聚合釜的设计说明书

一物料衡算

1 物料衡算的任务

通过物料衡算确定聚合釜的个数、体积、每釜投料量及各工序进出物料量。为设备计算、选型和热量衡算提供依据。

3 衡算的依据

1 设计生产规模年产AS树脂7000吨

2 设计生产时间 8000小时/年

3 生产周期 8小时

4 单体（苯乙烯和丙烯腈）转化率转化率为96%

4 收集的数据

1苯乙烯密度 0.9060g/cm3（25℃）2 丙烯腈密度0.8060g/cm3(25℃)

3水的密度 0.9982g/cm3（25℃）4参考配方

5 衡算基准

以一釜物料为衡算对象，以釜中生成的树脂为衡算基准。单位为kg/釜。

6总收率及损失分配

根据生产统计数字，树脂总收率取为94%，树脂总损失为6%。各工序损失分配如下（以釜内生成的树脂为准）：

聚合部分 2%

洗涤部分 1%

离心部分 1%

干燥部分 1%

包装部分 1%

7 聚合釜投料量

聚合过程中物料体积变化不大，因此以25℃时的物料体积为依据来计算釜

内物料体积。初步选取24m3聚合釜，聚合釜装料系数取为0.8。则聚合釜有效体积为19.2m3 聚合釜投料量根据参考配方按比例计算。计算过程略。

8 聚合部分物料衡算

由于产品中引发剂，稳定剂及链转移剂的量很少，所以在产品中将其忽略不计，并假设所有助剂都被洗涤水带走。

苯乙烯量： 6.92×906.0=6269.52 Kg

丙烯腈 3.30×806.6=2659.80 Kg

软水量： 8.92×998.2=8904 Kg 生成AS树脂量：（6269.2＋2659.80）×96%=8572 Kg

损失AS树脂量： 8572.15×2%=171.4 Kg

未反应单体（苯乙烯及丙烯腈）量：（6269.52＋2659.80）

－8572=357.32 Kg

进入下一工序的AS树脂量： 8572－171.4=8401 Kg

9 洗涤部分

拟选用2个16m3 洗涤釜。每釜用2000Kg水洗涤，洗涤后湿物料中含水20%。

损失AS树脂量： 8572×1%=86 Kg

进入下一工序的AS树脂量： 8401－86=8315Kg

洗涤后湿物料中含水量为： 8315×0.2/0.8=2079 Kg

洗涤排水量为： 2000×2+8904-2079=10825 Kg

8.10 离心部分

经离心脱水后湿物料含水量为5%。

损失AS树脂量为： 8572×1%=86 Kg

进入下一工序的PMMA量： 8315-86=8229 Kg

湿物料含水量为： 8229×0.05/0.95=433 Kg 离心脱水量为： 2079-433=1646 Kg

11 干燥部分

物料经干燥后含水量为0.5%。

损失AS树脂量：8572×1%=86 Kg

进入下一工序的AS树脂量：8229－86=8143 Kg

物料含水量： 8143×0.005/0.995=41 Kg

干燥蒸发水量： 433-41=392 Kg

12 包装部分

损失AS树脂量为：8572×1%=86 Kg

产品中AS树脂量为：8143-86=8057 Kg

损失的水量： 86×0.5%=0.43 Kg

产品中水量： 41-0.43=40.57 Kg

每釜生产的产品总量： 8057+40.57=8097.57Kg

表8 包装部分物料平衡表（单位千克）

13 每釜年生产能力及釜的个数

设计生产规模为年产AS树脂7000吨，设计生产时间为每年8000小时，生产周期为8小时，每釜生产能力为8097.57kg。

则每釜年生产能力为： 8097.57×8000÷8=8098吨

取聚合釜备用系数为1.1

则聚合釜个数为： n=1.1×7000÷8098=0.95

因此聚合釜个数可取为1个。

14 物料流程图

物料流程图（千克）

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二聚合釜的设计

1设计任务

选择聚合釜及夹套材料，确定聚合釜和夹套的几何尺寸，并对聚合釜及夹套进行强度计算。

2 设计依据

1 设计压力聚合釜 0.6M Pa（外压）

夹套 0.65M Pa

2 设计温度 160℃

3 聚合釜体积 24m3

3 聚合釜几何尺寸的确定

初步选取公称直径为Dg2400的筒体，封头选取Dg2400的标准椭圆封头。查表得封头的尺寸如下：

曲边高度h

1=650mm 直边高度h

2

=50mm

内表面积F

h =6.5453m2容积V

h

=1.9905m3

查表得Dg2400的筒体的有关数据如下：

一米高容积V

1=4.5245m3一米高内表面积F

1

=7.54m2

则筒体高度计算为：

H=（V-V

封）/V

1

=（24-1.9905）÷3.142=4.23 m = 4.9m

长径比 H/D=4900÷2400=2.04。釜的实际体积为：

V

实际= HV

1

+V

封

= 4.9×4.5245+1.9905 = 24.16m3

釜的实际装料系数为：

η

实际=V

物

/V

实际

=（8.92＋3.30＋6.92＋0.165）÷24.16=19.3÷24.16=0.7988

4 夹套几何尺寸的确定

取公称直径为Dg2600的夹套，夹套封头也采用标准椭圆封头，并取与夹套筒体相同的直径。

查表得Dg2600的标准椭圆封头的有关尺寸如下：

直边高度h

2=50mm 内表面积F

h

=7.6545m2 容积V

h

=2.5131m3

聚合釜筒体部分物料的高度：

H

物=（V

物

-V

封

）/V

1

=（19.3-1.99）÷4.5245=3.83m

液面高度H

液=H

物

+h

1

+h

2=

3830+50+650=4530mm

夹套包围的筒体高度

H

包=H

物

+△=3.83+0.77=4.70m

夹套筒体的高度

H

夹=H

包

+50=4700+50=4750mm

聚合釜内传热面积 A=H

包F

1

+F

h

=4.7×7.54+6.5453=42.0m2