年產(chǎn)12萬噸PS本體聚合車間的工藝設(shè)計

1、 *12 萬噸/年 ps 本體聚合車間的工藝設(shè)計院 系： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)老師： 姓名學(xué)號： * * * * * * * * 完成時間： 2015 年 1 月 4 日 *第 1 頁 共 23 頁前前 言言聚苯乙烯塑料簡介聚苯乙烯系塑料指大分子鏈中包括苯乙烯的一類塑料，包括苯乙烯及其共聚物，具體品種包括 ps、 hips 及 abs 三類。聚苯乙烯是指由苯乙烯單體經(jīng)自由基縮聚反應(yīng)合成的聚合物，英文名稱為 polystyrene，簡稱 ps。ps 包括普通聚苯乙烯(gpps)、可發(fā)性聚苯乙烯 (eps)和茂金屬聚苯乙烯(sps)等。eps 為在 gppg 中浸漬低沸點的物理發(fā)泡劑，加工中受熱可發(fā)泡

2、。sps 為間同 ps，詳見本節(jié)改性品種中介紹。 ps 的優(yōu)點為高透明性、其透光率可達 90%以上，電絕緣性好、身著色、加工流動性好、剛性好及耐化學(xué)腐蝕性好等。ps 的不足之處在于性脆、沖擊強度低、易出現(xiàn)應(yīng)力開裂、耐熱性差及不耐沸水等。到 2000 年，我國 ps 的年產(chǎn)量可達 85 萬 t。主要生產(chǎn)廠家有:臺灣奇美惠州工廠(gpps300kt/a)、揚子石化公司(gpps 和 hips120kt/a)、汕頭海洋公司 ps 廠(gpps80kt/a)、湛江中美化學(xué)公司 (gpps80kt/a)、高橋石化公司 (gpps 和 hips50kt/a)、廣州石化總廠 (gpps 和 hips50kt

3、/a)、無錫華騰化工塑料公司 (gpps 和 hips7.5kt/a) 、 上海石化總廠(eps30kt/a) 、 齊魯石 化 公司 (gpps36kt/a) 、 大 慶石 化總廠(gpps 和 hips25kt/a)、吉化公司有機合成廠 (gppsl0kt/a)、金陵石化公司塑料廠 (epsl0kt/a)、汕頭合成樹脂廠(gpps 和 hipsl0kt/a)、上海塑料制品七廠 (eps3kt/a)、盤錦乙烯公司(hips2kt/a)以及北京燕山石化二分廠、常州化工廠、大連氯酸鉀廠及哈爾濱化工四廠等。 、psps 的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)ps 的大分子主鏈為飽和烴類聚合物，具有良好的電絕緣性又因吸濕性小，

4、可用于潮濕環(huán)境中。 ps 的側(cè)基為體積大的苯環(huán)，分子結(jié)構(gòu)不對稱，大分子鏈運動困難，ps 呈現(xiàn)剛性和脆性，制品易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。 由于苯基的存在，主鏈上氫原子活化，易于被空氣中的氧氧化，制品長期戶外使用變黃變脆。但同時，苯基的存在又賦予其較高的耐輻射性能，在 106gy 輻射劑量下，性能變化很小。、psps 的性能的性能（a）一般性能 ps 為無色透明的粒料，燃燒時發(fā)濃煙并帶有松節(jié)油氣味，吹熄可拉長絲；制品質(zhì)硬似玻璃狀，落地或敲打金發(fā)出類似金屬的聲音能斷不能彎，斷口處呈現(xiàn)蚌殼色銀光。 ps 的吸水率為 0.05%，稍大于 pe，但對制品的強度和尺寸穩(wěn)定性影響不大。 (b)光學(xué)性能透明性好是 ps 最

5、大的特點，透光率可達 88%92%，同 pc 和 pmma 一樣屬最優(yōu)秀的透明塑料品種，人稱三大透明塑料。ps 的折射率為 1.591.60，但因苯環(huán)的存在，其雙折射較大，不能用于高檔光學(xué)儀器。 (c)力學(xué)性能 ps 硬而脆、無延伸性、拉伸至屈服點附近即斷裂。ps 的拉伸強度和彎曲在通用熱塑性塑料中最高，其拉伸強度可達 60mpa但沖擊強度很小，難以用做工程塑料。ps 的耐磨性差，耐蠕變性一般。ps 的力學(xué)性能隨溫度的影響比較大。 (d)熱學(xué)性能 ps 的耐熱性能不好，熱變形溫度僅為 7090，只可長期在 6080溫度范圍內(nèi)使用。 ps 的耐低溫性也不好，脆化溫度為 30。ps 的熱導(dǎo)率低，一

6、般為 0.040.13w/mk線膨脹系數(shù)較大，與金屬相差懸殊，故制品不易帶金屬嵌件。 (e)電學(xué)性能 ps 的電絕緣性優(yōu)良，且不受溫度和濕度的影響，介電損耗角正切值小，可耐適當?shù)碾姇灧烹姡碗娀⌒院?，適于做高頻絕緣材料。 (f)環(huán)境性能 ps 的化學(xué)穩(wěn)定性較好，可耐一般酸、堿、鹽、礦物油及低級醇等，但可受許多烴類、酮類及高級脂肪酸等侵蝕，可溶于芳烴 (如苯、甲苯、乙苯及苯乙烯)、氯化烴(如四氯化碳、氯仿及氯苯)等。ps 的耐候性不好，耐光、氧化性都差，不適長期戶外使用，但 ps 的耐輻射性好。ps 的主要用途為包裝產(chǎn)品 50%，透明產(chǎn)品 40%，注塑制品 10%。受歐洲債務(wù)危機加深等因素的影響

7、，世界經(jīng)濟的不確定性也隨之增加。經(jīng)濟復(fù)蘇放緩，國際市場需求萎縮，加之人民幣匯率升值、中東地區(qū)局勢動蕩等因素的影響，2011 年 ps 出口業(yè)務(wù)呈現(xiàn)放緩的趨勢。中國 ps 經(jīng)歷了二十多年的發(fā)展，從進口發(fā)展到有能力自給，再到出口大國，產(chǎn)品產(chǎn)量、品質(zhì)、價格優(yōu)勢明顯。具有很強的競爭力。本設(shè)計采用本體法連續(xù)聚合生產(chǎn)聚苯乙烯。 *第 2 頁 共 23 頁目 錄前 言 1 1目 錄 2 2設(shè)計指導(dǎo)書 4 4 1 ps 的聚合機理 4 41.1 聚合過程 4 41.1.1 鏈引發(fā) 4 41.1.2 鏈增長 4 41.1.3 鏈終止 4 41.1.4 鏈轉(zhuǎn)移 4 41.2 聚合工藝 4 41.2.1 預(yù)聚合 4

8、 41.2.2 聚合 5 51.2.3 分離及聚合物后處理 5 51.3 聚合體系各組分及作用 5 51.3.1 單體苯乙烯 5 51.3.2 引發(fā)劑 5 51.3.3 添加劑 6 62 聚苯乙烯工藝流程設(shè)計 6 62.1 工藝路線 6 62.2 單體原料路線的確定 6 62.3 溶劑的選擇 6 62.4 工藝流程及工藝參數(shù) 6 6 *第 3 頁 共 23 頁2.5 方案流程圖 7 72.6 工藝流程草圖 7 7 3 物料衡算及熱量衡算 8 83.1 生產(chǎn)規(guī)模 8 83.2 化學(xué)變化及物理化學(xué)變化 8 83.3 鏈增長 8 83.3.1 計算主要原料投料流量 8 83.3.2 物料平衡投料匯總

9、 10103.4 熱量衡算 11114 反應(yīng)器的設(shè)計 12124.1 設(shè)計內(nèi)容及要求 12124.2 設(shè)備的工藝計算及選型 12124.2.1 聚合釜的計算 1212 4.2.2 泵的選擇 13134.3 換熱器的設(shè)計 15154.4 儲罐的選擇 17174.5 設(shè)計一覽表 18184.6 攪拌裝置的設(shè)計 1818 4.6.1 選擇攪拌槳葉形式 1818 4.6.2 攪拌附件的設(shè)計 1818 4.6.3 確定攪拌轉(zhuǎn)速 19194.6.4 計算攪拌槳葉排出流量 19194.6.5 計算攪拌功率 19194.7 傳熱裝置的計算 20204.8 進料口徑的計算 21214.9 軸封裝置 21215

10、參考文獻 2222 *第 4 頁 共 23 頁6 致謝 2323 1 1 psps 聚合機理聚合機理1.11.1 聚合過程聚合過程在烴類物質(zhì)中，苯乙烯的單體活性較大。而對自由基而言，苯乙烯在烴類之中自由基活性較小，也就是說苯乙烯自由基不活潑。這是因為苯乙烯單體的雙鍵與苯環(huán)產(chǎn)生共軛反應(yīng)，雙鍵上的電子云易流動極化，兀鍵易均裂，所以苯乙烯單體活潑。而當苯乙烯形成苯乙烯自由基時，自由基的獨立電子也可與苯環(huán)共軛而穩(wěn)定，故苯乙烯的自由基就不活潑。聚苯乙烯熱引發(fā)連續(xù)本體聚合時，其聚合機理是基于典型的自由基聚合過程，它總是由鏈引發(fā)、鏈增長和鏈終止三個基本單元組成。熱引發(fā)就是苯乙烯單體受熱使部分苯乙烯的雙鍵打開

11、，進行雙烯加成反應(yīng)， 形成中間產(chǎn)物，再與單體進行氫原子轉(zhuǎn)移產(chǎn)生初級游離基，從而引發(fā)大量的苯乙烯進行聚合反應(yīng)。1.1.11.1.1 鏈引發(fā)鏈引發(fā)苯乙烯單體的分子式中的雙鍵雖然與苯環(huán)產(chǎn)生共軛，相對穩(wěn)定，但在受熱激發(fā)后，仍可產(chǎn)生自由活性種，最初的熱引發(fā)過程是進行雙烯加成反應(yīng)，產(chǎn)生兩個初級游離基，在游離基的影響下，單體的烯烴雙鏈會產(chǎn)生自由基活性種。1.1.21.1.2 鏈增長鏈增長活性種在運動過程中，將會彼此相遇而結(jié)合成多分子的聚合物，而且這些分子仍帶有活性（多余的一個電子呈負極性），苯乙烯的活性種結(jié)合有三種方式，頭尾、頭頭、尾尾相接。但實驗證明其主要是頭尾相接。因為頭尾相接結(jié)構(gòu)穩(wěn)定共軛，所以其能級較

12、低；頭頭相接或尾尾相接，能級較高，其結(jié)構(gòu)相對不穩(wěn)定。如此的鏈增長是相當迅速的。因鏈增長的活化能低，苯乙烯的活化能為32.7kj/mol，其在 0.01 秒幾秒之內(nèi)可能聚合成千上萬、而鏈增長中，聚苯乙烯的聚合熱為 69.9 kj/mol，如何處理好聚合熱是聚苯乙烯聚合反應(yīng)的關(guān)鍵。但實驗證明，其主要是頭尾相接。因為頭尾相接結(jié)構(gòu)穩(wěn)定共軛，其能級較低。頭頭相接或尾尾相接，能級較高，其結(jié)構(gòu)相對不穩(wěn)定。如此的鏈增長是相當迅速的。因鏈增長的活化能低，苯乙烯的活化能為 32.7 kj/mol，其在 001 秒幾秒之內(nèi)可能聚合成千上萬、而鏈增長中，聚苯乙烯的聚合熱為 699 kjmol，如何處理好聚合熱是聚苯乙

13、烯聚合反應(yīng)的關(guān)鍵。1.1.31.1.3 鏈終止鏈終止鏈終止可以有雙鍵耦合終止和單基終止。據(jù)實驗，苯乙烯在較低聚合溫度的情況下，幾乎百分之百是偶合型終止。在高轉(zhuǎn)化率和高粘度的情況下，活性鏈與反應(yīng)器金屬表面碰撞發(fā)生金屬自由電子結(jié)合，“粘壁”終止，或被高粘度聚合物包裹而終止。1.1.41.1.4 鏈轉(zhuǎn)移鏈轉(zhuǎn)移鏈轉(zhuǎn)移是指高分子活性鏈相互作用，結(jié)果使電子或氫原子的轉(zhuǎn)移，使活性鏈失去活性而成為穩(wěn)定高分子。聚苯乙烯的穩(wěn)定鏈也是通過鏈轉(zhuǎn)移得到的。鏈轉(zhuǎn)移的另一種形式是高分子活性鏈與單體作用，使高分子的活性點轉(zhuǎn)移到單體，單體成為活性種，這種鏈轉(zhuǎn)移不影響聚合速率。1.21.2 聚合工藝聚合工藝由于本體聚合體系的黏度

14、大，聚合熱不容易導(dǎo)出，易引起局部過熱，輕者會使產(chǎn)品變形，影響產(chǎn)品質(zhì)量，重者會引起爆聚，使聚合失敗。為了解決這個矛盾，苯乙烯熱聚合在工藝上分“預(yù)聚”和“聚合”兩段進行。1.2.11.2.1 預(yù)聚合預(yù)聚合預(yù)聚合在預(yù)聚釜中完成。預(yù)聚釜是帶攪拌裝置的壓力釜。帶有球形蓋及底的鋁質(zhì)或不銹鋼的圓筒形設(shè)備，內(nèi)部有傳熱盤管，外壁有鋼質(zhì)夾套，并裝有不銹鋼的錨式或框式攪拌器。預(yù)聚釜容積視生產(chǎn)能力而定，我國早期聚苯乙烯生產(chǎn)裝置的預(yù)聚釜的容積為 2m3。預(yù)聚合的工藝條件：攪拌轉(zhuǎn)速為 3036r/min，溫度保持 8090，6h7h，轉(zhuǎn)化率 30 35，這時苯乙烯聚合的自動加速現(xiàn)象尚未出現(xiàn)或剛開始。由預(yù)聚釜出來的混合物轉(zhuǎn)

15、化率為30%35%。 *第 5 頁 共 23 頁預(yù)聚合過程中要采用隋性氣體保護：反應(yīng)系統(tǒng)中采用 n2 保護，尤其是脫氧 n2 保護，可抑制聚苯乙烯熱氧化而變黃。1.2.21.2.2 聚合聚合轉(zhuǎn)化率為 30%35% 的粘稠預(yù)聚漿自兩臺預(yù)聚釜底部經(jīng)閥門沿加熱導(dǎo)管連續(xù)地流入聚合塔中，溫度在 100200，轉(zhuǎn)化率約 98%，自聚合釜流出的物料中聚苯乙烯的濃度約為 7090%，尚有不少未反應(yīng)的苯乙烯單體、溶劑和易揮發(fā)物，送入脫揮器以脫除可揮發(fā)組分。脫除可揮發(fā)組分后的熔融聚苯乙烯可以直接造粒，包裝。1.2.31.2.3 分離及聚合物后處理分離及聚合物后處理真空脫氣塔塔底裝有篩板，從塔底連續(xù)流出的 ps 熔

16、融物經(jīng)真空系統(tǒng)脫除單體和低聚物后呈細條狀擠出。經(jīng)牽引、流水冷卻后，用切粒機造粒。粒狀的 ps 用水流輸送到料倉，過濾、脫水、干燥得成品，然后包裝出售。本次課題主要研究采用熱引發(fā)本體聚合的聚合工藝制備聚苯乙烯，首先是苯乙烯的預(yù)聚合反應(yīng)，將苯乙烯單體、引發(fā)劑以及其他一些助劑加入攪拌轉(zhuǎn)速為 3036r/min，溫度保持在 8090的預(yù)聚釜中反應(yīng) 67 小時。然后再進行后聚合反應(yīng)，將轉(zhuǎn)化率為 3035% 的黏稠預(yù)聚漿自兩臺預(yù)聚釜底部經(jīng)閥門沿加熱導(dǎo)管連續(xù)地流入后聚合釜中進行反應(yīng)，溫度保持在 100200。最后進行分離及聚合物后處理，自后聚合釜流出的物料送入脫揮器，脫除單體和低聚物，然后從擠出機中呈細條狀

17、擠出，經(jīng)牽引、流水冷卻后，用切粒機造粒。粒狀的 ps 輸送到料倉，過濾、脫水、干燥得成品，然后包裝。1.31.3 聚合體系各組分及作用聚合體系各組分及作用1.3.11.3.1 單體苯乙烯單體苯乙烯苯乙烯為無色或微黃色易燃液體。有芳香氣味和強折射性。不溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮、二硫化碳等有機溶劑。苯乙烯的熔點為30.6，相對密度為 0.9019，沸點為 145.2，折射率1.5463，閃點為 31，臨界溫度為 373，臨界壓力為 4.1mpa。 閃點是指可燃性液體表面上的蒸汽和空氣的混合物與火接觸而初次發(fā)生閃光時的溫度。臨界溫度是該物質(zhì)可能被液化的最高溫度。臨界壓力是指在臨界溫度時使氣體液化

18、所需要的最小壓力。苯乙烯受熱會形成自由基，受熱至 120時自由基生成速率明顯增加，可用于引發(fā)聚合。因而，苯乙烯的聚合可以不加引發(fā)劑，而是在熱的作用下進行熱引發(fā)聚合。但苯乙烯的熱聚合產(chǎn)物很復(fù)雜，至少有 15 種聚合物生成，其中，三烯化合物是真正的引發(fā)劑。三烯化合物與苯乙烯發(fā)生氫原子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，生成兩個單體自由基，然后進行引發(fā)聚合： 由于苯乙烯分子中的乙烯基與苯環(huán)之間形成共軛體系，電子云在乙烯基上流動性大，使得苯乙烯的化學(xué)性質(zhì)非?；顫姡坏苓M行均聚合，也能與其他單體如丁二烯、丙烯腈等發(fā)生共聚合反應(yīng)。是合成塑料、橡膠、離子交換樹脂和涂料等的主要原料。 苯乙烯在貯運存過程中會發(fā)生自聚，一般加入少量阻聚

19、劑對叔丁基鄰苯二酚（tbc）。使用前應(yīng)該用氫氧化鈉水溶液洗滌、水洗、干燥純化。一般工業(yè)級苯乙烯中含有少量乙苯、2甲基苯乙烯、異丙苯等雜質(zhì)，對聚合及產(chǎn)物性能會產(chǎn)生影響。 1.3.21.3.2 引發(fā)劑引發(fā)劑 為了更好地控制產(chǎn)品分子量及其分布、單體轉(zhuǎn)化率，熱引發(fā)苯乙烯本體聚合體系中還加入一定量的引發(fā)劑。常用的引發(fā)劑有偶氮類及過氧類引發(fā)劑， 要求 t1/2 = 1hr （100140）為好 ，比如 bpo（中溫）和過氧化苯甲酸叔丁酯（高溫）的復(fù)合引發(fā)劑。廣東化工2003 年第 30 卷第 2 期文獻研究報道：研究者考察了熱引發(fā)方式和不同種類、濃度下的引發(fā)劑引發(fā)方式在苯乙烯的熱引發(fā)n *第 6 頁 共

20、23 頁本體聚合中對聚合反應(yīng)速率和產(chǎn)品的分子量及其分子量分布的影響28。結(jié)果表明：引發(fā)劑用于苯乙烯的本體聚合可縮短反應(yīng)停留時間、提高轉(zhuǎn)化率或提高產(chǎn)品的分子量、使分 子量分布變窄，雙官能團引發(fā)劑的影響更為明顯。如雙功能引發(fā)劑過氧化壬二酸二叔丁酯使用后可以明顯增加分子量，改善分子量分布： 1.3.31.3.3 添加劑添加劑 少量添加劑如抗氧劑、潤滑劑、著色劑。 抗氧劑是一類化學(xué)物質(zhì)，當其在聚合物體系中僅少量存在時，就可延緩或抑制聚合物氧化過程的進行，從而阻止聚合物的老化并延長其使用壽命，又被稱為“防老劑”。 潤滑劑的品種相當多，常用的外潤滑劑有石蠟、硬脂酸及其鹽類；內(nèi)潤滑劑有相對低分子量的pe、p

21、tfe、pp 等。這些低分子量的聚合物不但是優(yōu)良內(nèi)潤滑劑，而且也是很好的外潤滑劑。有時候，一種潤滑劑的效果往往不理想，需要幾種潤滑劑配合使用，由此而產(chǎn)生了復(fù)合潤滑劑，可以起到多方面的作用。 著色劑主要分顏料和染料兩種。顏料按結(jié)構(gòu)可分為有機顏料和無機顏料。染料是可用于大多數(shù)溶劑和被染色塑料的有機化合物、優(yōu)點為密度小、著色力高、透明度好，但其一般分子結(jié)構(gòu)小，著色時易發(fā)生遷移。 2 2 聚苯乙烯工藝流程設(shè)計聚苯乙烯工藝流程設(shè)計2.12.1 工藝路線工藝路線本次課題主要研究采用熱引發(fā)本體聚合的聚合工藝制備聚苯乙烯，首先是苯乙烯的預(yù)聚合反應(yīng)，將苯乙烯單體、引發(fā)劑以及其他一些助劑加入攪拌轉(zhuǎn)速為 3036r

22、/min，溫度保持在 8090的預(yù)聚釜中反應(yīng) 67 小時。然后再進行后聚合反應(yīng)，將轉(zhuǎn)化率為 3035% 的黏稠預(yù)聚漿自兩臺預(yù)聚釜底部經(jīng)閥門沿加熱導(dǎo)管連續(xù)地流入后聚合釜中進行反應(yīng)，溫度保持在 100200。最后進行分離及聚合物后處理，自后聚合釜流出的物料送入脫揮器，脫除單體和低聚物，然后從擠出機中呈細條狀擠出，經(jīng)牽引、流水冷卻后，用切粒機造粒。粒狀的 ps 輸送到料倉，過濾、脫水、干燥得成品，然后包裝。2.22.2 單體原料路線的確定單體原料路線的確定苯乙烯的合成一般為精制的苯在三氯化鋁作用下與乙烯反應(yīng)生成烴化液，然后脫氫得到苯乙烯。結(jié)合當?shù)厍闆r，因地制宜，選擇合適的原料路線。選用工業(yè)成品苯乙烯

23、作為生產(chǎn)原料，以下為苯乙烯主要物性參數(shù)，如表 所示。表 2.1 苯乙烯主要物性參數(shù)表項目數(shù)值項目數(shù)值沸點/凝固點/密度/(g/ml )聚合熱(hp)/(k/g)聚合時體積收縮率/%145.15-30.60.297-0.670217.0溶解度（苯乙烯在水中，25）溶解度（水在苯乙烯中，25）溶解度（氧在苯乙烯中，25）折光率(25)/nd0.000320.000650.000051.543952.32.3 溶劑的選擇溶劑的選擇各種溶劑對反應(yīng)原料，產(chǎn)物及反應(yīng)所用的各種引發(fā)劑的溶解能力不同。從溶解度參數(shù)，體系黏度，工程上傳熱與攪拌，生產(chǎn)能力提高，回收難以，毒性大小，經(jīng)濟，來源，輸送等幾方面對苯、甲苯

24、、乙苯等綜合比較，確定選乙苯。2.42.4 工藝流程及工藝參數(shù)工藝流程及工藝參數(shù)本次設(shè)計主要是針對年產(chǎn) 12 萬噸聚苯乙烯聚合車間工藝的設(shè)計。設(shè)計的內(nèi)容主要包括概述、工藝路線選擇、工藝流程的設(shè)計、物料衡算、熱量衡算、設(shè)備的工藝設(shè)計（反應(yīng)器和其他主要設(shè)備）、設(shè)計評述等幾部分。本設(shè)計采用的是熱引發(fā)本體聚合的生產(chǎn)工藝，在確定工藝流程的基礎(chǔ)上對以 *第 7 頁 共 23 頁下幾部分進行了設(shè)計計算：物料衡算、反應(yīng)釜的設(shè)計、熱量衡算等。本次設(shè)計年理論產(chǎn)值是十二萬噸經(jīng)計算投料每小時需投入苯乙烯 1288.8kg，甲苯 175.69kg，每小時生成的聚苯乙烯計算后可知，年產(chǎn)量為 1.08 萬噸。符合設(shè)計的要求

25、。釜體容積 14.33m3，釜體高度 3.18m。共需反應(yīng)24000000kj。2.52.5 方案流程圖方案流程圖圖 2.1 方案流程圖2.62.6 工藝流程草圖工藝流程草圖 圖 2.2 工藝流程草圖3 3 物料衡算及熱量衡算物料衡算及熱量衡算3.13.1 生產(chǎn)規(guī)模：生產(chǎn)規(guī)模：年產(chǎn)量：12 萬噸/a 生產(chǎn)時間：年工作日：330d/a.(24h/d) 相關(guān)技術(shù)指標：苯乙烯堿洗水洗減壓精餾精制苯乙烯擠出、造粒包裝混合乙苯聚合 *第 8 頁 共 23 頁工藝配方：防老化劑：1%（質(zhì)量） 抗紫外線劑：1%（質(zhì)量）投料配比：0.94:0.0切粒、包裝工序物料損失率：e=0.5%3.23.2 化學(xué)變化及物

26、理化學(xué)變化化學(xué)變化及物理化學(xué)變化 變化關(guān)系，如表 3.1 表示 表 3.1 化學(xué)變化及物理化學(xué)變化的變化關(guān)系化學(xué)物名稱苯乙烯乙苯ps 鏈節(jié)聚合物相對分子質(zhì)量符號msmp相對分子質(zhì)量104106104700003.33.3 物料衡算物料衡算 3.3.13.3.1 計算主要原料（計算主要原料（psps）投料流量）投料流量該生產(chǎn) 12 萬噸（年開工 330d）連續(xù)生產(chǎn)、切粒、包裝工序物料損失率 0.5%ps 熔體流量=120000 x/330 x24x（1-0.005）=15227.65kg/h310熔體流量= +(c+d)=1.0398 nxwmtpstwtwsm 實際投料量=1.03785x 熔

27、體流量）（）（）（000125. 0-100025. 0-10005. 0-1)001. 01 (twsm 實際投料質(zhì)量流量=15227.65x1.03785=15804.02kg/hsm 投料摩爾流量=15804.02/104=151.9617kmol/h101.0-苯乙烯 102.1-乙苯 101.1-苯乙烯 乙苯 201.2-苯乙烯 乙苯 低聚物 201.1-苯乙烯 乙苯 聚合物 202.2-苯乙烯 乙苯 低聚物 202.1-苯乙烯 乙苯 聚合物 203.2-苯乙烯 乙苯 低聚物 230.1-苯乙烯 乙苯 聚合物 204.2-苯乙烯 乙苯 低聚物 204.1-苯乙烯 乙苯 聚合物 301

28、.1-苯乙烯 聚合物 301.2-苯乙烯 乙苯 (1)v101 物料衡算101.0 sm: 15804.02kg/h v101.2 乙苯：15804.02x1/23.5=672.51 kg/h 合計：15804.02+ 672.51 =16476.53 kg/h （2） r201 物料衡算（轉(zhuǎn)化率 15%）由于抽真空有少量聚合物被帶出，同時帶出少量的乙苯、苯乙烯 聚合物： 15804.02x15%x0.999=2368.23 kg/h *第 9 頁 共 23 頁 苯乙烯： 15804.02x（1-15%）x0.999=13419.98 kg/h 乙 苯： 672.51x0.999=671.84

29、 kg/h 201.1 671.84+13419.98+2368.23=16460.05 kg/h 201.2 672.51x0.001+15804.02 x15%x0.001+15804.02x(1-15%)x0.001=16.48kg/h對 r201 進行物料平衡驗算： 總進料量：15804.02+ 672.51=16476.53 kg/h 總出料量：16460.05+16.48=16476.53 kg/h (3) r202 物料衡算 （轉(zhuǎn)換率 35%）由于抽真空有少量聚合物被帶出，同時帶出少量的乙苯、苯乙烯 苯乙烯：13419.98x（1-35%） x0.9995=8718.63 kg/

30、h 乙苯：671.84x0.9995=671.50 聚合物： （2368.23+13419.98）x35%x0.9995=5523.11 kg/h 2368.23x65%=1539.35 kg/h 202.1 1539.35+8718.63+671.50+5523.11=16452.59 kg/h 202.2 13419.98x(1-35%)+671.84+(2368.23+13419.98) x35%x0.0005=7.46 kg/h 對 r202 進行物料平衡驗算： 總進料量： 16460.05 kg/h 總出料量：16452.59+7.46=16460.05 kg/h （4） r203

31、物料衡算 （轉(zhuǎn)換率 55%）由于抽真空有少量聚合物被帶出，同時帶出少量的乙苯、苯乙烯 苯乙烯： 8718.63x（1-55%）x0.99975=3922.48 kg/h 乙苯：671.5x0.99975=671.38 kg/h 聚合物： （5523.11 +1539.35 +8718.63）x55%x0.99975=8677.45 kg/h （1539.35+5523.11）x(1-55%)=3178.15 kg/h 抽出的低聚物：（5523.11 +1539.35 +8718.63）x55%x0.00025=1.98 kg/h 抽出的乙苯、苯乙烯：（8718.63x0.45+671.5）x0

32、.00025=1.15 kg/h 203.1 3922.48+671.38+8677.45+3178.15=16449.46 kg/h 203.2 1.98+1.15=3.13 kg/h 對 r203 進行物料平衡驗算： 總進料量：16452.59 kg/h 總出料量：16349.46+3.13=16452.59 kg/h (5) r204 物料衡算 （轉(zhuǎn)換率 75%） 由于抽真空有少量聚合物被帶出，同時帶出少量的乙苯、苯乙烯 苯乙烯：3922.48x（1-75%）x0.999875=980.50 kg/h 乙苯：671.38 x0.999875=671.30kg/h *第 10 頁 共 23

33、 頁 聚合物： （3922.48+8677.45 +3178.15）x75%x0.999875=11832.08 kg/h (8677.45+3178.15) x(1-75%)=2963.9 kg/h 抽出的聚合物：3922.48x(1-75%)+671.30 x0.000125=0.20 kg/h 抽出的乙苯、苯乙烯： (3922.48+8677.45+3178.15) x75%x0.000125=1.48 kg/h204.1 2963.9+980.50+671.30+11832.08=16447.78 kg/h204.2 1.48+0.206=1.68 kg/h對 r204 進行物料平衡驗

34、算： 總進料量：16449.46 kg/h 總出料量：16447.78+1.68 =16449.46 kg/h （6）x301（蒸出 7.5%）301.1 16447.78x(1-7.5%)=15214.20 kg/h301.2 16447.78x7.5%=1233.58 kg/h 3.3.23.3.2 物料平衡投料匯總物料平衡投料匯總表 3.2 ps 本體法聚合連續(xù)操作物料平衡表物流代號苯乙烯乙苯聚合物合計101.0101.1101.2201.1201.2202.1202.2203.1203.2204.1204.2301.1301.23.43.4 熱量衡算熱量衡算 在化工過程中，各種熱量之間

35、的轉(zhuǎn)換關(guān)系可以用熱平衡方程表示： q =h進 -h出其中q設(shè)備或系統(tǒng)與外界環(huán)境交換熱量之和，通常包括熱損失，kj； h進離開設(shè)備或系統(tǒng)的各股物料的焓之和，kj； h出進入設(shè)備或系統(tǒng)的各股物料的焓之和，kj；在解決實際問題時，熱平衡方程寫成一下形式更容易計算： *第 11 頁 共 23 頁 qt=q1+q2+q3+q4式中 qt設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)物料與外界交換熱量之和（傳入為正、傳出為負），kj； q1由于物料溫度變化系統(tǒng)與外界的熱量交換，kj； q2由于物料發(fā)生各種變化，系統(tǒng)與外界交換的熱量，kj； q3由于設(shè)備溫度改變，系統(tǒng)與外界交換的熱量，kj； q4設(shè)備向外界環(huán)境散失的熱量，kj；上式熱平衡方

36、程也可以寫為如下形式：qt=q1+q2+q3+q4 (kj/h) 式中各項 q 的物理意義與上式相對應(yīng)，上式是按交換的熱量建立的平衡方程，該式是按傳遞熱速率建立的熱平衡方程，在實際中上式更具有使用意義。 由于反應(yīng)在恒溫恒壓下進行并且為連續(xù)操作，所以對于各反應(yīng)釜而言q1=0，q2=0，的10%。(1)r201 vr=19x0.8=15.2 ca=15804.02/104/15.2=10.00kmol/(m*h) ra=kca=240 x10=2.4xkmol/h q2=hrravr=-70 x15.2x2.4x=-2.55 kj/h 610 qt=q2/(1-10%)=-2.83 kj/h 61

37、0 q4 =qtx10%=-2.83 kj/h 410(2)r202 vr=15.2x(1-0.15)=12.92m ca=8718.63/104/12.92=6.49kmol/(m*h) ra=kca=285x6.49=1.85xkmol/h q2=hrravr=-70 x12.92x1.85x=-1.67x kj/h qt=q2/(1-10%)=-1.86x kj/h q4 =qtx10%=-1.86x kj/h (3)r203 vr=12.92x(1-0.15)=10.98 ca=3922.48/104/10.98=3.43 () ra=kca=321x3.43=1.1xkmol/h q

38、2=hrravr=-70 x10.98x1.1x=-8.45xkj/h qt=q2/(1-10%)=/(1-10%)=- kj/h q4 =qtx10%= x10%=-9.39x kj/h (4)r204 vr=10.98x(1-0.15)=9.33 ca=980.50 /104/9.33=1.01 () ra=kca=352x1.01=355.52kmol/h q2=hrravr=-70 x9.33x355.52=-2.32xkj/h qt=q2/(1-10%)=- kj/h *第 12 頁 共 23 頁 q4 =qtx10%=-2.58x kj/h 4 4 反應(yīng)器的設(shè)計反應(yīng)器的設(shè)計4.14

39、.1 設(shè)計內(nèi)容及要求設(shè)計內(nèi)容及要求本次設(shè)計內(nèi)容主要是 12 萬噸/年 ps 本體聚合及產(chǎn)物后處理生產(chǎn)車間的工藝設(shè)計中的一部分，主要設(shè)計內(nèi)容有設(shè)計工藝計算，編寫主要的設(shè)備工藝條件圖，編制聚合及后處理工段的 pfd 及 pid。 具體詳細的設(shè)計內(nèi)容及要求有：（1） 主要設(shè)備的工藝計算，主要是反應(yīng)釜，包括工藝參數(shù) 的選定，原材料的小號計算，動力計算及設(shè)備的工藝尺寸計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計；（2） 典型輔助設(shè)備的選型及計算，主要是泵的選擇，換熱器的計算及儲罐的選擇，包括這些設(shè)備的主要尺寸的計算和設(shè)備型號的規(guī)格的選定；（3） 以單線圖的形式繪制工藝流程圖，標出主要設(shè)備輔助設(shè)備和主要工藝參數(shù)測量點，并繪制聚合及產(chǎn)物

40、后處理工段的 pfd 和 pid。4.24.2 設(shè)備的工藝計算及選型設(shè)備的工藝計算及選型4.2.14.2.1 聚合釜的計算聚合釜的計算 苯乙烯的本體集合過程采用連續(xù)四釜攪拌，而且四個釜的體積相同，其主要優(yōu)缺點有，結(jié)構(gòu)簡單，返混程度與高/徑比及攪拌有關(guān)，軸向溫差大。主要原料有苯乙烯和乙苯，采用熱引發(fā)，不用催化劑，在后處理過程中添加抗老化劑和抗紫外線劑。（一）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)苯乙烯乙苯抗老化劑抗紫外線劑94%4%1%1% 原料在整個反應(yīng)過程中虧損率為 10%；裝料系數(shù)為 0.85；物料在聚合釜內(nèi)平均停留時間為3.5h以第一個釜為例，設(shè)計溫度；釜內(nèi) 100，設(shè)計壓力；釜內(nèi) 0.06mpa （2）聚合釜體積計

41、算 一年內(nèi)所需苯乙烯和乙苯的質(zhì)量；12（94%+4%）90%=13.07（萬噸） 每小時處理物料量;13.073.533024910=63.47 所需總反應(yīng)體積：63.470.85=74.67 聚合釜體積：74.674=18.67綜上所述，聚合釜為 4 臺，考慮 1.2 的備用系數(shù)，則需 19聚合釜 5 臺（二）聚合釜尺寸的計算和選型 （1）選擇長徑比 因反應(yīng)采用熱引發(fā)，所以聚合釜采用長徑比（h/d）小即矮胖型，釜內(nèi)液體比表面積大，表面更新容易，分子組分易氣化；攪拌軸較短，攪拌裝置旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定，攪拌槳直徑大，需要攪拌功率高，對傳熱面積的增加不利；傳熱距離較長，傳熱效果差。綜合取長徑比（h/d）=1

42、.2（2）封頭及釜徑的確定 封頭的選型 上下封頭均用標準橢圓封頭，封頭高度：0.25d；封頭體積 0.131 釜徑的計算 設(shè)：h 為釜體直邊高度、h 為反應(yīng)器釜體總高度，則 h=h+20.25d=1.2d *第 13 頁 共 23 頁 所以 h=0.7d v=/4 d= 根據(jù)標準取 3m 封頭尺寸確定（其設(shè)計標準參考教材聚合物合成工藝設(shè)計186 頁） d=3000mm 查表 3 標準橢圓封頭得對應(yīng)的封頭曲面高度 封頭的直邊高度為 50mm， 厚度 =30mm 確定封頭與筒體的連接方式 焊接連接設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、造價低，且因為此處反應(yīng)器直徑較大，要抽真空，對密封要求比較高，所以采用焊接連接。 計算并

43、選擇釜體內(nèi)徑取筒體厚度與封頭厚度相同 =30mm，則=d-2=3000-230=2940mm 釜總高計算 h=1.2d=3600mm 計算釜體直邊高度： 釜體的直邊高度為 3600-2750=2100mm 反應(yīng)器實際體積為： v=/4 反應(yīng)器實際長徑比：h/d=3.6/3=1.2 計算最高液位，最低液位 ： =1.74m4.2.24.2.2 泵的選擇泵的選擇以第一聚合釜與第二聚合釜之間的輸送泵的選擇為例鑒于輸送泵的特點及要求有流量穩(wěn)定，一般揚程較高，粘度較大，泵入口溫度一般為常溫，但某些中間輸送的入口溫度也可大于 100，因是連續(xù)反應(yīng)，所以工作時不能停車，泵的連續(xù)運轉(zhuǎn)周期一般不小于 8000h

44、，為適應(yīng) 3 年一次大檢修的要求，泵的設(shè)計壽命至少為 10，泵的備用率為 100%，所以一般選用離心泵，揚程很大時，可考慮用容積式泵或高速泵，但這次泵的揚程不是很高，所以采用離心泵。 （1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輸送介質(zhì)：溶劑油（組成成分：苯乙烯 83% 乙苯 2% 聚苯乙烯 15%）操作溫度：100聚合釜液面壓力：流量 60入口 液面至泵中心距離：3.5m 出口液面至泵中心距離：6.5m吸入管管長：15m（管徑 87止回閥 1 個、90彎頭 1 個）排出管管長：60m（管徑 76閘閥 1 個、90彎頭 3 個） *第 14 頁 共 23 頁 （2）確定流量與量程流量（考慮 1.2 倍的安全系數(shù)）v 以泵中

45、心線為基準，在第一聚合釜液面與第二聚合釜液面之間例伯努利方程式h=式中re=查化工原理上冊第 30 頁表 1-1，取 =0.35，則 /d=0.004375查第 29 頁圖 1-32 得：摩擦系數(shù)：=0.03查第 31 頁表 1-2 得：止回閥全開：=2，=0.5；90彎頭：=0.75/sre=（湍流）查化工原理上冊第 30 頁表 1-1，取 =0.35，則 /d=0.005查第 29 頁圖 1-32 得：摩擦系數(shù)：=0.035查第 31 頁表 1-2 得：閘閥 1/2 開：=4.5，=1；90彎頭：=0.753=2.25 h=（6.53.5） （3）選泵的類型 根據(jù)輸送物料的流量、揚程及性質(zhì)

46、，確定選擇 is 型單級單型離心泵。具體型號查化工原理下冊表八（泵與風(fēng)機，）確定為 is100-65-250 型。有關(guān)性能如下： 轉(zhuǎn)速 2980r/min 流量 100/h 揚程 80m 效率 72% 軸功率 30.3kw 電機功率 37kw 必須汽蝕余量 3.8m 泵重 95kg （4）電機的選擇 配套電機功率 37kw，型號 y200l2-2（5）幾何安裝高度的確定 *第 15 頁 共 23 頁 根據(jù) 化工原理上冊 78 頁（2-33），其最大允許安裝高度的計算公式式中 聚合釜內(nèi)壓力，mpa 被輸送液體的飽和蒸汽壓，mpa 吸入管阻力損失，m 必須汽蝕余量，m帶入相應(yīng)數(shù)據(jù)得：m15. 5)

47、5 . 08 . 3(99. 481. 991010)023. 006. 0(hg6 即:泵應(yīng)安裝在聚合釜液面 5.15m 以上。 輸送泵總臺數(shù)為 4 臺（四個聚合釜之間），隨著反應(yīng)液黏度的增加，阻力損失增大，但可用減少吸入和吸出的管長來彌補阻力損失的增加，所以 4 個泵的型號可選擇一個型號。同時由于泵的備用率為 100%，所以輸送泵總共 8 臺。其他類型的泵，如計算泵的類型的選擇過程可參考輸送泵的選擇過程，型號與主要性能參數(shù)見設(shè)備一覽表。4.34.3 換熱器的設(shè)計換熱器的設(shè)計 以四個聚合釜后的加熱器為例 加熱工藝物流的設(shè)備。一般采用水蒸氣作為加熱介質(zhì)，當溫度要求高時可采用導(dǎo)熱油，熔鹽等作為加

48、熱介質(zhì)。因為物料溫度為 220，溫度偏高，但仍然可以用水蒸氣做加熱介質(zhì)。 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 根據(jù)表壓為 4.7mpa 查化工原理第 261 頁（水與蒸汽的物理性質(zhì)）加熱蒸；汽的物理性質(zhì)： 溫度：260 密度：784/ 焓：1135.0kj/ 3m 熱導(dǎo)率：0.6043w/（m.） 導(dǎo)溫系數(shù)：s/m10156. 026 氣液焓差：1652.1kj/h 比體積：0.04199/3m 動力黏度： 比熱容：spa109 .1056-）（kgkj/948. 4 根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)組成：75%聚苯乙烯，25%苯乙烯（包括少量乙苯和低聚物）；取取進口溫度160、出口溫度 220；定性溫度 190。比熱容 2.34、）（

49、kgkj/密度：1050/、黏度、熱導(dǎo)率 0.8w/（m.）3mspa1換熱面積的計算預(yù)熱器熱負荷;kj/h108452. 8160-22034. 26010506）（水蒸氣用量：kg/h53541 .1652108452. 86根據(jù)工藝條件，選擇固定管板式換熱器，聚苯乙烯走管程，蒸汽走殼程。平均溫差：220-260160-260ln220-260-160-260tm）（）（根據(jù)管程動力黏度查化工原理第 231 頁表 6-8（管殼式換熱器的 k 值大致范圍）k 為 800w/，則：）（m2 *第 16 頁 共 23 頁26m85.16848.65800108452. 8a換熱器的選型根據(jù)化工原

50、理上冊第 300 頁，選用型號為 jb/t4714-92 固定管板式換熱器，換熱器為的換熱器（管心距 32mm）?；緟?shù)如下：mm25公稱直徑 1000mm 公稱壓力 1.6mpa 管程數(shù) 2管子根數(shù) 742 中心排管數(shù) 29 管程流程面積 0.1285換熱管長度 3000mm 換熱面積 168.9 管子排列方法 正三角按傳熱面確定需要設(shè)備臺數(shù)為：9997. 09 .16885.168圓整為 1 臺換熱器。k 值的校核管程1m/s16. 01285. 036007229258 . 011034. 2pr51. 2178416. 002. 0re3由于 re2000,0.48pr16700,所

51、以按熱交換器原理與設(shè)計第 61 頁表 2-8 得)/(6 .837409. 1)02. 03()51. 22925(02. 08 . 086. 1)()(reprd86. 13/13/114. 03/13/11mwldw）（殼程2由基礎(chǔ)化學(xué)工程第 176 頁知，對于圓缺擋板用下式計算：14. 03/16 . 06 . 002)(pr)(re)72. 1wld *第 17 頁 共 23 頁式中)/(6 .294195. 087. 07 .384937. 0025. 06043. 072. 195. 087. 0/pr7 .3849re/0208. 0f /83. 678453540909. 0f

52、ff126. 03 . 0)025. 07421 (4/14. 3)(4/fm0656. 0032. 0025. 0-113 . 0td-1hdfm37. 0025. 07421025. 0742-1nddnd-dl3/16 . 06 . 0214. 0w0m322122222201222222mwcdsmvhmvmmhnddpmmm）?。ǎǎ?根據(jù)熱交換器原理與設(shè)計第 290 頁附錄 c 和附錄 e，取管內(nèi)污垢熱阻為 0.00019，管外污垢熱阻為 0.00036。w/m2）（w/m2）（w/m00138. 06 .2941100036. 056.16/025. 000019. 05 .

53、75281k12）（)/(w6 .724km傳熱系數(shù) k 的儲備系數(shù)為%45. 98006 .724-800%100kk-k00 校核 k 值可滿足要求。其他換熱設(shè)備可參考上述過程進行選型計算，具體型號見設(shè)備一覽表。4.44.4 儲罐的選擇儲罐的選擇 為了滿足生產(chǎn)的需要，對儲罐的選擇主要依據(jù)化工工藝設(shè)計手冊5-244 頁（立式選擇如下：（1）1-苯乙烯儲罐 選標準序號：hg-21502.1-1992-205、容積：220、內(nèi)徑：6550mm、3m高度：7250mm、材料：q235-a，f、設(shè)計溫度：-19-150、設(shè)計壓力：-0.5-2kpa、公稱容積質(zhì)量：9760kg（2）2-乙苯儲罐 選立

54、式橢圓型封頭儲罐（p4.0mpa），公稱容積：40、公稱直徑：3m2880mm、高度 5600mm。（3）14、19-儲罐 選立式橢圓型封頭儲罐（p0.4mpa）,公稱容積：40、公稱直徑：3m2880mm、高度 5600mm。（4）17-儲罐 選標準序號：hg-21502.1-1992-205、容積：220、內(nèi)徑：6550mm、高度：3m7250mm、材料：q235-a.f、設(shè)計溫度：-19150、設(shè)計壓力：-0.52kpa、質(zhì)量：9760kg4.54.5 設(shè)計一覽表設(shè)計一覽表 *第 18 頁 共 23 頁表 4.1 機泵類流程位號名稱型號流量（/h）3m揚程（m）/壓力（ka）電壓（v）數(shù)

55、量6,27,28,29,30,31輸送泵is100-65-250100803801218,24真空泵2be1-153-055320380232,7容積泵vmf80/1806035380229鼓風(fēng)機9-27-101n0122583801表 4.1 冷換設(shè)備流程位號名稱型號型式程數(shù)（n）根數(shù)（n）換熱面積（）擋板距離3苯乙烯預(yù)熱器jb/t4714-92浮頭638299.83004冷凝器jb/t4715-92浮頭232484.83005精制苯乙烯預(yù)熱器jb/t4714-92固定1467106.330016聚苯乙烯預(yù)熱器jb/t4714-92固定2742168.93004.64.6 攪拌裝置的設(shè)計攪拌

56、裝置的設(shè)計 4.6.14.6.1 選擇攪拌槳葉形式選擇攪拌槳葉形式 由于該工藝為本體聚合，剛開始黏度較低，隨后持續(xù)增大，所以第一個釜內(nèi)選用推進式漿（螺旋槳），其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，適用液體黏度低，液量大的液體攪拌，利用較小的攪拌功率通過高速轉(zhuǎn)動的槳葉能獲得較好的攪拌效果。而第二，三，四釜由于黏度大而選用框式槳，因為體系黏度大，攪拌軸承受較大的扭矩，攪拌功率大，能量消耗大，單靠流動不能滿足混合需求，宜采用具有刮壁效果的錨式或框式。槳葉尺寸的確定（參考教材聚合物合成工藝設(shè)計第 77 頁表 6-4 攪拌槳葉的結(jié)構(gòu)形式及設(shè)計參數(shù)和化工設(shè)備設(shè)計手冊第 836 頁）得： 推進式槳葉 葉片數(shù) z=3

57、攪拌直徑 d=1/4d=750mm, c=(11.5)d 取 c=900mm 框式槳 d=0.95d=2800mm 則攪拌器臂距釜內(nèi)壁距離 e=1/2(2940-2800)=75mm 框器高度 h=0.6d=1680mm c=(0.02-0.06)d=(56168)mm,取 c=e=75mm 臂寬 b=1/12d=233mm 取 b=240mm 4.6.24.6.2 攪拌附件的設(shè)計攪拌附件的設(shè)計 對于第一個攪拌釜要設(shè)置攪拌裝置，后三個則不需要。 擋板的設(shè)計（作用是避免液體在旋轉(zhuǎn)的攪拌軸中心形成液面凹陷的漩渦現(xiàn)象，增大被攪拌液體的湍動程度，將切線流動轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向和徑向流動，改善攪拌效果） 設(shè)計四塊

58、擋板，擋板方式為緊貼著釜壁且垂直于釜壁，擋板寬 b=1/12= 取 b=250mm內(nèi)dmm2452940121 導(dǎo)流筒的設(shè)計（提高釜內(nèi)液體的攪拌程度，加強攪拌器對液體的攪拌作用，控制釜內(nèi)液體的循環(huán)流量和循環(huán)方向，防止短路） *第 19 頁 共 23 頁（推進式槳葉安裝在導(dǎo)流筒套內(nèi)或略低于導(dǎo)流筒的下端。205829407 . 0d%70d內(nèi)導(dǎo)）4.6.34.6.3 確定攪拌轉(zhuǎn)速確定攪拌轉(zhuǎn)速根據(jù)攪拌要求選擇攪拌等級（參考教材聚合物合成工藝設(shè)計第 81 頁表 6-5,6-6,6-7）取第一釜為 2 級，第四釜為 9 級。選擇總體流速（由攪拌級別查表 6-8 對應(yīng)的流體總體流速）第一釜，第四釜1-1m

59、inm7 . 31-2minm5 .164.6.44.6.4 計算攪拌槳葉排出流量計算攪拌槳葉排出流量）（）（）（）（）（）（1 -33222d21 -332111dminm3 .28448 . 214. 35 .164dqminm225. 1475. 014. 37 . 34dq排出流量數(shù)804.518 . 260153 .284dnqn581. 075. 060300225. 1dnqn3322d2q33111dqd21d 確定攪拌轉(zhuǎn)速（查化工設(shè)備設(shè)計手冊第 837 頁攪拌器的特性參數(shù)）得常用運轉(zhuǎn)條件下取推進式 n=300r/min 對應(yīng)的槳葉頁端速度s/m9ut框式 n=10r/min 對應(yīng)的槳葉葉端速度 s/m1ut4.6.54.6.5 計算攪拌功率計算攪拌功率（第一釜的黏度為，最后一釜為 1000）s/pa105 . 23-smpa第一釜的功率計算參照聚合反應(yīng)工程基礎(chǔ)第 165 頁，計算如下：有四塊擋板，攪拌雷諾數(shù)屬于湍流363-21211r10101 . 1105 . 275. 060300910dnn1e攪拌雷諾準數(shù) 由 155 頁關(guān)系圖 5-13 查得 因有擋板，則25. 025. 0nnqfrp攪拌軸功率 kw75. 675. 0591025. 0