年產(chǎn)5000噸晶體丙烯酰胺工藝設(shè)計(jì)

安徽建筑工業(yè)學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì)年產(chǎn)5000噸晶體丙烯酰胺工藝設(shè)計(jì)PAGE40PAGE39第一章概述1.1丙烯酰胺的介紹丙烯酰胺（AM）是一種有機(jī)化合物，純品為結(jié)晶固體，易溶于水、甲醇、乙醇、丙醇，稍溶于乙酸乙酯、氯仿，微溶于苯，在酸堿環(huán)境中可水解成丙烯酸。職業(yè)性接觸主要見(jiàn)于丙烯酰胺生產(chǎn)和樹(shù)脂、黏合劑等的合成，在地下建筑、改良土壤、油漆、造紙及服裝加工等行業(yè)也有接觸機(jī)會(huì)。日常生活中，丙烯酰胺可見(jiàn)于吸煙、經(jīng)高溫加工處理的淀粉食品及飲用水中。丙烯酰胺屬中等毒類，對(duì)眼睛和皮膚有一定的刺激作用，可經(jīng)皮膚、呼吸道和消化道吸收，在體內(nèi)有蓄積作用，主要影響神經(jīng)系統(tǒng)，急性中毒十分罕見(jiàn)。密切大量接觸可出現(xiàn)亞急性中毒，中毒者表現(xiàn)為嗜睡、小腦功能障礙以及感覺(jué)運(yùn)動(dòng)型多發(fā)性周圍神經(jīng)病。長(zhǎng)期低濃度接觸可引起慢性中毒，中毒者出現(xiàn)頭痛、頭暈、疲勞、嗜睡、手指刺痛、麻木感，還可伴有兩手掌發(fā)紅、脫屑，手掌、足心多汗，進(jìn)一步發(fā)展可出現(xiàn)四肢無(wú)力、肌肉疼痛以及小腦功能障礙等。1.2丙烯酰胺的合成方法1.2.1硫酸水合法19世紀(jì)末，由丙烯酰氯與氨首次合成了丙烯酰胺。1954年，美國(guó)Cyanamid公司采用丙烯腈硫酸水合法實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，并被各國(guó)廣泛應(yīng)用。丙烯腈在硫酸存在下水合成丙烯酰胺的硫酸鹽，然后用液氨中和即生成丙烯酰胺和硫酸銨。反應(yīng)時(shí)，過(guò)長(zhǎng)的停留時(shí)間和過(guò)高的反應(yīng)溫度都會(huì)增加副產(chǎn)物的收率，特別是聚合物和丙烯酸。必須嚴(yán)格控制反應(yīng)物的比例，以便抑制副反應(yīng)。從反應(yīng)混合物中回收丙烯酰胺是整個(gè)過(guò)程中成本最高和最困難的一步。通常采用苯結(jié)晶提純法和離子交換樹(shù)脂法。硫酸水合法投資大，丙烯腈等原料消耗定額高，并產(chǎn)生大量含丙烯酰胺的硫酸鹽或硫酸廢液污染環(huán)境，從20世紀(jì)60年代開(kāi)始，美國(guó)、日本等國(guó)積極研制開(kāi)發(fā)無(wú)公害的工藝路線。到目前為止，采用硫酸水合法制備丙烯酰胺的工藝已經(jīng)基本被淘汰。1.2.2銅催化法70年代初日本和美國(guó)同時(shí)開(kāi)發(fā)了以銅為主的各類催化水合法生產(chǎn)丙烯酰胺，由于它合硫酸法比有很多優(yōu)越性，純度及轉(zhuǎn)化率都有很大的提高，環(huán)境污染少，成本低，在70年代中期基本上取代了硫酸水合法。流程圖如圖1-1水合反應(yīng)100~150水合反應(yīng)100~150丙烯腈水未反應(yīng)丙烯腈分離催化劑未反應(yīng)丙烯腈分離催化劑分離催化劑催化劑脫色除Cu濃縮產(chǎn)品脫色除Cu濃縮產(chǎn)品圖1-1銅催化法流程方塊圖1.2.3微生物催化法采用微生物催化法效率大大的提高了，生產(chǎn)工藝大為簡(jiǎn)化，除了省去丙烯腈回收、除Cu等工段外，微生物催化法的其他工段的生產(chǎn)工藝過(guò)程如脫色、濃縮、結(jié)晶、干燥等均合化學(xué)合成法相同。微生物法的核心技術(shù)在于生產(chǎn)高效率的微生物催化劑。如圖1-2丙烯腈丙烯腈水水合反應(yīng)10~25脫色催化劑分離水合反應(yīng)10~25脫色催化劑分離固定化細(xì)胞固定化細(xì)胞濃縮產(chǎn)品濃縮產(chǎn)品圖1-2微生物催化法方塊流程圖目前，世界各國(guó)生產(chǎn)丙烯酰胺的主要廠商、生產(chǎn)能力和生產(chǎn)方法見(jiàn)表一。表一生產(chǎn)丙烯酰胺的主要廠商和生產(chǎn)能力和生產(chǎn)方法國(guó)別公司名稱生產(chǎn)能力（萬(wàn)噸/年）生產(chǎn)方法美國(guó)氰胺公司4．54硫酸水合催化水合道化學(xué)公司4．53硫酸水合催化水合納爾科公司0．68催化水合小計(jì)9．75西歐西德司道克豪生化學(xué)公司道化學(xué)公司0．250．55催化水合荷蘭氰胺公司2．7催化水合英國(guó)同盟膠體制造公司0．75催化水合小計(jì)4．25日本二菱化成3．0催化水合二井東壓1．5催化水合日東2．0微生物小計(jì)6．51.3丙烯酰胺聚合物的發(fā)展歷史丙烯酰胺(AM)最早于1893年由Moureu首次合成成功，至今已有一百多年的歷史。PAM在1983年由實(shí)驗(yàn)室制得。1954年首先在美國(guó)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，初期的品種僅是單一的非離子型PAM。不久開(kāi)發(fā)了堿性水解的陰離子型PAM和陰離子型PAM。PAM的優(yōu)良的水溶性、增稠性、絮凝性能和化學(xué)反應(yīng)活性顯示出了巨大的市場(chǎng)潛力和廣闊的應(yīng)用前景。丙烯酰胺單體由丙烯腈經(jīng)硫酸催化水合制取。20世紀(jì)70年代初美國(guó)和日本開(kāi)發(fā)了丙烯腈銅催化水合法，1985年在日本又有丙烯腈酶催化水合法問(wèn)世。1.4我國(guó)丙烯酰胺的發(fā)展?fàn)顩r我國(guó)聚丙烯酰胺產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)始于五十年代末期，1962年上海天原化工廠建成我國(guó)第一套聚丙烯酰胺生產(chǎn)裝置，生產(chǎn)水溶膠產(chǎn)品。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家有70多家，總生產(chǎn)能力約為65kt/a(折合為100%)，產(chǎn)量約為55kt/a，消費(fèi)量約為70-75kt/a。其中大慶油田化學(xué)助劑廠于1995年從法國(guó)SNF公司引進(jìn)的50kt/a聚丙烯酰胺生產(chǎn)裝置是目前我國(guó)最大的生產(chǎn)廠家(分子量為1500萬(wàn))，2021年產(chǎn)量達(dá)到5kt。我國(guó)聚丙烯酰胺的應(yīng)用研究開(kāi)始于六十年代。最早用于礦物精選，而后在制糖、造紙、鋼鐵、水處理等領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸擴(kuò)大。目前聚丙烯酰胺的主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)槭烷_(kāi)采、水處理、造紙、高吸水樹(shù)脂、冶金和洗煤等。其消費(fèi)結(jié)構(gòu)為：油田開(kāi)采占81%、水處理占9%、造紙占5%、礦山占2%、其它占3%。PAM最有價(jià)值的性能是分子量很高，水溶性強(qiáng)，可以制作出親水而水不溶性的凝膠，可以引進(jìn)各種離子基團(tuán)并調(diào)節(jié)分子量以得到持定的性能，對(duì)許多固體表面和溶解物質(zhì)有良好的粘附力。由于這些性能，使得PAM被廣泛應(yīng)用于增稠、絮凝、穩(wěn)定膠體、減阻、粘結(jié)、成膜、阻垢、凝膠及生物醫(yī)學(xué)材料等許多方面。PAM的最大用途是在水處理、造紙、采油、冶礦等領(lǐng)域。近年來(lái)，我國(guó)應(yīng)用最多的是三次采油方面。在水處理方面，主要利用PAM中酰胺基可與許多物質(zhì)親和、吸附、形成氫鍵的特性。高分子分子量PAM在被吸附的粒子間形成“橋聯(lián)”，生成絮團(tuán)。達(dá)到微粒沉降的目的。依水質(zhì)的不同，可應(yīng)用非離子、陰離子、陽(yáng)離子型等不同類型的聚合物。目前我國(guó)用于水處理方面的絮凝劑80%是聚丙烯酰胺產(chǎn)品。隨著水資源保護(hù)和環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)。PAM在工業(yè)水處理方面將擁有巨大的潛在市場(chǎng)。據(jù)國(guó)外某公司預(yù)測(cè)，至21世紀(jì)初，我國(guó)50萬(wàn)人口以上的城市，用于水處理方面的PAM將達(dá)到（6-8）萬(wàn)噸/年。1.5丙烯酰胺聚合物的應(yīng)用國(guó)際上丙烯酰胺聚合物用量最大的領(lǐng)域是水處理。由于其特有的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)因而在水處理領(lǐng)域具有極廣泛的用途，主要用作：絮凝劑、污泥脫水劑、助濾劑。在原水處理中與活性炭配合使用，用于水的澄清，以得到符合要求的生活水源和工業(yè)水源；在污水達(dá)標(biāo)處理中用做污泥脫水劑，以減少對(duì)環(huán)境的污染；在工業(yè)廢水處理中用作配方劑，以提高水的重復(fù)利用率。絮凝技術(shù)是一種用來(lái)提高水質(zhì)處理效率的最常用技術(shù)。目前，絮凝技術(shù)是國(guó)內(nèi)外普遍用來(lái)提高水質(zhì)處理效率的一種既經(jīng)濟(jì)又簡(jiǎn)便的水質(zhì)處理方法，廣泛地被用來(lái)處理工業(yè)廢水、生活污水、循環(huán)冷卻水等，對(duì)于加強(qiáng)全球環(huán)境保護(hù)和促進(jìn)人類身體健康，具有重大意義。目前，丙烯酰胺聚合物的研究開(kāi)發(fā)主要有兩個(gè)方向：一方面具有新型結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)的丙烯酰胺衍生物聚合物的研究開(kāi)發(fā)使聚丙烯酰胺衍生物的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展；另一方面對(duì)原有聚丙烯酰胺衍生物進(jìn)行改性和進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用。我國(guó)聚丙烯酰胺聚合物的應(yīng)用范圍正日益擴(kuò)大，用量在逐步增加。目前國(guó)內(nèi)丙烯酰胺聚合物生產(chǎn)企業(yè)多數(shù)規(guī)模較小，技術(shù)水平低，產(chǎn)品牌號(hào)少，產(chǎn)品分子質(zhì)量低，一些高分子質(zhì)量產(chǎn)品還不能生產(chǎn)，需要依賴進(jìn)口，且價(jià)格較高。今后應(yīng)重視在技術(shù)開(kāi)發(fā)上的投入，通過(guò)引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，研究開(kāi)發(fā)具有新型結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)的丙烯酰胺聚合物，使丙烯酰胺聚合物的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，同時(shí)對(duì)原有聚丙烯酰胺聚合物進(jìn)一步改性并開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用。在石油開(kāi)采方面，聚丙烯酰胺具有增稠、絮凝和對(duì)流體變性的調(diào)節(jié)作用?？捎米縻@井泥漿的增稠劑、穩(wěn)定劑和沉降絮凝劑。將聚丙烯酰胺加入鉆井泥漿中，可以增加泥漿的稠度，提高懸浮力，使泥漿分散均勻，控制失水，增加穩(wěn)定性，降低摩阻，提高固井速度；在水處理中，聚丙烯酰胺用作絮凝劑，可用于城市污水、生活污水、工業(yè)廢水等的處理以及各種地下水和工業(yè)懸浮液固液分離工程中；在紡織工業(yè)中，聚丙烯酰胺作為織物后處理的上漿劑、整理劑，可以生成柔順、防皺、耐霉菌的保護(hù)層。利用它的吸濕性強(qiáng)的特點(diǎn)，能減少紡細(xì)紗時(shí)的斷線率；在造紙工業(yè)中，聚丙烯酰胺用作分散劑，可以改善紙頁(yè)的均勻度。用作增強(qiáng)劑，能有效地提高紙張的強(qiáng)度。用作助留劑、濾水劑、沉降劑，能提高填料和細(xì)小纖維的存留率，加速脫水速度，還可沉淀污水、減少污染；在電解冶金或銅、鋅的電解精煉時(shí)，添加聚丙烯酰胺，可改善金屬在陰極沉積的質(zhì)量，并增加電流效率。在采礦、洗煤中，采用聚丙烯酰胺作絮凝劑，可促進(jìn)固體沉降，使水澄清，同時(shí)可回收大量有用的固體顆粒，避免對(duì)環(huán)境造成污染。聚丙烯酰胺作印染助劑時(shí)，可使產(chǎn)品附著牢度大，鮮艷度高。在制糖業(yè)，聚丙烯酰胺可加速蔗汁中細(xì)粒子下沉，促進(jìn)過(guò)濾和提高濾液清澈度；在養(yǎng)殖業(yè)中，聚丙稀酰胺可改善水質(zhì)，增加水的透光性能，從而改善水的光合作用。此外，聚丙烯酰胺還可以用作隧道、水壩等工程堵水固沙的化學(xué)灌漿和水下、地下建筑物的防腐劑，還可用作土壤改良劑、纖維改性劑、粘結(jié)劑、光敏樹(shù)脂交聯(lián)劑等。1.6國(guó)內(nèi)外丙烯酰胺生產(chǎn)現(xiàn)狀及消費(fèi)情況日本生產(chǎn)的丙烯酰胺在各行業(yè)中消耗量的比例如下：紙張?jiān)鰪?qiáng)劑48%水處理30%纖維處理劑及其他8%出口14%美國(guó)及西歐生產(chǎn)的丙烯酰胺在各行業(yè)中消費(fèi)量的情況如下：美國(guó)西歐水處理50%56%造紙20-2517%選礦10-15%22%石油工業(yè)10-15%5%其他5%我國(guó)丙烯酰胺在各行業(yè)中的消費(fèi)情況如下：石油工業(yè)66.6%煤礦工業(yè)4.4%紡織工業(yè)5.2%造紙工業(yè)15%水處理2.0%冶金32%化工4.5%制糖3.2%其他9.45%第二章工藝流程2.1工藝流程方塊圖水汽水汽過(guò)濾粗原料罐提濃塔冷凝器過(guò)濾粗原料罐提濃塔冷凝器AMAM精制離心分離結(jié)精制離心分離結(jié)晶干燥包裝干燥包裝圖2-1工藝流程方塊圖2.2工藝流程說(shuō)明濃度為30%的丙烯酰胺經(jīng)粗過(guò)濾后進(jìn)入原料儲(chǔ)罐中，由離心泵送入提濃塔中進(jìn)行提濃，為了在提濃塔中更快的提濃，在送入提濃過(guò)程中要進(jìn)行預(yù)熱，提濃的熱源是熱空氣，熱空氣是由風(fēng)機(jī)從外面吸入大氣與蒸汽在空氣加熱器中進(jìn)行加熱而獲得的，空氣與蒸汽進(jìn)行熱交換后進(jìn)入提濃塔中從下而上進(jìn)行加熱提濃，提濃是一個(gè)間歇過(guò)程，一次性提濃不會(huì)達(dá)到結(jié)晶所要的濃度，所以要反復(fù)的提濃，當(dāng)濃度達(dá)到35%后送入冷凝器進(jìn)行冷凝，防止溫度過(guò)高引起聚合。經(jīng)過(guò)冷凝后溫度降到35度左右，送入粗丙烯酰胺罐，在儲(chǔ)罐外面要接冷凝套管通過(guò)泵進(jìn)行循環(huán)，防止外界溫度過(guò)高引起丙烯酰胺自發(fā)聚合。再配制濃度約為35%的鹽酸溶液存入鹽酸配制槽中和配制濃度約為35%的氫氧化鈉溶液存入堿液配制槽中。再用泵從粗丙烯酰胺罐中輸送原料進(jìn)入粗過(guò)濾器，除去粗原料中大顆粒的雜質(zhì)，再由粗過(guò)濾器送入活性炭過(guò)濾罐，吸附一些小顆粒的雜質(zhì)，再由活性炭過(guò)濾罐送入陽(yáng)離子交換柱，用泵送配制好的鹽酸溶液進(jìn)入陽(yáng)離子交換柱中除去金屬離子如Ca2+、Mg2+和Cu2+等，再送入陰離子交換柱，用泵送配制好的堿液加入陰離子交換柱中，除去酸根離子如SO42-和NO3-等。經(jīng)過(guò)這些過(guò)濾后，丙烯酰胺溶液符合結(jié)晶的標(biāo)準(zhǔn)，送入精制儲(chǔ)罐中。再由泵從儲(chǔ)罐送入結(jié)晶釜中進(jìn)行結(jié)晶，在結(jié)晶過(guò)程中采用-10℃的冷凍鹽水通入結(jié)晶釜的外面夾套中，控制釜中的溫度，同時(shí)要慢慢的攪拌。結(jié)晶后的物料送入離心機(jī)進(jìn)行離心分離，分離的晶體由輸送機(jī)送往干燥段。離心的溶液送入原料罐重復(fù)上面的步驟。干燥主要除去晶體中的水分，干燥的熱源是用蒸汽與空氣進(jìn)行熱交換，用熱空氣干燥晶體，再送入包裝機(jī)進(jìn)行包裝。2.3工藝流程控制說(shuō)明2.3.1提濃塔溫度的控制通過(guò)調(diào)節(jié)液體的流量和提濃平衡罐內(nèi)的液體流量來(lái)控制塔內(nèi)的溫度，提濃平衡罐采用連鎖的形式，當(dāng)溫度和液位超過(guò)設(shè)定數(shù)值時(shí)就自動(dòng)調(diào)整閥門(mén)。2.3.2容器液位的控制間歇操作時(shí)，反應(yīng)器中液位是通過(guò)每批加料量來(lái)決定的。進(jìn)料時(shí)打開(kāi)進(jìn)料泵，物料達(dá)到預(yù)定夜位時(shí)，關(guān)閉進(jìn)料泵。2.3.3泵的控制流體輸送設(shè)備為離心泵時(shí)，管路中流體流量通常有兩中調(diào)節(jié)方式，直接流量調(diào)節(jié)和旁觀流量調(diào)節(jié)。本設(shè)計(jì)采用直接流量調(diào)節(jié)。直接流量調(diào)節(jié)。流量計(jì)及調(diào)節(jié)閥安裝在輸出管道上，流量計(jì)在前，調(diào)節(jié)閥在后，通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)啟度，調(diào)節(jié)管路中流體流量的大小，該控制方案簡(jiǎn)單、易操作。旁路流量調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)閥設(shè)在循環(huán)旁路管道上，流量計(jì)設(shè)在輸出管道上，泵的流量是固定的，通過(guò)調(diào)節(jié)循環(huán)旁路中閥們的開(kāi)啟度來(lái)調(diào)節(jié)流量。2.3.4換熱氣的控制通常采用調(diào)節(jié)載熱體流量的方法，檢測(cè)點(diǎn)一般放在物料出口處，也可以放在載熱體出口處通過(guò)控制凝液流量大小。2.3.5報(bào)警、切斷及連鎖為了保證安全生產(chǎn)，雖然采用了各種常規(guī)的復(fù)雜的調(diào)節(jié)系統(tǒng)使工藝參數(shù)保持在安全范圍內(nèi)，但仍不排除在特殊情況下發(fā)生意外。對(duì)于種種不正常的狀態(tài)都應(yīng)考慮到，并在設(shè)計(jì)中采用充分的附加防范措施。本設(shè)計(jì)采用連鎖報(bào)警裝置。第三章物料計(jì)算3.1物料計(jì)算方塊流程圖物料計(jì)算方塊流程圖如圖3-1堿酸炭水汽堿酸炭水汽精制提濃粗AM罐結(jié)晶精制提濃粗AM罐結(jié)晶干燥離心干燥離心圖3-13.2物料計(jì)算年生產(chǎn)330天，每天生產(chǎn)24小時(shí)。（1）年產(chǎn)5000噸晶體，需濃度為30%的粗原料年用量為：噸/年水分總損失=原料總量-產(chǎn)品總量-損失總量（2）經(jīng)過(guò)提濃后損失5噸/年，濃度達(dá)到35%，除去水分為：（3）、精制過(guò)程損失的主要是除去的雜質(zhì)。如下：濃度為30%鹽酸用量：400噸/年。濃度為30%堿用量：450噸/年。炭用量：100噸/年。其中在精制過(guò)程中年純水用量約2021噸。精制過(guò)程中碳吸附雜質(zhì)約5噸/年、離子交換除去雜質(zhì)約5噸/年。廢液=水+鹽酸量+堿量+炭+除去的雜質(zhì)。廢液=2021+400+450+100+5+5=2960噸/年經(jīng)提濃后總物料量為：（18000×0.30）÷0.35-5=15414.3噸/年（4）、結(jié)晶過(guò)程結(jié)晶損失2噸/年（5）、離心過(guò)程離心分離為35%其中損失5噸/年。經(jīng)分離后物料總量為：（15414.3-2-5）×35%=5388.3噸/年經(jīng)離心返回提濃段為：15395.2-5388.3=10006.9噸/年（6）、干燥過(guò)程干燥損失5%其中損失2噸/年。由離心過(guò)來(lái)的總量為：5388.3噸/年。經(jīng)干燥工序后產(chǎn)品為：（5388.3-2）×（1-0.05）=5116.98噸/年。第四章設(shè)備計(jì)算4.1主物料管徑的計(jì)算流體的流速，；流體的體積流量，；管子內(nèi)徑，。查表取流速：=1.5，=10計(jì)算得：取d=50mm4.2循環(huán)水管徑計(jì)算=2，=10，根據(jù)上面公式計(jì)算得取循環(huán)水管道直徑為404.3釜體的計(jì)算結(jié)晶釜的體積計(jì)算：間歇操作根據(jù)年產(chǎn)量確定日產(chǎn)量，確定生產(chǎn)周期或每天生產(chǎn)批數(shù)=式中：一個(gè)生產(chǎn)周期的時(shí)間，h；結(jié)晶達(dá)到預(yù)期的時(shí)間，h；輔助操作時(shí)間，h。式中：每天生產(chǎn)批數(shù)，。選擇反應(yīng)器的裝料系數(shù)式中液體的體積，反應(yīng)器的實(shí)際體積，攪拌釜，取0.6~0.8，有起泡或沸騰時(shí)，取0.4~0.6計(jì)算反應(yīng)器體積及臺(tái)數(shù)式中：反應(yīng)液的混合密度，。組分1所占的份數(shù)，%；組分2所占的份數(shù)，%；組分1的密度，；組分1的密度，。間歇操作便于設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造，降低設(shè)備費(fèi)，取每個(gè)反應(yīng)器體積相同，此時(shí)：式中：反應(yīng)器臺(tái)數(shù)，個(gè)。結(jié)晶釜日產(chǎn)量為：==46.7間歇操作：=9h，=1.5h取0.7， H/D=1.5~2，上下封頭均用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭。間歇操作周期：==9.0+1.5=10.5h液體體積為：釜的總體積為：取每個(gè)釜體積為，則需要釜的個(gè)數(shù)為：個(gè)查表得標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的體積為：、。令：h為釜體直邊高度、H為結(jié)晶釜總高度，則：若取，則有：h=D由于釜的上下封頭仍為標(biāo)準(zhǔn)封頭，因?yàn)槿〉妮^小，所以此處按公稱尺寸選釜體直徑。釜體的直邊高度為：釜的實(shí)際高度為：根據(jù)表取封頭的直邊高度為50mm。釜體圓形直筒部分高度：結(jié)晶釜的實(shí)際體積為：釜的實(shí)際長(zhǎng)徑比：取釜的體積為8.5。4.4提濃循環(huán)泵的計(jì)算根據(jù)伯努力方程式得：式中：W外加機(jī)械能，J/kg；所選取兩截面距離地面的高度，m；所選取兩截面的壓力，Pa；所選取兩截面的液體流速，m/s；兩截面間管路中的壓頭損失，m已知管內(nèi)物料的流速：u=1.5經(jīng)查表得，壓頭損失計(jì)算公式為：式中：兩截面間管路中的壓頭損失，m管道內(nèi)流體流速，m/s設(shè)管道的總長(zhǎng)l=10m，管徑d=0.05m。在整個(gè)管路中，共有4個(gè)90°彎頭；2個(gè)截止閥；1所以又因?yàn)槿霐?shù)據(jù)計(jì)算得在選擇泵的揚(yáng)程時(shí)，應(yīng)放大5%～10%，所以，泵的揚(yáng)程可以選為計(jì)算軸功率及電機(jī)功率有效功率單位時(shí)間內(nèi)液體從泵獲得的能量，W。式中：體積流量，；揚(yáng)程，m；流體密度，；重力加速度，。=871.5W軸功率單位時(shí)間內(nèi)泵軸所提供的能量，W。式中：泵效率。取92%得=888.6W電機(jī)功率電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)所提供的功率，W。式中：電機(jī)傳動(dòng)效率；選用電動(dòng)機(jī)富裕系數(shù)，與軸功率有關(guān)，取值范圍如下：<33~3.57.5~1722~55>751.51.31.251.151.1選擇皮帶輪傳動(dòng)的電機(jī)，則取=90%，K=1.5得=1481W4.5提濃塔的計(jì)算式中：組分1的摩爾質(zhì)量，g/mol；組分2的摩爾質(zhì)量，g/mol；組分1的百分含量，%；組分2百分含量，%。原料組分的含量為：AM單體=30%，=71gmol；水=70%，=18gmol則；經(jīng)提濃后AM濃度為35%，根據(jù)上式計(jì)算得；根據(jù)公式得；式中：組分1的密度，；組分2的密度，；組分1的百分含量，%；組分1的百分含量，%。已知=0.3，=0.7查表得=1122，時(shí)水得密度=998.2，則水的密度為=983.1，經(jīng)提濃后混合密度為，；，取R=2， 取q=1氣相重度式中：表面張力為20mN/m時(shí)的C值；液體表面張力，mN/m；表面張力為時(shí)的C值。選塔板間距，查表得，查表得=21.7mN/m則計(jì)算塔徑得式中：塔徑，m；塔內(nèi)氣相的體積流量，；氣相的空塔速度，m/s。則，4.6風(fēng)機(jī)的計(jì)算輸送60℃的熱空氣，風(fēng)量為40，出風(fēng)口位置為90度的風(fēng)機(jī)，并配用電機(jī)，風(fēng)壓為60mmH2O。根據(jù)工況要求風(fēng)量和風(fēng)壓，考慮加10%的附加值，即：mmH2O風(fēng)機(jī)的使用工況的空氣密度按氣體狀態(tài)方程式求，即：風(fēng)機(jī)的實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)為，，空氣密度將使用工況狀態(tài)下的風(fēng)量和風(fēng)壓換算為實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的風(fēng)量和風(fēng)壓m3/minmmH2O查離心式風(fēng)機(jī)性能表選擇轉(zhuǎn)速為1450r/min，軸功率為10.6KW的風(fēng)機(jī)。4.7冷凝器的計(jì)算（1）耗水量，根據(jù)推動(dòng)力tm及水消耗兩兩方面考慮，選擇水的出口溫度t=30℃，則水的平均溫度為：℃在25℃時(shí)水的有關(guān)物理量為：密度=997Kg/m3熱容Cp=4.178Kg/(Kg·℃)導(dǎo)熱系數(shù)=0.608W/(m·℃)粘度=0.866×10-3Pa·S普蘭特準(zhǔn)數(shù)Pr=7.506熱負(fù)荷：水消耗量為：從腐蝕性、傳熱面積和價(jià)格三方面綜合考慮后，選用25×2.5mm無(wú)縫鋼管，此管內(nèi)徑d0=0.02mm。工業(yè)上水和類似的流體流速一般取1~2.5m/s，則選AM的流速為1m（2）估算傳熱面積和管子的根數(shù)由于AM的粘度小于1，所以K取值范圍在50~350W/（m2·S），初選K=250W/（m2·S）估算傳熱面積為：m2單程管數(shù)為：根單程管長(zhǎng)為：式中d1為管的外徑。選定換熱氣的管長(zhǎng)為3m，則管程數(shù)為，即：選換熱氣管程為2，則需要換熱氣的個(gè)數(shù)為N，即：個(gè)每個(gè)換熱氣管根數(shù)為：根每個(gè)換熱氣的面積為：m2根據(jù)S=6m2，n=22公稱直徑DN273mm公稱壓力2.5×106Pa傳熱面積S7/7.30管程數(shù)Np2管數(shù)n32管長(zhǎng)3m管子規(guī)格25×2.5mm，管子排列方式為正三角形（3）管程壓降的計(jì)算管程雷諾準(zhǔn)數(shù)為：其中u為選定換熱氣的實(shí)際操作流速，有下式計(jì)算式中m3/S根所以故由于鋼管的絕對(duì)粗糙度=0.15mm，故，，查與及的關(guān)系圖得，=0.035，又取管程結(jié)垢系數(shù)Ft=1.5，故的管程壓降為：=8598.76N/m2〈9.8×103Pa因此壓降滿足要求所計(jì)算的換熱氣符合要求。4.8旋風(fēng)分離器的計(jì)算已知標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器的阻力系數(shù)=8.0，允許壓強(qiáng)P=700Pa，在60℃時(shí)空氣的物理常數(shù)為：=1.06Kg/m3，=2.0×10-5Pa·S，顆粒密度=1160Kg/m-3可得分離器的最大進(jìn)口速度按照要求的分離效率，臨界粒徑不大于10um，而氣流回轉(zhuǎn)圈數(shù)Ne值取為5，求的進(jìn)管寬度。旋風(fēng)分離器的直徑為：D=4B=4×0.13=0.一個(gè)旋風(fēng)分離器的處理量為：含塵氣體在工況下的總流量為：所需分離器的臺(tái)數(shù)為： 臺(tái)為了便于布置，決定采用4態(tài)分離器并聯(lián)操作。所以需要復(fù)算（1）從分離效率和處理量求分離器直徑每個(gè)旋風(fēng)分離器理量為：旋風(fēng)分離器的臨界粒徑為：按分離效率90%，其臨界粒徑為10um，即：10×10-6=(a)標(biāo)準(zhǔn)式旋風(fēng)分離器的入口寬度為：(b)旋風(fēng)分離器的入口高度為：（c）含粒氣體在旋風(fēng)分離器入口的流速為：（d）聯(lián)立（a）、(b)、(c)、(d)四式得：10×10-6=10×10-6=校核壓強(qiáng)降=580.6Pa〈700Pa校核壓強(qiáng)降表明旋風(fēng)分離器直徑可小一點(diǎn)。第五章廠房布置5.1車間布置原則①?gòu)慕?jīng)濟(jì)和壓降觀點(diǎn)出發(fā)，設(shè)備布置應(yīng)順從工藝流程，但若與安全、維修和施工有矛盾時(shí)，允許有所調(diào)整。②控制室和配電室應(yīng)布置在生產(chǎn)區(qū)域的中心部位，并在危險(xiǎn)區(qū)之外。③充分考慮本裝置車間與其他部門(mén)在總體布置圖上位置，力求緊湊、聯(lián)系方便、縮短輸送管線，達(dá)到節(jié)省管材費(fèi)用及運(yùn)輸費(fèi)用。④設(shè)備布置整齊，盡量使主要管架布置與管道走向一致。5.2車間布置5.2.1廠房平面布置按其外形一般有長(zhǎng)方形、L形和T形等。長(zhǎng)方形便于總平面圖的布置，節(jié)約用地，有利于設(shè)備排列，縮短管線，易于安排交通出入口。廠房的柱網(wǎng)布置，要根據(jù)廠房結(jié)構(gòu)而定，生產(chǎn)類別為甲、乙類生產(chǎn)，宜采用的柱網(wǎng)間距一般為6m，也有采用7.5m的。丙、丁、戊類生產(chǎn)可采用混合結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)，開(kāi)間采用4m、5m或6m。但不論框架結(jié)構(gòu)或混合結(jié)構(gòu)，在一幢廠房中不宜采用多種柱距。柱距要盡可能符合建筑模數(shù)的要求，這樣可以充分利用建筑結(jié)構(gòu)上的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制構(gòu)件，節(jié)約設(shè)計(jì)和施工力量，加速基建進(jìn)度。廠房寬度的確定，一般單層廠房寬度不宜超過(guò)32m，多層廠房寬度不宜超過(guò)24m，廠房常用寬度9m、12m、15m、18m、21m，也有用24m的。一般較經(jīng)濟(jì)的廠房的常用跨度，控制在6m左右，例如12m、15m、18m、21m的寬度廠房，長(zhǎng)常分別布置成6-6，7.5-7.5，6-3-6，6-6-6形式等。在進(jìn)行車間布置時(shí)，要考慮廠房安全出入口，一般不應(yīng)少于2個(gè)。5.2.2化工廠房的高度，主要由工藝設(shè)備布置要求所決定。廠房的垂直布置要充分利用空間，每層高度取決于設(shè)備的高低、安裝的位置、檢修要求及安全衛(wèi)生等條件。一般框架結(jié)構(gòu)或混合結(jié)構(gòu)的多層廠房，層高多采用5m、6m，最低不得低于4.5m；每層高度盡量相同，不宜變化過(guò)多。5.3本次設(shè)計(jì)的布置本設(shè)計(jì)廠房為四層，長(zhǎng)32m，寬15m的混凝土柱框架結(jié)構(gòu)，寬采用7.5-7.5的形式，長(zhǎng)采用7-7-6-6-6的形式。根據(jù)物料的流程具體每層布置如下：地面主要布置設(shè)備如下，鹽酸儲(chǔ)罐、堿液儲(chǔ)罐、風(fēng)機(jī)、精制中間槽、粗丙烯酰胺罐、原料罐、粗過(guò)濾罐和各自的泵和成品包裝。一層距離地面4.5m，提濃塔、提濃平衡罐、粗過(guò)濾罐、活性炭過(guò)濾罐、陽(yáng)離子交換柱、陰離子交換柱和離心機(jī)都設(shè)置在該層。二層距離地面8m，由于一層的設(shè)備布置高度，二層布置和一層一樣。三層距離地面12m，旋風(fēng)分離器、提濃加熱器、外循環(huán)冷卻器、空氣換熱器和結(jié)晶釜設(shè)置在該層。四層距離地面16m，提濃加熱器、提濃冷卻器和結(jié)晶釜布置在該層。結(jié)論本設(shè)計(jì)是將粗丙烯酰胺單體通過(guò)提濃去雜質(zhì)再用冷凍鹽水降溫結(jié)晶，整個(gè)過(guò)程無(wú)污染，廢水容易回收處理，生產(chǎn)效率高。但本設(shè)計(jì)也存在不足的地方，溫度和單體結(jié)晶的時(shí)間和攪拌速度對(duì)晶體的晶形有很大的影響。離心機(jī)下料速率和結(jié)晶時(shí)間長(zhǎng)短決定晶體中水分的多少。要控制好晶體中的水分就要調(diào)整好結(jié)晶時(shí)間和離心機(jī)下料速率。所以最大限度的降低晶體中的水分是本設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題，存在不足之處，希望以后能得到改進(jìn)。致謝感謝安徽建筑工業(yè)學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院高分子材料與工程系給我提供的設(shè)計(jì)場(chǎng)所。感謝章祥林老師和任琳老師在設(shè)這次計(jì)過(guò)程中對(duì)我的細(xì)心指導(dǎo)。感謝同組成員及其他同學(xué)的熱心幫助。參考文獻(xiàn)[1]楊小華.丙烯酰胺類聚合物的研究與應(yīng)用，精細(xì)石油化，2021，7[2]方道斌，郭督威，哈潤(rùn)滑等編.《丙烯酰胺聚合物》，化學(xué)工業(yè)出版社第一版，2021，4[3]催小明.聚丙烯酰胺的生產(chǎn)應(yīng)用及市場(chǎng)前景，四川化工與腐蝕控制，2021，4（3）[4]陳昀.《聚合物合成工藝設(shè)計(jì)》，化學(xué)工業(yè)出版社，第一版，2021，8[5]劉道德.《化工設(shè)備的選擇與設(shè)計(jì)》，中南大學(xué)出版社，第一版，2021，6[6]葉鐵林.《化工結(jié)晶過(guò)程原理及應(yīng)用》，北京工業(yè)大學(xué)出版社，第一版，2021，3[7]中國(guó)石化集團(tuán)上海工程編.《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2021，2[8]王志魁.《化工原理》，化學(xué)工業(yè)出版社，第三版，2021，1[9]侯文順.《化工設(shè)計(jì)概論》，化學(xué)工業(yè)出版社，第二版，2021，2[10]賈紹義，柴誠(chéng)敬.《化工原理課程設(shè)計(jì)》，天津大學(xué)出版社，第一版，2021，6[11]胡小鈴，管萍.《化學(xué)分離原理與技術(shù)》，化學(xué)工業(yè)出版社，第一版，2021，8[12]馬沛生.《有機(jī)化合物實(shí)驗(yàn)物性數(shù)據(jù)手冊(cè)》，化學(xué)工業(yè)出版社，第一版，2021，8

咖啡店創(chuàng)業(yè)計(jì)劃書(shū)第一部分：背景在中國(guó)，人們?cè)絹?lái)越愛(ài)喝咖啡。隨之而來(lái)的咖啡文化充滿生活的每個(gè)時(shí)刻。無(wú)論在家里、還是在辦公室或各種社交場(chǎng)合，人們都在品著咖啡?？Х戎饾u與時(shí)尚、現(xiàn)代生活聯(lián)系在一齊。遍布各地的咖啡屋成為人們交談、聽(tīng)音樂(lè)、休息的好地方，咖啡豐富著我們的生活，也縮短了你我之間的距離，咖啡逐漸發(fā)展為一種文化。隨著咖啡這一有著悠久歷史飲品的廣為人知，咖啡正在被越來(lái)越多的中國(guó)人所理解。第二部分：項(xiàng)目介紹第三部分：創(chuàng)業(yè)優(yōu)勢(shì)目前大學(xué)校園的這片市場(chǎng)還是空白，競(jìng)爭(zhēng)壓力小。而且前期投資也不是很高，此刻國(guó)家鼓勵(lì)大學(xué)生畢業(yè)后自主創(chuàng)業(yè)，有一系列的優(yōu)惠政策以及貸款支持。再者大學(xué)生往往對(duì)未來(lái)充滿期望，他們有著年輕的血液、蓬勃的朝氣，以及初生牛犢不怕虎的精神，而這些都是一個(gè)創(chuàng)業(yè)者就應(yīng)具備的素質(zhì)。大學(xué)生在學(xué)校里學(xué)到了很多理論性的東西，有著較高層次的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)代大學(xué)生有創(chuàng)新精神，有對(duì)傳統(tǒng)觀念和傳統(tǒng)行業(yè)挑戰(zhàn)的信心和欲望，而這種創(chuàng)新精神也往往造就了大學(xué)生創(chuàng)業(yè)的動(dòng)力源泉，成為成功創(chuàng)業(yè)的精神基礎(chǔ)。大學(xué)生創(chuàng)業(yè)的最大好處在于能提高自己的潛力、增長(zhǎng)經(jīng)驗(yàn)，以及學(xué)以致用;最大的誘人之處是透過(guò)成功創(chuàng)業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)自己的理想，證明自己的價(jià)值。第四部分：預(yù)算1、咖啡店店面費(fèi)用咖啡店店面是租賃建筑物。與建筑物業(yè)主經(jīng)過(guò)協(xié)商，以合同形式達(dá)成房屋租賃協(xié)議。協(xié)議資料包括房屋地址、面積、結(jié)構(gòu)、使用年限、租賃費(fèi)用、支付費(fèi)用方法等。租賃的優(yōu)點(diǎn)是投資少、回收期限短。預(yù)算10-15平米店面，啟動(dòng)費(fèi)用大約在9-12萬(wàn)元。2、裝修設(shè)計(jì)費(fèi)用咖啡店的滿座率、桌面的周轉(zhuǎn)率以及氣候、節(jié)日等因素對(duì)收益影響較大。咖啡館的消費(fèi)卻相對(duì)較高，主要針對(duì)的也是學(xué)生人群，咖啡店布局、格調(diào)及采用何種材料和咖啡店效果圖、平面圖、施工圖的設(shè)計(jì)費(fèi)用，大約6000元左右3、裝修、裝飾費(fèi)用具體費(fèi)用包括以下幾種。(1)外墻裝飾費(fèi)用。包括招牌、墻面、裝飾費(fèi)用。(2)店內(nèi)裝修費(fèi)用。包括天花板、油漆、裝飾費(fèi)用，木工、等費(fèi)用。(3)其他裝修材料的費(fèi)用。玻璃、地板、燈具、人工費(fèi)用也應(yīng)計(jì)算在內(nèi)。整體預(yù)算按標(biāo)準(zhǔn)裝修費(fèi)用為360元/平米，裝修費(fèi)用共360*15=5400元。4、設(shè)備設(shè)施購(gòu)買費(fèi)用具體設(shè)備主要有以下種類。(1)沙發(fā)、桌、椅、貨架。共計(jì)2250元(2)音響系統(tǒng)。共計(jì)450(3)吧臺(tái)所用的烹飪?cè)O(shè)備、儲(chǔ)存設(shè)備、洗滌設(shè)備、加工保溫設(shè)備。共計(jì)600(4)產(chǎn)品制造使用所需的吧臺(tái)、咖啡杯、沖茶器、各種小碟等。共計(jì)300凈水機(jī)，采用美的品牌，這種凈水器每一天能生產(chǎn)12l純凈水，每一天銷售咖啡及其他飲料100至200杯，價(jià)格大約在人民幣1200元上下?？Х葯C(jī)，咖啡機(jī)選取的是電控半自動(dòng)咖啡機(jī)，咖啡機(jī)的報(bào)價(jià)此刻就應(yīng)在人民幣350元左右，加上另外的附件也不會(huì)超過(guò)1200元。磨豆機(jī)，價(jià)格在330―480元之間。冰砂機(jī)，價(jià)格大約是400元一臺(tái)，有點(diǎn)要說(shuō)明的是，最好是買兩臺(tái)，不然夏天也許會(huì)不夠用。制冰機(jī)，從制冰量上來(lái)說(shuō)，一般是要留有富余。款制冰機(jī)每一天的制冰量是12kg。價(jià)格稍高550元，質(zhì)量較好，所以能夠用很多年，這么算來(lái)也是比較合算的。5、首次備貨費(fèi)用包括購(gòu)買常用物品及低值易耗品，吧臺(tái)用各種咖啡豆、奶、茶、水果、冰淇淋等的費(fèi)用。大約1000元6、開(kāi)業(yè)費(fèi)用開(kāi)業(yè)費(fèi)用主要包括以下幾種。(1)營(yíng)業(yè)執(zhí)照辦理費(fèi)、登記費(fèi)、保險(xiǎn)費(fèi);預(yù)計(jì)3000元(2)營(yíng)銷廣告費(fèi)用;預(yù)計(jì)450元7、周轉(zhuǎn)金開(kāi)業(yè)初期，咖啡店要準(zhǔn)備必須量的流動(dòng)資金，主要用于咖啡店開(kāi)業(yè)初期的正常運(yùn)營(yíng)。預(yù)計(jì)2000元共計(jì)： 120000+6000+5400+2250+450+600+300+1200+1200+480+400+550+1000+3000+450+2000=145280元第五部分：發(fā)展計(jì)劃1、營(yíng)業(yè)額計(jì)劃那里的營(yíng)業(yè)額是指咖啡店日常營(yíng)業(yè)收入的多少。在擬定營(yíng)業(yè)額目標(biāo)時(shí)，必須要依據(jù)目前市場(chǎng)的狀況，再思考到咖啡店的經(jīng)營(yíng)方向以及當(dāng)前的物價(jià)情形，予以綜合衡量。按照目前流動(dòng)人口以及人們對(duì)咖啡的喜好預(yù)計(jì)每一天的營(yíng)業(yè)額為400-800，根據(jù)淡旺季的不同可能上下浮動(dòng)2、采購(gòu)計(jì)劃依據(jù)擬訂的商品計(jì)劃，實(shí)際展開(kāi)采購(gòu)作業(yè)時(shí)，為使采購(gòu)資金得到有效運(yùn)用以及商品構(gòu)成達(dá)成平衡，務(wù)必針對(duì)設(shè)定的商品資料排定采購(gòu)計(jì)劃。透過(guò)營(yíng)業(yè)額計(jì)劃、商品計(jì)劃與采購(gòu)計(jì)劃的確立，我們不難了解，一家咖啡店為了營(yíng)業(yè)目標(biāo)的達(dá)成，同時(shí)有效地完成商品構(gòu)成與靈活地運(yùn)用采購(gòu)資金，各項(xiàng)基本的計(jì)劃是不可或缺的。當(dāng)一家咖啡店設(shè)定了營(yíng)業(yè)計(jì)劃、商品計(jì)劃及采購(gòu)計(jì)劃之后，即可依照設(shè)定的采購(gòu)金額進(jìn)行商品的采