聚合釜的热量衡算
化工中物料衡算和热量衡算公式
物料衡算和热量衡算物料衡算根据质量守恒定律，以生产过程或生产单元设备为研究对象，对其进出口处进行定量计算，称为物料衡算。
通过物料衡算可以计算原料与产品间的定量转变关系，以及计算各种原料的消耗量，各种中间产品、副产品的产量、损耗量及组成。
物料衡算的基础物料衡算的基础是物质的质量守恒定律，即进入一个系统的全部物料量必等于离开系统的全部物料量，再加上过程中的损失量和在系统中的积累量。
∑G1=∑G2+∑G3+∑G4∑G2：——输人物料量总和；∑G3：——输出物料量总和；∑G4：——物料损失量总和；∑G5：——物料积累量总和。
当系统内物料积累量为零时，上式可以写成：∑G1=∑G2+∑G3物料衡算是所有工艺计算的基础，通过物料衡算可确定设备容积、台数、主要尺寸，同时可进行热量衡算、管路尺寸计算等。
物料衡算的基准(1)对于间歇式操作的过程，常采用一批原料为基准进行计算。
(2)对于连续式操作的过程，可以采用单位时间产品数量或原料量为基准进行计算。
物料衡算的结果应列成原材料消耗定额及消耗量表。
消耗定额是指每吨产品或以一定量的产品(如每千克针剂、每万片药片等)所消耗的原材料量；而消耗量是指以每年或每日等时间所消耗的原材料量。
制剂车间的消耗定额及消耗量计算时应把原料、辅料及主要包装材料一起算入。
热量衡算制药生产过程中包含有化学过程和物理过程，往往伴随着能量变化，因此必须进行能量衡算。
又因生产中一般无轴功存在或轴功相对来讲影响较小，因此能量衡算实质上是热量衡算。
生产过程中产生的热量或冷量会使物料温度上升或下降，为了保证生产过程在一定温度下进行，则外界须对生产系统有热量的加入或排除。
通过热量衡算，对需加热或冷却设备进行热量计算，可以确定加热或冷却介质的用量，以及设备所需传递的热量。
热量衡算的基础热量衡算按能量守恒定律“在无轴功条件下，进入系统的热量与离开热量应该平衡”，在实际中对传热设备的衡算可由下式表示Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6（1—1）式中： Q1—所处理的物料带入设备总的热量，KJ;Q2—加热剂或冷却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“-”），KJ;Q3—过程的热效率，（符号规定过程放热为“+”；过程吸热为“-”）Q4—反应终了时物料的焓（输出反应器的物料的焓）Q5—设备部件所消耗的热量，KJ;Q6—设备向四周散失的热量，又称热损失,KJ;热量衡算的基准可与物料衡算相同，即对间歇生产可以以每日或每批处理物料基准。
反应釜绝热计算公式
反应釜绝热计算公式在化学工程中，反应釜是一个非常重要的设备，用于进行化学反应。
在反应过程中，通常会产生热量，而这些热量需要被合理地控制和利用。
绝热是指在没有能量交换的情况下，系统与外界的热量和功的交换都为零。
因此，对于反应釜来说，绝热条件下的热量变化需要被准确地计算和预测。
为了实现这一目的，我们需要掌握一些关于反应釜绝热计算的基本知识和公式。
本文将介绍反应釜绝热计算的基本原理和相关公式，并且通过实例进行演示和分析，希望能够帮助读者更好地理解和应用这些知识。
一、绝热条件下的热量变化计算公式。
在绝热条件下，反应釜内部的热量变化可以通过以下公式进行计算：ΔQ = mcΔT。
其中，ΔQ表示热量变化，单位为焦耳（J）；m表示反应物的质量，单位为千克（kg）；c表示反应物的比热容，单位为焦耳/千克·摄氏度（J/kg·℃）；ΔT表示温度变化，单位为摄氏度（℃）。
这个公式的基本原理是根据热力学第一定律，即能量守恒定律。
在绝热条件下，系统与外界的热量交换为零，因此系统内部的热量变化完全由系统内部的热量传递和转化来决定。
这个公式通过质量、比热容和温度变化这三个因素来计算热量变化，是基本的热力学计算公式之一。
二、绝热条件下的热量平衡计算公式。
在反应釜中，通常会发生化学反应，产生热量。
在绝热条件下，这些热量需要被合理地控制和利用，以确保反应釜的安全和稳定运行。
为了实现这一目的，我们需要掌握热量平衡的计算方法。
在绝热条件下，反应釜内部的热量平衡可以通过以下公式进行计算：ΣmiCpiΔTi = ΣmjCpjΔTj。
其中，Σmi表示所有反应物的质量总和，Σmj表示所有生成物的质量总和；Cpi表示反应物的比热容，Cpj表示生成物的比热容；ΔTi表示反应物的温度变化，ΔTj表示生成物的温度变化。
这个公式的基本原理是根据热量守恒定律，即热量的总量在反应前后保持不变。
在绝热条件下，反应釜内部的热量平衡完全由反应物和生成物的质量、比热容和温度变化来决定。
热量恒算--年产60000吨悬浮法生产聚氯乙烯生产车间设计
附二：热量衡算（1）聚合釜(进料温度按20℃计算).A所处理的物料带入聚合釜的热量Q120℃时,VCM:Cp=0.350kcal/kg℃水: H=20.04 kcal/kg℃1=(40400) ⨯0.350⨯20=282800kcal (助剂全部以VCM计算) VCM: Q12=（48358）⨯20.04= 969094kcal水： Q1=282800kcal+969094kcal=1251894kcal所以：Q1B反应热效应Q2反应热：13274161cal/kg=258126kcalQ3（离开物料，温度以50℃计算） C所处理物料带出聚合釜的热量 Q550℃时 PVC： Cp=0.44 kcal/kg℃水： H=50.99 kcal/kg℃VCM： Cp=0.368 kcal/kg℃1=40298⨯0.44⨯50⨯0.90=797900kcalPVC： Q43=48358⨯50.99=2465774kcal水 : Q43=(4030+106.8)⨯0.368⨯50=76117 kcalVCM: Q4所以Q=76117+2465774+797900=33399791 kcal5E设备上消耗的热量 Q(初始温度计为20℃)4=0.11 kcal/kg℃设备估计自重为38050 kg材料选用钢,其热熔CP所以Q=80000⨯0.11⨯30=264000kcal5F搅拌带进的热量 Q6根据有关文献估计值为258126 kcalG夹套循环水带走的热量Q6=Q3+Q4+Q5Q1+Q2+Q6所以Q3=11417990 kcal表2-1聚合釜热量平衡表（2）沉析槽:A物料带入热量-----Q1 (进料温度以50℃计)50℃时: PVC： Cp=0.44 kcal/kg℃水： H=49.99 kcal/kg℃VCM: Cp=0.368kcal/kg℃VCM: Q11=(2503.2+67)⨯0.368⨯50=47291.7kcalPVC：Q12=22303.5⨯0.44⨯50=490677kcal水 : Q13=(38639+52.2) ⨯49.99= 1934173.1kcal所以Q1= Q11+ Q12 + Q13=3343584kcalB蒸汽加热带入热量-----Q2Q2=2081555 kcal(祥见物料平衡表)C物料带出热量----- Q3(设计出料温度为75℃)75℃时: PVC： Cp=0.44 kcal/kg℃水： H=75 kcal/kg℃VCM(汽): Cp=0.232kcal/kg℃所以 PVC：Q31=(35726+149.43+42.6)⨯75⨯0.44=1183889kcal(包括纯碱和助剂)水 : Q32=(48828+3903+58.9)⨯75=3959242.2kcalVCM: Q33=17.96⨯0.232⨯75=310kcalQ3= Q31+ Q32+ Q33=5143441 kcalD加热沉析槽的热量-----Q4(初温以20℃计算)33000⨯0.11⨯(75-20)=199650 kcal表2-2 沉析槽热量平衡表（3）汽提：A.物料带入热量-----Q1（温度以95℃计算）95℃时：水： H=95.07 kcal/kg；PVC：CP=0.44 kcal/kg℃则：PVC: Q11=hrkcal/2622759544.0)22.264.1064.1044.96.7914(=⨯⨯++++水: Q22=11695⨯95.07=877125 hrkcal/所以: Q1= Q 11+ Q 22=1139469hr kcal /B.塔底蒸汽带进的热量：（塔底温度以105℃计算）----- Q2 105℃时:H (水蒸汽)=640.9 kcal/kg; 则:hr kcal Q /15217539.6404.23742=⨯=C.VCM 带走的热量(温度以95℃计算)------Q3 95℃时:VCM(气态) C P =0.236kcal/kg.K Q3hr kcal /278)27395(236.02.3=+⨯⨯=D.物料带走的热量：（出料温度以95℃计算）-----Q4 Q 41hr kcal /1279119504.14069957.95=⨯⨯= Q 42hr kcal /3921759544.07875=⨯⨯=所以：Q4hr kcal /13530459217531279119 =+= E.塔顶冷凝器带走的热量：-----Q5 由热量平衡计算：54321Q Q Q Q Q ++=+hr kcal Q /13779025=表2-3汽提塔热量平衡表（4）干燥过程: (闪蒸干燥)A 、物料带入热量Q1（设60℃为进料温度） 40℃时，水：H=59.55Kcal/Kg PVC Cp=0.44 Kcal/Kg ℃所以，水 Q1=59.55小时cal/1175505.1959K =⨯PVC Q2=7835.6小时ka/l 20686060440K 。
第六章 搅拌聚合釜的传热与
1.聚合过程的传热问题 2.搅拌聚合釜的几种传热方式 3. 搅拌聚合釜的传热计算 4.搅拌聚合釜内的传质过程 5.聚合釜的安全操作
第一节 聚合过程的传热问题
一、聚合反应热
聚合反应为放热反应。其放热速率与其聚合速率一致。 分为三中类型： （1）减速型：离子聚合、缩聚反应。 （2）加速型：自由基聚合 不均匀系数：R=Qmax/Qav
快速反应
N (K1D)CAI
慢速反应 N K ( P P ) K C C G A AI L AI AL
1 N 1 H H KG KL K1
3.液-液相传质
1 1 1 KV kd mkc
KV总容积传质系数，kd分散相传质系数 kc连续相传质系数 m’两相溶质的平衡常数 液滴内无循环，b=6.58 Dd kd b d Pi 有循环，b=17.9 D d 分散相分子扩散系 0.25 湍流 Pv c 32 dPi液滴i的粒径 kc N Sc 0.13 2
iT 2 3 1 3 b 0.33N Re N Fr W
0.14
D T 0.25 C T 0.15
浆式、涡轮式浆叶，有挡板、NRe>100
Ti 0.3 0.45 0.2 0.5 0.6 2 1 1.40 N Re3 N Fr3Vis0.14 D T bi T n p Ci iH sin H T
一、搅拌聚合釜传热装置的要求
传热速率高、结构简单、表面光滑、 无死角、易于清洗。
原料
二、搅拌釜的传热方式
1.夹套 提高传热速率的措施： （1）提高夹套内流体的的流速—湍流 （2）安装导流档板 （3）安装扰流喷嘴
聚合釜讲解
1.1物料衡算 物料衡算
取生产天数为330天/年 苯乙烯每天投入量
m苯乙烯
m总 =
8000 × 1000 = = 30493.6kg 330 × 0.795
物料每天投入量
30493.6 = 34651.8kg 0.88
甲苯每天投入量
m甲苯 = 34651.8 − 30493.6 = 4158.2kg
19组
组员：周继盛 林倩君 林妙坤
设计条件
1、生产能力：8000吨聚苯乙烯／年。 2、以甲苯为稀释剂，在反应液中质量分数为12%。 3 3、考虑到物料黏度的变化和传热的需要，苯乙烯单体 聚合一般采用4到5级反应釜进行反应，最终聚合转化 率为0.795，反应液中最终含聚合物的质量分数为70%。 本设计任务主要是对第二个反应釜进行设计，第二个 反应釜中聚合转化率为0.646。
电机功率
3.1热量衡算 热量衡算
过程的热效应Q3的计算 过程的热效应 的计算
1000 × 30493.6 × (0.646 − 0.45) Q3 = Qr + Q p = × 75.2 = 4.32 × 10 6 kJ 104
计算离开设备物料带走的热量Q4 计算离开设备物料带走的热量
Q4 = ∑ Gi C pi (t − to ) = 34510.8 × 2.05 × (160 − 140) = 1.42 × 106 kJ
2.搅拌装置的设计 搅拌装置的设计
六平叶片涡轮式搅拌器：轮径D/T=1/3，D=600mm 叶轮距器底高度Hj=D，Hj=600mm 叶片宽度W=1/5D，W=120mm 叶片长度L=1/4D，L=150mm 液深H/T=1.49/1.8=0.828 无挡板 叶轮转速
N=
u 6 .5 = = 3.5 r s = 210 r min πD 3.14 × 0.6
设计说明书模板
化工大学化学工程学院设计说明书题目：学生：班级：学号：指导教师：2021年月目录1.工艺设计根底1.1 设计任务1.2 原辅材料性质及技术规格1.3 产品的性质及技术规格1.4 危险性物料的主要物性1.5 原辅材料的消耗定额2.工艺说明2.1生产方法、工艺技术路线及工艺特点2.1.1 生产方法2.1.2 工艺技术路线确实定2.2生产流程简述3.工艺计算与主要设备选型3.1 物料衡算3.1.1 计算的基准数据3.1.2 计算基准3.1.3 各单元物料衡算3.2热量衡算3.2.1 计算的基准数据3.2.2 物料衡算3.3 聚合釜的计算及选型4聚合工段的操作控制5.附图：带控制点的工艺流程图〔PID〕设计说明书版式要求1.目录格式中，一级标题采用黑体字，其余级别标题用宋体字，字号均为小四。
2.设计说明书正文约20页。
3.全文字体规定：中文采用宋体；英文采用Times New Roman。
4.正文采用小四号字，固定行距20磅。
5.参考文献内容字体采用5号字。
6.正文中一级标题〔章〕采用小三号字，加黑，居中；逢一级标题〔章〕更换起始页。
7.其余级别标题采用小四号字，加黑。
8.标题之间、标题与正文之间空一行。
9.标题数字排序：一级：1、2、3…；二级：1.1、1.2…；三级：1.1.1、1.1.2…；四级：〔1〕、〔2〕、〔3〕…；五级：①、②、③…。
10.图题目和表题目采用小四号字，居中，加黑。
11.表采用三线表格式；表格尽量不要跨页，如必须跨页设置表格时，后续页表格必须带表头，并标注续表说明，例如“〔续表1－2〕〞。
12.页面设置为：A4纸型，纵向、单面打印：上2cm，下2cm，左2.5cm，右1.5cm，装订线0.5cm，选择“不对称页边距〞，页眉1.2cm，页脚1.5cm。
13.页脚设置为：插入页码，居中。
1．工艺设计根底1.1设计任务〔包含由指导教师给出的设计任务书外，还应有一些简要的文献综述如意义、当前趋势等。
热量衡算
第二章 能量衡算2.1 能量衡算概述物料衡算完成后，对于没有传热要求的设备，可以由物料处理量，物料的性质及工艺要求进行设备的工艺设计，以确定设备的型式，台数，容积以及重要尺寸。
对于有传热要求的设备则必须通过能量衡算，才能确定设备的主要工艺尺寸。
无论进行物理过程的设备或是化学过程的设备，多数伴有能量传递过程，所以必须进行能量衡算。
2.2 能量衡算目的对于新设计的生产车间，能量衡算的主要目的是为了确定设备的热负荷。
根据设备热负荷的大小，所处理物料的性质及工艺要求在选择传热面的型式，计算传热面积，确定设备的主要尺寸。
传热所需要的加热剂或冷却剂的用量也是以热负荷的大小为依据而进行计算的。
对于有些伴有热效应的过程，其物料衡算也要通过与能量衡算的联合求解才能得出最后的结果。
2.3 能量衡算依据能量衡算的主要依据是能量守恒定律。
能量守恒定律是以车间物料衡算的结果为基础而进行的。
2.4 能量衡算过程 2.4.1 反应釜的热量衡算反应工段的热量衡算主要体现在反应釜和夹套。
对于有传热要求的的设备，其热量衡算为：654321Q Q Q Q Q Q ++=++；式中 1Q —物料带入到设备的热量kJ ； 2Q —加热剂传给设备的热量kJ ； 3Q —物理变化及化学反应的热效应kJ ； 4Q —物料离开设备所带走的热量kJ ； 5Q —消耗于提高设备本身温度的热量kJ ； 6Q —设备向环境散失的热量kJ 。
物料热量衡算以天为单位。
1Q 与4Q 的计算1Q 与4Q 均可按照下式计算：()tkJ mc Q Q p ∑=41式中m —输入或输出设备的物料量，kgp c —物料的平均比热容，()C kg kJ ︒⋅/t —物料的温度，℃。
该式的计算标准是标准状态，即Pa C 3101013.10⨯︒及为计算标准。
固体和液体的比热容可以采用下式计算：Mn c c p∑⋅=α184.4； []1式中：αc —元素的原子比热容，()C kg kJ ︒⋅/ ；n —分子中同一原子的原子数；M —化合物的分子量，kmol kg /。
第六章 搅拌聚合釜的传热与传质
Kd ≈b Dd/dpi 式中：Dd是分散相分子扩散系数, dpi 为液滴i的粒径， b为常数。 当液滴内无循环流b＝6.58,有循环流b＝ 17.9。 搅拌釜大多在湍流状态下操作，k c影响 作用比kd，其公式如下：
K C (N Sc ) 0.13(P v c /c )
3/2
2 0.25
分析发表的传热关联式，可以得到以下几点结论： （１）使用涡轮桨液时的传热系数比其它桨形约高 ３０％； （２）带夹套的无挡板釜中的传热系数约为内装蛇 管容器的５６％； （３）涡轮桨叶位置靠近釜中心比靠近底部的传热 系数效果好； （４）在低雷诺数时，挡板对传热系数影响较小， 当NRe>1000时，有挡板釜的传热系数比无挡板时增 加约３０％－４０％； （５）多层桨叶对单层桨叶的传热系数的比等于它 们所消耗功率的比值的0.22次方．
第四节 搅拌釜内的传质过程
釜内分散体系的传播有的仅是物理过程, 有 的伴随化学过程。 如果化学过程的速率大于物理的扩散过程, 则扩散过程的速率将对传质的总速率起控 制作用,就有必要如何提高扩散过程的速率. 提高搅拌强度可增大传质膜系数,增加传质 速率。 当传质面积一定时, 搅拌程度与传质膜数无 关。
d -0.04 iT 0.6 0.26 D 0.33 C P d 0.13 N d -0.16 0.575( N Re ) (N Pr ) ( ) ( ) ( ) ( ) T CPc Nc 1 - d
式中：C Pd分散相的恒压热容；C Pc连续相的恒压热容； ρd、ρc 为分散相和连续相的密度；Φd 为分散相的体积分 率。
(2) 中速反应
聚合釜的设计说明书
一物料衡算1 物料衡算的任务通过物料衡算确定聚合釜的个数、体积、每釜投料量及各工序进出物料量。
为设备计算、选型和热量衡算提供依据。
3 衡算的依据1 设计生产规模年产AS树脂7000吨2 设计生产时间 8000小时/年3 生产周期 8小时4 单体（苯乙烯和丙烯腈）转化率转化率为96%4 收集的数据1苯乙烯密度 0.9060g/cm3（25℃）2 丙烯腈密度0.8060g/cm3(25℃)3水的密度 0.9982g/cm3（25℃）4参考配方5 衡算基准以一釜物料为衡算对象，以釜中生成的树脂为衡算基准。
单位为kg/釜。
6总收率及损失分配根据生产统计数字，树脂总收率取为94%，树脂总损失为6%。
各工序损失分配如下（以釜内生成的树脂为准）：聚合部分 2%洗涤部分 1%离心部分 1%干燥部分 1%包装部分 1%7 聚合釜投料量聚合过程中物料体积变化不大，因此以25℃时的物料体积为依据来计算釜内物料体积。
初步选取24m3聚合釜，聚合釜装料系数取为0.8。
则聚合釜有效体积为19.2m3 聚合釜投料量根据参考配方按比例计算。
计算过程略。
8 聚合部分物料衡算由于产品中引发剂，稳定剂及链转移剂的量很少，所以在产品中将其忽略不计，并假设所有助剂都被洗涤水带走。
苯乙烯量： 6.92×906.0=6269.52 Kg丙烯腈 3.30×806.6=2659.80 Kg软水量： 8.92×998.2=8904 Kg 生成AS树脂量：（6269.2＋2659.80）×96%=8572 Kg损失AS树脂量： 8572.15×2%=171.4 Kg未反应单体（苯乙烯及丙烯腈）量：（6269.52＋2659.80）－8572=357.32 Kg进入下一工序的AS树脂量： 8572－171.4=8401 Kg9 洗涤部分拟选用2个16m3 洗涤釜。
每釜用2000Kg水洗涤，洗涤后湿物料中含水20%。
(完整word版)物料衡算和热量衡算
3 物料衡算依据原理:输入的物料量=输出的物料量+损失的物料量3.1 衡算基准年生产能力：2000吨/年年开工时间：7200小时产品含量：99%3。
2 物料衡算反应过程涉及一个氧化反应过程，每批生产的产品相同，虽然有原料对叔丁基甲苯和溶剂甲苯的循环,第一批以后循环的物料再次进入反应，但每批加料相同。
在此基础上，只要计算第一个批次的投料量,以后加料一样.反应釜内加热时间2h、正常的反应时间18h、冷却时间1h。
加上进料和出料各半个小时，这个生产周期一共2+18+1+1=22h。
所以在正常的生产后，每22小时可以生产出一批产品。
每年按300天生产来计算，共开工7200小时,可以生产327个批次.要求每年生产2000吨对叔丁基苯甲酸，则每批生产2000÷327＝6.116吨。
产品纯度99 ％（wt ％）实际过程中为了达到高转化率和高反应速率，需要加入过量对叔丁基甲苯做溶剂，反应剩余的原料经分离后循环使用。
3。
2.1 各段物料(1）原料对叔丁基甲苯的投料量设投料中纯的对叔丁基甲苯为X kg，则由C11H16C11H14O2M 148。
24 178.23m x 6054.8得x=6054。
8×148。
24÷178.23=5036.0 kg折合成工业原料的对叔丁基甲苯质量为5036。
0÷0。
99=5086。
9kg实际在第一批生产过程加入的对叔丁基甲苯为6950。
3kg（2）氧气的通入量生产过程中连续通入氧气，维持釜内压力为表压0.01MPa，进行氧化反应.实际生产过程中，现场采集数据结果表明,通入的氧气量为1556.8 kg,设反应消耗的氧气量为x kg3/2O2C11H14O2M 31。
99 178.23m x 6054.8得x= 3/2×6054。
8×31.99÷178。
23=1630。
1kg此时采用的空气分离氧气纯度可达99%，因此折合成通入的氧气为1630.1÷0.99=1646。
化工设计物料衡算和热量衡算
过滤过程
料浆
滤饼 90%固体
F1=2000kg/h 75%液体 25%固体
过滤机
F3=？kg/h 10%液体
F2=？kg/h 1%固体 99%液体
滤液
对某反应系统，可画出物料衡算方框图如下：
3.确定衡算体系（衡算范围）。 物料衡算是研究某一个体系进、出物料量及组成的
变化。 进行物料衡算时，必须首先确定衡算的体系。
（4）对于气体物料，如果环境条件（如温度、压力）已定， 则可选取体积作基准。
6.列出物料衡算式，然后用数学方法求解。 根据质量守恒定律，对某一体系，输入体系的物料量 应该等于输出物料量与体系内积累量之和。
输 物 入 料 的 量 ＝ 输 物 出 料 的 量 ＋ 积 物 累 料 的 量
Ns
Nr
F ixij jm rm0(j1,2,..N .C,)
i1
m 1
❖ Fi—第i股物流物质的量流量； ❖ xij—第j组分在第i股物流中的摩尔分数； ❖ vjm—第j组分在第m个化学反应中的化学计量系数; ❖ rm—第m个化学反应的反应速率； ❖ Nr—过程中所包含的化学反应个数。
（三）、物料衡算基准 物料衡算过程，必须选择计算基准，并在整个运算
现了物料衡算式中未知变 量数与独立方程式数目不 相等时，无法进行衡算。
【 例如3-3 】 有两个蒸馏塔的分离装置，将含50%苯、30%
甲苯和20%（mol%）二甲苯的混合物分成纯的三 个馏分，其流程图及各流股组成如图。
进入系统的物流为两个，离开系统的物流为三个，其中已知 一个物流量，因此有四个物流是未知的。
水F1 1200kg/h
吸 收 塔
混合气体F2，1.5 （mol）%丙酮
空气F3
聚酯装置第一酯化反应釜需热量计算及其应用
２ 基础数据和计算依据
以目前聚酯装置的负荷 ９６０ｔ／ｄ（即 ４００００ ｋｇ／ｈ） 作为物料量基准，有关基础数据和计算 依据如下。
０１２Ｒ０１出口齐聚物 （齐聚物为 ＰＴＡ与 ＥＧ 反应生成的酯化物的统称）：温度 ２６７３℃，酸 值 （ＡＮ） ５７ ｍｇＫＯＨ／ｇ， 皂 化 值 （ＳＮ） ５７２ ｍｇＫＯＨ／ｇ，端羧基 （Ａｖ）２７５ｍｏｌ／ｔ（酸值与端 羧基的换算公式为 ＡＮ＝００５６１０７×Ａｖ）；ＰＴＡ、 ＩＰＡ摩尔质量均为 １６６ｇ／ｍｏｌ，ＥＧ摩尔质量为 ６２ ｇ／ｍｏｌ，ＰＥＴ大 分 子 内 单 链 的 摩 尔 质 量 为 １９２ ｇ／ｍｏｌ；安化公司基础切片 （基础切片即经过两 级酯 化、 两 级 缩 聚 反 应 后 经 冷 却 得 到 的 切 粒 ） 特性 粘 度 （η） ０６０５０ ｄＬ／ｇ， 端 羧 基 （Ａｖ） ２７５ｍｏｌ／ｔ。
总反应方程式：ｎＨＯＯＣＣ６Ｈ６ＣＯＯＨ＋ （ｎ＋１） ＨＯＣＨ２ＣＨ２ＯＨ幑幐 ＨＯ—［ＣＨ２ＣＨ２ＯＯＣ６Ｈ６ ＣＯＯ］ｎ— ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ＋２ｎＨ２Ｏ
聚酯生产中主反应为可逆反应，且对反应温 度要求较高，为加快反应速率、减少副反应，需 给各反应釜提供高温、低压环境。直接酯化法生 产 ＰＥＴ产品在我国已得到广泛应用，但采用四 釜聚合工艺尤其是 “一头两尾” 生产线的应用 较少，可供参考与借鉴的经验不多，且设计单位 未提供关于第一酯化反应釜的物料平衡及热量供 需方面的有效数据，而第一酯化反应釜 （０１２ Ｒ０１） 作为将浆料由常温升至反应温度的第一反 应釜，承担了绝大部分热量供应，需对其用热情
［关键词］聚酯装置；第一酯化反应釜；物量衡算；热量计算；热媒炉燃烧效率；节能降耗 ［中图分类号］ＴＱ３２３４１ ［文献标志码］Ｂ ［文章编号］１００４－９９３２（２０１９）０６－００７５－０３
聚合过程反应热量估算AAAA
聚碳酸亚丙酯树脂（PPC ）聚合过程反应热的计算聚合的生产过程中，温度控制尤为重要。
而反应生成热量的多少对温控过程有最直接的影响。
但多年来，限于相关资料的缺乏和现场监测手段的不完备，我们对聚合反应过程的生成热量并没有量的认识。
以下通过搜集到的一些材料，进行聚合生产PPC 反应生成热量的估算（因推算过程中有若干假设，其最终结果的误差可以比较）。
一、 假设1、 设反应由环氧丙烷（PO ）与二氧化碳生成聚碳酸亚丙酯(PPC)，无副反应；2、 为计算过程的简化，除反应本身生成热及体积功外忽略过程中的显热项；3、 设聚合釜内温度、压力为定值。
二、 计算1、 已有数据：2、 化学反应过程：（1）、下式为聚合反应过程（2）、下式为PO.燃烧过程（3）、下式为PPC 燃烧过程3、根据Hess 定律据此有下式：又有：（3－1）、利用数据（1－1）与（1－2）计算反应热结果，则有：三、计算结果说明反应为放热反应。
换算为单位质量PPC 反应热为：28/102＝0.27kJ/g=270kJ/kg上述计算在数据方面还有一些不足，如能找到更确切的数据，运用这一方法可得到误差更小的反应生成热数据。
白景峰2009年10月20日 《石油化工设计手册》—mol kJ P O H m c /1915.)()11(-=∆-(12)()18.5/c m h PPC kJ g -∆=-—《化学工程师技术全书》[][]364263364263C )(12O H C CO O H O H C CO O H C n n =+=+或表示为：）式：－（O H C O O O H C 2226333422+=+）式：－（[]O H CO O O H C 22236434432+=+）式：－（ΘΘΘ∆+∆=∆2,1,m r m r r H H H m ΘΘΘ∆-∆=∆）－（）－（）－（，32,22,12m r m r r H H H m ΘΘΘ∆-∆=∆）－（）－（）－（，32,22,12m c m c r H H H m mol kJ H m r /28102.0105.181915312-=⨯⨯+-=∆Θ）－（，。
聚酯物料平衡和热量计算
聚酯物料平衡和热量计算聚酯物料平衡和热量计算一物料平衡1 基础数据和计算依据日产负荷：960 T/D，时产负荷40000 Kg/h；基片特性粘度：η=0.6050dl/g；端羧基Av=27.5mol/t；终缩聚117-R01温度：284℃；预聚物115-R01出口：η=0.275dl/g；端羧基Av=72.5mol/t；115-R01温度：275℃；113-R01出口齐聚物：酸值AN=21.5mg（KOH）/g；温度：267.5℃；012-R01出口齐聚物：酸值AN=57mg（KOH）/g；温度：267.3℃；酸值与端羧基换算公式：AN=0.056107 X Av；聚合度计算公式Pn=187.96Xη 1.46-0.32；PTA相对分子质量：166；EG相对分子质量62；PET大分子内单链相对分子质量：192；投料比例：EG:PTA=1.2(摩尔比)；012-RO1酯化率为es=90%；1/213-R01酯化率为97%;酯化率计算公式：es=100-(OH%)n/P n末端为羧基的齐聚物的相对分子质量：M(WCOOH)n=192.17 X ( P n -1)+166.14末端为羟基的齐聚物的相对分子质量：M(WOH)n=192.17 X ( P n -1)+254.24末端为羟基的齐聚物占总量的百分比：(OH%)n=2×108?102× MWCOOH n×Av n2×10+ M WOH n?M WCOOH n)×Av n末端为羧基的齐聚物占总量的百分比：(COOH%)n=100- (OH%)n计算忽略内容：不考虑副反应；不考虑添加剂反应和质量；缩聚阶段不考虑雾沫夹带；全程物料无损失；反应中生成的水全部蒸发。
2 化学反应方程式酯化反应：HOOCC6H6COOH+2HOCH2CH2OH2H2O+HOCH2CH2OOC6H6COOCH2CH2OH缩聚反应：nHOCH2CH2OOC6H6 COOCH2CH2OHHO-[CH2CH2OOC6H6 COO]n-CH2CH2OH+（n-1）HOCH2CH2OH酯化和缩聚合并反应方程式：n HOOCC6H6COOH+（n+1）HOCH2CH2OHHO-[CH2CH2OOC6H6 COO]n-CH2CH2OH+2n H2O3 计算过程计算基础切片聚合度为90，根据PET分子式单链相对分子质量为192，计算出PET大分子的分子量约为M n=17280。
第六章 搅拌聚合釜的传热与
第一节 聚合过程的传热问题
• 聚合反应通常是放热反应，而聚合物的分子量及其 分布又对温度十分敏感，因此传热是控制聚合过程 的重要问题。
• 传热速率与放热速率相等，才能使聚合温度恒定。
• 放热速率等于聚合速率与单体聚合热的乘积。 • 聚合速率在聚合过程中通常是变化的，并受引发剂 种类、浓度及单体浓度的影响。大致有减速、匀速 和加速三种类型。
• 采用回流冷凝器时，应加强搅拌，以避免 回流液流入釜内造成反应体系的浓度不均 匀，影响产品质量。
4. 体外循环冷却器
• 部分反应物料由反应器中用泵抽出，经外 部冷却器冷却再进入反应器。
• 对要求严格控制反应温度的一类聚合反应 就不宜采用此种冷却方式。
• 悬浮聚合易结块不宜用此种方式；本体聚 合或溶液聚合，因粘度高，也不宜用此种 方式；对剪切敏感的胶乳体系应慎用，因 为泵的剪切作用容易破乳。
• 如在自由基聚合过程中，为使聚合物分子 量均匀，要求尽快达到指定聚合温度，升 温阶段的传热可能是最大的，如苯乙烯和 甲基丙烯酸甲酯悬浮共聚，要求在5-8分钟 内，从40升到90度。
第二节 搅拌聚合釜的几种传热方式
• 考虑搅拌聚合釜的传热方式，首先要从聚合反应 过程的特点出发。 • 聚合反应往往要求严格控制聚合温度、反应物料 纯净不被污染、釜内常需处理高粘度易结垢的物 料。
• 在选用外部冷却器时要考虑清理方便，传 热系数要高。常用的有板式换热器、套管 式换热器和列管式换热器。
第三节 搅拌聚合釜的传热计算
• 搅拌聚合釜的传热计算与一般传热计算相 同。传热速率同样取决于釜内流体与载热 体的温差、传热面积及总传质系数。
• 通过热阻分析，可以找出热阻所在，从而 指出提高传热总系数的方向。
第六章 搅拌聚合釜的传热与传质
t c t R - t p 50 - 45.5 4.5 C
o
第四节 搅拌釜内的传质过程
固相-液相发生的传质过程： N K L a C S C L （1）扩散努塞尔准数 N u （谢尔乌特准数Nsh）：
N u ' N sh K LD D AB
：
'
（2）扩散普兰德准数 N sc
1 m' k c
连续相传质膜系数
分散相传质膜系数
两相溶质的平衡常数
液固体系
KT D AB
AN
r Re
N
s sc
伴有相间传质的聚合反应
相 界 面
传递阻力＋化学反应阻力
传质速率远小于聚合反应速 率时，实际反应速率完全取 决于传递过程速率。
扩散控制
聚合反应速率远小于传质速 率时，实际反应速率完全取 决于反应速率。
如何来判断属于哪种反应？
判据？
K La
气液相 界面积
搅拌转速 的改变
液膜传 质系数
当KLa的改变不会引起聚合速率的改变时，即可认 为是受动力学控制的无限慢反应。 当聚合速率的改变正比于界面积的改变时，可认为 属于扩散控制的快速反应。
若不能确认，则只能认为是中速反应或慢速反应。
在非均相聚合中采取何种措施以获得 较理想的的分子量以及分子量分布？
釜外壁传热膜系数 0 的因素：
以夹套冷却时， 0 随冷却水的流况而定。
固体的导热系数：
为了降低釜壁固体导热部分总热阻，应尽可能采用导热 系数较高的材质。
例：用悬浮法生产聚氯乙烯，试求在聚合转化 速率达到高峰时，搅拌釜夹套中通入冷却水的 温度应该是多少度？
符号 V A V/A 说明 聚合釜容积 夹套传热面积 釜容积／传热面积比 工作容量，装料系数 为90％，VR＝0.9V 进料中单体体积比 氯乙烯的密度 单体进料量VRνρ M 总转化率 总反应时间 平均转化速率 最高转化速率 高峰转化速率与平均 转化速率之比 聚合热 总传热系数 反应温度 单位 m3 m2 m3/m2 数值 14.0 26.9 0.52
热量衡算——精选推荐
热量衡算热量衡算1计算⽅法与原则1.1热量衡算的⽬的及意义热量衡算的主要⽬的是为了确定设备的热负荷。
根据设备热负荷的⼤⼩、所处理物料的性质及⼯艺要求再选择传热⾯的形式、计算传热⾯积、确定设备的主要⼯艺尺⼨。
传热所需的加热剂或冷却剂的⽤量也是以热负荷的⼤⼩为依据⽽进⾏计算的。
1.2热量衡算的依据及必要条件热量衡算的主要依据是能量守恒定律，其数学表达式为Q1+ Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 式1其中：Q1——物料带⼊到设备的热量，kJQ2——加热剂或冷却剂传给设备和所处理物料的热量，kJQ3——过程热效应，kJQ4——物料离开设备所消耗的热量，kJQ5——加热或冷却设备所消耗的热量，kJQ6——设备向环境散失的热量，kJQ1（Q4）=Σ mC P(t2- t0) kJ式2m——输⼊或输出设备的物料质量，kgC P——物料的平均⽐热容，kJ/(kg?℃)t2——物料的温度，℃t0——基准温度，℃Q5=Σ C P M (t2-t1) kJ式3M——设备各部件的质量，kgC P——设备各部件的⽐热容，kJ/(kg?℃)t1——设备各部件的初始温度，℃t——设备各部件的最终温度，℃2Q5+Q6=10%Q总式4热量衡算是在车间物料衡算的结果基础上⽽进⾏的，因此，车间物料衡算表是进⾏车间热量衡算的⾸要条件。
其次还必须收集有关物质的热⼒学数据，例如⽐热容，相变热，反应热等。
本设计还将涉及到的所有物料的热⼒学数据汇总成表4，以便于后期的计算。
1.3热量衡算基准因为物料衡算计算的是各个岗位的天处理量，所以热量衡算计算的也是某个设备天换热介质消耗量，同时温度基准采⽤的是0℃做基准。
当然，进⾏传热⾯积校核时，是根据批处理量计算。
2全车间物料热⼒学数据的估算2.1所⽤纯化合物⽐热的推算0i i pMc n C ∑=式 5式中M ——化合物分⼦量；n i ——分⼦中同种元素原⼦数； c i ——元素的原⼦⽐热容，kJ/(kg?℃)查《制药⼯程⼯艺设计》P111，得到原⼦的摩尔热容相关数据，见表1表1 元素原⼦的摩尔热容单位：kcal/( kmol?℃)(当物质为固体时，各原⼦的C a 取值近似值）原⼦ C a 原⼦ C a 原⼦ C a 碳C 2.8 氧O 6.0 氮N 2.6 氢H4.3硫S7.4其他8.0(当物质为液体时，各原⼦的C a 取值近似值）⽽在实际⽣产的过程中遇到的物质⼤多是混合物，极少数的混合物有实验测定的热容数据，⼀般都是根据混合物内各种物质的热容和组成进⾏推算的，其中杂质的含量极少，热效应可以忽略不计。
PVC悬浮聚合釜
绪论 (3)1.1聚氯乙烯概述 (3)1.2聚氯乙烯应用，改性与发展 (4)1.2.1 PVC性能及应用 (4)1.3 聚氯乙烯的生产方法 (7)1.3.1 悬浮法 (8)1.3.2 乳液聚合法 (9)1.4 悬浮聚合的反应设备 (10)1.5 国内外聚合釜技术的发展历程 (11)第一章聚氯乙烯聚合装置设计 (14)1.1设计任务书 (14)1.1.1设计任务 (14)第二章物料衡算 (15)2 聚合釜物料衡算 (15)2.1 物料衡算的计算依据 (15)2.2 聚合釜物料衡算 (16)第三章反应釜及其配件 (17)3.1 釜的内径和高度[5] (17)3.2 封头的设计 (18)3.3 内筒体和内筒体封头壁厚 (19)3.4 夹套的设计[8] (19)3.4.1 夹套的直径 (20)3.4.2 夹套的高度 (20)3.4.3 夹套的厚度 (20)3.4.4 夹套封头及其厚度[6] (21)3.4.5 传热面积的计算 (22)3.5 人孔的设置 (23)3.6 视镜的设计[6] (23)3.7 法兰的设计 (24)3.8 支座的选择 (24)第四章生产周期 (25)4.1 聚合反应时间的计算 (25)4.1.1 速率常数的计算： (26)4.1.2 引发剂浓度的计算 (27)4.1.3 聚合时间的计算 (27)4.2 辅助时间的计算 (28)4.2.1 加热时间 (28)4.3 生产周期 (29)第五章搅拌设备 (29)5.1 搅拌桨叶宽度及层数的选取[13] (30)5.2 挡板 (30)5.3 桨叶叶轮转速 (30)5.4 搅拌功率 (31)5.5 搅拌轴直径的计算与校核 (33)5.5.1 搅拌轴直径[15] (33)5.6 搅拌系统的传动装置 (33)5.6.1 减速机的选择[16] (33)5.6.2 密封装置的选择 (34)5.6.3 电机功率N e的计算 (35)5.6.4 传动装置的选择 (35)第六章泵和管道 (35)6.1 进出料泵的选择 (35)6.2 管的选择 (36)6.2.1 加水管的选择 (36)6.2.2 加料管的选择 (37)6.2.3 出料管的选择 (37)第七章热量衡算 (37)7.1 反应热量计算 (37)7.2 传热面积的校核： (38)参考文献 (40)心得体会 (41)一．设计题目：聚氯乙烯悬浮聚合反应釜的设计二．设计任务：1.主要原料名称：氯乙烯（99.98%），去离子水，过氧化二碳酸二基己酯，偶氮二异丁腈，聚乙烯醇，羟丙基甲基纤维素，分散剂，其他助剂。
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聚合釜的热量衡算一． 聚合釜的热量衡算聚合釜的操作控制，主要是升温和反应操作。
由于聚合反应中链的引发阶段是吸热过程，需要从釜外供给所需热量。
在链的增长阶段则是放热过程，需要将釜内的热量及时移除，将反应温度平稳的控制在规定值（选用偶氮二异庚腈为引发剂，聚合反应在57℃左右时发生）。
这两个过程可分别向夹套中通入加热蒸汽和冷却水来完成。
聚合釜生产操作周期分配操作清釜进水进VCM冷搅拌 升温反应出料总计时间/min2015152030270203901、 升温期的热量衡算（以70m 3为例计算）升温阶段是物料由25℃加热至56.2℃，升温时间0.5小时。
此阶段加热介质为饱和蒸汽，压力为0.4MPa ，温度为142℃。
也即此阶段所需的总热量是釜体及釜内物料升温达到聚合条件所消耗的热量。
即升温过程中，釜内物料主要是去离子水（分散剂含量甚微，可并入水中一起计算），VCM 单体。
33m 3的釜重27ton, 70m 3的釜重45ton 已知条件如下表：名称重量B kg 初t ℃ 终t ℃ △t ℃ p C kJ/（㎏·℃）水46205.7302不含二次用水2557324.2单体 29849.3206 255732取1.4212釜体取釜体自重45000 2557320.504去离子水（助剂等）升温所需消耗的热量：BkJ 385.621004625-572.47302.46205t -P =⨯⨯=⋅=）（）（初终水水水t C W QVCM 单体升温消耗的热量：Q 单体=W 单C p 单(t 终−t 初)=29849.3206×1.4212×(57−25)=1357499kJ/B釜体升温消耗的热量：B kJ 72576025-57504.045000t -tC W Q P =⨯⨯=⋅=）（）（初终釜釜釜消耗的热量都是由加热介质饱和蒸汽提供的。
Q 蒸汽=Q 水+Q 单+Q 釜=8293305kJ/B当达到聚合条件（温度升到57℃），进入恒温反应阶段。
2.恒温反应阶段的热量衡算由物料衡算可知：VCM 的每批投投量kg 3206.29849W =单，总转化率x=88%，反应时间h 5.4=θ，高峰时反应速率是平均反应速率的1.5倍，聚合反应热mol /kJ 3.96-=∆H ，反应温度T=57℃，冷却水进口温度为5℃，冷却水进出口温度差为5℃，氯乙烯的相对分子质量M =62.5g/mol 。
一釜料的总聚合热∑Q 取决于氯乙烯投料量W 单和最终转化率。
kJ 100473.4%885.62103206.298493.9673⨯=⨯⨯⨯=⋅⋅=∑x M W ΔH Q 单平均热负荷Q ：h kJ 10994.85.4100473.467⨯=⨯==∑θQ Q令最大热负荷max Q 与平均热负荷-Q 之比等于热负荷分布指数QQ R m ax =，对于本聚合反应R=1.5，故最高热负荷：W 107475.3h kJ 103491.15.110994.8676max ⨯=⨯=⨯⨯==R Q Q对数平均温差为：()()()()46.491057557ln 1057557ln 2121=-----=-=T-t T-t T-t T-t Δt m ℃二. 求总传热系数K1、复合导热系数、粘度、密度的计算热导率、密度和粘度均应为悬浮混合液的复合值①悬浮液导热系数λm的计算λm=λc·[2λc+λd-2φd(λc-λd)]/[ 2λc+λd+φd(λc-λd)]式中：λc，λd分别为连续相和分散相的导热系数φd为分散相体积分率以转化率达70%（任务书规定的转化率为88%）的氯乙烯悬浮聚合体系为例，有机粒子本身可看作聚氯乙烯分散在氯乙烯中的悬浮体系，再由有机粒子在水中构成总的悬浮体系。
a．PVC分散在VCM中的悬浮体系—有机粒子的λPVC-VCMφPVC=11.86/（11.86+8.45）=0.584液态VCM导热系数公式λVCM=A·ρVCM·C VCM·（ρVCM/M）1/3其中：ρVCM=0.8423g/㎝3 C VCM=0.38 Kcal/ kg·℃（氯乙烯的比热）M=62.5（氯乙烯的分子量）A=1.52∴λPVC连=1.52×0.8423×0.38×（0.8423/62.5）1/3=0.1158 Kcal/ hr m℃VCM的热导率λPVC分=0.14 Kcal/ hr m℃（PVC的热导率）（该项为已知量）∴λ=0.1158×[2×0.1158+0.14-2×0.584×(0.1158-0.14)]/[2×0.1158+ 0.14+0.584×(0.1158-0.14)]=0.1295 Kcal/ hr m℃b.有机粒子分散于水中的λmλ水50℃=64.78×10-2W/m℃λ水60℃=65.94×10-2W/m℃内差法得λ水57℃=0.6559 W/M℃=0.5639 Kcal/ hr m℃(57℃是该例子的反应温度)λm （最终结论！！）=0.5639×[2×0.5639+0.1295-2×(0.142+0.199) ×(0.5639-0.1295)] /[2×0.5639+0.1295+(0.142+0.199)×(0.5639-0.1295)]=0.3856 Kcal/ hr m℃0.142单体体积分数0.199聚合物②悬浮液的平均粘度μmμm=（1+0.5∮s）μ/（1-∮s）4式中：∮s为分散相体积分率μ为反应温度下水的粘度μ水50∮=0.5494mPa·s μ水60∮=0.4688mPa·s内差法得μ水57∮=0.4930mPa·sμm=（1+0.5∮s）μ/（1-∮s）4=[1+0.5(0.142+0.199)] ×0.4930/[1-(0.142+0.199)]4=3.060mPa·s（粘度的最终结论）③悬浮液的比热Cm57∮时：Cvcm=0.38 Kcal/ kg·∮ Cpvc=0.44 Kcal/ kg·∮C水50∮=4.174kJ/kg·∮ C水60∮=4.178 kJ/kg·∮内差法得：C水57∮=4.177 kJ/kg·∮=0.998 Kcal/ kg·∮Cm=∑xici=0.38×0.097+0.44×0.377+0.998×0.526=0.728 Kcal/ kg·∮注意是质量分率④⑤其它参数的确定国产33m3Ⅰ型不锈钢釜搅拌转数：N=134.5rpm釡内径：T=2600mm=2.6m取桨叶直径：D=0.5T=0.5×2.6=1.3m釜体公称容积30m3总传热面积67m2釜体传热面积52m2内冷管传热面积15m2搅拌转速134.5rpm设备总重27ton国产70 m3聚合釜，70 m3(古德里奇)型聚合釜筒体Φ3800×4928，釜体高6834，总高9111搅拌转数：N=97.5rPm釡内径：D=3810mm=3.81m取桨叶直径：d=0.5T=0.5×3.81=1.905m夹套半管外径：114.3mm夹套半管内径：100mm夹套传热面积：80 m22、计算聚合釜与夹套系统的给热系数14.0313221)()3600()(w g c nd D C μμλμμρλα= （1）式（1）中D 为釜内径，d 为搅拌叶直径，ρ为密度，μ为粘度，μρ2(nd ）为搅拌雷诺数，λ为热导率，c 为比热容，g 为重力因子，（λμgc 3600）为普兰特准数，w μ为近壁处粘度，系数C 为常数。
普兰特准数（Pr=λμgc 3600）的另一种表达式为cμλ出现不同表达式的原因是两式中μ、c 和λ的单位不同前式μ、c 和λ的单位分别为帕•秒、千卡/公斤•℃、千卡/米•时• ℃而后式的单位分别为 帕•秒、焦/公斤•℃、瓦/米• ℃求普兰特准数时，要根据所得数据的单位来选择计算公式。
建议采用第一种。
以70 m 3聚合釜为例 1）计算釡内壁给热系数α114.0313221)()3600()(w g c nd D C μμλμμρλα= α1=0.36×(0.3856/3.81)×[1047.1×97.5/60×1.9052/(3.059×10-3)]0.67×(3600×0.728×3.059×10-3×9.81/0.3856)0.33×(3.059×10-3/8.266×10-3)0.14 =3059w/m 2℃2）釜外壁给热系数2α的计算)Rd .(P R d λ.αe .r .e e 7711023040802+= （2）夹套装有螺旋导流板，式中e d 为螺距的当量直径，R 为弯曲半径，因釜径较大，一般较正因子)77.11(Rd e+的数值不大，因此可以取1.05，螺距e d 可取0.55m ，水的流速可取u=2m/s 冷却水的Cp ，λ，μ值Cp9.5∮=1.001 Kcal/ kg·∮ μ水9.5∮=1.3319mPa·sλ0∮=55.13×10-2w/m∮=0.4725Kcal/ hr m ℃ λ10∮=57.45×10-2w/m∮=0.4924 Kcal/ hr m ℃9.5∮下，ρH 20=999.71 kg/ m 3α2=0.023×（49.3×10-2/0.55）×[0.55×2×999.71/ (1.3319×10-3)]0.8×[3600×1.001×1.3319×10-3×9.81/（49.3×10-2）]0.4×1.05=7243 w/m 2℃由于缝隙泄露一般的实测值约为计算值的80%，因此K m W 7.5793%8072432'2•=⨯=α3、计算聚合釜的总传热系数K总传热系数K 的倒数称为总热阻，与分热阻有如下关系：λδαα∑++=21111K（3）式（3）中21,αα——釜内壁和釜外壁给热系数，W/㎡•kλδ∑——釜壁导热部分的热阻，其中δ为厚度，λ为热导率对于搅拌内壁给热系数可用下列准数方程计算：对于国产70m 3不锈钢聚合釜而言，其釜壁热阻λδ∑一般为K m W 1013.81230124•⨯=-，故由式（1）知总传热系数为： K m W 9.761123017.579313059111112'21•=++=++=∑λδααk三、求总传热面积因为m t KA ∆=max Q ，则总传热面积为：26max m 45.9946.499.761107475.3=⨯⨯=∆=m t k Q A冷却水是用来移除聚合放出的热量，故：h kJ 103491.17max ⨯=∆=t C W q P 水 h kg 104.65⨯=水W对于703m （型∏）不锈钢聚合釜，其夹套传热面积A=80㎡〈116.17㎡，此传热面积不满足要求，故需要增加内冷管。