年產(chǎn)1500噸雙酚A型環(huán)氧樹脂工藝的設計說明

1、產(chǎn)1500噸雙酚A型環(huán)氧樹脂的工藝設計摘要：本設計采用一步法工藝生產(chǎn)雙酚A型環(huán)氧樹脂，即把環(huán)氧氯丙烷和雙酚A在催化劑氫氧化鈉作用下進展縮合，是在同一條件下進展開環(huán)和閉環(huán)反響的生產(chǎn)工藝，得到的是低分子量的液態(tài)環(huán)氧樹脂。本文從合成工藝、生產(chǎn)技術(shù)、車間布置、環(huán)境保護等方面對年產(chǎn)1500噸的雙酚A型環(huán)氧樹脂進展了詳細的設計與計算，設計容主要包括：工藝流程設計，工藝路線選擇，生產(chǎn)過程物料衡算與能量衡算，工藝設備的選型與計算，車間布置設計，三廢處理與其綜合利用等。關(guān)鍵詞：雙酚A型環(huán)氧樹脂；一步法；工藝設計ii/69Annualoutput1,500TonsBisphenolAEpoxyresinProce

2、ssDesignAbstract：Thedesignusesaone-stepprocesstoproducebisphenolAepoxyresins,epichlorohydrinandbisphenolAthatisundertheeffectofsodiumhydroxidecondensationcatalyst,theproductionprocessisperformedopen-loopandclosed-loopresponseunderthesameconditions,theobtainedlowmolecularweightepoxyresinisaliquid.Fro

3、mtheaspectsofthesynthesisprocess,productiontechnology,plantlayou,andenvironmentalprotectionontheannualoutputof1,500tonsbisphenolAresindetaildesignandcalculation,designshouldinclude：processdesign,processrouteselection,productionprocessmaterialbalanceandenergybalance,Selectionandcalculationofprocesseq

4、uipment,plantlayoutdesign,wastetreatmentandcomprehensiveutilization.KEYWORD：SBisphenolAepoxyresins;One-step;Workshopprocessdesign中文摘要英文摘要目錄引言1環(huán)氧樹脂開展史1雙酚A型環(huán)氧樹脂的特點和用途1雙酚A型環(huán)氧樹脂生產(chǎn)原料22表1.1環(huán)氧樹脂的主要原材料與規(guī)格23雙酚A型環(huán)氧樹脂合成方法444工藝流程設計5工藝流程框圖5工藝流程表達7物料衡算8計算條件與數(shù)據(jù)理8環(huán)氧樹脂收集9縮合工段物料衡算：10回收過量環(huán)氧氯丙烷13熱量衡算14對溶解釜進展熱量衡算141418反

5、響階段18脫苯所需熱量計算2325脫苯用冷凝器冷卻水用量計算設備選型26反響釜的設計2628282829303030接收的設計攪拌器的設計34脫苯用冷凝器的設計373738383939394040404141換熱器核算41414243434445工廠布置設計48工廠設計的容與規(guī)4849廠址選擇的依據(jù)和原那么車間的布置50505152給水、排水系統(tǒng)52電力供給與生產(chǎn)控制53535353三廢處理與其綜合利用54廢水的處理55回收利用55廢渣的處理56噪聲56環(huán)氧樹脂平安生產(chǎn)和相應的環(huán)境保護57環(huán)氧樹脂平安生產(chǎn)和環(huán)境保護的重要性5757環(huán)氧樹脂生產(chǎn)平安考前須知與相應勞動保護措施57585859591

6、引言環(huán)氧樹脂開展史分子中含有兩個或更多個環(huán)氧基團的樹脂即為環(huán)氧樹脂，它從創(chuàng)造到規(guī)?；a(chǎn)經(jīng)歷了相當長的時間。早在十九世紀后期的1891年，德國人Lindmann就曾經(jīng)把環(huán)氧氯丙烷和對苯二酚反響，縮聚成樹脂并用酸酐使其得到固化，但其使用價值并沒有被與時發(fā)現(xiàn)。到了二十世紀前期，一直沒有人進展進一步的研究，當?shù)臅r候已經(jīng)到了1930年，在之后的1934年，Schlack把含有一個以上的環(huán)氧基團的化合物用胺類化合物聚合成高分子，并在德國公開發(fā)表專利。到了1938年，瑞士Pierrecastan和美國的發(fā)表的專利，可以看出，他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)雙酚A和環(huán)氧氯丙烷經(jīng)過縮聚反響可以產(chǎn)生環(huán)氧樹脂，再參加有機胺或鄰苯二甲

7、酸鹽就可以使樹脂固化，并且它表現(xiàn)出優(yōu)異的粘附性能。這些發(fā)現(xiàn)促使美國的DeVoe-Raynolds公司在1947年首次在工業(yè)中開場了環(huán)氧樹脂的生產(chǎn)。瑞士CIBA公司，美國的Shell公司以與DeChemical公司也開場了環(huán)氧樹脂的工業(yè)化生產(chǎn)，并在此根底上進展進一步的開發(fā)和應用工作。環(huán)氧樹脂在澆鑄，防腐蝕涂料，金屬粘合劑，電絕緣性的應用等領域等都在1950取得了突破。環(huán)氧樹脂作為一個行業(yè)蓬勃開展。我國從1958才開場對環(huán)氧樹脂進展研究，但很快就投入了生產(chǎn)。在當前，雙酚A型環(huán)氧樹脂的產(chǎn)量占到了環(huán)氧樹脂總產(chǎn)量的85%以上。雙酚A型環(huán)氧樹脂的特點和用途雙酚A型環(huán)氧樹脂是由雙酚A和環(huán)氧氯丙烷在堿性條件下

8、經(jīng)過縮合，經(jīng)水洗、脫溶劑精制成的高分子化合物。通常根據(jù)環(huán)氧樹脂分子量的上下，把它分為超高分子量樹脂M=10萬45萬，高分子量樹脂M=1400-8000中等分子量樹脂M=400-1400丨和低分子量樹脂MC400。雙酚A型環(huán)氧樹脂的性能，隨分子量的升高也表現(xiàn)出一定的變化規(guī)律。規(guī)律1/69如下:分子量上升、環(huán)氧值降低、軟化點上升、固化物硬度下降、羥基含量上升、固化物柔韌性增強、固化溫度上升環(huán)氧樹脂的固化在不同分子量時期主要作用的基團是不同的，在低分子量時主要是通過環(huán)氧基的反響，當隨著分子量的逐漸增大時，羥基的作用逐漸增大，而環(huán)氧基的作用明顯減小，所以超高分子量的環(huán)氧樹脂不需要借助固化劑便可以形成堅

9、韌的涂膜。因為環(huán)氧樹脂被稱為人工橡膠，其制品具有良好的物理機械性能、電氣絕緣性能等、耐化學藥品性，故廣泛應用于涂料、玻璃鋼、膠黏劑、灌封、電子澆鑄、層壓板、包裝等領域。1.3雙酚A型環(huán)氧樹脂生產(chǎn)原料表1.1環(huán)氧樹脂的主要原材料與規(guī)格雙酚A(BPA)228.29結(jié)晶體熔點：155.5C密度：1.195g/環(huán)氧氯丙烷ECH92.52外觀：無色透明液體純度：99.5wt%密度20C1.184g/1.180外觀：白色粒狀或粉狀沸點：117.9C純度：99.5wt%78.11餾程C：109112密度：0.8620.868g/沸點：80C氫氧化鈉NaOH40.01FQ含量：0.003wt%密度：2.13g

10、/雙酚A:白色片狀或粒狀的晶體，有毒，室溫下輕微溶于苯、甲苯、二甲苯,溶解度隨溫度增加急劇增加，不溶于水，溶于醚、醇、丙酮和堿性溶劑。環(huán)氧氯丙烷：有仿氯氣味，無色，有毒，不穩(wěn)定，對眼睛有強烈的刺激，有麻醉性有潛在致癌性，微溶于水，可溶解于醚、醇與甲苯中。取樣化驗時，要取上層。氫氧化鈉：白色半透明的晶狀固態(tài)，具有強堿性，易溶于水，腐蝕性較強苯：無色有甜味的透明液體，難溶于水，但是一種良好的有機溶劑，溶解有機分子和一些非極性的無機分子的能力很強。1.4雙酚A型環(huán)氧樹脂合成方法雙酚A型環(huán)氧樹脂是在堿性催化劑（通常用NaoH）乍用下由環(huán)氧氯丙烷和雙酚A經(jīng)縮合而成，反響歷程在學術(shù)界還沒有統(tǒng)一的認識。但其

11、合成反響大體如下：開環(huán)反響：雙酚A的羥基和環(huán)氧氯丙烷在堿的催化下，環(huán)氧基發(fā)生反響，生成端基為氯化羥基的化合物。2閉環(huán)反響：氯化羥基和NaOH發(fā)生反響，之后脫HCI形成環(huán)氧基。開環(huán)反響：新生成的環(huán)氧基和雙酚A的羥基發(fā)生反響生成具有端羥基的化合物。開環(huán)反響：端羥基化合物和環(huán)氧氯丙烷進一步反響生成具有端氯化羥基的化合物。5閉環(huán)反響：生成的氯化羥基再NaOh反響，然后脫HCI生成環(huán)氧基。在環(huán)氧氯丙烷過量情況下，連續(xù)進展上述開環(huán)一閉環(huán)反響，最終即可得到端基為環(huán)氧基的雙酚A型環(huán)氧樹脂。由于雙酚A型環(huán)氧樹脂的反響歷程較復雜，學術(shù)界尚有爭論上述反響是縮聚過程中可能的主要反響。此外還可能有一些不可防止的副反響，

12、如酚羥基與環(huán)氧基的反常加成反響和環(huán)氧基的水解反映等。假設反響條件得到嚴格的控制（如投料配比、NaoH用量與投料快慢、反響過程的溫度、加料順序、原料純度等等），畐阪響即可受到控制，就可獲得預定相對分子質(zhì)量的線型雙酚A型環(huán)氧樹脂。投料時調(diào)節(jié)雙酚A與環(huán)氧氯丙烷的用量比，就可以制得平均相對分子質(zhì)量不同的環(huán)氧樹脂。液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂合成方法歸納起有兩種：一步法和兩步法。一步法可4/69分為一次加堿法和二次加堿法；二步法可分為間歇法和連續(xù)法目前低分子量液體環(huán)氧樹脂和中分子量固體環(huán)氧樹脂一般采用一步法工藝；高分子量環(huán)氧樹脂采用兩步法。二步法工藝的優(yōu)點：與一步法相比，它具有設備少、生產(chǎn)工藝簡單、無三廢排放、

13、工時短、產(chǎn)品質(zhì)量易調(diào)控等優(yōu)點。但本設計產(chǎn)量低仍采用一步法。2工藝流程設計2.1工藝流程框圖環(huán)氧氯丙烷NaOHV冷卻洗滌產(chǎn)品圖2.1工藝流程框圖工藝流程表達在帶有攪拌裝置的反響釜參加雙酚A與環(huán)氧氯丙烷，升溫到70C,保溫30分鐘,使雙酚A溶解,然后冷卻降溫到50C,于50C-55C下滴加第一批NaOH溶液，約4小時加完，然后升溫到55C-60C,并保溫4小時,使之充分反響.減壓蒸餾回收還未反響的環(huán)氧氯丙烷,約2小時.使反響物冷卻到65C下,參加苯，同時滴加第二批NaOH溶液,1小時滴加完，反響在65C-70C保溫3小時.反響物冷卻到40C以下時放入別離器中用熱水洗滌，分出水層，直到環(huán)氧樹脂的苯溶

14、液透明,環(huán)氧樹脂溶液經(jīng)過過濾器過濾進入儲槽再去精制釜精制.先常壓蒸餾,然后減壓蒸餾,蒸出苯,蒸出的苯經(jīng)過冷凝器進入苯回收器,樹脂經(jīng)過過濾器過濾進入儲槽,得到產(chǎn)品.生產(chǎn)周期約16小時3物料衡算3.1計算條件與數(shù)據(jù)理1假設每年生產(chǎn)300天，那么每天的產(chǎn)量為:Md=1500-300=5t/d一天生產(chǎn)一批，分兩釜進展，那么每釜的產(chǎn)量為m=5/2=2.5t2）原料單耗如下：表3.1工藝配方原料名稱用量mol用量w雙酚A1502環(huán)氧氯丙烷2.75565苯1.20224氫氧化鈉2.422133.2環(huán)氧樹脂收集環(huán)氧樹脂進出料框圖如下:環(huán)氧樹脂苯NaCI水少量的堿和鹽回收苯回收苯水與少量的堿和鹽雜質(zhì)3.1環(huán)氧樹

15、脂回收進出料框圖設環(huán)氧樹脂的收率為95%最后得到的是99%勺環(huán)氧樹脂99%勺環(huán)氧樹脂產(chǎn)品：2500.00Kg進入別離器的純環(huán)氧樹脂質(zhì)量：2500.00X99滄95%=2605.26Kg產(chǎn)品中的純環(huán)氧樹脂：2500X99%=2475.00Kg產(chǎn)品中的雜質(zhì)：2500i%=25.00Kg由上計算得到物料衡算表表3.2環(huán)氧樹脂回收衡算表輸入物料質(zhì)量Kg輸出物料質(zhì)量Kg純環(huán)氧樹脂2605.26環(huán)氧樹脂純物質(zhì)2475.00雜質(zhì)25.00未回收到105.26總計2605.26總計2605.263.3縮合工段物料衡算:環(huán)氧氯丙烷雙酚A30%勺氫氧化鈉反響環(huán)氧氯丙烷樹脂與雙酚A水、鹽腳圖3.2縮合工段物料衡算圖

16、反響的總方程式為:O口H+(+2)I4aCL+(n+SjHjC由表3.1中雙酚A和環(huán)氧氯丙烷的比值可知n=0設環(huán)氧氯丙烷的質(zhì)量為x，氫氧化鈉為y，雙酚A為z,氯化鈉為t，水為r那么xzy2605.26trx=1415.92Kgz=1746.86Kgy=612.31Kgt=894.36Kgr=275.47Kg雙酚A的轉(zhuǎn)化率為95%那么輸入物質(zhì)雙酚A的：1746.86-95%=1838.8(kg環(huán)氧氯丙烷：1838.80-502X565=2069.57kg氫氧化鈉：1838.80-502X213=780.21kg輸出物質(zhì):雙酚A:1838.80-1746.86=91.94kg環(huán)氧氯丙烷：2069.

17、57-1415.92=653.65kg氫氧化鈉：780.21-612.31=169.90kg氯化鈉：894.36kg水：275.47kg以上計算可得到以下物料平衡表表3.3縮合工段物料衡算表輸入物質(zhì)質(zhì)量kg輸出物質(zhì)質(zhì)量kg雙酚A1838.80雙酚A91.94環(huán)氧氯丙烷2069.57環(huán)氧氯丙烷653.65氫氧化鈉780.21氫氧化鈉169.90苯507.00苯507.00環(huán)氧樹脂2605.26其中有105.26未回收到水275.47氯化鈉894.36總計5195.58總計5195.583.4回收過量環(huán)氧氯丙烷環(huán)氧氯丙烷g冷凝器環(huán)氧氯丙烷g冷凝器環(huán)氧氯丙烷I圖3.3環(huán)氧氯丙烷回收框圖設冷卻回收率為

18、97%:對于輸入物料為一股：環(huán)氧氯丙烷：653.65kg對于輸出物料為一股：環(huán)氧氯丙烷：653.65X97%=634.04cg由以上計算可得以下物料平衡表：表3.4回收物料平衡表輸入物料質(zhì)量kg輸出物料質(zhì)量kg環(huán)氧氯丙烷653.65回收環(huán)氧氯丙烷634.04未回收19.61總計653.65653.65收率：97%4熱量衡算4.1對溶解釜進展熱量衡算根據(jù)化學工程手冊可知雙酚A的溶解熱可由下式估算：Hs1=Hm=TmK1/M在式中Hm-熔融熱，kcal/kgTm-熔點KK1-系數(shù)M-分子量那么計算結(jié)果為：hs1=Hm=TmK,/M=157+273X13.5/228=25.46kcal/kg=106

19、.6kJ/kg那么單釜雙酚A溶解時吸熱量為:5i=hs1m=106.6X1838.80=1.96X10kJ釜向四周散失的熱量計算公式為：Q3=F（Ttwt）X10-3其中F設備散熱外表積，m22t散熱外表向四周圍介質(zhì)的傳熱系數(shù)，W/m?Ctw散熱外表的溫度，Ct周圍介質(zhì)溫度，C散熱持續(xù)的時間，s假設取反響釜的R=0.7m，有效高度h=1.95m，那么t=250C，tw=700C=8.100.045twt=8.100.045X70-25=6.08W/mlC=1800s那么計算結(jié)果為：Q2=FT(twt)X10-3=8.57X6.08X70-25:X1800X10-33=2.74X10kJ原料升溫

20、所需熱量計算公式為：Q3=mCp,|T2T1n其中：Cp,|=xw,iCp,l,ii1T1=298.15KT2=343.15K定性溫度：T=T1+T2/2=320.5K查得氫氧化鈉在定性溫度下的定壓熱容為：Cp=0.81kJ/(kgK)由化學工程手冊可知：定性溫度下的定壓熱容由Kopp規(guī)那么估算,其估算式為雙酚A:Cp=nc/m=1.32kJ/(kg=1.32kJ/(kg?K)環(huán)氧氯丙烷：Cp=nG/M=29.7+2X28.3+24.9+29.7/92.52=1.52kJ/(kg?K)單釜原料中環(huán)氧氯丙烷、氫氧化鈉和雙酚A的質(zhì)量百分含量分別為:Xw,環(huán)氧氯丙烷=2069.57/4688.58=

21、0.44XNaOH=780.21/4688.58=0.17Xw,雙酚a=1838.80/4688.58=0.39n那么CpXw,iCp,i,ii1=0.44X1.52+0.17X0.81+0.39X1.32=1.32kJ/(kg?K)原料升溫所需熱量為：Q3=mCp,|T2T1=4688.58X1.32X50=3.09X105kJ那么溶解階段所需熱量為：Q=Q1+Q2+Q3=7.80X105kJ假設采用100C飽和水蒸氣供熱，冷凝為100C的飽和水，常壓下水汽化熱為2258kJ/kg，假設熱量利用率為80%那么溶解階段單釜加熱水蒸氣用量為：m=7.80X105十2258-0.8=431.41k

22、g物料溶解后在反響釜中可采用夾套通冷水的方法，由70E冷卻至55C，假設冷卻水的進口溫度為25C，出口時的溫度為40C。由WhCphT2)%Cpc(t2tj得冷卻水用量為:WcWhCph(T2)Cpc(t2tj=4688.583.2(7555)=4.174(4025)=4792.67kg反響階段(1)對反響熱的衡算：根據(jù)化工數(shù)據(jù)環(huán)氧樹脂(l)標準生成焓的估算式為:fHl=fHg,298-vH298由Joback法估算fHg,298如下:fHg,298=68.29+niHi=68.29+-1212.59=-1144.30kJ/mol由C-G法估算vH298如下：vH298=6.83+niHi+n

23、jHj=6.83+527.12-11.43=522.52kJ/mol那么fHl=fHg,298-vH298=-1144.30-522.52=-1666.82kJ/mol環(huán)氧氯丙烷(l)標準生成焓的估算式為：fHl=fHg,298-vH298由Joback法估算fHg,298如下：fHg,298=68.29+niHi=68.29+-207.20=-138.91kJ/mol由C-G法估算vH298如下：vH298=6.83+niHi+njHj=6.83+24.03+0=30.86kJ/mol那么fHl=fHg,298-vH298=-138.91-30.86=-169.77kJ/mol雙酚A(c)標

24、準生成焓的估算式為：mH298fHc,298=fHl，298-mH298=fHg,298-vH298-由Joback法估算fHg,298如下：fHg,298=68.29+niHi=68.29+(-311.53)=-243.24kJ/mol由C-G法估算vH298如下：vH298=6.83+niHi+njHj=6.83+135.34+0=142.17kJ/mol由Joback-Reid法估算新298如下:mH298=-0.88+niHi那么=-0.880+27.72=26.84kJ/molfHc,298=fHg,298-vH298-mH298=-243.240-142.17-26.84=-412

25、.25kJ/mol查出或計算出了產(chǎn)物與反響物的標準生成焓如下:表4.1相關(guān)物質(zhì)標準生成焓由此可計算出反響熱為:產(chǎn)物fHm物料名稱反響物fHmkJ/molkJ/molNaCI-411.12NaOH-425.60HO（l）-285.83環(huán)氧氯丙烷（l）-169.77環(huán)氧樹脂（l）-1666.82雙酚A（c）-412.25rHm=nifHm（產(chǎn)物）-口fHm（反應物）-1666.82-411.12X2-285.83X2-425.60X2-169.77X2-412.25=-1457.73kJ/mol雙酚A和環(huán)氧氯丙烷的進料溫度為55C系統(tǒng)反響溫度也為55E計算輸入焓如下：雙酚A和環(huán)氧氯丙烷輸入焓為：H

26、環(huán)氧氯丙烷，雙酚A入=mCp,mT氫氧化鈉的輸入焓為:HNaOH入=mCp,mT=780.21X0.81X55-25=1.90X104kJH輸入=H環(huán)氧氯丙烷，雙酚A入+HNaOH水溶液，入=0+1.90X104=1.90X104kJ計算輸出焓如下:H輸出=mCp,m=2605.26X1.495+894.36X0.413+275.47X4.2+653.65X1.523+91.94X1.317X55-255=1.96X10kJ那么反響階段放熱量為:Q=H輸出-H輸入=1.96x105=1.96x1051.90 x10=1.77x105kJ反響放出的熱通過夾套通冷水帶出，如假設冷卻水進口溫度為25

27、r，之后出口溫度為45C。由Q=WCpc(t2tj計算得反響階段冷卻水的用量為:WcQCpc(t2tj5=1.77104.174(4525)=2120.26Kg4.2脫苯所需熱量計算假設雙酚A環(huán)氧樹脂與苯的混合物經(jīng)過濾送入蒸發(fā)器后，升溫到110C物料由于升溫所需的熱量可由下式計算:Q1=mCpt其中的其中的Cpxw,iCp,i查出計算出或查出環(huán)氧樹脂和苯的平均定壓比熱容分別為：1.254kJ/(kgK)和1.868kJ/(kgK)，分別在系統(tǒng)中的質(zhì)量百分數(shù)為:Xw,環(huán)氧樹脂=2605.26/2605.26+507.00=0.84Xw,苯=507.00/2605.26+507.00=0.16那么

28、那么Cpxw,iCp,ii1=1.254X0.84+1.868X0.16=1.254X0.84+1.868X0.16=1.35kJ/(kg=1.35kJ/(kgK)物料升溫所需熱量為:Q1=mCpt2605.26+507.00X1.350X110-80=1.26X105kJ苯汽化所需的熱量計算：苯在常壓下汽化熱為393.9kJ/kg苯汽化所需的熱量為：Q2=507.00X393.9=1.99X105kJ那么脫苯時蒸發(fā)器所需的熱量為:Q=Q1+Q2=1.26X105+1.99X105=3.25X105kJ單釜進料中脫苯所需的總熱量為：5Q總=3.25X10X25=6.50X10kJ采用100C飽

29、和水蒸氣供熱，冷凝后為100C飽和水。常壓下的水的汽化熱為2258kJ/kg，假設熱量利用率為80%那么脫苯時蒸發(fā)器加熱水蒸氣的用量為：6.510522580.8=359.83kg4.3脫苯用冷凝器冷卻水用量計算假設冷卻水進口時的溫度為25C，出口時的溫度為65E那么由Q2=WCCpc(t2t1)計算得脫苯時冷凝器中冷卻水用量為：q2Wc-Cpc(t2ti)5=6.510=4.174(6525)=3893.15kg5設備選型5.1反響釜的設計物料體積計算：脫環(huán)氧氯丙烷前表5.1釜物料體積表物質(zhì)質(zhì)量m(kg)密度(kg/|)體積vI)雙酚環(huán)氧氯丙烷氫氧化鈉d=1532.33+1753.87+36

30、6.30=3652.5L考慮到雙酚A加釜后體積增大，所以取裝料系數(shù)n=0.75那么過V=Wn=3652.5/0.75=4870.00L脫環(huán)氧氯丙烷后表5.2釜物料體積表物質(zhì)質(zhì)量m(kg)密度（kg/l）體積V1）雙酚A1838.801.201532.33環(huán)氧氯丙烷2069.571.181753.87苯507.000.88576.14氫氧化鈉780.212.13366.30脫除的環(huán)氧634.041.18537.32氯丙烷因為溶解時體積變化較小可忽略不計，那么每釜物料體積為：Vd=1532.33+1753.87+576.14+366.30-357032=3691.32L考慮到實際溶解時雙酚A和氫氧

31、化鈉都是固體，反響起泡或沸騰的通常裝料系數(shù)n可取0.60.7，反響較平穩(wěn)的n應取值0.60.85。所以取裝料系數(shù)n=0.8V=Wn=3691.32-0.8=4614.15L由上計算根據(jù)化工容器與設備簡明設計手冊，選公稱容積為5m3的鋼制機械攪拌容器，橢圓形底、蓋，筒體徑Di=1600mm,高度H=2410mm。由于物料對鋼材腐蝕性不強，工作的溫度為20C100C,不高于常壓工作,t=113MPa=0.85（雙那么可選用Q235-APc=1.1x0.1=0.11MPaDi=1600mm面焊對接接頭，局部無損檢測），取C2=4mmPcDj2tPc0.11160021130.850.11=0.92m

32、mSd=S+C2=0.92+4=4.92mm經(jīng)查得：C1=0.25mmSd+C1=4.92+0.25=5.17mm取整后厚度為S=6mm，復驗sx6%=6X6%=0.360.25故最后取C=0.25mm,該筒體可用6mm厚Q23AA鋼板制作采用標準橢圓形封頭，其厚度可按下式計算:PcDit20.5Pc式中Pc=0.11MPa式中Pc=0.11MPaD=1600mmt=113MPa=0.85；取C2=4mm那么0.111600=0.92mm=0.92mmSd=S+C2=0.92+4=4.92mmC1=0.25mmSd+C1=4.92+0.25=5.17mm圓整后取厚度為S=6mm,復驗SX6%=

33、6X6%=0.360.25故最后取C=0.25mm,該封頭可用6mm厚Q23AA鋼板制作。式中Pt=1.25P=1.25X0.11=0.14MPa/t=1；P=Pc=O.IIMPs,S=Sn-C:=6-4.25=1.75mm,s=235MPa那么FT(DiSe)T2Se=0.14(16001.75)21.75=64.1MPa而0.9s=0.9X0.85X235=179.8MPa可見TV0.9s，所以水壓試驗強度足夠。焊法蘭。材料選Q235-A,根據(jù)4701-2000標準選用DN1600PN0.25:MPa的甲型平根據(jù)式根據(jù)式P(DiSJ2se夾套選用U型夾套，采用碳鋼制造和釜體焊接。夾套的直徑

34、選取依據(jù)化工設備機械根底課程設計指導書表4-3,那么選取夾套的直徑Dg=Di+100，其中D為釜體徑Di=1600mm,所以夾套徑為1700mm夾套壁厚確實定夾套工作溫度為100C，壓力為常壓，故材料可選用Q23AA。壁厚的計算TOCo1-5hz計算公式為：S穽2Pc=0.1117002113=0.97mmSd=S+C2=0.97+4=4.97mm查得C1=0.25mm+C1=4.97+0.25=5.22mm圓整后取厚度為Sn=6mm，復驗SX6%=6X6%=0.360.25故最后取C=0.25mm,該筒體可用6mm厚Q23AA鋼板制作。同理，封頭材料也選用Q23AA,厚度為6mm夾套筒體和封

35、頭的水壓試驗強度校核根據(jù)式Pt(DiSe)0.92Se式中Pt=1.25P=1.25X0.11=0.14MPa/式中Pt=1.25P=1.25X0.11=0.14MPa/=1；P=Pc=0.11MPa,Se=Sn-C=6-4.25=1.75mm,s=235MPa那么PT(DiSe)2se=0.14(17001.75)21.75=68.1MPa而0.9s=0.9X0.85X235=179.8MPa可見Tv0.9s,所以水壓試驗強度足夠夾套高度的計算反響釜容積按下封頭和筒體二局部容積之和計算查化工容器與設備簡明設計手冊可知，公稱直徑D=1600mm、高度H=2500mm的筒體容積為：2.011X2

36、.41=4.847m3;公稱直徑D=1600mm曲面高度為400mm直邊高度為25mm壁厚為6mm的標準橢圓封頭的容積為0.587m,那么反響釜容積為：V=4.847+0.587=5.43m3。夾套高度可由下式計算:H1VV寸V1式中：一一裝料系數(shù)v反響釜容積，mV封封頭容積，mVi一米高筒體的容積，m那么Hi=2.011=2.00m由以上計算可知反響釜的夾套最小高度為2.00m，筒體液面高度約2.00m。接收的設計(1)進料管原料進料管采用二45X3.5mm無縫鋼管，管的一端切成45C，伸入反響器少許，配有平焊密封管法蘭。萃取劑進料管采用二32X3.5mm無縫鋼管，管的一端切成45C,伸入反

37、響器少許，配有平焊密封管法蘭。出料管物料出料管采用二57X3.5mm無縫鋼管，配有平焊密封管法蘭。廢水出料管采用二45X3.5mm無縫鋼管，管的一端切成45C，伸入反響器少許，配有平焊密封管法蘭。(3)夾套接收加熱蒸汽入口管選用二45X3.5mm無縫鋼管。冷凝水出口管選用二45X3.5mm無縫鋼管。攪拌器的設計以液體為主的攪拌操作中，常將被攪拌物料分為液-液，汽-液，固-液，汽-液-固四種情況，攪拌操作既可以看做是一種獨立的流體力學疇單元操作，用以促進物料混合為主要的目的；往往又是完成其它的單元操作的必要手段，用以促進傳熱、傳質(zhì)和化學反響等為主要的目的。攪拌過程所涉與的流體的流動、傳質(zhì)、傳熱等

38、影響因素繁多。流動狀態(tài)、密度、黏度或黏度差、非牛頓流體的流變性、外表力以與幾何因素等都是影響因素,其中粘度的影響是最大的。取整個反響器中的液體密度為p=1200kg/m3，粘度為卩=0.58Pas。查表選定D/T=0.4,T=2200,得D=0.88m取攪拌等級為6級，那么根據(jù)化工原理中對應表可知攪拌等級為6時的總體流速=11m/min。那么攪拌槳葉排出流量qd=11x=41.79m/min攪拌轉(zhuǎn)速公式:攪拌轉(zhuǎn)速公式:N=qdNqdD3假設在湍流區(qū)，Re104,由D/T=0.4，根據(jù)排量與攪拌雷諾數(shù)的關(guān)系圖，可知Nd=0.69o那么N=88.90r/min此時雷諾數(shù)：22K1ND_1200(8

39、8.9/60)0.88，NRe2373.40.58可查得Nq=0.46,重新計算轉(zhuǎn)速N=N=NqdD341.790.460.883=133.3r/min22此時雷諾數(shù)：2e=匹=1200（133.3/6）O88=3560.200.58可查得Nq=0.5，重新計算轉(zhuǎn)速N=魚二41.793=122.7NqdD30.50.88322此時雷諾數(shù)：2e=匹=1200（122.7/60）.88=3275.40.58此時讀出Nq=0.5，與上一個設定的Nq相近，故攪拌槳葉流速可確定為N=122.7r/min=2.0r/s攪拌功率的計算公式為P=Npn3d5其中Np功率準數(shù)；n攪拌器轉(zhuǎn)速；P流體密度；d攪拌器

40、直徑綜上知區(qū)域流動狀態(tài)為湍流，其功率曲線呈水平直線，此時功率準數(shù)Np為常數(shù)，P=KpND設槳葉為六葉平直渦輪，查聚合反響工程根底第五章表5-1得：K=3.82，3535另E么：P=Npnd=3.82X1200X2X0.88=19352.98W19Kw表5.2反響釜尺寸表項目規(guī)格/條件釜壓力常壓釜外壓力常壓釜溫度v70C夾套溫度25C換熱型式夾套換熱介質(zhì)冷水筒體高度2410mm筒體直徑1600mm筒體壁厚6mm封頭厚度6mm夾套咼度2000mm夾套直徑1700mm夾套壁厚6mm封頭直邊高度25mm封頭曲面咼度400mm封頭容積30.587m反響釜容積5.43m3反響釜材料不銹鋼表5.3攪拌器設計

41、表項目規(guī)格/條件槳葉直徑0.88m槳葉轉(zhuǎn)速2r/s槳葉數(shù)6功率19Kw5.2脫苯用冷凝器的設計本設計采用的管殼式換熱器也稱列管式換熱器結(jié)構(gòu)鞏固，并可承受較高的壓力，其制造工藝較成熟，適應性大、材料圍廣等優(yōu)點，因而目前仍是煉油、化工與石油化工生產(chǎn)中的主要設備。固定管板式換熱器是管殼式換熱器中的一種，其設備結(jié)構(gòu)簡單，每根管子都能單獨更換和清洗，在同樣的殼徑，布管是最多的，管板由管子支撐，在各種管殼式換熱器中其管板較薄，也是管殼式換熱器中造價最低的一種，因此得到廣泛應用。苯的定性溫度為:80(g)80(I)37/69冷卻水的定性溫度為:25652平均溫度較小，所以選擇固定式列管換熱器，該設計任務的熱流體為苯的蒸氣,冷流體為水，為使熱流體通過殼壁向空氣中散熱，提高冷卻效果，令苯和水的蒸氣走殼程，冷卻水走管程。苯的汽化熱為：394.66kJ/kg冷凝苯所需熱量為：Q1=507.00X394.66=2.00XIQ4kJ暫按單殼程、四管程考慮，逆流時平均溫度差:苯蒸氣80Cg-80Cl冷卻水65E25Ct15C55Ct2t15515=30.8Cin5515因殼程為蒸氣，t=1，選用單殼程可行ReQCptdui2.00104=155.57kg0.80110=12430.70.0