1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第一篇 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1.1產(chǎn)品介紹分子中含2個(gè)或2個(gè)以上環(huán)氧基的高分子化合物。最常用的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂含2個(gè)環(huán)氧基?；瘜W(xué)名稱(chēng)：雙酚A二縮水甘油醚英文名稱(chēng)：Diglycidyl ether of bis phenol A（縮寫(xiě)DGEBPA）環(huán)氧樹(shù)脂外觀：無(wú)色透明液體環(huán)氧樹(shù)脂用途：可用于金屬與非金屬的粘合劑，常用于生產(chǎn)環(huán)氧涂料，增強(qiáng)塑料或澆鑄成絕緣制件等，也用于處理紡織品，起防皺、防縮、耐水等作用。低分子量的環(huán)氧樹(shù)脂可用作PVC的穩(wěn)定劑。在化工及許多行業(yè)，乃至尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)已獲得廣泛應(yīng)用。環(huán)氧樹(shù)脂涂料主要用于金屬保護(hù)涂層，如船舶、鋼鐵結(jié)構(gòu)等，同時(shí)還可作為陽(yáng)離子型電泳涂料

2、的調(diào)漆料，大量用于汽車(chē)車(chē)身的底漆。環(huán)氧樹(shù)脂特性：可燃物。1.1.1環(huán)氧樹(shù)脂發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及趨勢(shì)環(huán)氧樹(shù)脂的發(fā)明曾經(jīng)歷了相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期，它的工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用僅是近40年的事情。在19世紀(jì)末和20世紀(jì)初兩個(gè)重大的發(fā)現(xiàn)揭開(kāi)了環(huán)氧樹(shù)脂發(fā)明的帷幕。遠(yuǎn)在1891年德國(guó)的Lindmann用對(duì)苯二酚和環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)生成了樹(shù)脂狀產(chǎn)物。1909年俄國(guó)化學(xué)家Prileschajew發(fā)現(xiàn)用過(guò)氧化苯甲醚和烯烴反應(yīng)可生成環(huán)氧化合物。這兩種化學(xué)反應(yīng)至今仍是環(huán)氧樹(shù)脂合成中的主要途徑。1934年Schlack用胺類(lèi)化合物使含有大于一個(gè)環(huán)氧基團(tuán)的化合物聚合制得了高分子聚合物，并作為德國(guó)的專(zhuān)利發(fā)表。1938年這后的幾年間瑞士的Pier

3、re castan及美國(guó)的S.O.Greenlee所發(fā)表的多項(xiàng)專(zhuān)利都揭示了雙酚A和環(huán)氧氯丙烷經(jīng)縮聚反應(yīng)能制得環(huán)氧樹(shù)脂；用有機(jī)多元胺類(lèi)或鄰苯二甲酸均可使樹(shù)脂固化，并具有優(yōu)良的粘接性。2010年開(kāi)始全球范圍內(nèi)環(huán)氧樹(shù)脂各主要應(yīng)用市場(chǎng)的需求出現(xiàn)恢復(fù)性增長(zhǎng)，2014-2018年中國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂行業(yè)產(chǎn)銷(xiāo)需求與投資預(yù)測(cè)分析報(bào)告數(shù)據(jù)顯示，2011-2013年美國(guó)和西歐的環(huán)氧樹(shù)脂需求量分別以3.2%和2.8%的速度增長(zhǎng)，2014-2018年將繼續(xù)保持2%-3%的增長(zhǎng)，而受益于中國(guó)市場(chǎng)的快速發(fā)展，全球環(huán)氧樹(shù)脂需求量將以4.5%左右的速度增長(zhǎng)。雖然全球的環(huán)氧樹(shù)脂業(yè)已進(jìn)入成熟期，根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的預(yù)測(cè)，未來(lái)5年全球環(huán)氧

4、樹(shù)脂行業(yè)復(fù)合增長(zhǎng)率在4%-5%左右。但從國(guó)內(nèi)市場(chǎng)看，2002-2013年國(guó)內(nèi)環(huán)氧樹(shù)脂表觀消費(fèi)量年復(fù)合增長(zhǎng)率在10%以上，遠(yuǎn)高于全球環(huán)氧樹(shù)脂行業(yè)的平均增長(zhǎng)率。預(yù)計(jì)未來(lái)國(guó)內(nèi)環(huán)氧樹(shù)脂行業(yè)仍能穩(wěn)定增長(zhǎng)，一方面是全球產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移使得電子、船舶等下游行業(yè)都轉(zhuǎn)移到中國(guó)生產(chǎn)，拉動(dòng)了對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的需求；另一方面，國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量在不斷提高，與國(guó)外企業(yè)相比逐漸具備比較優(yōu)勢(shì)。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的預(yù)測(cè)，在我國(guó)GDP繼續(xù)保持高增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)下，未來(lái)幾年國(guó)內(nèi)環(huán)氧樹(shù)脂需求量年復(fù)合增長(zhǎng)率可達(dá)10%左右，2015年消費(fèi)總量將達(dá)到150萬(wàn)噸，占到全球環(huán)氧樹(shù)脂消費(fèi)市場(chǎng)60%左右。1.1.2環(huán)氧樹(shù)脂的特點(diǎn)和用途粘接強(qiáng)度高，粘接面廣。幾乎

5、可粘接所有的金屬和非金屬，有“萬(wàn)能膠”的美稱(chēng)。良好的加工性。加工時(shí)常溫常壓。廣泛用作涂料、灌封料及澆注料等。優(yōu)異的電絕緣性。用作絕緣材料、電工澆鑄及電子灌封機(jī)械強(qiáng)度高。用作結(jié)構(gòu)膠、高強(qiáng)耐磨地坪等。收縮率低，尺寸穩(wěn)定，不易變形，不易開(kāi)裂等。穩(wěn)定性好，防腐性能優(yōu)異。廣泛用作防腐涂料。1.1.3環(huán)氧樹(shù)脂的分類(lèi)由于原材料與生產(chǎn)工藝的不同，環(huán)氧樹(shù)脂有許多種類(lèi)和型號(hào)，也有多種不同的分類(lèi)方法，若按其化學(xué)結(jié)構(gòu)和環(huán)氧基的結(jié)合方式可分為以下六大類(lèi)：縮水甘油醚型、縮水甘油酯型、縮水甘油胺型、脂環(huán)族型、線性脂肪族型和混合型環(huán)氧化烯烴。以雙酚A（BPA）為主要原材料，合成的環(huán)氧樹(shù)脂稱(chēng)為雙酚A（BPA）型環(huán)氧樹(shù)脂，是目前

6、產(chǎn)量最大、用途最廣的環(huán)氧樹(shù)脂，由于它的應(yīng)用遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的眾多領(lǐng)域。雙酚A（BPA）型環(huán)氧樹(shù)脂，根據(jù)其分子量的高低，可分為低分子量樹(shù)脂（M400）、中等分子量樹(shù)脂（M400-1400）、高分子量樹(shù)脂（M14008000）和超高分子量樹(shù)脂（M10萬(wàn)45萬(wàn)）。雙酚A（BPA）型環(huán)氧樹(shù)脂的理化性能，隨分子量而呈現(xiàn)規(guī)律性的變化，其變化規(guī)律如下：分子量軟化點(diǎn)環(huán)氧值環(huán)氧當(dāng)量羥基含量固化物柔韌性固化物硬度固化溫度低分子量環(huán)氧樹(shù)脂的固化主要通過(guò)環(huán)氧基反應(yīng)，隨著分子量的增大，環(huán)氧基的用減少，羥基作用增大，超高分子量的環(huán)氧樹(shù)脂則不需要借助固化劑便能形成堅(jiān)韌的涂膜。1.2、生產(chǎn)工藝 環(huán)氧樹(shù)脂生產(chǎn)工藝一般分為一步法和二

7、步法。目前低分子量液體環(huán)氧樹(shù)脂和中分子量固體環(huán)氧樹(shù)脂，一般都采用一步法工藝；高分子量環(huán)氧樹(shù)脂采用二步法。1.2.1一步法工藝把雙酚A(BPA)和環(huán)氧氯丙烷(ECH)在氫氧化鈉作用下進(jìn)行縮聚，即開(kāi)環(huán)和閉環(huán)在同一反應(yīng)條件下進(jìn)行的工藝方法。周菊興提出的工藝是：將配方量的雙酚A和環(huán)氧氯丙烷在80下攪拌溶解，然后降溫至，滴加30的NaOH。堿滴加完后保溫反應(yīng)一段時(shí)間，然后減壓回收未反應(yīng)的環(huán)氧氯丙烷。接著再次降溫到5O，滴加l5 的NaOH，加完后保溫反應(yīng)。反應(yīng)完畢，加入苯，升溫溶解，然后靜置水洗，上層的樹(shù)脂苯溶液真空吸入脫水釜，殘液再加苯萃取一次，棄去下層鹽水溶液，萃取液仍吸入脫水釜。最后蒸出苯，得到清

8、澈透明的樹(shù)脂。此外還有一次加堿法 ，即將堿改成一次滴加完，然后再蒸餾未反應(yīng)的環(huán)氧氯丙烷。這種方法工藝成熟，目前國(guó)內(nèi)的E一44樹(shù)脂多是采用這種工藝生產(chǎn)。1.2.2二步法工藝Vogel Tomas 提出的工藝是：將雙酚A、環(huán)氧氯丙烷，同時(shí)加入三苯基膦鹵化物或三苯基膦作催化劑，升溫使體系在40120發(fā)生醚化反應(yīng)，生成氯醇醚。當(dāng)羥基轉(zhuǎn)化率達(dá)到80 90 后，在2O9O 以下一次性加入NaOH水溶液，進(jìn)行閉環(huán)反應(yīng)。然后，在減壓下蒸盡環(huán)氧氯丙烷。加入有機(jī)溶劑，溶解粗產(chǎn)物，再加入水水洗至中性，靜置分去水層，最后蒸餾除去苯，得到樹(shù)脂產(chǎn)品。二步法也可以選擇銨鹽、膽堿作為催化劑 ,無(wú)機(jī)鹽 ，含硫有機(jī)化合物 ?？紤]

9、到價(jià)格因素，國(guó)內(nèi)企業(yè)選用銨鹽的居多。與一步法比較，二步法反應(yīng)時(shí)間短，操作穩(wěn)定，溫度波動(dòng)小，易于控制產(chǎn)生的三廢少，質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)率高，可生產(chǎn)系列環(huán)氧樹(shù)脂，對(duì)于國(guó)內(nèi)企業(yè)來(lái)說(shuō)，對(duì)現(xiàn)有設(shè)備稍作改動(dòng)就可以上馬，是很經(jīng)濟(jì)的方法。該法最大的優(yōu)點(diǎn)是將開(kāi)環(huán)閉環(huán)分步進(jìn)行，而且可以在無(wú)水條件下進(jìn)行開(kāi)環(huán)，盡可能的減少了副反應(yīng)的發(fā)生。而且催化劑也有一定的選擇性，可使產(chǎn)物量子多為線型結(jié)構(gòu)，不易引起聚合反應(yīng)。該法的缺點(diǎn)是從樹(shù)脂中除去催化劑困難，而催化劑有一定的乳化作用，還對(duì)樹(shù)脂的固化過(guò)程有影響，能縮短樹(shù)脂的使用壽命，加大固化反應(yīng)的放熱量，因此要嚴(yán)格控制它的用量，并設(shè)法減少在樹(shù)脂中的殘留。但本設(shè)計(jì)由于產(chǎn)量低所以采用一步法。第2

10、章 初步工藝流程設(shè)計(jì)2.1 工藝流程框圖： 第一章已對(duì)工藝路線進(jìn)行了選擇，在此基礎(chǔ)上全面而細(xì)致地分析了整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的組成和順序如下圖所示： 700C溶解雙酚A 環(huán)氧氯丙烷反應(yīng) 循環(huán)使用 NaOH 減壓 環(huán)氧氯丙烷 溶解 苯 萃取反應(yīng) 下 下層鹽腳 NaOH 回流冷卻靜置過(guò)濾脫苯第3章 物料衡算3.1 計(jì)算條件與數(shù)據(jù)理：1. 設(shè)每年生產(chǎn)300天，則每天的產(chǎn)量為：Md= (1100t0.94)/ 300= 3.90t/d2. 設(shè)以生產(chǎn)1t（1000kg）環(huán)氧樹(shù)脂為基準(zhǔn)由消耗定額 0.7t雙酚A/t環(huán)氧樹(shù)脂得雙酚A的消耗量m=0.7*1t=700kg由投料比得，各物料配方如下表3-1表3-1 原料單

11、耗表原料名稱(chēng)投料比例質(zhì)量百分比 每噸消耗量（kg）環(huán)氧氯丙烷雙酚A苯 液體燒堿 501226122916.77001516.77003. 原料規(guī)格及產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如下：表 32 原料規(guī)格及產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)表名稱(chēng)分子量?jī)艉趾栊噪s質(zhì)環(huán)氧氯丙烷92.5298%0.2%1.8%雙酚A228.2995%3%2%苯78.1196%0.2%3.8%液體燒堿40.0199.5%0.2%0.3%雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂332.0599%0.8%0.2%注：以上數(shù)據(jù)除直接在工廠收集到的以外，其他參照中國(guó)化工醫(yī)藥產(chǎn)品大全(卷一，卷二)和。3.2 原料用量計(jì)算：反應(yīng)過(guò)程中的反應(yīng)物純量計(jì)算： 為了較好地把握全過(guò)程，先假設(shè)理想

12、情況進(jìn)行計(jì)算，即計(jì)算各反應(yīng)物的純量。這里所說(shuō)的純量是指既不包括反應(yīng)物及產(chǎn)品中的雜質(zhì)和反應(yīng)物過(guò)量的量，不包括每步反應(yīng)損失掉的產(chǎn)品量。這是一種理想情況，在后面的計(jì)算中將恢復(fù)到實(shí)際情況，考慮所含雜質(zhì)的量、反應(yīng)物過(guò)量的量，以及反應(yīng)的收率等具體的問(wèn)題并進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算。由原料單耗可得每批原料用量如下表：表33 原料用量表名稱(chēng)純物質(zhì)(Kg)含雜質(zhì)總用量(kg)環(huán)氧氯丙烷11375.1311607.28雙酚A27302873.69苯5915.136161.59液體燒堿27302743.723.3 縮合工段物料衡算：3.3.1 一次反應(yīng)：98%環(huán)氧氯丙烷95%雙酚ANaOH苯 5環(huán)氧氯丙烷雙酚A5反應(yīng)釜 5 圖

13、3-1(1)對(duì)于輸入物料分四股，分別如下：98%的環(huán)氧氯丙烷中： 環(huán)氧氯丙烷：11375.13 水：11607.280.2%=23.21Kg不溶雜質(zhì)：11607.28l.8%=208.93Kg 95%的雙酚A中：雙酚A：2730Kg 水：2873.693%=86.21.7Kg 不溶雜質(zhì)：5224.22%=57.47Kg99.50%的NaOH中：NaOH：2730Kg 水：2743.720.2%=5.49Kg 不溶雜質(zhì)：2743.720.3%=8.23Kg96%的苯中： 苯：5915.13 Kg 水：6161.590.2%=12.32Kg不溶雜質(zhì)：6161.593.8%=234.14Kg(2)對(duì)

14、于輸出物料的計(jì)算如下：隋性雜質(zhì)質(zhì)量不變：208.93+57.47+8.23+234.14=508.77kg苯質(zhì)量不變5915.13Kg反應(yīng)的總方程式如下： 由上反應(yīng)方程式：x/92.5*2.106=y/40*2.106=z/370*1=m/ 58.5*2.106=n/18*2.106=2730/228*1.106可得：x=2108.99kgy=911.99kgz=4005.66kgm=1333.79kgn=410.39kg所以反應(yīng)后的各物料質(zhì)量如下:環(huán)氧氯丙烷: 11375.13-2108.99=9266.14Kg環(huán)氧樹(shù)脂： 4005.66Kg NaOH：2730-911.99=1818.1K

15、g以上計(jì)算可得到下列物料平衡表:表34縮合反應(yīng)物料平衡表輸入物料純物質(zhì)質(zhì)量(Kg)輸出物料質(zhì)量(Kg)98%的環(huán)氧氯丙烷環(huán)氧氯丙烷11375.13環(huán)氧氯丙烷9266.14水23.21惰性雜質(zhì)28.93環(huán)氧樹(shù)脂4005.6695% 的雙酚A雙酚A2730水86.21苯5915.13惰性雜質(zhì)57.4799.5%的NaOHNaOH2730惰性雜質(zhì)508.77水5.49惰性雜質(zhì)8.23水358.6796%的苯苯5915.13水12.32NaCl1333.79惰性雜質(zhì)234.14NaOH1818.1總計(jì)23206.2623206.263.3.2回收過(guò)量環(huán)氧氯丙烷：反應(yīng)釜所出物料5冷卻器 598%環(huán)氧氯丙

16、烷 5圖 32 回收框圖設(shè)冷卻回收率為 97%：對(duì)于輸入物料為一股：環(huán)氧氯丙烷：9266.14 Kg對(duì)于輸出物料為一股：環(huán)氧氯丙烷：9266.1497%=8988.16Kg由以上計(jì)算可得下列物料平衡表： 表 3-5回收物料平衡表輸入物料 純物質(zhì)質(zhì)量(Kg)輸出物料質(zhì)量（kg)98% 的環(huán)氧氯丙烷環(huán)氧氯丙烷9266.14 環(huán)氧氯丙烷8988.16總計(jì)9266.14 8988.163.3.3 環(huán)氧樹(shù)脂收集：進(jìn)出料框圖如下： 環(huán)氧樹(shù)脂苯 NaCI水及少量的堿和鹽99環(huán)氧樹(shù)脂 回流脫水 脫苯 過(guò)濾 水及少量的堿和鹽 雜質(zhì) 回收苯 圖33環(huán)氧樹(shù)脂回收進(jìn)出料框圖設(shè)環(huán)氧樹(shù)脂的收率為94，最后得到99%的環(huán)氧

17、樹(shù)脂(其中含水0.8%，含雜質(zhì)0.2%)，則99%的環(huán)氧樹(shù)脂： 環(huán)氧樹(shù)脂：4005.6694%=3765.32 Kg 水：3803.36 0.8%=3043 Kg雜質(zhì)：3803.360.2%=7.61Kg由以上計(jì)算可得下列物料平衡表表36環(huán)氧樹(shù)脂回收物料平衡表輸入物料質(zhì)量（Kg）輸出物料純物質(zhì)質(zhì)量（Kg）環(huán)氧樹(shù)脂4005.66成品環(huán)氧樹(shù)脂3765.32第四章 能量衡算4.1 對(duì)溶解釜進(jìn)行熱量衡算 由化學(xué)工程手冊(cè)知雙酚A溶解熱可由下式估算： = = TmK1/M 式中 熔融熱，kcal/kg Tm 熔點(diǎn)，K M 分子量 K1 系數(shù)計(jì)算結(jié)果為：= = TmK1/M = （157+273）13.5/

18、228 = 25.46 kcal/kg = 106.6 kJ/kg則雙酚A溶解時(shí)吸熱量為：Q1 = m1 = 106.62730 = 2.91105kJ設(shè)備向四周散失的熱量可由下式計(jì)算： Q3 = 10-3 其中 F 設(shè)備散熱表面積，m2 散熱表面向四周?chē)橘|(zhì)的傳熱系數(shù)，W/（m2） 散熱表面的溫度， 周?chē)橘|(zhì)溫度， 散熱持續(xù)的時(shí)間，s溶解釜有效容量為3 .5m3，若取R = 0.7 m，有效高度h = 1.95 m，則 F = = 23.140.71.95 = 8.57 m2 = 70 ， = 25= 8.10.045（） = 8.10.045（70-25） = 6.08W/（m2） = 1

19、800 s 計(jì)算結(jié)果為：Q2= 10-3 = 8.576.08（70-25）180010-3 = 2.743103 kJ原料升溫所需熱量可由下式計(jì)算： Q3 = 其中 = T1 = 298 K T2 = 343 K定性溫度為T(mén) =（T1+ T2）/2 = 320.5 K查得水在定性溫度下的定壓熱容為：= 4.174 kJ/(kgK)由化學(xué)工程手冊(cè)知：定性溫度下的定壓熱容可由Kopp規(guī)則估算，其估算式為：雙酚A ： = （）/M = （157.53 + 169.62 + 216.74）/228 = 1.317 kJ/(kgK)環(huán)氧氯丙烷： = （）/M =（29.7+ 228.3 + 24.9+

20、29.7）/92.5 =1.523 kJ/(kgK)原料中環(huán)氧氯丙烷、水和雙酚A的質(zhì)量百分含量分別為：Xw，環(huán)氧氯丙烷 =11375.13 /(11375.13 +2730+127.23) =0.8 =127.23/14232.36= 0.01 = 10.800.01 = 0.19則 = 0.801.523 + 0.014.174 + 0.191.317 = 1.510 kJ/(kgK) 原料升溫所需熱量為： Q3= = 1.51014232.3650 = 1.075106 kJ則溶解階段所需熱量為： Q = Q1+ 6Q2 + Q3 =2.91105 + 62.743103 + 1.0751

21、06 =1.38106kJ若采用100的飽和水蒸氣供熱，冷凝為100飽和水，已知常壓下水的汽化熱為2258 kJ/kg，設(shè)熱量利用率為80%。則溶解階段單釜加熱水蒸氣用量為： m = 1.38106 / 22580.8 =763.95 kg4.2 對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行熱量衡算4.2.1 冷卻階段溶解后的原料送入反應(yīng)釜之后，可采用夾套通冷卻水的方法使之由70冷卻至55，若冷卻水進(jìn)口溫度為25，出口溫度為40。由 得冷卻水用量為： = 14232.361.510(7055)/4.174 (4025) = 5148kg4.2.2 反應(yīng)階段(1) 對(duì)反應(yīng)熱的衡算 根據(jù)化工數(shù)據(jù)，環(huán)氧樹(shù)脂()標(biāo)準(zhǔn)生成焓可用下式估

22、算： = - 由Joback 法估算如下： = 68.29 + = 68.29 + （- 1212.59） = - 1144.3 kJ/mol由CG法估算如下： = 6.829 + + = 6.829 + 527.12 11.434 = 522.52 kJ/mol則 = - = - 1144.3 522.52 = - 1666.82 kJ/mol環(huán)氧氯丙烷()標(biāo)準(zhǔn)生成焓可用下式估算： = - 由Joback 法估算如下： = 68.29 + = 68.29 + （- 207.2） = - 138.91 kJ/mol由CG法估算如下： = 6.829 + + = 6.829 + 24.03 +

23、0 = 30.86 kJ/mol則 = - = - 138.91 30.86 = - 169.77 kJ/mol雙酚A(c)標(biāo)準(zhǔn)生成焓可用下式估算： = - = - - 由Joback 法估算如下： = 68.29 + = 68.29 + (- 311.53) = - 243.24 kJ/mol由CG法估算如下： = 6.829 + + = 6.829 + 135.344 + 0 = 142.17 kJ/mol由JobackReid 法估算如下： = - 0.88 + = - 0.88 + 27.72 = 26.84 kJ/mol則 = - - = - 243.24 142.17 26.84

24、= - 412.25 kJ/mol查出或計(jì)算出了產(chǎn)物與反應(yīng)物的標(biāo)準(zhǔn)生成焓如下：表4-1相關(guān)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)生成焓物料名稱(chēng)產(chǎn)物kJ/mol物料名稱(chēng)反應(yīng)物kJ/molNaCl- 411.12NaOH- 425.60H2O()- 285.83環(huán)氧氯丙烷()- 169.77環(huán)氧樹(shù)脂()- 1666.82雙酚A(c)- 412.25 由此可計(jì)算出反應(yīng)熱為： = - = （-1666.82 411.122.106 285.832.106）- （- 425.602.106 169.772.106 412.251.106） = - 1424.8 kJ/mol環(huán)氧氯丙烷和雙酚A的進(jìn)料溫度為55，系統(tǒng)反應(yīng)溫度為55。計(jì)算

25、輸入焓如下：環(huán)氧氯丙烷和雙酚A輸入焓為： H（環(huán)氧氯丙烷，雙酚A 入）= = 0氫氧化鈉的輸入焓為： H（NaOH溶液，入）= = 27301.308（55 - 25） = 1.07105 kJ H（輸入）= H（環(huán)氧氯丙烷，雙酚A入）+ H（NaOH水溶液，入） = 0 +1.07105 =1.07105 kJH（輸出）= = (4005.66 1.495+ 1333.793.013 + 410.414.2 + 9266.141.523）（55 - 25）= 0.775106 kJ則反應(yīng)階段放熱量為： Q = = + H（輸出）- H（輸入） = - 1424.819.7 + 1.07105

26、 kJ0.775106 kJ = - 0.696106 kJ反應(yīng)放出的熱可以通過(guò)夾套通冷卻水帶走，若冷卻水進(jìn)口溫度為25，出口溫度為45。由 Q = 得反應(yīng)階段冷卻水用量為： = 0.696/4.174（4525） =8337kg4.3 對(duì)蒸發(fā)器進(jìn)行熱量衡算每批進(jìn)料反應(yīng)后經(jīng)過(guò)濾得產(chǎn)品環(huán)氧樹(shù)脂的量為4005.66 kg；萃取用有機(jī)溶劑苯的量為5915.13 kg；液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂的密度為1121 kg/m3,苯的密度為825.8 kg/m3；則物料總體積為4005.66/1121+ 5915.13/825.8=10.73 m3第五章 設(shè)備選型5.1 溶解釜的設(shè)計(jì)根據(jù)化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)，選公稱(chēng)

27、容積為5 m3的鋼制機(jī)械攪拌容器，橢圓形底、蓋，筒體內(nèi)徑 = 1600 mm，高度H = 2200 mm則溶解釜的容量約為： = 4.42 m3若選裝料系數(shù)為0.85則溶解釜的有效容量為4.420.85 = 3.76 m3，能滿足生產(chǎn)需求。5.1.1 選材由于原料對(duì)鋼材腐蝕不大，工作溫度在200C1000C，壓力為常壓，可選用Q235A。5.1.2 確定參數(shù) = 1.10.1 = 0.11 MPa； = 1600 mm； = 113 MPa； = 0.85 (雙面焊對(duì)接接頭，局部無(wú)損檢測(cè))；取C2 = 4 mm5.1.3 計(jì)算筒體厚度 = = 0.92 mm= S C2= 0.92+ 4= 4

28、.92 mm查得 C1 = 0.25 mm + C1 = 4.92 + 0.25 = 5.17 mm圓整后取厚度為Sn = 6 mm，復(fù)驗(yàn)Sn6% = 66% = 0.36 0.25故最后取C1 = 0.25 mm,該筒體可用6 mm厚Q235A鋼板制作。5.1.4 計(jì)算封頭厚度采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其厚度可按下式計(jì)算: 式中 = 0.11 MPa； = 1600 mm； = 113 MPa； = 0.85；取C2 = 4 mm則 S = = 0.92 mm = S C2= 0.92+ 4= 4.92 mm查得 C1 = 0.25 mm + C1 = 4.92+ 0.25 = 5.17mm圓整后

29、取厚度為Sn = 6 mm，復(fù)驗(yàn)Sn6% = 66% = 0.36 0.25故最后取C1 = 0.25 mm,該封頭可用6 mm厚Q235A鋼板制作。5.1.5 校核筒體和封頭的水壓試驗(yàn)強(qiáng)度根據(jù)式 式中PT = 1.25P = 1.250.11 = 0.14 MPa（/ = 1；P = Pc = 0.11MPa），Se = SnC = 64.25 = 1.75 mm，= 235 MPa則 = = 56.1 MPa而 = 0.90.85235 = 179.8 MPa可見(jiàn) ，所以水壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠。5.2 反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)根據(jù)化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)，選公稱(chēng)容積為5 m3的鋼制機(jī)械攪拌容器，橢圓形底、

30、蓋，筒體內(nèi)徑 = 1600 mm，高度H = 2200 mm。5.2.1 選材由于原料對(duì)鋼材腐蝕不大，工作溫度在200C1000C，壓力為常壓，可選用Q235A。5.2.2 確定參數(shù) = 1.10.1 = 0.11 MPa； = 1600 mm； = 113 MPa； = 0.85 (雙面焊對(duì)接接頭，局部無(wú)損檢測(cè))；取C2 = 4 mm5.2.3 計(jì)算筒體厚度 = = 0.92 mm= S C2= 0.92 + 4= 4.92 mm查得 C1 = 0.25 mm + C1 = 4.92 + 0.25 = 5.17 mm圓整后取厚度為Sn = 6 mm，復(fù)驗(yàn)Sn6% = 66% = 0.36 0

31、.25故最后取C1 = 0.25 mm,該筒體可用6 mm厚Q235A鋼板制作。5.2.4 計(jì)算封頭厚度采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其厚度可按下式計(jì)算: 式中 = 0.11 MPa； = 1600 mm； = 113 MPa； = 0.85；取C2 = 4 mm則 S = = 0.92 mm = S C2= 0.92 + 4= 4.92 mm查得 C1 = 0.25 mm + C1 = 4.92 + 0.25 = 5.17 mm圓整后取厚度為Sn = 6mm，復(fù)驗(yàn)Sn6% = 66% = 0.36 0.25故最后取C1 = 0.25 mm,該封頭可用6 mm厚Q235A鋼板制作。5.2.5 校核筒體和

32、封頭的水壓試驗(yàn)強(qiáng)度 根據(jù)式 式中PT = 1.25P = 1.250.11 = 0.14 MPa（/ = 1；P = Pc = 0.11MPa），Se = SnC = 64.25 = 1.75 mm，= 235 MPa則 = = 64.1 MPa而 = 0.90.85235 = 179.8 MPa可見(jiàn) ，所以水壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠。5.3 回流脫水冷凝器的設(shè)計(jì)5.3.1 定性溫度苯的定性溫度為: = 80冷卻水的定性溫度為: = 455.3.2 熱負(fù)荷計(jì)算 Q = = 1.04107W5.3.3 確定流體的流徑該設(shè)計(jì)任務(wù)的熱流體為苯和水的蒸氣，冷流體為水，為使熱流體通過(guò)殼壁向空氣中散熱，提高冷卻效果

33、，令苯和水的蒸氣走殼程，冷卻水走管程。5.3.4 計(jì)算平均溫度差暫按單殼程、四管程考慮，逆流時(shí)平均溫度差:苯蒸氣 80 80冷卻水 65 25 15 55 = = 30.8因殼程為蒸氣，= 1，選用單殼程可行。5.4 過(guò)濾器的設(shè)計(jì)每批進(jìn)料反應(yīng)后經(jīng)過(guò)濾得產(chǎn)品環(huán)氧樹(shù)脂的量為4005.66 kg；萃取用有機(jī)溶劑苯的量為5915.13 kg；液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂的密度為1121 kg/m3,苯的密度為825.8 kg/m3；則物料總體積為4005.66/1121+ 5915.13/825.8=10.73 m3由于物料體積較大，可設(shè)三個(gè)過(guò)濾器，為節(jié)約時(shí)間和空間，降低成本，可以一邊過(guò)濾，一邊用泵把過(guò)濾的物料送入蒸

34、發(fā)器，這樣過(guò)濾器的體積既不會(huì)太大，又能滿足生產(chǎn)的需求。若過(guò)濾器的直徑取 = 1600 mm，高度H = 3000 mm則過(guò)濾器容量約為： = 6.0 m3過(guò)濾器用100200目的過(guò)濾網(wǎng)，過(guò)濾網(wǎng)置于過(guò)濾器的中間靠上位置。5.5 蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)由于過(guò)濾后的物料總體積為10.73 m3，可設(shè)三個(gè)蒸發(fā)器，則每個(gè)蒸發(fā)器的有效容量為3.58m3。若蒸發(fā)器的直徑取 = 2000 mm，高度H = 1 650 mm則蒸發(fā)器的容量約為: =5.18 m3若選裝料系數(shù)為0.85則蒸發(fā)器的有效容量為5.180.85 =4.4 m3，能滿足生產(chǎn)需求。5.5.1 選材由于原料對(duì)鋼材腐蝕不大，工作溫度不高，壓力為常壓，可選

35、用Q235A。5.5.2 確定參數(shù) = 1.10.1 = 0.11 MPa； = 2000 mm； = 113 MPa； = 0.85 (雙面焊對(duì)接接頭，局部無(wú)損檢測(cè))；取C2 = 4 mm5.5.3 計(jì)算筒體厚度 = = 1.15 mm= S C2= 1.15 + 4= 5.15 mm查得 C1 = 0.25 mm + C1 = 5.15 + 0.25 = 5.40 mm圓整后取厚度為Sn = 6 mm，復(fù)驗(yàn)Sn6% = 66% = 0.36 0.25故最后取C1 = 0.25 mm,該筒體可用6 mm厚Q235A鋼板制作。5.6 脫苯冷凝器的設(shè)計(jì)由于設(shè)了3個(gè)蒸發(fā)器，故需設(shè)3個(gè)冷凝器5.6.1 定性溫度苯的定性溫度為: = 80冷卻水的定性溫度為: = 455.6.2 熱負(fù)荷計(jì)算 Q = = 9.47105 W5.6.3 確定流體的流徑該設(shè)計(jì)任務(wù)的熱流體為苯和水的蒸氣，冷流體為水，為使熱流體通過(guò)殼壁向空氣中散熱，提高冷卻效果，令苯和水的蒸氣走殼程，冷卻水走管程。5.6.4 計(jì)算平均溫度差暫按單殼程、四管程考慮，逆流時(shí)平均溫度差:苯蒸氣