【正文】 g/ht/dt/a進料PAM103AM102水103104PAM103NH3102合 計103104出料PAM103AM102水1．42103PAM103合 計6．84103總 損 失104水 分 干 燥17901．43104 包裝工段物料衡算（除塵損失：%，包裝損失：%）包裝物料衡算圖如下所示：自干燥工段包 裝產(chǎn) 品旋風(fēng)除塵工段總損失：%﹢(%)%=其中：PAM %﹢(%)%=PAM %﹢(%)%=AM %﹢(%)%=水 %﹢(%)%=包裝工段物料衡算列表46如下：組 分kg/ht/dt/a進料PAM103AM102水1．42103PAM103合 計 6．84103出料PAM103AM102水1．41103PAM103合 計 6．81103總 損 失1034．2 設(shè)備計算及選型4．2．1 聚合釜計算（1） 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 設(shè)計溫度：聚合釜內(nèi)50℃，釜外100℃；設(shè)計壓力：，；工藝要求容積13m3；裝料系數(shù)φ=；連續(xù)操作。%=未反應(yīng)AM單體的量20942084=10kg/h 隨25%的AM溶液帶入的水量2094（130%）=設(shè)引發(fā)劑在聚合時全部反應(yīng)，AIBN用量6254105%=104kg/h配料后溶液濃度為25%，故純水加入量（625247。30%=2084kg/h%轉(zhuǎn)化率計算30%的AM溶液及純AM的需求量AM溶液：2084247。4．1．3 聚合釜物料衡算 聚合釜物料衡算圖如下所示：AM溶液料衡算純 水AIBN聚合釜聚合釜聚合釜聚合釜去研磨每小時產(chǎn)膠量50001000247。%，%。第四章 工藝計算及主要設(shè)備選型4．1 物料衡算4．1．1 計算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)年產(chǎn)量5000t；年開工時間8000h；單體總轉(zhuǎn)化率≥%；原料AM溶液濃度30%，釜中AM濃度25%；純水溫度≤10℃；聚合釜平均溫度100℃；聚合系統(tǒng)壓力≤；計量罐壓力≤，泵壓≤。④ 設(shè)備檢修要有動火票，并有專人監(jiān)護，切斷電源，嚴(yán)禁啟動。所有電器設(shè)備在運轉(zhuǎn)中禁止用手亂動。注意事項如下：① 水解裝置和干燥裝置在清理前要切斷外接管線，切斷電機，有氮氣置換，并分析可燃物濃度含氧量等，合格后人員方可入內(nèi)。⑩ 各儲罐裝料不得超過規(guī)定裝料系數(shù)，而且要有氮氣保護。⑧ 生產(chǎn)現(xiàn)場禁止存放大量易燃易爆物品。⑥ 生產(chǎn)設(shè)備超壓時應(yīng)采取緊急排空措施，必須有專人監(jiān)護現(xiàn)場。④ 生產(chǎn)人員在生產(chǎn)過程中要即使檢查，消除漏點。② 生產(chǎn)人員必須熟悉相關(guān)崗位消防設(shè)施的種類及存放位置，并能熟練正確使用，了解現(xiàn)場物料的性質(zhì)。設(shè)計中電氣設(shè)備一律選用隔爆式電氣設(shè)備；各設(shè)備均有接地線、跨接線等防靜電設(shè)施及防雷設(shè)施；各崗位設(shè)有排風(fēng)系統(tǒng)。全裝置采用五班三倒制，每班8小時工作制。 生產(chǎn)制度考慮裝置的大修，采用年開工時為8000h。車間設(shè)備采用露天與廠房內(nèi)布置相結(jié)合原則。后處理工段主要由干燥、篩分、包裝等崗位組成。聚合工段主要由計量配料、聚合、研磨輸送等崗位組成。制得粘稠膠液，再通過研磨、水解、研磨、干燥、篩分獲得最終產(chǎn)品。主原料：單體——聚丙烯酰胺；溶劑——水；引發(fā)劑——偶氮二異丁腈。具體流程為：將單體AM水溶液裝進配料槽，用純水稀釋到25%濃度，將溫度調(diào)整到10℃，預(yù)制的原料經(jīng)計量泵入通有氮氣的聚合釜；在聚合釜內(nèi)加引發(fā)劑，在氮氣的氛圍下開始聚合反應(yīng)，反應(yīng)后的混合物在聚合釜中停留成熟后，得到聚合物膠塊；研磨機研磨后螺桿輸送到造粒器造粒；將小膠塊狀進水解反應(yīng)器，用氫氧化鈉水溶液噴灑在膠塊上并充分拌和，讓其水解；將水解后的溶膠裝進干燥器干燥到要求的含水量，然后將干燥的聚合物冷卻到所需溫度以例破碎；將干燥并冷卻后的裝進粉碎機破碎到規(guī)定的顆粒尺寸，然后將粉碎后的聚合物喂進振動篩，以分離除去大塊聚合物；將篩選后的聚合物儲存進成品倉，最后將產(chǎn)品裝進包裝袋。3．1．5 自由基反應(yīng)方式引發(fā)劑在較低溫度下即可產(chǎn)生自由基，反應(yīng)活化能低，在較低溫度（0—50℃）引發(fā)聚合，引發(fā)速率快，對溫度依賴性小。該體系大概有兩種：一是無機過氧化物與氧化劑組成；二是有機組成的氧化還原引發(fā)體系。3．1．3 溶劑的選擇因選擇水溶液聚合法，故溶劑為水。要獲得陰離子型聚合物須進行堿性NaOH水解；操作方式為連續(xù)操作。2 .2 .4 PAM性能指標(biāo) 表21項目固含量%最小顆粒%（＜）不溶物%分子量水解度%濾過比篩網(wǎng)系數(shù)溶解時間h分布寬度數(shù)值2107212第三章 生產(chǎn)流程簡述3．1 工藝路線確定3．1．1 聚合方法的確定根據(jù)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)，從自由基聚合、陰離子聚合、陽離子聚合、配位聚合等反應(yīng)機理中確定選擇出自由基聚合，同時考慮自由基聚合所用原料、引發(fā)劑、傳熱、物料輸送、產(chǎn)物溶解、操作方式等方面綜合考慮選擇水溶液聚合實施方法。2．2．2 PAM的物理性質(zhì)密度：；臨界表面張力：35～40mN/m；玻璃化溫度：188℃；軟化溫度：210℃。2．2 PAM物理及化學(xué)性質(zhì)2．2．1 PAM的結(jié)構(gòu)PAM在結(jié)構(gòu)上最基本的特點是：（1）分子鏈具有柔順性和分子形狀的易變性。② 水：密度：；比焓：；比熱容：103j/()；熱導(dǎo)率：102w/()；黏度：；表面張力：104N/m。第二章 原料、產(chǎn)品的物理及化學(xué)性質(zhì)2．1 原料主要有丙烯酰胺、純水、引發(fā)劑。表明PAM的水解過程是由兩個以上的水解反應(yīng)組成：OH催化的堿性水解與H2O的溶劑解過程。水解反應(yīng)基本上是不可逆的。這些雜質(zhì)含對引發(fā)劑活性、聚合速度等產(chǎn)生影響，還有一定毒性，因此要控制在一定指標(biāo)以下。② 溫度：在配料罐中配料降溫至10℃，輸送到聚合釜聚合，聚合溫度達(dá)100℃左右。器總反應(yīng)式為：nCH2=CH－C(=O)－NH2 [CH2—CH（C(=O)－NH2 ）]n( 2 ) 影響反應(yīng) 影響聚合反應(yīng)的因素主要有溶劑、引發(fā)劑、PH值、聚合溫度等因素。1．3．2 聚合反應(yīng)機理及影響因素（1） 聚合機理丙烯酰胺聚合反應(yīng)機理屬于自由基反應(yīng)，符合自由基連鎖聚合反應(yīng)機理的一般機理，由鏈引發(fā)、鏈增長和鏈終止等基元反應(yīng)組成。通過設(shè)計圖紙和說明書能對所設(shè)計內(nèi)容進行闡述和論證。通過該途徑，使學(xué)生具有一定的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題以及工廠主要車間的初步設(shè)計能力。⑦ 工藝平面布置。⑤ 管道及儀表流程（PID）的工藝設(shè)計。③ 物料衡算。① 對該項目的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及前景（產(chǎn)品、工藝等）進行綜述。1． 3 設(shè)計原則1．3．1 設(shè)計依據(jù)（1）課程設(shè)計的內(nèi)容年產(chǎn)5000噸聚聚丙烯酰胺工程：聚合工段的工藝設(shè)計。 此外，聚丙烯酰胺在水處理行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的潛在市場。我國石油資源相對較少，三次采油是我國保證石油供應(yīng)的重要措施。同時還要大力開發(fā)PAM在制糖、感光材料、電鍍、船舶，陶瓷、礦冶等方面的應(yīng)用，使我國的PAM生產(chǎn)應(yīng)用盡快到達(dá)發(fā)達(dá)國家的水平。②國內(nèi)中小企業(yè)和相關(guān)科研院所，應(yīng)加快PAM生產(chǎn)工藝的研究開發(fā)，改進現(xiàn)有工藝，提高技術(shù)水平，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量并使之系列化；有條件的單位，應(yīng)加強在專用性產(chǎn)品和個類不同基因共聚接枝改性衍生物方面的研究。因此，國內(nèi)的PAM開發(fā)利用前景廣闊。鑒于PAM具有較大的市場潛力，國內(nèi)不少企業(yè)紛紛計劃新建或擴建產(chǎn)能。1 .1 . 6 前景展望綜觀我國PAM歷年生產(chǎn)情況，90年代之前國內(nèi)因技術(shù)、市場等原因產(chǎn)量和使用量一直相對穩(wěn)定，后隨著石油行業(yè)的大量推廣使用，推動了PAM產(chǎn)量的不斷增加。此外，聚丙烯酰胺還用于紡織印染污水的高效凈化。聚丙烯酰胺作后處理劑可以防止織物的靜電和阻燃。（5） 紡織、印染行業(yè)：聚丙烯酰胺作為織物處理的上漿劑、整理劑以及可生成柔順、防皺、防霉菌的餓保護層。（4） 礦冶行業(yè)：采礦過程中，通常使用大量水，最后需回收水中的有用固體，并將廢水凈化回收使用。（3） 造紙：聚丙烯酰胺在造紙工業(yè)中的應(yīng)用主要用于兩方面，一是提高填料、顏料等的存留率，以降低原材料的流失和對環(huán)境的污染；二是提高紙張的強度。聚丙烯酰胺類絮凝劑能適應(yīng)多種絮凝現(xiàn)象，其用量小，效率高，生成的泥渣少，后處理容