年产5000吨191#UP树脂生产车间设计说明

. 理工大学本科生毕业设计年产5000吨UP树脂生产车间设计学院系： 材料学院 专业班级： 复材0701学生： 晞指导教师：进波学位论文原创性声明本人重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进展研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承当。作者签名： 年 月 日学位论文使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保存并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或局部容编入有关数据进展检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、囗，在 年解密后适用本授权书2、不囗 。请在以上相应方框打“作者签名： 年 月 日导师签名： 年 月 日34 / 39目录摘要1Abstract21绪论32设计总论42.1设计依据42.2设计原那么42.3生产制度52.4原料与成品的技术规格和质量控制5、原料规格：如表2.1所示：5、191#UP树脂技术指标：如表2.2所示：63、191#UP工艺流程设计73.1工艺条件分析7、原料分子数比的影响7温度和压力影响7、空气中氧气的影响7、烯类单体与UP树脂混溶73.2减压法生产流程83.3树脂质量控制1784、物料衡算104.1、配方设计104.2、物料衡算过程10、日产量计算：10、聚酯的聚合度和摩尔数。10、各原料的理论用量。10、各原料的实际投料量在理论用量的根底上加5%11、产率计算11、苯乙烯与其他辅助材料的用量。115热量衡算125.1热量衡算概述125.2热量衡算812、物料吸热12、热载体的选用12、物料加热时间与热载体进出口温度确定12、热载体与物料之间热平衡计算135.3油管与油泵的选择13油管的选择与安排13、油泵的选型135.4热功率计算1013、热载体总量估算13热功率计算146设备的选型与设计11156.1反响釜与稀释釜的选型15、反响釜选型15、稀释釜选型15、配套搅拌器的选型156.2液体料贮罐的选型166.3输送泵的选型166.4真空系统确定1016真空泵的选用16真空缓冲罐的设计8176.5废水接收罐的设计186.6丙二醇计量罐的设计186.7CO2系统确实定12196.8冷凝器的选择与设计1420、冷凝面积确实定20、换热量计算1520、立式冷凝器的设计217车间布置设计227.1车间厂房的整体布置227.2厂房的平面布局227.3厂房柱网布置227.4生产厂房的空间布置8227.5设备布置237.6厂房建筑面积238非工艺专业设计要求248.1对土建立计要求248.2对供电的要求248.3对给排水的要求259车间经济概算269.1车间本钱计算269.2车间投资计算279.3车间经济概算2810其他问题3010.1车间生产协作问题3010.2 生产技术工艺问题3010.3车间的平安技术与劳动保护3010.4对过程控制的要求3110.5环境保护与节能减排3110.6对设计的一些设想31参考文献32致33摘要不饱和聚酯树脂是热固性树脂中最常用的一种，它是由饱和二元酸、不饱和二元酸和二元醇缩聚而成的线形聚合物，经过交联单体或活性溶剂稀释形成的具有一定黏度的树脂溶液。论文主要设计了：191#UP树脂的生产车间。本设计采用将苯酐、顺酐和丙二醇二步法投料在反响釜中减压缩聚成不饱和聚酯，在用苯乙烯稀释成191#UP树脂。设计包括：工艺流程设计，物料衡算，热量衡算设备选型设计，车间布置设计，非工艺专业设计和车间经济概算等。设计年产量为5000吨。图纸包括工艺流程图，车间布置图，非标准件设计图，零件图。本文的特色是：1、引进自动化控制系统代替人工对工艺参数进展准确控制，提高产品的质量稳定性；2、照明使用节能灯具，表达节能环保的理念；3、可以在本设计根底上利用“过程强化的方法提高生产效率。关键词：191#，不饱和树脂，生产工艺，设计选型，过程强化AbstractUnsaturated polyester resin is the most commonly used thermosetting resin, it is chiefly the decompression fasculation of dibasic acid and dibasic alcohol, after crosslinking monomers or activity formed has certain solvent dilute solution of resin viscosity.The content is designed annual output of 5,000 tons of 191 # UP resin production plant.This design uses the will phthalic anhydride, maleic anhydride and propylene glycol ldpe-g-nvp reaction kettle of feeding-composting in relief polycondensation into unsaturated polyester, with styrene diluted in into 191 # UP resin.The design including: process design, material calculation, heat calculation selection of equipment design, workshop layout design, the professional design and workshop process etc. Economic budget. In the design,the output of the workshop is 5000 tons per year.The features of the design:1, the introduction of automation and control system in place of artificial precise control of process parameters to improve the quality of the product stability; 2, using energy-efficient lighting, lamps, reflect the concept of energy saving; 3, on the basis of this design can use Process intensification approach to increase productivity.Key words:191#; UP; Production Process; Design and choice,process intensification.1绪论不饱和聚酯树脂是热固性树脂中最常用的一种，它是由饱和二元酸、不饱和二元酸和二元醇缩聚而成的线形聚合物，经过交联单体或活性溶剂稀释形成的具有一定黏度的树脂溶液，简称UP树脂。不饱和聚酯树脂的合成过程包括线型不饱和聚酯的合成和用苯乙烯稀释聚酯两局部。其中合成不饱和聚酯的反响釜，装有搅拌装置、回流冷凝别离器与夹套加热或冷却装置。稀释釜是在缩聚反响完成后将不饱和聚酯用乙烯基单体稀释溶解用的，其容积大于反响釜，并装有搅拌装置、回流冷凝器与夹套保温装置。不饱和聚酯树脂在加工成型方面，随着应用领域的扩大，从手糊、喷射成型开展到袋压、注塑、模压、缠绕、拉挤成型等，成型工艺设备也多样化，生产机械化、自动化程度逐渐提高，产品质量稳定，本钱降低，实现了高效生产2。不饱和聚酯树脂的品种很多，由于本设计的产品对象为191#UP树脂，所以这里着重介绍下。191#UP树脂是有顺酐、苯酐和丙二醇经缩合反响生成聚酯，再经苯乙烯稀释而成。其特性有颜色浅、固化快、较好的机械性能。适用于各种普通FRP制品。不饱和聚酯树脂的工业化生产方法现已相对成熟，但如何提高产品的质量稳定性，一直是树脂工厂设计的难题，为了解决这个问题，通常是通过在工艺设计是使用“二步法投料，在本设计中除了使用“二步法的常见方法，还可以使用在一个大型反响釜中生产以便于控制一个生产批次的工艺参数从而提高产品的稳定性。同时由于只有一个反响釜而不能轮流进展维护所造成的停产，可将只计算在休息日中。即提高日产量。本设计为191#UP树脂的生产车间设计，年产为5000吨。设计过程包括工艺流程设计、物料衡算、热量衡算、设备的选型、车间布置设计、非工艺专业设计、车间经济概算等。2设计总论2.1设计依据根据设计任务书的要求，依据树脂合成工艺、机械设计、车间布置等，并查阅相关专业资料，结合现今工厂设计最新趋势，进展毕业设计年产5000吨191#UP树脂生产车间设计。2.2设计原那么1生产规模：年产5000吨191#UP树脂，实行间歇式生产。2生产方式：UP树脂生产方式依据缩聚反响实施的方法的不同，分为熔融缩聚法，溶剂共沸脱水法，减压法三种4。熔融缩聚法：利用醇、酸直接熔融缩聚，除参加反响物外，不再参加其他物料。利用醇、水的沸点差，结合惰性气体的通入，使反响过程中生成的水别离出来。溶剂共沸脱水法：在缩聚反响过程中参加溶剂如甲苯、二甲苯利用甲苯和水的共沸点较水的低，将反响生成的水迅速带出，促使缩聚反响完成。优点是反响比拟平稳，易控制，制品颜色较浅，但需要一套水回流系统，且需注意防火。减压法：在缩聚反响进展到2/33/4时，抽真空减压脱水，减压速度为10分钟真空度增加100mmHg，真空度到600700mmHg为止，待反响物料酸值到达要求。此是树脂含水量较少，分子量较大。比拟上述各方法，且目前绝大多数合成树脂厂多采用减压法生产，因此本设计中也采用减压法合成。3投料方式：合成树脂所用原料油固体和液体物料两种，一种是通过高位计量槽直接投料，另一种是通过泵将物料打入计量槽投料。后者较准确。本设计中苯二醇的投料方式采用第二种方式。固体物投料方式，采用直接投入反响釜，简单经济。4流程特点：在投料过程中，根据投料的时机不同，分为“一步法和“二步法3。“一步法是指在生产过程中，原料按配比在反响初期一次性投料合成树脂。“二步法是指在生产过程中，原料、单体分批投入反响釜，如首先将二元醇和苯酐投入反响釜，在酸值达90100时再投入顺酐直至反响终止。实践证明在一样条件下，两种方法所生产的树脂性能不同。“二步法所生产树脂的热变形温度与物理性能比“一步法所生产的要好，比方热转变点，巴氏硬度，弯曲模量等。根据上述两种方法，所得树脂性能比拟和目前多数厂家所采用方法，本设计采用“二步法。5设备选型原那么：主要设备的选用应根据生产规模，通过计算确定反响釜和稀释釜等设备的型号和规格，同时要注意工艺条件对设备的特殊要求，如耐温程度、耐腐蚀程度，同时在满足条件下尽量选择价廉物美产品。2.3生产制度、工作日确定：一年按365天计，出去双休522天、公休7天、设备检修4天等共115天。工作日共计250天。生产班数与人员确定：参考有关生产厂家人员情况，并结合本设计调价，确定生产班数为一班，具体人员安排情况如下：生产人员：20人技术人员： 5人保 安： 2人主 任： 2人质检人员： 2人共 计：31人2.4原料与成品的技术规格和质量控制、原料规格：如表2.1所示：表2.1 原料规格原料分子量规格熔点密度纯度外观顺酐98.06工业级52.61.31499.0白色片块苯酐148.11工业级1311.52799.5白色片块丙二醇76.09工业级1.036无色透明液体石蜡工业级50-700.9白色固体环烷酸酮绿色粘稠液体HQ110.11工业级170.31.332白色结晶UV-9228.24工业级61-6498.5淡黄色结晶苯乙烯104.151-30.630.9063无色透明在外购置原料和产品包装前应对其进展以上诸多参数检验，以保证其质量，特别是原料的质量，只要稍微存在微量的杂质就会明显影响树脂性能。、191#UP树脂技术指标：如表2.2所示：表2.2191#UP树脂技术指标项目技术指标外观透明，浅黄色液体粘度PaS0.20.5比重g/cm1.2固体含量%6066酸值mgKOH/g2836凝胶时间minutes10253、191#UP工艺流程设计3.1工艺条件分析、原料分子数比的影响任意一组分过量愈多，所得产物的平均分子量就愈小。在本设计中醇与酸的摩尔比是1.0/1.1，理论上可得聚合度为10的高聚物，产品性能也较好。但假设聚合度过大，那么生产的聚酯年度太大，与苯乙烯的混溶性变差，易分层，同时给施工带来困难，因此要严格控制原料的摩尔比。温度和压力影响缩聚反响可按反响常数的大小分为几类。酯化反响平衡反响常数K约为410之间。A+BC+D K=要想获得分子量较大的缩聚产物，就必须提高反响温度和减压或加压，使平衡向有利于生成聚酯飞方向移动。一般而言，升温有利于反响更快的到达平衡。但并不是温度越高越好，当温度超过250时，发生二元羧酸的脱羧反响和高分子化合物得热裂解等副反响；也促使沸点较低的原料如二元醇的挥发损失；其次反响过迅速，易造成溢锅。因此，酯化反响控制在一定的温度围，逐步升温。反响后期，聚酯粘度增大，少量水分子不易汽化溢出，这时要抽真空减压，使水分溜出，利于反响进展到底。、空气中氧气的影响缩聚反响一般是在熔融状态下进展，温度很高。高温下，空气氧气能使缩聚物发生氧化裂解反响，树脂颜色变深，粘度下降，有时形成胶状外表结皮，严重影响产品质量。一般需通过惰性气体保护，一般认为通入惰性气体能起到排除空气的作用、带走缩水和加速反响进展等效用。、烯类单体与UP树脂混溶在树脂从缩合釜中放出与苯乙烯掺合前，应参加稳定剂，而且控制温度不超过90，否那么会导致稳定剂的失效而发生凝胶现象。3.2减压法生产流程1生产前的检查，检查生产供水、供气与设备运转情况；2试真空密度达680700Hg，检查底阀是否漏气，按配方依次投入丙二醇、苯酐等原料；3升温至100左右，开动搅拌器，通入惰性气体CO2，翻开回流冷却水。4升温至150160，出现缩合反响水，调节柱头问题，控制馏头温度在105左右5保持反响釜温度在1955。至反响物酸值到达指定要求8890此时投入顺酐。6升温至205，馏头温度控制在105以下，停止加热，保持此温度至缩水量达2/33/4。7当出水速度减慢时，减压蒸馏，减压速度为100mmHg/10min。在200mmHg时保持0.5h;在300400mmHg时保持0.5h;在620680mmHg时保持1.5h。8当反响物酸值到达402时，反响根本完成，停止抽真空，冷却降温至190参加石蜡、氢醌等搅拌30min。9在稀释釜中放入苯乙烯，环烷酸酮搅拌混合均匀。10翻开反响釜底阀，将树脂放入稀释釜控制树脂的流速混合后温度小于90，搅拌均匀。11当混合温度降至5060，取样分析样品合格，出料装桶12生产后检查，关上生产用水、电、汽与设备停机。3.3树脂质量控制17在生产工艺过程中，主要控制温度、气流、搅拌、压力和酸值等。1温度控制 主要有控制一下部位温度需控制：反响釜中心部位的料温；反响釜釜壁局部的料温；夹套中油温；分馏柱顶部蒸汽的温度。常简称“馏头温度；冷凝器的进水与出水温度；稀释罐中心部位的料温；稀释罐夹套中介质温度。反响釜中心部位的温度为反响物温度，但接近釜壁部位的料温直承受夹套中介质温度的影响其温度与中心部位不同。在良好的搅拌下，其温差不大；在搅拌不良时，存在明显温差，使树脂聚合的温度不均匀，甚至可能产生局部凝胶。夹套中油温不能过高，否那么反响物升温过快，釜壁可能产生焦化结皮。分馏柱顶部的蒸汽温度即“馏头温度的控制也很重要。在聚酯化反响不饱和聚酯化反响物中，该温度要控制在100左右，因为大量醇在反响物中，醇可与水形成共沸物，在较低温度下，把醇蒸出，使醇损失，达不到合成要求。对以上个点温度可用多点温度记录仪进展记录监视，也可通过计算机进展程序控制。2搅拌速度和惰性气体流量控制 搅拌速度快、惰性气体流速高，会使反响大为加速，水分可以加快排除，但醇的挥发损失也增多，如发生酸值停滞过早即可能为失醇太多，需加醇补救。故一般调整好搅拌机速度后不再改变，而用调节惰性气体流量的方法来调节釡的搅拌状况。惰性气体流量由流量计显示，也可由计算机控制。3酸值和粘度控制 反响混合物的酸值和粘度要定时测定，并作出酸值-时间和粘度=时间曲线，和标准曲线相对照，检查与控制反响过程的根本方法。每半小时测定酸值和粘度酸值一般由80左右开场，到反响终点5060，同时记录反响温度、分馏柱顶部蒸汽温度、油介质温度金恩惰性气体流量和排出水量。4、物料衡算4.1、配方设计191#UP树脂的配方见表4.1表4.1191#UP树脂配方原料分子量熔沸点密度g/cm3配比重量%丙二醇76.09(188.2)1.0362.15苯酐148.11131(285)1.5271顺酐98.0652.6(199.7)1.3141缩水量181.001聚酯1.1264.5苯乙烯104.15-30.63145.20.90635.5石蜡50700.90.036环烷酸酮0.03UV-9228.2464.51.3240.2HQ110.11170.31.3320.014.2、物料衡算过程、日产量计算：实际工作日为250天，那么 日产量=5000吨/250天=20吨/天 聚酯的日产量=20吨64.5%=12.9吨/天、聚酯的聚合度和摩尔数。 聚酯平均分子量 w=100056/40=1400聚酯聚合度 n=w-w水/(2.15w1+w2+w3)=(1400-18)/(2.1576.09+148.11+98.16)=3.82聚酯的摩尔数 m=12.9106/1400=9214.3mol、各原料的理论用量。丙二醇 W1=3.829214.376.092.15=5892.2kg V1= W1/1=5892.2/1.036=5687.5L苯 酐 W2=3.829214.3148.111=5213.3kg V2= W2/2=5213.3/1.527=3414.3L顺酐W3=3.829214.398.061=3451.6kg V3= W3/3=3451.6/1.614=2626.8L缩水量 W水=2n-1mw水=(23.82-1)9214.318=1101.3kgV水= W水/水=1101.3/18=61.22kg、各原料的实际投料量在理论用量的根底上加5%W=W1+5% V=V1+5%丙二醇 W1=5892.2kg 1.05=6186.8kgV1= 5687.5L1.05=5971.8L苯 酐 W2=5213.3kg1.05=5473.9kgV2= 3414.3L1.05=3584.4L顺 酐 W3=3451.6kg1.05=3624.2kgV3= 2626.8L1.05=2758.1L 所以原料总容积 V=V1+V2+V3=12314.3L、产率计算 产率=12.9103/(W1+W2+W3)=84.4%、苯乙烯与其他辅助材料的用量。苯乙烯：理论用量20t35.5%=7.1t；实际用量7.1t1+5%=7.45t 石 蜡：20t0.036%1+5%=7.56kg环烷酸酮：20t0.036%1+5%=7.56kgUV-9：20t0.2%1+5%=42kgHQ：20t0.01%1+5%=2.1kg5热量衡算5.1热量衡算概述化工生产过程中，各工序都要求有确定的温度等工艺条件，并伴有能量的传递或转移以保证稳定生产。热量衡算的主要容是确定传入或传出的能量，确定加热剂或冷却剂的消耗量以与其他能量的消耗，计算传热面积以决定换热设备的工艺尺寸。5.2热量衡算8、物料吸热物料吸热主要反映在物料从室温10升到反响温度160过程中。在反响过程中，物料所吸收热量可认为由生成物放热来提供。反响体系中三种物料的吸热情况分别为：丙二醇：C1=58.64cal/molK=0.7706cal/gK吸热量：Q1=C1M1(T2-T1)=0.77066186.8160-10=7.151105kcal苯 酐：C2=66.92cal/molK=0.452cal/gK；Hm=Tmk1/M查化工工程手册第一篇，取k1=13.5Hm=13113.5/148.11=11.94kcal/kg吸热量Q2=C2M2(T2-T1)+ HmM2=0.4525473.9160-10+11.945473.9=4.365105kcal顺酐：C3=40.41cal/molK=0.412cal/gKHm=Tmk1/M=52.613.5/98.06=7.24kcal/kg吸热量Q3=C3M3(T2-T1)+ HmM3=0.4123624.2(160-10)+7.243624.2=2.502105kcal物料的总吸热量：Q=Q1+Q2+Q3=1.4018106kcal、热载体的选用热载体温度需高达230250，因此选用联甲苯甲烷作为热载体，使用联甲苯甲烷时，设备不需要耐压很高却可以得到搞的加热温度，这是它的明显优点。其Tt=-33，Tb=29.6，Tct=850。、物料加热时间与热载体进出口温度确定物料加热时间为1.5小时，热载体进出口温度分别为230，210、热载体与物料之间热平衡计算根据Q=CMT，得M=Q/(CT)=1.4018106/0.53230-210=1.3224105kg那么热载体的流量为W=M/1.5=1.3224105/1.5=8.8164104kg/h体积流量为V=M/796=110.758m3/h5.3油管与油泵的选择油管的选择与安排10联甲苯甲烷参数如下：=4.21；Cp=4.2910-4kgs/m；=0.88g/cm3有选定的管流速按下式计算管子径，并修正到符合公称直径要求：D=V流体在操作条件下的体积流量，m3/s;u流体的流速，m/s;D管的径，m。设油管热载体流速为5m/s，V=110.758m3/s;,可得d=5.311m.。因此选用DN80的20号钢管作为出油管，回油管选d=0.0885m。因此选用DN90的20号钢管作为出油管，回油管选用DN100的20号钢管。热油管总长60m，经过加热器和反响釜夹套；冷油管总长60m，经过冷凝器和反响釜夹套。、油泵的选型根据输送流体的特性，以与本设计使用的高温介质，选用100Y60B离心泵。选用两台油泵，一开一备，确保在生产过程中能稳定持续的输送载体。查化工工艺设计手册上，100Y60B型离心油泵的主要参数如下：流量：120m3/h 扬程：38m 转速：2950r/min 效率：66% 轴功率：13.3kw 电机功率：17kw允许汽蚀余量：4.2m 叶轮出口宽度16.5mm 叶轮直径184mm5.4热功率计算10、热载体总量估算热油管总长60m，其中DN90为40m包括与冷油管共用35m，DN100为20m，冷油管60m，管道中随时充满着热载体。热载体：热油管容积V1=D2L=0.09235+0.1220=0.3797m3 反响釜夹套容积V2=A(D1-DN)=27.22600-2400/210-3=2.72m 加热器壳程容积V3=0.15m 高压槽中的热载体容积V4估算为0.05m 那么热载体总容积V=1.1V1+V2+V3+V4=3.6297m冷载体：冷油管容积:V1=D2L=0.08260-35+0.1220=0.2827m3 反响釜夹套容积:V2=0加热器壳程容积:V3=0.15m 高压槽中的冷载体容积:V4估算为0.05m 那么冷载体总容积:V=1.1V1+ V2+ V3+ V4=0.5309 总油量为:V=4.1606m 热载体质量为:M1=4.1606880=3661.3kg热功率包括物料吸热量和热载体需热量两局部。热载体从室温10升温到230Q1=CMT=0.533661.3230-10=4.2691105kcalQ=Q+Q1=1.4018106+4.2691105kcal=1.8287106kcal 理论总功率P=1.8287106/0.2336001.5=1472.39kw 考虑到热损失实际总功率P=1.15P=1693.24kw6设备的选型与设计11通过物料衡算与热量衡算，为设备的选型与设计奠定根底，下面就车间中的主要设备进展选型与设备。其中标准进展选型并列出有关数据，非标准件进展设计，并附有图纸。6.1反响釜与稀释釜的选型反响釜与稀释釜选型主要是依据生产规模来确定其大小型号。目前化工设备厂所生产的反响釜主要为搪玻璃反响釜和不锈钢反响釜两类。根据耐热温度，选择不锈钢反响釜。、反响釜选型根据物料衡算，原料总容积为12314.3L，设装料系数为0.9，那么反响釜的理论容积为12314.3L0.9=13682.6L，因此选用14000L反响釜，装料系数为12314.3L14000=0.8796，过量系数0.9-0.8796/0.9=2.27%5%,，可行。查表选用不锈钢K型14000L反响釜，相关参数如下：公称容积：14000L 实际容积：15400L 电机功率25kw传热面积：27.2m2 允许搅拌速度：63-125r/min允许工作压力：罐0.37MPa 夹套0.37MPa允许工作温度：罐0200 夹套0200、稀释釜选型稀释釜物料容积V=201031.12=17857.14L，设装料系数为0.9，那么理论容积为17857.140.9=19841.2L因此选用20000L稀释釜，装料系数为17857.14/20000=0.8929,过量系数为0.9-0.8929/0.9=0.79%，可行。查表选用不锈钢型20000L稀释釜，相关参数如下：公称容积：20000L 实际容积22500L 电机功率40kw传热面积：34.6m2允许搅拌速度：63-125r/min允许工作压力：罐0.37MPa夹套0.37MPa允许工作温度：罐0200夹套0200、配套搅拌器的选型目前化工合成中所用的搅拌器，通常有桨式搅拌器，框式搅拌器等多种类型。在合成树脂生产中，多项选择用框式搅拌器，也称锚式搅拌器其结构比拟巩固，底部形状与反响釜封头形状相似。反响釜用搅拌器：功率P=25kw 搅拌速度n=80r/minP/n=25/80=0.3125查材料与零部件上选用框式搅拌器II2120-95 HG -757-78 材质为1Cr18Ni9Ti。稀释釜用搅拌器：功率P=40kw 搅拌速度n=80r/min P/n=40/80=0.5查材料与零部件上选用框式搅拌器II2120-95 HG -757-78 材质为1Cr18Ni9Ti。6.2液体料贮罐的选型选型原那么：贮罐须满足3-5釜次的投料需要。最大投料体积为：丙二醇5971.8L苯乙烯74500.9063=8220.23L因此丙二醇选用20000L搪玻璃F型贮罐HG5-253-79。 苯乙烯选用25000L搪玻璃F型贮罐HG5-253-79。6.3输送泵的选型丙二醇要求10min输送完毕，那么流量为Q1=5971.810100060=35.83m3/h苯乙烯要求15min输送完毕，那么流量为Q2=8220.2315100060=32.88 m3/h查化工工艺设计手册流体常用流体围，得又累流速为0.52m/s，根据关系算图可选得DN=80mm管。材质为1Cr18Ni9Ti含Mo不锈钢，管壁厚2.5mm。注：管弯均为90弯头；由于温度降低，p、u增大，P增大，因此所选的泵应能满足最低温度下的要求，对于地区取最低温度为10。查化工工艺设计手册选用YG型油泵65YG38，有关参数如下：流量：50 m3/h 扬程：24电机功率：7.5kw 转速：2950r/min允许汽蚀余量：2.6m 效率：72%6.4真空系统确定10真空泵的选用1真空系统的作用真空吸料和给反响釜抽真空，不同时使用抽气量也不同，以抽气量最大时即反响釜真空时为设计依据。要求：真空度：700mmHg 到达时间：2min2抽真空总体积反响釜实际体积为15400L，除去物料12314.3L；缓冲罐取1000L；真空管道与其他容器设为1914L，总计为6000L。由P=700mmHg，t=2min，V=6000L，查化工管路手册下册，抽气速率为420m3/h，因此选用W6V7型往复真空泵，查化工工艺设计手册上得有关系参数如下：抽气速率：770 m3/h 极限真空：10mmHg水管进口直径：3/4inch水管出口直径：3/4inch气管进口直径：5inch 气管出口直径：5inch配用电动机：J02726 电机功率：22kw真空缓冲罐的设计8原那么：按钢制石油化工压力容器设计规定设计。要求：为外压容器，按外压力容器设计规设计。耐压1kgf/cm2 容积1000L 材质：20g钢含碳量为万分之二，压力容器专用钢种。取L/DN=1 DN=1000mm L=1000mm查材料与零部件上册，可得：壁厚 =5mm取负公差0.3mm 腐蚀余量为1mm那么L/D0=1000/(1000+3.72)=0.9927 D0/0=(1000+3.72)/3.7=272.3查化工设备设计根底图153的A=0.00027由20g钢s=245MPa，查图155得B=40那么P=B0/D0=403.7/1000+3.72=0.1469MPa，且P=1kgf/cm2=0.098MPa,PP，因此可选用=5mm的钢板。封头壁厚也取=5mm，取负公差0.8mm，腐蚀余量为1mm查化工设备机械设计根底图152得常用封头Di/2h=1000/2255=2，k1=0.90，Rv=K1Di=0.901000=900mm又A=0.1210/Rv=0.1213.2/900=4.3010-4查图155得B=61那么P=B0/Dv=613.2/900=0.2169MPa，且P=1kgf/cm2=0.098MPa，PP，因此选用封头DN10005查材料与零部件上册115473，有关参数如下：DN=1000mm=5mm 曲边高h=250mm直边高h0=25mm V封=0.151m所以容积V=0.1512+0.521=1.087m简体和封头的连接利用焊接。支座选择：罐重：W=1.020.005+1.20.00527.8103=212.43kg0.5t查化工机械手册选用标准式支座116681支撑式支座：支撑允许负荷：0.5t 支座支撑面积：172cm2支撑单位面积上的压力：2.9MPa重量：6.63kg真空系统使用阀门查化工工艺手册P455，选用螺纹截止阀J11X16具体缓冲罐的结构尺寸见附图 封头开口：气压计接收 F324 法兰HG501258 其他开口均选接收 F803法兰HG5012586.5废水接收罐的设计 原那么：按钢制石油化工压力容器设计规定设计。 要求：耐压1kgf/cm3 容积1000L 材质A3钢简体设计：取L/DN=1 DN=1000mm L=1000mm 壁厚取=5mm废水接收罐的设计过程同真空缓冲罐封头选用标准件，椭圆形封头，115481 DN10005 曲边高h=250mm 直边高h0=25mm V封=0.151m3制作选用标准式A型悬挂式支座116581支座允许负荷：2.5吨 支座支撑面积：185cm3 支撑单位面上压力：13.5MPa 重量：3.48kg选用的垫板材料为1Cr18Ni9Ti，尺寸1601208mm，支座材料选用A3F钢。阀门选用螺纹截止阀J11X10，其上封头开口形式与主要结构尺寸同真空缓冲罐，具体结构尺寸见附图。6.6丙二醇计量罐的设计要求：容积5000L，材质1Cr18Ni9Ti适于安装要求。1取L/DN=1 DN=1700mm L=1700mm那么V筒=0.8521.7=3.8567m3封头按标准115473设计： 曲边高h=425mm 直边高h0=25mm V封=0.700 m3那么V总=V筒+2V封=3.8567+20.7=5.2567 m3总高H=1700+2425+25=2600mm2厚度计算查化学设备机械设计根底容，得=PD/2+C1+C2壁厚 P压 D径 许用应力 焊缝系数C1钢板负偏差 C2腐蚀余量丙二醇投料体积4976.4L= s/hs=196/1.6=122.5MPa=PD/2+C1+C2=17000.101/2122.50.9-0.101+0.3+1=2.147mm因此确定封头与筒体厚度为3mm查材料与零部件上册得：标准为115473筒体DN=1700mm L=1700mm =3mm封头DN17002 h=425mm h0=25mm封头外表积3.25计量罐重与丙二醇总重W=6186.8+1.720.003+3.250.00327.8103=6551.35kg8t查化工机械手册选用A型悬挂式支座A6.0116591支座允许负荷：8吨 支座支撑面积：639cm3支撑单位面上压力：12.5MPa 重量：12.5kg选用的垫板材料为1Cr18Ni9Ti，尺寸27024014mm，支座材料选用A3F钢。计量罐开口：液位计开口接收F502.5 选用HG5010-58法兰其他开口接收F803 选用HG5010-58法兰6.7CO2系统确实定12通入CO2目的：保护生产过程中的产品，防止空气中的氧气与原料反响而使树脂变色。同时帮助去掉水分，加速反响进展，并起到搅拌作用。CO2系统要求：在投料前排除反响釜中的空气。反响过程中在真空泵翻开之前使反响在CO2环境中进展平均流量0.75m3/h因此，可得每釜次得耗气量V=V排+V通=15.4+0.7520=30.4m每瓶CO2在室温25常压1atm状态下的体积：其中CO2液态d=1.0101kg/L，充气量为钢瓶容积45L的80%即36LV瓶=1.101361038.314298441.01105=22.06m采用数只气瓶并联，每周5天工作日更换一次的方法，可使供气平衡，并可减少劳动强度，并联气瓶数n=30.4522.06=6.89，考虑漏气量拟用7个。查化工工艺设计手册可得气瓶有关参数如下：外径280mm 高1600mm 容积45L压力150atm 质量60kgCO2管路采用DN3/4的1Cr18Ni9Ti管为使供气平衡，拟采用串联一只1000L的缓冲罐DN/L=1 DN=1000mm L=1000mm压耐压10kgf/cm2 材料为不锈钢查材料与零部件上册得=5mm封头选用标准件，查材料与零部件上册选用DN10005 115473椭圆形封头：曲边高h=250mm 直边高h0=25mmV封=0.151 m3 S表 =1.16m缓冲罐重：W=1.020.005+1.160.00527.8103=212.9kg支座选用116681支撑式支座，阀门选用J11X10.6.8冷凝器的选择与设计14在合成树脂生产过程中，要用到分馏冷凝器和卧式冷凝器。分馏冷凝器的选择：最常用的有塔板式分馏柱和填料式分馏柱两类。前者结构复杂造价高，后者结构简单易制造，目前合成树脂厂多采用填料式分馏冷凝器，因此选用填料式分馏冷凝器。卧式冷凝器的选择：目前化工厂使用热交换器常用的有列管式换热器，螺旋板式换热器，板翅式换热器，而合成树脂厂目前多采用列管式换热器。列管式换热器又可分为固定管板结构简单，造价低。、冷凝面积确实定最大出水率的选择，在树脂成产中，聚酯反响得时间约为14小时，反响初期，由于可反响基团多，反响剧烈，此时要求冷凝面积最大，取此时出水率为212.4kg/h为平均出水率65.15kg/h的3.4倍。、换热量计算15取出水温度为40Q=C1mt1+mH+ C2mt2=212.40.4773105-100+5391+1100-40=127723.9kcal/h其中C1=0.4473kcal/kgC2=1kcal/kgH=539.1kcal/kg m=212.4kg/h换热面积F=1.2q/K t=1.2127723.9/(15035.5)28.78K为换热系数，由于被冷凝物时含较多CO2和少量丙二醇的水蒸气，有相变化，查化工机械手册取K=150kcal/h。t为管物与冷凝水的温差，t=150+40/2-(32+42)/2=33.5(去夏季时的工况：自来水入口32，出口42)。根据换热面积F=28.78，查化工工艺设计手册上册，选用固定管式换热器114571245，型号为G500IV2535。.、立式冷凝器的设计立式冷凝器的作用主要是用于防止苯乙烯挥发。根据有关厂家的实践经历，本设计采用长2000mm，径80mm，外径200mm的管式冷凝器，材质选用不锈钢。7车间布置设计7.1车间厂房的整体布置厂房布置的方法通常分为集中式和别离式两种，前者占地面积小，降低施工费用，便于中小车间使用。别离式占地面积大，运输线长，造价高，便于大型车间以与有危险的制品的生产。树脂车间的设计，由于公寓特点要求，采用多层建筑集中设计方案，生产区和辅助区别离布置。这种布置在建筑上较为合理，而目前多数树脂车间也都采用这种建筑形式。7.2厂房的平面布局厂房的平面布局取决于生产工艺流程。在选择生产工艺布置形式和进展平面设计的同时，还要结合建筑结构特点，采暖通风，水电供给等条件综合考虑，到达既满足工艺要求，又能降低造价的要求。根据不饱和聚酯树脂合成车间要求厂房面积小，布置集中的特点，常采用混合式平面布置，详见车间布置图。7.3厂房柱网布置厂房柱网布置不仅要考虑工艺特点，同时要符合建筑规那么。多层厂房的柱网一般可为廓式柱网，等跨式柱网，对称不等式柱网，大跨度式柱网。根据不饱和聚酯树脂生产工艺要求，采用4+10+410m的对称不等式柱网为好，既符合多层厂房的建筑要求，又符合生产工艺要求。7.4生产厂房的空间布置8厂房空间布置是指厂房的层数，层高确定，对不饱和聚酯树脂来说，层数一般为三层，而层高以满足采光和设备安装，正常运转为前提。第三层高度：反响釜离操作台H1+H2=1200+900=2100mm分馏柱与卧式冷凝器高度4000mm那么此层高度为H1+H2+4000=2100+4000=6100mm第二层高度：反响釜下部3650-1200=2450，且与稀释釜错开 稀释釜离操作台H1+H2=1500+1600=3100mm 反响釜下部与稀释釜距离1000mm那么此层高度为2450+1000+3100=6550mm第一层高度：稀释釜下部H-H1=4100-1500=2600mm 下面预留1600mm的装成品空间，包装箱高度设为1500mm 此层高度为2600+1600+1500=5700mm综上所述，选择层高为7000mm另车间辅助生活用房按普通民房高度构造。7.5设备布置第一层：电葫芦，磅秤，苯乙烯物料罐，苯乙烯输送泵，丙二醇物料罐，丙二醇输送泵，真空泵第二层：稀释釜，电葫芦第三层：反响釜，电葫芦，计量槽，废水接收罐顶 层：卧式冷凝器详细厂房布置见附图7.6厂房建筑面积厂房建筑面积是根据工艺生产流程与规模，设备布置，设备外形尺寸与操作维修面积，运输通道，物料堆放等确定，在符合建筑模数的要求和满足生产需要以与有一定预留的前提下，应尽量减少厂房占地面积。各层设备占地面积：第三层：反响釜安装面积：D2/4=3.142.62/4=5.31m2 电葫芦安装面积：4m2 高位计量罐占地面积：3.141.72/4=2.27m2 接收罐占地面积：3.141.02/4=0.785m2 共计12.365m2第二层：稀释釜安装面积：D2/4=3.142.82/4=6.154m2 电葫芦安装面积：4m2第一层：电葫芦安装面积：4m2 磅秤安装面积：4m2物料罐占地面积：222/4=6.28m2共计14.28m2比拟各层面积，第三层占地面积最大，留出操作空间和维修空间以平安要求。层面积为：1810=180m2.。8非工艺专业设计要求8.1对土建立计要求1建筑物的防火等级按甲等考虑。2建筑物得等级，考虑到使用年限按二级考虑。3车间产房建筑模数应符合国家制定的建筑统一模数制。4建筑物的结构采用多层结构形式。8.2对供电的要求车间的用电分为生产用电和照明用电，都由厂里的供电系统负责供电除控制线路外，其他动力线，照明线路均由厂里电工房负责安装。1） 对生产用电的计算搅拌机配用电机功率：稀释釜40kw 2小时 反响釜25kw 14小时那么釜用电：402+2514=430度用电：1368.201.5=2052.3度各物料泵用电：功率：7.5kw 时间1/6小时和1/4小时 用电：7.51/6+1/4=3.13度油泵用电：功率：17kw 时间：1.5小时 用电：171.5=22.5度真空泵用电：功率：22kw 时间：14小时 用电：2214=308度共计：430+2052.3+3.13+22.5+308=2815.93度考虑车间其他辅助设施用电，为总量的10%，因此估算车间生产用电总计3097.52度2） 照明用电：车间用电为6.8w/m2，每天照明10小时用电量：6.8180310/1000=36.72度3） 生活区用电：办公室：功率300W时间：2小时男女更衣室：功率200W 时间：4小时男女厕所：功率200W 时间：12小时男女浴室：功率200W 时间：4小时路灯：功率150W 时间：10小时共计6.1度考虑其他生活用电，取6.1度的20%，共7.32度。4） 全车间用电3097.52+36.72