-聚合物合成設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)資料

1、一、名詞解釋設(shè)計(jì)：就是在做某項(xiàng)工作之前，根據(jù)一定的目的要求，預(yù)先制定方法、圖樣等。 化工設(shè)計(jì)：就是在建造化工生產(chǎn)裝置之前，根據(jù)一定的任務(wù)要求，將化工裝置的生產(chǎn)過(guò)程全部用圖紙、表格、文字說(shuō)明等方式概述出來(lái)的過(guò)程及結(jié)果。 工藝：就是指將原料加工成產(chǎn)品的工作、方法、技術(shù)等。聚合物合成工藝設(shè)計(jì)：在此是指將單體原料通過(guò)聚合反應(yīng)制得聚合物產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中所用的方法、技術(shù)等，全部用圖紙、表格、文字說(shuō)明等方式概述出來(lái)的過(guò)程及結(jié)果。物料衡算就是進(jìn)行物料平衡的計(jì)算,是指“進(jìn)入一個(gè)裝置(設(shè)備)的全部物料重量必定等于離開(kāi)這個(gè)裝置(設(shè)備)的全部物料重量，再加上損失掉大的與累積起來(lái)的物料重量”。轉(zhuǎn)化率：某一反應(yīng)物反應(yīng)掉的

2、量占其輸入量的百分?jǐn)?shù)。選擇性：反應(yīng)物反應(yīng)成目的產(chǎn)物所消耗的量占反應(yīng)物反應(yīng)掉的量的百分?jǐn)?shù)。收率：目的產(chǎn)物的量除以反應(yīng)物（通常指限制反應(yīng)物）輸入量，以百分?jǐn)?shù)表示。限制反應(yīng)物：化學(xué)反應(yīng)原料不按化學(xué)計(jì)量比配料時(shí)，其中以最小化學(xué)計(jì)量數(shù)存在的反應(yīng)物稱為限制反應(yīng)物。過(guò)量反應(yīng)物：不按化學(xué)計(jì)量比配料的原料中，某種反應(yīng)物的量超過(guò)限制反應(yīng)物完全反應(yīng)所需的理論量，該反應(yīng)物稱為過(guò)量反應(yīng)物。過(guò)量百分?jǐn)?shù)：過(guò)量反應(yīng)物超過(guò)限制反應(yīng)物所需理論量的部分占所需理論量的百分?jǐn)?shù)。 生產(chǎn)方法：在化工生產(chǎn)過(guò)程中是指使用何種原料、根據(jù)何種原理、選擇何種實(shí)施方法、通過(guò)何種操作過(guò)程實(shí)現(xiàn)從原料變?yōu)楫a(chǎn)品的方法。連續(xù)操作:將反應(yīng)物按比例和一定流量連續(xù)加

3、入反應(yīng)器，同時(shí)連續(xù)取出反應(yīng)產(chǎn)物。定態(tài)過(guò)程：就是在生產(chǎn)過(guò)程中，工藝參數(shù)只與其在裝置中的位置有關(guān)，單不隨時(shí)間變化而變化。工藝流程：是指在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中各種物料在各個(gè)工序及各個(gè)設(shè)備之間的流動(dòng)過(guò)程及變化情況，或是指整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)工序和各個(gè)設(shè)備的任務(wù)，以及它們之間的相互聯(lián)系。主工藝流程:特指由原料變?yōu)楫a(chǎn)品的這股物流和與之直接相關(guān)的物流在整個(gè)生產(chǎn)裝置中流動(dòng)過(guò)程及變化情況。 工藝參數(shù)：將表示物料狀態(tài)及變化程度的參數(shù)統(tǒng)稱為工藝參數(shù)。模擬法：就是為了研究一個(gè)復(fù)雜的大規(guī)模的系統(tǒng)A，先設(shè)法找到另一個(gè)比較簡(jiǎn)單的小規(guī)模的系統(tǒng)B，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)B的研究來(lái)間接地研究系統(tǒng)A。系統(tǒng)B稱為系統(tǒng)A的“模型”，系統(tǒng)A稱為系統(tǒng)B的“

4、原型”。相似模擬法：如果系統(tǒng)B與系統(tǒng)A的化學(xué)和物理過(guò)程基本相同，只是規(guī)模不同、尺寸不同，則稱模擬過(guò)程為“相似模擬法”。類似模擬法：如果系統(tǒng)B與系統(tǒng)A的化學(xué)和物理過(guò)程不同，但系統(tǒng)B能夠描述系統(tǒng)A的本質(zhì)，則稱模擬過(guò)程為“類似模擬法”。 數(shù)學(xué)模擬法：就是首先建立一個(gè)能夠反映實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的綜合數(shù)學(xué)模型，然后通過(guò)在計(jì)算機(jī)上求解該數(shù)學(xué)模型，模擬實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程。熱量衡算:是指根據(jù)能量守恒定律對(duì)設(shè)備在操作過(guò)程中傳入熱量或傳出熱量的平衡計(jì)算。定型設(shè)備：是由設(shè)備生產(chǎn)廠家標(biāo)準(zhǔn)化地、系列化地、成批地制造的，其特點(diǎn)是具有通用性，且造價(jià)低。有產(chǎn)品目錄或樣本手冊(cè)，有不同的型號(hào)、系列、規(guī)格及不同的生產(chǎn)廠家。非定型設(shè)備：是根據(jù)生

5、產(chǎn)工藝的具體要求進(jìn)行設(shè)計(jì)加工制造的，這類設(shè)備是化工生產(chǎn)中專用的特殊設(shè)備。特點(diǎn)：造價(jià)高，通用性差 。流體輸送：在生產(chǎn)過(guò)程中流體在管道中流動(dòng)，從一個(gè)設(shè)備輸送到另一個(gè)設(shè)備中，這一過(guò)程稱流體輸送。流量:泵在單位時(shí)間內(nèi)抽吸或排出液體的體積，m3.h-1或L.min-1揚(yáng)程:單位重量(1N)液體流經(jīng)泵后所獲得的有效能量，m液柱。布置設(shè)計(jì):在化工設(shè)計(jì)中，當(dāng)工藝流程確定及工藝計(jì)算和設(shè)備工藝設(shè)計(jì)完成之后，進(jìn)一步的工作就是將各工段與各個(gè)工藝設(shè)備按生產(chǎn)流程在空間上(水平和垂直方向)進(jìn)行組合、布置，并用管道將它們連接起來(lái)。前者稱車間布置，后者稱管道布置或配管設(shè)計(jì)，統(tǒng)稱布置設(shè)計(jì)。 車間布置：包括車間各工段、各設(shè)施在車間

6、場(chǎng)地范圍內(nèi)的平面布置和設(shè)備在車間中的布置兩部分，前者為車間平面布置，后者稱車間設(shè)備布置，總稱車間布置。車間設(shè)備布置：就是確定各個(gè)設(shè)備在平面與立面上的位置；確定場(chǎng)地與建、構(gòu)筑物的尺寸；確定管道、電氣儀表管線、采暖通風(fēng)管道的走向和位置?；S建造的工作程序：立項(xiàng)階段，工程設(shè)計(jì)階段，施工階段，開(kāi)車驗(yàn)收階段。反應(yīng)器的控制：主要應(yīng)從反應(yīng)溫度，反應(yīng)壓力，反應(yīng)器液位等幾方面進(jìn)行控制。設(shè)備選型及設(shè)計(jì)的原則：合理性，安全性，經(jīng)濟(jì)性，先進(jìn)性?；ぴO(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)：政策性強(qiáng)，技術(shù)性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)，綜合性強(qiáng)。簡(jiǎn)答題1. 選擇聚合物合成工藝路線的基本原則有哪些？(1)滿足產(chǎn)品的性能指標(biāo)要求(2)生產(chǎn)上的可靠性-是否成熟(3

7、)技術(shù)上的先進(jìn)性(4)經(jīng)濟(jì)上的合理性(5)生產(chǎn)裝置大型化與連續(xù)化(6)清潔生產(chǎn)、注重可持續(xù)發(fā)展2.釜式反應(yīng)器一般由哪幾個(gè)基本部件構(gòu)成？1 釜體 2 換熱裝置 3 攪拌器 4 軸密封裝置5 上、下封頭 6 工藝接管3.化工工程設(shè)計(jì)的三段設(shè)計(jì)、兩段設(shè)計(jì)、一段設(shè)計(jì)分別指的是什么？工藝包設(shè)計(jì)（擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)）、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)（施工圖設(shè)計(jì)）工藝包設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)施工圖設(shè)計(jì)4.反應(yīng)溫度控制的典型方案有哪幾種？電加熱控制 一次循環(huán)控制：連續(xù)操作 二次循環(huán)控制 反應(yīng)液外循環(huán)控制 汽化冷凝控制 分程控制：間歇操作5.工藝參數(shù)的確定方法分為三種（1）逐級(jí)經(jīng)驗(yàn)放大法（2）數(shù)學(xué)模擬法（3）改進(jìn)數(shù)學(xué)模擬法 6.根據(jù)聚

8、合類型，聚丙烯的生產(chǎn)工藝主要有哪四類？溶液法、溶劑法、本體法及氣相法生產(chǎn)工藝。7.隨著化工裝置大型化，車間布置總的發(fā)展趨勢(shì)有什么特點(diǎn)？1露天化 2 流程化 3 集中化 4 定型化。四、計(jì)算題1. CH490和C2H610（mol）的天然氣與空氣在混合器中混合，得到的混合氣體含CH48。試計(jì)算100mol天然氣應(yīng)加入的空氣量及得到的混合氣量。解：設(shè)A所需空氣量，M混合氣量，x混合氣中C2H6的含量。1畫物料流程簡(jiǎn)圖M mol 混合氣C2H6 空氣：1-0.08- C2H60.10CH40.08100mol天然氣CH40.90 A mol 空氣2 選擇計(jì)算基準(zhǔn)：100mol天然氣 3 列物料衡算式

9、 總物料衡算式：100+A=M （1） CH4 : 100×0.9=M×0.08 （2） C2H6 ：100×0.1=M×x （3） 解(1)(2)(3)方程得A=1025mol，M=1125mol，x=0.009mol 核算：空氣含量為1-0.08-0.0090.911 加入空氣量A1025mol，占混合氣含量為： 1025/11250.911 兩者相等，所以計(jì)算正確。 2、 今有一油分，經(jīng)質(zhì)量分析得知，其中含有84的碳和16的氫，現(xiàn)以100/h的油分與含水3.6/h的空氣混合燃燒，分析燃燒尾氣，其中含有9.5的CO2(體積百分率)，試求供給燃燒爐的空

10、氣過(guò)剩是多少？ N2CO2H2OO2CnHm解： 空氣CnHm+RO2 nCO2+0.5mH2O 其中，Rn+0.5m 亦可為：C+O2 CO2 H2 +0.5O2 H2O 基準(zhǔn)：100/h的油分； x表示O2過(guò)剩量, y表示進(jìn)料中的氮輸入流率：84 C84/127kmol 16 H216/28kmol 3.6 H2O3.6/180.2kmol 所需O2為 (8/2+7)11kmol實(shí)際O2為 (11+ x ) kmol 氮?dú)鉃閥 (11+ x ) (0.79/0.21 ) （41.38+3.76 x ）kmol 總輸出氣體量為 7+8+0.2+ x+ y(56.58+4.76 x) kmol

11、 由題條件，出口氣體中CO2 占9.5，即 7/(56.58+4.76 x)=0.095 則，x3.59kmol 實(shí)際氧量為 11+3.5914.59kmol所以，過(guò)?？諝饬繛?O2 出口/ O2需3.59 /11×10032.6 五、分析設(shè)計(jì)題 1、有一變?nèi)莘磻?yīng)體系，采用攪拌釜反應(yīng)器，日產(chǎn)量Wd=26.6t·d-1,間歇操作。R3h、a=0.5h、m970kg·m-3、體積收縮系數(shù)-0.2、0.6、H/D1.52，上下封頭均用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，確定反應(yīng)器幾何外形尺寸。標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的體積為0.131D3、h封D/4，封頭直邊高度為50mm。解：間歇操作周期：反應(yīng)液體積

12、：反應(yīng)器總體積應(yīng)為： 令：h為釜體直邊高度、H為反應(yīng)器釜體總高度，則： Hh+2×h封h+D/2=1.5D若取H/D1.5，則有：hD因?yàn)镠/D取得較小，所以此處按公稱尺寸選定釜體直徑為1.8m。 釜體的直邊高度為： 釜體實(shí)際高度為： 釜體圓形直筒部分高度:2.020-2×0.051.920m 反應(yīng)器的實(shí)際體積為：2、有一丙烯聚合反應(yīng)體系，采用攪拌釜反應(yīng)器，年產(chǎn)量Wy=4000t·y-1,間歇操作,年工作時(shí)間8000小時(shí)。R3.5h、a=1.5h、m500kg·m-3、體積收縮系數(shù)-0.2、0.6、H/D1.82.5，上下封頭均用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，確定反應(yīng)器幾何外形尺寸。標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭體積為0.131D3，h封=0.25D，封頭直邊高度為50mm。解：間歇操作周期為：T=R+a=3.5+1.5=5.00hr；年批次：8000/5=1600反應(yīng)液體積：VR=4000×103/（1600&