年產(chǎn)12萬(wàn)噸聚氯乙烯聚合工段的工藝設(shè)計(jì)

1、資料范本本資料為word版本，可以直接編輯和打印，感謝您的下載年產(chǎn)*萬(wàn)噸聚氯乙烯聚合工段 的工藝設(shè)計(jì)地點(diǎn)：時(shí)間：說(shuō)明：本資料適用于約定雙方經(jīng)過(guò)談判，協(xié)商而共同承認(rèn)，共同遵守的責(zé)任與義 務(wù)，僅供參考，文檔可直接下載或修改，不需要的部分可直接刪除，使用時(shí)請(qǐng)?jiān)敿?xì) 閱讀內(nèi)容畢業(yè)設(shè)計(jì)題口名稱：年產(chǎn)12萬(wàn)噸聚氯乙烯聚合工段的工藝設(shè)計(jì) 函授站：甘 肅函授站專 業(yè)：應(yīng) 用化 工技術(shù) 班 級(jí)：甘 化專 131學(xué) 生：郭 亞偉指導(dǎo)教師（職稱）司文琴 目錄摘要1關(guān)鍵詞1第一章設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2 1.1設(shè)計(jì)項(xiàng)目21.2設(shè)計(jì)依據(jù)、生產(chǎn)規(guī)模、設(shè)計(jì)原則21設(shè)計(jì)內(nèi)容21.2.2生產(chǎn)規(guī)模2 1. 2. 3設(shè)計(jì)依據(jù)24設(shè)計(jì)原則21.

2、3廠址選擇及建廠地區(qū)自然條件21.3.1地理位置及環(huán)境22工廠用水情況3 1.3.3供電31. 3.4原料供應(yīng)35工廠所處自然條件35工廠所處自然條件HYPERLIN1KHYPERLIN1K4,_Tocl38484661,_Tocl38484662HYPERLIN1K1HYPERLINK1,_Tocl38484663,_Tocl384846642. 1聚氯乙烯工業(yè)的發(fā)展概況42. 2聚氯乙烯工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作2. 3聚氯乙烯系列聚合物的性質(zhì)52.4聚氯乙烯制品的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用技術(shù)笫三章生產(chǎn)方法簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì)方法的確定71聚合方法簡(jiǎn)述 71. 1本體聚合71. 2溶液聚合71.3懸浮聚合83. 1.4

3、乳液聚合93. 3產(chǎn)品的基本性能113.4有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)12 3. 5產(chǎn)品規(guī)格與質(zhì)量指標(biāo)12第四章物料衡算141聚合釜物料衡算144.2出料槽物料衡算153汽提塔物料衡算164.4離心部分物料衡算185氣流干燥部分物料衡算186沸騰干燥部分物料衡算19 4. 7篩分包裝部分物料衡算194. 8物料衡算總平衡204. 9概念配方22第五章熱量衡算.231反應(yīng)體系升溫過(guò)程的熱量衡算232氣提塔熱量衡算263列管式換熱器熱量衡算4氣流干燥塔熱量衡算笫六章聚合反應(yīng)釜選型6.1聚合過(guò)程的影響因素62反應(yīng)釜選型結(jié)果32第七章廢水處理33HYPERLINIQHYPERLINK1HYPERLINK1HYPERL

4、INIQ” Tocl38484723” Tocl38484724z” Tocl38484725z” Tocl38484726272731317. 1廢水的處理37. 2廢水排放標(biāo)準(zhǔn)37. 3廢水的處理方法37. 4其他三廢的處理3第八章生產(chǎn)工藝過(guò)程說(shuō)明358. 1工藝過(guò)程簡(jiǎn)介33 82設(shè)備一覽表36總結(jié) 38參考文獻(xiàn)39致謝 40本設(shè)計(jì)是一個(gè)年產(chǎn)12萬(wàn)噸聚氯乙烯(PVC)反應(yīng)工程中的聚合反應(yīng)工段的設(shè)計(jì)。 其中涉及到物料衡算，熱量衡算，聚合反應(yīng)釜的選型。并繪制聚合反應(yīng)上段的基本 工藝流程圖和主體聚合反應(yīng)釜的裝配圖。關(guān)鍵詞：聚氯乙烯；懸浮聚合；反應(yīng)釜選型第一章設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)年產(chǎn)12萬(wàn)噸聚氯乙烯聚合工段

5、工藝設(shè)計(jì)。1.2設(shè)計(jì)依據(jù)、生產(chǎn)規(guī)模、設(shè)計(jì)原則1設(shè)計(jì)內(nèi)容：年產(chǎn)12萬(wàn)噸聚氯乙烯聚合工段的工藝設(shè)計(jì)1.2.2生產(chǎn)規(guī)模：年產(chǎn)十二萬(wàn)噸聚氯乙烯年生產(chǎn)日330天；日生產(chǎn)能力120000/330二363. 64噸/天1.2.3設(shè)計(jì)依據(jù)：根據(jù)吉首大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)訃任務(wù)書(shū)所規(guī)定的課題“年產(chǎn)12萬(wàn)噸聚氯 乙烯聚合工段的工藝設(shè)計(jì)”進(jìn)行設(shè)計(jì)。1.2.4設(shè)計(jì)原則：1）以傳統(tǒng)的聚合工藝流程為基礎(chǔ)，保留原有的工藝流程的優(yōu)點(diǎn)，剔除原有的 不合理工藝。2）采用近年來(lái)的新技術(shù)，完善傳統(tǒng)聚合工藝，使其具有良好的可操作性和穩(wěn) 定性。3）做好能源的綜合利用，消除能源利用的不合理現(xiàn)象，使其具有良好的經(jīng)濟(jì) 效益。4）在工藝設(shè)計(jì)合理

6、的同時(shí)，做好環(huán)境保護(hù)，一方面利用好物料，減少物料損 失；另一方面減少環(huán)境污染，做好環(huán)境保護(hù)。口）在工藝訃算時(shí)，以各主要設(shè)備的進(jìn)出物料、熱量變化的明顯點(diǎn)進(jìn)行物料和 熱量平衡的計(jì)算。1.3廠址選擇及建廠地區(qū)的自然條件3. 1地理位置及環(huán)境廠址選擇位于湘西州吉首市吉鳳經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)。開(kāi)發(fā)區(qū)于2003年籌建，規(guī)劃 面積6. 44平方公里。園區(qū)對(duì)外交通十分便捷。距離吉首市火車客運(yùn)站11公里，火車貨運(yùn)站4公里；距離貴州省大興機(jī)場(chǎng)80公里；距離張家界荷花機(jī)場(chǎng)148公里。 319、209國(guó)道、1828省道貫通園區(qū)，園區(qū)東接長(zhǎng)（沙）渝（重慶）高速公路，園 區(qū)內(nèi)客運(yùn)貨運(yùn)可通達(dá)全國(guó)各大城市主要航空和水運(yùn)港口。3. 2

7、工廠用水悄況采用工廠附近的萬(wàn)溶江水源。1.3.3供電由吉首市電業(yè)局供應(yīng)工業(yè)用電。1.3.4原料供應(yīng)原料電石采用瀘溪產(chǎn)，山汽車運(yùn)輸?shù)郊?。氯化氫山配套氯堿工廠得到或山其 他地方采購(gòu)汽車運(yùn)輸?shù)郊?，其他原料山廠家采購(gòu)，山汽車運(yùn)輸?shù)郊住?工廠所處自然條件1）工廠地址狀況：地基為二類廠地土，土質(zhì)較好，土層厚，穩(wěn)定，無(wú)軟弱下 臥層，地質(zhì)允許承載力（fk）為150kpa. o2）當(dāng)?shù)貧庀髼l件：年平均氣溫度17. 3 C年最高氣溫40. 8C :年最低氣溫-3. 8C ；年平均相對(duì)濕度78% ； 年平均氣壓0. 0867Mpa : 年無(wú)霜期210天；年平均日照時(shí)數(shù)2079. 2hr ：年平均蒸發(fā)水量7肉5

8、0ffifh：年平均風(fēng)速2. 9m/s ；年平均降雨量978. 6mm :年最大風(fēng)速22m/so第二章聚氯乙烯工業(yè)發(fā)展概況1聚氯乙烯工業(yè)的發(fā)展概況20世紀(jì)的30年代50年代是塑料工業(yè)迅速發(fā)展的時(shí)期。在此期間有許多合成 塑料如聚氯乙烯、聚苯乙烯等形成工業(yè)化。自1835年法國(guó)化學(xué)家V. Regnault首先發(fā)現(xiàn)了氯乙烯，于1838年他乂觀察到 聚合體，這就是最早的聚氯乙烯。1920年，德國(guó)研究聚氯乙烯已相當(dāng)活躍，這時(shí)美 國(guó)聯(lián)碳化學(xué)公司與杜邦公司對(duì)氯乙烯聚合物的制備發(fā)表了專利。這標(biāo)志著氯乙烯及 其聚合物的制造已進(jìn)入實(shí)用技術(shù)階段。1920年，在美國(guó)的柏寨森(BURGHAUSAN) 的瓦克(WACKER

9、)公司制取聚醋酸乙烯，用它與氯乙烯共聚制得一種新材料。該材 料易加工，且不再發(fā)生分解因它具有內(nèi)增塑性，可用作涂料和硬模塑制品，開(kāi)辟了 以內(nèi)增塑的辦法解決了聚氯乙烯的加工。另一方面也為聚氯乙烯從共聚改性作出了 開(kāi)拓性的工作。對(duì)聚氯乙烯發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用。乂于1932年發(fā)現(xiàn)聚氯乙烯 的低分子增塑劑。英國(guó)帝國(guó)化學(xué)公司于1937年采用高沸點(diǎn)液體如磷酸酯類增塑聚 氯乙烯，得到了類似橡膠的物質(zhì)，從而笫一次打破了傳統(tǒng)的橡膠市場(chǎng)，成為橡膠材 料的代用品。聚氯乙烯自工業(yè)化問(wèn)世至今，六十多年來(lái)仍處不衰之勢(shì)。占目前塑料消費(fèi)總量 的29%以上。由于石油化工的發(fā)展，為聚氯乙烯工業(yè)提供廉價(jià)的乙烯資源，引起了 人們極大

10、的注意，因而促使氯乙烯合成原料路線的轉(zhuǎn)換和新制法以及聚合技術(shù)不斷 地更新，使聚氯乙烯工業(yè)獲得迅猛的發(fā)展。2.2聚氯乙烯工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用合成樹(shù)脂是塑料工業(yè)的基本原料，在一定條件下塑制成一定形狀的材料，在常 溫下它的形狀不變，是材料工業(yè)的重要組成部分。作為熱塑性塑料的原料之一的聚氯乙烯樹(shù)脂，在世界各國(guó)合成樹(shù)脂的生產(chǎn)、品 種及消費(fèi)上均處領(lǐng)先地位。我國(guó)也是如此，聚氯乙烯塑料制品居于各樹(shù)脂及加工制 品之主。這主要111于以下原因：聚氯乙烯材料制品性能優(yōu)良。有獨(dú)特的使用功能。以聚氯乙烯制取的合成材料可代替鋼鐵和木材使用，而且節(jié)能顯著，每生產(chǎn)I立方米。通用塑料，其能耗為148.6千焦，而生產(chǎn)1立方米鋼

11、材 能耗為356. 7 X10 6 千焦。（3）聚氯乙烯塑料不僅在建筑、農(nóng)業(yè)及包裝工業(yè)上有著廣泛的用途，在電 子器件、交通運(yùn)輸、機(jī)械和人民生活等各方面，也均得到重用。2.3聚氯乙烯系列聚合物的性質(zhì)聚氯乙烯在常溫下為白色粉末，比重為1.392 1.4不溶于水，汽油，酒精，氯 乙烯，可溶于酮類和氯桂類溶劑，無(wú)毒無(wú)臭。具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的介電 性能。表1質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB5761-934聚氯乙烯的應(yīng)用狀況PVC樹(shù)脂可以采用多種方法加工成制品，懸浮聚合的PVC樹(shù)脂可以擠出成 型、壓延成型、注塑成型、吹塑成型、粉末成型或壓塑成型。分散型樹(shù)脂或糊樹(shù)脂 通常只采用糊料涂布成型，用于織物的涂布和生產(chǎn)地板革。

12、糊樹(shù)脂也可以用于搪塑 成型、滾塑成型、蘸塑成型和熱噴成型。發(fā)達(dá)國(guó)家PYC樹(shù)脂的消費(fèi)結(jié)構(gòu)中主要是硬制品，美國(guó)和西歐硬質(zhì)品占大約2/3 的比例，日本占55%；硬質(zhì)品中主要是管材和型材，占大約70 80%。PVC軟制品 市場(chǎng)大約占全部PYC市場(chǎng)的30%,軟制品主要包括織物的壓延和涂層、電線電纜、 薄膜片材、地面材料等。硬質(zhì)品PVC樹(shù)脂近年來(lái)增長(zhǎng)比軟制品快。近兒年我國(guó)聚氯乙烯硬制品應(yīng)用份額也有增長(zhǎng)趨勢(shì)，管材、型材和瓶類所占份 額由1996年25%增長(zhǎng)到1998年的40%,但至今我國(guó)聚氯乙烯的應(yīng)用還是軟制品的 份額較多。1998年軟制品占PVC總用量的51% （其中薄膜為20%，塑料鞋10%，電 纜料5

13、%,革制品11%,泡沫和單板等概），硬制品占40% （其中板材16%,管材9%, 異型材8%,瓶3%,其它4%），地板墻紙等占9%。聚氯乙烯塑料一般可分為硬質(zhì)和軟質(zhì)兩大類。硬制品加工中不添加增塑齊皿而 軟制品則在加工時(shí)加入大量增塑劑。聚氯乙烯本來(lái)是一種碩性塑料，它的玻璃化溫 度為80 85C。加入增塑劑以后，可使玻璃化溫度降低，便于在較 低的溫度下加 工，使分子鏈的柔性和可塑性增大，并可做成在常溫下有彈性的軟制品。常用的增 塑齊有鄰苯二中酸二辛酯、鄰酯。一般軟質(zhì)聚氯乙烯塑料所加增塑劑的量為聚氯乙 烯的30% 70%。聚氯乙烯在加工時(shí)添加了增塑劑、穩(wěn)定齊U、潤(rùn)滑劑、著色劑、填 料之后，可加工成各

14、種型材和制品。一般軟塑料制品。利用擠出機(jī)可以擠成軟管、塑料線、電纜和電線的包 皮。利用注射成型的方法并配合各種模具，可制成塑料涼鞋、鞋底、拖鞋等。薄膜。利用壓延機(jī)可將聚氯乙烯制成規(guī)定療度的透明或著色薄膜，用這種 方法生產(chǎn)的薄膜稱為壓延薄膜。也可以將聚氯乙烯的粒狀原料利用吹塑成型機(jī)吹制 成薄膜，用這種方法生產(chǎn)的薄膜稱為吹塑薄膜。薄膜的用途很大，可以通過(guò)剪裁、 熱合方法加工成包裝袋、雨衣、充氣玩具等。涂層制品。將聚氯乙烯糊狀涂料涂敷在布或紙上，然后在100C以上將它 們塑化，就可制成有襯底的人造革。如果將聚氯乙烯軟片用壓延機(jī)直接壓延成有一 定厚度時(shí)，就制成無(wú)襯底的人造革，可壓出各種花紋。人造革用于

15、制造皮包、皮 箱、沙發(fā)和汽車的座墊、地板革以及書(shū)的封面等。5泡沫塑料。軟質(zhì)聚氯乙烯在混煉時(shí)加入適量的發(fā)泡劑，經(jīng)發(fā)泡成型法可制 成泡沫塑料，也可以用擠出機(jī)制成低發(fā)泡硬質(zhì)板材，可代替木材作為建筑材料等。第三章生產(chǎn)方法簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì)方法的確定1聚合方法簡(jiǎn)述傳統(tǒng)自由基聚合方法有本體、溶液、懸浮、乳液聚合四種聚合方法【1】。溶 液聚合則是單體和引發(fā)劑溶于適當(dāng)溶劑中的聚合，可以包括淤漿聚合，溶劑可以是 有機(jī)溶劑或水。懸浮聚合一般是單體以液滴狀懸浮在水中的聚合，體系主要由單 體、水、油溶性引發(fā)劑、分散劑四部分組成，反應(yīng)機(jī)理與本體聚合相同。乳液聚合 則是單體在水中分散或成乳液狀的聚合，一般體系111單體、水、水溶

16、性引發(fā)劑、 水溶性乳化劑組成，機(jī)理獨(dú)特。1. 1本體聚合本體聚合是單體加有（或不加）少量引發(fā)劑的聚合，可以包括熔融聚合和氣相 聚合。其產(chǎn)物純凈，后處理簡(jiǎn)單，是比較經(jīng)濟(jì)的聚合方法，多用于實(shí)驗(yàn)室研究，如 單體聚合能力的初步評(píng)價(jià)、少量聚合物的試制、動(dòng)力學(xué)研究，競(jìng)聚率 測(cè)定等，所用 的儀器有簡(jiǎn)單的試管、封管、膨脹劑、特制模板等。苯乙烯、中基丙烯酸中酯、氯乙烯、乙稀等氣、液態(tài)單體均可進(jìn)行本體聚合。 不同單體的聚合活性、聚合物-單體的溶解情況、凝膠效應(yīng)等各不相同，雖然都以 本體聚合為名，但其動(dòng)力學(xué)行為、傳遞特征以及聚合工藝可以差別很大。工業(yè)上本體聚合可采用間歇法和連續(xù)法，關(guān)鍵問(wèn)題是聚合熱的排除。烯類單體

17、的聚合熱為55-95KJ/molo聚合初期，轉(zhuǎn)化率不高，體系黏度不大，散熱當(dāng)無(wú)困 難，但轉(zhuǎn)化率提高后，體系黏度增大，產(chǎn)生凝膠效應(yīng)，自動(dòng)加速，如不及時(shí)散熱， 輕則造成局部過(guò)熱，使分子量分布變寬，影響到聚合物的強(qiáng)度；重則溫度失控，引 起爆聚。這一缺點(diǎn)使本體聚合的發(fā)展受到限制，但經(jīng)反應(yīng)器攪拌、傳熱的改善和工 藝調(diào)整后，得到了克服，一般多采用兩段聚合：第一階段保持轉(zhuǎn)化率較低，10%-3 概不等，黏度較低，可在普通聚合釜中進(jìn)行；笫二階段轉(zhuǎn)化率較高，則在特殊設(shè)計(jì) 的反應(yīng)器內(nèi)聚合。氯乙烯間歇本體沉淀聚合如下：本體法聚氯乙烯的顆粒特習(xí)慣與懸浮法樹(shù)脂相似，疏松但無(wú)皮膜，更潔凈。本 體聚合除散熱、防粘外，更需要解

18、決顆粒疏松結(jié)構(gòu)的保持問(wèn)題，多采用兩端聚合來(lái) 解決。3. 1. 2溶液聚合溶液聚合體系黏度較低，混合和傳熱較易，溫度容易控制，減弱凝膠效應(yīng)，可 避免局部過(guò)熱。但是溶液聚合也有缺點(diǎn)：（1）單體濃度較低，聚合速率較慢，設(shè) 備生產(chǎn)能力較低：（2）單體濃度低和向溶劑鏈轉(zhuǎn)移的結(jié)果，使聚合物分子量降 低；（3）溶劑分離回收費(fèi)用高，難以除凈聚合物中的殘留溶劑。因此，工業(yè)上溶 液聚合多用于聚合物溶液直接使用的場(chǎng)合，如涂料、膠黏劑、合成纖維紡絲液、繼 續(xù)化學(xué)反應(yīng)等。此外，溶液聚合有可能消除凝膠效應(yīng)，有利于動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)的研究。自曲基溶液聚合選擇溶劑使，需注意下列兩方面內(nèi)容：（1）溶劑對(duì)聚合物活 性的影響溶劑往往并非絕

19、對(duì)惰性，對(duì)引發(fā)劑有誘導(dǎo)分解作用，鏈自山基對(duì)溶劑有鏈 轉(zhuǎn)移反應(yīng)。這兩方面都可能影響到聚合速率和分子量。（2）溶劑對(duì)凝膠效應(yīng)的影 響選用聚合物的良溶劑時(shí)，為均相聚合，如濃度不高，可不出現(xiàn)凝膠效應(yīng)，接近 正常動(dòng)力學(xué)規(guī)律。選用沉淀劑時(shí)，則成為沉淀聚合，凝膠效應(yīng)顯著。不良溶劑的影 響則介于兩者之間。有凝膠效應(yīng)時(shí)，反應(yīng)自動(dòng)加速，分子量也增大。1.3懸浮聚合懸浮聚合是單體以小液滴狀懸浮在水中的聚合方法。單體中溶有引發(fā)劑，一個(gè) 小液滴就相當(dāng)于一個(gè)小本體聚合單元。從單體液體轉(zhuǎn)變?yōu)榫酆衔锕腆w粒子，中間經(jīng) 過(guò)聚合物-單體粘性粒子階段，為了防止粒子粘并，需加分散劑，在粒子表面形成 保護(hù)層。因此，懸浮聚合體系一般由單體

20、、油溶性引發(fā)劑、水、分散劑四個(gè)基本組 分構(gòu)成，實(shí)際配方則較復(fù)雜。懸浮聚合的反應(yīng)機(jī)理與本體聚合相同。苯乙烯和中基丙烯酸中酯的懸浮聚合的 初始體系屬于非均相，其中液滴小單元?jiǎng)t屬于均相，最后形成透明小珠粒，故有珠 狀聚合之稱。另一方面，在氯乙烯懸浮聚合中，聚氯乙烯將從單體液滴中沉析出 來(lái)，形成不透明粉狀產(chǎn)物，故可稱作沉淀聚合或粉狀聚合。懸浮聚合的粒徑為0.05-2mm,主要受攪拌和分散劑控制。聚合結(jié)束后，回收未 聚合的單體，聚合物經(jīng)分離、洗滌、干燥，即得粒狀或粉狀樹(shù)脂產(chǎn)品。懸浮聚合有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）體系黏度低，傳熱和溫度容易控制，產(chǎn)品分子量 及其分布比較穩(wěn)定；（2）產(chǎn)品分子量比溶液聚合的高，雜質(zhì)含量

21、比乳液聚合少； （3）后處理工序比乳液聚合和溶液聚合簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本也低，粒狀樹(shù)脂可直接成 型。懸浮聚合的主要缺點(diǎn)是產(chǎn)物中多少帶有少量分散劑殘留物，藥生產(chǎn)透明和絕緣 性能好的產(chǎn)品，需除凈這些殘留物。綜合懸浮聚合的優(yōu)缺點(diǎn)，其工業(yè)應(yīng)用還比較廣泛。80%聚氯乙烯、全部苯乙烯 型粒子交換樹(shù)脂和可發(fā)性聚苯乙烯、部分與苯乙烯和聚中基丙烯酸中酯用懸浮法生 產(chǎn)。有些單體的所謂“懸浮聚合”，如合成聚四氟乙烯、丁基橡膠和乙丙橡膠的 “懸浮聚合”，實(shí)質(zhì)上都是沉淀聚合，只因?yàn)楫a(chǎn)物懸浮在介質(zhì)中而得名。懸浮聚合 多采用間歇法，連續(xù)法尚在研究之中。懸浮聚合反應(yīng)機(jī)理和動(dòng)力學(xué)與本體聚合相同，需要研究的式成粒機(jī)理和顆?？刂?。氯乙烯

22、懸浮聚合過(guò)程大致如下：將水、分散劑、其他助劑、引發(fā)劑先后加入聚 合釜中，抽真空和沖氮?dú)馀蒲鯕猓缓蠹訂误w，升溫至預(yù)定溫度聚合。在聚合過(guò)程 中溫度壓力保持恒定。后期壓力下降0. l-o. 2MPa,相當(dāng)于80-85%轉(zhuǎn)化率，結(jié)束聚 合，如降壓過(guò)多，將使樹(shù)脂致密。聚合結(jié)束后，回收單體，出料，經(jīng)后處理工序， 即得聚氯乙烯樹(shù)脂成品。1.4乳液聚合簡(jiǎn)單地說(shuō)，單體在水中分散成乳液狀態(tài)的聚合，稱作乳液聚合。傳統(tǒng)或經(jīng)典乳 液聚合的基本配方乂單體、水、水溶性引發(fā)劑和水溶性乳化劑四部分組成。乳液聚合有許多優(yōu)點(diǎn)：（1）以水作介質(zhì)，環(huán)保安全，膠乳粘度低，便于混合 傳熱、管道輸送和連續(xù)生產(chǎn)；（2）聚合速率快，可在較低的

23、溫度下聚合，同時(shí)產(chǎn) 物分子量高；（3）乳膠可直接使用，如水乳漆、粘結(jié)劑，紙張、織物、皮革的處 理劑等。乳液聚合也有若干缺點(diǎn)：（1）需要固體產(chǎn)品時(shí)，乳膠需經(jīng)凝聚、洗滌、脫 水、干燥等多道工序，成本較高；（2）產(chǎn)品留有乳化劑雜質(zhì)，難以完全除凈，有 損電性能等。乳液聚合的主要組分：傳統(tǒng)或經(jīng)典乳液聚合體系山四大組分組成，以單體100 份為基準(zhǔn)，水150人250，乳化劑25,引發(fā)劑0. 30. 5。工業(yè)配方則要復(fù)雜得多，這是 因?yàn)椋喝橐壕酆隙喟胧侵鲉误w和第二、笫三單體的共聚合；多數(shù)乳液聚合采用氧化 -還原體系，往往主還原劑、副還原劑棋至絡(luò)合劑并用；乳化劑多山陰離子乳化劑 與非離子表面活性劑混合使用；水相

24、中還肯能有分子量調(diào)節(jié)劑,pH調(diào)節(jié)劑等。乳液聚合的機(jī)理遵循自山基聚合機(jī)理，大聚合速率和聚合度卻可同時(shí)增加，可 見(jiàn)存在獨(dú)特的反應(yīng)機(jī)理和成粒機(jī)理?？蓪⑵渚酆线^(guò)程分為三個(gè)階段：成核期或增速 期、膠粒數(shù)恒定期或恒速期、降速期。通過(guò)對(duì)比以上四種聚合方法，各自的特點(diǎn)如表1所示：表2四種聚合方法對(duì)比從表中可發(fā)現(xiàn)懸浮聚合有以下優(yōu)勢(shì)：（1）體系黏度低，傳熱和溫度容易控 制，產(chǎn)品分子量及其分布比較穩(wěn)定；2）產(chǎn)品分子量比溶液聚合的高，朵質(zhì)含量比 乳液聚合少；（3）后處理工序比乳液聚合和溶液聚合簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本也低，粒狀 樹(shù)脂可直接成型。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界80%的PVC樹(shù)脂都是用懸浮聚合的方法生產(chǎn)的，因此本課題 采用懸浮聚合

25、的方法。反應(yīng)原理：在光，熱或輻射能作用下，烯類單體有可能形成自山基而聚合.但 由于C-C鍵能大（3. 48x K103人2KJ/mol），須在300人400C高溫下才能開(kāi)始均裂 形 成自山基.這樣高的溫度遠(yuǎn)超過(guò)了一般聚合溫度.因此，氯乙烯聚合體系采用過(guò)氧化 物或偶氮化合物作引發(fā)劑，在聚合溫度下，均裂成自山基，然后引發(fā)聚合反應(yīng)的.整 個(gè)聚合過(guò)程分為鏈引發(fā)，鏈增長(zhǎng),鏈轉(zhuǎn)移和鏈終止四個(gè)步驟.鏈引發(fā).引發(fā)劑受熱時(shí)，鏈能較小的-。-。-鍵或-N二N-斷裂而分解產(chǎn)生初級(jí)游離基： 如偶氮二異丁 W （ABIN）.初級(jí)游離基一旦生成，很快作用于VC分子激發(fā)其雙鍵的31電子使之分離為 二個(gè)獨(dú)電子與其中一個(gè)獨(dú)電子

26、結(jié)合生成單體游離基.鏈增長(zhǎng).在鏈引發(fā)階段形成單體自山基，活性很高，如無(wú)阻聚物質(zhì)與之作用，就能進(jìn)攻 第二個(gè)VC分子的Ji鍵,重新雜化結(jié)合，形成新的自由基，如此循環(huán)下去，產(chǎn)生大量 -（CH_2-CHC1-）-單元的鏈自由基，這個(gè)過(guò)程叫鏈增長(zhǎng)反應(yīng)，這實(shí)際上是一個(gè)加 成反應(yīng).這一鏈增長(zhǎng)過(guò)程直到鏈終止，活性都不減弱，在瞬間（如0.1秒JL分鐘）即可 達(dá)到分子量為十萬(wàn)的高聚物分子.在PVC的鏈增長(zhǎng)反應(yīng)中，結(jié)構(gòu)單元VC間的結(jié)合可能以”頭-尾”和”頭- 頭”兩種形式存在.經(jīng)試驗(yàn)證明，主要以”頭-尾”形式連接.原因是有電子效應(yīng)和位阻效應(yīng)兩個(gè)方 面：從空間位阻方面看-CH_2-較-CHC1-空間位阻小，所以有利于

27、頭尾連接.鏈轉(zhuǎn)移.在自山基聚合過(guò)程中，鏈自山基有可能從單體，溶劑，引發(fā)劑或大分子上奪取 一個(gè)原子（氫或氯）而終止，使這些失去原子的分子成為新的自山基，繼續(xù)新鏈的 增長(zhǎng).向單體VC鏈轉(zhuǎn)移一形成端基雙鍵PVC.向高聚物鏈轉(zhuǎn)移一形成支鏈或交聯(lián)PVC.此種鏈轉(zhuǎn)移在轉(zhuǎn)化率較高時(shí)眥時(shí)VC濃度較低）比較多鏈終止.偶合鏈終止一形成”尾尾”相連PVC.歧化終止一形成端基雙鍵PVC.3產(chǎn)品的基本性能聚氯乙烯是無(wú)定形的線型、非結(jié)晶的聚合物，基本無(wú)支鏈，鏈節(jié)排列規(guī)整。聚 合度n的數(shù)目一般為500 20000。聚氯乙烯樹(shù)脂為口色粉末，相對(duì)密度約1.4。聚 氯乙烯塑料有較高的機(jī)械強(qiáng)度，良好的化學(xué)穩(wěn)定性。聚氯乙烯分子中含有

28、大量的氯，使其具有較大的極性，同時(shí)具有很好的耐燃 性。聚氯乙烯塑料有優(yōu)良的耐酸堿、耐磨、耐燃燒和絕緣性能。但是對(duì)光和熱的穩(wěn) 定性差。在不加熱穩(wěn)定劑的情況下，聚氯乙烯100C時(shí)開(kāi)始分解，130C以上分解 更快。受熱分解出氯化氫氣體，使其變色，由白色一淺黃色一紅色一褐色一黑色。 陽(yáng)光中的緊外線和氧會(huì)使聚氯乙烯發(fā)生光氧化分解，因而使聚氯乙烯的柔性下降， 最后發(fā)脆。同時(shí)，上述良好的力學(xué)和化學(xué)性能迅速下降。解決的辦法是在加工過(guò)程 中加入穩(wěn)定劑，如硬脂酸或其他脂肪酸的鎘、鈔!、鋅鹽。聚氯乙烯的抗沖擊性能差,耐寒性不理想，硬質(zhì)聚氯乙烯塑料的使用溫度下限 為-15C,軟質(zhì)聚氯乙烯塑料為-30Co聚氯乙烯的透水

29、汽率很低。硬聚氯乙烯長(zhǎng)期浸入水中的吸水率小于0. 5%,浸24 小時(shí)為0. 05%,選用適當(dāng)增塑劑的軟聚氯乙烯吸水率不大于0.5%。聚氯乙烯室溫下 的耐磨性超過(guò)普通橡膠。聚氯乙烯的電性能取決于聚合物中殘留物的數(shù)量和各種添 加劑。聚氯乙烯的電性能還與受熱情況有關(guān)，當(dāng)聚氯乙烯受熱分解時(shí)，由于氯離子 的存在而降低其電絕緣性。4有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)生產(chǎn)周期 300 天，7200-7000h/Y反應(yīng)溫度56C （或者按實(shí)習(xí)收集數(shù)據(jù)）反應(yīng)時(shí)間4. 5h轉(zhuǎn)化率85-90% （或者按實(shí)習(xí)收集數(shù)據(jù)）消耗定額 VC 1. 015-1. 064t/T PVC原輔材料：去離子水，單體氯乙烯（VC），分散劑KH-21 （聚乙烯

30、醇），分 散劑（疑丙基中基纖維素HPMC）反應(yīng)調(diào)節(jié)劑（疏基乙醇），引發(fā)劑（偶氮二異 庚月青），引發(fā)劑EHP,過(guò)氧化二碳酸（2-乙基）己酯，終止劑（丙酮縮氨基猛 腺），緩釋阻垢劑（H-9），其他助劑，堿液（30%），鹽酸，碳酸氫鞍液氨等.5產(chǎn)品規(guī)格與質(zhì)量指標(biāo)本次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)按照GB5761-93懸浮法生產(chǎn)的通用聚氯乙烯樹(shù)脂標(biāo) 準(zhǔn)生產(chǎn)的聚氯乙烯樹(shù)脂屬SG-5型，其主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求：表3主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求笫四章物料衡算1聚合釜物料衡算M4聚合釜物料平衡關(guān)系圖如下：M2M8M7M6M9MlM5M3聚合釜M2圖1聚合釜物料平衡關(guān)系圖進(jìn)入聚合釜內(nèi)VC單體Ml二19641. 46kg去離子水的質(zhì)量 M2

31、 二 19641. 46X1. 4/0. 9017X1. 06 二 32325. 53kg/B引發(fā)劑的質(zhì)量M3=19. 64kg/B終止劑的質(zhì)量M4二1. 96kg/B調(diào)節(jié)劑的質(zhì)量M5二1. 96kg/B防粘釜?jiǎng)┑馁|(zhì)量M6=19. 64 kg/B分散劑的質(zhì)量M7=39. 28 kg/B二次用水的質(zhì)量M8二1050 kg/BM1+M2+M3+.+M8 二 53099. 47 kg/B所生成的聚合物質(zhì)量：19641. 46X9095X99%二 17500. 54 kg/B損失 PVC 的質(zhì)量：M 損二 19641. 46X90%XI%二 176. 77kg/B聚合物的混合溶液M9二M（未轉(zhuǎn)化的PV

32、C）+M2+M3+.+M8+17500.54=53099. 47 kg/B對(duì)聚合釜作全物料衡算得：M1+M2+M3+.+M8 二 M9+ M 損說(shuō)明訃算結(jié)果是正確的。計(jì)算結(jié)果整理成表得：表4汁算結(jié)果整理2出料槽物料衡算圖2出料槽物料出料槽中損失的 PVC 量為 M 損=19641. 46X90%X 1%=176. 77 kg/B因此出料槽中含 PVC 量為 17500. 54-176. 77=17323. 77 kg/B由于出料槽中VCM含量為456. 3ppm,過(guò)出料中VCM的量為：17323. 77X456. 3X10-6=7. 90kg/B因此回收的 VCM 量 M10 二 1964.

33、15-7. 90=1956. 25 kg/B聚合物混合溶液Mil包括分散劑等：82.48kg 水：33375.53kg VC 單體：7.90kgPVC:17323. 77kg合計(jì) Ml 1=50789. 68kg對(duì)出料槽做總物料衡算：M9 二 M10+M11+M 損二 52922. 70kg說(shuō)明物料衡算結(jié)果是正確的。計(jì)算結(jié)果整理成表得：表5計(jì)算結(jié)果整理3汽提塔物料衡算從這一步開(kāi)始到篩分包裝為連續(xù)過(guò)程，因此，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換為千克/小 時(shí)。根據(jù)全年的生產(chǎn)任務(wù)和生產(chǎn)時(shí)間可以求出：每小時(shí)生產(chǎn)的PVC量為：12X107/(300X24) =16666. 67kg/h產(chǎn)品中的含水量為0. 3%,折合絕

34、干樹(shù)脂含量為：16666. 67X0. 997=16616. 67kg/h考慮到聚合釜內(nèi)PVC的損失，則進(jìn)入汽提塔內(nèi)絕干樹(shù)脂量為：16616. 67/0. 94X0. 98=17323. 76kg/h 以17323. 76kg/h為基準(zhǔn)求出汽提塔進(jìn)料中其他各組分相應(yīng)的量：因此進(jìn)入汽提塔內(nèi)的水量為：33375. 53X17323. 76/17323. 77=33375. 51kg/h進(jìn)入汽提塔內(nèi)的分散劑等為：82. 48X17323. 76/17323. 77=82. 48kg/h進(jìn)入汽提塔內(nèi)的VC單體為：90X17323. 76/17323. 77=7. 90kg/h損失的 PVC 的量為:1

35、6616. 67/0. 94X0. 01=176. 77kg/h故出料中含 PVC 量為：17323. 76-176. 77=5001. 2kg/h已知出料中VCM含量為13. 6ppm，故出料中含PVC的量為：17146. 99X13.6X10-6=0. 23320kg/h求蒸汽冷凝量M13條件：進(jìn)入汽提塔內(nèi)的物料初始溫度為66C，汽提塔內(nèi)壓強(qiáng)為0.06MP&,在此壓 強(qiáng)下水的沸點(diǎn)為86C,潛熱為2293. 9kj/kg，水蒸氣的比熱容A向蒸汽的擴(kuò)散能山蒸 汽的潛熱和顯熱提供，而且單體的擴(kuò)散能為71kj/mol,假定在塔內(nèi)有35%蒸汽冷凝， 其余在塔頂)令凝。則物料升溫所需熱量衡算表如下：表

36、6物料升溫所需熱量衡算吸收的熱量：水：33375. 51X4. 2X 14=1962479. 99kj/hVC:7. 90X0. 848X 14=93. 79kj/hPVC: 17323. 76X1. 764X14=427827. 58kj/h乂因?yàn)閱误w的擴(kuò)散能為：(7 90-0. 23320) /62. 5X10-3X71=8709. 48kj/h故所需的總熱量：Q 總二 1962479. 99+93. 79+427827. 58+8709. 48 二 2399110. 84kj/h設(shè)汽的流量為V,則Q 總二 2. 31 (142-86) V+0. 35VX2293. 9=2399110.

37、84kj/h故得 V 二 2573. 53kg/h訃算結(jié)果整理成表得：表7計(jì)算結(jié)果整理4離心部分物料衡算離心操作中 PVC 的損失量為:16616. 67/0. 94X0. 01=176. 77kg/h離心脫水后的濕物料中仍含有20%的水分，則含水量為：(17146. 77-176. 77) X0. 2/0. 8=4242. 56kg/h計(jì)算結(jié)果整理成表得：表8結(jié)果整理5氣流干燥部分物料衡算氣流干燥損失的 PVC 量為：16616.67/0.94 X 0. 005=88. 39kg/h則出料 PVC 量為：16970. 22-88. 39 二 16881. 83kg/h已只氣流干燥后的含水量為

38、5%,則含水量為：16881. 83X0. 05/0. 95=888. 52kg/h整理計(jì)算結(jié)果得：表9計(jì)算結(jié)果4. 6沸騰干燥部分物料衡算PVC 損失量為：16616. 67/0. 94X0. 005 二 88. 39kg/h所以出料的 PVC 量為：16881. 83-88. 39=16793. 44kg/h出料物料中含水量為：16793. 44X 0. 003/0. 997 二 50. 53kg/h整理計(jì)算結(jié)果得：表10沸騰干燥部分物料衡算7篩分包裝部分物料衡算絕干PVC損失量為：16616. 67/0. 94X0. 01=176. 77kg/h則包裝入庫(kù)的絕干PVC樹(shù)脂量為：16793

39、. 44-176. 77=16616. 67kg/h隨著PVC樹(shù)脂損失的相應(yīng)的水的量為：176. 77X0. 003/0. 997=0. 5319kg/h整理訃算結(jié)果得：表11篩分包裝部分物料衡算4. 8物料衡算總平衡聚合釜及出料槽屬于間歇操作，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)為kg/B,由前面計(jì)算結(jié)果可知：投入 VC單體的量為19641. 46kg/B,經(jīng)過(guò)聚合釜及出料槽減壓后的量為1964. 15kg/B，出料 為 7. 90kg/B, PVC 的總損失為 353. 54kg/B.由以上結(jié)果可得間歇部分物料總平衡表如下：表12物料衡算總平衡從氣提開(kāi)始一直到篩分包裝都是連續(xù)操作，計(jì)算基準(zhǔn)為kg/ho山前面的汁 算結(jié)

40、果可知，進(jìn)入氣提塔的VC的量為7. 90kg/h,進(jìn)過(guò)氣提后VC單體的量 降為0. 23320kg/h,氣提塔內(nèi)冷凝的水的總量為33375. 51+2573. 53=35949. 04kg/h，離心后母液含水總量為 31706. 48kg/h, PVC 損失總 量為 707. 09kg/ho整理可得連續(xù)操作部分總物料平衡表如下：表13總物料平衡整理以上結(jié)果，繪制物料平衡關(guān)系示意圖如下：圖3物料平衡關(guān)系示意圖4. 9概念配方概念配方(此概念配方是一單體質(zhì)量為基準(zhǔn)的質(zhì)量分?jǐn)?shù))表14概念配方 第五章熱量衡算1反應(yīng)體系升溫過(guò)程的熱量衡算升溫階段：升溫階段是物料III 25C加熱至56. 2C,升溫時(shí)間

41、是0. 5小時(shí)此階段加熱介質(zhì) 為飽和蒸汽，壓力為0. 4MPa,溫度為142C。此階段升溫所需總熱量是壺體及壺內(nèi)物料升溫達(dá)到聚合條件所消耗的熱量。即 Q1+Q2+Q3 二 Q4其中Q1水升溫?cái)?shù)所需的熱量(山于分散劑等含量甚微，故并入水中一起計(jì) 算)。Q2VC單體升溫所需的熱量。Q3釜體升溫所需的熱量。Q1蒸汽所提供的熱量。已知條件如下表：表15已知條件計(jì)算如下：Q1：無(wú)離子水(分散劑等)升溫消耗熱量Ql=qmlCplAt=3232o. 53/0. 5X4. 2X (56. 2-25) =8. 47X106kj/hQ2:單體升溫消耗的熱量Q2 二 qm2Cp2At=19641. 46/0. 5X

42、0. 848 X (56. 2-25) =1. 04 X 106kj/hQ3:聚合壺升溫消耗熱量Q3= qm3Cp3At=6600/0. 5X0. 504X (56. 2-25) =2. 08X105kj/hQ4:蒸汽所提供能量Q4 二 Q1+Q2+Q3=8. 47X106 kj/h +1.04X106 kj/h +2. 08X105kj/h二 9. 72X106 kj/h恒溫反應(yīng)階段:（1）求總傳熱系數(shù)K總傳質(zhì)系數(shù)K的倒數(shù)稱為總熱阻與分熱阻有以下關(guān)系：l/K=l/al+l/a2 +Sd/ Xa 1、a 2分別代表釜內(nèi)壁和釜外液膜給熱系數(shù)w/m2k代表釜壁導(dǎo)熱部分的熱阻，其中為厚度，為導(dǎo)熱率。

43、對(duì)于攪拌釜內(nèi)壁給熱系數(shù)可用下列準(zhǔn)數(shù)方程計(jì)算：式中D為釜內(nèi)徑，d為攪拌葉直徑，為密度，為粘度，（為攪拌雷諾數(shù)，為導(dǎo) 熱率，c為比熱容，名為重力因子，（3600/為普蘭特準(zhǔn)數(shù)，為近壁處粘度，系數(shù)c 為常數(shù)，國(guó)產(chǎn)48釜經(jīng)實(shí)驗(yàn)標(biāo)核c二0. 5,將D二3m, d二1212mm,流體被冷 卻 時(shí)，（=9.5代入以上數(shù)據(jù)得：對(duì)于釜外壁給熱系數(shù)，采用夾套內(nèi)裝設(shè)螺旋導(dǎo)流板?？捎梢韵聹?zhǔn)數(shù)方程計(jì)算：式中為螺距的當(dāng)量直徑，R為彎曲半徑，因釜徑較大，一般校正因子的數(shù)據(jù)不大，因此可以取1.05, 乂因?yàn)樗膶?dǎo)熱系數(shù)，螺距=0. 55,水的普蘭特?cái)?shù)，水的流速，故代入以上數(shù)據(jù)得：山于縫隙泄露一般的實(shí)測(cè)值約為計(jì)算值的80%,因

44、此對(duì)于國(guó)產(chǎn)48不銹鋼聚合釜而言，其釜壁熱阻一般為,故總傳熱系數(shù)為：山物料衡算可知：VC的每批投料量，總轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)時(shí)間，高峰時(shí)反應(yīng)速率 是平均反應(yīng)速率的1.5倍，聚合反應(yīng)熱,反應(yīng)溫度，總傳熱系數(shù)，冷卻水的進(jìn)口溫度，冷卻水出口溫度差為，貝9：氯乙烯的相對(duì)分子質(zhì)量，平均反應(yīng)速率：故平均熱負(fù)荷.令最大熱負(fù)荷與平均熱負(fù)荷之比等于熱負(fù)荷分布指數(shù)，查聚氯乙烯工藝學(xué)，對(duì)于本聚合反應(yīng)取，故，乂因?yàn)閷?duì)數(shù)平均溫差：，總傳熱面積：，最大水流量為，貝9，故。對(duì)于48不銹鋼聚合釜，其夾套傳熱面積小于79. 72,因此此傳熱面積不滿足要 求，需要增加內(nèi)冷管，查的型號(hào)為的內(nèi)冷管每根的傳熱面積為0.25375,所以需要增 加

45、的內(nèi)冷管數(shù)為：根整理以上結(jié)果得：表16反應(yīng)過(guò)程熱量數(shù)據(jù)2汽提塔熱量衡算料漿從氣提塔上部進(jìn)入，下部通入蒸汽進(jìn)行氣提，VCM通過(guò)擴(kuò)散的方式進(jìn)入 蒸汽，并與蒸汽逸出，蒸汽在塔頂冷凝，VCM則進(jìn)入回收系統(tǒng)。料漿從氣提他上 部進(jìn)入，下部通蒸汽進(jìn)行氣提，VCM通過(guò)擴(kuò)散的方式進(jìn)入蒸汽，并與蒸汽逸出， 蒸汽在塔頂冷凝，VCM進(jìn)入回收系統(tǒng)。進(jìn)入氣體塔內(nèi)的物料初始溫度為66C,氣體 塔內(nèi)壓強(qiáng)為0. 06Mpa，再次壓強(qiáng)下水的沸點(diǎn)為86C,潛熱為2293. 9kj/kg，水蒸汽的比熱 容Cp二2.3 lk j/(kg. C)。進(jìn)入氣提塔蒸氣的初始溫度為142C,物料的升溫以及VC 單體向蒸氣的擴(kuò)散能由氣的潛熱和顯熱

46、提供，而且單體的擴(kuò)散能為71kj/mol,假定在 塔內(nèi)有35%的蒸氣)令凝，其余在塔 頂)令凝。又因?yàn)閱误w的擴(kuò)散能為：(7. 90-0. 23320)/ (62.5X0. 001)X71=8709. 48kj/h故所需的總熱量Q 總=1962479. 99+93. 79+427827. 58+8709. 48 二 2399110. 84kj/h設(shè)蒸氣的流量為V,則：Q總=2.31 (142-86)V+0. 35VX2293. 9=2399110. 84kj/h故得 V 二 2573. 53kg/h3列管式換熱器熱量衡算在 0. 06MPa 下)令凝水蒸氣，)令凝量 wl 二 2573. 53X

47、0. 64/3600 二 0. 46kg/s冷凝溫度T二86C，冷凝潛熱r=2293. 9kj/kg，用冷水進(jìn)行冷凝，冷凝水的入口 溫度為20C,出口溫度為28CO熱負(fù)荷：Q=wlr=0. 46X2293. 9=1055. 19kw水耗量：w2=Q/Cp(t2-tl)=1055. 19/4. 18(28-20)=31. 55kg/s平均溫差：伽二(86-20) - (86-28)/In (86-20)/ (86-28) 61. 91C對(duì)于列管式換熱器中總傳熱系數(shù)K的經(jīng)驗(yàn)值，肖汽流體為水，熱流體為蒸氣 時(shí)，K在1420-4250w. m-2C-l范圍內(nèi)取K=2800 w.m-2C-l,估計(jì)傳熱面

48、積S 二 Q/(KAtm) =1055. 19X 103/(2800X61. 91)=6. 09m2從腐蝕性傳熱面積和價(jià)格三方面考慮后，選用f25X2.5mm無(wú)縫鋼管，此管的 內(nèi)徑di二0.02m,綜合考慮管內(nèi)Re,管程壓降及單程管數(shù)三方面的因素，水的流束選 為u二1. 3m/s,故單程管數(shù)n/=w2/ (u. n/4XdiX p )二 4X31. 55/ (1.3X3. 14X0. 022X998) =78 根單程管長(zhǎng)為 1 二 S/ (n/nd02) =3. 84/ (78X3. 14X0. 025) =0. 63所以選定換熱器管長(zhǎng)L=l. 0m,則管程數(shù)Np二1/1.0二1.00,取Np

49、=l，則總管數(shù)n 二 n/=78 根。5.4氣流干燥塔熱量衡算設(shè)計(jì)條件生產(chǎn)能力：干燥器每小時(shí)干燥濕物料16970. 22kgo空氣狀況：進(jìn)預(yù)熱器溫度tO二15C, Ho二0. 0075kg 水/kg絕干空氣，離開(kāi)預(yù)熱器tl=140C，離開(kāi)干燥器t2=58Co物料狀況：物料初濕含量wl二0.2，物料終濕含量w2=0. 05,物料進(jìn)入干燥器的溫度()1二15C，物料出干燥器時(shí)的溫度0 2=50C,物料密度P S二1400kg/m3,絕干物料比熱Cs二1.764kj/kg, C,顆粒平均直徑d 二 0. 123mnu設(shè)計(jì)計(jì)算分蒸發(fā)量xl=wl/ (1-wl) =0. 2/(l-o. 2)=0. 25

50、x2= w2/ (l-w2) =0. 05/(1-0. 05)=0. 053Gc=16970. 22/3600=4. 71kg/ s,故w=Gc (xl-x2) =16970. 22 (0. 25-0. 053) =3343. 13kg/h=0. 93kg/s空氣消耗量L氣流干燥管中不補(bǔ)充加熱，現(xiàn)干燥所需熱量全部山預(yù)熱器供給熱量衡算得：Qp=L (11-10),由 tl=140C, Hl=0. 0075kg 水/kg 絕干氣，查 H-I 圖得：Il=160kj/kg 絕干氣，tw 二 40C，由 tO=15C, H0 二 0. 0073kg 水/kg 絕干氣，查H-I圖知10二34 kj/血絕

51、干氣，物料離開(kāi)干燥器時(shí)的比熱為：Cm=Cs+Cwx2=l. 764+4. 2X0. 052=1. 99 kj/kg. C,所以，L (160-34) =1.01L (58-15) +0. 93 X (2490+1. 88 X 58)+4. 71X 1. 99X (50-15)得 L二 33. 25kg/s空氣離開(kāi)干燥器的濕度H2由物料衡算求得，即，L=w/(H2-H1)H2w/L+H0 二 0. 93/33. 25+0. 0075=0. 035干燥塔直徑D采用等直徑干燥塔根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取干燥管入口的空氣速度u二20m/s，干燥塔直 徑可用下列式計(jì)算D 二(4LVH/耳)1/2,當(dāng)t=140C時(shí)，VH

52、= (2. 83X10-3+4. 56 X10-3H ) (t+273) = (2. 83 X 10-3+4. 56X 10-3X0. 0075) X (140+273)=1. 18m3/kgD 二(4X33. 25X1. 18/3. 14/20) 1/2 二 1. 58m(4)干燥塔高度Z干燥塔高度由下式計(jì)算，即Z二t (ug-uO),下面分別求出等號(hào)右邊的三個(gè)參數(shù)，1、uO-沉降速度，叩&可用試差法求得，設(shè)Re二11000,即屬于過(guò)渡流區(qū)， 則u0=4 ( P s- P ) gdl. 6/55. 5/ P /VO. 611/1.4,空氣的物性，按絕干空氣在平均溫度tm 二(140+58)/

53、2二99C下查得：X =3. 21X10-5, vg=2. 313X10-5m2/s, P g=0. 946kg/m3,故，uO 二4X1400X (0. 125X10-3) 1.6X9.81/55.5X0. 946/ (2.313X10-5)0. 6 1/1. 4=0. 48m/s校核，Re 二 d uO/ vg=O. 125X 10-3X0. 48/2. 313 X 10-5=2. 594,可知 Re 范 圍正 確，uO二0. 48m/s即為所求。2、ug一空氣速度應(yīng)為平均速度下的溫度，ug二20X (273+99) /(273+140) =18. 01m/s3、停留時(shí)間，物料在此時(shí)間內(nèi)完

54、成熱量傳遞，故T=Q/(asAt),其中s為每秒進(jìn) 料具有的總面積。Vh -標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下濕空氣的比體積流量n)3/h ,Va -表面風(fēng)速m/s因標(biāo)準(zhǔn)狀況下濕空氣的比體積為(0.773+1. 244X0. 0075)m3/kg,所以受風(fēng)面Aa 二 63797. 24 X (0. 773+1. 244X0. 0075)/3600/5. 5=2. 52m2根據(jù)受風(fēng)面積及排管形式山表選擇合適的翅片式空氣加熱器查得，用s- 4R-24- 7&而S-4R-24-78中單排管數(shù)為3,散熱面積為58. dm2,通風(fēng)凈面積為0. 936m2o4、計(jì)算翅片式空氣加熱器加熱濕空氣所需的熱量Q=LCH(tl-tO) =

55、63797. 24X (1.01+1.88X0. 0075) X (100-15) =1543kw5、計(jì)算翅片式空氣加熱器的傳熱系數(shù)對(duì)于S型翅片式加熱器，采用蒸汽加熱空氣的情況，其總傳熱系數(shù)訃算式為K 二 0. 01977G0. 608式中K-總傳熱系數(shù)，kw./m2, kG-濕空氣質(zhì)量流速，kg/m2, s總傳熱系數(shù)修正系數(shù)Af-通風(fēng)凈面積G=L (1+H0) / Af,其中通風(fēng)凈面積Af=O. 936m2,查得4R型排管的傳熱系 數(shù)修正 系數(shù)為 094,所以 G=63797. 24X (1+0. 0075)/0. 936/3600 二 19. 08kg/m2. sK 二 0. 01977X

56、19. 080. 608X0. 94=0. 112kw/(m2, k)6、計(jì)算傳熱推動(dòng)力At =155- (100+15) /2 二 97. 5C7、校核傳熱面積是否滿足要求濕空氣在翅片式空氣加熱器中從15C預(yù)熱到100C,所需的傳熱面積A 需二 Q/ (KAt) =1543/ (0. 112X97.5) =141. 30m2,而兩臺(tái) S-4R-24-78 型翅片式 空氣加熱器的傳熱面積為58. 5X3二175. 5 m2141. 30m2,滿足傳熱面積 的要求.s=6XGc/ (dP ) =6X3. 14/ (0. 125X10-3X1400) =161. 49m2/sAtm =(tl- 0

57、 l)-(t2- 0 2)/ln(tl-0 1 )/(t2- 0 2) =(140-15)-(58-50)/ln(140-15)/(58-50)二 42. 56C乂 a 二(2+0. 54ReO. 5)入仙 二(2+0. 54X2. 5940. 5) X3. 21X10-5/(0. 125X10-3)二 0. 74kw/(m2. C)且Q=w X r+Gc (Cs+Cwxl) (tw- 0 1) +GcCm2 (0 2tw)=0. 93X2419+4. 71X (1.764+4.2X0. 25) X (40-15)+4. 71X 1. 99 X (50- 40)=2674. 75kw所以 丁

58、=2674. 75/(0. 74X161. 49X42. 56)=0. 53s,故干燥管的高度為Z=0. 53X (18.01-0. 48) =9. 29m笫六章聚合反應(yīng)釜選型1聚合過(guò)程的影響因素氯乙烯懸浮聚合過(guò)程具有非均相自山基連鎖反應(yīng)機(jī)理，其鏈終止是以長(zhǎng)鏈自 山 基向單體鏈轉(zhuǎn)移為主要形式，致使聚氯乙烯樹(shù)脂的平均分子量與引發(fā)劑用量和轉(zhuǎn)化 率基本無(wú)關(guān)，僅決定于反應(yīng)的溫度.而氯乙烯在聚合反應(yīng)過(guò)程中，會(huì)釋放大量熱，每 聚合lKg氯乙烯釋放出1507KJ的熱量，這部分熱量必須山夾套或內(nèi)冷管中的冷卻水 及時(shí)的移走因此說(shuō)，聚合釜傳熱能力的大小，不僅影響到反應(yīng)溫度的控 制以及產(chǎn) 品的分子量(大小和分布).

59、而且影響到聚合反應(yīng)的時(shí)間以及生產(chǎn)能力.要加快釜的傳熱速率以提高生產(chǎn)能力，可以提高傳熱系數(shù)，增加總傳熱面積和 降低水溫以擴(kuò)大溫差三方面來(lái)解決.山于釜夾套面積已定，釜容量愈大其單位容積傳 熱面(F/V)就相對(duì)減小，過(guò)多內(nèi)冷管的設(shè)置乂影響到清釜操作和攪拌效果，因此提高F 就受到了限制.水溫方面則山于增加制冷費(fèi)用，以及過(guò)低璧溫對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的不利影響， 而僅在超大型釜中被采用.所以提高總傳熱系數(shù)K的辦法，成為L(zhǎng)I前聚合釜保證生 產(chǎn)能力的主要措施之一.由于設(shè)計(jì)任務(wù)量大，需要用多臺(tái)反應(yīng)器，為了便于設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造，降低設(shè)備費(fèi)用，可取每個(gè)反應(yīng)器的體積相同，對(duì)于此反應(yīng)可選用國(guó)產(chǎn)不銹鋼聚合釜，因此 以下確定需要反應(yīng)

60、釜的個(gè)數(shù).日產(chǎn)量：Wd=12X 107=4. OX 105kg/d生產(chǎn)周期：T = T R+ T a式中T 一一個(gè)生產(chǎn)周期的時(shí)間，h；T R一反應(yīng)所需的時(shí)間，h：Td投料、出料、升溫等輔助操作時(shí)間，ho對(duì)于本反應(yīng)，T R二4. 5h, T a二2h, T二6. 5h,裝料系數(shù)二VR/VT,式中VR一反 應(yīng)液體體積，m3,此攪拌壺反應(yīng)器沒(méi)有起泡式沸騰時(shí)，=0. 8o訃算反應(yīng)器體積及臺(tái)數(shù)VR=WdX170. 27X T/ ( pmX24X70)=4. OX 105X 170. 27X6. 5/(962X24X70)二 273. 92m3所以 VT=VR/ 4=273. 92/0. 8=342. 4