【正文】 結(jié)果由本人承擔(dān)。除文中 已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。 畢業(yè)設(shè)計 畢 業(yè) 設(shè) 計 （論文 ） 題 目 : 年產(chǎn) 5 萬噸 12176。淡色啤酒 工廠工藝設(shè)計 教 學(xué) 院： 化學(xué)與化工學(xué)院 專業(yè)名稱： 化學(xué)工程與工藝（生物化工） 學(xué) 號： 202140810101 學(xué)生姓名： 馮立建 指導(dǎo)教師： 鄒濤 2021 年 5 月 9 日 畢業(yè)設(shè)計 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 論文作者簽名 : 日 期 : 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計 摘 要 本設(shè)計是 以生產(chǎn)苯丙乳液為 主要 目的 的 ， 簡明的介紹了 苯丙乳液的研究現(xiàn)狀。 通過對 每 一批 物料的進料量 和 反應(yīng)熱 的相關(guān)計算 ， 進而 選 取最佳 的換熱方式以及相關(guān) 設(shè)備。 關(guān)鍵詞： 苯丙乳液 ；攪拌裝置；聚合釜 畢業(yè)設(shè)計 ABSTRACT This paper production styreneacrylic latex for the purpose, expounds the present situation of the study styreneacrylic latex, through various synthesis process route prehensive evaluation, the analysis and parison, the choice of reasonable production process, determine the economic and reasonable process flow. Calculated each batch of material feed rate, reaction heat, to choose a suitable heat transfer methods and equipment. According to the measurement of material viscosity choose appropriate mixer and mixing power, and in the end to 40000 tons/year styreneacrylic latex design specifications of the main equipmentpolymerization kettle, and its technological engineering design, draw reasonable process flow diagram. Key word： Styreneacrylic emulsion。 stirring device 。 因為是 在共聚物中引入了 一部分的 苯乙烯鏈段 ,能有效的 提高 其作為 涂膜的耐水性、耐堿性、硬度、抗污性 以及 抗粉化性。固體含量 是 40～ 45％，粘度 是 80～ 1500mPa苯丙乳液 的 附著力 相當(dāng) 好， 而且 膠膜 十分 透明，耐水、耐油、耐熱、耐老化性能 都非常良好 ， 不僅可以 用 來 作 為 紙品膠粘劑， 還可以 與淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纖維素鈉等膠 粘劑 一起配合來 使用。 該 涂料 的 保光性、保色性、戶外耐久性 、 抗污性 不錯 ,還有 對填料粘結(jié)強度 相當(dāng) 高 。這種涂料 不僅僅能 供水泥沙漿、灰泥沙漿、木材、混凝土底材的涂裝 ,還能有效的 配制沙漿噴涂漆和水泥系涂料 ， 當(dāng)然也可以 大量地用 來 作 為 外墻 的 涂料。 苯丙乳液發(fā)展 簡介 乳化劑體系 的 研究進展 主要 是由 5060 年代 開始 ， 在 當(dāng)時 ， 人們研究 比較多 的是表面活性引發(fā)劑和表面活性鏈轉(zhuǎn)移劑； 苯丙乳液的 研究熱潮 是 出現(xiàn)在 20 世紀(jì)末和 21世紀(jì)初，隨著 可 聚合乳化劑的優(yōu)異性能 慢慢 被人們 所 發(fā)現(xiàn)，研究 也就 越來越集中在可聚合乳化劑上面 了 。 這些實驗室 系統(tǒng) 性 地研究了 可以 影響可聚合乳化劑應(yīng)用性能的諸多 影響 因素， 與此還 探討了 怎么做才能 使可聚合乳化劑達到他們所預(yù)期的 最佳使用效果。 另一方面， 近些年來， 研究 相對多 的是將可聚合乳化劑應(yīng)用到微乳聚合中 得以來 制備無機或 者是 有機納米粒子。 這幾年， 在乳液聚合理論和技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上， 發(fā)現(xiàn) 了有機 無機納米復(fù)合高分子乳液，材料的復(fù)合 也已經(jīng)開始 從單純的機械共混 逐步擴大 發(fā)展到 了 亞微觀的有機復(fù)合 [21]。有機 無機復(fù)合乳液聚合是把有機物和無機物的長處結(jié)合起來的一種新型乳液聚合技術(shù)。用有機無機復(fù)合乳液聚合 所 得 來 的高分子乳液具有 著與生俱來的強大優(yōu)勢，比如說 附著性能好、耐水性好、透氣透濕性高、抗粘連性、力學(xué)性能好等優(yōu)點，在化工、 電子學(xué)、光學(xué)、機械、生物學(xué)等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景 ，市場前景無比燦爛。 研究目的和步驟 本課題是以生產(chǎn)苯丙乳液為目的，通過 研究 合成工藝路線的 差異 ， 來選擇最佳的且 經(jīng)濟合理的工藝流程，設(shè)計 的 裝置中的主要設(shè)備 —— 聚合釜。 設(shè)計計算： 知道 生產(chǎn)的進料量，進行物料衡算、熱量衡算；根據(jù) 相關(guān) 工藝操作要求，設(shè)計 出 合適 高效 的操作 方式和生產(chǎn)工藝 ； 再就是 設(shè)備 的 選型 問題 、計算 得出聚合釜的主體尺寸；繪制 出 工藝流程圖 以及 聚合釜總裝圖。 面積和外形要滿足啤酒生產(chǎn)工藝的要求，并留有適當(dāng)?shù)臄U建余地。 廠址選擇從投資和經(jīng)濟效益考慮 較方便的運輸條件，距離公路或?qū)Ｓ描F路最短為好，以節(jié)省投資。 所選廠址附近不僅有充足的水源，而且水質(zhì)應(yīng)較好。所以初步選擇了黃石市上窯作為工廠的廠址。 廠區(qū)占地面積包括廠區(qū)建筑物，露天原料，產(chǎn)品堆場，道路管廊，綠化用地等。最低成膜溫度 (MFT)比較高，常溫下不能成膜 ,大大限制了它的應(yīng)用范圍。核殼乳液聚合生成具有異相結(jié)構(gòu)的膠粒，能很好地解決這一問題。 乳液聚合是制造合成聚合物的主要實施方法之一。 由于乳液聚合體系粘度低，反應(yīng)中心乳膠粒直徑小，故容易散熱；乳液聚合反應(yīng)即可具有高的聚合反應(yīng)速率，又可獲得高分子量的聚合物，再者進行乳液聚合所用設(shè)備簡單，工藝流程較短，不要求高溫高壓的反應(yīng)條件，操作方便，技術(shù)容易掌握，生產(chǎn) 靈活性大。 本實驗采用種子 乳液聚合法 。 產(chǎn)品主要技術(shù)性能指標(biāo) 外觀：帶有藍色熒光的白色乳液 固含量： (40177。s 最低成膜溫度： 15℃ 畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 圖 31 乳化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對粘度影響 工藝原理 乳液聚合是以水為連續(xù)相（分散劑），在表面活性劑（乳化劑）存在下，使聚合反應(yīng)發(fā)生在由乳化劑形成的乳膠粒內(nèi)部（即表面活性劑形成的膠 束作為微反應(yīng)器），制備高分子材料的一種方法。反應(yīng)體系易散熱，有利于聚合反應(yīng)的控制。因此，近年來乳液聚合技術(shù)發(fā)展很快，特別是在聚合技術(shù)上派生、發(fā)展了多種新技術(shù)、新方法。依據(jù)反應(yīng)單體與反應(yīng)性質(zhì)，來選用不同的乳化劑。乳化劑的選擇除單體要求的種類外，一般以體系要求的 HLB 值決定其配比和用量，而且多以非離子型與離子型乳化劑復(fù)配，常用的乳化劑如下： 用于乳液聚合的引發(fā)劑主要是以過氧化氫為母體的衍生物，如過硫酸銨（ NH4）2S2O過硫酸鉀 K2S2O有機過氧化氫，對某些體系，還可采用其他熱分解引發(fā)畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 劑如芳基偶氮氨基化合物等。乳化劑、單體化水相、單體珠滴和膠束之間建立動態(tài)平衡。無論那種情況都可引發(fā)單體聚合形成乳膠粒。單體珠滴消失。 階段Ⅲ（聚合反應(yīng)完成階段）：在該階段，膠束和單體珠滴都不見了。水相中的引發(fā)劑分解出自由基，擴散到乳膠粒中，在乳膠粒中引發(fā)聚合，使乳膠粒中的單體逐漸降低。 設(shè)計原則，依據(jù)和指導(dǎo)思想 設(shè)計原則 （ 1）本設(shè)計每一環(huán)節(jié)都遵循國家政策、法律、法令及行業(yè)規(guī)范； （ 2）在結(jié)合國情的前提下，采用世界先進生產(chǎn)工藝，合理的控制生產(chǎn)開銷、堅決保證生產(chǎn)的安全以及對三廢的嚴(yán)格處理。 設(shè)計依據(jù) （ 1）依據(jù)學(xué)校下達的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書； 畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 （ 2）依據(jù)實習(xí)公司的有關(guān)資料； （ 3）依據(jù)圖書館及網(wǎng)上查詢的有關(guān)資料。 第四章 原料，配方設(shè)計及選型依據(jù) 原料的用量 單體用量 [23] 不同的單體具有不同的性能，一種單體均聚物一般不具備全面的性能 (表 41)，需選用多種單體進行共聚 合成。如其含量較高，則產(chǎn)品強度低，但成膜性好。故二者共用，通過調(diào)整比例，可使乳液性能較為理想。陰離子乳化劑賦予乳液較好的機械穩(wěn)性；非離子乳化劑賦予乳液較好的化學(xué)穩(wěn)定性。 圖 1 乳化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對粘度影響 引發(fā)劑的用量 [23] 引發(fā)劑是聚合反應(yīng)的觸媒。因此適當(dāng)?shù)挠昧坎粌H 可使聚合過程穩(wěn)定，而且也可使聚合反應(yīng)完全。 選型依據(jù) 總體概述 為反應(yīng)溫度分布均勻，需使用攪拌反應(yīng)釜。 攪拌罐包括罐體、加熱裝置及附件。由于化學(xué)反應(yīng)一般都要吸收和放出熱量，因此在容器的內(nèi)部或外部設(shè)置加熱或者冷卻裝置。另外，在罐體上還需設(shè)置工藝接管等附件，但是隨著附件的增加，往往會給設(shè)備的制造和維修帶來很多麻煩，增加設(shè)備 制造和維修費用。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 罐體的長徑比 選擇罐體的長徑比應(yīng)考慮的主要因素有 3 個方面，即長徑比對攪拌功率的影響，對傳熱的影響以及物料攪拌反應(yīng)特性對長徑比的要求。罐體長徑比對攪拌功率的影響 一定結(jié)構(gòu)型式攪拌器的槳葉直徑同與其裝配的攪拌罐罐體內(nèi)徑通常有一定的比例范圍。在固定的攪拌軸轉(zhuǎn)數(shù)下，攪拌器功率與攪拌器槳葉直徑 的 5 次方成正比。 178。容器一定時長徑比越大則罐體盛料部分表面積越大，夾套的傳熱面積也就越大。因此單從夾套傳熱角度考慮，一般希望長徑比取得大一些。物料特性對罐體長徑比的要求 某些物料的攪拌反應(yīng)過程對罐體 長徑比有著特殊要求，例如發(fā)酵罐之類，為了使通入罐內(nèi)的空氣與發(fā)酵液有充分的接觸時間，需要有足夠的液位高度，希望長徑比取得大一些。 表 42 幾種攪拌罐的長徑比 種類 設(shè)備內(nèi)物料類型 H/D 一般攪拌器 液 固相或液 液相物料 1～ 氣－液相物料 １～２ 發(fā)酵罐類 １ .７～２ .５ 畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 裝料系數(shù) [26] 選擇了罐體長徑比之后，還要根據(jù)攪拌罐操作時所允許的裝滿程度考慮選擇裝料系數(shù)η，然后經(jīng)過初步計算，數(shù)值圓整及核算，最終確定筒體直徑 和高度。通常η可取 ～。 確定筒體直徑和高度 [27] 知道了筒體的長徑比和裝填系數(shù)之后，還不能直接算出筒體直徑和高度，因為當(dāng)筒體直徑 不知道時封頭的容積就不知道，罐體全容積也不能最后知道。 令： h 為釜體直邊高、 H 為反應(yīng)器釜體總高度，則： H=h+2h 封 =h+D/2= 若取 H/D=，則有： h=D VT =πD2h/4+ = πD3 /4+ = D3 （ 1— 2） 所以 D= 3 VT/ （ 1— 3） 圓整后查表 【 7】 選取公稱直徑。 V封 )/ （ 1— 4） 再重新計算 H 及新的長徑比，大致符合要求便可。可在容器的外部或內(nèi)部設(shè)置供加熱或冷卻的換熱裝置，例如在容器外部設(shè)置夾套，在容器內(nèi)部設(shè)置蛇管換熱器等，一般用的最普遍的采用夾套傳熱的方式。夾套上設(shè)有水蒸汽、冷卻水或其他加熱、冷卻介質(zhì)的進出口。有時，對于較大型容器，為了得到較好的傳熱效果，在夾套空間裝設(shè)螺旋導(dǎo)流板，以縮小夾套中的流體的流通面積，提高流體的流動速度和不避短路，但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜一些。但須注意的是夾套 高度一般應(yīng)不低于料液的高度，應(yīng)該比器內(nèi)液面高出 50~100mm 左右，以保證充分傳熱。η，因此，夾套高度 H 夾可由下式來估算： H 夾 ≥（ V178。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 表