16700噸年PVC懸浮聚合工藝的設計說明

1、16700 噸 /年 PVC 懸浮聚合工藝設計摘 要【本設計是懸浮法生產(chǎn)聚氯乙烯（年產(chǎn) 16700 萬噸）的工藝初步設計。該設計包括設計說明書和設計圖紙兩部分。設計說明書主要包括聚氯乙烯概述、制聚氯乙烯工藝方案的選擇論證、懸浮法制聚氯乙烯的流程說明、工藝流程中助劑的選擇及相關設備的選型等容，對懸浮法的工藝流程有一個較為詳細的描述。設計圖紙則包括工藝流程圖?！筷P鍵詞：懸浮法 ;聚氯乙烯 ;工藝流程說明Design of 16700 tons PVC suspension polymerization processABSTRACT【The design for the 16700 tons of

2、 PVC polymerization process design throughout the design file is composed by two parts of the design specification and design drawings. In the design manual, a brief introduction of PVC production status, development trends, performance, and the main purposes highlighted by suspension polymerization

3、 as the polymerization process production methods. In the design process, according to the requirements of the design task book to conduct a more detailed material balance and heat balance and the the polymerizer calculation process calculation and selection of equipment, a simple techno-economic ev

4、aluation of the entire device . Drawing of the design drawings, design drawings including process flow diagram of the polymerization reactor assembly drawing】KEYWORDS: PVC,suspensionpolymerizationprocess,productionprocess目錄前言.3第 1章 概述 .41.1PVC 概述、發(fā)展狀況及前景 .41.2聚合工藝實施方法 .5第 2章聚氯乙烯生產(chǎn)工藝流程設計 .102.1聚氯乙烯生產(chǎn)

5、工藝流程設計 .102.1.1聚氯乙烯生產(chǎn)工藝流程簡述.102.1.2聚氯乙烯生產(chǎn)工藝流程圖 .11圖 2.1.2-1 聚氯乙烯生產(chǎn)工藝流程 .11圖 2.1.2-2 工藝流程方框圖 .12第 3章 物料衡算 .133.1主要工藝參數(shù) .133.1.2車間物料衡算 .153.2釜數(shù)及投料系數(shù)的確定 .15第 4章熱量衡算 .184.1熱量衡算 .174.2循環(huán)冷卻水用量 .19第 5章設備工藝設計 .205.1機器設備選型的原則 .205.2反應釜 .205.3汽提塔 .205.4混料槽 .205.5離心機 .21結論 .22辭 .23參考文獻.24前言聚氯乙烯 (PVC) 是機械強度高等優(yōu)異

6、性能年來建筑市場對PVC5 大通用塑料之一,具有耐腐蝕、電絕緣、阻燃性和,廣泛用于工農(nóng)業(yè)及日常生活等各個領域, 尤其是近產(chǎn)品的巨大需求,使其成為具備相當競爭力的一個塑料品種。世界PVC PVC糊樹脂自20 世紀 30 年代開發(fā)以來, 已有近 80 年的歷史。目前全糊樹脂總生產(chǎn)能力約200 萬噸 / 年 ,其中 ,西歐是PVC 糊樹脂生產(chǎn)廠家最多、產(chǎn)量最大的地區(qū)。我國聚氯乙烯工業(yè)起步于上世紀50 年代，僅次于酚醛樹脂是最早工業(yè)化生產(chǎn)的熱塑性樹脂，第一個PVC裝置于1958年在錦西化工廠建成投產(chǎn)，生產(chǎn)能力為3000噸年。此后全國各地的PVC裝置相繼建成投產(chǎn)，到目前為止，我國有PVC樹脂生產(chǎn)企業(yè)80

7、 余家，遍布全國29 個省、市、自治區(qū)，總生產(chǎn)能力達220 萬噸年7075萬 t/a 。PVC樹脂在我國塑料工業(yè)中具有舉足輕重的地位，同時PVC作為氯堿工業(yè)中最大的有機耗氯產(chǎn)品，對維持氯堿工業(yè)的氯堿平衡具有極其重要的作用。本設計針對PVC 生產(chǎn)工藝在國外的發(fā)展狀況、工藝選擇、產(chǎn)品性質(zhì)、工藝流程及合成原理，相關的物料性質(zhì)、物料衡算、能量衡算、設備選型、管道設計、經(jīng)濟分析以及尾氣和三廢的處理作了較為詳細的闡述，以理論設計為基礎，查閱了大量資料和書籍，力求與實際符合。本設計的容是在簡要介紹聚氯乙烯發(fā)展狀況及其性質(zhì)、用途，工藝方法選擇的基礎上，重點介紹了采用懸浮聚合法生產(chǎn)PVC的工藝過程，產(chǎn)量為年產(chǎn)1

8、67000噸。設計的主要容有：1. 產(chǎn)品及原材料說明；2.生產(chǎn)方案的比較與選擇；3. 物料衡算與熱量衡算；4. 聚合釜計算；5.附屬設備的設計及選型；設計圖紙包括 1 工藝流程圖；1 反應釜裝配圖由于經(jīng)驗不足，水平有限，設計中難免存在紕漏和不足之處，敬請指導老師批評指正。第1章概述1.1PVC 概述、發(fā)展狀況及前景聚氯乙烯是僅次于聚乙烯的第二大通用塑料。自 1997 年以來， 聚氯乙烯的產(chǎn)量以3%/a 速度遞增。 2001 年，全球聚氯乙烯生產(chǎn)能力已達到3 313萬 t ，消費水平比2000 年略有增加，為 2882萬 t 。 2003 年 7 月全球約有50 個國家、150 個廠家生產(chǎn)聚氯乙

9、烯，這一數(shù)據(jù)還在不斷攀升4 。 2005年全球產(chǎn)量達3130 萬噸，需求量達 3117 萬噸。北美、歐洲(包括俄羅斯 )和非洲、遠東地區(qū)超過全球聚氯乙烯產(chǎn)量和需求量4/5 ，懸浮聚合法樹脂占生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂90% 以上， 2006 年世界聚氯乙烯產(chǎn)能3562 萬噸，實際產(chǎn)量 3262萬噸，產(chǎn)量的增長主要來自中國。2006 年我國 PVC 產(chǎn)業(yè)保持快速發(fā)展的態(tài)勢，全年產(chǎn)能1099 萬噸，實際產(chǎn)量 864.1 萬噸，整體供求關系發(fā)生了較大的變化5 。預計到 2010 年我國 PVC 樹脂的需求量將達1100萬噸， 2020年將達到 2160萬噸。預計到 2010 年全球 PVC 的需求量將達到 3

10、490 萬噸， 2020 年將達到 4600 萬噸。PVC 由氯乙烯 (VCM) 聚合而成，工業(yè)生產(chǎn)一般采用4 種聚合方式：懸浮聚合、本體聚合、乳液聚 合 ( 禽微懸 浮聚合 ) 、溶液 聚合。 其中懸浮法PVC(SPVC) 樹脂產(chǎn)量最高，占80 ，其次是乳液法PVC(EPVC) ，本體法PVC(MPVC) 。VCM 懸浮聚合是以水為介質(zhì)， 加入 VCM 、分散劑、 引發(fā)劑、pH 值調(diào)節(jié)劑等，在攪拌和一定溫度條件下進行聚合反應；VCM 本體聚合僅在 VCM 和引發(fā)劑存在下進行，無分散劑、表面活性劑等助劑；VCM 乳液聚合在 VCM 、引發(fā)劑、 乳化劑、 H2O 以及其他助劑存在下進行而 VCM

11、溶液聚合是在 VCM 、；引發(fā)和溶劑存在下進行，這種方法有溶劑回收和殘留污染問題，并且生產(chǎn)成本高，該方法已逐漸被懸浮法聚合或乳液法聚合代。目前，生產(chǎn) PVC 樹脂主要采用懸浮法， 少量采用乳液法及本體法。聚氯乙烯自工業(yè)化問世至今，七十多年來仍處不衰之勢，占目前塑料消費總量的 29以上。到上世紀末，聚氯乙烯樹脂大約以3的速度增長。這首先是由于新技術革命不斷發(fā)展，產(chǎn)品性能也得到不斷改進，促進用途市場的拓寬；其次是制造原料來源廣，制造工藝簡單，產(chǎn)品質(zhì)量好。在耐燃、透明性及耐化學藥品性能方面均較其它塑料優(yōu)異。從目前世界主要聚氯乙烯生產(chǎn)國來說，一般耗用占其總量的20 30 。特別是60 年代以來，由于石

12、油化工的發(fā)展為聚氯乙烯工業(yè)提供廉價的乙烯資源，引起人們極大的注意，因而促進氯乙烯合成原料路線的轉換和新制法以及聚合技術不斷地更新，是聚氯乙烯工業(yè)獲得迅速的發(fā)展。我國 PVC 樹脂的消費主要分為兩大類，一是軟制品，約占總消費量的 37.o ，主要包括電線電纜、各種用途的膜( 根據(jù)厚度不同可分為壓延膜、防水卷材、可折疊門等)、鋪地材料、織物涂層、人造革、各類軟管、手套、玩具、塑料鞋以及一些專用涂料和密封件等。二是硬制品，約占總消費量的53.0 ，主要包括各種型材、管材、板材、硬片和瓶等。預計今后幾年我國 PVC 樹脂的需求量將以年均約6.4的速度增長， 到 2011 年總消費量將達到約 1250

13、萬噸，其中硬制品的年均增長速度將達到約7.0 ，而在硬制品中異型材和管材的發(fā)展速度增長最快，年均增長率將達到約10.1 。未來我國PVC 樹脂消費將繼續(xù)以硬制品為主的方向發(fā)展。中國聚氯乙烯工業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景,中國地大物博、人口眾多,為聚氯乙烯產(chǎn)品提供了廣大的市場。在進入21 世紀以后 ,我們要學習和借鑒國外的先進技術和發(fā)展模式,結合我國的具體情況,發(fā)展我國的聚氯乙烯工業(yè)。我們要發(fā)揮全行業(yè)的力量, 克服前進過程中的各種困難,一定能夠在較短的時間趕上世界聚氯乙烯工業(yè)的先進水平。1.2 聚合工藝實施方法1.2.1 本體法聚合生產(chǎn)工藝本體聚合生產(chǎn)工藝，其主要特點是反應過程中不需要加水和分散劑。聚合

14、分2 步進行，第1 步在預聚釜中加人定量的VCM 單體、引發(fā)劑和添加劑，經(jīng)加熱后在強攪拌(相對第2 步聚合過程) 的作用下，釜保持恒定的壓力和溫度進行預聚合。當 VCM 的轉化率達到8%-12% 停止反應， 將生成的“種子”送人聚合釜進行第2 步反應。聚合釜在接收到預聚合的“種子”后，再加人一定量的VCM單體、添加劑和引發(fā)劑，在這些“種子”的基礎上繼續(xù)聚合，使“種子”逐漸長大到一定的程度，在低速攪拌的作用下，保持恒定壓力進行聚合反應。當反應轉化率達到60%一 85%( 根據(jù)配方而定)時終止反應，并在聚合釜中脫氣、回收未反應的單體，而后在釜汽提，進一步脫除殘留在PVC 粉料中的VCM ，最后經(jīng)風

15、送系統(tǒng)將釜PVC 粉料送往分級、均化和包裝工序。1.2.2 乳液法聚合生產(chǎn)工藝氯乙烯乳液聚合方法的最終產(chǎn)品為制造聚氯乙烯增塑糊所用的的聚氯乙烯糊樹脂（E-PVC ），工業(yè)生產(chǎn)分兩個階段：第一階段氯乙烯單體經(jīng)乳液聚合反應生成聚氯乙烯膠乳，它是直徑0.13微米聚氯乙烯初級粒子在水中的懸浮乳狀液。第二階段將聚氯乙烯膠乳，經(jīng)噴霧干燥得到產(chǎn)品聚氯乙烯糊樹脂，它是初級粒子聚集而成得的直徑為1100微米，主要是2040 微米的聚氯乙烯次級粒子。這種次級粒子與增塑劑混合后，經(jīng)剪切作用崩解為直徑更小的顆粒而形成不沉降的聚氯乙烯增塑糊，工業(yè)上稱之為聚氯乙烯糊。1.2.3 懸浮法聚合生產(chǎn)工藝因采用懸浮法PVC生產(chǎn)技

16、術易于調(diào)節(jié)品種，生產(chǎn)過程易于控制，設備和運行費用低，易于大規(guī)模組織生產(chǎn)而得到廣泛的應用，成為諸多生產(chǎn)工藝中最主要的生產(chǎn)方法。工藝特點：懸浮聚合法生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂的一般工藝過程是在清理后的聚合釜中加入水和懸浮劑、抗氧劑, 然后加入氯乙烯單體, 在去離子水中攪拌 , 將單體分散成小液滴, 這些小液滴由保護膠加以穩(wěn)定, 并加入可溶于單體的引發(fā)劑或引發(fā)劑乳液, 保持反應過程中的反應速度平穩(wěn), 然后升溫聚合 , 一般聚合溫度在4570之間。使用低溫聚合時 ( 如 4245 ), 可生產(chǎn)高分子質(zhì)量的聚氯乙烯樹脂；使用高溫聚合時( 一般在6271 ) 可生產(chǎn)出低分子質(zhì)量 ( 或超低分子質(zhì)量) 的聚氯乙烯樹脂

17、。 近年來 , 為了提高聚合速度和生產(chǎn)效率 , 國外還研究成功兩步懸浮聚合工藝, 一般是第一步聚合度控制在 600 左右 , 在第二步聚合前加入部分新單體繼續(xù)聚合。采用兩步法聚合的優(yōu)點是顯著縮短了聚合周期, 生產(chǎn)出的樹脂具有良好的凝膠性能、模塑性能和機械強度?，F(xiàn)在懸浮法聚氯乙烯品種日益廣泛, 應用領域越來越廣 , 除了通用型的樹脂外 , 特殊用途的專用樹脂的開發(fā)越來越引起PVC廠家的關注 ,球形樹脂、高表觀密度建材專用樹脂、消光樹脂、超高( 或超低 ) 分子質(zhì)量樹脂等已成為開發(fā)的熱點。本設計采用懸浮法PVC生產(chǎn)技術。1.3 產(chǎn)品原料及說明1.3.1產(chǎn)品性質(zhì)及結構PVC聚氯乙稀是一種無毒、無臭的

18、白色粉末。電絕緣性優(yōu)良，一般不會燃燒，在火焰上能燃燒并放出HCl，但離開火焰即自熄，是一種“自熄性”、“難燃性”物質(zhì)。主要用于生產(chǎn)透明片、管件、金卡、輸血器材、軟、硬管、板材、門窗、異型材、薄膜、電絕緣材料、電纜護套、輸血料等。聚氯乙稀具有阻燃（阻燃值為40 以上）、耐化學藥品性高（耐濃鹽酸、濃度為90的硫酸、濃度為60 的硝酸和濃度20的氫氧化鈉）、機械強度及電絕緣性良好的優(yōu)點。但其耐熱性較差，軟化點為80，于130開始分解變色，并析出HCL。聚 氯 乙 烯由 氯乙 烯 單 體 通過 自 由 基聚 合 而 成， 聚 合度 n 一般 在 50020000 圍，其分子結構式如下：分子式：其中 n

19、CH2為平均聚合度， 一般為 CHCln350 8000 ，分子量為30000 1000001.3.1產(chǎn)品性能（1）典型的物理性質(zhì)外觀白色1.45g/cm3表觀 密 度 0.4 0.65g/cm3（ g. ）熱導率 2.1kW/ （ m.K）聚合 60-150 m本體聚合30 80 m混 20-80 m。粉末密度1.35 比 熱 容 1.045 1.463J/顆粒大小懸浮糊樹脂 0.1-2 m摻（ 2）熱性能：無明顯熔點85以下呈玻璃態(tài)，85-175呈彈態(tài)，175-190為熔融狀態(tài)，190-200屬粘流態(tài)，軟化點75-85，加熱到130以上時變成皮革狀，同時分解變色，長期加熱后分解脫出氯化氫。

20、（ 3）燃燒性能： PVC在火焰上能燃燒，并降解釋放出 HCl，CO和苯等低分子量化合物，離火自熄。（ 4）電性能： PVC耐電擊穿，它對于交流電和直流電的絕緣能力可與硬橡膠媲美，其介電性能與溫度，增塑性，穩(wěn)定性等因素有關。（ 5）老化性能：較耐老化，但在光照（尤其光波長為270-310nm 時）和氧化作用下會緩慢分解，釋放出HCl ，形成羰基，共軛雙鍵而變色（ 6）化學穩(wěn)定性：在酸，堿和鹽類溶液中較穩(wěn)定。（ 7）耐溶劑性：除了芳烴（苯，二甲苯），苯胺，二甲基酰胺，四氫呋喃，含氯烴（二氯甲烷，四氯化碳，氯化烯）酮，酯類以外，對水，汽油和酒精均穩(wěn)定。（ 8）機械性能聚氯乙烯抗沖擊強度較高，常溫常

21、壓下可達10MPa。1.3.2單體氯乙烯（VCM ）的性質(zhì) 純度 99.98% （ wt ） HCL 含量1 ppm （ wt ） 鐵含量 1 ppm（ wt ） 水含量 60 ppm（ wt ） 醛含量 5.0 ppm（ wt ） 壓力 為 0.6MPa ，溫度 為常 溫 。 VCM主要性氯乙烯分子式為C2H3Cl，分子量 62.51 ，常溫常壓下為無色，帶有甜香味氣體，易燃易爆，遇到空氣可形成燃燒爆炸，在空氣中爆炸圍為4 22%，有毒，性質(zhì)活潑，能起加成反應和易起聚合反應。沸 點（ 0.1MPa ）為 -139，熔點為-159.7 。 聚合放熱量 1554KJ/kg.m ，聚合時的體積收縮

22、率為35%。 導熱系數(shù) 0.17956J/ （ .S.K）。液體導熱系數(shù)：（ 20 ）0.142J/ （ .S.K ）第 2 章聚氯乙烯生產(chǎn)工藝流程設計2.1 聚氯乙烯生產(chǎn)工藝流程設計2.1.1聚氯乙烯生產(chǎn)工藝流程簡述氯乙烯單體和軟水、引發(fā)劑及其他助劑加入聚合釜中，升溫發(fā)生聚合反應，反應結束后，將釜懸浮液送到堿處理槽，未反應氯乙烯從堿處理槽排出，經(jīng)泡沫捕集器送至氣柜。將堿處理槽升溫進行堿處理生成物，然后將生成物送至離心機進行脫水和沖洗。脫水后的生成物經(jīng)螺旋輸送機送至氣流干燥器干燥，再經(jīng)沸騰床干燥器干燥，干燥好的樹脂經(jīng)滾筒篩過篩，成品經(jīng)計量包裝送至倉庫。其主要操作流程如下：（ 1）聚合 懸浮聚合

23、的過程是先將去離子水用泵打入聚合釜中啟動攪拌器 ,依次將分散劑溶液、引發(fā)劑及其他助劑加入聚合釜。然后，對聚合釜夾套通入蒸汽和熱水，當聚合釜溫度升高至聚合溫度（50 58）后，改通冷卻水，控制聚合溫度不超過規(guī)定溫度的正負0.5 。當轉化率達6070 ，有自加速現(xiàn)象發(fā)生，反應加快，放熱現(xiàn)象激烈，應加大冷卻水量。待釜壓力從最高 0.687 0.981Mpa 時 ,可泄壓出料 ,使聚合物膨脹。 因為聚氯乙烯粒的疏松程度與泄壓膨脹的壓力有關，所以要根據(jù)不同要求控制泄壓壓力。未聚合的氯乙烯單體經(jīng)泡沫捕集器排入氯乙烯氣柜，循環(huán)使用。被氯乙烯氣體帶出的少量樹脂在泡沫捕集器捕集下來，流至沉降池中，作為次品處理。

24、（ 2）堿處理 聚合物懸浮液送堿處理槽， 用濃度為 36 42的 NaOH溶液處理 ,加入量為懸浮液的0.05% 0.2%, 用蒸汽直接加熱至70 80 ,維持 1.5 2.0h, 然后用氮氣進 行吹氣降溫至 65 雙 下時 ,再 送去過濾和洗滌。堿處理的目的：破壞殘存的引發(fā)劑、分散劑、低聚物和揮發(fā)性物質(zhì)，使其變成能溶于熱水的物質(zhì)，便于水洗清除。（ 3）樹脂的干燥 聚氯乙烯樹脂的干燥方法采用二段干燥法，即氣流干燥器與沸騰床干燥器結合使用，其中氣流干燥器脫除的是樹脂上的表面非結合水，沸騰床干燥器脫除的是樹脂部結合水。（ 4）脫水與成品 在臥式刮刀自動離心機或螺旋沉降式離心機中，先進行過濾， 再用

25、 70 80熱水洗滌二次。 經(jīng)脫水后的樹脂具有一定含水量，經(jīng)螺旋輸送器送入氣流干燥器，以140 150 熱風為載體進行第一段干燥，出口樹脂含水量小于4%；以 150160 熱風吹送至旋風分離器組分離，樹脂含水降至1% 左右；再送入以120熱風為載體的沸騰床干燥器中進行第二段干燥，得到含水量小于 0.3% 的聚氯乙烯樹脂。再經(jīng)篩分、包裝后入庫。2.1.2聚氯乙烯生產(chǎn)工藝流程圖圖 2.1.2-1 聚氯乙烯生產(chǎn)工藝流程圖 2.1.2-2 工藝流程方框圖第3章物料衡算3.1 主要工藝參數(shù)1、產(chǎn)品類型：選用疏松型。2、聚合反應時間： 5h3、聚合溫度 ： 57 O C4、操作周期： 9h表 3.1-1乙

26、烯懸浮聚合操作周期工序設計值 min1、水相加料302、抽真空153、加 VCM154、加熱到 570 C305、恒溫聚合時間3006 、回收單體607 、出料308、清釡60聚合周期540（ 9h）5、年平均操作時數(shù)：7200小時6、轉化率： 90%。根據(jù)要求生產(chǎn)的樹脂牌號，氯乙烯單體的轉化率選定在 70% 95%圍。工業(yè)上生產(chǎn)硬質(zhì) PVC塑料制品用樹脂，轉化率要求大約為 90%。7、 PVC粉體特性：聚合度 1000 ，表觀密度0.55g/ml ，平均粒徑 149 m，孔隙率 0.185ml/g。8、系統(tǒng)損失率表 3.1-2系統(tǒng)損失率部位損 失 率（ kg/kg 聚 合物）回收損失0.25

27、%放空損失0.51%聚合漿料損失0.03%出料漿料損失0.01%汽提損失0.1%混料漿料損失0.01%離心損失0.25%干燥損失0.13%篩分0.21%精餾損失3.5%3.1.1年投料的物料衡算因為產(chǎn)品的最后產(chǎn)量為16700 噸，由表 2.1 系統(tǒng)損失率可以計算出系統(tǒng)年初始投料量：篩分損失率為0.21%則篩分時產(chǎn)量為： 36000 （ 1-0.21% ） =16735.1 噸干燥時損失率為0.13% 則干燥時產(chǎn)量為： 16735.1 （ 1-0.13% ） =16756.9 噸離心時損失率為0.25% 則離心時產(chǎn)量為：16756.9（ 1-0.25% ） =16798.9 噸混料時損失率為0.

28、01% 則混料時產(chǎn)量為：16798.9（ 1-0.01% ） =16800.6 噸汽提時損失率為0.1%則汽提時產(chǎn)量為：16800.6（ 1-0.1% ） =16817.4 噸出料時損失率為0.01% 則出料量的產(chǎn)量為： 16817.4 （ 1-0.01% ） =16819.1 噸聚合時損失率為 0.03%+0.25%+0.51% 則聚合時 VCM投料量為： 16819.1 （ 1-0.03%-0.25%-0.51% ）=16953 噸因為聚合時的轉化率為 90% 則聚合時共投料量為：36545.5/90%=18836.7噸3.1.2車間物料衡算投入單體的計算：假設投料系數(shù)為0.8 ，釡的體積

29、為80m3，在 57時， =837 kg/m3= 986.6kg/m3VCMH2 O設每次投入單體的質(zhì)量為X ，則X/837+ 1.8X/986.6=80 0.8得： X=21197.7kg以 80m3釡為例，每次投入單體 21197.7kg 。因轉化率為90%，則反應得到聚合物G1=21197.7 90%=19077.9kg,回收時損失的VCM為 0.25%，則 G2 =19077.9 0.25%=47.7kg放空時損失為0.51%，則 G3=19077.9 0.51%=97.3kg聚合損失 0.03%，則 G4=19077.9 0.03%=57.2kg出料前的樹脂重量為G5= G1 G2

30、G3 - G 4 =19037kg3.2 釜數(shù)及投料系數(shù)的確定因為每臺釡年平均要工作7200小時，而每生產(chǎn)一次的周期為9小時，年投料量（ VCM）為 18836.7 噸，每釡的出料量為G（ 19噸），選擇投料系數(shù)為10.9 ，先用 80 m3 的標準釡，V VCM=18836.7 1000/837=22505 m 33V 水 =1.8 18836.7 1000/986.6=34366.4 m 所需要釡的臺數(shù)為(22505 +34366.4) /(80 0.8 (7200/9)= 0.98臺，取整數(shù)為 1臺。調(diào)整后的投料系數(shù)為0.89實際的投料系數(shù)計算：(22505 +34366.4)/( 80

31、 1 800)=0.89 可取 0.89 。每個釡所需的VCM的體積為：22505 /(7200/9)=28.1 m每釡所需的水的體積為： 34366.4 /(7200/9)=43.0 m 根據(jù)原料的配方得：33表 3.2-1原料VCM水引發(fā)劑分散劑其他助劑重量， kg25319.742423.89.4118.84適量反應釜體積為 80 m3（1） 投料投料溫度為 20，單體 23544.8911=25.85m 3，水 42380.6 997.7= 42.48m 3，投料體積 28.85+42.48=68.33m 3 ；空余（氣相）體積 =80-68.33=11.67m 3（ 2） 升溫升溫到

32、期 57，單體重度d依溫度 t 變化d=0.9471-0.001746t-0.00000324t2得： 20時 d=0.910； 57 時 d=0.83在 57 時體積：單體23544.8 837=28.12m 3 ，水 42380.6 986.6=42.96m 3 ，物料總體積： 28.12+42.96 =71.08m3空余（氣相）體積：80-71.08 =8.92m3（ 3） 反應結束：轉化率為 90%，樹脂真實密度為 1.4 t/m 3則此時樹脂體積： 23544.8 90%（ 1-0.51%-0.25%-0.03%）=21022.92kg21022.92/1.4=15.02m3未聚合單

33、體體積：28.12 0.1=2.81m 33物料總體積：42.96+15.02+2.81=60.79m空余（氣相）體積：80-60.79=19.21m 3第4章熱量衡算4.1 熱量衡算設夾套熱水溫度為62將聚合釜加熱至57 ；其熱損失為5%。進入聚合釜的VCM量 W3W=每個釡所需的VCM的體積 57下的 VCM的密度（ 837kg/m ）VCM比熱容 C p20 =1.352J/(g.K)Cp50 =1.53J/(g.K)C p57C70=1.63J/(g.K)=1.57J/(g.K)p水的參數(shù)20 10 30 C 水=（ C水+C水） /2=4.182 J/(g.K) 20 水 = （ 水

34、10 + 水30 ） /2=997.7kg/m 3VCM聚合熱 1540 KJ/kg聚合攪拌功率 163KW單體轉化率 90%設 VCM進料溫度 20 聚合溫度 57 基準溫度 0 1、進入聚合釜的熱量Q入A、單體帶入熱量20.t5Q =WC1=23544.8 1.352 20=6.37 10 KJ1pB、聚合反應熱Q2=W.90%.1540=23544.8 0.9 1540=3.26 107 KJC、攪拌熱H=163KW 7=163 3600 7 =4107600KJD、單體升溫吸熱Q=W. C6pt=23544.8 (1.352+1.57)/2 (57-20) =1.27 10 KJ3E、

35、去離子水帶入熱量水20 .t 1 =42380.6 4.182 20=3.54 106KJQ4=W C水F、去離子水升溫吸熱水t=42380.6 (4.182+4.175)/26Q5=W C水 (57-20) =6.55 10 KJ2、從釜帶走的熱量Q出A、有機物帶出熱量Q6=WCpt=23544.8 1.57 57=2.11 10 6KJB、釜表面散熱Q 7 =5%Q入 =5%（ Q1 +Q2 +H+Q3+Q4 +Q5） =2.44 106 KJC、去離子水帶出熱量Q8=W水 C水 t=42380.64.175 57 =1.01 107 KJD、冷卻水帶走熱量由Q入=Q出得Q9=Q1+Q2

36、+H+Q3+Q4+Q5 -Q6 -Q7 -Q8 =3.42 10 7KJ4.2 循環(huán)冷卻水用量設循環(huán)冷卻水從 10升到 4010時 Cp 水 =4.194KJ/(kg. )40時 C p水 =4.174KJ/(kg. )C pm=4.183KJ/(kg. )=Q9p75W/(Ct)= 3.42 10 /(4.18310 kg水V 水 = W 水 / =2.73 105/996 =273.63m 3因恒溫時間為300min ，假設冷卻水主要在此期間通入，則冷卻水的流量：273.63/(30060)=0.015 m3/s表 4.2-1熱量衡算匯總表物料帶入熱量Q 1/ （KJ）6.37 105聚合

37、熱 Q2水/ （ KJ）3.26 107攪拌熱 H/ （ KJ）4.11 106單體升溫吸熱Q 3/ （KJ）1.27 106去離子水帶入熱量43.546Q /（ KJ） 10去離子水升溫吸熱Q5/（ KJ）6.55 106有機物料帶出熱 Q6 / （ KJ）2.11 106第 5章設備工藝設計5.1機器設備選型的原則設備的選擇和計算必須充分考慮工藝上的要求，力求做到技術上先進，經(jīng)濟上合理，亦即選用的設備能與生產(chǎn)規(guī)模相適應，并應獲得最大的單位產(chǎn)量；能適應產(chǎn)品品種變化的要求，并確保產(chǎn)品的質(zhì)量；能降低勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率；能降低原材料及相應的公用工程（水，電，氣）的單耗；能改善環(huán)境保護，設備制

38、造較易，材料易得，操作及維修保養(yǎng)方便。設備選擇時，要能完全滿足上述方面的條件是相當困難的，但一定要參照上述幾個方面對擬采用個設備進行詳盡地比較，并拿出最佳的方案來。作為工業(yè)生產(chǎn)，不允許把不成熟或未經(jīng)生產(chǎn)考驗的設備用于設計。設計中所選用的設備不但技術性能要可靠，設備材質(zhì)也要可靠。對從國外引進的設備，同樣必須強調(diào)設備及其所采用材質(zhì)的可靠性，特別對生產(chǎn)中的關鍵設備，一定要在充分調(diào)查研究和對比的基礎上，作出科學的選定。5.2反應釜聚合釜是 PVC生產(chǎn)中的關鍵設備， 聚合釜技術水平的提高保證了先進的生產(chǎn)工藝得以實現(xiàn)。在小型釜時期，其容量為十幾立方，釜體的材質(zhì)是搪瓷釜和不銹鋼釜并存的，以釜壁光潔、粘釜較輕

39、、造價低廉而優(yōu)于不銹鋼釜。其后不銹鋼釜的拋光技術有所改進，粘釜問題在應用了涂布、高壓水清釜技術后有所緩解，由于復合鋼板造價低，易于加工，可向大型化發(fā)展，并具絕對優(yōu)勢。80 m 3的聚合釡主要工藝參數(shù)如下：體積：80 m3直筒長：5000mm徑：4000mm長徑比：1.25:1電機功率：2228 kW攪拌轉速：197250r/min加 VCM： 1014.44kg/min加水：1127.16kg/min聚合釜的結構特點如下：（ 1）采用二層三葉后掠式攪拌器。該攪拌器的設計是經(jīng)過攪拌冷模試驗，運用攪拌放大技術進行的優(yōu)化設計，從而保證了最佳的樹脂產(chǎn)品質(zhì)量( 顆粒型態(tài)與粒徑分布) 和最低的能量消耗。（

40、 2）良好的傳熱結構和傳熱能力為聚合釜可以達到高的生產(chǎn)強度提供了可靠的保證。（ 3）攪拌傳動系統(tǒng)置于釜體下部，采用底伸式攪拌軸，運行平穩(wěn)，檢修方便。（ 4）軸封采用雙端面機械密封，機封上部在釜物料和上密封面之間設有連續(xù)注水通道，有效地隔離物料與密封面的接觸，保證機封長期可靠運行。（ 5）釜體表面采用復合電解研磨拋光，表面粗糙度Ra0.1 m，釜上還配有噴淋涂釜裝置，所以該釜的防黏釜問題已經(jīng)得到很好的解決。5.3汽提塔選用穿流式（無溢流管）的篩板的汽提塔。這種處理漿料的篩板塔，采用無溢流管式大孔徑篩板，篩孔直徑選用20mm，篩板有效開孔率選用11%。為使?jié){料經(jīng)處理后，殘留單體降到400ppm以下，汽提塔設置20塊篩板保持板間距離 300mm。為保證氣液接觸時篩板上泡沫高度的均勻，空塔氣速在1m/s ，篩板孔速 10m/s ，物料停留時間表48分鐘。