聚丙烯粉末制造車間工藝設計-資料下載頁

【導讀】聚丙烯是一種結構規整的結晶性聚合物，是透明、相對密度低的。因所用催化劑和聚合工藝不同，所得聚合物性能，用途也不同。易于通過共聚、共混、填充等措施進行改性。但最突出的性質是多面性，它能。適合于許多加工方法和用途。隨著合成工藝的不斷發展，使我國聚丙烯工業處。在未來一段時間內,市場的強大需求會推動著聚丙烯行業迅速。因此，對聚丙烯車間的設計顯得格外重要。通過進行本設計，對聚丙烯工藝形成初步認識。設計過程中要分別完成催化劑制備及聚合工段和的分離干燥工段過程中。最后用AutoCAD繪制物料平衡圖和帶控制點的工。經過最后核算，本次設計符合預期要求，并且各項參數均已達標。Keywords：polypropylene；property；centrifuge；technologicaldesig

　　

【正文】 ） 吸入分離罐（ %wt） 氣相 液相 氣相 液相 PA PR HE (2)計算項目 ① 閃蒸器氣液相流量 V1， L1 及噴淋己烷量 S1 ② 氣提己烷用量 W1 ③ 吸入分離罐的氣液相流量 V2 ， L2 及噴淋己烷量 S2 ④ 中間罐出料量及組成（列表） ⑤ 尾氣流量 G 及組成 (3)計算 計算基準：物料以㎏ /h 計 相態基準為液態 溫度基準為 0℃ 物料焓值見表 45。 表 45 各 組分在不同溫度下的焓值（ Kcal/kg） 組分 71℃ （ l） 71℃ （ g） 34℃ （ g） 40℃ （ l） 94℃ （ g） PR 120 190 174 PA 49 125 109 HE 102 166 83 193 沈陽工業大學專科生畢業設計（論文） 21 物料 衡算圖 見圖 42。 閃蒸器換 熱 器W 1L 1 L 1 ′F′F (1) S 1吸入分離L 3L 3 39。中間罐G壓 縮 機S 2吸入分離罐R 物料 衡算 圖 42 ① 閃蒸器氣液相流量 V1 ， L1 及噴淋己烷量 S1 設 L39。1 = L1 PP總 F39。 =F PP總 40? ]3[ =103 ㎏ /m3 把 TK、 AT、 OF 并入己烷，把 H2 并入丙烷計算 對閃蒸器做物料平衡 F39。 + W1 + S1 = V1 + L39。1 F39。 =F PP總 == kg/h S1 = PP總 40? =? ? 310? = kg/h +W1 = V1 +L39。1 對 HE 列平衡方程 F39。 ? 39。FHE + W1 ? 1WHE + S1 ? 1SHE =V1 ? 1VHE +L39。1 ? 139。LHE （ ++++） +W1 += +39。1 +W1 = +39。1 對 E204 列熱平衡方程 H39。F+ H1S+ H1W= H1V+ H39。1L H39。F= PR?? PR+ PAH? PA+ HEH? HE =[120+49（ +） +102沈陽工業大學專科生畢業設計（論文） 22 （ +++） ] = H1S= HEH? S 1 =83= H1W= HEH? W 1 =193W1= W1 H1V= V1 （ ? 1VHE HEH? +? 1VPR PRH? +? 1VPA PAH? ） =V1 （ %109+%174+%166） = H39。1L= L39。1 （ ? 39。1LHE HEH? +? 39。1LPR PRH? +? 39。1LPA PAH? ） （ 41） =? L39。1 （ %49+%120+%102） = L39。1 + = +39。1 由上得： L39。1 = V1 = W1 = L1 = L39。1 + PP總 =+= L39。1 中各組分為 L39。PA1 = L39。1 ? 39。1LPA =%= L39。PR1 = L39。1 ? 39。1LPR =%= L39。HE1 = L39。1 ? 39。1LHE =%= V1 中各組分為 V PA1 = V1? 1VPA =%= V1PR=V1 ? 1VPR =%= V HE1 = V1? 1VHE =%= ② 氣體己烷用量 W1 W )g(1 =W )(1l =W2 = ③ 吸入分離罐的氣液相流量 V2， L2 及噴淋己烷量 S2 對 R205 做物料衡算 L39。3 = L39。1 + L2 L39。3 = F39。 = kg/h L2 = L39。3 L39。1 == L2 中各組分 L PA2 = L2 ? 2LPA =%= L PR2 = L2 ? 2LPR =%= L HE2 = L2 ? 2LHE =%= 對 R206 列物料平衡方程 V1 + S2 = V2+ L2 + S2 = V2+ 沈陽工業大學專科生畢業設計（論文） 23 對 R206 列己烷平衡方程 V1 ? 1VHE + S2 =% V2+ L2 ? 2LHE + S2 = V2+ 由上得： V2= S2 = V2中各組分為 V PA2 = V2 ? 2VPA =%= V PR2 = V2 ? 2VPR =%= V HE2 = V2 ? 2VHE =%= ④ 中間罐出料量及組成 L3 =L39。3 + PP總 =+＝ 組成 L HE3 =LHE1 +L HE2 =+= L PR3 =LPR1 +L PR2 =+= L PA3 =LPA1 +L PA2 =+= (4) 己烷汽化器 E204 的熱量衡算 己烷汽化吸收的熱量： Q=W1（ H94（ g） － H40（ l） ） =（ ） =熱損失為 5﹪ E204 的熱負荷為 ： QC=Q/95﹪ =﹪ = kJ/h 閃蒸系統的物料平衡見表 46 表 46 物料平衡表（ kg/h） 組分 進料 出料 （ 4） （ 7） （ 9） PR PA HE PP 總 合計 核算 沈陽工業大學專科生畢業設計（論文） 24 離心分離系統的物料衡算 (1)計算依據 ① 濾餅的濕基濕含量： 20% ② 沖洗己烷： 3 3m /h（ 40℃ ） ③ 濾液中含無規物： APP ④ 濾液中含粉末： % (2)計算項目 ① 沖洗己烷量 ② 濾餅出料量及組成 ③ 濾液出料量及組成 (3)計算 離心系統物料衡算見示意圖 43。 離心機1F 濾餅F濾液4F2F 沖洗己烷3 離心系統物料 衡算示意圖 43 ① 沖洗己烷： F3 =3 HE? =1920 kg/h ② 濾液出料量及組成 入口物料的濕基濕含量： w1 == 入口物料的干基濕含量： X1 =11w1w? = 出口物料的干基濕含量： X2 =22w1w? = 除去濕分： WHE =（ PP總 32 %F4 ）（ X1 X2 ） F4 = WHE +32 APP+%F4 + F3 ? WHE = F4 = ③ 濾餅出料量及組成 32沈陽工業大學專科生畢業設計（論文） 25 F2 =F1 36%%F4 32APP =－ － 23 = 濾餅中的己烷量為： HE== F2 — 濾餅 F4 — 濾液 WHE — 絕干己烷量 離心機物料組成見表 47。 表 47 離心機 的物料平衡表 組分 進料 出料 F1 F3 F2 F4 PA PR HE 1920 IPP APP 合計 1920 核算 閃蒸干燥器的物料衡算 (1)計算依據 ① 進料及組成 ② 進料溫度 ： 40℃ ，干基濕含量： 25% ③ 出料溫度： 70℃ ，干基濕含量： % ④ 干燥介質為氮氣和己烷的混合物 入口溫度： 140℃ ，壓力： （表壓） 出口溫度： 90℃ ， 壓力： （表壓） ⑤ 脈沖氮氣進料量： 70 ㎏ /h ⑥ 氣液分離罐中冷凝液中含粉末： % 罐中壓力： 溫度： 40℃ 沈陽工業大學專科生畢業設計（論文） 26 ⑦ 機械損失為進入物料的 % ⑧ 粉末的臨界濕含量： 4%（干基） ⑨ 粉末的平衡濕含量： %～ %(干基 ) ⑩ 干燥器熱損失： 5% (2)計算項目 ① 物料出干燥器的流量及 組成 ② 干燥介質的用量及出口干基濕含量 ③ 干燥介質出干燥器的露點溫度 ④ 干燥廢氣排放量及組成 ⑤ E302 的熱負荷 (3)計算 計算基準：物料基準㎏ /h 相態基準為液態 溫度基準為 0℃ 閃蒸干燥器物料衡算見示意圖 44。 40 ℃BDT 2 =90 ℃Q 2 =70 ℃X 2 =4 %Q 1 =40 ℃N 2 =70T=40℃P= 閃蒸干燥器物料衡算示意圖 44 ① 物料出干燥器的流量及組成 氣液分離罐的壓力為 ， 40℃ 查圖， P0HE =104 Pa YHE =10HEPP= 4? = Y2N=1 YHE = 沈陽工業大學專科生畢業設計（論文） 27 2N2N gHEXHE = ???? ? 22 NNHEHE HEHE MYMY MY ???? ? 0 1 3 4 7 5 1 7 8 5 X =1 XHE = H1 =2NHEXX = = 脫出的己烷量為： WHE =G0 （ X1 X2 ） = ? ?? ? ? ?0 3 %80% 22 ????? FF = ? ?? ? 2 1 9 2 5 80 0 9 2 5 8 ???? = ㎏ /h G0 = ㎏ /h 其中 G0 — 絕干物料量 出口粉末中含己烷量為 W 粉末HE =G0 X 2 == ㎏ /h 物料出干燥器流量為： + = ㎏ /h 其中絕干 PP 為： ㎏ /h 己烷為： ㎏ /h ② 干燥介質的用量及出口干基濕含量 查熱容表，得（ kJ/kg℃ ） 粉末的熱容： CS = C2N= HE 的熱容： CgHE = ClHE = HE 的潛 熱為： 0? =370 kJ/kg??8 C1H= C + C H 1 =+= CM =CS + ClHE （ X1 +X2 ） /2=+（ +） /2= C1H— 混合氣體熱容 CM — 粉末熱容 LC1H（ T1 T2 ） （ 15%） = G0 C M （ 2? 1? ） +WHE [ 0? +（ CgHE T 2 ClHE 1? ） ] （ 43） （ 14090） =（ 7040） +[370+（ 40） ] 干燥介質用量為： L= ㎏絕干氣 /h 沈陽工業大學專科生畢業設計（論文） 28 2N 2N2N其中含 N2 量為： L =LX == ㎏絕干氣 /h 混合氣體的干基比容為： H? =（2NM1 +HE1MH ） ? 入P =（ 1 ? ） (1 4 0 2 7 3 .1 5 ) 0 .1 0 12 7 3 .1 5 0 .1 1 8??? = /㎏ 入口混合氣體體積流量： VH =LH? =? = 由干燥器內物料平衡方程： G0 （ X1 X2 ） =L （ H2 H1 ） ()=( 2? ) 出口氣體干基濕含量： H2 = ㎏ HE/㎏絕干氣 ③ 干燥廢氣排放量及組成 脈沖氮氣進料量： 70 ㎏ /h H1 = R304 中排出的己烷含量： BDHE =70= ㎏ /h 排出的 BD 量： BD=70+ BDHE = ㎏ /h 冷凝的己烷量： ? WHE = WHE BDHE== ㎏ /h 損失的粉末： %? WHE = ㎏ /h 閃蒸干燥器的物料平衡見表 48。 表 48 閃蒸干燥器物料平衡表 組分 輸入 輸出 （ 2） （ 1） （ 6） （ 7） （ 5） HE N2 70 PP 合計 70 核算 流化床干燥器的物料衡算 (1)計算依據 ① 粉末進干燥器溫度： 75℃ ， 干基濕含量： % ② 粉末出干燥器溫度： 110℃ ，干基濕含量： % 沈陽工業大學專科生畢業設計（論文） 29 ③ 干燥介質入口溫度： 124℃ ，壓力： ④ 干燥介質出口溫度： 110℃ ，壓力： ⑤ 氣 液分離罐的溫度： 10℃ ， 壓力： ⑥ 脈沖氮氣進料量 30 ㎏ /h ⑦ 床內蒸汽盤管水蒸氣溫度： 155℃ ，壓力 ⑧ 熱損失： 5% ⑨ 氣液分離罐凝液中含粉末： % (2)計算項目 ① 干燥介質入口干基濕含量 ② 干燥介質用量及水蒸氣用量 ③ 氣體出干燥器的露點溫度 ④ 廢氣排放量及組成 ⑤ 冷凝液量及損失粉末量 ⑥ 粉末機械損失量 ⑦ 校核產量 (3)計算 計算基準：物料基準為：㎏ /h 相態基準為液態 溫度基準為 0℃ 流化床干燥器物料衡算見示意圖 45。 10℃ 3MPaN 2 =30kg/hL SX 2 = %110℃H 1Q 1 =75℃X 1 = %124℃ 7MPa 流化床干燥器物料衡算示意圖 45 ① 干燥介質入口干基濕含量 入口干基濕含量： X1 = ㎏ HE/㎏絕干物料 沈陽工業大學專科生畢業設計（論文） 30 2N 2N出口干基濕含量： X2 = ㎏ HE/㎏絕干物料 在 R303 中溫度為 10℃ ，可以推知此時己烷的露點溫度： Td =10℃ 查圖，得 P0HE =9866Pa YHE = 9866?= Y2N=1 YHE = XHE = 0 1 0 7 9 1 7 9 ??? ?= X2N= 1－ XHE ＝ H1 = 2NHEXX = 脫己烷量為： WHE =G0 （ X1 X2 ） =（ ） = ㎏ /h 粉末中含己烷量： W 粉末HE = G0 X 2 =? = ㎏ /h ② 干燥介質用量及水蒸氣用量 己烷及氮氣的焓值見表 49。 表 49 己烷及氮氣焓值表（ kJ/㎏） 溫度 /℃ 24（ g） 110（ g） 10（ g） 75（ g） HE N2 C1H=C2N +C gHE H 1 =+= CM =CS +ClHE （ X1 +X2 ） /2=+（ +） /2= 干燥器內熱平衡方程：（熱損失 5%已列入） 20%[G0 C M （ 2? 1? ） + WHE CgHE (T2 1? ） ? =LCH1(T1 T2 ） 這里干燥介質提供的熱量為總熱量的 1/5，盤管提供熱量為總熱量的 4/5，代入已知數據 L（ 124110） =[（ 11075） +（ 11075） ] ? L= L39。 = ?XL H1 = ? = L =LX = ? = 沈陽工業大學專科生畢業設計（論文） 31 蒸汽用量 D 用下面公式： D （ I155 I110 ） =80% [ G0 C M （ 2? 1? ） + WHE CgHE（ T2 1? ） ] 查得 I155 = kal/㎏ I110 =110 kal/㎏ D()? = ? ? ? ?? ? 1 08 4 4 4 0751 1 08 8 8..14 2 5 8 . 7 9 4 ???????? ? D= ㎏ /h ③ 廢氣排放量及組成 脈沖氮氣進料量： 30 ㎏ /h H1 = R304 中排出的己烷含量： BD )304R(HE =30= ㎏ /h 排出的 BD量： BD=30+ BDHE =㎏ /h 冷凝的己烷量： ? WHE = WHE BD )304R(HE == ㎏ /h 損失的粉末： % ? WHE = ㎏ /h ④ 冷凝液量及損失粉末量 總損失 =W粉末離心機 +W粉末閃蒸器 +W粉末流化床 =++＝ ㎏ /h ⑤ 粉末機械損 失量 機械損失量 =%PP 總 總損失 =－ ＝ ㎏ /h ⑥ 校核產量 總產量 =－ ＝ ㎏ /h 年產量 =8000= 10 7㎏ /年 比設計產量高，主要原因是無規物含量高，而分離系統中除去的無規物較實際的少。 流化床干燥器物料平衡見表 410。 表 410 流化床干燥器物料平衡表 輸入 輸出 (1) (4) (3) (13) HE N2 PP 合計 核算 沈陽工業大學專科生畢業設計（論文） 32 第 5 章 設備計算 計算依據 (1)離心機的進料組成； (2)進料溫度為 40℃； (3)液體黏度 HE? = 10－ 4Pa S； (4)液體密度 HE? =640 kg /m3； (5)固體密度 PP? =906 kg /m3； (6)固體密度差 ?? =266kg/m3。 計算項目 (1)離心機的生產能力； (2)離心機的校核； (3)離心機的選型； (4)離心機的臺數。 計算 離心機的選型 用高速離心機來分離高分散的懸浮液時，通常根據待分離的最小離子直徑來確定所需的最小分離因數 minFr ，進而確定離心機的機型。 由于待分離的最小粒徑為 1 m? ，所以 ??? gd TFr 44m in (51) ? ? 5444m i n ??? ????? ??gd TFr 式中： T— 絕對溫度 d— 待分離的最小離子直徑 g— 重力加速度 ?? — 固體液體密度差 沈陽工業大學專科生畢業設計（論文） 33 由所算的 minFr 選擇離心機型