年产2000吨醇酸树脂的工厂设计

化工设计课程设计设计名称：化工设计课程设计
题目：年产2000吨低成本醇酸树脂的工厂设计学生：XXX
班别：XXX
专业：XXX
系别：XXX
指导老师：XXX
日期：XX年XX月XX日
《化工设计课程设计》设计任务书
一、设计题目：年产2000吨低成本醇酸树脂的工厂设计
二、完成日期：20XX年XX月XX日
三、设计任务及主要的生产工艺条件
1、生产规模：2000t/年低成本醇酸树脂
2、设计阶段：初步设计阶段
3、主要生产工艺条件：
主要产品：醇酸树脂
主要生产原料：豆油酸、甘油、粗对苯二甲酸、苯甲酸、丁基锡催化剂、苯酐、松香、二甲苯、200号溶剂
进料温度：25℃
出料温度：60℃
四、设计内容
⑴设计专题的经济、技术、背景分析
⑵醇酸树脂生产工艺流程的选择
⑶生产过程中涉及的物料衡算
⑷主要设备的计算
⑸装置能量衡算
⑹平面图设计
⑺流程图设计
⑻典型设备流程图
⑼参考资料
摘要
醇酸树脂是一种合成的聚合物，实际是聚酯的一种，可通过聚合物中各组分的调节制备出性能优良的适用于表面涂层的树脂。

醇酸树脂是通过缩聚反应由多元醇、多元酸及脂肪酸为主要成份制备的。

醇酸树脂是最先应用于涂料工业的合成树脂之一,也是至今乃广为应用的漆用树脂。

其原料来源广泛,配方灵活,善于通过种种改性而赋于各种性能特色,因此可以应用于几乎所有类型涂料之中。

近年来由于全球经济稳定发展，对醇酸树脂的需求持续向好。

醇酸树脂新的研究成果和品种层出不穷，应用在不断拓展和延伸，醇酸树脂的未来市场前景乐观。

近年来，由于受石油价格影响，醇酸树脂的原材料价格上涨幅度较大，使成本增加很多。

为此探索采用价格较低的代用原料，降低成本，已成为人们对醇酸树脂改进的一个重要方面。

本设计采用粗对苯二甲酸代替大部分苯酐，及采用催化剂二步酯反应，大大缩短了生产周期，降低了反应温度，所得醇酸树脂，不仅保持原品质，而且所得树脂透明度好，颜色浅，硬度、耐水性、干时还均有提高，并大大降低了生产成本，每吨可降低成本约1000余元。

本设计是年产2000吨醇酸树脂的工厂设计，主要进行了工艺设计、物料衡算、能量衡算、设备选型和工厂布置，以及效益概算，并绘制了工艺流程图、主要设备图。

关键词：醇酸树脂，工厂设计
目录
第1章概述 (1)
第2章工艺流程 (4)
第3章物料衡算 (10)
第4章能量衡算 (13)
第5章主要设备的选型 (16)
第6章工厂布置 (23)
第7章效益概算 (28)
第8章总结 (34)
致谢 (35)
参考文献 (36)
第1章概述
中文名称：醇酸树脂
英文名称：alkyd resin；AK
CAS编号：68459-31-4
分子式：[C
12H
9
O
6
R]
n
H
2
醇酸树脂是美国通用电气公司Kienle于1927年提出的。

自问世以来，醇酸树脂以其原料来源广泛,配方灵活,善于通过种种改性而赋于各种性能特色而成为涂料行业用量最大、用途最广的合成树脂。

在涂料行业合成树脂中应用比例可达70%，对涂料的性能有着决定性的影响。

由醇酸树酯调配的醇酸漆到目前为止仍然是涂料市场上最重要的涂料品种之一，其产量约占涂料工业总量的20%~25%。

【1】
按国家统计局数据，从2000年至2009年，我国涂料产量从183.9万t/a增至745万t/a，已成为世界涂料生产和消费第一大国，其中工业涂料年需求量在400万t左右，广泛应用在石油、化工、汽车、船舶、冶金、电力、机械制造等各个领域，
据不完全统计，目前醇酸树脂涂料年产量在120万t左右，醇酸树脂涂料具有原料众多、价格便宜、低污染、工艺及设备简单、节省能源、品种多样和用途极其广泛等优势。

醇酸树脂是以植物油(如蓖麻油、豆油、亚麻油等)或脂肪酸(如亚麻仁油脂肪酸、豆油脂肪酸、椰子油脂肪酸、蓖麻油脂肪酸等)改性，由多元醇(如甘油、季戊四醇、三羟等)和多元酸(如苯酐、间苯、顺酐等)酯化而合成的，包括干性、半干性和不干性油树脂，有长油度、短油度之分，具有良好的光泽和分散性，是醇酸、氨基、硝基、聚氨酯等许多类涂料的主要成膜物质，被广泛用于各类涂料。

醇酸树脂具有干性、光泽、柔韧性、附着力好、对颜料的润湿性能好、施工性能优异、涂层丰满、装饰性优秀等特点。

另外，醇酸树脂的生产不依赖于石油工业，不易受到国际石油价格的影响，价格便宜；醇酸树脂各组分间可调，支化度、官能度可变，产品转型投入周转的周期短等优点，这些都是其他树脂所不能比拟的。

醇酸树脂是最先应用于涂料工业的合成树脂之一，也是至今乃广为应用的漆用树脂。

其原料来源广泛，配方灵活，善于通过种种改性而赋于各种性能特色，因此可以应用于几乎所有类型涂料之中。

醇酸树脂是美国通用电气公司Kienle于1927年提出的。

自问世以来，醇酸树脂以其原料来
第1章绪论
-----------------------------------------------------------------------------------------------源广泛,配方灵活,善于通过种种改性而赋于各种性能特色而成为涂料行业用量最大、用途最广的合成树脂。

在涂料行业合成树脂中应用比例可达70%，对涂料的性能有着决定性的影响。

由醇酸树酯调配的醇酸漆到目前为止仍然是涂料市场上最重要的涂料品种之一，其产量约占涂料工业总量的20%~25%。

【1】
由多元醇、邻苯二甲酸酐和脂肪酸或油（甘油三脂肪酸酯）缩合聚合而成的油改性聚酯树脂。

按脂肪酸（或油）分子中双键的数目及结构，可分为干性、半干性和非干性三类。

干性醇酸树脂可在空气中固化；非干性醇酸树脂则要与氨基树脂混合，经加热才能固化。

另外也可按所用脂肪酸(或油)或邻苯二甲酸酐的含量，分为短、中、长和极长四种油度的醇酸树脂。

醇酸树脂固化成膜后，有光泽和韧性，附着力强，并具有良好的耐磨性、耐候性和绝缘性等。

醇酸树脂主要用作涂料、油漆，在金属防护、家具、车辆、建筑等方面有广泛应用，也可用作漆包线的绝缘层，制成油墨大量应用于印刷工业，此外也用于制造模压塑料。

值得一提的是，醇酸树脂涂料具有耐候性、附着力好和光亮、丰满等特点，且施工方便。

醇酸树脂可与其他树脂配成多种不同性能的自干或烘干磁漆、底漆、面漆和清漆，广泛用于桥梁等建筑物以及机械、车辆、船舶、飞机、仪表等涂装。

醇酸树脂主要用作涂料、油漆，在金属防护、家具、车辆、建筑等方面有广泛应用，也可用作漆包线的绝缘层，制成油墨大量应用于印刷工业，此外也用于制造模压塑料。

醇酸树脂作为涂料应用约占95％，它是所有涂料树脂中使用最广的一种。

其余5%作为胶黏剂、增韧剂、油墨和模塑料
醇酸树脂是涂料用合成树脂中产量最大、用途最广的一种。

它可以配制自干漆和烘漆，民用漆和工业漆，以及清漆和色漆。

醇酸树脂的油脂种类和油度对其应用有决定性影响。

（1）独立作为涂料成膜树脂，利用自动氧化干燥交联成膜。

干性油的短、中、长油度醇酸树脂具有自干性，其中中、长油度的最常用；醇酸树脂具有自干性可以配制清漆和色漆。

（2）醇酸树脂作为一个组分（羟基组分）同其它组分（亦称为固化剂）涂布后交联反应成膜。

该类醇酸树脂主要为短、中不干性油醇酸树脂。

其合成用椰子油、篦麻油、月硅酸等原料。

其涂料体系主要有同氨基树脂配制的醇酸－氨基烘漆，同多异氰酸酯配制的双组分聚氨脂漆等。

（3）改性树脂。

主要作为改性剂（或增塑剂）以提高硝酸纤维素、氯化橡胶、过氯乙稀树脂的韧性，制造溶剂挥发性涂料。

此类树脂通常用短油度不干性油醇酸树脂。

年产450吨醇酸树脂的工厂设计
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第2章工艺流程
2.1配方设计
2.1.1本设计拟解决的主要问题
醇酸树脂是一种用途较广的涂料用合成树脂，可作底漆、面漆、清漆，亦可与其它树脂如氨基树脂、聚氨酷树脂搭配配制烤漆或双组分漆。

醇酸树脂一种常用制备方法是由45-60wt%脂肪酸(例如豆油酸、亚麻油酸)、14-20wt%多元醇(例如季戊四醇、甘油)、26-35wt%多元酸(例如苯酐)，经醋化反应得到。

近年来，由于受石油价格影响，醇酸树脂的原材料价格上涨幅度较大，使成本增加很多。

为此探索采用价格较低的代用原料，降低成本，已成为人们对醇酸树脂改进的一个重要方面。

2.1.2本设计采用的技术
为降低成本，在查阅相关资料后，寻找到了一种用由粗对苯二甲酸代替大部分苯酐的技术。

该技术为江苏三木集团有限公司的杨树民、刘益明申请的发明专利《醇酸树脂及制备》，（专利号：CN 101033288A）。

本技术采用粗对苯二甲酸代替大部分苯酐，及采用催化剂二步酯反应，大大缩短了生产周期，降低了反应温度，所得醇酸树脂，不仅保持原品质，而且所得树脂透明度好，颜色浅，硬度、耐水性、干时还均有提高，并大大降低了生产成本，每吨可降低成本约1000余元。

本技术的实现，主要改进是采用粗对苯二甲酸代替大部分苯酐，并加入少量苯酐、松香、苯甲酸，在丁基锡催化剂催化下醋化反应生产醇酸树脂。

具体说，本发明的醇酸树脂，其特征是由45-60wt%的脂肪酸、14-20wt%的多元醇、9-25wt%的粗对苯二甲酸、1.0-5.0wt%的苯配、6-14wt%的松香、1.0-5.0 wt%的苯甲酸，在外加0.08-0.12wt%丁基锡催化剂催化下反应制得。

在本技术中，脂肪酸及多元醇，与通常合成醇酸树脂用脂肪酸及多元醇相同，例如可以是豆油酸、亚麻油酸、季戊四醇、甘油。

粗对苯二甲酸，为生产精对苯二甲酸的副产品，即水洗后的水池料。

可大大降低成本。

加入少量苯酐、松香、苯甲酸，是为进一步扩大醇酸树脂的分子量，以提高所得树醋性能，例如获得干时快、耐水性好和成膜硬度高的醇酸树酯。

丁基锡催化剂，主要作用是加快酷化反应速度及使酷化反应更完全、彻底，从而使所得树脂透明度好，颜色浅，此外，还能降低醋化反应温度，缩短酷化反应时间，降低生产成本。

此为本技术一大
第2章工艺流程
------------------------------------------------------------------------------------------------创新。

本技术生产的醇酸树脂，由于采用了粗对苯二甲酸代替大部分苯酐(替代量可以为70-90%)，所得醇酸树脂，不仅产品质量与同类产品相比，性能并未降低，且成漆漆膜的硬度、耐水性均还有提高，用其制成油漆，漆膜实干快，硬度高，漆膜耐水性好，而且大大降低了生产成本，每吨可降低成本约1000余元(苯醉13000元/吨，粗对苯二甲酸4300元/吨)。

此外，利用精对苯二甲酸水池料作原料，还有利于消除其带来的环保问题，可以提高生产精对苯二甲酸经济效益。

此外，本发明因采用丁基锡催化剂及二步醋化法，大大缩短了生产周期，降低了反应温度，降低了成本，并使反应更完全彻底，所得树脂透明度好，颜色浅，这是本方法的一大特色及区别。

本发明因采用具有对苯结构的粗对苯二甲酸作原料，所得醇酸树脂较多表现为对位结构，这是本发明产品与现有技术采用苯酐(邻位结构)作原料所得树脂的一大区别。

以下结合几个具体实例，进一步说明本技术。

生产实例1：将48wt%的豆油酸、17wt%的甘油、25wt%的粗对苯二甲酸、外加0.09wt%的丁基锡催化剂，投入不锈钢反应釜中，封好投料口，打开放空阀，升温搅拌。

升温至120℃时有大量水出现(注意涨锅)，235-240℃保温3小时，取样中控，物料透明后，降温至2000C，加入2wt%的苯酐、6wt%的松香、2wt%的苯甲酸、适量的回流溶剂，升温至240-245℃保温至中控检测酸值14以下，格氏粘度8-11秒，整个生产过程约需22-24小时。

最后降温至160℃以下加入200#溶剂调粘，压滤。

生产实例2:将8wt%的亚麻油酸、48wt%的豆油酸、12wt%的季戊四醇、14wt%的粗对苯二甲酸、外加0.09wt%的丁基锡催化剂，投入不锈钢反应釜中。

后续加料比例为4wt%的苯醉、10wt%的松香、4wt%的苯甲酸。

方法步骤，同实施例1。

所得醇酸树脂的各项指标除颜色比实施例1深以外，其余指标相同，因替代量减少，并加有亚麻油酸，成本较例1的增加。

生产实例3:投料比为10wt%亚麻油酸，44wt%豆油酸，17wt%的甘油，16wt%粗对苯二甲酸，外加0.09wt%的丁基锡催化剂，2wt%苯醉、10wt%松香、1.0wt%的苯甲酸。

制备方法同前。

生产实例4(一步法):投料比52wt%的豆油酸、8wt%的季戊四醇、20wt%的粗对苯二甲酸、4wt%的顺醉、16wt%的松香。

各物料全部一次投入不锈钢反应釜中，打开排气阀，升温搅拌，以3小时升至280-290℃保温，直至中控合格，整个生产过程约需32小时，降温至160℃以下，加入200#溶剂调粘、压滤。

本发明所得醇酸树脂与其他气干型醇酸树脂及成漆经济技术指标对比数据如下表2-1:
年产450吨醇酸树脂的工厂设计
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表2-1几种醇酸树脂技术经济参数对比表
2.2生产配方
结合上述专利技术及本毕业设计要求，决定采用如下配方。

表2-2生产配方表
成分质量分数/％成分质量分数/％
豆油酸48丁基锡催化剂0.1
甘油17苯酐2粗对苯二甲酸25松香 5.9苯甲酸2
生产出来的再用二甲苯及200号汽油兑稀调黏。

2.3生产工艺
2.3.1本设计中的创新工艺
（1）通过回流系统的改进来提高酯化反应的转化率
溶剂法一般采用二甲苯与水共沸法蒸出反应生成的水，水和二甲苯蒸汽经冷凝后进入分离器，将水排出体系外，如果二甲苯和水分离不好，二甲苯夹带少量的水回到反应釜，将使酯化时间延长，树脂的透明度差。

所以本设计为了使二甲苯和水很好地分离，是用填料塔代替通常的蒸出管，分水后的溶剂不直接回流入反应釜中，而是用循环泵打入填料塔顶部，回流液与釜内蒸出的共沸物蒸汽在填料
第2章工艺流程
------------------------------------------------------------------------------------------------塔内进行良好的传热传质，使共沸物蒸汽中夹带的低分子多元醇、脂肪酸冷却流回反应釜，以减少低分子反应物的损失。

进入反应釜的冷溶剂在填料塔内被初步加热，进入反应釜后不致使反应物温度波动过大，减少热量的消耗。

见图2-1
图2-1回流系统示意图
（2）装置采用四层立体布置
装置采用四层立体布置。

物料流向基本上顺工艺流向，利用重力出料，动力消耗少。

也可减少离心泵等动力设备投入。

其中，四层为原料储罐区，利用高位槽加料。

三层为醇酸树脂反应系统装置区。

二层为兑稀和过滤装置区。

一层为包装车间。

2.3.2生产流程
图2-2生产工艺流程图
1.将豆油酸，甘油，粗对苯二甲酸，丁基锡催化剂全部投入反应釜中，封好投料口，打开放空阀，通
年产450吨醇酸树脂的工厂设计
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入二氧化碳，升温搅拌。

2.升温至235-240℃保温3小时，取样中控，物料透明后，降温至200℃，加入苯酐、松香、苯甲酸、二甲苯，升温至240-245℃保温至中控检测酸值14以下，格氏粘度8-11秒。

3.通入二氧化碳，打开阀门，将反应液压入至兑稀釜，降温至160℃以下加入溶剂调粘，制成醇酸树脂溶液。

4.冷却到60℃以下通过过滤器过滤，输入贮存罐贮存并检验。

2.3.3工艺流程图
图2-3带控制点的工艺流程图（详见附图1）
第2章工艺流程
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2.4设计条件
2.4.1主要原料及其参数
表2-3主要原料及其参数表
2.4.2产品规格
表2-4产品规格表
酸值颜色（铁钴比色计)/号不挥发份/％黏度（25℃，加氏管）
/s
8~11<14<1255
2.4.3生产条件
年生产天数为：300d，一天生产一锅料。

表2-5生产工艺选用表
生产工艺溶剂法加热方式热导油循环醇解终点测试方法乙醇容忍度法冷却方式冷却水循环
保护气二氧化碳
年产450吨醇酸树脂的工厂设计
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第3章物料衡算
3.1原始数据及所需技术资料
衡算公式：进料量=出料量
生产规模2000t/a
生产时间年工作日300天
生产方式间歇式生产
生产量每天1批
其产品是55%的醇酸树脂溶液，其中，溶质为55%，溶剂为45%。

3.2整个系统物料衡算
整个反应物料流程图如下：
图3-1物料流程图
由图可知，进料量=各种原料+丁基锡+二甲苯+200号汽油
出料量=醇酸树脂溶液
损失量=水
3.2.1出料量的计算
因为出料量即为醇酸树脂产量，所以每批出料量为：2000t/300d=6.667t/d=6667kg/d。

第3章物料衡算
----------------------------------------------------------------------------------------------3.2.2损失量的计算
由生产经验可知，水是由多元酸与多元醇酯化生成。

故水的当量应等于多元醇的当量。

即每批出水量为：甘油的投料量÷甘油的当量×水的当量=17％÷（92.09÷3）×18=1.1％
因而每批原料投料量总量应为：6667×55％÷（1－1.1％）=3708kg
故每批出水量为：3708×1.1％=41kg
3.2.3进料量的计算
1.溶剂的计算
所需溶剂投料量为：6667×45％=3000kg
其中，二甲苯作为回流溶剂，用量一般为出水量的两倍，取100kg。

则200号汽油用量为2900 kg。

2.原料的计算
根据进料量=出料量+损失量，可知进料量=6667+41=6708kg，其中溶剂用量为3000kg，故各种原料投料量总量为：6708-3000=3708kg。

因而各种原料投料量如下：
表3-1原料投料表
成分质量分数/％每批投料量kg
豆油酸481779.84
甘油17630.36
粗对苯二甲酸25927
苯甲酸274.16
丁基锡催化剂0.1 3.71
苯酐274.16
松香 5.9218.77
合计1003708
3.2.4整个系统的物料衡算表
表3-2整个系统的物料衡算表
年产450吨醇酸树脂的工厂设计
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物料输入物料输出成分质量/kg成分质量/kg成分质量/kg 豆油酸1779.84苯酐74.16醇酸树脂6667甘油630.36松香218.77水41
粗对苯二甲酸927二甲苯100
苯甲酸74.16200号汽油2900
丁基锡催化剂 3.71合计6708合计6708
第4章能量衡算
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第4章能量衡算
4.1对反应釜的热量衡算
4.1.1计算依据及基准
间歇式生产热量衡算基本方程式
Q物料带入+Q热负荷=Q物料带出+Q热损失
化学热量衡算一般方程式
Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6
其中：Q1所处理的物料带入设备的热量；
Q2换热剂与设备和物料传递的热量（符号规定加热剂加入热量为“+”，冷却剂吸收热量为“－”），即导热油需提供的热量；
Q3化学过程的反应热与伴随的溶解或蒸发等物理过程所放出或吸入的热量（符号规定过程放热为“+”，过程吸热为“－”）；
Q4离开设备物料带走的热量；
Q5消耗于设备中对各个部分（釜身、封头、釜底等）加热的热量；
Q6设备向周围散失的热量，又称热损失。

4.1.2物料带入设备的热量
由于各股物料都是在常温(25℃)下加入，设其为基准，即Q1=0。

4.1.3化学反应过程的反应热
在反应釜内进行的反应主要有醇解反应与酯化反应，根据经验，该反应热相对于总热量较小，可忽略，所以，Q3=0。

4.1.4离开设备物料带走的热量
由工艺条件可知离开设备的物料主要为醇酸树脂（3708kg）、溶剂二甲苯（100kg）、和水（41kg）。

其中醇酸树脂和二甲苯离开温度为245℃，进入温度为25℃。

查得醇酸树脂的比热容为
C P1=2.5kJ/(kg·℃)，二甲苯的比热容为C P2=1.7kJ/(kg·℃)。

则：Q41=C P1×m1×△t=2.5×3708×(245-25)=2039400kJ
Q42=C P2×m2×△t=1.7×1000×(245-25)=37400kJ
年产450吨醇酸树脂的工厂设计
-----------------------------------------------------------------------------------------------水则汽化为水蒸气经冷凝器冷凝成水出来。

查得水的气化潜热为2258.4kJ/kg，比热容为
4.183kJ/(kg·℃)，沸点为100℃。

所以，水带走的热量
Q43=2258.4×41+4.183×41×（100－25）=105457kJ
所以，Q4=Q41+Q42+Q43=2518863kJ
4.1.5设备吸收热量及热损失
查阅资料（《化工工艺设计》）后，按经验设：Q5+Q6=15％Q2。

4.1.6导热油需提供的热量
因为：Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6
所以，Q2=Q4+Q5+Q6-Q1-Q3=Q4+15％Q2
即：Q2=Q4/0.85=2963369kJ=3×106kJ
所以，导热油需提供的热量Q2=3×106kJ
4.2对兑稀釜的热量衡算
由生产工艺可知，兑稀釜主要对从反应釜生产出来的醇酸树脂及二甲苯的物料进行冷却，无化学反应的进行。

=Q出。

故Q
入+Q水
4.2.1离开兑稀釜的物料所带的热量
由生产工艺可知，离开兑稀釜的物料为60℃，设基准温度为60℃，故离开兑稀釜的物料所带走的热量Q出=0.
4.2.2进入兑稀釜的物料所带的热量
由生产工艺可知，进入兑稀釜的物料有两股，一是从反应釜出来的230℃醇酸树脂及二甲苯，二是加入的25℃的200号汽油溶剂。

离开反应釜的物料（醇酸树脂、二甲苯）带入的热量：
醇酸树脂带入的热量Q71=C P1×m1×△t=2.5×3708×(245-60)=2039400kJ
二甲苯带入的热量Q72=C P2×m2×△t=1.7×1000×(245-60)=37400kJ
200号汽油带入的热量Q73=C P3×m3×△t=1.65×2900×(25-60)=－167475kJ[查得200号汽油比热容C P3=1.65kJ/(kg·℃)]
所以,进入兑稀釜的物料所带的热量Q7=Q71+Q72+Q73=1861975kJ
4.2.3冷却水需移走的热量
Q水=Q入-Q出=1861975－0=1861975kJ。

第4章能量衡算
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4.4.33冷却水消耗量
4.2.1反应釜需移走的热量
由生产工艺可知，反应釜冷却水主要用于对共沸汽的冷凝回流。

查在101.3kPa时，
二甲苯的气化潜热为324.9kJ/kg，比热容为1.7kJ/(kg·℃)，沸点为139℃；
水的气化潜热为2258.4kJ/kg，比热容为4.183kJ/(kg·℃)，沸点为100℃
二甲苯与水的共沸点为92℃。

蒸发出的二甲苯、水出冷凝器的温度为50℃。

则：Q81=324.9×100+2258.4×41=125084kJ
Q82=1.7×100×(92-50)+4.183×41×(92-50)=14343kJ
所以反应釜的冷凝器需移走的热量Q8=Q81+Q82=139427kJ
4.2.2兑稀釜需移走的热量
由前面已经计算，兑稀釜需移走的热量Q9=Q水=1861975kJ。

（见4.2对兑稀釜的热量衡算）
4.2.3所需冷却水总计
所以，总热负荷Q10=Q8+Q9=139427+1861975=2001402kJ
所以，所需冷却水为：W(kg)=Q/(Cp×△T)=2001402/[4.183×(30-25)]=95692kg
式中，Q9:总热负荷，kJ
Cp:水的比热容，4.183kJ/(kg·℃)
△T：水的始温差，℃（设水的进口温度为25℃，出口温度为30℃）
4.3电能消耗量
由生产工艺可知，本设计主要加热设备为反应釜，所以热量主要消耗在反应釜上。

而热量主要由热导油提供，热导油由电热丝加热。

设其提供总热量为Q10。

而Q2=Q10-Q8
所以，Q10=Q2+Q8=2963369+139427=3102796kJ
E(kW·h)=Q10/η=3102796×103×2.77778×10-7/0.9=957kW·h
式中，Q10:总热负荷，kJ
η：电热器的效率（取0.9）
1J=2.77778×10-7kW·h
年产450吨醇酸树脂的工厂设计
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第5章主要设备的选型
本设计选用专用醇酸树脂反应釜，该反应釜采用夹套式传热，以导热油进行加热，而导热油直接由电热管进行加热，其中搅拌器选用涡轮式搅拌器。

5.1反应釜的设计
本设计选用专用醇酸树脂反应釜，该反应釜采用夹套式传热，以导热油进行加热，而导热油直接由电热管进行加热，其中搅拌器选用涡轮式搅拌器。

5.1.11反应釜容积的计算
5.1.
由生产工艺可知，该反应为间歇式反应。

间歇反应釜的反应釜容积计算公式为：V=(V Cτ)/(24Nϕ)
式中，V：反应釜容积，m3；
τ：每批操作周期（τ=22h）
N：反应釜台数（m=1）
ϕ：装料系数，通常取ϕ=0.7~0.8（取ϕ=0.7）
V C:每批处理的物理量，m3；
表5-1反应釜每批处理物料表
处理量/kg相对密度处理量/m3
豆油酸1779.84 1.26 1.4125
甘油630.360.930.6778
粗对苯二甲酸927 1.520.6098
苯甲酸74.160.8640.0858
丁基锡催化剂 3.71 1.060.0035
苯酐74.160.930.0797
松香218.77 1.050.2083
二甲苯1000.860.1162
合计 3.1939
第5章主要设备的选型
-----------------------------------------------------------------------------------------由表可知：V C=3.2m3
V=(V Cτ)/(24Nϕ)=(3.2×22)/(24×1×0.7)=4.2m3
圆整，取公称容积为5m3的反应釜。

5.1.
5.1.22反应釜的选型
根据上述计算结果，在查阅相关设备制造商的资料及生产产品类型后，决定采用无锡明燕集团有限公司（/buyer/offerdetail/1117655605.html）生产的【导热油循环加热反应锅】。

选用设备规格如表5-6：
表5-2反应釜规格表
规格L 内锅直径
mm
夹套直径
φmm
电动机功率
kW
减速机型号
搅拌转速
r.p.m
5000160017007.5
BLB
7.5-4-13
63
锅盖、筒身、夹套、搅拌器、轴封传动装置及支承等组成，与锅内物料接触处的锅体和零部件均采用OCr18Ni9或1Cr18Ni9Ti不锈耐酸钢板制成。

夹套加热型式为导热油循环加热，轴封装置为机械密封，搅拌型式为锅轮式。

开孔数量、规格或其它要求可根据用户要求设计、制作。

5.2兑稀釜的设计
5.2.1兑稀釜容积的计算
V=（V1+V2）/ϕ
式中，V:兑稀釜容积，m3
V1:每批处理的醇酸树脂量，m3
V2：每批兑入溶剂量，m3
ϕ：装料系数，取ϕ=0.7
每批兑入的溶剂为2900kg的200号汽油，查得200号汽油的相对密度为0.852，所以
V2=2900/0.852/1000=3.4m3
V1=3.2m3（前面已计算）
所以，V=（3.2+3.4）/0.7=9.4m3
圆整，取公称容积10m3的兑稀釜。

年产450吨醇酸树脂的工厂设计
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5.2.2兑稀釜的选型
根据上述计算结果，在查阅相关设备制造商的资料及生产产品类型后，决定采用无锡明燕集团有限公司（/buyer/offerdetail/1117655605.html）生产的【蒸汽加热反应锅】。

选用设备规格如下：
表5-3兑稀釜规格表
规格L 内锅直径
φmm
夹套直径
φmm
电动机功率
kW
减速机型号
搅拌转速
r.p.m
180002000210015BLD15-560-100
5.3冷凝器的设计
5.3.1传热面积的计算
由前已经计算出冷凝器需移走的热量（在酯化过程蒸发出的二甲苯、水，由生产经验可知，流出时间约3小时。

）
Q=139427kJ(能量衡算：4.2.1反应釜需移走的热量）
则，热负荷Q=139427÷3=46475（kJ/h）=12.9kW
由工艺测得蒸发出的二甲苯、水出冷凝器的温度为50℃，进冷凝器的温度为150℃，冷凝水进口温度为20℃，出口温度为30℃。

△t=（△t1-△t2）ln（△t1/△t2）=[(150-30）-（50-30）]/ln[（150-30）-（50-30）]=64.92℃
由于循环冷却水易结垢，为便于水垢清理，应使循环水走管程，蒸出物走壳程，选用ϕ25×2.5的不锈钢管，管内流速取μ=0.5m/s，循环冷却水在25℃下的物性数据为：
μ=0.0008973Pa·s；ρ=997.0kg/m3；c p=4.1785kJ/（kg·℃）；λ=0.60825W/（m·℃）
管程传热系数α
i
=0.023（λ/d）（Re）0.8（Cpμ/λ）0.3=262W/（㎡·℃）
查得：壳程的传热系数α
=290W/（㎡·℃）；
污垢热阻R
si =0.000344W/（㎡·℃）；R
S0
=0.000172W/（㎡·℃）
管壁的导热系数λ=45W/（㎡·℃）
1/K=d
0/(α
i
d
i
)+R
si
(d
/d
i
)+bd
/(λd
i
)+R
s0
+1/α
代入数据解得：K=113W/（㎡·℃）
所以，冷凝器的传热面积S=Q/(K△T)=12.9×103/(113×64.92)=1.76㎡
考虑到蒸发出的物体除了二甲苯、水外，还有少量的其他单分子，故取公称面积为3㎡的冷凝器。