結(jié)果如下：氫氧化鈉水溶液帶入的熱量： kJ丙烯酸引入的熱量為零：在中和工序中，中和度為100%，因此發(fā)生中和反應(yīng)的丙烯酸為：kJ輸入熱量 kJ輸出的熱量出包括中和液移走的熱量，水分蒸發(fā)吸收的熱量，以及冷卻水帶走的熱量。(1) 配堿工序由物料衡算可知，在配堿工序中，溶解用水，氫氧化鈉的質(zhì)量百分比濃度為30%，折算為物質(zhì)的量為分別為：氫氧化鈉： mol水： mol查表可知氫氧化鈉在此濃度下的溶解熱為，此濃度下溶液的平均比熱為，水的比熱為，已知片堿和純水的進料溫度為25℃，氫氧化鈉溶液的出料的溫度為30℃，配堿過程最大溫升65℃，冷卻水出入平均溫差為10℃。由物料守恒定律有：整個聚合工序的物料衡算過程是正確的。(6) 計算主要原料（丙烯酸）的投料數(shù)量用順流程的計算順序進行物料衡算必須求出主要原料每批投料量。各組分相對分子質(zhì)量如下：丙烯酸=，氫氧化鈉=40，丙烯酸鈉=，水=18。其他原料均視為純物質(zhì)。設(shè)計任務(wù)書中規(guī)定的年產(chǎn)量（生產(chǎn)能力）：2) 生產(chǎn)時間。(5)包裝干燥后的粉末，存放于貯料斗中，先測定產(chǎn)品的分子量、密度等有關(guān)性能，然后按每袋25kg裝袋輸送到倉庫以備出廠?？刂谱罱K丙烯酸中和液溫度30℃。(4)聚丙烯酸鈉的后處理工序：將分離工序過后的聚合物進行干燥、計量包裝等處理后，得到聚丙烯酸鈉產(chǎn)品。根據(jù)企業(yè)的投資情況和生產(chǎn)能力，選用的氣流干燥機干燥方法。通常，可選用過濾離心機；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；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，應(yīng)選用分離機。而當(dāng)攪拌轉(zhuǎn)速太大時，反應(yīng)體系并沒有設(shè)想的那樣穩(wěn)定，甚至也出現(xiàn)了爆聚。 攪拌轉(zhuǎn)速的影響反相懸浮聚合必須在攪拌下進行，通過攪拌能使單體溶液分散成液滴，防止塊狀聚合。由丙烯酸及其鈉鹽組成的單體進行反相懸浮聚合，在反應(yīng)過程中，可以改變水的加入量或通過改變AA的加入量改變聚合單體濃度。在水溶液聚合中，過硫酸鹽脂肪胺是類活性可調(diào)、易控制的氧化—還原引發(fā)體系。 助分散劑對分子量的影響編號AA（mL）引發(fā)劑（w%）助分散劑（v%）分子量（萬）顆粒形態(tài)1595粒狀2288粉狀3866粒狀4520粉狀 引發(fā)體系的選擇及其濃度對分子量的影響引發(fā)體系的選擇及其濃度是影響分子量的一個重要因素，表23為引發(fā)劑對分子量的影響。助分散劑的加入同時也能起到適當(dāng)降低產(chǎn)物分子量的作用。 水溶液聚合與反相懸浮聚合的比較比較項水溶液聚合法反相懸浮聚合法引發(fā)體系過氧還原引發(fā)體系過氧還原引發(fā)體系聚合場所水相分散的水相聚合溫度50～100℃50～100℃產(chǎn)品形態(tài)水溶液固體粒狀或粉末散熱相對困難非常容易產(chǎn)品分子量較低（難達(dá)1000萬）較高（1000萬以上）體系粘度低固含量是較高很低（近似于油相粘度）產(chǎn)品后處理烘干不需烘干 反向懸浮聚合工藝條件及其影響因素[14] 目前，有關(guān)反相懸浮法生產(chǎn)水溶性聚合物的研究報道較少，影響聚合產(chǎn)品性能的主要因素與常規(guī)丙烯酸系水溶液聚合體系相似，有單體濃度、水油比、引發(fā)體系及其用量、分散劑、聚合溫度、聚合體系pH值、聚合體系中無機鹽類、鏈轉(zhuǎn)移劑、攪拌、緩聚劑等。采用反相懸浮法合成高分子量的聚丙烯酸鈉，首先將丙烯酸單體經(jīng)部分中和，單體溶液分散并懸浮于連續(xù)有機相中（如環(huán)己烷等），以無機過氧類引發(fā)劑 （如過硫酸鉀） 或水溶性氧化還原引發(fā)體系（如過硫酸銨、尿素）引發(fā)聚合，生成粉狀或粒狀沉淀，與溶劑分離后即得最終產(chǎn)品。反相懸浮聚合法[12～13]是以溶劑(油相)為分散介質(zhì)，經(jīng)堿部分中和的水溶性單體丙烯酸鈉，在懸浮分散劑和攪拌作用下分散成水相液滴，引發(fā)劑和交聯(lián)劑溶解在水相液滴中在加熱的情況下進行的聚合方法。水溶液聚合法[9～11]是以水為溶劑，將經(jīng)堿部分中和后的丙烯酸，加入有關(guān)助劑、引發(fā)劑，然后在一定的溫度下進行聚合、干燥粉碎而制得的方法。 聚丙烯酸鈉產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)項目質(zhì)量指標(biāo)外觀白色粒狀或粉末純度（%）≥95干燥失量（%）≤5分子量（萬）6001500殘余單體量（%）≤透明度（1%水溶液）水溶液透明游離堿無40河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 2聚丙烯酸鈉的生產(chǎn)工藝2 聚丙烯酸鈉的生產(chǎn)工藝工藝流程的選擇原則是：有一定的科學(xué)先進性和一定的科學(xué)水平，能體現(xiàn)社會經(jīng)濟效益以及可操作性強。國內(nèi)近年已有生產(chǎn)，但是生產(chǎn)廠家不多，生產(chǎn)能力較小，其中還包括膠體產(chǎn)品，因此可見在國內(nèi)高分子量聚丙烯酸鈉的生產(chǎn)缺口還很大，有必要增加其生產(chǎn)，以滿足國內(nèi)的需求。另外在味精生產(chǎn)過程產(chǎn)生的谷氨酸母液含有大量的蛋白質(zhì)，目前大多數(shù)廠家沒有進行回收利用，如果采用聚丙烯酸鈉作絮凝處理，既可回收又有用蛋白質(zhì)，又可大大降低母液中的SS和COD含量，減少后續(xù)處理的有機負(fù)荷[7]。目前，在這兩堿行業(yè)的生產(chǎn)中，鹽水精制過程大多一直使用聚丙烯酰胺和苛化淀粉，小部分使用聚丙烯酸鈉，主要是由于表面看聚丙烯酸鈉價格貴，而忽視聚丙烯酸鈉用量少，效果好的特點。 高分子量聚丙烯酸鈉的需求、生產(chǎn)和應(yīng)用前景 高分子量聚丙烯酸鈉主要用于氯堿、純堿行業(yè)的鹽水精制，鋁廠的紅泥沉降，味精廠的廢水蛋白質(zhì)回收等行業(yè)。 4) 分散劑做分散劑使用的聚丙烯酸鈉可用于水處理，在堿性和中性濃縮倍數(shù)條件下運行而不結(jié)垢。 不同聚合度聚丙烯酸鈉的功能及應(yīng)用聚合度功能用途150離子封閉防水垢劑、洗滌作用增效劑60500分散、水還原作用分散劑、石油鉆井添加劑、水還原劑50010000防沉淀、分散作用分散劑、柑橘保鮮劑、增稠劑、保護膠、鑄造粘合劑、醫(yī)藥糖衣粘合劑10000100000沉積、絮凝、沉淀作用加快墻體材料粘性劑、農(nóng)藥防漂散劑、電解鹽水精制、絮凝劑100000500000水膨脹性水凝膠 2) 保護膠聚丙烯酸鈉中含有的大量親水基團(COONa)，在水中產(chǎn)生電離，在乳液聚合中適量地加入聚丙烯酸鈉與聚合體系中的陰離子乳化劑產(chǎn)生較強的雙電子層，由于同性相斥的原理，使整個乳液聚合體系更穩(wěn)定，提高產(chǎn)品的機械穩(wěn)定性和貯存穩(wěn)定性。 聚丙烯酸鈉的應(yīng)用聚丙烯酸鈉應(yīng)用范圍與其產(chǎn)品的聚合度有關(guān)，不同聚合