聚氯乙烯懸浮聚合工藝設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告說(shuō)明書

1、摘要-PAGE IV. z.18500噸/年聚氯乙烯懸浮聚合工藝設(shè)計(jì)摘 要本文講述了我國(guó)聚氯乙烯工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的開展進(jìn)程和目前狀況，包括原料路線、工藝設(shè)備、聚合方法等。本設(shè)計(jì)采用懸浮法生產(chǎn)聚氯乙烯，介紹了采用懸浮法生產(chǎn)PVC樹脂工聚合機(jī)理，工藝過(guò)程中需要注意的問(wèn)題，包括質(zhì)量影響因素，工藝條件及合成工藝中的各種助劑選擇，對(duì)聚合工藝過(guò)程進(jìn)展詳細(xì)的表達(dá)。并且從物料衡算、熱量衡算和設(shè)備計(jì)算和選型三個(gè)方面進(jìn)展準(zhǔn)確的工藝計(jì)算，對(duì)廠址進(jìn)展了選擇，采取了防火防爆防雷等重要措施，對(duì)三廢的處理回收等進(jìn)展了表達(dá)，畫出了整個(gè)工藝的流程圖。關(guān)鍵詞：聚氯乙烯， 生產(chǎn)技術(shù)，懸浮法，防粘釜技術(shù) Design of 16500

2、tons / year PVC suspension polymerization processABSTRACTThis article tells the story of Chinas PVC industry production technology of the development process and current situation, including raw material route, process equipment, polymerization methods and so on. The design and production of PVC by

3、suspension method, the paper introduces the production of PVC by suspension method resin polymerization mechanism, need to be aware of the problems in the process of technology, including the quality influencing factors, technical condition and various additives in the synthesis process selection, d

4、escription of how the polymerization process in detail. And from material balance, heat balance, and equipment selection three aspects to carry on the accurate calculation and process calculation, on the site selection, adopted the lightning protection and other important measures for fire and e*plo

5、sion prevention, the treatment to three wastes recycling and so on has carried on the narration.KEY WORDS:polyvinylchloride，the production technology，the suspension method，anti-sticking reactor technology -. z.目錄前 言 HYPERLINK l _Toc3898318871TOC o 1-3 h z uHYPERLINK l _Toc389831887第1章總論2HYPERLINK l

6、_Toc3898318881.1 國(guó)pvc開展?fàn)顩r及開展趨勢(shì)2HYPERLINK l _Toc3898318881.2聚合工藝3HYPERLINK l _Toc3898318891.2.1 單體合成工藝路線3HYPERLINK l _Toc3898318901.2.2 聚合工藝實(shí)踐方法4HYPERLINK l _Toc3898318891.2.3 原料的選擇5HYPERLINK l _Toc3898318901.2.4原料的配比6HYPERLINK l _Toc3898318901.2.5設(shè)計(jì)所用物料的物理性質(zhì)7HYPERLINK l _Toc3898318931.2.6主要工藝參數(shù)8HYPE

7、RLINK l _Toc3898318931.2.7聚合反響過(guò)程工藝流程表達(dá)10HYPERLINK l _Toc389831891第2章工藝計(jì)算13HYPERLINK l _Toc3898318922.1 物料衡算13HYPERLINK l _Toc3898318932.1.1 年投料的物料衡算13HYPERLINK l _Toc3898318942.1.2 車間的物料衡算14HYPERLINK l _Toc3898319022.1.3釡數(shù)及投料系數(shù)確實(shí)定14HYPERLINK l _Toc3898319022.1.4熱量衡算16HYPERLINK l _Toc3898319022.1.4循環(huán)

8、冷卻水用量17HYPERLINK l _Toc389831895第3章設(shè)備工藝設(shè)計(jì)19HYPERLINK l _Toc3898318963.1機(jī)械設(shè)備選項(xiàng)的原則19HYPERLINK l _Toc389831897 3.1.1 滿足工藝要求19HYPERLINK l _Toc3898318983.1.2 設(shè)備成熟可靠19HYPERLINK l _Toc3898319023.1.3盡量采用國(guó)設(shè)備19 HYPERLINK l _Toc3898319023.1.4100立方米反響釜19 HYPERLINK l _Toc3898318993.2 汽提塔20HYPERLINK l _Toc3898318

9、993.3混料槽20HYPERLINK l _Toc3898318993.4離心機(jī)20HYPERLINK l _Toc3898318993.5枯燥器21HYPERLINK l _Toc389831905結(jié)論22HYPERLINK l _Toc389831906辭23HYPERLINK l _Toc389831907參考文獻(xiàn)24-. z.前言聚氯乙烯PVC是由氯乙烯單體VCM均聚或與其他多種單體共聚而制得的合成樹脂，聚氯乙烯再配以增塑劑、穩(wěn)定劑、高分子改性劑、填料、偶聯(lián)劑和加工助劑，經(jīng)過(guò)提煉、塑化、成型加工成各種材料。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和人類生活中起著舉足輕重的作用，因此PVC的生產(chǎn)和技術(shù)的改良越來(lái)

10、越受到現(xiàn)代人的關(guān)注！ 本設(shè)計(jì)是以氯乙烯單體為原料，對(duì)年產(chǎn)能力為18500噸的PVC聚合工藝設(shè)計(jì)，以有關(guān)化工設(shè)計(jì)資料作參考，按課程設(shè)計(jì)大綱和設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求進(jìn)展設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)的容是在簡(jiǎn)要介紹聚氯乙烯開展?fàn)顩r及其性質(zhì)、用途，工藝方法選擇的根底上，重點(diǎn)介紹了采用懸浮聚合法生產(chǎn)PVC的工藝過(guò)程，產(chǎn)量為年產(chǎn)18500噸。設(shè)計(jì)的主要容有：1、生產(chǎn)能力計(jì)算；2、原料及制備；3、物料衡算、熱量衡算；4、工藝參數(shù)確定；5、聚合反響釜計(jì)算；6、產(chǎn)物后處理工序。設(shè)計(jì)圖紙包括1工藝流程圖；1聚合釜裝配圖。 本設(shè)計(jì)旨在理論學(xué)習(xí)的根底上，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，熟悉工藝流程、生產(chǎn)方案的選擇、設(shè)備的選型等，掌握工藝設(shè)計(jì)中的物料衡算、

11、能量衡算、設(shè)備的計(jì)算、選型，對(duì)參考文獻(xiàn)的查閱與學(xué)習(xí)等的方法。 總論1.1 國(guó)外PVC開展?fàn)顩r及開展趨勢(shì)聚氯乙烯 PVC是五大熱塑性合成樹脂之一，塑料制品是最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的品種之一。可通過(guò)模壓、層合、注塑、擠塑、壓延、吹塑中空等方式進(jìn)展加工，而且具有較好的機(jī)械性能、耐化學(xué)腐蝕性和難燃性等特點(diǎn)，以其低廉的價(jià)格和非常突出的性能而廣泛地用于生產(chǎn)板材、門窗、管道和閥門等硬制品，也用于生產(chǎn)人造革、薄膜、電線電纜等軟制品。近年來(lái)，盡管在興旺國(guó)家受到來(lái)自環(huán)保等多方面的壓力，但世界對(duì)的總需求量仍出現(xiàn)穩(wěn)定的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。1992 年，世界 生產(chǎn)能力約為二千二百萬(wàn)噸，需求量為1900萬(wàn)噸 ；2002 年世界總產(chǎn)能約為三

12、千四百萬(wàn)噸，消費(fèi)量約為二千八百萬(wàn)噸；2009年世界生產(chǎn)能力已上升到約三千九百萬(wàn)噸，需求量約為三千七百萬(wàn)噸；2010 年世界生產(chǎn)能力為 4300萬(wàn)噸 ，需求量4200 萬(wàn)噸 。盡管目前世界對(duì)PVC的生產(chǎn)和使用存在許多爭(zhēng)議，特別在歐洲，對(duì)PVC 生產(chǎn)和制品的環(huán)保制約政策越來(lái)越嚴(yán)厲，但由于性能優(yōu)良，生產(chǎn)本錢低廉，仍具有較強(qiáng)的活力，特別在塑料門窗、塑料管道等建材領(lǐng)域。我國(guó)聚氯乙烯(PVC)工業(yè)起步于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(gè)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1。此后全國(guó)各地的PVC裝置相繼建成投產(chǎn)，到目前為止，我國(guó)有PVC樹脂生產(chǎn)企業(yè)8

13、0余家，遍布全國(guó)29個(gè)省、市、自治區(qū)，總生產(chǎn)能力達(dá)220萬(wàn)噸年。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)，參加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(jìn)展聚合反響；VCM本體聚合僅在VCM和引發(fā)劑存在下進(jìn)展，無(wú)分散劑、外表活性劑等助劑；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(jìn)展而VCM溶液聚合是在VCM、；引發(fā)和溶劑存在下進(jìn)展，這種方法

14、有溶劑回收和殘留污染問(wèn)題，該方法已逐漸被懸浮法聚合或乳液法聚合代替。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現(xiàn)在，國(guó)引進(jìn)PVC生產(chǎn)技術(shù)及設(shè)備的工程有二十項(xiàng)左右，其中生產(chǎn)能力最大的兩套設(shè)備是氯堿股份和齊魯石化總公司的年產(chǎn)20萬(wàn)噸懸浮法PVC樹脂裝置，采用日本信越公司技術(shù)?；ざS、錦西化工廠、化工二廠引進(jìn)美國(guó)BF古德里奇公司懸浮法PVC樹脂生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)高型號(hào)樹脂，其它還有引進(jìn)美國(guó)西方化學(xué)公司的高型號(hào)樹脂和釜式汽提技術(shù)及設(shè)備，法國(guó)阿托公司、前德國(guó)布納公司、日本吉昂公司、日本鐘淵公司、日本三菱公司的糊樹脂生產(chǎn)裝置和技術(shù)、法國(guó)本體聚合技術(shù)和設(shè)備等，這些技術(shù)和設(shè)備的引進(jìn)，使我國(guó)PVC

15、樹脂的生產(chǎn)技術(shù)和水平有了很大提高，產(chǎn)品品種有所增加，帶動(dòng)了我國(guó)PVC工業(yè)的開展2。我國(guó)PVC樹脂的消費(fèi)主要分為兩大類，一是軟制品，約占總消費(fèi)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(fèi)量的 53.0，主要包括各種型材、管材、板材、硬片和瓶等。預(yù)計(jì)今后幾年我國(guó)PVC樹脂的需求量將以年均約6.4的速度增長(zhǎng)，到2011年總消費(fèi)量將到達(dá)約1250萬(wàn)噸，其中硬制品的年均增長(zhǎng)速度將到達(dá)約7.0，而在硬制品中異型材和管材的開展速度增長(zhǎng)最快，年均增長(zhǎng)率將

16、到達(dá)約10.1。未來(lái)我國(guó)PVC樹脂消費(fèi)將繼續(xù)以硬制品為主的方向開展3。 中國(guó)聚氯乙烯工業(yè)有著廣闊的開展前景,中國(guó)地大物博、人口眾多,為聚氯乙烯產(chǎn)品提供了廣闊的市場(chǎng)。在進(jìn)入21世紀(jì)以后,我們要學(xué)習(xí)和借鑒國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)和開展模式,結(jié)合我國(guó)的具體情況,開展我國(guó)的聚氯乙烯工業(yè)。我們要發(fā)揮全行業(yè)的力量,克制前進(jìn)過(guò)程中的各種困難,一定能夠在較短的時(shí)間趕上世界聚氯乙烯工業(yè)的先進(jìn)水平1.2聚合工藝1.2.1 單體合成工藝路線乙炔路線:原料為來(lái)自電石水解產(chǎn)生的乙炔和氯化氫氣體，在催化劑氧化汞的作用下反響生成氯乙烯。具體工藝為：從乙炔發(fā)生器來(lái)的乙炔氣經(jīng)水洗一塔溫度降至35以下，在保證乙炔氣柜至一定高度時(shí)，進(jìn)入升壓

17、機(jī)組加壓至80kpaG左右，加壓后的乙炔氣先進(jìn)入水洗二塔深度降溫至10以下，再進(jìn)入硫酸清凈塔中除去粗乙炔氣中的S、P等雜質(zhì)。 最后進(jìn)入中和塔中和過(guò)多的酸性氣體，處理后的乙炔氣經(jīng)塔頂除霧器除去飽和水分，制得純度達(dá)98.5%以上，不含S、P的合格精制乙炔氣送氯乙烯合成工序。 乙炔法路線VCM 工業(yè)化方法，設(shè)備工藝簡(jiǎn)單，但耗電量大，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。目前，該方法在國(guó)外根本上已經(jīng)被淘汰，由于我國(guó)具有豐富廉價(jià)的煤炭資源，因此用煤炭和石灰石生成碳化鈣電石、然后電石加水生成乙炔的生產(chǎn)路線具有明顯的本錢優(yōu)勢(shì)，我國(guó)的VCM 生產(chǎn)目前仍以乙炔法工藝路線為主。乙炔與氯化氫反響生成 可采用氣相或液VCM相工藝，其中氣相

18、工藝使用較多5。乙烯路線:乙烯氧氯化法由美國(guó)公司Goodrich 首先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，該工藝原料來(lái)源廣泛，生產(chǎn)工藝合理，目前世界上采用本工藝生產(chǎn)的產(chǎn)能VCM約占總產(chǎn)能的VCM 95%以上。乙烯氧氯化法的反響工藝分為乙烯直接氯化制二氯乙烷EDC、乙烯氧氯化制EDC和EDC裂解3個(gè)局部，生產(chǎn)裝置主要由直接氯化單元、氧氯化單元、EDC裂解單元、EDC 精制單元和VCM單元精制等工藝單元組成。乙烯和氯氣在直接氯化單元反響生成EDC。乙烯、氧氣以及循環(huán)的HCl在氧氯化單元生成EDC。生成的粗EDC在EDC精制單元精制、提純。然后在精EDC 裂解單元裂解生成的產(chǎn)物進(jìn)入VCM單元，VCM精制后得到純VCM產(chǎn)

19、品，未裂解的EDC返回EDC精制單元回收，而HCl則返回氧氯化反響單元循環(huán)使用。直接氯化有低溫氯化法和高溫氯化法； 氧氯化按反響器型式的不同有流化床法和固定床法， 按所用氧源種類分有空氣法和純氧法；EDC裂解按進(jìn)料狀態(tài)分有液相進(jìn)料工藝和氣相進(jìn)料工藝等。具有代表性的 司的Inovyl工藝是將乙烯氧氯化法提純的循環(huán) EDC和VCM直接氯化的 EDC在裂解爐中進(jìn)展裂解生產(chǎn)VCM 。HCl經(jīng)急冷和能量回收后，將產(chǎn)品別離出 HCl循環(huán)用于氧氯化、高純度VCM和未反響的EDC循環(huán)用于氯化和提純。來(lái)自VCM裝置的含水物流被汽提，并送至界外處理，以減少?gòu)U水的生化耗氧量BOD。采用該生產(chǎn)工藝，乙烯和氯的轉(zhuǎn)化率超

20、過(guò)98%，目前世界上已經(jīng)有50多套裝置采用該工藝技術(shù)。本設(shè)計(jì)采用乙烯路線生產(chǎn)氯乙烯單體。1.2.2聚合工藝實(shí)踐方法因采用懸浮法PVC生產(chǎn)技術(shù)易于調(diào)節(jié)品種，生產(chǎn)過(guò)程易于控制，設(shè)備和運(yùn)行費(fèi)用低，易于大規(guī)模組織生產(chǎn)而得到廣泛的應(yīng)用，成為諸多生產(chǎn)工藝中最主要的生產(chǎn)方法。 工藝特點(diǎn)：懸浮聚合法生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂的一般工藝過(guò)程是在清理后的聚合釜中參加水和懸浮劑、抗氧劑,然后參加氯乙烯單體,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(hù)膠加以穩(wěn)定,并參加可溶于單體的引發(fā)劑或引發(fā)劑乳液,保持反響過(guò)程中的反響速度平穩(wěn),然后升溫聚合,一般聚合溫度在4570之間。使用低溫聚合時(shí)(如4245),可生產(chǎn)高分子質(zhì)量

21、的聚氯乙烯樹脂；使用高溫聚合時(shí)(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。近年來(lái),為了提高聚合速度和生產(chǎn)效率,國(guó)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,在第二步聚合前參加局部新單體繼續(xù)聚合。采用兩步法聚合的優(yōu)點(diǎn)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(jī)械強(qiáng)度。現(xiàn)在懸浮法聚氯乙烯品種日益廣泛,應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)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(lái)越引起PVC廠家的關(guān)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(diǎn)7。懸浮法PVC的開展趨：在工業(yè)化生產(chǎn)PVC時(shí),以懸浮

22、法產(chǎn)量最大,懸浮法生產(chǎn)具有設(shè)備投資少和產(chǎn)品本錢低等優(yōu)點(diǎn)。各種聚合方法的開展方向是逐步向懸浮法聚合生產(chǎn)路線傾斜,一些過(guò)去采用其它方法生產(chǎn)的樹脂品種已開場(chǎng)采用懸浮聚合工藝生產(chǎn)。自從乳液聚合法工業(yè)化以后,歐洲、日本在連續(xù)懸浮聚合工藝方面開展了大量的研究工作,目前尚未工業(yè)化生產(chǎn),但連續(xù)法設(shè)備費(fèi)用低,生產(chǎn)效率高,工藝難題少,已引起了各國(guó)科研院所和生產(chǎn)廠家的重視。另外,為進(jìn)一步提高懸浮法生產(chǎn)的通用樹脂和專用樹脂的質(zhì)量,提高產(chǎn)品的專用化、市場(chǎng)化水平,國(guó)外廠家在聚合工藝的工藝條件及配料體系等方面做了大量的研究工作,進(jìn)一步提高了聚合轉(zhuǎn)化率,縮短了聚合周期,提高了生產(chǎn)效率,同時(shí)也開發(fā)出一系列性能好、易于加工的PV

23、C專用樹脂如:超高(或超低)聚合度樹脂、高表觀密度樹脂、無(wú)皮樹脂、耐輻射樹脂、醫(yī)用樹脂、耐熱樹脂等?？梢?jiàn),各種專用料的開發(fā)是懸浮聚合樹脂開展的標(biāo)志,是提高產(chǎn)品使用性能、開發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域的重要手段。1.2.3 原料的選擇單體表1-1 單體指標(biāo)純度,%水, g/g鐵, g/g醛,g/g低沸物, g/g高沸物, g/g99.981000.5310502、去離子水表1-2 去離子水指標(biāo)控制工程導(dǎo)電率PH二氧化硅指標(biāo)10s/cm58.50.2mg/L3、引發(fā)劑、分散劑以EHP過(guò)氧化二碳酸雙2-乙基己酯、CPN過(guò)氧化異丙苯新葵酸酯為引發(fā)劑；分散劑為450gVCM氯乙烯、315gPVA聚乙烯醇：平均聚合度2

24、600，醇解度80%，225gPVA平均聚合度300，醇解度45%，4、鏈終止劑選用HEO。國(guó)常用的終止劑ATSC終止效果優(yōu)于雙酚A，ATSC使產(chǎn)品分子量更均勻，白度也明顯改善。雙酚A參加后仍有反響溫度漸漸升高的過(guò)程，除此還在精餾系統(tǒng)中出現(xiàn)自聚現(xiàn)象，說(shuō)明終止效果不徹底，尚有少局部引發(fā)劑未被破壞，反響繼續(xù)進(jìn)展。而HEO與ATSC相比，由于HEO是復(fù)合配方，不僅終止效果好，而且其中有優(yōu)良的熱穩(wěn)定配方，能大幅度提高產(chǎn)品白度。試驗(yàn)說(shuō)明，同樣的配方和工藝條件，用ATSC最終產(chǎn)品白度在74%-76%，而用HEO產(chǎn)品白度可達(dá)85%。5、分子量調(diào)節(jié)劑最常見(jiàn)的調(diào)節(jié)劑是三氯乙烯，投加用量在較高圍0.5%1%，對(duì)單

25、體，還對(duì)降低產(chǎn)品樹脂分子量有顯著效果。近年來(lái)，已見(jiàn)有巰基乙醇作為分子量調(diào)節(jié)劑，當(dāng)投加用量在100g/g200g/g圍時(shí)，可降低反響溫度23左右。依據(jù)開展趨勢(shì)，選用巰基乙醇作為分子量調(diào)節(jié)劑。1.2.4 原料的配比表1-3 原料配方原料VCM水引發(fā)劑分散劑其他助劑重量，份1001800.040.08適量1.2.5 主要工藝參數(shù)1、產(chǎn)品類型：選用疏松型。2、聚合反響時(shí)間：5h3、聚合溫度：57 OC4、操作周期：9h表1-4 乙烯懸浮聚合操作周期工序設(shè)計(jì)值min1、水相加料302、抽真空153、加VCM154、加熱到570C305、恒溫聚合時(shí)間300 6、回收單體 60 7、出料308、清釡60聚合

26、周期5409h5、年平均操作時(shí)數(shù)：7200小時(shí)6、轉(zhuǎn)化率：90%。根據(jù)要求生產(chǎn)的樹脂牌號(hào)，氯乙烯單體的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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149m，孔隙率0.185ml/g。系統(tǒng)損失率表1-5 系統(tǒng)損失率部位損失率kg/kg聚合物回收損失0.25%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%枯燥損失0.13%篩分0.21%精餾損失3.5%圖1-1 各工序物料損失 1.2.6設(shè)計(jì)所用物料的物理性質(zhì)表1-

27、6 水的物理性質(zhì)溫度密度kg/m3比熱容KJ/(kg. )導(dǎo)熱系102w/(m.)粘度105/Pa.s普蘭德數(shù)Pr10999.74.19157.45130.779.5230995.74.17461.7680.0740992.24.17463.3865.604.3257986.64.17565.1349.3表1-7 VCM物理性質(zhì)溫度密度kg/m3比熱容KJ/(kg. )209911.352501.53578371.57701.63表1-8 PVC的物理性能性能指標(biāo)結(jié)晶數(shù)據(jù)/mm工業(yè)PVC 單晶結(jié)晶度/%聚合后熔體密度未復(fù)配g/3總體晶體泊松比硬PVC折射率玻璃化溫度/線膨脹系數(shù)未增塑/-1比熱

28、容/J/g硬PVC235080120增塑的PVC50份DOP235280120熱導(dǎo)率未增塑/J/(s)介電強(qiáng)度/kv/mm溶解度參數(shù)/(J/3)0.5正交晶系，每個(gè)晶胞兩個(gè)單體a b c1.06 0.54 0.511.024 0.524 0.5081.9 4.9 1.391.530.411.5483710-30.921.051.451.631.881.541.671.751.8817.510-42040.7平均1.2.7 聚合反響過(guò)程工藝流程表達(dá)：工藝流程方框圖：圖1-2工藝流程表達(dá)1、聚合單元首先將加熱到48左右的去離子水由泵計(jì)量后參加到聚合釜中，分散劑配成一定濃度溶液，在攪拌下由泵經(jīng)計(jì)量后

29、參加聚合釜也可由人孔直接投入，其他助劑配制成溶液通常由人孔投加，然后關(guān)閉人孔蓋，通入氮?dú)庠噳杭芭懦到y(tǒng)中氧氣，或借抽真空及充入氯乙烯方法。最后將新鮮氯乙烯與回收后經(jīng)處理的氯乙烯依一定比例回收的VCM占總量的10%，送入計(jì)量槽計(jì)量，再經(jīng)單體過(guò)濾器過(guò)濾后參加釜，開啟多級(jí)往復(fù)泵將引發(fā)劑計(jì)量后參加釜中。加料完畢后，于釜夾套通入熱水將釜物料升溫至規(guī)定的溫度57。當(dāng)氯乙烯開場(chǎng)聚合反響并釋放出熱量時(shí)，夾套改通冷卻水以及時(shí)移除反響熱，并使反響溫度控制在570.2，直至反響完畢。當(dāng)釜單體轉(zhuǎn)化率到達(dá)85%以上，這時(shí)釜聚合壓力為0.5 MPa，由計(jì)量泵向釜參加一定量的終止劑，未反響的氯乙烯單體經(jīng)自壓回收后，當(dāng)壓力降

30、至2.9 Kpa時(shí)，將釜漿料升溫至70左右，進(jìn)展真空回收，真空度為500 mmHg550mmHg，最后漿料中的氯乙烯含量在700g/g。然后進(jìn)入放料操作。2、汽提、枯燥工序由聚合釜排出的漿料，為降低殘留在其中的氯乙烯和減少氯乙烯對(duì)環(huán)境的污染，用泵打入出料槽除去其中的大塊物料，再將其送入汽提塔，在塔與由塔底上升的蒸汽在塔板上進(jìn)展逆流傳質(zhì)過(guò)程。該塔為真空操作，用真空泵維持塔頂?shù)恼婵斩龋⒁源藖?lái)保證塔頂?shù)臏囟?。塔頂逸出的含氯乙烯氣?jīng)冷凝，未凝的氯乙烯含氧量在1%以下時(shí)，經(jīng)真空泵送至氯乙烯氣柜備用。塔釜之漿料含氯乙烯約400g/g，經(jīng)熱交換器冷卻后進(jìn)入混料槽，再送往離心機(jī)進(jìn)展離心別離。離心別離后PVC

31、濾餅含水量為23%27%，經(jīng)濾餅分散器機(jī)械分散并均勻地參加枯燥器中進(jìn)展枯燥?？菰锲鲙в屑訜岷屠鋮s。第15室為枯燥室，用熱水盤管和熱風(fēng)枯燥，第6室為冷卻室。枯燥后的氯乙烯樹脂含水量為0.3%0.4%。經(jīng)過(guò)篩除去大顆粒，再由氣流輸送至貯料倉(cāng)，最后由包裝單元進(jìn)展包裝。123、VC回收工序VC回收工序包括VC氣體回收至氣柜、VC氣體壓縮、精餾等局部。自壓回收的氯乙烯，經(jīng)VC氣體洗滌塔以除去氣體飛沫中夾帶的PVC，然后經(jīng)氣體冷卻器進(jìn)入氣柜，真空回收的VCM，用回收風(fēng)機(jī)抽至氣柜。由氣柜出來(lái)的VC氣體送至脫濕塔，用5的冷凍鹽水進(jìn)一步冷凝，兩個(gè)冷凝器所冷凝的VC送至精餾塔進(jìn)展精餾，所得的精氯乙烯經(jīng)過(guò)濾后，按比

32、例送入氯乙烯計(jì)量槽與新鮮氯乙烯混合供聚合使用，未凝的氣體送至燃燒爐處理，塔釜的高沸物排放至塔底液罐中，加熱以進(jìn)一步回收局部氯乙烯。致 謝-16. z. 物料衡算2.1物料衡算2.1.1 年投料的物料衡算表2-1 系統(tǒng)損失率部位損失率kg/kg聚合物回收損失0.25%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%枯燥損失0.13%篩分0.21%精餾損失3.5%因?yàn)楫a(chǎn)品的最后產(chǎn)量為18500噸，由表2.1系統(tǒng)損失率可以計(jì)算出系統(tǒng)年初始投料量：篩分損失率為0.21%則 篩分時(shí)產(chǎn)量為：185001-0.21%=18538.9噸 枯

33、燥時(shí)損失率為0.13%則 枯燥時(shí)產(chǎn)量為：18538.91-0.13%=18563.0噸離心時(shí)損失率為0.25%則離心時(shí)產(chǎn)量為：18563.01-0.25%=18609.5噸混料時(shí)損失率為0.01%則混料時(shí)產(chǎn)量為：18609.51-0.01%=18611.4噸汽提時(shí)損失率為0.1%則汽提時(shí)產(chǎn)量為：18611.41-0.1%=18630.0噸出料時(shí)損失率為0.01%則出料量的產(chǎn)量為：18630.01-0.01%=18631.9噸聚合時(shí)損失率為0.03%+0.25%+0.51%則聚合時(shí)VCM投料量為：18631.91-0.03%-0.25%-0.51%=18780.3噸因?yàn)榫酆蠒r(shí)的轉(zhuǎn)化率為90% 則

34、聚合時(shí)共投料量為：18780.3/90%=20867噸2.1.2 車間物料的衡算投入單體的計(jì)算：假設(shè)投料系數(shù)為0.8，釡的體積為110m3，在57時(shí)，VCM=837 kg/m3 H2O= 986.6kg/m3設(shè)每次投入單體的質(zhì)量為 *，則 */837+ 1.8*/986.6=1100.8 得：*=29146.89kg以110m3釡為例，每次投入單體29146.89kg。因轉(zhuǎn)化率為90%，則反響得到聚合物G1=29146.8990%=26232.2kg, 回收時(shí)損失的VCM為0.25%，則G2=29146.890.25%=72.87kg放空時(shí)損失為0.51%，則G3=29146.890.51%=

35、148.65kg聚合損失0.03%，則G4=29146.890.03%=9.74kg出料前的樹脂重量為G5= G1G2G3- G4 =26000.94kg2.1.3 釡數(shù)及投料系數(shù)的臺(tái)數(shù)確實(shí)定因?yàn)槊颗_(tái)釡年平均要工作7200小時(shí)，而每生產(chǎn)一次的周期為9小時(shí)，年投料量VCM為20867噸，每釡的出料量為G1 =19849.4/1000 2.6噸，選擇投料系數(shù)為0.8，先用110 m3的標(biāo)準(zhǔn)釡， VVCM=208671000/837=24930.7 m3 V水=1.8208671000/986.6=38070.7 m3所需要釡的臺(tái)數(shù)為 (24930.7 +38070.7)/(1100.8(7200/

36、9)= 0.9臺(tái)，取整數(shù)為1臺(tái)。調(diào)整后的投料系數(shù)為0.63實(shí)際的投料系數(shù)計(jì)算： (24930.7 +38070.7)/( 1101800)=0.716 可取 0.716 。一個(gè)釡所需的VCM的體積為：24930.7 /(1(7200/9)=31.2 m3每釡所需的水的體積為：38070.7/(1(7200/9)=47.6 m3根據(jù)表1.3原料的配方得：表2-2原料VCM水引發(fā)劑分散劑其他助劑重量，kg26114.4 47005.910.4520.89適量 以110m3釡生產(chǎn)為例，分述如下：投料 投料溫度為20，單體26114.4 911=28.67m3，水47005.9997.7= 47.1m

37、3，投料體積28.67+47.1=75.77 m3 ； 空余氣相體積=110-75.77=34.23m3升溫 升溫到期57，單體重度d依溫度t變化2得： 20時(shí) d=0.910 ； 57 時(shí) d=0.83在57時(shí)體積：?jiǎn)误w26114.4837=31.2m3，水47005.9986.6=47.64m3， 物料總體積：31.2+47.64 =78.84m3空余氣相體積：110-78.84 =31.26m3反響完畢：轉(zhuǎn)化率為90%，樹脂真實(shí)密度為1.4 t/m3則此時(shí)樹脂體積：26114.490%1-0.51%-0.25%-0.03%=23317.3kg23317.3/1.4=16.7m3未聚合單體

38、體積：31.20.1=3m3物料總體積：47.64+16.7+3=67.34m3空余氣相體積： 110-67.34=42.66m3實(shí)際的每個(gè)反響釜的物料計(jì)算：每次投入單體26114.4kg。因轉(zhuǎn)化率為90%,則反響得到聚合物G1=26114.490%=23503.0kg, 回收時(shí)損失的VCM為0.25%，則G2=23503.00.25%=58.76kg放空時(shí)損失為0.51%，則G3=23503.00.51%=119.87kg聚合損失為0.03%，則G4=23503.00.03%=7.05kg出料前聚合物質(zhì)量為：G5= G1- G2- G3- G4=23317.32kg出料后聚合物質(zhì)量為損失為0

39、.01%：則G6=23317.3299.99%=23314.99kg汽提后損失為0.1%，則G7=23314.9999.9%=23291.67kg混料后損失為0.01%，則G8=23291.6799.99%=23289.34kg離心損失為0.25%，G9=23289.3499.75%=23231.12kg枯燥損失為0.13%，G10=23231.1299.87%=23200.09kg篩分時(shí)損失為0.21%，G12=23200.0999.79%=23152.22kg精餾時(shí)單體損失為3.5%，則G13=26114.4 3.5%=914.0kg2.1.4熱量衡算 設(shè)夾套熱水溫度為62將聚合釜加熱至5

40、7；其熱損失為5%。進(jìn)入聚合釜的VCM量WW=每個(gè)釡所需的VCM的體積57下的VCM的密度837kg/m3=31.2837=26114.4 kgVCM比熱容 Cp20=1.352J/(g.K) Cp50=1.53J/(g.K) Cp57=1.57J/(g.K) Cp70=1.63J/(g.K) 水的參數(shù) C水20=C水10+C水30/2=4.182 J/(g.K) 20水= 水10+水30/2=997.7kg/m3VCM聚合熱 1540 KJ/kg聚合攪拌功率163KW單體轉(zhuǎn)化率90% 設(shè)VCM進(jìn)料溫度 20 聚合溫度 57 基準(zhǔn)溫度 01、進(jìn)入聚合釜的熱量Q入A、單體帶入熱量 Q1=WCp2

41、0.t1=26114.41.35220=7.06105 KJB、聚合反響熱Q2=W.90%.1540=26114.40.91540=3.63107KJC、攪拌熱H=163KW7=16336007 =4107600KJD、單體升溫吸熱 Q3=W. Cp t=26114.4(1.352+1.57)/2(57-20) =14.12105 KJE、去離子水帶入熱量Q4=W水C水20.t1 =47005.94.18220=3.93106 KJF、去離子水升溫吸熱Q5=W水C水t=47005.9(4.182+4.175)/2(57-20) =7.27106 KJ2、從釜帶走的熱量Q出A、有機(jī)物帶出熱量 Q

42、6=WCpt=26114.41.5757=2.3106KJB、釜外表散熱 Q7=5%Q入=5%Q1+Q2+H+Q3+Q4+Q5=2.69106KJC、去離子水帶出熱量Q8=W水C水t=47005.94.17557 =11.19106 KJD、冷卻水帶走熱量 由Q入=Q出得 Q9=Q1+Q2+H+Q3+Q4+Q5-Q6-Q7-Q8 =0.957.06+363+41-14.12+39.3-72.7105-23+26.9+111.9105= 183.6105KJ2.1.5循環(huán)冷卻水用量 設(shè)循環(huán)冷卻水從10升到4010時(shí)Cp水 =4.194KJ/(kg.)40時(shí) Cp水=4.174KJ/(kg.) C

43、pm=4.183KJ/(kg.) W水=Q9/(Cpt)= 148.99105/(4.18330)=29.9104kgV水= W水/=11.87104/996=300.2m3因恒溫時(shí)間為300min，假設(shè)冷卻水主要在此期間通入，則冷卻水的流量：300.2/(30060)=0.01668 m3/s表2-3 熱量衡算匯總表物料帶入熱量 Q1/KJ7.06105聚合熱 Q2水/KJ =16907.4*0.9*1540 3.63107攪拌熱 H/KJ41.07105單體升溫吸熱 Q3/KJ14.12105去離子水帶入熱量Q4/KJ39.3105去離子水升溫吸熱Q5/KJ72.7105有機(jī)物料帶出熱 Q

44、4/KJ23105去離子水帶出熱Q5/KJ111.9105釜外表散熱 Q5/KJ26.9105冷卻水帶走熱 Q6/KJ183.6105循環(huán)水用量 m3/S0.01668第三章 設(shè)備工藝設(shè)計(jì)3.1機(jī)械設(shè)備選項(xiàng)的原則3.1.1滿足工藝要求設(shè)備的選擇和計(jì)算必須充分考慮工藝上的要求，力求做到技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理，亦即選用的設(shè)備能與生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)，并應(yīng)獲得最大的單位產(chǎn)量；能適應(yīng)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(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；能降低原材料及相應(yīng)的公用工程水，電，氣的單耗；能改善環(huán)境保護(hù)，設(shè)備制造較易，材料易得，操作及維修保養(yǎng)方便。設(shè)備選擇時(shí)，要能完全滿足上述方面的條件是相當(dāng)困難的，

45、但一定要參照上述幾個(gè)方面對(duì)擬采用個(gè)設(shè)備進(jìn)展詳盡地比擬，并拿出最正確的方案來(lái)。3.1.2設(shè)備成熟可靠作為工業(yè)生產(chǎn)，不允許把不成熟或未經(jīng)生產(chǎn)考驗(yàn)的設(shè)備用于設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中所選用的設(shè)備不但技術(shù)性能要可靠，設(shè)備材質(zhì)也要可靠。對(duì)從國(guó)外引進(jìn)的設(shè)備，同樣必須強(qiáng)調(diào)設(shè)備及其所采用材質(zhì)的可靠性，特別對(duì)生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，一定要在充分調(diào)查研究和比照的根底上，作出科學(xué)的選定。3.1.3盡量采用國(guó)設(shè)備在設(shè)備選型時(shí)應(yīng)盡量采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備，這樣不僅可以節(jié)約外匯，而且可以促進(jìn)我國(guó)機(jī)械制造工業(yè)的開展。當(dāng)然根據(jù)條件和可能，引進(jìn)少量進(jìn)口裝置或關(guān)鍵設(shè)備也是不要的，但同樣必須堅(jiān)持設(shè)備先進(jìn)可靠，經(jīng)濟(jì)合理，并應(yīng)考慮在引進(jìn)的根底上如何消化吸收以及仿制工作。3.1.4 110 m3不銹鋼聚合釡110 m3的聚合釡主要工藝參數(shù)如下：體積： 110 m3 直筒長(zhǎng)：3750mm徑：3000mm 長(zhǎng)徑比：1.25電機(jī)功率：2228 kW 攪拌轉(zhuǎn)速：197250r/min因?yàn)樗鑲鳠崦娣e大，應(yīng)設(shè)有冷管和釡頂冷凝器。設(shè)備由于屬矮胖釡型，為加強(qiáng)上下層物料均勻混合，安裝有6層攪拌葉漿，采用推進(jìn)式漿葉型，這有利于加強(qiáng)沿?cái)嚢栎S上下的循環(huán)混合作用。攪拌