年產(chǎn)500噸聚丙烯酰胺聚合工藝設(shè)計(jì)

1、年產(chǎn)500噸聚丙烯酰胺聚合工藝設(shè)計(jì)第一章 概述1 1 聚丙烯酰胺簡介1 .1 . 1 丙烯酰胺聚合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)PAM在結(jié)構(gòu)上最基本的特點(diǎn)是：（1）分子鏈具有柔順性和分子形狀的易變性。（2）分子鏈上有與丙烯酰胺單元數(shù)目相同的側(cè)基酰胺基，而酰胺基具有高極性、易形成氫鍵和高反應(yīng)活性。這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)賦予了PAM許多極有價(jià)值的應(yīng)用性能。乳酰胺基的高極性使PAM具有良好的親水性和水溶性，其水凝膠親水而不溶與水；柔順的長鏈?zhǔn)筆AM水溶液具有高粘性和良好的流變性能；酰胺基極易與水或含有-OH基團(tuán)的物質(zhì)（天然纖維、蛋白質(zhì)、土壤和礦物等）形成氫鍵，產(chǎn)生很強(qiáng)的吸附作用；酰胺基的高反應(yīng)活性可使PAM衍生出很多變性產(chǎn)物

2、，拓寬了他們的應(yīng)用范圍。1 .1 . 2 丙烯酰胺聚合物的發(fā)展PAM在1893年由實(shí)驗(yàn)室制得。1954年在美國實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，初期得產(chǎn)品僅室單一得非離子型PAM。不久開發(fā)了堿性陰離子型PAM和陽離子型PAM。PAM優(yōu)良的水溶性、增稠性、絮凝性能和化學(xué)反應(yīng)活性的顯示出了巨大的市場潛力和廣闊的應(yīng)用前景。丙烯酰胺單體由丙烯腈經(jīng)硫酸催化水合制取。20世紀(jì)70年代初美國合日本開發(fā)了丙烯睛銅催化水合法，1985年在日本又有丙烯睛生物酶催化水合法問世。我PAM產(chǎn)品的開發(fā)始于20世紀(jì)50年代末期。1962年上海珊瑚化工廠建成我國第一套PAM生產(chǎn)裝置，生產(chǎn)PAM水溶膠產(chǎn)品，用于礦產(chǎn)品處理和石油鉆采工業(yè)。隨后又開

3、發(fā)了輻射聚合法、反相乳液聚合法和水溶液聚合法生產(chǎn)PAM干粉。由于在油氣田開采和三次采油中的大量應(yīng)用，以及在污水處理和造紙等方面的用量增加，我國PAM的生產(chǎn)能力不斷增加。自1994年自主開發(fā)的生物酶法制丙烯酰胺工業(yè)化獲得成功及隨后的2.5萬噸/年丙烯酰胺示范性工業(yè)生產(chǎn)裝置的建成，以及1995年法國NSF公司5萬噸/年P(guān)AM生產(chǎn)裝置后，我國PAM的產(chǎn)量和質(zhì)量都油了很大的提升。近10年來我國PAM發(fā)展迅速，現(xiàn)成為世界生產(chǎn)大國，產(chǎn)量躍居世界首位，生產(chǎn)規(guī)模已達(dá)國際水平。現(xiàn)有生產(chǎn)廠200多個(gè)，生產(chǎn)能力（含AM）約為23萬噸/年。我國的銷售量約占全球的1/3。產(chǎn)品主要包括HPAM、CPAM、NAM和梳型聚丙

4、烯酰胺等，以HPAM為主。產(chǎn)品劑型有干粉、水溶膠、油乳液和水乳液等，以干粉為主。生物酶法制丙烯酰胺、梳型聚丙烯酰胺和超高分子量PAM等方面已達(dá)到世界先進(jìn)水平。但是在總體上，我國的PAM產(chǎn)品與國外相比還存在大的差距，主要反應(yīng)在（1）產(chǎn)品系列：國外陽離子產(chǎn)品約占總產(chǎn)量的一半，且仍以每年10%的速度增長。而我國陽離子產(chǎn)品僅占10%。國外的陽離子產(chǎn)品的品種、類型十分齊全，大品種的分子量都超過1900萬，干粉占53%，乳液占35%，水溶液僅占2%。而我國的陽離子產(chǎn)品分子量較低，一般在500-800萬之間，產(chǎn)品劑型以水溶液為主，制約了我國水處理和造紙工業(yè)的發(fā)展。在品種系列化上，國外已形成齊全的多品種系列產(chǎn)

5、品，達(dá)到2000多個(gè)品種。僅法國NSF公司一家的常規(guī)產(chǎn)品就超過1000種，可以適應(yīng)各行業(yè)不同工藝條件和不同物料性質(zhì)的要求，而用于數(shù)十個(gè)行業(yè)。在我國尚缺少系列化產(chǎn)品，因而應(yīng)用單一，這在造紙和不同水質(zhì)的處理種尤為突出。（2）生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)：我國隨有近10家上萬噸級(jí)的生產(chǎn)廠，產(chǎn)量占倒90%。但這些規(guī)模大的生產(chǎn)廠主要以滿足石油開采所需的通用化學(xué)助劑為主，其產(chǎn)品單一，主要十陰離子型粉劑，尚無上規(guī)模的乳液型和陽離子型產(chǎn)品。其他上百家的生產(chǎn)廠生產(chǎn)規(guī)模較小，技術(shù)相對(duì)落后，產(chǎn)品也比較單一只能滿足污水處理等一般用途的要求，沒有能力去補(bǔ)充通用品種。113 丙烯酰胺聚合方法介紹丙烯酰胺聚合反應(yīng)屬于自由基引發(fā)體系，引發(fā)

6、方法常用引發(fā)劑引發(fā)和輻射引發(fā)兩種。引發(fā)劑主要是過氧化物和偶氮化合物，輻射引發(fā)常用碳60源的Y射線。聚丙烯酰胺及其衍生物都是通過丙烯酰胺的自由基聚合制成的均聚物或共聚物。聚合方法按單體在介質(zhì)中的分散狀態(tài)有：本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合和乳液聚合。其中主要有水溶液聚合、反向懸浮聚合和反向乳液聚合。（1） 水溶液聚合在AM 的聚合方法中， 采用水溶液聚合的較多， 主要涉及到引發(fā)體系、介質(zhì)PH、添加劑和單體濃度等。 引 發(fā) 體系:A M 聚合的引發(fā)體系近年研究甚多，其目的在于保持高合速率下能獲得高轉(zhuǎn)化率、高分子量和少支化的產(chǎn)物.除K2S20:與NaHS03氧化還原引發(fā)體系外，還有過硫酸錢一亞硫酸氫鈉一

7、偶氮化合物、過硫酸錢一雕白粉一偶氮化合物等復(fù)合引發(fā)體系，以及H202-胺、特丁基過氧化氫-NaHS03, K2S208一三(氨基甲酞乙基)胺或疏基乙醇、尿素、硫脈等有機(jī)一無機(jī)物組成的引發(fā)體系。用高價(jià)金屬鹽與有機(jī)物組成的體系亦不少。如KMn04一乳酸、抗壞血酸或輕基乙酸，Ceo+一硫醇、硫代磷酸、檸檬酸，三(乙酸丙酮)釩一輕胺，VS+一環(huán)己酮，KBr03-琉基乙酸等.這些體系的特點(diǎn)是反應(yīng)活性高，適于常溫聚合。對(duì)這些體系的研究工作多集中在聚合速率方面，對(duì)分子量影響討論甚少。 P H 值:AM聚合中，介質(zhì)PH值可影響反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及聚合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。在較低PH下(PH< 2)，聚合易伴生分子內(nèi)和

8、分子間的亞酞胺化反應(yīng)，形成支鏈或交聯(lián)型產(chǎn)物。在較高PH下，單體或聚合物分子中的酞胺基會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)，使均聚物變成含丙烯酸鏈節(jié)的共聚物。在 A M 與 丙 烯酸(AA)等共聚中，PH對(duì)竟聚率的影響很大。 添 加 物:在AM水溶液聚合中添加有機(jī)、無機(jī)物對(duì)Rp和分子量均有影響。許多金屬離子能與酞胺基發(fā)生絡(luò)合，從而影響反應(yīng)進(jìn)程。在相同溫度下，活化能小時(shí)，Rp增加。相反，聚合分子量易降低。所以在一定的條件下，某些離子能夠大幅度地調(diào)節(jié)分子量。而在 AM聚合過程中添加諸如甲醇、乙醇、異丙醇、四氫吠喃、二甲基甲酞胺等有機(jī)溶劑時(shí)，添加劑的作用可為鏈轉(zhuǎn)移、溶劑化屏蔽作用和作為沉淀劑改變聚合物結(jié)構(gòu)形態(tài)。（2）反向乳

9、液聚合：水 溶 性 單體AM 的反相乳液聚合是乳液聚合研究領(lǐng)域中新開拓的一個(gè)分支，多采用非離子型的低分子或高分子乳化劑形成油包水型乳液體系而進(jìn)行乳液聚合。乳膠粒是通過乳化劑吸附膜的阻隔或高聚物的位阻作用而穩(wěn)定的，有人認(rèn)為這種乳膠粒也是通過膠束成長起來的。近十年來的研究豐富了乳液聚合理論，獲得了有實(shí)際價(jià)值的膠乳型產(chǎn)品，其具有速溶等顯著特點(diǎn)。（3）反向懸浮聚合：采用 反 相懸浮法制備AM 聚合物與反相乳液聚合有許多相似之處，關(guān)鍵在于分散相粒子尺寸的控制。決定粒子尺寸的因素主要是攪拌、分散穩(wěn)定劑和相比，反相懸浮聚合可采用熱引發(fā)或氧化還原體系引發(fā)，有人認(rèn)為聚合物的分子量與K2S202的濃度無關(guān)，分子量

10、較水溶液聚合為低。最近的一份報(bào)告指出，采用環(huán)己烷和一種非離子表面活性劑作為乳化劑，以K2S202作為引發(fā)劑，在30-40及濃度50%條件下可得到分子量大于1000萬的速溶型粉狀聚丙烯酞胺。（4）水溶液聚合展望：水溶液聚合是丙烯酰胺最常用的聚合方法，對(duì)于水溶液聚合法制造PAM的工藝，人們研究的熱點(diǎn)是選擇新型聚合、造粒、干燥及粉碎技術(shù)與設(shè)備，開發(fā)更先進(jìn)的連續(xù)化、自動(dòng)化聚合工藝，改進(jìn)和提高產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。具體為：提高產(chǎn)品分子量和溶解性能：為提高產(chǎn)品分子量和溶解性能，應(yīng)采用高純單體。這是獲得超高分子量PAM產(chǎn)品的基礎(chǔ)。還要掌握好聚合反應(yīng)規(guī)律優(yōu)選聚合工藝、聚合引發(fā)體系，適當(dāng)增大單體濃度、減少引發(fā)劑濃度

11、和降低聚合反應(yīng)溫度，使反應(yīng)平穩(wěn)。提高產(chǎn)品的耐溫抗鹽和抗剪切性能：在聚合物分子主鏈段上引入不同的基團(tuán)可以改善其性能。降低PAM產(chǎn)品中殘余單體的含量：高聚物PAM本身基本無毒，PAM的毒性來自殘余的AM單體。制備用于生態(tài)建設(shè)和環(huán)保產(chǎn)業(yè)的PAM產(chǎn)品。選擇適宜的技術(shù)和設(shè)備，開發(fā)更先進(jìn)的連續(xù)化、自動(dòng)化的聚合工藝。1 .1 . 4 生產(chǎn)和消費(fèi)情況（1） 國外生產(chǎn)和消費(fèi)據(jù)美國咨詢公司TranTech公司分析，2004年全球PAM能力為9l萬噸年，美國、f本、歐洲是聚丙烯酰胺主要的生產(chǎn)和消費(fèi)地，生產(chǎn)能力約占世界總能力的85。其中25在西歐。表l列出世界PAM生產(chǎn)能力分析。表2列出2005年2月統(tǒng)計(jì)的世界各地區(qū)

12、PAM主要生產(chǎn)能)。亞太地區(qū)為最大的PAM 生產(chǎn)地，2005年生產(chǎn)照(除日本外)為23萬噸年，其次為西歐2l萬噸年。亞太地區(qū)也是最大的PAM消費(fèi)地區(qū)，其次是西歐和美國。表 1 世界PAM生產(chǎn)能力分析（萬噸/年）乳液和分散體微 小粉 末溶 液非 離 子1.63.4陰 離 子14.02.122.91.2陽 離 子12.23.516.330.8 表 2 2005年2月統(tǒng)計(jì)的世界各地區(qū)PAM主要生產(chǎn)能力（萬噸/年）公司地點(diǎn)生產(chǎn)能力西歐汽巴精化英國布拉布拉福德6.0氰特英國布拉布拉福德2.5納爾料法國法蘭克福1.0SNF法國安德烈津克6.4斯托豪森德國克雷菲爾德2.6三F意大利2.9美國汽巴精化弗吉尼亞

13、州薩?？?.4氰特阿拉伯馬州莫比爾2.2納爾料路易斯安那州加利維爾2.0SNF喬治亞州賴斯波羅7.0日本荒川化工日本大阪0.7Da-Nnx日本新瀉1.2橘磨化工日本1.1亞太中國石油大慶，恒聚3.0，3.0中國石化勝利3.2SNF泰興3.0國外聚丙烯酰胺的生產(chǎn)商主要有美國的陶氏化學(xué)公司、氰胺公司、聯(lián)合膠體公司、納爾科公司 日本的日東化學(xué)公司、三井東壓公司，法國SNF圣泰公司德國的斯托豪森公司、巴斯夫公司和英國的聯(lián)合膠體公司等。上個(gè)世紀(jì)90年代后期美國、西歐和日本的聚丙烯酰胺年消費(fèi)量分別為l2萬噸、8,6萬噸和6，3萬噸。預(yù)計(jì)2005年這三大市場的消費(fèi)量將分別增長到l9萬噸、l3萬噸和8萬噸。加

14、上亞洲市場(日本除外)及其他地區(qū)2005年25萬噸左右的需求量，預(yù)時(shí)2005年全球聚丙烯酰胺總需求量為60萬噸左右。經(jīng)過2001年需求低迷期后，2002年起PAM需求又較快增長，預(yù)計(jì)到2010年全球需求年增長率為54，增長率最高的地區(qū)為：拉美(年增長率為6)、亞洲和中東(63)、亞太(91)。作為PAM市場的領(lǐng)先者SNF公司近期將有不少新建裝鼉投產(chǎn)，SNF公司新建的PAM 裝置(在澳大利亞、印度尼西亞、印度、俄羅斯、瑞典和美國)將于2005年投產(chǎn)，新建最大裝置建在印度(能力為2萬噸'年)。德固薩公司在印度尼西亞的PAM 新裝置也將于2O05年開工。然而，盡管2005年有一些新增電力開工

15、，如果以后尚無新增能力建設(shè)的話，預(yù)計(jì)今后5年內(nèi)PAM供應(yīng)仍將會(huì)感到短缺。（2） 國內(nèi)生產(chǎn)和消費(fèi) 生產(chǎn)我國PAM產(chǎn)品的開發(fā)起步較晚,1962 年上海天原化工廠建成第一套PAM生產(chǎn)裝置, 生產(chǎn)水溶膠產(chǎn)品。1995 年, 國內(nèi)PAM生產(chǎn)廠家有60 多家, 其中多數(shù)為規(guī)模較小的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè), 技術(shù)水平低, 產(chǎn)品分子量低, 一般為500800 萬, 難以滿足消費(fèi)者對(duì)高分子量產(chǎn)品的需要。1995 年底, 大慶石油管理局從法國SNF 公司引進(jìn)的5萬t/aPAM生產(chǎn)裝置投產(chǎn), 生產(chǎn)高分子量產(chǎn)品( 分子量為1500 萬) , 特別是近幾年, 勝利油田以及法國SNF 公司在我國泰興所建企業(yè)相繼建成投產(chǎn),使我國PAM的

16、生產(chǎn)能力和生產(chǎn)水平有了大幅度提高, 產(chǎn)品質(zhì)量符合油田注入聚合物驅(qū)采技術(shù)的要求。表 3 國內(nèi)主要PAM生產(chǎn)廠家情況序號(hào)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)能力（萬噸/年）1大慶油田化工總廠52勝利油田長安實(shí)業(yè)集團(tuán)公司23SNF公司泰興分公司24廣東李壇精細(xì)化工廠25北京恒聚油田化學(xué)品有限公司16太原重工集團(tuán)祁縣聚合物有限公司1 消費(fèi)1998 年, 我國PAM的生產(chǎn)能力為6.5 萬t, 產(chǎn)品約為5.5 萬t, 當(dāng)年實(shí)際消費(fèi)量為7.39 萬t, 不足部分依靠進(jìn)口解決。國內(nèi)消費(fèi)中, 81%用于石油開采, 是國內(nèi)PAM應(yīng)用的最大市場。由于我國東部油田如大慶、勝利、中原、華北、遼河、大港、河南等油田已進(jìn)入開采中后期, 采油綜合含

17、水已達(dá)80%以上, 為提高原油采收率, 結(jié)合油田特殊的地質(zhì)條件, 推廣以PAM為主要聚合物驅(qū)油技術(shù)的應(yīng)用, 已成為東部油田穩(wěn)產(chǎn)的重要舉措。根據(jù)石油行業(yè)的整體規(guī)劃, 2005 年國內(nèi)PAM 在石油開采方面的用量已達(dá)到11 萬t。而在國外作為一種環(huán)保產(chǎn)品, PAM已被廣泛用于各種水處理中, PAM應(yīng)用的最大領(lǐng)域?yàn)樗幚硇袠I(yè), 我國水處理技術(shù)和水處理劑的應(yīng)用水平與國外有很大差距, 這也說明PAM在水處理行業(yè)應(yīng)用的發(fā)展?jié)摿薮?。PAM在造紙行業(yè)的應(yīng)用起步于70 年代, 主要用作助留劑、干增強(qiáng)劑和廢水處理的絮凝劑; 隨著大型合資造紙企業(yè)的不斷建成投產(chǎn)和人們對(duì)紙張質(zhì)量要求的提高, PAM在造紙行業(yè)的應(yīng)用必

18、將有一個(gè)大發(fā)展。1 .1 . 5 丙烯酰胺聚合物的應(yīng)用領(lǐng)域（1） 石油開采：A.驅(qū)油劑：調(diào)節(jié)注入水的流變性，增加驅(qū)動(dòng)液的黏度，改善水驅(qū)波發(fā)效率，降低地層中水相滲透率，使水與油能勻速的向前流動(dòng)。B.堵水調(diào)整劑：在油田生產(chǎn)過程中，由于地層的非均質(zhì)性常產(chǎn)生水浸問題，需要進(jìn)行堵水，其實(shí)質(zhì)是改變水在地層中的滲流狀態(tài)，以減少油田產(chǎn)水、保持地層能量、提高油田最終采收率的目的。聚丙烯酰胺類化學(xué)堵水劑具有對(duì)油和水的滲透能力的選擇性，對(duì)油的滲透性降低最高可超過10%，而對(duì)水的滲透性能減少可超過90%。C.鉆井液調(diào)整劑：調(diào)節(jié)鉆井液的流變性攜帶巖屑，潤滑鉆頭減少流體損失等?？蓽p輕對(duì)油氣層的壓力和堵塞，容易發(fā)現(xiàn)油氣層，

19、并有利于鉆進(jìn)速度比常規(guī)泥漿高19%，比機(jī)械鉆速高45%左右，還可大大減少鉆井事故，減輕設(shè)備磨損防止發(fā)生井漏和坍塌。D.壓裂液添加劑：壓裂工藝是油氣田開發(fā)致密層的重要增產(chǎn)措施，氣作用是開通巖石的餓通過，讓油流過，亞甲基聚丙烯酰胺交聯(lián)而成的壓裂液，因具有高黏度、低摩阻、良好的餓懸砂能力以及配制方便和成本低而被廣泛應(yīng)用。（2） 水處理：聚丙烯酰胺的酰胺基可與許多物質(zhì)親和、吸附而形成氫鍵。高分子量聚丙烯酰胺在被吸附的粒子間形成“橋聯(lián)”，生成絮團(tuán)，有利于微粒下沉。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，后處理容易，對(duì)某些情況具有特殊的價(jià)值。我國的原水處理、城市污水處理和工業(yè)

20、廢水處理行業(yè)都在不同程度的使用聚丙烯酰胺作為絮凝劑。（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(duì)環(huán)境的污染；二是提高紙張的強(qiáng)度。另外，使用聚丙烯酰胺還可以提高紙張的抗撕性和多孔性，以改進(jìn)視覺和印刷性能。（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。應(yīng)用聚丙烯酰胺，可促使團(tuán)粒的下降、液體的澄清和泥餅的脫水，從而可提高生產(chǎn)效率，減少尾礦流失和水消耗，降低設(shè)備投資和加工成本，并避免環(huán)境污染。（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(hù)

21、層。利用他吸濕性強(qiáng)的特點(diǎn)，能減少紡織時(shí)的斷張率。聚丙烯酰胺作后處理劑可以防止織物的靜電和阻燃。用作印染助劑時(shí)，聚丙烯酰胺可使產(chǎn)品附著牢度大、鮮艷度高，還可作為漂白的非礦高分子穩(wěn)定劑。此外，聚丙烯酰胺還用于紡織印染污水的高效凈化。（6） 其他：聚丙烯酰胺在水敏性凝膠、食品加工、電鍍工業(yè)吸水性樹脂也用著廣泛的應(yīng)用。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(duì)穩(wěn)定，后隨著石油行業(yè)的大量推廣使用，推動(dòng)了PAM產(chǎn)量的不斷增加。但目前國內(nèi)多數(shù)PAM生產(chǎn)廠家均屬低水平、小規(guī)模生產(chǎn)，生產(chǎn)技術(shù)落后，單機(jī)生產(chǎn)能力低，品種少，質(zhì)量不穩(wěn)定，產(chǎn)品分子量低，

22、分子量分布范圍寬，抗礦化度及耐剪切能力低，難以滿足國內(nèi)及企業(yè)出口的需要。鑒于PAM具有較大的市場潛力，國內(nèi)不少企業(yè)紛紛計(jì)劃新建或擴(kuò)建產(chǎn)能。近幾年隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康、快速發(fā)展，政府和民眾的環(huán)保意識(shí)加強(qiáng)，必將促進(jìn)PAM的消費(fèi)。因此，國內(nèi)的PAM開發(fā)利用前景廣闊。鑒于次，國內(nèi)有關(guān)專家建議：在裝置方面，應(yīng)走規(guī)模之路，有條件的企業(yè)，可以全套引進(jìn)國外的工藝技術(shù)和設(shè)備，建設(shè)萬噸級(jí)以上規(guī)模，以適應(yīng)日益激烈的市場競爭，但要防止不考慮客觀實(shí)際，一哄而上建設(shè)多套大型裝置，造成產(chǎn)能相對(duì)過剩。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(jìn)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

23、位，應(yīng)加強(qiáng)在專用性產(chǎn)品和個(gè)類不同基因共聚接枝改性衍生物方面的研究。走重組兼并之路，逐步淘汰一些落后的小規(guī)模生產(chǎn)裝置，以提高行業(yè)的整體水平。同時(shí)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。1. 2 設(shè)計(jì)意義石油工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，石油是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保證之一。我國石油資源相對(duì)較少，三次采油是我國保證石油供應(yīng)的重要措施。進(jìn)行聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)的研究，可以使我國聚丙烯酰胺生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)規(guī)模均提升到一個(gè)較高水平，以滿足三次采油對(duì)聚丙烯酰胺質(zhì)和量的要求，避免引進(jìn)產(chǎn)品帶來的危險(xiǎn)，保證三次采油技術(shù)的順利實(shí)施最終以

24、滿足國民經(jīng)濟(jì)對(duì)石油供應(yīng)的要求，并獲得最大經(jīng)濟(jì)效益。 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。隨著環(huán)境意識(shí)的不斷加強(qiáng)，聚丙烯酰胺在城市污水處理方面的應(yīng)用將會(huì)越來越受到重視，聚丙烯酰胺聚合生產(chǎn)工藝技術(shù)的研究，也將對(duì)城市污水處理工藝技術(shù)的提高起到推動(dòng)作用。1 3 設(shè)計(jì)原則131 設(shè)計(jì)依據(jù)（1）課程設(shè)計(jì)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(jì)。含：聚合工序、造粒工序、干燥工序。 對(duì)該項(xiàng)目的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及前景（產(chǎn)品、工藝等）進(jìn)行綜述。 原料路線的選擇及工藝技術(shù)的選擇。 物料衡算。 工藝物料流程（PFD）的設(shè)計(jì)。 管道及儀表流程（PID）的工藝設(shè)計(jì)。 主要工藝設(shè)備

25、的選型。 工藝平面布置。（2）課程設(shè)計(jì)的要求與依據(jù) 課程設(shè)計(jì)時(shí)高等學(xué)校培養(yǎng)學(xué)生的最后一個(gè)及其重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，在課程設(shè)計(jì)中培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力，不斷提高學(xué)生制圖、運(yùn)算、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、查閱文獻(xiàn)資料、編寫說明書等技能。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(jì)能力。具體要求學(xué)生掌握本課程的工藝設(shè)計(jì)原理、步驟和方法。通過設(shè)計(jì)圖紙和說明書能對(duì)所設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行闡述和論證。設(shè)計(jì)有關(guān)資料和圖紙應(yīng)保證計(jì)算準(zhǔn)確、字體端正、圖面清潔、設(shè)計(jì)合理，所有計(jì)算部分應(yīng)有完整的計(jì)算過程，以達(dá)到全面訓(xùn)練的目的。132 聚合反應(yīng)機(jī)理及影響因素（1） 聚合機(jī)理丙烯酰胺聚合反應(yīng)機(jī)理屬于自由

26、基反應(yīng)，符合自由基連鎖聚合反應(yīng)機(jī)理的一般機(jī)理，由鏈引發(fā)、鏈增長和鏈終止等基元反應(yīng)組成。此外還常伴有鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)。器總反應(yīng)式為：nCH2=CHC(=O)NH2 CH2CH（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。 單體濃度：根據(jù)釜式大塊水溶液聚合工藝要求和綜合考慮傳熱、攪拌、物料輸送等因素控制在25%。 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。 雜質(zhì)：體系中雜質(zhì)主要有未反應(yīng)單體、水、空氣中的氧、AA等。這些雜質(zhì)含對(duì)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。133 水解機(jī)理

27、在堿性條件下，PAM在較低溫度（4060）就易于水解，反應(yīng)是由氫氧根離子0H-對(duì)酰胺羰基的親核加成，及胺離子NH2-的消除，丙烯酰胺結(jié)構(gòu)單元生成丙烯酸結(jié)構(gòu)單元，如下圖所示。水解反應(yīng)基本上是不可逆的。CH2CHCH2CH CH2CHNH2- CH2CHNH3 C=O HOCO- C=O C=ONH2 NH2 OH O-在強(qiáng)堿條件下，酰胺基的堿性水解反應(yīng)對(duì)酰胺和氫氧根離子均呈一級(jí)反應(yīng)，總的活化能為56.5kj/mol。表明PAM的水解過程是由兩個(gè)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。當(dāng)堿液濃度較高時(shí)，溶劑解可以忽略，表現(xiàn)為與OH-成正比。第二章 原料、產(chǎn)品的物理及化學(xué)性質(zhì)2

28、1 原料主要有丙烯酰胺、純水、引發(fā)劑。 丙烯酰胺：分子量：71.08；形態(tài)：片狀晶體；密度：1.22kg/L；熔點(diǎn)84.5；沸點(diǎn)：125；蒸汽壓：9.33×10-5Pa；蒸汽密度：2.46（空氣=1）；聚合熱：81.51kj/mol；閃點(diǎn)138；平衡含水量：1.7(g水/kg干PAM)。 水：密度：998.1kg/h；比焓：209.3kj/mol；比熱容：4.74×103j/(kg.K)；熱導(dǎo)率：64.8×102w/(m.K)；黏度：549.4×106Pa.s；表面張力：676.9×104N/m。 引發(fā)劑：白色柱狀或粉狀結(jié)晶，易燃；熔點(diǎn)105；

29、不溶于水，遇熱分解放出氮?dú)夂陀袡C(jī)氰化物。22 PAM物理及化學(xué)性質(zhì)221 PAM的結(jié)構(gòu)PAM在結(jié)構(gòu)上最基本的特點(diǎn)是：（1）分子鏈具有柔順性和分子形狀的易變性。（2）分子鏈上有與聚丙烯酰胺單元數(shù)目相同的側(cè)基酰胺基，而酰胺基具有極高的極性、易形成氫鍵和高反應(yīng)活性。222 PAM的物理性質(zhì)密度：1.302g/cm3；臨界表面張力：3540mN/m；玻璃化溫度：188；軟化溫度：210。223 PAM的性能PAM具有良好的親水性和水溶性，其水凝膠親水而不溶于水；高黏性和良好的流變調(diào)節(jié)性；酰胺基極易與水或含有OH基團(tuán)的物質(zhì)形成氫鍵，產(chǎn)生很強(qiáng)的吸附作用；酰胺基的高反應(yīng)活性可使PAM衍生出很多變性產(chǎn)物。2

30、.2 .4 PAM性能指標(biāo) 表2-1項(xiàng)目固含量%最小顆粒%（0.15mm）不溶物%黏度mPa.S分子量水解度%濾過比篩網(wǎng)系數(shù)溶解時(shí)間h分布寬度數(shù)值87.90.960.1923.02×10730.21.4430.5212第三章 生產(chǎn)流程簡述31 工藝路線確定311 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(jī)理中確定選擇出自由基聚合，同時(shí)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(shí)施方法。該工藝路線包括了自由基形成和鏈增長過程；由于水溶劑存在要考慮水分的干燥。要獲得陰離子型聚合物須進(jìn)行堿性NaOH

31、水解；操作方式為連續(xù)操作。312 單體原料路線的確定通過比較丙烯腈的硫酸水合法、銅催化水合法和生物酶催化水合法等生產(chǎn)方法優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際情況，選擇丙烯腈銅催化水合法。313 溶劑的選擇因選擇水溶液聚合法，故溶劑為水。314 引發(fā)劑的選擇工業(yè)最常采用的AM聚合引發(fā)劑使氧化還原引發(fā)體系。該體系大概有兩種：一是無機(jī)過氧化物與氧化劑組成；二是有機(jī)組成的氧化還原引發(fā)體系。因?yàn)槿軇樗途酆戏磻?yīng)活化能考慮，選擇偶氮二異丁腈（E總=62kJ/mol）。315 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（050）引發(fā)聚合，引發(fā)速率快，對(duì)溫度依賴性小。32 生產(chǎn)流程簡述聚合工段主要

32、由計(jì)量配料、聚合、研磨輸送等崗位組成。具體流程為：將單體AM水溶液裝進(jìn)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(jì)量泵入通有氮?dú)獾木酆细辉诰酆细獌?nèi)加引發(fā)劑，在氮?dú)獾姆諊麻_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(jī)研磨后螺桿輸送到造粒器造粒；將小膠塊狀進(jìn)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(jìn)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(jìn)粉碎機(jī)破碎到規(guī)定的顆粒尺寸，然后將粉碎后的聚合物喂進(jìn)振動(dòng)篩，以分離除去大塊聚合物；將篩選后的聚合物儲(chǔ)存進(jìn)成品倉，最后將產(chǎn)品裝進(jìn)包

33、裝袋。33 車間概況該車間設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)5000噸聚丙烯酰胺。主原料：單體聚丙烯酰胺；溶劑水；引發(fā)劑偶氮二異丁腈。生產(chǎn)原理：采用水溶液均聚的方法，使聚丙烯酰胺、水和引發(fā)劑等在配料罐中配料，泵至聚合釜進(jìn)行水溶液聚合。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。3.4 車間組成該車間主要由聚合工段、水解工段和后處理工段組成。聚合工段主要由計(jì)量配料、聚合、研磨輸送等崗位組成。水解工段由水解、研磨輸送等崗位組成。后處理工段主要由干燥、篩分、包裝等崗位組成。設(shè)計(jì)范圍包括：聚合工段至后處理工段的物料衡算，聚合工段、干燥工段、后處理工段的各種設(shè)備選型，管路計(jì)算，物料流程圖、帶控制點(diǎn)工藝

34、流程圖、平面布置圖等。車間設(shè)備采用露天與廠房內(nèi)布置相結(jié)合原則。其中罐區(qū)、尾氣煙囪，空氣過濾采用露天布置，其他全部采用廠房內(nèi)布置。3.5 生產(chǎn)制度考慮裝置的大修，采用年開工時(shí)為8000h。全裝置主要采用連續(xù)操作方式，局部采用間歇操作方式。全裝置采用五班三倒制，每班8小時(shí)工作制。36 安全防護(hù)措施361 聚合工段該工段使用的原料有丙烯酰胺、純水以及偶氮二異丁腈等，根據(jù)這些原料的性質(zhì)，查閱化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)、化工生產(chǎn)安全與防護(hù)等確定車間火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)為乙級(jí)；車間建筑屬于一類工業(yè)建筑。設(shè)計(jì)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)。此外，還應(yīng)注意以

35、下問題： 車間內(nèi)禁止使用明火；禁止穿帶釘子鞋進(jìn)入裝置現(xiàn)場；禁止吸煙；禁止隨意使用鐵器碰擊設(shè)備；機(jī)動(dòng)車未經(jīng)許可不的進(jìn)入廠區(qū)。 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)。 生產(chǎn)人員上崗必須佩帶好勞動(dòng)保護(hù)用品，在接觸丙烯線胺等有毒化合物時(shí)必須帶好手套、面具及其他防護(hù)用品。 生產(chǎn)人員在生產(chǎn)過程中要即使檢查，消除漏點(diǎn)。 設(shè)備跑料、儲(chǔ)罐冒頂應(yīng)立即采取緊急措施，切斷物料來源，控制現(xiàn)場，及時(shí)回收流失物料，消除危險(xiǎn)。 生產(chǎn)設(shè)備超壓時(shí)應(yīng)采取緊急排空措施，必須有專人監(jiān)護(hù)現(xiàn)場。 在生產(chǎn)裝置檢修敲打設(shè)備的時(shí)候，必須使用銅制工具或在鐵制工具上涂上黃油，以免引起火花。 生產(chǎn)現(xiàn)場

36、禁止存放大量易燃易爆物品。 設(shè)備開車前必須使用氮?dú)庵脫Q，聚合系統(tǒng)內(nèi)氧含量必須小于0.2%。 各儲(chǔ)罐裝料不得超過規(guī)定裝料系數(shù)，而且要有氮?dú)獗Ｗo(hù)。常壓罐保壓不超過0.05MPa，受壓罐保壓0.4MPa。362 后處理工段后處理工段除了有聚合工段的物料，還有水解產(chǎn)生的氨氣，是易燃易爆物品，處理屬于易燃易爆崗位。注意事項(xiàng)如下： 水解裝置和干燥裝置在清理前要切斷外接管線，切斷電機(jī)，有氮?dú)庵脫Q，并分析可燃物濃度含氧量等，合格后人員方可入內(nèi)。 后處理的電器、轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備多，生產(chǎn)人員上崗必須穿好工作服戴好安全冒。所有電器設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)中禁止用手亂動(dòng)。 生產(chǎn)工作服內(nèi)禁止帶東西，防止落入設(shè)備內(nèi)影響生產(chǎn)。 設(shè)備檢修要有動(dòng)火

37、票，并有專人監(jiān)護(hù)，切斷電源，嚴(yán)禁啟動(dòng)。 成品倉庫禁止吸煙、使用明火，非崗位人員禁止入內(nèi)，庫內(nèi)要經(jīng)常保持衛(wèi)生。第四章 工藝計(jì)算及主要設(shè)備選型41 物料衡算411 計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)年產(chǎn)量5000t；年開工時(shí)間8000h；單體總轉(zhuǎn)化率99.5%；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0.44MPa；計(jì)量罐壓力0.1MPa，泵壓0.8MPa。設(shè)計(jì)選用配方：單體25%；引發(fā)劑4×10-5%；水約75%。全裝置總損耗2.3%，總收率97.7%。損耗分配如下：包裝損失：0.1%除塵損失：2.0%研磨損失：0.2%412 計(jì)算基準(zhǔn)連續(xù)反應(yīng)操作過程以

38、kg/h為基準(zhǔn)。413 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(shí)產(chǎn)膠量5000×1000÷8000=625kg/h需30%的AM溶液 625÷30%=2084kg/h按99.5%轉(zhuǎn)化率計(jì)算30%的AM溶液及純AM的需求量AM溶液：2084÷99.5%=2094kg/h純AM ：625÷99.5%=628.14kg/h 未反應(yīng)AM單體的量2094-2084=10kg/h 隨25%的AM溶液帶入的水量2094×（1-30%）=1465.86kg/h設(shè)引發(fā)劑在聚合時(shí)全部反應(yīng)，

39、AIBN用量625×4×10-5%=2.5×10-4kg/h配料后溶液濃度為25%，故純水加入量（625÷0.995%）÷0.25×0.75-1465.86=418.56kg/h 合 計(jì)聚合釜物料衡算列下表4-1如下：組 分kg/ht/dt/a進(jìn)料30% AM溶液2.09×10350.261.68×104AIBN2.50×10-46.00×10-62.00×10-4純 水4.19×10210.063.35×103合 計(jì)2.51×10360.242.02&#

40、215;104出料PAM6.25×10215.005.00×103AM1.00×1010.268.88×101水1.88×10345.101.51×104合 計(jì)2.51×10360.242.02×1044.1.4 一次研磨物料衡算（損失率：0.1%）該段總損失251×103×01%=2.51kg/h其中損失：PAM 625×0.1%=0.625kg/hAM 11×0.1%=0.011kg/h水 1.88×103×0.1%=1.88kg/h獲得：PAM 62

41、5-0.625=624.38kg/hAM 11-0.011=10.989kg/h水 1.880-1.88=1878.12kg/h一次研磨物料衡算列表4-2如下：組 分kg/ht/dt/a進(jìn)料PAM6.25×10215.005.00×103AM1.10×1010.268.88×101水1.88×10345.201.51×104合 計(jì)2.51×10360.202.02×104出料PAM6.24×10214.984.99×103AM1.09×1010.268.79×101水1.88

42、×10345.121.50×104合 計(jì)2.50×10360.102.00×104總 損 失2.510.100.02×1044.1.5 水解工段物料衡算水解方程式如下：CH2CH（C(=O)NH2 ）nNaOHCH2CH（C(=O)ONa）nNH3CH2=CHC(=O)NH2NaOHCH2=CHC(=O)ONaNH3PAM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- 624×25%×（94.08/71.08）=207kg/hPAM 624×75%=468kg/h

43、AM- 10.99×（94.08/71.08）=14.55kg/h消耗NaOH溶液 （156/71.08）(10.99/71.08)×40=187.97kg/h產(chǎn)生NH3（156/71.08）(10.99/71.08)×17=39.94kg/h產(chǎn)生水18797×50%=93.98kg/h得總水1.88×10393.98=1.98×103kg/h水解工段物料衡算列表4-3如下：組 分kg/ht/dt/a進(jìn)料PAM6.24×10214.984.99×103AM1.09×1010.268.79×101

44、水1.88×10345.121.50×104NaOH1.88×1024.512.01×103合 計(jì)2.80×10367.202.24×104出料PAM4.68×10211.263.74×103AM-1.50×1010.361.20×102水1.98×10347.521.58×104PAM-2.07×1024.971.66×103NH34.0×1010.963.20×102合 計(jì)2.80×10367.202.24×10

45、44.1.6 二次研磨物料衡算（損失率：0.1%）該工段物料總損失280×103×0.1%=2.8kg/h其中損失：PAM- 207×0.1%=0.21kg/hPAM 468×0.1%=0.47kg/hAM- 15×0.1%=0.015kg/hNH3 40×0.1%=0.040kg/h水 1.98×103×0.1%=1.98k/h得到物料 280×103-2.8=2.79×103kg/h其中：PAM- 207-0.21=206.79kg/hPAM 468-0.47=467.53kg/hAM- 1

46、5-0.015=14.99kg/hNH3 40-0.04=39.96kg/h水 1.98×103-1.98=1.98×103k/h二次研磨物料衡算列表4-4如下：組 分kg/ht/dt/a進(jìn)料PAM4.68×10211.263.74×103AM-1.50×1010.361.20×102水1.98×10347.521.58×104PAM-2.07×1024.971.66×103NH34.0×1010.963.20×102合 計(jì)2.80×10367.202.24

47、5;104出料PAM467.5311.223.74×103AM-14.990.361.20×102水1.98×10347.521.58×104PAM-206.794.961.65×103NH339.960.963.20×102合 計(jì)2.79×10366.962.23×104總 損 失0.01×1030.240.01×1044.1.7 干燥工段物料衡算（水分干燥：64%，除塵損失：1.6%）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)6

48、4%，氨氣全部揮發(fā)，則原顆粒含水量：1.98×103kg/h原顆粒脫水量：2.79×103×64%=1.79×103kg/h干燥后含水量：（1.98-1.79）×103=0.18×103kg/h除塵損失：PAM- 206.79×1.6%=3.31kg/hPAM 467.53×1.6%=7.48kg/hAM- 14.99×1.6%=0.24kg/h水 180×1.6%=2.88kg/h獲得：PAM- 206.79-3.31=203.48kg/hPAM 467.53-7.48=460.05kg/hA

49、M- 14.99-0.24=14.75kg/h水 180-2.88=177.12kg/h干燥工段物料衡算列表4-5如下：組 分kg/ht/dt/a進(jìn)料PAM467.5311.223.74×103AM-14.990.361.20×102水1.98×10347.521.58×104PAM-206.794.961.65×103NH339.960.963.20×102合 計(jì)2.79×10366.962.23×104出料PAM460.0511.043.68×103AM-14.750.351.18×102水

50、117.124.25142×103PAM-203.484.881.63×103合 計(jì)855.4020.53684×103總 損 失144.63.470.12×104水 分 干 燥179042.96143×1044.1.8 包裝工段物料衡算（除塵損失：0.4%，包裝損失：0.1%）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：855.4×0.4%855.4×(1-0.4%)×0.1%=4.27kg/h其中：PAM- 203.48×0.4%203.48×(1-0.4%)×

51、;0.1%=1.02kg/hPAM 460.05×0.4%460.05×(1-0.4%)×0.1%=2.30kg/hAM- 14.75×0.4%14.75×(1-0.4%)×0.1%=0.06kg/h水 177.12×0.4%177.12×(1-0.4%)×0.1%=0.88kg/h包裝工段物料衡算列表4-6如下：組 分kg/ht/dt/a進(jìn)料PAM460.0511.043.68×103AM-14.750.351.18×102水117.124.25142×103PAM-203

52、.484.881.63×103合 計(jì)855.4020.53 684×103出料PAM457.7610.993.66×103AM-14.690.351.17×102水116.244.23141×103PAM-202.464.861.62×103合 計(jì)851.1520.24 681×103總 損 失4.250.290.03×10342 設(shè)備計(jì)算及選型421 聚合釜計(jì)算（1） 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 設(shè)計(jì)溫度：聚合釜內(nèi)50，釜外100；設(shè)計(jì)壓力：聚合釜內(nèi)0.4MPa，聚合釜外1.0Mpa；工藝要求容積13m3；裝料系數(shù)=0.8；連續(xù)操

53、作。（2） 聚合釜容積的確定按6小時(shí)聚合時(shí)間確定總?cè)莘eAM=0.998×25%=0.2495t/m3V總=5000/(0.2495×30%×8000/6)=50.10m3需13m3的聚合釜臺(tái)數(shù) 50.10/13=3.85臺(tái)圓整為4臺(tái)，考慮1.2的備用系數(shù)，則需4m3聚合釜5臺(tái)。（3） 聚合釜筒體直徑與高度的確定一般聚合釜的長徑比在1-3之間，高徑比大有利于傳熱，但不利于攪拌。綜合考慮取高徑比2.4。 聚合釜筒體直徑的確定：設(shè)計(jì)中初選V封=1m3，按下式估算聚合釜筒體直徑 Di=1.854m圓整取1.9m。 封頭容積及直邊高度的確定：封頭選用橢圓形封頭。根據(jù)Di查化

54、工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)第三冊(cè)第230頁及化工設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)第四卷第10頁查得 V封=0.864m3；m封=479kg 筒體高度的確定：有Di=1.9m查化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)附表1-1得每米筒體的體積V1、面積A1、質(zhì)量m1，得 V1=2.545m A1=5.66m2 A1=716kg根據(jù)公式 H=（V-V封）/V1得H=(13-0.864)/2.545=4.769m取H=4.8m。則 V實(shí)=4.8×2.545+0.864=13.08m3考慮攪拌器等所占容積，實(shí)際有效容積為13.08 （4） 夾熱套直徑及高度得確定 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頁表25-3知：Di在700-1800之間時(shí)，夾套直徑為 Dj=Di+100 因Di=1900mm，得 Dj=1900+100=2000mm 夾套高度得確定：夾套越高，傳熱面積越大，但過高會(huì)影響封頭得裝卸。選用乙型平焊法蘭，其基本尺寸可由化工設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)第四卷第358頁查得法蘭總質(zhì)量為1184.6kg。取h=150mm,s=16mm，則 H夾=4.8-(0.15+0.016)=4.634m （5） 聚合釜筒體壁厚的確定根據(jù)=1900mm,P