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毕业设计中期报告院系名称：化学化工学院班级：化091-1学号：学生姓名：、指导教师：2013年5月12日毕业设计中期报告学院化学化工学院班级学生姓名指导教师课题名称：合成聚丙烯腈的车间设计课题主要任务：一.熟悉了解聚丙烯腈合成纤维的主要原料及其工艺路线。二.根据市场需求及发展趋势确定生产的可行性及生产规模。三.熟悉了解各主要原料、催化剂引发剂以及水电等价格。四.根据生产规模及标准确定该工艺中所用到的各种设备、辅助设备的大小、型号。五.根据现状预测所需投资费用。六.绘制CAD流程图及装配图等。1.简述开题以来所做的具体工作和取得的进展或成果1、查阅文献及借助网络得到了与课题相关的资料并进行整理收藏2、确定工艺路线以及该工艺的可行性聚丙烯腈的水相沉淀聚合工艺流程图3、根据所查阅的资料，确定主要原料、原料配比、主要设备、辅助设备等主要原料有丙烯腈、甲基丙烯腈甲酯、NaClO3、CuSO4、NaHSO3、NaNO3、β－ME、NaSCN、加蓝剂等原料配比AN:MMA=90.6:9.4主要设备：储罐、聚合釜、脱单塔、过滤机、纺丝机等4、物料衡算及聚合釜的计算丙烯腈聚合过程以及后处理中损失量为3%，而聚合釜单釜的转化率只有83.6%由此可以算出每批投入的总单体量(两种单体)。每批投入的总单体量m体总单＝5000010000.970.8364000＝15414.59kg·B1第二单体甲基丙烯酸甲酯MMA的投料量可以根据其与丙腈的进料比确定，AN:MMA＝90.6:9.4。每批投料量MMAm＝m体总单×9.4%＝1448.97kg·B1每批投入总单体量mAN＝m体总单×90.6%＝13965.62kg·B1其他原料的投料量可以根据NaClO3、NaHSO3、4CuSO·5H2O、NaNO3、β－ME与总单体的比值确定。每批NaClO3投料量3NaClOm＝m体总单×0.53%＝81.70kg·B1每批NaHSO3投料量3NaHSOm＝m体总单×1.7%＝262.05kg·B142CuSO5HOm＝m体总单×0.00103%＝0.159kg·B1每批NaNO3投料量3NaNOm＝m体总单×0.92%＝141.81kg·B1每批β－ME投料量βMEm－＝m体总单×0.43%＝66.28kg·B1每批水投入量m水＝m体总单×10035.335.3－＝28252.8kg·B1聚合釜总加料量dw，其计算公式为：dw＝m体总单＋m水＋3NaClOm＋3NaHSOm＋42CuSO5HOm＋3NaNOm＋βMEm－＝15414.59＋28252.80＋81.70＋262.05＋0.159＋141.81＋66.28＝44219.39kg·B1中止罐物料衡算：聚合釜内pH=1.9，为调节釜内pH=5.5,需加入2%NaOH溶液29.29m3。3.2.1聚合釜釜体几何尺寸设计1、聚合釜实际体积计算聚合釜中反应混合液的密度mρ选择：聚合釜中主要组份水的密度为1000kg∕3m、丙烯腈的密度为810kg∕3m、甲基丙烯酸甲酯相对密度为944kg∕3m，由于水和丙烯腈占绝大部分所以取反应混合液密度mρ＝950kg∕3m。反应混合液体积RV＝dmwρ＝44219.39950＝46.553m，取0.8作装料系数，则聚合釜实际体积TV＝RV＝46.550.8＝58.193m。2、聚合釜的尺寸以及上下封头尺寸设计使用标准椭圆封头，标准椭圆封头的体积为0.1313D，封头高度h封＝D∕4。令：h为釜体直边高度、H为聚合釜釜体总高度，则：H＝h＋2×h封＝h＋D∕2若取H∕D＝1.5，则有：H＝1.5D＝h＋D∕2,则有h＝D。TV＝π4×2D×h＋0.2623D＝π4×3D＋0.262×3D＝1.0473DD＝3TV1.047＝358.191.047＝3.816m根据标准，选定为4.0m。釜体直边高度为：h＝T2V-2V0.785D封＝320.1314.00.7854.058.19－2＝3.30m釜体实际高度为：H＝h＋2×h封＝3.30＋2×4.0∕4＝5.3m聚合釜的实际容积为：TV＝π4×2Dh＋0.262×3D＝0.785×24.0×3.3＋0.262×34.0＝58.223m聚合釜实际长径比：H∕D＝5.3∕4＝1.325。上下封头均为标准椭圆封头，其直径D封＝4.00m。h封＝D∕4＝1.00m=1000mm，封头直边高度h直为40mm。壁厚在20～36mm。釜体圆形直筒部分高度：3.3－2×0.04＝3.22m。2.存在的主要问题及解决办法存在问题：1、聚丙烯腈纤维最近几年的市场需求在网络上很难找到2、对物质的物性参数及所需设备了解较少3、由于对化工生产缺乏实际了解，故设计的整个生产工艺流程比较粗糙4、整个生产流程加入的物质较多，计算复杂，聚丙烯腈原液处理部分耗时较长，不知如何实现连续生产。解决办法：1、多查阅资料根据预测及市场需求趋势确定聚丙烯腈纤维需求现状。2、借助一些查询软件和工具进行查询物性3、查阅资料和标准或者请教老师和同学完成设备的详细计算以及生产工艺流程的优化。3.下一步的主要研究任务、具体设想与安排1、根据所需和资料进行各个设备的详细计算及选型2、利用CAD绘出工艺流程图、关键设备装配图、车间平面图等4.指导教师对该生前期研究工作的评价指导教师签名：日期：5.中期答辩检查意见答辩组组长签名：日期：