聚氯乙烯排水管畢業(yè)設計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設計是從的發(fā)展經過以及現狀來著手的，以生產廠實際的發(fā)展情況為依據，按照國家的相關政策和法規(guī)，明確了設計的原則。與此同時，要遵守國家相關的法律和法規(guī)，以國內為立足點，把從國外引進的設備及工藝吃透和消化，力求先進生產技術，合理經濟，可行實施，可靠安全，以免污染環(huán)境，同時使生態(tài)平衡得到保護。</p><p

2、>　　任務設計書是確定設計在什么范圍的的主要根據：從(AM)單體的工藝設計工段到研磨篩分工段的工藝設計（初步）。選擇了溶液法制備，通過物料以及熱量衡算，最后得到了物料平衡圖，為設備工藝計算奠定基礎。同時也對裝置的組成和生產的方法進行了系統(tǒng)的分析，以此明確了合理的操作規(guī)程以及工藝參數。</p><p>　　從AM單體溶液配制工段到研磨篩分工段，按照物料走向，依次對配制罐、聚合釜、攪拌系統(tǒng)、水解機、干燥系統(tǒng)做物

3、料及熱量平衡計算。根據物料以及熱量衡算的相關數據，進行了設計部分有關的工藝設計。根據設計要求，計算出中間罐直徑3.3m，筒體高度4.95m。</p><p>　　以工藝的流程以及控制的方案為依據，畫出伴有控制點的；編制了2.3×107千克/年兩性聚丙烯酰胺生產車間工藝設計說明書。經過最后核算，2.3×107千克/年兩性聚丙烯酰胺生產車間工藝設計符合設計要求，各項參數均已達標。</p>

4、;<p>　　關鍵詞：聚丙烯酰胺；中間罐；工藝設計</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The design from the development process and the current status of polyacryla-</p><p>　　mide approach,

5、in the light of the actual situation of production plants, in accordance with national policies and regulations to determine the design principles: compliance with relevant state laws and regulations, based on domestic,

6、understand and assimilate imported equipment and technology to the production of advanced technology, economic rationality, the implementation of viable, safe, reliable, and the prevention of environmental pollution, the

7、 protection of ecological balance. Accor</p><p>　　From AM Solution prepared section to the grinding section, in accordance with the material move towards, in order for the preparation of cans, polymeriz

8、ation autoclave, stirring system, hydrolysis machine, drying system to do the calculation of materials and heat balance. Use of material balance and heat balance data for the preparation of the thematic part of the proce

9、ss tank design. According to design requirements, Middle tank volume is calculated 45.468m3, diameter is 3.3m,height is 4.95m. </p><p>　　Key words: polyacrylamide; Middle tank; process design</p><

10、;p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 總論1</b></p><p><b>　　1.1 概述1</b>&l

11、t;/p><p>　　1.1.1 聚丙烯酰胺的發(fā)展簡史1</p><p>　　1.1.2 聚丙烯酰胺的生產現狀1</p><p>　　1.1.3 我國聚丙烯酰胺工業(yè)發(fā)展3</p><p>　　1.1.4 聚丙烯酰胺用途及發(fā)展趨勢4</p><p>　　1.2 設計原則依據及范圍6</p><p

12、>　　1.2.1 設計原則6</p><p>　　1.2.2 設計依據7</p><p>　　1.2.3 設計范圍及深度7</p><p>　　1.3 生產規(guī)模7</p><p>　　1.3.1 本裝置生產規(guī)模7</p><p>　　1.3.2 設計的開工時間7</p><p>

13、;　　1.3.3 生產方式7</p><p>　　1.4 裝置組成7</p><p>　　1.4.1 生產工段7</p><p>　　1.4.2 輔助生產設施8</p><p>　　1.5 生產制度8</p><p>　　第2章 生產方法及工藝流程9</p><p>　　2.1 生

14、產方法及工藝流程選擇9</p><p>　　2.2 工藝參數的選擇9</p><p>　　2.3 工藝流程特點10</p><p>　　第3章 生產流程簡述11</p><p>　　3.1 聚合原理11</p><p>　　3.2 生產流程說明11</p><p>　　3.2.1

15、單體預聚液配制11</p><p>　　3.2.2 聚合12</p><p>　　3.2.3 初次造粒12</p><p>　　3.2.4 水解12</p><p>　　3.2.5 干燥13</p><p>　　3.2.6 研磨與篩分13</p><p>　　3.2.7 包裝14&

16、lt;/p><p>　　第4章 工藝計算15</p><p>　　4.1 物料平衡及熱量平衡計算15</p><p>　　4.1.1 AM配制出的物料衡算15</p><p>　　4.1.2 聚合釜的物料衡算16</p><p>　　4.1.3 水解機的物料衡算18</p><p>　　

17、4.1.4 干燥物料衡算19</p><p>　　4.1.5 包裝物料衡算20</p><p>　　4.2 熱量衡算21</p><p>　　4.2.1 聚合釜的熱量衡算21</p><p>　　4.2.2 水解機熱量衡算22</p><p>　　4.2.3 流化床干燥器的熱量衡算23</p>

18、<p>　　第5章 設備選型計算27</p><p>　　5.1 設計依據27</p><p>　　5.2 計算項目27</p><p>　　5. 3 計算27</p><p>　　5.3.1 配制罐的體積27</p><p>　　5.3.2 攪拌器的選型28</p><p

19、>　　第6章 原材料動力消耗定額及消耗量29</p><p>　　6.1 原材料動力消耗定額及消耗量29</p><p>　　6.2 公用工程消耗定額及消耗量29</p><p>　　第7章 車間成本估計31</p><p>　　第8章 環(huán)保及安全措施32</p><p>　　8.1 三廢排放及處

20、理方法32</p><p>　　8.2 安全措施32</p><p><b>　　結 論33</b></p><p><b>　　參考文獻34</b></p><p><b>　　致 謝36</b></p><p><b>

21、;　　附 錄37</b></p><p><b>　　Ａ設備一覽表37</b></p><p><b>　?。路栒f明38</b></p><p><b>　　C成品指標39</b></p><p><b>　　第1章 總論</b&g

22、t;</p><p><b>　　1.1 概述</b></p><p>　　1.1.1 聚丙烯酰胺的發(fā)展簡史</p><p>　　，它是一種及其重要的解質。在化工領域非常多的應用，例如冶金、造紙、水處理、采礦和采油等化工領域都有其很廣泛的應用。其能夠提高原油的采收率，因為它擁有一種特性在水溶液中擁有很強的增調能力，所以廣泛應用于采收率的提高。聚

23、丙烯酰胺溶液擁有很多種特性，其中一種為黏彈性，它是其中的一種,在多孔介質中流動時所遇到的阻力相比較其他的比較到,波受其影響擴大，同時體積也收到其影像變大。,提高采收率在各種使用場合中，除了考慮聚合物水解體的影響之外，對其水解度的要求也是不相同的。在石油開采中我們所使用的聚丙烯酰胺，我們對其性質要有一定的要求，例如要求其水解度在15%～50%之間。當水解度過低的時候，低于15%這個臨界值的時候，與之相關的是PAM陰離子濃度，會導致聚丙烯酰

24、胺的陰離子度過低，而PAM陰離子度過低造成的結果是其無法通過用高價金屬離子交聯，所以形成的膠體強度較??；然而當水解度過高的時時候，高于50%的時候，則對溶液中的金屬離子有過敏反應像Ca2+、Mg2+，使聚丙烯酰胺析出因為該過程中容易發(fā)生沉淀。</p><p>　　作為構成部分水解聚丙烯酰胺的聚合物，主體聚合物是聚丙烯酰胺(Polyacrylamide,簡稱PAM)，在線性與非線性聚合物中，它是一種線型的聚合物，其

25、性質的一種為水溶性，是聚丙烯酰胺的名稱，同時也是其及衍生物的一種統(tǒng)稱，在高分子中應用非常的廣泛特別是水溶性高分子，其廣泛應用的品種有很多，這只是廣泛應用品種之一，它在工業(yè)生產中具有很多的作用，以下我們將列舉幾個其工業(yè)中的作用像增稠、絮凝和對流體、流變體有調節(jié)作用，通常的在工業(yè)生產過程中，如果是含有50%以上的丙烯酰胺單體的聚合物，我們將這種聚合物泛稱做聚丙烯酰胺。聚合物聚丙烯酰胺的衍生物種類劃分為很多不同類型的衍生物，分為很多種，例如其

26、衍生物有兩種離子型的衍生物，有陰離子PAM、陽離子PAM，另外還有一種非離子型衍生物為兩性型PAM。聚丙烯酰胺的用途的種類也有很多，以下我們列舉了其一些聚丙酰胺的用途，PAM可以用做絮凝劑、增稠劑、紙張增強劑和液體的減阻劑等[7]，在工業(yè)生產中在很多行業(yè)我們也用到聚丙烯酰胺，例如石油開采、水處理、造紙、煤炭、礦冶、輕紡、地質、醫(yī)藥、建筑等行業(yè)都有其應用，因此PAM有"百業(yè)助劑"、"萬能產品"之稱。

27、其系列產</p><p>　　1.1.2 聚丙烯酰胺的生產現狀</p><p>　　現在國際上聚丙烯酰胺的生產能力很高，國際上PAM總生產能力在1.875×106kg/h左右，其中以美國、歐洲、日本為最，因為其技術相比較比較先進，所以占據了很大一部分的市場，這三個國家是聚丙烯酰胺主要生產的國家，當然也是聚丙烯酰胺的主要消費國家。在全球范圍內其實聚丙烯酰胺的生產企業(yè)有很多，以很高的

28、比例多于了單體生產企業(yè)，所以很多的企業(yè)通過外購PAM單體來進行其企業(yè)自己的工業(yè)生產。1997年據統(tǒng)計在全球范圍內聚丙烯酰胺一年的總產量約為4.0×107kg。因為國際上美國、歐洲、日本這些國家的生成能力很強，多以PAM的主要生產公司為美國、歐洲、日本的一些國家，以下我們將列舉幾個國家的公司，例如美國納爾科，塞思（美國氰氨），陶氏化學公司，法國SNF，日本三菱化學，三井化學等；；在日本生產大約有12家企業(yè)生產聚丙烯酰胺，其醋在的

29、問題只是企業(yè)比較分散。美國、西歐、日本這些國家的生產能力很強，占領了世界的絕大部分份額，約占世界總能力的85%左右。</p><p>　　國外PAM的消費分很多，我們將列舉其中幾個重要的消費種類，其中主要的是水處理和造紙，PAM的消費種類大概分為：廢水處理，造紙，飲用水處理，采礦，石油開采，與種類相對應的它們所占的比例分別為26%，20%，18%，14%，13%，其他9%。各個國家的消費我們可以劃分為很多種類，當

30、然消費結構也有所不同，聚丙烯酰胺在美國和西歐最大消費領域為水處理所占的比例很大，與水處理占領最大的消費領域不同的是消費較少的領域造紙工業(yè)，在造紙方面所消費的比例較其他相對較小，與之不同的是日本，造紙工業(yè)在日本與美國和歐美是兩個極端，造紙工業(yè)是聚丙烯酰胺的最大用戶。1997年美國聚丙烯酰胺產量，消費量，出口量分別為1.318×109kg，1.21×109kg，1.18×108kg。聚丙烯酰胺在石油開采工業(yè)可以

31、提高采收率，所以為了提高石油的采收率的聚丙酰胺的需求量有很大的提高，其中聚丙烯酰胺在美國70年代至80年代之間的有了很大的需求。</p><p>　　美國馬拉松石油公司，針對提高石油采收率工程所需聚合物要求，在80年代初獨自研發(fā)了一種生產聚合物的工藝技術為低濃度均聚法，并相繼建成了四個擁有相同工藝的聚合物生產裝置，總生產能力為2.7t/a，其工藝特點是生產的聚合物經過連續(xù)稀釋后可直接注入地下，消除了粉劑產品由于生

32、產干燥致使聚合物質量變差，所用的能耗和所需的設備較多和可能出現不溶物等弊端，該工藝很適合于聚合或短途運輸聚合。</p><p>　　水溶液聚合是PAM的聚合方法，起聚合粉狀聚丙烯酰胺生產工藝有兩種聚合方法，分別為低濃度聚合和高濃度聚合，其是按照單體濃度來劃分的。美國的一家公司道化學公司報道，通過低濃度水溶液聚合粉狀的膠體，然后粉狀的PAM流涎到通過蒸汽而加熱的轉鼓，在被加熱的轉股上慢慢形成薄片，然后隨著蒸汽加熱的

33、轉鼓慢慢轉動加熱，在其上面的聚丙烯酰胺被加熱，通過這個過程進行干燥。我們需要將干聚丙烯酰胺進行處理，將干聚丙烯酰胺從滾筒上刮下后，再通過粉碎等一系列步驟之后，就可以得到粉狀產品。美國的一家公司納爾科公司報道，我們需要將30%的丙烯酰胺水溶液與其他物質相互混合之后進行下雨不，這里我們將30/%的丙烯酰胺水溶液與氧化還原引發(fā)劑相互混合后，然后灌入到以61cm/min而運行的一條傳送帶上，在鋪成薄層的氮氣氛下的條件之下來進行混合混合，然后進行

34、連續(xù)薄片聚合反應，隨后進行干燥粉碎，通過干燥粉碎后得粉狀產品。日本三井氰胺千葉工廠所用的聚合工藝與美國內爾科有所不同，其粉狀聚丙烯酰胺生產車間采用的方法，是丙烯酰胺與丙烯酸鹽共聚片狀聚合工藝。</p><p>　　陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）是聚丙烯酰胺的一種，我們觀察其外觀的特征，CPAM為白色粉粒，CPAM分子量大約一個區(qū)間內約為800~1500萬之間。陽離子聚丙烯酰胺的離子度大約在20%~55%之間，CPA

35、M的水溶解性非常好，其性質體現在CPAM能以任意比例溶解于水，但是CPAM不能溶解于有機溶劑。PH值對CPAM影響不大，因為其有效的PH值在1~14之間，因為CPAM是聚丙烯酰胺的一種所以擁有高聚合物的特性，高聚合物電解質的特性為其中的一種，其適用于帶負電荷以及富含有機物的廢水處理。</p><p>　　陰離子聚丙烯酰胺（APAM）外觀為白色粉粒與CPAM外觀相同是聚丙烯酰胺分類的一種，陰離子聚丙烯酰胺的分子量大

36、約在600萬~2500萬直接。APAM與陽離子聚丙烯酰胺相同擁有的水溶解性好，所以陰離子聚丙烯酰胺能以任意比例溶解于水，但是同樣的與陽離子聚丙烯酰胺相同，陰離子聚丙烯酰胺不溶于有機溶劑。堿性物質有利于陰離子聚丙烯酰胺，所以APAM的有效的PH值在7到14之間呈堿性，APAM在中性堿性介質中擁有高聚合物的特性，其中有擁有高聚物電解質的特性，同時APAM與鹽類電解質之間十分的敏感，所以與高價金屬離子之間能反應，能夠發(fā)生交聯，交聯成不溶性凝膠

37、體。</p><p>　　兩性離子聚丙烯酰胺（ACPAM）外觀與陰離子、陽離子聚丙烯酰胺的外觀相同，所以同為白色粉狀。產品特點:兩性離子聚丙烯酰胺因分子內含有兩種不同的基團，一種基團為陽離子基，另一種基團是陰離子基，同時含有這兩種基團，ACPAM與陽離子聚丙烯酰胺相比，具備除一般CPAM絮凝劑的使用特點外，同時其性能表現的更加的優(yōu)異表。此類絮凝劑在可一定的PH值內使用，PH的范圍一般可以取的比較大，其具有很多的特

38、性比如比較其他的，CPAM有更高濾水量，與此同時CPAM的濾餅含水率比其他的相比較低，兩性離子聚丙烯酰胺的用途也有很多，例如它可用于從強酸中浸提礦石，在含金屬的酸性催化劑中CPAM也可以用來回收有價值的金屬。</p><p>　　兩性離子型不是單純的兩種離子型聚丙烯酰胺的混合，所以它不是陰離子型與陽離子型的混合之后得到的產物。假使我們把陽離子聚丙烯酰胺與陰離子聚丙烯酰胺想混混合，讓后進行配合使用之后，兩者之間不能

39、形成兩性離子型的聚丙烯酰胺，相反的兩者之間會發(fā)生反應產生沉淀。所以兩性離子產品為最理想。</p><p>　　1.1.3 我國聚丙烯酰胺工業(yè)發(fā)展</p><p>　　我國生產丙烯酰胺的方法為化學，我們國家的化學法生產丙烯酰胺的工藝相比較其他國家而言起步相對的比較晚，最近這一些年也沒有很大的進步與發(fā)展，銅系催化劑仍舊是我過首選的催化劑，我國采用的工藝路線為固定床工藝路線，我國能夠生產的最大生

40、產能力為2000t／a，與國外相比較，特別是國外的先進生產技術相比，我過的生產規(guī)模小，但是我們所消耗的能源能耗很高，生產出來的產品質量與其他國家相比不穩(wěn)定，遠遠沒有達到生產要求，無法生產出高相對分子質量的聚丙烯酰胺，達不到高相對分子質量的聚丙烯酰胺的原料要求。同時，在市政供水系統(tǒng)，技術的需求越來越高的要求定制的解決方案，它增加了一個額外的利潤空間的產品。在工業(yè)生產中所造成的廢水以及工業(yè)廢水的處理方面，當然還有其他的方面例如煤炭開采和與煤

41、炭開采息息相關的熱電站等方面提供了巨大的交易空間。隨著技術的重用日益關注也是一個市場驅動因素。在聚丙烯酰胺的工業(yè)發(fā)展中水處理領域也面臨著巨大的挑戰(zhàn)，比如工業(yè)生產中所造成的污水其污水處理的問題就是聚丙烯酰胺所面臨的一個巨大的挑戰(zhàn)。隨著工廠技術的不斷的先進，在工業(yè)生產的過程中，造成的工業(yè)廢水處理系統(tǒng)已經趨于完善，這對于聚丙烯酰胺的法杖造</p><p>　　目前在我國聚丙烯酰胺有著重大的市場，石油產業(yè)是當前我們聚丙烯

42、酰胺最大的用戶，其消耗的聚丙烯酰胺量占國內總消費量的很大比例，大概約為81％。大型石油領域在中國包括大慶，生力，中原，華北，大港，遼河，所以在后期進入開采，以確保穩(wěn)定的油田，大慶油田已應用于聚合物驅油技術，，勝利、遼河油田為了提高采油量也進行了一系列實驗，其中的聚合物驅油試驗，獲得非常顯著的增油效果。根據油田規(guī)劃，預計在2010中國的石油消費量將達到100000噸，生產聚丙烯酰胺。</p><p>　　石油產業(yè)在

43、我國是聚丙烯酰胺的第一大消費領域，水處理是繼石油產業(yè)之后我國聚丙烯酰胺的第二大消費用戶，當前水處理所消費的聚丙烯酰胺占總消費量的9％，擁有很大的發(fā)展前景。早我國城市污水處理存在一定的問題，其污水處理率不足30％，相同的工業(yè)生產所用的工業(yè)水的重復利用率與其發(fā)達國家相比也很低大約為60％，工業(yè)生產過程中所產生的工業(yè)廢水處理率僅僅為77％，其與發(fā)達國家的水平還是有很大的差距的。我們的聚丙烯酰胺的應用開發(fā)環(huán)境的要求更嚴格的審查，聚丙烯酰胺有一種

44、用途是作為絮凝劑，作為絮凝劑的聚丙烯酰胺在我買過的用途也是十分廣泛，其涉及領域很多，在我國城市污水處理、化工、冶金、造紙、印染、煤炭、建材等行業(yè)的廢水處理都有著不俗的消費量。預計在2010，中國的水處理聚丙烯酰胺消費量將達到20000噸。</p><p>　　聚丙烯酰胺對于造紙的作用是，聯系紙漿纖維和添加劑的粘結劑，在廢水處理中也起到了重要的作用。造紙工業(yè)是聚丙烯酰胺的一大重要消費支柱。歐洲和北美市場已經是發(fā)展的

45、十分完善了，另外我們亞洲的一些國家的增長也有了長足的進步，其中中國、南美、印度的增長也很是巨大。因為世界經濟的影響，造紙行業(yè)受到了一定的影響，直接的導致聚丙烯酰胺發(fā)展的發(fā)展受到了一定的限制。此外，造紙行業(yè)受到其本身自身因素的一些影響，加之市場的需求也很鞏固，限制了聚丙烯酰胺收獲更大的經濟效益。</p><p>　　1.1.4 聚丙烯酰胺用途及發(fā)展趨勢</p><p>　　1）用于污泥脫水

46、的污泥自然選擇模型，根據產品，可以在污泥進入污泥壓濾機脫水，脫水，絮體是有效的，不粘布，過濾無松動，泥餅厚流，，脫水效率高，濾餅水分含量低于80%。</p><p>　　2)對于我們生活中所產生的污水，比如說生活污水的處理，我們所用的物品在堿性的介質中呈現的電性是陽性的，如此對于在污水中的陰電荷的懸浮顆粒可以與之反應，在污水中進行絮凝沉淀，起到澄清的作用。在工業(yè)生產和農業(yè)生產中所造成的的廢水起到很好的作用，例如我

47、們產糧食酒精的廢水，造紙過程中所造成的廢水，城市中環(huán)境問題帶來的污水處理中的的廢水，釀酒廠中的廢水，味精廠廢水，制糖廢水，有機含量高的廢水、紡織過程中的廢水和印染廢水等，用陽離子聚丙烯酰胺要比要比其他物質的效果要好的多，特比是比用陰離子、非離子聚丙烯酰胺或無機鹽類效果要更好甚至是超過十倍的比例，這其中的原因是廢水中所帶有的陰電荷多。</p><p>　　3)被用于水處理的絮凝劑，特別是水源的處理，之所以被廣泛的用

48、于自來水，是因為它的效果明顯，用量少，效果好，成本低是它的主要特點，與無機絮凝劑一起使用的時候效果更好，它將成為水廠高效絮凝劑，長江，黃河等盆地。</p><p>　　4）增強劑和其它添加劑應用于造紙。為提高填料，顏料等存留率，紙的強度。</p><p>　　5)用于油田經學助劑，如粘土防膨劑，油田酸化用稠化劑。</p><p>　　6）用于紡織漿料，漿紗性能穩(wěn)定，

49、落漿少，織物的破損率低，清潔布。</p><p>　　聚丙烯酰胺是一種水溶性的高分子化合物，世界上的需求量非常的巨大，是水溶性高分子化合物應用最多的，在造紙工業(yè)中其是一種十分標準的藥劑，在水處理過程中也是標準的藥劑。我們國家因為其特殊性，我國是聚丙烯酰胺最大的一個消費地區(qū)，但是相比較美國、西歐、日本而言，還是有一定的差距，美國、西歐、日本則是聚丙烯酰胺的最為主要消費地區(qū)。2007全球聚丙烯酰胺消費量約為75000

50、0噸，而中國的消費量約為290000噸，1的全球分布圖2007消費領域。</p><p>　　從消費的角度來看，全球聚丙烯酰胺主要用于水處理、造紙工業(yè)。據統(tǒng)計資料顯示，2007年全球（除中國外) 聚丙烯酰胺消費量約51%用于水處理業(yè)、25%用于造紙業(yè)，合計達76%，在美國這一數據甚至高達85%。</p><p>　　聚丙烯酰胺在造紙工業(yè)中的主要作用：一是提高填料，顏料的成活率，減少原材料的

51、損耗和對環(huán)境的污染；二是被應用于提高紙張的強度（包括干強度和濕強度）；三是提升紙張的性質，例如改善其抗撕性和多孔性，改善了紙張的視覺性能和印刷性能。</p><p>　　聚丙烯酰胺的水處理領域，聚丙烯酰胺在水處理工業(yè)生產中的有很多的作用，主要的應用有三個方面，分別是工業(yè)生產中的原水處理、生產中造成的污水處理和工業(yè)生產造成的工業(yè)水處理。在這三個方面所起到的作用也各有不同，PAM與活性炭等一起使用，它們的作用是處理生

52、活水中懸浮顆粒，使水中的顆粒的凝聚和澄清，這是PAM在原水處理中的作用；在污水處理的過程中。PAM扮演的作用是污泥脫水；PAM作為配方主要的藥劑，這是PAM在工業(yè)生產造成的工業(yè)水中的作用。原水處理的過程中，我們用有機絮凝劑聚丙烯酰胺代替我們在原水處理過程中所用的無機絮凝劑，其優(yōu)勢在于哪怕不用改造沉降池，其凈水能力與之前的凈水能力也可以預計可提高20%。這也是眼下許多大中城市在面臨水資源方面的問題時，例如像供水緊張或者是水質較差的時候，許

53、多大中城市都將PAM作為補充。在工業(yè)污水或者是生活污水等等的污水處理中，PAM大大提高了水回用循環(huán)的使用率。</p><p>　　在石油采油領域中PAM也有很多的應用，PAM主要改善了鉆井泥漿材料，同時PAM對提高采油率等其他方面也有這很好的效果，其擁有很多的作用在石油開采領域，以下其涉及的一些項目，例如在鉆井、完井、固井、壓裂、強化采油等油田開采作業(yè)中都起到了很顯著的作用，隨著黏度的增加，過濾，流量調節(jié)，凝膠，

54、分流，剖面調整等功能。目前，我國石油領域的開發(fā)已進入后，為了提高采收率，推廣聚合物驅油和三元復合驅油技術的關鍵。 為了提高原油的含量，我們采用一些方法來提高其含量，其中我們通過注入聚丙烯酰胺的水溶液，用來提高油水的流速比，以此提高原油含量。目前，中國的大慶油田和生力油田已廣泛應用于聚合物驅油技術</p><p>　　1.2 設計原則依據及范圍</p><p>　　1.2.1 設計原則<

55、;/p><p>　　本設計按以下原則進行：</p><p>　　（1）努力求得先進的生產技術，合理的經濟，可行的實施，可靠安全。</p><p>　?。?）把目光投向國內，引進國外合理的工藝設備。</p><p>　?。?）依照國家法律進行設計。</p><p>　?。?）避免污染，保護環(huán)境。</p><

56、;p>　　1.2.2 設計依據</p><p>　　（1）大慶PAM生產裝置技術資料。</p><p>　?。?）學校的畢業(yè)生設計任務書。</p><p>　　（3）原材料，半成品，成品規(guī)格，質量指標參照大慶石化企業(yè)標準執(zhí)行。</p><p>　?。?）設備設計，PI圖繪制規(guī)范按大慶石化設計院規(guī)范執(zhí)行。</p><p

57、>　　1.2.3 設計范圍及深度</p><p>　?。?）設計范圍。本設計包括預AM溶液配制、二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)溶液配制、聚合、水解、干燥工段、研磨篩分及包裝的設計。</p><p>　?。?）設計深度。本設計深度為初步設計。</p><p><b>　　1.3 生產規(guī)模</b></p><p>

58、;　　1.3.1 本裝置生產規(guī)模</p><p>　　本裝置生產規(guī)模為2.300×10千克/年兩性聚丙烯酰胺粉末。</p><p>　　1.3.2 設計的開工時間</p><p>　　設計運轉時間為8000小時/年。</p><p>　　1.3.3 生產方式</p><p>　　生產方式為間歇-連續(xù)自動化生產

59、。</p><p><b>　　1.4 裝置組成</b></p><p>　　1.4.1 生產工段</p><p>　　100#工段：AM溶液及DMDAAC溶液配制工段；</p><p>　　200#工段：聚合工段；</p><p>　　300#工段：水解工段；</p><p&

60、gt;　　400#工段：干燥工段；</p><p>　　500#工段：研磨、篩分及包裝工段。</p><p>　　1.4.2 輔助生產設施</p><p>　　包括控制室，配電室，實驗室及辦公室。</p><p>　　本裝置所需的聚丙烯酰胺，水，電，蒸汽均由廠區(qū)系統(tǒng)管網提供。</p><p><b>　　1.

61、5 生產制度</b></p><p>　　開工時間每年8000小時，采用間歇-連續(xù)自動化生產，五班三運轉。</p><p>　　第2章 生產方法及工藝流程</p><p>　　2.1 生產方法及工藝流程選擇</p><p>　　聚丙烯酰胺的生產方法主要有水溶液聚合法、乳液及反相乳液聚合法以及輻射聚合法等。水溶液聚合法具有生產安全

62、、工藝設備簡單以及生產成本較低等優(yōu)點，是目前國內外生產聚丙烯酰胺普遍采用的方法。乳液聚合方法的特點是高聚合速率、高轉化率條件下可以得到高相對分子質量的產品（乳膠或者干粉）。反相乳液聚合法反應體系平穩(wěn)，易控制，適合于制備高分子量且分子量分布窄的聚丙烯酰胺膠乳或干粉型產品。輻射引發(fā)法生產工藝簡單，但設備投資大，且所得產品分子量分布很寬，故目前還沒有進行大規(guī)模工業(yè)生產[15]。</p><p>　　本設計采用的是AM單

63、體、DMDAAC單體水溶液共聚合法，經AM溶液配制、DMDAAC溶液配制、聚合、水解、干燥、造粒等工段生產兩性聚丙烯酰胺產品，此方法大大簡化了生產工藝流程，提高了可靠性。</p><p>　　2.2 工藝參數的選擇 </p><p>　　（1）AM儲罐（

64、V4001） T=0℃，V=100m3；</p><p>　?。?）單體AM配制罐（V4002A）T=0℃， V=27m3，VR=16m3；單體二甲基二烯丙基氯化銨（DMDAAC ）儲罐（V4002B） T=0℃，V=3m3，VR=1.8m3；</p><p>　?。?）聚合釜（R4101） 溫度：T=0℃～70℃ ，V=15m3，VR=8m3, t周期=8h,<

65、/p><p><b>　　P=5kW；</b></p><p>　?。?）中間儲罐（V4102） T=70℃ ，壓力=0.1MPa；</p><p>　?。?）水解機（R4102） T=95℃，NaOH含量=18%PAM，t反應=2h, P=15kW；</p><p>　?。?）流化床干燥器換熱器

66、溫度T1=60℃,T2=70℃,T3=65℃，t=1.5h； </p><p>　　（7）干燥器 平衡壓力 P=200Pa； </p><p>　?。?）流化床干燥器（D4201） A=5.952m2，H=1.3m，d=2mm；</p><p>　?。?）氮氣 常溫≥600kPa；</

67、p><p>　?。?0）壓縮風 常溫：0.6MPa，露點：-40℃。</p><p>　　2.3 工藝流程特點</p><p>　　(1)為了適應采油對產品的需求，煉化公司把本車間的技術進行了改造，采用自主開發(fā)的共聚后工藝；</p><p>　　(2)去除了2套和2個聚合釜，增加了2個AM單體儲罐（V4002A/1/2

68、）、增加了2個DMDAAC 單體儲罐（V4002B/1/2）、2個凝結水罐、2個帶式混合器、2個二次造粒機和8臺水解機，并將、聚合釜加大而且從新制作了，使生產的穩(wěn)定性提升；</p><p>　　(3)兩條生產線均采用CENTUM,CS3000；</p><p>　　(4)加入復合引發(fā)劑即氧化-還原引發(fā)劑（過硫酸鉀-亞硫酸氫鈉）及高活性引發(fā)劑4，4，-偶氮雙-4-氰戊酸。</p>

69、<p>　　(5)本工藝的干燥器是采用振動式流化床結構；</p><p>　　第3章 生產流程簡述</p><p><b>　　3.1 聚合原理</b></p><p><b>　　1.聚合反應原理</b></p><p>　　本工藝采用的是水溶液聚合。聚合反應方程式:</p&

70、gt;<p>　　3.2 生產流程說明</p><p>　　抗鹽工藝共分為7個工序，分別為二甲基預聚液配制預聚液配制、及輸送、聚合、、干燥、研磨篩分、等。</p><p>　　3.2.1 單體預聚液配制</p><p>　　13/14線抗鹽裝置所用的丙烯酰胺罐區(qū)系統(tǒng)包括兩個精丙烯酰胺儲罐及其配套的2臺輸料泵，每個儲罐可儲存100 m3丙烯酰胺，每個精丙

71、烯酰胺儲罐都有相配套的自動降溫等系統(tǒng)。</p><p>　　由于AM的配制量為16m3（空罐容積27m3），可同時供兩個上料反應使用。具體步驟為：將水溶液和脫鹽水以一定配方計算量轉入配制罐內。等到轉移完畢原來的溶液后，將開啟配制循環(huán)系統(tǒng)和系統(tǒng)，這樣就可以使原料混合充分均勻。由提供的冷凍液對進行降溫，使其溫度降到要求的溫度值。預聚液配制罐的原料量，由設制在進料的電磁流量計來計量，可按需要進行調整。</p>

72、;<p>　　每個DMDAAC配制罐預聚液的配制量為1.8 m 3（空罐容積3m3），可供兩個聚合釜同時上料反應使用。具體步驟為：將水溶液以及脫鹽水以一定配方計算量轉入配制罐內。等到轉移完畢原來的溶液后，將開啟配制循環(huán)系統(tǒng)和系統(tǒng)，這樣就可以使原料混合充分均勻。由提供的冷凍液對進行降溫，使其溫度降到要求的溫度值。預聚液配制罐的原料量，由設制在進料的電磁流量計來計量，可按需要進行調整。</p><p>

73、　　配制的物料條件滿足后可備用，如反應工序條件許可，則將配制罐中的物料轉移到反應釜進行聚合。</p><p><b>　　3.2.2 聚合</b></p><p>　　13/14線每個裝置有4臺。其中每個釜可以裝8m3反應液。反應前做好準備工作：將預聚液濃度用配制罐配好、溫度降低到要求位置：流程確認：等到聚合釜試漏完畢，測定氮氣流量，觀察直到達到規(guī)定值。準備就緒后聯系

74、物料轉移，待預聚液配制罐轉移完后，進行吹氮除氧，吹氮時間為40分鐘。接下來，把反應體系中的各個催化劑以一定的配方量依次加入到反應釜內，使聚合反應引發(fā)，之后反應液開始逐漸降低溫度、成膠熟化。反應過程大約需要6個小時。</p><p>　　3.2.3 初次造粒</p><p>　　已經完成熟化的膠體隨著壓縮空氣進入中間儲料箱。然后確認一下是否已經做好在水解進料之前的所有準備工作（中間內料位充足

75、；流程的切換、確認；水解反應器已經準備就緒）后，中間處料箱內的膠體在自身重力和壓縮空氣的作用下，在四螺桿造粒機中進行造粒。</p><p>　　將從四螺桿造粒機中出來的膠粒由輸料風機和接力風機向水解反應器送料。 </p><p><b>　　3.2.4 水解</b></p><p>　　反應器夾套加熱系統(tǒng)要始終保持被使用狀態(tài)，脫鹽水為加熱時的

76、主要介質，出口溫度保持在95℃～99.5℃，等到進料條件滿足后，開始進料操作；打開水解反應器進料閥和排氮閥開始進料，進料量由其底部的稱重系統(tǒng)稱量。</p><p>　　待水解反應器進料完畢后，加入堿，然后關閉排氮閥開始計時，物料在水解反應器中進行水解反應，水解時間要求不低于120分鐘（根據產品品種不同而水解時間可調）。完成水解之后，把水解反應器的下料閥門打開，卸料進入多螺旋儲料箱中，經二次造粒，然后由輸料風機輸送

77、到干燥器內進行膠粒烘干。</p><p><b>　　3.2.5 干燥</b></p><p>　　本裝置采用振動式流化床結構的干燥器。在包裝崗已開啟研磨篩分系統(tǒng)后，關閉溢流堰，將各段溫度、壓力設定為自動狀態(tài)，并設定好其工藝值后，啟動干燥器的DOS自動開機程序。開機程序為：先開啟廢氣排風機（使干燥器產生負壓），依次開啟各段粉塵返回風機，在開啟一、二、三段空氣入口風機將

78、空氣吹入干燥器各段（4個旋風分離器開始工作），啟激振器。DOS與設在干燥器內各段的壓力探頭相連，先手動調節(jié)各入口風機的風門開度，DOS自動調節(jié)廢氣風機的風門，使干燥器內保持設定的微負壓狀態(tài)（以防止氮氣與粉塵擴散到廠房內，而廢氣由煙囪排至大氣中）DOS調節(jié)一、二、三段空氣加熱器的蒸汽閥，給入口空氣加熱（由冷凝水罐來的冷凝水流經預熱器給冷空氣預熱），溫度達到進料條件后，開啟輸料風機將從二次造粒機中出來的膠粒輸送到干燥器中，料位由溢流堰的高度

79、調整（干燥器正常工作時，溢流堰開到規(guī)定開度）。調節(jié)各段空氣加熱器蒸汽閥門，重點調控一段入口空氣溫度及二、三段床層溫度保持恒定，對物料進行干燥，熱氣流及激振器使膠粒很快地流態(tài)化。聚丙烯酰胺產品經過二段干燥后由膠體變成粒狀，水含量由70%降至10%左右。</p><p>　　旋風分離器能把被高速氣流從流化態(tài)表面夾帶出的產品細顆粒分離出來，由3臺粉塵返回機重新加入干燥器中，減少了產品的損失。</p>&l

80、t;p>　　3.2.6 研磨與篩分</p><p>　　該工序主要是把干燥器出來的物料研磨粉碎，達到要求粒度，再經過篩分分離后，儲存到緩沖料斗中。</p><p>　　從干燥器出口出來的產品，經過旋振篩后，再經一臺螺旋輸送機輸送到斗式提升機中，物料經過斗式提升機后，進入雙層篩分機進行篩分。</p><p>　　雙層篩分機經過篩分把產品分成三部分：最上層為大顆粒

81、產品進入下面的對輥研磨機料斗，進行研磨粉碎。經過研磨后的物料由返料輸送桿送回第一臺螺旋輸送機再次送至斗式提升機中：物料又經過斗式提升機提升后，進入雙層室篩分機進行循環(huán)篩分。中層為顆粒是0.2～1mm的產品。由第三臺（成品）螺旋輸送機輸送到成品緩沖料斗中，后經過帶式混合器攪拌混合后得到混合均勻的合格產品：下層為細粉，被輸送到細粉料斗，然后用小袋包裝。</p><p><b>　　3.2.7 包裝</

82、b></p><p>　　產品由帶式混合器下的電子稱重系統(tǒng)與上下兩個成品出料閥連鎖控制卸料，然后經過包裝機包裝到已經掛好的包裝袋中（裝袋重標準為750kg）,做好標識，扎緊袋口后入庫。</p><p><b>　　第4章 工藝計算</b></p><p>　　4.1 物料平衡計算</p><p>　　4.1.1

83、AM配制罐的物料衡算</p><p><b>　?。?）基礎數據。</b></p><p>　?、倌晟a能力2.3×107kg/a；</p><p>　?、陂_工時間8000h/a；</p><p>　　③裝置各工序的收率：AM配制收率為99.9%，DMDAAC配制收率為99.9%（DMDAAC為單體質量的10%

84、），聚合收率為99%，水解收率為99%，水解時加入的NaOH（95%）為聚合物質量的18%，水解后聚合物增加質量5%，干燥收率為99%，包裝收率為98.1%，即裝置總收率為95%；</p><p><b>　?、懿捎脙蓷l生產線；</b></p><p>　?、莓a品中聚合物含量為90%；</p><p>　?、蘧酆瞎ば騿误w質量濃度30%，單體的轉

85、化率為100%，原料AM溶液的濃度為35%，原料DMDAAC溶液的濃度為35%。</p><p>　?。?）計算。以一條生產線為例。計算基準為kg/d。</p><p>　　每天聚合物的產量: = 31127.820kg/d</p><p>　　AM: 30816.542 kg/d，DMDAAC: 3112.782 kg/d</p><p>

86、　　35%AM: 30816.542÷0.35=88047.263 kg/d，</p><p>　　35%DMDAAC: 3112.782÷0.35= 8893.663kg/d</p><p>　　加入水的量==14822.771kg/d</p><p>　　單體含水量: 31127.820÷0.3-31127.820=72631.58

87、0 kg/d</p><p>　　損失AM: 30816.542×0.001=30.816kg/d，</p><p>　　損失DMDAAC: 3112.782×0.001=3.112kg/d</p><p>　　損失H2O: =82.499 kg/d</p><p>　　配制工序物料平衡見表4-1。</p>

88、<p>　　表4-1配制工序物料計算</p><p>　　4.1.2 聚合釜的物料衡算</p><p><b>　?。?）基礎數據。</b></p><p><b>　?、偈章?9%；</b></p><p>　?、趩误w的轉化率100%；</p><p>　?、垡?/p>

89、發(fā)劑在聚合工序加入，加入量為單體的0.005%，濃度為10%。引發(fā)劑配比：K2S2O8:NaHSO3:4,4’-偶氮雙-4-氰戊酸=1:0.5:0.16（質量）。</p><p>　　（2）計算。計算基準為kg/d。</p><p>　　進料：AM: 30816.542 kg/d</p><p>　　DMDAAC: 3109.670 kg/d</p>

90、<p>　　H2O:72549.081 kg/d</p><p>　　進料單體總量：AM+DMDAAC=30816.542+3109.670=33926.212kg/d</p><p>　　加入的引發(fā)劑：33926.212×0.005%=1.696kg/d</p><p>　　加入的引發(fā)劑溶液：28392.631×0.005%÷

91、;0.1=16.693kg/d</p><p>　　K2S2O8: 1.696÷（1+0.5+0.16）×1=1.022 kg/d</p><p>　　NaHSO3: 1.696÷（1+0.5+0.16）×0.5=0.511 kg/d</p><p>　　4,4’-偶氮雙-4-氰戊酸: 1.696÷（1+0.5+0.

92、16）×0.16=0.163 kg/d</p><p>　　水：16.693-1.696=14.997 kg/d</p><p>　　出料PAM:30785.726×0.99= 30477.869kg/d</p><p>　　出料損失聚合物PAM: 30785.726-30477.869=307.857 kg/d</p><p

93、>　　出料PDMDAAC: 3109.670×0.99=3078.573 kg/d</p><p>　　出料損失PDMDAAC: 3109.670-3078.573 =31.097 kg/d</p><p>　　出料聚合物: 30477.869+3078.573=33556.442kg/d</p><p>　　出料損失聚合物：307.857+31.0

94、97 =338.954 kg/d</p><p>　　出料H2O:72549.081×0.99= 71823.590kg/d</p><p>　　出料損失H2O: 72549.081-71823.590= 725.491kg/d</p><p>　　出料引發(fā)劑溶液: 16.693×0.99=16.526kg/d</p><p&

95、gt;　　出料損失引發(fā)劑溶液: 16.693-16.526=0.167kg/d</p><p>　　聚合釜工序物料平衡見表4-2。</p><p>　　表4-2聚合工序物料衡算</p><p>　　4.1.3 水解機的物料衡算</p><p><b>　?。?）基本數據。</b></p><p>

96、<b>　?、偈章?9%；</b></p><p><b>　?、谒饴?00%；</b></p><p>　?、奂尤隢aOH（95%）為聚合物的18%；</p><p>　?、躈aOH含水率5%。</p><p>　?。?）計算。計算基準為kg/d。</p><p>　　進

97、料聚合物: 33556.442 kg/d</p><p>　　進料H2O: 71823.590+進料引發(fā)劑溶液=71840.283 kg/d</p><p>　　加入95%NaOH量: 33556.442×18%=6040.156 kg/d</p><p>　　加入100%NaOH量: 6040.156×0.95=5738.148 kg/d<

98、;/p><p>　　95%NaOH含水量: 6040.156-5738.148=302.008 kg/d</p><p>　　水解產生的NH3量: =2438.713 kg/d</p><p>　　聚合物增加質量：5738.148-2438.713=3299.435 kg/d</p><p>　　聚合物總質量: 33556.442 +3299.4

99、35 =36855.877 kg/d</p><p>　　H2O總質量: 71840.283+302.008 = 72142.291 kg/d</p><p><b>　　出料: </b></p><p>　　聚合物: 36855.877×0.99=36487.318 kg/d</p><p>　　損失聚合物:

100、 36855.877-36487.318 =368.559 kg/d</p><p>　　H2O: 5738.148×0.99=71420.868 kg/d</p><p>　　損失H2O: 72142.291-71420.868= 721.432 kg/d</p><p>　　NH3:2438.713 kg/d</p><p>　

101、　水解工序物料平衡見表4-3。</p><p>　　表4-3水解工序物料平衡表</p><p>　　4.1.4 干燥物料衡算</p><p><b>　?。?）基礎數據。</b></p><p><b>　　①收率99%；</b></p><p>　?、赑AM成品含水率10%

102、。</p><p>　?。?）計算。計算基準為kg/d。</p><p>　　進料聚合物: 36487.318 kg/d </p><p>　　進料H2O: 71420.868 kg/d</p><p>　　出料聚合物: 36487.318×0.99=36122.445 kg/d </p><p>　　損失聚

103、合物: 36487.318-36122.445=364.873 kg/d</p><p>　　出料聚合物含水: 36122.445÷0.9-36122.445=4013.616 kg/d </p><p>　　出料含水聚合物質量: 36122.445÷0.9=40136.050 kg/d</p><p>　　損失水: 71420.868-4013

104、.616=67407.252 kg/d</p><p>　　干燥工序物料平衡見表4-4。</p><p>　　表4-4干燥工序物料衡算表</p><p>　　4.1.6 包裝物料衡算</p><p><b>　　（1）基礎數據。</b></p><p><b>　?、偈章?8.1%。&l

105、t;/b></p><p>　?。?）計算。計算基準為kg/d。</p><p>　　進料含水10%聚合物: 36122.445÷0.9=40136.050 kg/d </p><p>　　出料含水10%聚合物: 40136.050×98.1%=39373.465 kg/d </p><p>　　損失含水10%聚合物

106、: 40136.050-39373.465 =762.585 kg/d</p><p>　　核算產量39373.465÷24×8000×2=26248976.67＞1.0×107 kg/a產量滿足設計要求。 </p><p>　　包裝工序物料平衡見表4-5。</p><p>　　表4-5 包裝工序物料衡算表</p&

107、gt;<p><b>　　4.2 熱量衡算</b></p><p>　　4.2.1 聚合釜的熱量衡算</p><p><b>　?。?）基礎數據。</b></p><p>　?、?0%AM溶液和30%DMDAAC溶液進料溫度均為0℃，引發(fā)劑溶液進料溫度25℃；</p><p>　?、贑

108、p聚合物為4.7kJ/kg·℃, Cp水為4.18 kJ/kg·℃，Cp引發(fā)劑溶液為4.18 kJ/kg·℃；</p><p>　　C ‘④聚合釜熱損失為10%。</p><p><b>　?。?）計算項目。</b></p><p><b>　?、俜磻獰酫r;</b></p>&

109、lt;p><b>　?、诔隽蠝囟萒。</b></p><p><b>　　（3）計算。</b></p><p>　　計算基準:溫度基準為0℃，相態(tài)基準為液態(tài)，物料基準kg/h。</p><p>　　聚合釜熱量衡算示意圖</p><p>　　進料 QAM+DMDAAC=0,Q水=0，QI溶液=1

110、6.693×（25-0）×4.18=1744.419 kJ/h</p><p>　　Qr=（30816.542+3109.670）÷24×1255</p><p>　　=1774058.169 kJ/h</p><p>　　聚合釜總熱量：Q總=Qr +Q引發(fā)劑溶液=1774058.169+1744.419=1775802.58

111、8 kJ/h</p><p>　　出料 Q出料=（30816.542+3109.670）÷24×Cp聚合物×（T-0）+（72549.081+16.693）÷24×Cp水×（T-0）</p><p>　　=[（30816.542+3109.670）÷24×4.7+（72549.081+16.693）÷

112、24×4.18] ×T</p><p>　　=19282.422×T kJ/h</p><p>　　Q損失= Q總×10%=1775802.588×10% =177580.259 kJ/h</p><p>　　Q總= Q出料+ Q損失</p><p>　　1775802.588 =19282.

113、422×T +177580.259</p><p>　　出料溫度T=82.885 ℃</p><p>　　4.2.2 水解機熱量衡算</p><p><b>　?。?）計算數據。</b></p><p>　?、偎夥磻姆磻獰帷鱄 為2091.000kJ/kg,水解率為100%，水和聚合物的熱容同上，CpNH3

114、為4.708kJ/kg·℃；</p><p>　?、谶M料溫度為70℃；</p><p><b>　?、鄢隽蠝囟?5℃；</b></p><p>　?、軘嚢柘到y(tǒng)供熱10kw；</p><p>　?、?20℃過熱水加熱；</p><p>　?、匏飧獰崃繐p失取10%。</p>

115、<p><b>　?。?）計算項目。</b></p><p>　　水解機每天需120℃過熱水的量。</p><p><b>　　（3）計算。</b></p><p>　　計算基準:溫度基準為70℃，相態(tài)基準為液態(tài)，物料基準kg/h。</p><p>　　由物料衡算知:水解機聚合物進料為33