年产1000吨聚丙烯酸钠车间工艺设计 22
的和水从25℃到60℃的热量聚合物带走的热量：
及耗损的热量。其计算结果如下：
分散介质带走的热量
水带走的热量：
聚丙烯酸钠各工序能量衡算表如下
表6-3 生产聚丙烯酸钠的各工序热量衡算
工序名称 配碱
输入 Q1入 Q11 Q12 Q13
kJ 377549.57
0 0 377549.57 474926.63 18307.37
0 456619.26 665431.65 28116.82 637314.83
输出 Q1出 Q14 Q15 Q2出 Q24 Q25 Q26 Q3出 Q33 Q34
kJ 377549.57 18307.37 359242.20
474926.63 28116.82
0 446809.81 665431.65 68425.24 248423.00 137952.12
中和
Q2入 Q21 Q22 Q23
聚合
Q3入 Q31 Q32
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7 设备选型
7.1 釜的选择
7.1.1 配碱釜的选择
日产丙烯酸钠为
需配碱液为
溶碱时最高温度为50℃，查得30%碱液的比重为1.33gcm3； 则3.03吨碱液的体积为：
按装料系数80%计，需配碱釜容积为
生产工艺条件为：所处理的为碱性溶液，釜体内为常压，温度为50℃，夹套为循环冷却水，夹套内表压为0.3MPa，温度小于50℃，故可确定该釜属于带搅拌装置的低压反应釜。本设计采用圆筒形壳体和标准椭圆形封头作为釜体的结构型式，盛装物料的碱液可选用材质为钢的不锈钢釜。
图 7.1 反应釜工艺尺寸示意图
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查表得标准椭圆封头的体积为应釜体的总高度，则：
、。令：h为釜体直边高度、H为反
表7-1 反应罐H/D选取
种类 一般搅拌罐
发酵罐
若取H/D=1.5，则有h=D
物料类型 液—固 液—液 气—固
H/D 1～1.5 1～1.5 1～2 1.7～2.5
虽然釜属于非标准设备，但用于制造反应器的上下封头仍应选用标准封头。所以D取1.6m。
釜体的直边高度为
釜体实际高度为
根据表7-2得
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表7-2 直边高度的选取
设备直径/mm 直边高度/mm
300、350 25
400、450 500~2200 25、40
25、40、50
2200~3200 40、50
＞3200 50
取封头直边高度40mm，釜体圆形直筒部分高度：
配碱釜的实际体积为：
实际长径比：
由于是均相液体的混合，此体系对搅拌功能要求的比较简单，任何类型的搅拌器都可以选用，此设计选用桨式搅拌器，搅拌电机功率为3kw，转速为60r/min。 7.1.2 中和反应釜的选择
中和釜用于对丙烯酸的完全中和，日产聚丙烯酸钠3.03t，每批中和液质量为
已知中和过程中中和液密度≤1.4g/cm3，则中和液的体积为
按装料系数0.7计算，需中和釜的体积为
查表得标准椭圆封头的体积为应釜体的总高度，则：
、
。令：h为釜体直边高度、H为反
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若取H/D=1.5，则有h=D
用于制造反应器的上下封头选用标准封头。因为H/D取得较小，所以此处按公称尺寸选定釜体直径1.1m。
釜体的直边高度为
釜体实际高度为
取封头直边高度40mm，釜体圆形直筒部分高度：
中和釜的实际体积为：
实际长径比：
由于中和过程中放热，而且NaOH溶液对玻璃搪瓷等有腐蚀性，所以选为带夹套不锈钢釜，配用120r/min的减速箱，三相搅拌电机3kw的标准设备。 7.1.3 分散介质调配釜的选择
分散介质调配釜用于对分散液的配置，每批反应需分散液：
已知抽余油密度为0.73g/cm3，由于分散剂加入量很少，认为对分散介质的密度影响忽略不计，所以调配好液体体积为
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