发布时间 : 星期五 文章年产3000吨环氧树脂车间工艺设计更新完毕开始阅读
第
6章 设备选型
6.1计算条件确定
6.1.1 操作工时与生产周期的确定： 工 段 缩合 处理
6.1.2 日生产批次和反应釜个数的确定：
根据所给年产量确定每天生产的吨数，由于日产量较大应采用一日多批量生产，若采用多个反应釜进行生产，设备成本将大大提高，在节省开支及时间等因素的考虑下，应采用间歇式操作，每天生产1批每批2个流程，采用2套反应设备。
工序 备料投料（环氧氯丙烷、双酚A 自然升温 保温 回收过量环氧氯丙烷 降温 苯回收 环氧树脂回收 处理产品 0.5 2.00 0.50 0.50 2.00 0.50 0.75 操作工时（h） 1.00 6.2 缩合工段反应岗位的设备选型：
1.物料体积计算： 各纯物质体积计算列表：
表 6—2 缩合工段反应岗位物料体积表 物质 双酚A NaOH 质量 m (kg) 8395.62 3529.81 密度?(kg/l) 1.195 2.15 1.18 0.88 体积v （l) 7025.62 1641.77 7478.99 4614.23 环氧氯丙烷 8825.21 苯 4060.52 则每批物料的总体积为：
Vd =（7025.62+1641.77+7478.99+4614.23）/9=20760.61/9=2306.73L
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2.反应釜的选型：
由物料衡算求出每天需处理的物料体积后，即可进行计算反应釜的实际容积，公式如下：
nVT =Vd（???）?/24? （6-1） 式中:
Vd -----每天需处理的物料体积； VT-----反应釜的容积；
/
?------反应釜的装料系数；
?------每批操作需要的反应时间； ?/ -----每批操作需要的辅助时间；
n-------反应釜应安装的个数；
?------反应釜生产能力的后备系数。
计算时，在反应釜的容积VT 和台数n这两个变量中必须先确定一个，由于台数一般不会很多，通常可以用几个不同的n值来算出相应的VT值，然后再决定采用哪一组n和VT 值比较合适。
在本次设计中由于产量不大，因此设定：
???/ =24 ，n=1；其中，?取1.1，?取0.75
根据公式nVT =Vd（???/）?/24?得出: VT =(2306.73×24×1.1/（24×0.75×1） =3075.64L
查《化工工艺设计手册》（下）：
选取公式容积为3000L搪玻璃开式搅拌容器，其中重要参数为A=9.3m2，另外选取六叶直叶圆盘涡轮搅拌器。 3.校核传热面积：
由于缩合反应釜是采用夹套冷却，且选用冰盐水作为冷却介质，所以传热系数计算如下： ①求釜侧传热膜系数?1：
?1 =0.73(?/D)(nd?/?)
式中：
20.65
(CP?/?)
0.33
(?/?w)
0.24
(6-2)
?1——釜侧传热膜系数W/ (m2.K)；
D----搅拌釜的直径m； d——搅拌器的直径 m； n——搅拌器的转速rps； ?——液体的密度kg/ m2； Cp——液体的比热J/ (kg.K)； ?——液体的导热系数W/ (m.K)；
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μ——液体在釜内温度时的粘度 Pa. S; ?w——液体在壁温时的粘度Pa. s； 在此计算中个，各参量如下：D=1600mm=1.6m； d= 800mm=0.8m；
n= 80r/min= 80/60rps；
?=（969.08+18.89+126.63+103.37+526.96+35.12)/2053.76 =0.95Kg/m2
查《化工原理 》(陈敏恒)可得到各组分Cp。代入公式：
?=80%?乙醇+20%?水=0.172×80%+0.599×20%=0.2574W/（m.K） μ=80%?乙醇+20%?水 =1.15×80%+1.005×20%=1.121mPa=1.121×10Pa.S 取?/?w =1，把各系数代入公式中得：
-3
?1 =0.73(?/D)(nd?/?)
20.65
(CP?/?)
0.33
(?/?w)
2
0.24
0.65
?10
1 -3
=0.73(0.2574÷1.6)(80/60×0.80×950/1.210)
0.33
×(2670×1.121×
/0.2647)
=1480.24W/(m2.K) ② 求夹套侧传热膜系数?2：
De=D1-DN=1600-1450=150mm=0.15m （5-4） 则Re=Deu?/?
其中：?-----水在夹套内的流速m/s： Re=0.15×0.02×1050/8×10-=3937.5﹥3600 所以接下式计算：
4
?2=9300（?0.8
/De）=9300×（0.02÷0.15）=594.41W/( m2.K)
0.20.80.2
③求传热系数K；
搪玻璃釜的釜壁分两部分，一部分为铸铁层，另一部分为镀上去的搪瓷层, 其参数如下：
铸铁层厚度为 20mm，?=62.8W/ (m.K) 查《化工工艺设计手册》(第三版，下册)：
搪玻璃设备玻璃层厚度一般为 0.8--2.Onnn，取 1. 0mm 查《化工工程手册》(第二版，上卷)：
搪瓷导热系数?：0.87一1.l6W/ (m.K)。取0.9 W/ (m.K) 则 K = 1/ ( 1/ ?1+ 1/ ?2+∑?/?)
= 1/(1/1480.24+1/594.41+0.O2/62. 8+0.001/0.9) = 1÷O.003787489 = 264.O3W/ (m2.K)
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= 950.51KJ/(m2.h.K)
由于t3—t4段能流密度最高，故选取这一段来计算，料液进、出口温度分别为 500C和 250C，设冰盐水进、出温度分别为-1O0C和O0C，则有：
?tm={[50-(-10)-(25-0)}÷㏑[50-（-10）]/（25-0）=39.98OC
冷却时间 t=0.5h
A=Q2/K?tmt=134674.61/(950.51)×39.98×0.5)=7.O9 m2< 9.3m2 所以选取的V=3000L，A=9.3m2的搪玻璃开式搅拌反应罐可行。 查《化工工艺设计手册》(第三版下册)，相关参数如下： 表6-3缩合工段反应设备参数 序号 公称容积VN/L 公称直径 L系列 DN/mm S系列 计算容积VJ/L 容积系数VN/VJ 夹套换热面积/m2 公称压力PN 1450 3155 0.95 9.3 21 3000 1600 3380 0.89 9.3 夹套内：0.6Mpa DN≥1450时，容器内：0.25、0.6 Mpa； 夹套内：0.6Mpa； 介质温度及容器材料 搅拌轴公称直径dN/mm 电动机功锚式搅拌器 框式搅拌器 桨式搅拌器 7.5 Y型或YB型系列（同步转速1500r/min） 锚式、框式搅拌器63r/min、80/min；桨式搅拌器80r/min、125r/min；叶轮式搅拌器125r/min 传动 装置 机型I 机型II、减速机型CWS125-300 BLD-3 22
22 DN≤1300时，容器内：0.25、0.6、1.0Mpa； 0—2000oC（材料为Q235-A,Q235-B）或高于-20—200OC (材料为20R) 95 5.0 5.5 率/kW 叶轮式搅拌器 电动机型式 搅拌轴公称转速