年產(chǎn)500噸聚丙烯酰胺聚合工藝設(shè)計(jì)(參考版)
2024-08-05 20:44本頁(yè)面
【正文】 通過(guò)課程設(shè)計(jì)，我感到自己的理論水平和實(shí)踐應(yīng)用能力有了較大的提高，為此，我衷心感謝為我完成設(shè)計(jì)而付出辛勤勞動(dòng)的老師以及給予我?guī)椭耐瑢W(xué)們。提出了合理的造粒工藝與設(shè)備，大大提高了設(shè)備的可靠性與膠塊的造粒效果，設(shè)計(jì)出了年產(chǎn)5000噸，分子量在2500萬(wàn)以上，產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)等同或優(yōu)于同類(lèi)產(chǎn)品。在設(shè)計(jì)工作中，工藝流程和設(shè)備型號(hào)經(jīng)過(guò)多次選擇和修改論證，完成了包括配料、聚合、研磨、水解、干燥、包裝的工藝流程圖的設(shè)計(jì)。 總 結(jié)通過(guò)大量的文獻(xiàn)查閱和工藝設(shè)計(jì)工作，得出以下設(shè)計(jì)結(jié)論：根據(jù)自由基聚合反應(yīng)機(jī)理，采用水溶液聚合及氧化還原引發(fā)體系制備了溶解性較好的超高分子量水解聚丙烯酰胺。 本設(shè)計(jì)消防水系統(tǒng)按同一時(shí)間發(fā)生火災(zāi)計(jì)，室內(nèi)消防水用量10L/S，室外消防水用量35L/S，合計(jì)消防水用量45L/S，火災(zāi)持續(xù)3個(gè)小時(shí)。大分子熟化器設(shè)上、底部二層鋼平臺(tái)，主要考慮大分子熟化器設(shè)上部接管閥門(mén)操作，側(cè)面夾套熱水出口閥門(mén)操作、壓力表、安全閥的安裝。設(shè)備布置簡(jiǎn)述如下： 配電室設(shè)再車(chē)間西南側(cè)，配電室東面依次設(shè)置值班室、操作室及男女更衣室；熱水罐及熱水泵布置在室外；依工藝流程，依次布置配料罐、配料泵，研磨機(jī)、造粒機(jī)，送料風(fēng)機(jī)（一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)），振動(dòng)流化床干燥系統(tǒng)，包裝系統(tǒng)等設(shè)備；聚合釜布置時(shí)考慮釜底出料口與預(yù)研磨機(jī)進(jìn)料口垂直，主要考慮出料閥門(mén)的安裝及檢修和氮?dú)膺M(jìn)口、熱水進(jìn)口閥門(mén)的操作，主要考慮聚合釜的高度及釜底出料口與預(yù)研磨機(jī)進(jìn)料口之間的距離。4．2．4 其他設(shè)備選擇 其他設(shè)備的選擇結(jié)果見(jiàn)設(shè)備表。（3） 選泵：根據(jù)所輸送物料的流量、揚(yáng)程及性質(zhì)，確定選擇Y型油泵。查第53頁(yè)表53得：三通ζ=2=；閘閥1/2開(kāi)ζ=5=；止回閥全開(kāi)ζ=2，；90O彎頭：ζ=10=,ζ出=。=（+++2+）=② =（+）因d出=d入，故u出=u入=,Re=708004000為湍流。查《化工原理》上冊(cè)第45頁(yè)表11，取ε=,則ε/d=；再查第46頁(yè)圖13得λ=。（1） 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：運(yùn)輸介質(zhì)：AM水溶液（組成：25%單體，約75%水）； 操作溫度10℃； 配料罐液面壓力：，；流量：（2094+）/=；吸入管管長(zhǎng)10m（管徑Ф87mm；閘閥1個(gè)；止回閥1個(gè)；三通閥2個(gè)；90O彎頭2個(gè)）；排出管管長(zhǎng)20m（管徑Ф87mm；閘閥5個(gè)；止回閥1個(gè)；換熱器2個(gè)；出口變徑1個(gè)；三通閥2個(gè)；90O彎頭10個(gè)）；輸送條件（10℃以下）的25%AM溶液的物性數(shù)據(jù)；黏度：；密度： kg/cm3。物料流量為2094+=,25%AM溶液密度為=+25%=103kg/cm3,，取u=，故VS==（3600）=104m3/hd===≈80mm其他管道參照《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》的有關(guān)管道計(jì)算，具體管徑見(jiàn)工藝流程圖。,取u=。4．2．2 管道計(jì)算（1） 配料管道① 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：30%AM溶液進(jìn)料量為2094kg/h，30%AM溶液的密度為=+30%=103kg/cm3,103kg/cm3。代入上式計(jì)算得： S==夾套封頭計(jì)算 C3=(S0+S2)=(+2)= S==取夾套壁厚為8mm。（7） 夾套筒體與封頭壁厚的確定夾套選用鋼材為16MnR，其溫度使用范圍為20至475℃。查表361頁(yè)表233，取=133MPa。查《化工機(jī)械基礎(chǔ)》第362頁(yè)表236，取C1=, C2=2mm。取h=150mm,s=16mm，則 H夾=(+)= （5） 聚合釜筒體壁厚的確定根據(jù)=1900mm,P=,P夾套=,r=,查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》第三冊(cè)第181頁(yè)知，壁厚應(yīng)在1618mm之間，本設(shè)計(jì)取壁厚S=16mm。則 V實(shí)=+=考慮攪拌器等所占容積， （4） 夾熱套直徑及高度得確定① 夾套直徑得確定：基《化工設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》第180頁(yè)表253知：Di在7001800之間時(shí)，夾套直徑為 Dj=Di+100 因Di=1900mm，得 Dj=1900+100=2000mm ② 夾套高度得確定：夾套越高，傳熱面積越大，但過(guò)高會(huì)影響封頭得裝卸。② 封頭容積及直邊高度的確定：封頭選用橢圓形封頭。（3） 聚合釜筒體直徑與高度的確定一般聚合釜的長(zhǎng)徑比在13之間，高徑比大有利于傳熱，但不利于攪拌。=聚合釜物料衡算列下表41如下：組 分kg/ht/dt/a進(jìn)料30% AM溶液103104AIBN104106104純 水102103合 計(jì)103104出料PAM102103AM101101水103104合 計(jì)103104 一次研磨物料衡算（損失率：%）該段總損失2．511030．1%=其中損失：PAM 625%=AM 11%=水 103%=獲得：PAM =AM =水 =一次研磨物料衡算列表42如下：組 分kg/ht/dt/a進(jìn)料PAM102103AM101101水103104合 計(jì)103104出料PAM102103AM101101水103104合 計(jì)103104總 損 失104 水解工段物料衡算水解方程式如下：[CH2—CH（C(=O)－NH2 ）]n﹢NaOH→[CH2—CH（C(=O)－ONa）]n﹢NH3↑CH2=CH－C(=O)－NH2﹢NaOH→CH2=CH－C(=O)－ONa﹢NH3↑PAM平均水解度25%，NaOH原料濃度50%，AM全部與NaOH反應(yīng)，NaOH全部反應(yīng)，則有：PAM 62425%（）=207kg/hPAM 62475%=468kg/hAM （）=消耗NaOH溶液 ｛（156/）﹢()｝40=產(chǎn)生NH3｛（156/）﹢()｝17=產(chǎn)生水187．9750%=得總水103﹢=103kg/h水解工段物料衡算列表43如下：組 分kg/ht/dt/a進(jìn)料PAM102103AM101101水103104NaOH102103合 計(jì)103104出料PAM102103AM101102水103104PAM102103NH3101102合 計(jì)103104 二次研磨物料衡算（損失率：%）該工段物料總損失2．80103%=其中損失：PAM 207%=PAM 468%=AM 15%=NH3 40%=水 103%=得到物料 2．80=103kg/h其中：PAM =PAM =AM =NH3 =水 =103k/h二次研磨物料衡算列表44如下：組 分kg/ht/dt/a進(jìn)料PAM102103AM101102水103104PAM102103NH3101102合 計(jì)103104出料PAM103AM102水103104PAM103NH3102合 計(jì)103104總 損 失103104 干燥工段物料衡算（水分干燥：64%，除塵損失：%）干燥物料衡算圖如下所示：PAM含水顆粒振 動(dòng) 流 化 床 干 燥 器去包裝NH3水合物去回收按指標(biāo)水分揮發(fā)64%，氨氣全部揮發(fā)，則原顆粒含水量：103kg/h原顆粒脫水量：10364%=103kg/h干燥后含水量：（）103=103kg/h除塵損失：PAM %=PAM %=AM %=水 180%=獲得：PAM =PAM =AM =水 =干燥工段物料衡算列表45如下：組 分k
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