【正文】 (3600)]189。對(duì)D501而言，～10倍，根據(jù)實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)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(jì)變量，由于D501中有攪拌器，轉(zhuǎn)速極慢，本文簡化當(dāng)作D501內(nèi)構(gòu)件—橫向檔板考慮，則有:阿基米德準(zhǔn)數(shù):Ar＝dp3ρLg（ρP－ρL）/μL2 ＝（103）3（900－）/（10－5）2 ＝104 李森科準(zhǔn)數(shù)： Ly＝u3ρL2/[μLg（ρP－ρL）] ＝[(105) ()]＝ 雷諾準(zhǔn)數(shù)：Re＝dpuρL/μL＝103(103)＝將上述準(zhǔn)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(jì)算：R＝(1εmf)/(1εf)＝()/()＝. 汽蒸罐D(zhuǎn)501高度的計(jì)算根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際可知，裝置開車時(shí)，D501料位必須保持在30%左右，即開始流化時(shí)的床層高度:L0＝30%＝由此可計(jì)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(dāng)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(jì)算 根據(jù)流化床直徑計(jì)算公式有： D＝[4Gmax/(3600u)]189。臨界流化速度： D501中臨界流化速度可根據(jù)李代公式計(jì)算: umf＝（ρp－ρL） ＝[（103）()]/[(103)()] ＝ 因?yàn)榕R界流化狀態(tài)下，雷諾準(zhǔn)數(shù):Remf＝dpumfρL/μL ＝103103 ＝＜10 Re符合計(jì)算公式要求，不需對(duì)臨界流化速度進(jìn)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(jì)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(jì)算公式：Ret500的要求，不需校正。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(yùn)動(dòng)強(qiáng)度及其攪拌強(qiáng)度。（K△tm）＝247。ln[(70－10)247。ln[(T－t1)247。h的彎管連接起來。＝ 將其分為12根直管。 在物料衡算中已計(jì)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。（K△tm）＝247。ln[(20－0)247。ln[(T－t1)247。h的彎管連接起來。＝ 將其分為兩根直管。 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。R200為滿環(huán)管操作，用軸流泵P200打循環(huán)以達(dá)到均勻混合的目的。 聚合物放出熱量：Q1－＝CpFp△tp ＝（105－75） ＝／h 熱氮?dú)饪商峁崃浚篞2－＝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(dāng)系統(tǒng)可提供熱量滿足系統(tǒng)所需熱量時(shí)，D502傳熱能力即滿足設(shè)計(jì)要求，即：Q－（1－10％） Q+ 即：（＋） 1111050 GN Kg/h 取 GN＝10000 Kg/h此時(shí)，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(xiàng)目熱量（kJ／h）總量（kJ／h）流入熱量聚合物放熱 熱氮?dú)夤?67500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(jì)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。（＋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?dú)夤帷?100 物料進(jìn)入D502時(shí)所含水分滿足下式： 247?！鍯p=熱氮進(jìn)入D502時(shí)的溫度／℃t1=110熱氮離開D502時(shí)的溫度／℃t1180?！鍯w=氮?dú)獾谋葻幔痥J／kg（＋w2）＝1－3％ w2＝ Kg/h 由此得物料進(jìn)出D501時(shí)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(jìn)入，蒸汽流量設(shè)為G1，一股從D501中部進(jìn)入，蒸汽流量設(shè)為G2。 物料進(jìn)入D501時(shí)所含水分滿足下式： 247。℃Cw=聚丙烯的比熱／kJ／kg 已知飽和蒸汽溫度tL＝℃，查表可知其汽化焓HL＝2304 kJ／kg 則系統(tǒng)可提供熱量為：Q－＝（wL＋wS）HL＋Cw（wL＋wS）△tL ＝[2304＋（－72）]（wL＋wS） ＝（wL＋wS） 令D301總熱損失為10％，則當(dāng)系統(tǒng)可提供熱量滿足丙稀汽化所需熱量時(shí)，D301傳熱能力即滿足設(shè)計(jì)要求。2＝／mol＝247。＝／kg2＝／molK C2c3＝ J／molK） Hc3＝[（365－T）247?！鍯p=水的比熱／kJ／kg(Cw△tw) =247?！鍯w= ，則產(chǎn)生的聚合熱為：Q==／小時(shí)=2634737207500kJ／h聚合過程中產(chǎn)生的聚合熱一部分用來維持反應(yīng)溫度，多余熱量則由冷凍水循環(huán)系統(tǒng)來撤除?！鍯c3=催化劑比熱／kJ／kg=30聚丙烯比熱／kJ／kgR201進(jìn)料丙烯原料（10℃）+料漿（20℃）冷凍水（10℃）循環(huán)水（30℃）熱損失10％出料（70℃）圖32 R201熱量平衡圖表34 R201物料平衡表物料名稱物料質(zhì)量（Kg/h）總量（Kg/h）輸入聚丙烯丙烯（自R200）丙烯（自D302）輸出聚丙烯丙烯表35 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)料漿進(jìn)口溫度／℃t1=20物料出口溫度／℃t1180。(Cw△tw)=247?！鍯w= 查相關(guān)資料知，液態(tài)丙烯聚合時(shí)產(chǎn)生的聚合熱為479千卡／公斤（25℃），501千卡／公斤（0℃），假設(shè)聚丙烯的聚合熱與溫度呈線性關(guān)系，則聚合熱與溫度的關(guān)系可表達(dá)為：Qc3=+501則丙烯在20℃聚合時(shí)放出的反應(yīng)熱為：Q1=20+501=／公斤 在70℃聚合時(shí)放出的反應(yīng)熱為：Q2=70+501=／公斤在小環(huán)管R200中，進(jìn)料丙烯流量為3000 Kg/h，生成的聚丙烯為150 Kg/h則在此過程中，產(chǎn)生的聚合熱為：Q=150=72510千卡／小時(shí)=72510= kJ／h預(yù)聚過程中產(chǎn)生的反應(yīng)熱一部分用來維持操作溫度，多余的熱量則由冷凍水循環(huán)系統(tǒng)來撤除?！鍯c=丙烯比熱／kJ／kg=15聚丙烯比熱／kJ／kgR200丙烯（10℃）+催化劑（℃）進(jìn)料出料（20℃）冷凍水（0℃）循環(huán)水（15℃）熱損失10％圖31 R200熱平衡圖表31 R200物料平衡表物料名稱物料質(zhì)量（Kg/h）總量（Kg/h）輸入催化劑丙烯原料輸出催化劑聚丙烯丙烯表32 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)丙烯進(jìn)料溫度／℃t1=10催化劑進(jìn)料溫度／℃t2=漿液出料溫度／℃t3=20夾套水進(jìn)口溫度／℃t1180。對(duì)于流動(dòng)系統(tǒng)與間歇系統(tǒng)均可適用的普遍的熱量衡算式為：隨物料流入的熱量+反應(yīng)過程的熱效應(yīng)=隨物料流出的熱量+反應(yīng)系統(tǒng)與外界交換的熱量+積累的熱量[16]167。故本次設(shè)計(jì)是合理的 表27 擠壓造粒單元物料平衡表物料名稱物料質(zhì)量（t/h）總量（t/h）輸入聚丙烯輸出損耗聚丙烯產(chǎn)品 表28 總物料平衡表設(shè)計(jì)單元總物料輸入（t/h）總物料輸出（t/h）保安精制T701預(yù)聚合R200300602594液相本體聚合R201閃蒸罐D(zhuǎn)301汽蒸罐D(zhuǎn)501干燥塔D502擠壓造粒第3章 熱量衡算熱量衡算的依據(jù)是能量守恒定律。在閃蒸操作中又98％的丙烯汽化后進(jìn)入丙烯洗滌塔進(jìn)行循環(huán)利用，2％的丙烯隨聚丙烯粉料一起進(jìn)入汽蒸罐。560＝179。600＝ 聚合反應(yīng)器R201物料衡算 此工段操作條件為[11]：反應(yīng)溫度：70℃ 反應(yīng)壓力：～ MPa 停留時(shí)間： 淤漿濃度：50％（以重量計(jì)）聚合R201來自R200丙烯來自R200聚丙烯丙烯原料去D301丙烯去D301聚丙烯圖23 R201物料平衡圖聚合轉(zhuǎn)化率為：56％ 進(jìn)料：來自R200的丙烯：3000－150＝2850 Kg/h 來自D302的丙烯：－3＝丙烯總量：＋＝ t/h 聚丙烯：150 Kg/h 聚合工段生成聚丙烯：56％＝ t/h 出料：聚丙烯：＋＝ 丙烯：－＝表23 R201物料平衡表物料名稱物料質(zhì)量（t/h）總量（t/h）輸入聚丙烯丙烯（自R200）丙烯（自D302）輸出聚丙烯丙烯 在70℃的反應(yīng)溫度下。 CO汽提塔T701物料衡算損失丙烯T701％粗丙烯雜質(zhì)精丙烯圖21 T701物料平衡圖 進(jìn)料：％ 損失丙烯：％= 雜質(zhì)：％=出料精丙烯：=表21 T701物料平衡表物料名稱物料質(zhì)量（t/h）總量（t/h）輸入％粗丙烯輸出損失丙烯雜質(zhì)精丙烯 預(yù)聚合反應(yīng)器R200物料衡算 此工段操作條件為[10]：溫度：20℃ 壓力： 停留時(shí)間：約4分鐘預(yù)聚合R200催化劑丙烯原料催化劑丙烯聚丙烯圖22 R200物料平衡圖 進(jìn)料：丙烯原料進(jìn)料流量 2700～3300Kg/h[8]，取3000Kg/h 主催化劑： 總催化劑： 小環(huán)管聚合率為4～6％，取5％ 則預(yù)聚時(shí)生成PP：3000