王威年产800吨聚丙烯酰胺生产工艺设计

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1、本科毕业设计（论文）年产800吨聚丙烯酰胺生产工艺设计学 院轻工化工学院专 业食品科学与工程年级班别2010级（4）班学 号学生姓名王威指导老师崔亦华2014年5月20日年产800吨聚丙烯酰胺生产工艺设计 王威 轻工化工学院学院：轻工化工学院专业:_食品科学与工程年级:2010_姓名:王威一题目名称年产800t聚丙烯酰胺生产工艺设计题目类型工程设计理论研究实验研究计算机软件研制口综合经管文法学艺术题目来源科研项目（请选择：国家级部级 省级 厅级 市级校级）口企业项目生产实际实际应用.自选课题内容介绍聚丙烯酰胺在水处理行业和石油开采等方面具有广阔的应用前景 和巨大的潜在市场，聚丙烯酰胺的生产工艺

2、设计对我国经济发展具有相 当大的重要性。本课题主要内容是对聚丙烯酰胺的生产工艺及工艺流程 的设计和车间设计等。达到毕业设计质量标准的条件和措施1、必需参考国内权威文献和标准方法。2、所设计的方法必需满足企业生产要求。3、要考虑成本和环境保护，实现最佳经济效益。4、设计方案参考国内外文献。指导教师姓名崔亦华职称副教授日期 2010年2月14日审核意见（题目内容是否明确、具体；题目难度、份量是否适中，能否满足综合训练要求；做本题目的条件是否 满足、能否达到培养目标的要求等等）题目内容明确、具体；题目难度、份量适中，能满足综合训练要求；做本题目的条 件满足、能达到培养目标的要求，同意拟题.基层教学单

3、位（专业） 责任人签章主管院长签章注：1.本表由拟题教师填写；2.在毕业设计开始前（至少提前2周）交基层教学单位（专业）供学生选题。广东工业大学本科生毕业设计（论文）任务书题目名称 年产800t聚丙烯酰胺生产工艺设计轻工化工学院专业班级10级食品科学与工程4班王威3110002284一、毕业设计（论文）的内容与要求1、探讨聚丙烯酰胺的生产与制备过程2、探讨聚丙烯酰胺生产工艺设备的选择3、探讨聚丙烯酰胺后处理工段的选择4、探讨环保问题以及计算设计方案的预期经济效益二、毕业设计（论文）应完成的工作1、查找国内外近期文献，收集并了解聚丙烯酰胺的生产方法，从中选出最切合实际 工艺。2、查找数据，计算相

4、关参数，如确定需要物料的量、温度、热量、转化率等数据。3、根据求得数据对生产设备进行选型4、根据原料消耗、设备耗费、员工工资福利等初步估算每年经济效益三、毕业设计（论文）进程安排序号设计（论文）各阶段内容起止日期1查阅文献和研究方案设计2.28-3.152确定聚丙烯酰胺的制备方法3.16-3.253通过物料衡算、热量衡算初步确定设备选型 及车间布置3.26-4.54确定干燥、包装等后处理工段4.6-4.165环保问题以及概算与技术经济的计算4.17-5.236设计结果汇总，撰写论文5.24-5.287答辩6四、应收集的资料及主要参考文献1陈昀.聚合物合成工艺设计M.北京：化学工业出版社，200

5、4： 13-64. 肖卫东，何本桥，何培新.聚合物材料用化学助剂M.北京：化工出版社，2003： 209-258.3 杨基和，蒋培华.化工工程设计概论M.北京：中国石化出版社，2005： 18-39.4 赵德仁，张慰盛.高聚物合成工艺学M.北京：化学工业出版社，1997： 107-130.5 方道斌，郭睿威，哈润华.丙烯酰胺聚合物M.北京：化学工业出版社，2006：17-19.6 侯文顺.化工设计概论M.第5版.北京：化学工业出版社，2005： 69-78.7 王延吉.有机化工原料M.第4版.北京：化学工业出版社，2004： 727-728.8 邙生鲁.化学工程师技术全书M.北京：化学工业出版

6、社，2001： 1259-1278.9 周达飞，唐颂超.高分子材料成型加工M.第2版.北京：中国轻工业出版社， 2005：31-35.发出任务书日期：2014年2月28日指导教师签名：崔亦华预计完成日期：2014年5月31日专业负责人签章：主管教学院长签章：学院：轻化学院 专业：_食品科学与工程 班级：_10（4）序号日期学生签名教师签名进度情况（提前、按计划、滞后及原因等）12、28王威崔亦华按计划23、1王威崔亦华按计划33、3王威崔亦华按计划43、4王威崔亦华按计划53、6王威崔亦华按计划63、9王威崔亦华按计划73、13王威崔亦华按计划83、15王威崔亦华按计划93、18王威崔亦华按计

7、划103、21王威崔亦华按计划113、22王威崔亦华按计划123、25王威崔亦华按计划133、28王威崔亦华按计划144、2王威崔亦华按计划154、3王威崔亦华按计划164、5王威崔亦华按计划174、9王威崔亦华按计划184、11王威崔亦华按计划194、18王威崔亦华按计划204、25王威崔亦华按计划2122注：本表供指导教师在每次与学生见面指导时记录使用。不够填写可附纸。广东工业大学本科生毕业设计（论文）中期检查表设计（论文）题目年产800t聚丙烯酰胺生产工艺设计指导教师姓名：崔亦华单位：广东工业大学学生姓名王威设计（论文）起始时间2014年 2 月 28日学生班级10级4班教师填写部分论文

8、（设计）进度情况：口提前完成正常进行口延期滞后（请写出原因）工作态度情况（学生对毕业论文（设计）的认真程度、纪律及出勤情况）：认真较认真口 一般口不认真查阅文献资料的能力：强较强口 一般口差中期质量评价（学生已完成部分的工4作质量情况）：好口中口差毕业设计（论文）的内容有无调整口有无指导教师对学生的指导频率12次倜对能否按期完成毕业设计（论文）的评估能否学生与指导教师有关毕业设计（论文）的原始材料是否保存齐全是否其他：存在问题及解决办法：1：论文方向相对比较狭窄，文献查找困难；2：部分设备型号不清，难以辨认；解决的方法：1：加大查找范围，修改检索式；2：查询书籍和上网用照片对照，确认型号。指导

9、教师签字：崔亦华 2014年4月26日基层教学单位（专业）审核意见：负责人签字：年月日摘要经过对PAM进行了研究，对其发展简史、结构和性质、聚合方法的种类介绍以及在 国内外研究状况和应用现状、生产概况、市场需求情况、应用发展前景的进行了综述； 在对PAM有了进一步的了解之后，结合实际情况选择以过硫酸钾作为引发剂，N，N- 亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，通过间歇操作的方式，以水溶液聚合法合成产物；紧接着 对生产各工序的物料及热量进行了衡算，采用振动流化床的干燥方法进行后处理，最后 本文还对企业的效益评估进行详细的估算。关键词：聚丙烯酰胺，物料衡算，工艺流程，效益评估AbstractAfter stu

10、died the PAM, its development history, structure and properties, the kinds of polymerization methods and the research status at home and abroad and the status quo of the application, production situation, market demand and application prospect are reviewed; After have a further knowledge of PAM, com

11、bined with the actual situation to choose with potassium persulfate as initiator, N, N - methylene bis acrylamide as crosslinking agent, through the way of intermittent operation, in water solution polymerization to synthesize products; Then every process of production material and heat balance, the

12、 vibration fluidized bed drying methods for post-processing, finally this article also detailed estimate to enterprises performance evaluation.Keywords : polyacrylamide, material balance, process flow, benefit evaluation1概述11.1聚丙烯酰胺简介11.1.1丙烯酰胺聚合物的发展11.1.2丙烯酰胺聚合物的结构及性质21.1.3丙烯酰胺聚合方法介绍21.1.4生产和消费情况41

13、.1.5应用研究现状71.1.6发展方向81.2可行性分析91.3设计原则101.3.1设计依据101.3.2聚合反应机理及影响因素102原料、产品的物理及化学性质122.1原料122.2PAM物理及化学性质122.2.1 PAM 的结构122.2.2 PAM的物理性质122.2.3 PAM 的性能122.2.4 PAM性能指标133生产流程简述143.1工艺路线确定143.1.1聚合方法的确定143.1.2溶剂的选择143.1.3引发剂的选择143.1.4自由基反应方式143.2生产流程简述143.3生产制度153.4安全防护措施153.4.1聚合工段153.4.2后处理工段164工艺设计1

14、74.1物料衡算174.1.1工艺流程174.1.2各设备、工序变化174.1.3收集数据资料184.1.4选择计算基准与计算单位184.1.5 确定计算顺序184.1.6计算主要原料（丙烯酰胺）投料量184.1.7顺流程逐个设备展开计算194.1.8整理并核对计算结果204.1.9整理绘制图表204.2热量衡算214.2.1聚合反应工序214.2.2工序热量衡算整理225干燥235.1工艺流程235.2干燥方法235.3干燥计算236原料主要规格、供应及消耗266.1原料规格及用量266.2原料消耗定额266.3项目投资估算276.4产品成本估算276.5财务评估286.6盈亏平衡分析287

15、环境保护、劳动安全与工业卫生307.1环境保护307.1.1该项目环保设计依据和标准307.1.2环保治理措施307.1.3预期效果307.1.4环保管理及监测317.1.5绿化概况317.2劳动安全、工业卫生与消防31总结32参考文献33致谢351概述1.1聚丙烯酰胺简介1.1.1丙烯酰胺聚合物的发展随着我国丙烯酰胺工业的迅速发展，对丙烯酰胺下游产品的研究不断深入，应用范 围不断扩大。自PAM在1893年由实验室制得后，于1954年在美国实现产业化生产，初期 得产品仅室单一得非离子型PAM。不久开发了碱性阴离子型PAM和阳离子型PAMoPAM 优良的水溶性、增稠性、絮凝性能和化学反应活性的显

16、示出了巨大的市场潜力和广阔的 应用前景。我国PAM产品的开发始于20世纪50年代末期o 1962年上海珊瑚化工厂建成我国第一 套PAM生产装置，生产PAM水溶胶产品，用于矿产品处理和石油钻采工业。随后又开 发了辐射聚合法、反相乳液聚合法和水溶液聚合法生产PAM干粉。由于在油气田开采和 三次采油中的大量应用，以及在污水处理和造纸等方面的用量增加，我国PAM的生产能 力不断增加。自1995年法国NSF公司5万吨/年PAM生产装置后，我BPAM的产量和质量 都油了很大的提升。近10年来我国PAM发展迅速，现成为世界生产大国，产量跃居世界 首位，生产规模已达国际水平。现有生产厂200多个，生产能力(含

17、AM)约为23万吨/ 年。我国的销售量约占全球的1/3。产品主要包括HPAM、CPAM、NAM和梳型PAM等， 以HPAM为主。产品剂型有干粉、水溶胶、油乳液和水乳液等，以干粉为主。生物酶法 制丙烯酰胺、梳型PAM和超高分子量PAM等方面已达到世界先进水平。值得一提的是对于PAM的吸水性而言，高吸水性树脂(SAP )及其凝胶是一类重要的 功能高分子材料，具有优异的吸水保水性、稳定的结构以及无毒无味等特性，近年来得 到迅速发展。在SAP的发展过程中，人们早就发现，PAM轻度交联后即可成为吸水性树 脂，且吸水后能形成透明水凝胶，但由于丙烯酰胺均聚物交联后吸水性能不是很好，所 以这类材料最初并未引起

18、人们的关注。近些年来，随着水凝胶材料在医学领域应用研究的不断发展，以及为了提高SAP的 耐盐性问题，人们加强了对PAM类吸水性树脂及其凝胶材料的研究，使其种类不断增加， 性能也不断提高。与同类材料相比，这类材料具有吸水速率快、耐盐性高、生物相容性 好等优点，目前这类材料的研究已经成为SAP研究领域的热点之一。但是在总体上，我国的PAM产品与国外相比还存在大的差距，主要表现在（1）产 品系列：国外阳离子产品约占总产量的一半，且仍以每年10%的速度增长。而我国阳离 子产品仅占10%。国外的阳离子产品的品种、类型十分齐全，大品种的分子量都超过1900 万，干粉占53%，乳液占35%，水溶液仅占2%。

19、而我国的阳离子产品分子量较低，一般 在500-800万之间，产品剂型以水溶液为主，制约了我国水处理和造纸工业的发展。在 品种系列化上，国外已形成齐全的多品种系列产品，达到2000多个品种。仅法国NSF公 司一家的常规产品就超过1000种，可以适应各行业不同工艺条件和不同物料性质的要 求，而用于数十个行业。在我国尚缺少系列化产品，因而应用单一，这在造纸和不同水 质的处理种尤为突出；（2）生产规模和技术：我国随有近10家上万吨级的生产厂，产 量占倒90%。但这些规模大的生产厂主要以满足石油开采所需的通用化学助剂为主，其 产品单一，主要十阴离子型粉剂，尚无上规模的乳液型和阳离子型产品。其他上百家的

20、生产厂生产规模较小，技术相对落后，产品也比较单一只能满足污水处理等一般用途的 要求，没有能力去补充通用品种。1.1.2丙烯酰胺聚合物的结构及性质PAM在结构上最基本的特点是：（1）分子链具有柔顺性和分子形状（即构象）的易 变性，如分子量710万的PAM，其分子链伸直后的长径比高达10的5次方，相当于直 径1mm、长100m的细丝。可以想象，这样大长径比的柔性分子链是极易卷曲的，分子 链之间也易发生缠结。（2）分子链上具有与丙烯酰胺单元数相同的侧基一酰胺基，而酰胺基具有高极性， 易形成氢键和高反应活性。这些结构特点赋予了 PAM许多极有价值的应用性能，如酰胺基的高极性使PAM具有 良好的亲水性和

21、水溶性，其水凝胶亲水而不溶于水；柔顺的长链使PAM水溶液具有高黏 性和良好的流变调节性；酰胺基极易与水或含有一OH基团的物质（天然纤维、蛋白质、 土壤和矿物等）形成氢键，产生很强的吸附作用，酰胺基的高反应活性可使PAM衍生出 很多变性产物，拓宽了它们的应用范围1.1.3丙烯酰胺聚合方法介绍丙烯酰胺聚合反应属于自由基引发体系，引发方法常用引发剂引发和辐射引发两 种。引发剂主要是过氧化物和偶氮化合物，辐射引发常用碳60源的Y射线。PAM及其衍 2生物都是通过丙烯酰胺的自由基聚合制成的均聚物或共聚物。聚合方法按单体在介质中 的分散状态有：本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合。其中主要有水溶液聚合、

22、 反向悬浮聚合和反向乳液聚合。（1）水溶液聚合:在丙烯酰胺的聚合方法中，采用水溶液聚合的较多，主要涉及到 引发体系、介质PH、添加剂和单体浓度等。 引发体系:丙烯酰胺聚合的引发体系近年研究甚多，其目的在于保持高合速率下能 获得高转化率、高分子量和少支化的产物。有过硫酸钱一亚硫酸氢钠一偶氮化合物、过 硫酸钱一雕白粉一偶氮化合物等复合引发体系，以及H 2O2-胺、特丁基过氧化氢-NaHSO 3, K2S2O8一三（氨基甲酰乙基）胺或疏基乙醇、尿素、硫脉等有机一无机物组成 的引发体系。用高价金属盐与有机物组成的体系亦不少。这些体系的特点是反应活性高， 适于常温聚合。在此不做过多的说明，结合实际与效益

23、，本次设计我们采用了过硫酸钾 与N，N-亚甲基双丙烯酰胺。 PH值:丙烯酰胺聚合中，介质PH值可影响反应动力学及聚合物的结构和性质。在 较低PH下（PH CH2CH (C(=O)-NH2 ) n影响反应影响聚合反应的因素主要有溶剂、引发剂、PH值、聚合温度等因素。 单体浓度：根据水溶液聚合工艺要求和综合考虑传热、搅拌、物料输送等因素， 聚合时单体浓度控制在12%以内。 温度：输送到聚合釜聚合，聚合温度达55C左右。 杂质：体系中杂质主要有未反应单体、水、空气中的氧等。这些杂质含对引发 剂活性、聚合速度等产生影响，还有一定毒性，因此要控制在一定指标以下。2原料、产品的物理及化学性质2.1原料主要

24、有丙烯酰胺、纯水、引发剂、交联剂 丙烯酰胺：分子量：71.08；形态：片状晶体；密度：1.22kg/L；熔点84.5C； 沸点：125C；蒸汽压：9.33x 10一5Pa；蒸汽密度：2.46 （空气=1）；聚合热：81.51kj/mol； 闪点138C ；平衡含水量：1.7（g水/kg干PAM）。 水：密度：998.1kg/m；比焓：209.3kj/mol；比热容：4.74x103j/（kg -k ）；热导率： 64.8x102w/（m-k ）；黏度：549.4x106Pa.s；表面张力：676.9x104N/m。 引发剂（过硫酸钾）：无色或白色结晶，无气味，在约100C时全部分解，可溶 于水

25、，不溶于乙醇，水溶液呈酸性；相对密度2.477,有强氧化性，与有机物摩擦或撞 击能引起燃烧，有强刺激性。 交联剂（N，N-亚甲基双丙烯酰胺）：N,N-亚甲基双丙烯酰胺，白色粉末状结晶。 无气味，吸湿性极小。对光敏感。遇高温或强光则自交联，微溶于水，溶于乙醇。密度 为 1.352 kg/L2.2 PAM物理及化学性质2.2.1 PAM的结构PAM在结构上最基本的特点是：（1）分子链具有柔顺性和分子形状的易变性。（2） 分子链上有与PAM单元数目相同的侧基一酰胺基，而酰胺基具有极高的极性、易形成 氢键和高反应活性。2.2.2 PAM的物理性质密度：1.302g/cm3；临界表面张力：3540mN/

26、m；玻璃化温度：188C ；软化温度： 210C。2.2.3 PAM的性能PAM具有良好的亲水性和水溶性，其水凝胶亲水而不溶于水；高黏性和良好的流 变调节性；酰胺基极易与水或含有一OH基团的物质形成氢键，产生很强的吸附作用；酰胺基的高反应活性可使PAM衍生出很多变性产物。2.2.4 PAM，性能指标查阅文献可知，PAM性能指标为，固含量：87.9,最小颗粒(0.15mm)： 0.96，不 溶物： 0.19，黏度(mPa-S)： 23.0，分子量：2x107，水解度： 30.2，滤过比：1.44, 筛网系数：30.5，溶解时间h： 2，分布宽度：12。3生产流程简述3.1 工艺路线确定3.1.1

27、聚合方法的确定根据产物结构，从自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合、配位聚合等反应机理中 确定选择出自由基聚合，同时考虑自由基聚合所用原料、引发剂、交联剂、传热、物料 输送、产物溶解、操作方式等方面综合考虑选择水溶液聚合实施方法。该工艺路线包括 了自由基形成、链增长过程和网状结构的交联，以及考虑水分的干燥，对于操作方式则 定为间歇操作。3.1.2溶剂的选择因选择水溶液聚合法，故溶剂为水。3.1.3引发剂的选择工业最常采用的丙烯酰胺聚合引发剂使氧化还原引发体系。该体系大概有两种：一 是无机过氧化物与氧化剂组成；二是有机组成的氧化还原引发体系。因为溶剂为水和聚 合反应活化能考虑，选择过硫酸钾。3.1

28、.4自由基反应方式引发剂在较低温度下即可产生自由基，反应活化能低，在较低温度（050C ）引 发聚合，引发速率快，对温度依赖性小。3.2 生产流程简述聚合工段主要由计量配料、聚合、干燥、研磨、输送包装等岗位组成。具体流程为：先按照计算结果进行各原料的配置，然后进行聚合反应工序，采用间 歇操作：将部分溶剂先加入聚合釜中，随后将溶有交联剂的单体溶液按一定速度连续 加入釜中，最后调配浓度至12% ；将事先调配好的引发剂溶液加入反应釜中；待 溶液搅拌均匀后，控制温度在55C左右，恒温反应3h；反应完全后，取出聚合产物， 破碎、干燥、包装成品3.3 生产制度考虑装置的大修，采用年工作日300d/a (2

29、4h/d)。全装置主要采用间歇操作方式，局部采用连续操作方式。全装置采用三班倒制，每班8小时工作制。3.4 安全防护措施3. 4. 1聚合工段该工段使用的原料有丙烯酰胺、纯水以及过硫酸钾和N，N-亚甲基双丙烯酰胺等， 根据这些原料的性质，查阅化工工艺设计手册、化工生产安全与防护等确定车间 火灾危险等级为乙级；车间建筑属于一类工业建筑。设计中电气设备一律选用隔爆式电气设备；各设备均有接地线、跨接线等防静电设 施及防雷设施；各岗位设有排风系统。此外，还应注意以下问题： 车间内禁止使用明火；禁止穿带钉子鞋进入装置现场；禁止吸烟；禁止随意使 用铁器碰击设备；机动车未经许可不的进入厂区。 生产人员必须熟

30、悉相关岗位消防设施的种类及存放位置，并能熟练正确使用， 了解现场物料的性质。 生产人员上岗必须佩带好劳动保护用品，在接触丙烯线胺等有毒化合物时必须 带好手套、面具及其他防护用品。 生产人员在生产过程中要即使检查，消除漏点。 设备跑料、储罐冒顶应立即采取紧急措施，切断物料来源，控制现场，及时回 收流失物料，消除危险。 生产设备超压时应采取紧急排空措施，必须有专人监护现场。 在生产装置检修敲打设备的时候，必须使用铜制工具或在铁制工具上涂上黄油， 以免引起火花。 生产现场禁止存放大量易燃易爆物品。 设备开车前必须使用氮气置换，聚合系统内氧含量必须小于0.2%。 各储罐装料不得超过规定装料系数，而且要

31、有氮气保护。常压罐保压不超过0.05MPa，受压罐保压0.4MPa。3.4.2后处理工段聚合反应完全后，合成产物为“肉片”类胶装，结合实际情况后处理工段的注意事项 如下： 干燥装置在清理前要切断外接管线，切断电机，并分析可燃物浓度含氧量等，合 格后人员方可入内。 后处理的电器、转动设备多，生产人员上岗必须穿好工作服戴好安全冒。所有 电器设备在运转中禁止用手乱动。 生产工作服内禁止带东西，防止落入设备内影响生产。 设备检修要有动火票，并有专人监护，切断电源，严禁启动。 成品仓库禁止吸烟、使用明火，非岗位人员禁止入内，库内要经常保持卫生。4工艺设计4.1物料衡算本次设计为年产量800t；年开工时间

32、300d/a (24h/d)；单体总转化率视为100%； 原料在调配罐中AM溶液浓度60%，聚合反应釜中AM浓度12%；聚合釜反应温度为 55C,每批反应时间为3h。4.1.1工艺流程经过查阅文献和结合实际，最终得出了此次设计的工艺流程草图如图4.1：单体无高子水A f*COT101交联剂P10100弓废剂无离子水c口 口口口图4.1丙烯酰胺水溶液聚合间歇操作工艺流程草图T101-丙烯酰胺调配罐V101-交联剂调配罐V102-引发剂调配罐R101-聚合反应箱P101、P102-液体输送泵4.1.2各设备、工序变化(1) V101、V102中为物料混合配制，无相变化和化学变化(2) R101中单

33、体在引发剂、交联剂作用下发生反应：nCH2=CH-CO-NH2过硫酸钾a -CH2-CH(CONH2)n N，N-亚甲基双丙烯酰月胺网状结构聚合中单体相对分子质量与聚合物结构单元相对分子质量无化学计量上的变化，引 发剂、交联剂会结合到聚合物分子链上。4.1.3收集数据资料（1）结合实际情况，我们采用间歇操作，T101、V101、R101每天3批，V102由 于引发剂用量很少，故每天配制一批即可，其原料的技术指标如表4.2：表4.2原料技术指标技术指标60% （质量）项目内容 单体水溶液浓度引发剂用量0.25%单体质量50%（质量）引发剂水溶液浓度交联剂用量0.2%单体质量2%聚合质量聚合物后处

34、理损失率（2）质量标准：原料均视为纯物质。由于只对聚合工序做物料衡算，所以不考虑 产品的其他质量指标。4.1.4选择计算基准与计算单位由于所选取的是间歇操作过程，所以基准为“批”，单位为B/d，绝大部分设备的操 作周期为3B/d，只有V102（引发剂调配罐）是1B/d。由于引发剂向R101进料周期仍 与其他设备相同，故物料衡算时，物料M 4的数量仍以3B/d计算。在设备工艺计算时， V102的体积大小应按1B/d处理量进行计算。4.1.5确定计算顺序由于产物与原料间的化学计量关系，整个工艺过程都比较简单，容易得到产量与单 体原料投料量间比例关系，故采用顺流程的计算顺序。4.1.6计算主要原料（

35、丙烯酰胺）投料量该生产装置年产量800t，年开工300d，每天三批，后处理聚合物损失率为2%，每批应生产聚合物量=800 x 1030.98 x 300 x 3=907.03kg/B（1）引发剂（0.25%单体质量）、交联剂（0.2%单体质量）全部聚合到聚合物中（2）单体转化率可视为100%，且单体相对分子质量与聚合物结构单元相对分 子质量相同（3）丙烯酰胺的投料量=90703=902.97 kg/B1 + 0.0025 + 0.0024.1.7顺流程逐个设备展开计算（1）T101 （丙烯酰胺溶液调配罐）物料衡算：M3（60% 单体溶液）=M+M2单体：902.97kg/BH2O： 902.9

36、7x06 =601.98kg/B合计：902.97+601.98=1504.95kg/B（2）V101（交联剂调配罐）物料衡算：M5（待聚合液）=m3+m4单体：902.97kg/BH2O： 601.98kg/B交联剂：902.97x0.2%=1.81/B合计：902.97+601.98 +1.81=1506.76/B（3）R101 （聚合反应器）物料衡算：M5（待聚合液）=M3+M4=1506.76kg/BM6（H2O）：已知60%AM（aq）最终需稀释成12%AM（aq）才释放引发剂反应，则需水 B： 902.97x081 601.98 1.814.52=6013.47kg/BM7（引发剂

37、水溶液）：已知引发剂用量=0.25%单体质量、引发剂水溶液浓度=50% （质量）引发剂：902.97x0.25%=2.26kg/BH2O：2.26kg/B合计：2.26+2.25=4.52kg/BM8（聚合物混合液）：H2O： 6013.47 + 601.98 + 2.26=6617.71kg/B聚合物：902.97 +1.81+2.26=907.04kg/B（与任务 907.03kg/B 相符）合计：907.04+6617.71=7524.75kg/B对R101做全物料平衡计算，进行校核，由物料守恒定律有：m5+m6+m7=m8艮即 1506.76 + 6013.47+4.52=7524.7

38、5kg/B=M8（符合物料衡算）（4）V102 （引发剂调配罐）物料衡算：已知：引发剂溶液每天配置一批，供三批反应使用。M9 （引发剂）:2.26x3=6.78kg/BM10（H2O）： 2.26x3=6.78kg/B4.1.8整理并核对计算结果对聚合工序做全物料平衡计算进行校核，由物料守恒有：m1+m2+m4+m6+m7=m8902.97+601.98 + 6013.47+1.81+ 4.52=7524.75kg/B由计算结果知聚合工序的物料衡算过程正确4.1.9整理绘制图表结合工艺流程草图和物料衡算过程可得出物料流程示意图如图4.3：Q/llO-pl J图4.3丙烯酰胺水溶液聚合间歇操作物

39、料流程示意图口口口口口口口口11 O R1一I经过物料衡算后，可将衡算结果整理如表4.4：表4.4丙烯酰胺水溶液聚合间歇操作物料平衡表物流号单体引发剂交联剂聚合物合计M1902.97902.97M2601.98601.98M3902.97601.981504.95M41.811.81M5902.97601.981.811506.76M66013.476013.41M72.262.264.52M86617.71907.047524.75M92.262.26M102.262.2642、热量衡算PAM的生产可分为多个工序，只有聚合反应这一生产工序有一定的能量变化，因 此只需计算聚合反应工序。整个过程均采用25C作为基准温度，生产1批PAM产品各 工序的原料需求情况按物料衡算表中计算。4.2.1聚合反应工序已知丙烯酰胺单体溶液(混有交联剂)进料温度为25C，并且丙烯酰胺的聚合热为 81.51kJ/(kg- K),水的比热容为4.18kJ/(kg- K)，聚合物混合物出料温度为55C，聚合物平 均比热容为3.45kJ/(kg-K)。输入的热量Q入总包括：丙烯酰胺单体引入的热量Qr，丙烯酰胺聚合的聚合反应放 热Q入2，其计算结果如下：由于温度基准等于单体进料温度都为25C，所以Q入=CM AT =0902 97 x 10371.08Q 入 2 = 81.51xEQ=1035