改性沥青生产装置设计说明书1.doc

化学化工学院 题 目： 改性沥青生产装置设计 学 生 姓 名： 学 号： 学生年级专业： 指导教师姓名： 完 成 时 间： 2013 年 6 月目录摘要III第1章.绪论11.1课题背景11.2研究现状21.2.1SBS改性沥青21.2.2生产工艺21.2.3改性沥青生产装置31.3成套设备设计41.3.1设计方式41.3.2存在的问题41.4研究的目的和意义41.5研究的主要内容和方法51.6设计注意的问题5第2章.工艺流程介绍62.1溶剂特性简介62.2改性沥青组分及质量指标62.3主要工艺流程说明62.3.1溶剂的加载和回收62.3.2胶液制备72.3.3第一次加载基质沥青及加热。72.3.4反应、蒸发和冷凝72.3.5第二次加载基质沥青及预热72.3.6混合及成品沥青出料8第3章.工艺设计计算103.1工艺流程设计103.2沥青泵的选型103.2.1基质沥青性质：103.2.2流量计算103.2.3沥青输送时间校核对113.3生产过程热量衡算113.3.1一次加载沥青加热123.3.2二次加载沥青加热123.3.3溶剂加热133.3.4溶剂蒸发冷凝加热133.3.5加热过程计算结果汇总15第4章.设备设计计算174.1设备初步布置174.2沥青计量罐计算184.2.1沥青计量罐设计条件184.2.2沥青计量罐体积计算184.2.3计量罐壁厚计算184.2.4罐体接管及开孔补强设计194.2.5沥青计量罐保温层设计计算194.2.6计量罐支座设计204.2.7计量罐加热蛇管设计224.2.8沥青计量罐设计计算结果汇总244.3反应器的设计244.3.1主要工艺参数：244.3.2罐体体积计算244.3.3反应器壁厚计算264.3.4夹套设计计算274.3.5试验压力校核284.3.6开孔补强284.3.7反应器换热计算294.3.8反应罐保温层计算314.3.9支座计算314.3.10搅拌功率计算324.3.11搅拌轴强度及刚度计算334.3.12搅拌机传动装置零部件364.3.13反应罐计算结果汇总374.4预热器设计384.4.1设计条件384.4.2预热器热负荷校核384.4.3换热面积计算384.4.4换热器选型394.4.5预热器结构设计39摘要随着我国经济的高速发展，对高等级公路的要求越来越高，这为改性沥青的大范围的推广应用提供契机。在国内的，就目前主要的生产方式胶体磨和高速剪切法而言，其关键设备胶体研磨机和高速剪切机受我国落后的机械加工手段限制，无法提供高精度和高质量产品的批量化生产，只能依靠进口设备，大大提高了设备生产的成本。而本次设计工作依据非炼磨式生产新工艺，设备都属于常见化工设备，能实现完全国产化，降低了生产成本。在本次设计工作中，结合工程实践经验，整套设备选用现场生产的方式，设备按照撬装设备设计，需要综合考虑撬装设备的安装检修，交通运输方便，设备高度限制等问题。同时由于沥青的生产过程始终贯穿着沥青的加热过程，关键工艺溶剂的蒸发冷凝也需要大量的供热，对设备的热量衡算关系到设备的节能减排性能，在设计工作中，热量衡算采用了与工程实践更为贴近的周期工作的单向式热交换计算，并且考虑到在生产过程中有人工参与，对设备的表面按照防烫伤标准设计绝热层。对于设备的罐体及支座参考GB150，GB151等相关标准完成结构设计及强度计算，而反应器的设计参考相关设计手册完成搅拌器及传动装置的设计计算和强度校核。关键词：改性沥青、撬装设备、非炼磨式第1章. 绪论1.1 课题背景随着我国经济的飞速发展，我国的公路交通事业发展也十分迅速，尤其是高等级公路的快速建设。高等级公路的大量建设，大大提高了公路的运输能力，降低了运输成本，提高了客运和货运的安全性，可以节约国家资源，为我国经济的持续的高速发展奠定基础。在我国，沥青路面的比例在80以上，西方工业发达国家该比例更高。如美国的比例在93以上参考文献李保. SBS改性沥青成套设备的研究及发展J. 科学之友, 2008.8(24):3-4.。普通沥青作为路面材料的存在不足，容易产生如车辙、开裂和老化等现象，尤其是在交通量飞速增长，交通工具载重量的增加，对路面材料提出了更高的要求，这些都促进了路面沥青的改进研究和相关成套设备的设计。但就福建而言，福建省高速公路“十一五”发展期间开工建设39个项目，建成1200公里。而在新的“十二五”规划中，计划建设高速公路66个项目3300公里福建省交通运输厅.福建省高速公路“十二五”专项规划.2011.6.。为了保证计划的顺利完成，为经济建设的腾飞铺路架桥，研究高质量的改性沥青和设计完成高质量改性沥青生产装置都有重要意义。通过对沥青添加改性剂可显著提高路面的使用性能，而在众多改性剂中，在国外通过对各种改性剂的改性效果进行了实验，比较各项性能Y.F.Yen,G.V.Chilingarian.Aspartames and asphalts.Amsterdam: Elsevier Science,1994：396442，SBS ( 苯乙烯 丁二烯 苯乙烯嵌段共聚物) 改性沥青由于高低温性能优良、力学性能好，使路面的抗车辙能力提高，低温开裂温度降低，具有很好的抗疲劳性能和粘附性能，同时，SBS 改性沥青回收再利用率比较高，使其得到了非常广泛的应用。根据1998年统计张德义.加快高等级道路沥青的开发与生产J.石油化工动态,1999,7(1)：1112. 中国石油沥青调研组.沥青生产技术调研报告(内部参考).2004.国外主要改性材料应用比例为：欧洲：SBS 44、SB 10、EPDM 12、轮胎粉9；美国：在27个改性沥青公司中，经营SBS的公司占37、SB 13、SBR 7：日本：SBS、EVA966、SBR 3.41。SBS改性沥青广泛应用，对改性沥青生产设备的设计研制也起到促进作用。国外的改性沥青设备在高等级道路工程上的应用已经发展了很长时间，而国内的发展时间才有十几年时间，很多国内厂商是消化吸收国内外产品的设计思想或直接购买国外厂家的生产许可证进行制造，售价一般在200-300万元，对公路施工部门来说价格较高 盖晓华. 基于PLC的改性沥青生产线自动控制系统设计D. 同济大学, 2009.。1.2 研究现状1.2.1 SBS改性沥青国内1960年以前，沥青路面仅用于城市道路和专用公路，沥青材料主要是煤沥青和用进口原油提炼的石油沥青。1992年Novophalt PE现场改性技术的引入，对改性沥青的推广应用起到了促进作用，使改性沥青从研究试验逐步发展到大规模生产应用。现在已经研究出各种类型改性沥青满足不同需求：以SBS、PE、SBR等为代表的聚合物改性沥青；为了适应某些特殊工程需求，出于节约资源、保护环境的目的，已经实现废旧橡胶粉改性沥青；还有经过机械剪切和化学稳定方法扩散到水中的乳化沥青。在多种改性沥青中，国产SBS的改性沥青由于有良好的高温稳定性、低温抗裂性，以及初期病害少的使用实践，使之已成为全国主流改性材料，在一些重载交通问题突出的省、市，更得到了广泛的应用牟洪建. SBS改性沥青的制备研究D. 天津大学, 2005.6.。近年来，国产沥青不仅产量已经达到了相当的规模，而且质量也达到了较高的水平，经过多年的研究积累，我国沥青炼制水平已经赶上国外发达国家，完全有能力炼制优质沥青，质量可以和国际知名品牌相媲美。国外从1898年法国开始在沥青中掺配天然橡胶以来，对改性沥青的研究应用已有百年历史，从最初的天然橡胶胶粉或乳胶到SBR、EEA、PE等多种多样的改性材料，但是SBS凭借其获得了国际公认的优良改性效果，逐渐成为主导改性材料 M.N.Siddiqiu,.M.F.A1i.Studies on the aging behavior of the Arabian asphalts.Fuel,1999,78：10051015.。1.2.2 生产工艺改性沥青生产就是通过各种方法把改性材料破碎成微细的颗粒，并使其均匀地分散融溶在沥青中，形成一种稳定的沥青与改性剂的共混体。目前，改性沥青制备工艺主要包括两种混合方式：机械搅拌法、胶体磨法和高速剪切法 A.A.Mohamed,M.O.Hamzah,H.Ismailand Husaini Omar.RHEOLOGICAL PROPERTIES OF CRUMB RUBBER MODIFIEDBITUMEN CONTAINING ANTIOXIDANTJ.The Arabian Journal for Science and Engineering,Volume.2009,4：2-12。这三种方法按排列顺序及技术提高的阶段也是相符的，即最早是搅拌法，然后是胶体磨法，再到高速剪切法，目前，国内外对高速剪切法最为推崇杨林江.李井轩.SBS改性沥青的生产与应用M.北京：人民交通出版社,2001年07月第1版.，但是国内在生产实践中主要还是应用较为成熟的胶体磨法。在以节能环保为主题的今天，一种回收利用废旧轮胎的作为改性原料的胶粉改性沥青制备技术，使用的就是机械搅拌法 丁新旗. 胶粉改性沥青制备技术及其计算机仿真分析研究D. 长安大学, 2011.；河南省交通科学技术研究设计的GL-20型改性沥青设备和北京国创LG-YW-8炼磨式沥青改性设备都是采用胶体磨为主机的破碎方法，属于胶体磨法李景轩, 孟凡军. 改性沥青设备的发展与应用J. 应用技术, 2003(1):30-31.  唐相英. 高速公路SBS改性沥青现场生产的技术创新J. 科技资讯, 2010(2):38.；作为目前国内改性沥青生产设备技术最为先进的浙江兰亭高科研制的JKLG-40，就采用了国际领先水平的多齿面内啮合高速剪切磨，不但保证了产品的质量，同时减少了研磨次数，提高了工效5-10倍勒长征. 40t/h改性沥青成套设备的研发及应用工艺J. 山西交通科技, 2005.12(第6期):80-81.。1.2.3 改性沥青生产装置生产设备安装生产场地大体上分为固定式和移动式两种。在工厂生产成品的改性沥青供施工现场的方式最大优点就是使用方便，但成品的改性沥青的缺点是对沥青的储存和运输有较高要求，如不采取包装运输或热储存运输加热保温措施，会使其运输范围受到一定限制，只能在就近区域内发挥作用，所以解决包装与运输加热保温问题是决定产品市场辐射半径的关键，而且用户对基质沥青、改性剂的品种剂量不熟悉，尤其是成品改性沥青的离析问题有相当大的风险。现场加工制作、现场使用的方式的最大优点是基质沥青的品种、质量、改性剂品种、添加量清晰明确，只要检验其磨细的程度，改性沥青的质量一般都会有保证。常规下，它不考虑在使用的过程中，改性剂的离析问题，可以适用于SBS等各种难以加工及与沥青相容性很差的改性剂，改性效果也会比较明显甄毅. 浅析国内改性沥青的发展J. 中国新技术新产品, 2002(9):36.。工厂化生产为大批量使用改性沥青提供了方便，现场生产则为随使随用和超远距离运输提供了解决的办法。现场加工具有方便灵活、可随时生产的特点，对移态及重现精度等技术参数没有苛刻要求，对控制系统的衔接也无特别要求，这是工厂化所不能比拟的优势 12。我国现在已经研究出多种型号的移动式沥青生产，例如比较成功的浙江兰亭高科研制的移动式SBS改性沥青成套设备，其生产的JKLG-40型无论在产能还是耗能方面都与美国德国类似设备部相上下；河南省交通科学技术研究院自行研制了新型的GL-20型改性沥青生产设备，可以生产多种改性沥青，具有广泛的用途，整套设备占地13x13m2 ，设备生产能力为20/h，设备总驱动功率280Kw,导热油炉供热量为0.96MW王新增,张胜. 浅谈GL20型改性沥青现场生产设备J. 北京.交通科技与经济, 2005(3):32-35.；而福建省的厦门公路局在319 国道海沧路段拓宽改造工程中采用了改性沥青技术, 购置了一套应用美国HEATEC 技术及工艺流程、进口主机国内配套制造的DOUBLE-G-8 型改性沥青设备，该设备详细参数如下：在改性剂含量为5%-6%、颗粒度为0.005-0.01mm时，每小时产量为6-8t；沥青及改性剂称量精度为0.05%吴春生, 党劲. DOUBLE-G-8 型移动式改性沥青设备J. 建筑机械, 2000(6):29-30.。1.3 成套设备设计1.3.1 设计方式改性沥青生产装置的设计已经较为成熟，生产过程所需的设备大都是化工行业较为常见的设备，在设计工作中都是根据工艺生产过程需要选择相关设备。其中各种罐体及换热设备的设计主要是参考GB150钢制压力容器、GB4732钢制压力容器分析设计标准、GB151-2012热交换器进行设计；搅拌设备的设计也较为成熟，可以参考相关标准完成设计工作；而沥青泵、电机等设备更是定型设备，主要结合实际情况完成相应的选型即可。1.3.2 存在的问题就目前主要的生产方式胶体磨和高速剪切法而言，现场加工SBS改性沥青生产装置主要组成部分可以概括为SBS与沥青的上料系统、计量称重系统、加热恒温系统、熔胀搅拌系统、剪切研磨系统、空压机供气系统、成品贮存系统和自动控制系统等。其中，提供剪切力的胶体研磨机和高速剪切机作为整套设备的关键设备，受我国落后的机械加工手段限制，无法提供高精度和高质量产品的批量化生产，只能依靠进口设备，大大提高了设备生产的成本。而在沥青生产过程中，为了保证产品的质量，同时为了节省原料，对生产设备的计量和控制系统也不断提出新的要求，这也是沥青生产装置亟待解决的问题。1.4 研究的目的和意义随着高等级公路的加速建设，对改性沥青无论从质量上还是数量上的需求都会进一步的提高，而市政建设、机场建设的要求也在不断提高，这些都为改性沥青生产装置提供进一步发展的机会和更加广阔的市场空间，国产设备要在其中抢占一定的份额，需要不断更新生产工艺，同时降低生产成本。由福州大学与福州公路局合作研发的非炼磨式高聚物改性沥青生产新技术，具有生产成本低、能耗少的特点，而且整个工艺过程所需的设备都是常见化工设备，较炼磨式生产方式无需生产加工要求较高的炼磨机和剪切机，使得生产设备的投资降低，而且在生产过程中辅助生产的原料实现循环利用，节约了资源。本次工作根据该新技术并结合工程实践需要完成整套撬装设备的设计工作，为新技术的推广应用奠定基础。1.5 研究的主要内容和方法本次设计工作主要包含沥青泵、真空泵、热油炉、热油泵、电机等定型设备的选型，计量罐、搅拌器、换热设备等非定型设备的设计。定型设备主要参考相关设计手册结合相应生产厂家提供的技术参数选择合适的型号。而非定型设备的设计主要参考相关标准予以设计，主要标准包括：GB150钢制化工容器制造技术要求固定式压力容器安全技术监察规程钢制化工容器结构设计规定承压设备无损检测GB151热交换器HG21563搅拌传动装置系统组合、选用及技术要求 同时，在本次设计过程中所用到的主要技术资料及手册有：化工工艺设计手册化学工业出版社沥青加热技术王志廷、靳长征、韩宪锁主编 化工工艺设计手册上海医药设计院压力容器与化工设备实用手册（下册）曲文海主编焊接手册中国机械工程学会焊接学会编1.6 设计注意的问题由于本次工作是设计完成一部撬装设备，设备的设计主要注意以下问题：（1） 撬内各设备的合理布置，即要保证工艺合理性，又要保证连接管道最省，还要考虑操作性等。 （2） 撬装设备的吊装，在设计撬装设备时对于吊装是一个不可回避的问题，是整撬吊装还是现场组装。设计时还应考虑，不同的吊装方案，撬架设计是不一样的。（3） 撬装设备考虑到交通运输过程中道路的限高问题，设备的高度限高定为4.5m 。第2章. 工艺流程介绍2.1 溶剂特性简介Equation Chapter (Next) Section 11. 溶剂自燃温度为535，闪点4.4，爆炸下限1.4%（容积），爆炸上限7.0%（容积），蒸汽相对比容为3.18（空气=1）。2. 溶剂为非极性溶剂，不溶于水。3. 溶剂一般无腐蚀性，对碳钢有微腐蚀作用。4. 在真空状态下溶剂沸点降低，为避免冒锅，容器的填充系数取85%（体积）以下。2.2 改性沥青组分及质量指标非炼磨改性沥青产品是采用化学和物理方法，将SBS胶以分子状态均匀地分散到沥青中，从而得到高性能改性沥青产品。根据国家JTJ036-98要求，残留挥发物含量必须<1.0%。但由于溶剂在常温、常压下为液体，残留在沥青中，影响沥青的性能，所以要求在高真空度下提取，使最后改性沥青中的挥发物含量达到要求。2.3 主要工艺流程说明本装置工艺流程可完成溶剂、沥青、SBS、助剂的装料，改性沥青卸料、溶剂回收、贮存，改性沥青制备，溶剂蒸发、冷却，抽真空等作业工序。2.3.1 溶剂的加载和回收 第一次使用本装置时，启动真空泵，将2500kg溶剂从溶剂储槽中吸入溶剂计量罐中，由于溶剂回收循环利用，故生产正常后，每次只要定量地往溶剂计量罐中补充溶剂。参与反应的溶剂用蒸发（加热，抽真空并用）的方法从沥青混合物中分离出来，并通过分级冷凝进入溶剂回收罐，再用压缩空气送回到计量罐。2.3.2 胶液制备 用压缩空气将1114kg溶剂从溶剂计量罐压送到胶液制备罐中，并用螺旋给料机将600kgSBS加入胶液制备罐中，反应温度控制在70，待SBS基本溶解后，手工加入20kg助剂，继续搅拌，直至需要将胶液送入反应罐时才停止搅拌。2.3.3 第一次加载基质沥青及加热。（1） 第一次加载：同时启动两台沥青泵，将温度约为120的基质沥青3760kg经旁通管（不通过预热器）送入基质沥青计量罐。然后进行循环加热如图表 2.31一次沥青预热。图表 2.31一次沥青预热（2） 加热时,反应罐的搅拌桨启动,反应罐,预热器同时对一次加载的沥青加热。待基质沥青预热到230时，关停沥青泵，但反应罐继续加热及搅拌。2.3.4 反应、蒸发和冷凝 利用压缩空气将胶液罐中制备好的胶液全部（共1734kg）压送至反应罐中，与反应罐中的一次基质沥青进行反应，同时启动真空泵和冷凝系统，回收从反应罐中蒸发出来的溶剂蒸汽。真空度的控制按委托方提供的真空度曲线,其目的是防止反应罐冒锅。蒸发完毕后，用压缩空气将溶剂回收罐中的溶剂冷凝液转移到溶剂计量罐中，然后，将冷凝系统切换到另一个反应罐，继续进行蒸发、冷凝过程。2.3.5 第二次加载基质沥青及预热 与第四步同时进行。同时启动两台沥青泵，将5640kg基质沥青从槽车经泵出口的旁通管送到基质沥青计量罐。并按如下循环进行预热如图表 2.32：待第二次基质沥青预热至170，便关小预热器导热油流量。2.3.6 混合及成品沥青出料（1） 反应罐与基质沥青计量罐的物料的混合。反应罐中蒸发完毕的沥青、SBS、助剂混合物与第二次加载基质沥青进行混合并送入反应罐中如图表 2.33。（2） 循环混合待基质沥青计量罐中的基质沥青抽吸完毕时，切换到下面的循环混合如图表 2.34。（3） 成品沥青出料。混合达到要求后，将成品泵送到产品储罐如图表 2.35。图表 2.32二次沥青预热图表 2.33静态混合过程图表 2.34循环混合过程图表 2.35混合出料过程第3章. 工艺设计计算Equation Chapter (Next) Section 13.1 工艺流程设计参考任务书工艺流程只给出了胶液制备和溶剂蒸发所需的时间，对于其他生产过程并未给出工艺时间，现按照生产能力对各个生产过程时间进行估算为后面设备的设计和选型提供参考条件，生产过程所需时间见表格 3.11。表格 3.11生产过程时间分配流程时间（min）时间（h）流程时间（min）时间（h）一次沥青计量50.0833溶剂计量80.1333一次沥青转移50.0833溶剂加载60.0833一次沥青预热360.6000SBS胶液制备400.6667二次沥青计量70.1167蒸发溶剂400.6667二次沥青预热400.6667静态混合100.1667循环混合70.1167出料90.16673.2 沥青泵的选型3.2.1 基质沥青性质：沥青密度可以取=0.95 g/cm3参考明文雪, 尹良明, 崔银河. 沥青输送泵的选型计算J. 轻金属, 2007(8):35-38.可知在120条件下沥青的粘度，在170以上沥青的粘度降低到一下。3.2.2 流量计算考虑到整个工艺过程，对沥青泵的流量要求最大的过程发生在静态混合过程，一台沥青泵输送全部二次加载沥青，所以按照最大负荷计算选择沥青泵的型号。第二次沥青加载过程加载沥青5640kg同理可以计算沥青体积沥青的体积流速计算：由于沥青的粘度较大，而且在停止加热后会变为固体，所以选择齿轮泵或者螺杆泵，查找相关生产企业选用泊头市华纳泵业有限公司生产的YCB-G型保温齿轮泵，根据流量选择YCB40-0.6G型，沥青泵的相关参数如表格 3.21表格 3.21沥青泵参数选用YCB40-0.6G口径（mm）125流量（m3/h）40压差MPa0.6转速r/min970电机功率kW15电机选用Y180L-6。计算出沥青泵及电机的安装尺寸：mm3.2.3 沥青输送时间校核对一次沥青输送时间：二次沥青输送时间：静态混合过程：成品输送：考虑到在沥青输送过程中为了使沥青的计量变得准确，对齿轮泵采用变频调速，来达到精确加载沥青的目的，这使得沥青的输送无法始终保持最大的流量，对于沥青输送过程的时间分配都留有一定的裕量。3.3 生产过程热量衡算在沥青生产过程中加热过程有一次加载沥青的预热、二次加载沥青的预热、溶剂加热过程、溶剂蒸发冷凝过程，为了简化计算，假设各个过程中的热量损失都由预热器负荷，也就是说以下计算过程都忽略了热量的损失。对每个加热过程进行热量计算如下：参考王志廷, 靳长征, 韩宪锁. 沥青加热技术M. 第一版. 北京:人民交通出版社, 1996.3.沥青的平均比热容按照公式（2.1）计算(2.1)其中沥青温度，沥青平均比热容，沥青加热过程热通量计算按照公式（1.2）计算(2.2)其中加热时间，h溶剂加热热通量按照如下公式计算(2.3)其中3.3.1 一次加载沥青加热一次加载沥青的质量，沥青的温度, 沥青的平均比热容一次加载沥青加热速率3.3.2 二次加载沥青加热二次加载沥青的质量，沥青的温度,沥青的平均比热容二次加载沥青加热速率3.3.3 溶剂加热加载溶剂的质量为，进入计量罐加热的溶剂质量，假设在溶剂计量罐内加热到37，然后进入胶液制备罐加热到70。通过常用物质物性计算与查询平台查得 溶剂相应的各项参数如表表格 3.31：表格 3.31溶剂加热过程溶剂位置溶剂质量溶剂初始温度溶剂最终温度初始焓值最终焓值加热时间溶剂计量罐25001537-175-137.50.1333胶液制备罐11143770-137.5-78.20.08333.3.4 溶剂蒸发冷凝加热溶剂的蒸发过程并未给出，只能根据在前20分钟内蒸发了2/3的溶剂，对蒸发过程进行初步估算，查阅 中国石化集团上海工有限公司编. 化工工艺设计手册 (下)M. 北京市：化学工业出版社, 2009.09.第1126页及1165页对蒸发过程的假设及相关参数如表格 3.32：表格 3.32甲苯真空度控制和性质时间（分钟）5101520253040真空度（mmHg）50200550690730740740饱和温度（）107977043251717汽化潜热（kcal/kg）8789939698100100摩尔比热（kcal/kmol）31.530.32927.125.22424比热容（/kg）1.43361.37901.31981.23331.14691.09231.0923蒸发量（%）8152023.66718105.333蒸发量（kg）89.12167.1222.8263.64200.52111.459.41蒸发速率（kg/h）1069.442005.22673.63163.762005.21336.81114胶体质量共1734kg，其中溶剂的质量，溶剂在10分钟内完全由胶液制备罐输送到反应罐。沥青和溶剂混合后仍然维持170，沥青初始温度为230，溶剂的初始温度为，蒸汽温度为对该过程进行热量衡算，计算需要额外供热量:：沥青降温提供的热量,；：溶剂升温吸收的热量,；：溶剂蒸发吸收的潜热,；：反应器提供的热量,；溶剂在蒸发的前10分钟的平均比热容为：/kgSBS改性剂的比热容按照1.5/kg计算：沥青平均比热容：溶剂汽化吸收的潜热：计算反应器供热量：由计算可知，沥青降温释放的显然足够胶体的升温和蒸发过程，所以，由上式可知，沥青降温所放出的热量基本可以提供在考虑热损失的情况下，溶剂与沥青混合达到170°C所需要的热量，因此前10min对反应罐几乎无需加热。在后30分钟内溶剂的蒸发过程，溶剂的汽化潜热完全由反应器供热，由上表可知甲苯蒸发的最大质量流量。溶剂蒸发过程吸收热量的最大速率：假设溶剂蒸发过程所需的热量完全由反应器提供。3.3.5 加热过程计算结果汇总各个工艺流程的供热设备及其热负荷见表格 3.33：表格 3.33供热设备及其热负荷工艺流程供热设备供热速率（万kj/h）总供热速率kw一次沥青预热反应罐130388.9预热器10二次沥青预热和蒸发同时进行沥青计量罐70583.3预热器10反应罐130溶剂加热溶剂计量罐80胶液体制备罐80参考19热油炉的额定供热量可以按照如下求得(2.4)式中：Q热油炉额定供热量（kJ/h）；K加热效率及热量储备系数，通常K取值为1.2-1.5之间；用热系统所需总热量（kJ/h）；代入=583.3 kJ /h，K=1.2：Q=1.2583.3=700kJ/h参考 山东省导热油工程技术研究中心编. 导热油应用技术基础知识M. 天津市：天津科学技术出版社, 2007.229-245页选用吴桥县导热油有限责任公司生产的YYL-700Y型产品导热油炉相关参数如表格 3.34：表格 3.34热油炉选型额定热功率（kW）700热效率0.75额定工作压力（MPa）1介质最高温度（）350循环油量（m3/h）60配管联接口径（mm）100外形尺寸（mm）长2300宽1670高3200Equation Chapter (Next) Section 1热油泵的选择参考19179页选用武安市宏泰机械泵业有限公司生产的RY型风冷式热油泵，型号选用100-65-200C，热油泵的相关参数如表格 3.35、表格 3.36：表格 3.35热油泵选型型号流量(m3/h)扬程(/m)转速r/min功率kW效率电机（Y型）机座号轴功率配用功率80-50-200405229008.851564160M50509.760461170表格 3.36热油泵安装尺寸（包括电机）总长（mm）1150总高（mm）459总宽（mm）440第4章. 设备设计计算4.1 设备初步布置根据设备最大物料量及设备占地面积初步设计布置如表格 4.11。表格 4.11设备初步布置设备设备占地（最大直径）（）设备高度（mm）热油炉2300x16703200热油泵1150x440459沥青计量罐1700反应器28004500（限高）胶体制备罐1300溶剂计量罐1500预热器1500x400沥青泵选择叠加在预热器上冷凝器容积回收罐800冷凝器4500x10003000（2个叠加）设备尝试初步布置方式如1.冷凝器 2.反应器 3沥青计量罐 4.热油炉 5.配电箱 6.热油泵 7.预热器及沥青泵 8.胶体制备罐9.溶剂回收罐（1#） 10.溶剂回收罐（2#） 11.溶剂计量罐 12.压缩机 13.制冷机图表 4.111.冷凝器 2.反应器 3沥青计量罐 4.热油炉 5.配电箱 6.热油泵 7.预热器及沥青泵 8.胶体制备罐9.溶剂回收罐（1#） 10.溶剂回收罐（2#） 11.溶剂计量罐 12.压缩机 13.制冷机图表 4.11设备初步布置图4.2 沥青计量罐计算4.2.1 沥青计量罐设计条件设计压力：0.1MPa工作温度：170设计温度：3004.2.2 沥青计量罐体积计算沥青计量罐在二次加载沥青的时候所需的容积最大，第二次沥青加载过程加载沥青=5640kg。同理可以计算沥青体积：计量罐的采用立式容器，筒体直径综合常用封头的尺寸确定，取=1600mm，出于节省材料和制造方便考虑，封头选用标准椭圆封头。由GB/T25198-2010查取底部封头的容积，总深度分别为：Hf=425mm，=0.5864m3。参考JB1153-73每米筒体的容积。筒体最小高度：沥青计量罐筒体高度罐体总高（不包括板厚）：4.2.3 计量罐壁厚计算（1） 按照内压容器设计封头材料选用Q245R，查取中华人民共和国国家技术监督局.GB150-2011压力容器.中国标准出版社,2011.11.GB150.2-2011，用内差法求得在230下许用应力=122.6MPa。容器底部压力：封头壁厚计算：选用局部探伤的相当于双面焊接的全焊透焊缝参考GB713-2008锅炉和压力容器用钢板中华人民共和国国家技术监督局.GB713-2008锅炉和压力容器用钢板.中国标准出版社,2008.钢板厚度负偏差 =0.3mm,腐蚀裕量=1mm，厚度附加量c=c1+c2=1.3根据第三强度理论：(3.1)椭圆形封头的强度条件为：（2） 筒体壁厚计算按照内压容器计算：壁厚不能满足安装、制造、运输等对刚度的要求时，最小壁厚，且不小于3mm，腐蚀裕度另加：参考徐茂德. 压力容器与化工设备设计制造新技术及质量安全控制标准实用全书M. 河北.银声音像出版社, 2004.86页选择，底部封头考虑到为了承受整台设备的载荷，选用8mm，同时为了制造方便，筒体也选用8mm厚度。4.2.4 罐体接管及开孔补强设计（1） 管径选择参考18选用在加热条件下，沥青的粘度约为0.023，经济流速，参考中华人民共和国国家技术监督局.GB8163-2008输送流体用无缝钢管,中国标准出版社,2008.8.选用公称通径为150mm，壁厚为6mm，外径159mm，计算沥青流速：符合经济流速。参考25114页，管子伸出长度选用150mm。（2） 开孔补强问题在计算计量罐的壁厚过程中由于压力较低，计算壁厚为4mm，为了满足安装、运输等目的，同时为了制造方便，将筒体封头壁厚增加到8mm足够达到整体补强的目的，无需使用补强圈。4.2.5 沥青计量罐保温层设计计算参考中华人民共和国国家技术监督局.GB50264-97工业设备及管道绝热工程设计规范,中国标准出版社,2008.8. GB50264-97工业设备及管道绝热工程设计规范，对计量罐的绝热进行计算：（1） 计算保温层厚度保温层选用泡沫石棉花，材料常温导热系数，导热系数按如下公式计算：(3.2)式中：绝热材料的平均温度，；：设备外表面温度，；：绝热层外表面温度，；按照防烫伤计算保温层厚度，由于设备内径按照平面型防烫伤绝热计算公式：(3.3)设备表面温度，保温层外侧温度取，环境温度。绝热材料导热系数：防烫伤计算中，计算保温层厚度：保温层厚度初选为（2） 计算热损失平面型单层绝热结构热损失量计算：>265保温层选用计算热量损失：符合国家标准。4.2.6 计量罐