聚丙烯酸鈉合成工藝課程設(shè)計(jì)(已改無錯(cuò)字)
2023-04-15 16:05:47 本頁(yè)面
【正文】 d/a 生產(chǎn)批次 B/d 損失率 2500 320 8 1% ① 生產(chǎn)規(guī)模。 設(shè)計(jì)任務(wù)書中規(guī)定的年產(chǎn)量（生產(chǎn)能力）： 2500t/a ② 生產(chǎn)時(shí)間。 年工作日 ： 320d/a(24h/d) 間歇操作， V101 、 V102 、 V103 、 R101 每天 8 批， V104 由于引發(fā)劑用量很少，所以每天配制一批即可。 ③ 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 聚合物合成工藝課程設(shè)計(jì) 10 原料 NaOH 溶液濃度為 50% ，其他原料均視為純物質(zhì)。因?yàn)橹粚?duì)聚合工序做物料衡算，所以不用考慮產(chǎn)品的其他質(zhì)量指標(biāo)。 ④ 化學(xué)變化參數(shù)。 加入的 NaOH 能夠與丙烯酸完全反應(yīng)，生成丙烯酸鈉。各組分相對(duì)分子質(zhì)量如表21 所示： 表 22 各組分相對(duì)分子質(zhì)量 化合物 丙烯酸 NaOH 丙烯酸鈉 2HO 單體混合物 相對(duì)分子質(zhì)量 72 40 94 18 M混 其中： 75% 中和的丙烯酸單體混合物的平均相對(duì)分子質(zhì)量： M 72 5 94 5 88. 5? ? ? ? ?混 聚合反應(yīng)過程中單體完全參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)化率可視為 100% ，單體混合物與聚合物之間無化學(xué)計(jì)量上的變化，但引發(fā)劑結(jié)合到聚合物分子鏈上，會(huì)使聚合物數(shù)量略有增加。 ⑤ 選擇計(jì)算基準(zhǔn)與計(jì)算單位 因?yàn)槭情g歇操作過程，所以基準(zhǔn)為 “批 ”，單位為 B/d。大部分設(shè)備的操作周期為 8B/d，只有 V104 （引發(fā)劑調(diào)配罐）是 1B/d。但引發(fā)劑向 R101 進(jìn)料周期仍與其他設(shè)備相同，所以在做物料衡算時(shí)，物料 M1 的數(shù)量仍以 8B/d 計(jì)算。在做設(shè)備工藝計(jì)算時(shí)， V104 的體積大小應(yīng)按 1B/d 處理量進(jìn)行。 表 23 技術(shù)指標(biāo) 項(xiàng)目?jī)?nèi)容 技術(shù)指標(biāo) 聚合后處理?yè)p失率 1%聚合物質(zhì)量 丙烯酸中和度 75% （摩爾） 原料 NaOH 水溶液濃度 50% （質(zhì)量） 中和用 NaOH 水溶液濃度 30% （質(zhì)量） 單體水溶液濃度 45% （質(zhì)量） 引發(fā)劑用量 % 單體質(zhì)量 引發(fā)劑水溶液濃度 50% （質(zhì)量） 分散穩(wěn)定劑用量 2% 單體 質(zhì)量 散介質(zhì)（正庚烷）用量 與單體質(zhì)量為 4:1 正庚烷循環(huán)用量 90% 正庚烷總用量 聚合物合成工藝課程設(shè)計(jì) 11 主要原料丙烯酸的投料量 用順流程的計(jì)算順序進(jìn)行物料衡算必須先求出主要原料（丙烯酸）每批投料量。該生產(chǎn)裝置年產(chǎn)量 2500t，年開工 320 天，每天生產(chǎn) 8 批，后處理中聚合損失率 1%。 每批應(yīng)生產(chǎn)聚合物數(shù)量 為： 42kg / 100052 3 ??? ? ① 引發(fā)劑（ % 單體質(zhì)量 ）全部結(jié)合到聚合物中； ② 單體 100% 轉(zhuǎn)化成聚合物，且單體相對(duì)分子質(zhì)量與聚合物結(jié)構(gòu)單元相對(duì)分子質(zhì)量相同； ③ 單體混合物平均相對(duì)分子質(zhì)量（丙烯酸的中和度為 75% ）： 可得 M 72 5 94 5 88. 5? ? ? ? ?混 丙烯酸相對(duì)分子質(zhì)量：?jiǎn)误w 平均相 對(duì)分子質(zhì)量 72:? 丙烯酸投料量 58k g / ??? V102(中和罐 )物料衡算 圖 V102 物料平衡示意圖 已知：丙烯酸中和度 =75%、丙烯酸相對(duì)分子質(zhì)量 =7 NaOH 相對(duì)分子質(zhì)量 =單體平均相對(duì)分子質(zhì)量 = M1 (原料丙烯酸 )= M4 (30% NaOH 溶液 ) NaOH： Bkg / ??? M4 V102 M6 M1 M5 聚合物合成工藝課程設(shè)計(jì) 12 2HO： Bkg / ?? 合計(jì)： M4=+= M6(45%單體溶液 ) 單 體： 72 ?? 2HO： 20 4 85 ?? 合計(jì) ： M6=+= M5（無離子水 B） 對(duì) V102 中組分水做物料衡算有： M5 M6 M4? ? ?水 水 水中和反應(yīng) 生成水 中和反應(yīng)生成水： kg / ?? 無離子水 B： M5==對(duì) V102 做全物料平衡計(jì)算，進(jìn)行校核。由物料守恒定律應(yīng)有： M 1+M 4+M 5=M 6 即： ++==M6 說明物料衡算 是正確的。 V101（ NaOH 溶液調(diào)配罐）物料衡算 圖 V101 物料衡算示意圖 M4 (30% NaOH 溶液 )= NaOH： 2HO： M2 V101 M4 M3 聚合物合成工藝課程設(shè)計(jì) 13 M2 （ 50% NaOH 濃溶液） NaOH： 2HO： 合計(jì)： M2=+= 對(duì) V101 中組分水做物料衡算 : M3= 水 M4水 M2== 對(duì) V101 做全物料平衡計(jì)算，進(jìn)行校核。由物料守恒定律得： M2+M3=M4 即： += 說明物料衡算是正確的。 V103（分散介質(zhì)調(diào)配罐）物料衡算 圖 V103 物料平衡示意圖 已知：正庚烷：?jiǎn)误w 4:1? 分散穩(wěn)定劑 2%? 單體質(zhì)量 M7（正庚烷） Bkg / 9 4 8 5 ??? 循環(huán)正庚烷 5 4 9 4 1 ??? 新鮮正庚烷 9 9 4 1 ??? M8（分散穩(wěn)定劑） Bkg / 8 5 ??? M9（分散液） Bkg / 9 6 9 4 1 ??? 對(duì) V103 做全物料衡算，進(jìn)行校核。由物料守恒定律得： M7+M8=M9 即： += 說明物料衡算是 正確的。 V103 M7 M8 M9 聚合物合成工藝課程設(shè)計(jì) 14 R101（聚合反應(yīng)器）物料衡算 圖 R101 物料平衡示意圖 M10（待聚合液） M6+M9? 單體： 2HO： M9（分散液） =合計(jì)： M10=++=M11（引發(fā)劑水溶液） 已知：引發(fā)劑用量 %? 單體質(zhì)量 引發(fā)劑水溶液濃度 50%? （質(zhì)量） 引發(fā)劑： Bkg / 0 8 5 ?? 則 2HO： 合計(jì)： M11=+= M12（聚合物混合液） 分散穩(wěn)定劑： 正庚烷： 2HO： Bkg / 2 0 2 0 ?? 聚合物： +=（與設(shè)計(jì)任務(wù)相符合） 合計(jì)：
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