年產(chǎn)10萬(wàn)噸聚氯乙烯生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)方案

PAGE材料科學(xué)與工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)材料科學(xué)與工程 設(shè)計(jì)題目年產(chǎn)10萬(wàn)噸聚氯乙烯生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)總說(shuō)明聚氯乙烯（PVC）是一種熱塑性合成樹(shù)脂，有優(yōu)良的電絕緣性，難以自燃，主要用于生產(chǎn)透明薄膜、塑料管件、各類板材等。其再加工產(chǎn)品在全球不同領(lǐng)域都有著非常廣泛的應(yīng)用。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，本設(shè)計(jì)進(jìn)行了年產(chǎn)10萬(wàn)噸聚氯乙烯（PVC）工藝的設(shè)計(jì)。在查閱、參考大量文獻(xiàn)以及對(duì)以往部分車間設(shè)計(jì)的研究學(xué)習(xí)下，進(jìn)行了科學(xué)的設(shè)計(jì)以及對(duì)相關(guān)物料的衡算。本設(shè)計(jì)計(jì)劃采用懸浮聚合法生產(chǎn)聚氯乙烯，原料為氯乙烯單體以及混合用有機(jī)過(guò)氧化物和偶氮類引發(fā)劑、明膠分散劑和去離子水。結(jié)合所選擇的生產(chǎn)工藝方案和產(chǎn)品生產(chǎn)實(shí)際情況，進(jìn)行了有關(guān)物料和熱量平衡的計(jì)算。安排每日三班次，每班8小時(shí)的生產(chǎn)強(qiáng)度，設(shè)計(jì)可達(dá)到日產(chǎn)303噸年產(chǎn)達(dá)10萬(wàn)噸的聚氯乙烯生產(chǎn)車間。本設(shè)計(jì)也充分考慮到工作人員的工作環(huán)境以及工作安全性，盡可能將車間規(guī)劃為安全的，綠色的，在工作人員遵守車間操作規(guī)程的情況下，工作更加安全高效。本設(shè)計(jì)由許春華副教授指導(dǎo)，在反應(yīng)確定、生產(chǎn)流程安排等整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中提出了許多寶貴意見(jiàn)，使得設(shè)計(jì)能更高效地完成，在此學(xué)生表示衷心感謝。鑒于知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)所限，設(shè)計(jì)難免存在欠缺，懇請(qǐng)批閱老師批評(píng)指正。

目錄TOC\o"2-3"\h\z\t"標(biāo)題1,1,一級(jí)標(biāo)題,1,二級(jí)標(biāo)題,2,三級(jí)標(biāo)題,3,參考文獻(xiàn),4"1總論 21.1概述 21.1.1聚氯乙烯（PVC）概述與應(yīng)用范圍 21.1.2聚氯乙烯（PVC）改性品種 21.1.3聚氯乙烯（PVC）生產(chǎn)行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展前景 21.2聚氯乙烯（PVC）產(chǎn)品的分類和命名 21.2.1聚氯乙?。≒VC）產(chǎn)品分類 21.2.2聚氯乙?。≒VC）產(chǎn)品命名 21.3聚氯乙烯（PVC）生產(chǎn)方法[5] 21.3.1懸浮聚合法[6] 21.3.2乳液聚合法 21.3.3本體聚合法 21.3.4溶液聚合法 21.4設(shè)計(jì)規(guī)模原料選擇與產(chǎn)品規(guī)格 21.4.1設(shè)計(jì)規(guī)模 21.4.2主要原料規(guī)格及技術(shù)指標(biāo) 21.4.3產(chǎn)品規(guī)格 22工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算 22.1工藝原理 22.2工藝條件影響因素 22.2.1聚氯乙烯（PVC）聚合主要影響因素 22.3工藝路線選擇 22.3.1工藝路線選擇原則 22.3.2懸浮法聚氯乙烯（PVC）工藝流程具體工藝路線 22.3.3工藝流程示意圖 22.4工藝配方與工藝參數(shù) 22.4.1工藝配方（質(zhì)量份）： 22.4.2工藝參數(shù)： 22.5物料衡算 22.5.2物料衡算的方法與步驟 22.5.3物料衡算 22.6熱量衡算 22.6.1熱量衡算的意義和作用 22.6.2熱量衡算 23設(shè)備選型 23.1選型原則 23.2關(guān)鍵設(shè)備選擇與計(jì)算 23.2.2傳熱元件計(jì)算 23.2.3攪拌器的選擇 23.3關(guān)鍵設(shè)備選用 23.4其它設(shè)備選擇 23.5關(guān)鍵設(shè)備一覽表 24車間布置設(shè)計(jì) 24.1車間設(shè)備布置原則 24.2車間設(shè)備平面布置原則 24.3車間設(shè)備立面布置原則 24.4車間操作人員安排 24.5車間平面布局圖 25非工藝設(shè)計(jì) 25.1環(huán)境保護(hù) 25.2公用工程 25.2.1供水 25.2.2供電 25.2.3供暖 25.2.4通風(fēng) 2致謝 2參考文獻(xiàn) 21總論1.1概述1.1.1聚氯乙烯（PVC）概述與應(yīng)用范圍聚氯乙烯簡(jiǎn)稱PVC，是由氯乙烯在引發(fā)劑作用下聚合而成的熱塑性樹(shù)脂，是氯乙烯的均聚物。氯乙烯均（OVC）聚物和氯乙烯（PVC）共聚物統(tǒng)稱為氯乙烯樹(shù)脂。聚氯乙烯（PVC）為無(wú)定形結(jié)構(gòu)的白色粉末，支化度較小。工業(yè)生產(chǎn)的聚氯乙烯（PVC）分子量一般在5萬(wàn)～12萬(wàn)范圍內(nèi)，具有較大的多分散性，分子量隨聚合溫度的降低而增加；聚氯乙烯（PVC）無(wú)固定熔點(diǎn)，80～85℃時(shí)開(kāi)始軟化，130℃時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)檎硰棏B(tài)，160～180℃時(shí)則開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)。聚氯乙烯（PVC）有較好的機(jī)械性能，抗張強(qiáng)度60MPa左右，沖擊強(qiáng)度5～10kJ/m2，有優(yōu)異的介電性能但對(duì)光和熱的穩(wěn)定性差，在100聚氯乙烯（PVC）非常堅(jiān)硬，溶解性也很差，只能溶于環(huán)己酮、二氯乙烷和四氫呋喃等少數(shù)溶劑中，對(duì)有機(jī)和無(wú)機(jī)酸、堿、鹽均穩(wěn)定，化學(xué)穩(wěn)定性隨使用溫度的升高而降低。聚氯乙烯（PVC）溶解在丙酮-二硫化碳或丙酮－苯混合溶劑中可用于干法紡絲或濕法紡絲而成纖維，稱氯綸。另外，聚氯乙烯（PVC）具有難燃、耐酸堿、抗微生物、耐磨并具有較好的保暖性和彈性。聚氯乙烯（PVC）可通過(guò)模壓成型、層合成型、注塑成型、擠塑成型、壓延成型、吹塑中空成型等方法進(jìn)行加工，所以聚氯乙烯（PVC）制品廣泛用工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)、電子電氣、交通運(yùn)輸、電力、電訊通信業(yè)、包裝業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。聚氯乙烯（PVC）的硬質(zhì)制品甚至可代替金屬制成各種工業(yè)行材，如門窗、管道、閥門絕緣板和防腐材料等，也可用做收音機(jī)、電話、電視機(jī)、蓄電池等外殼或家具、玩具等。聚氯乙烯（PVC）輕質(zhì)品則可制成薄膜，加工制作雨披、桌布、包裝材料、農(nóng)膜等，其再加工產(chǎn)品可以制成人造革、電線、電纜等的絕緣層[1]。1.1.2聚氯乙烯（PVC）改性品種聚氯乙烯（PVC）性脆，熱穩(wěn)定性差，不易加工。為了改善其性能，增加品種，可進(jìn)行改性，改性的品種有氯乙烯共聚物、聚氯乙烯共混物和氯化聚氯乙烯等。[2](1)氯乙烯共聚物氯乙烯可以和乙烯、丙烯、醋酸乙烯酯、偏二氯乙烯、丙烯腈和丙烯酸酯類等單體共聚，共聚物的產(chǎn)量占聚氯乙烯總產(chǎn)量的25%以下。(A)氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物采用懸浮共聚法，一般生產(chǎn)醋酸乙烯酯含量3%～5%和13%～15%的兩個(gè)品級(jí)，可用于制造塑料地板、涂料、薄膜、壓塑制品、唱片及短纖維等。(B)氯乙烯-偏二氯乙烯共聚物美國(guó)陶氏化學(xué)公司在30年代就研制成功了偏二氯乙烯含量在50%以上的氯乙烯共聚物，商品名莎綸B(SaranB)這種共聚物耐老化，耐臭氧，機(jī)械性能好，能溶于四氫呋喃、環(huán)己酮及氯苯等有機(jī)溶劑，溶液具有較好的粘合性與成膜性。用這種共聚物制得的薄膜無(wú)毒、透明，具有極低的透氣性與透濕性，是極好的食品包裝材料。這種共聚物也是一種優(yōu)良的防腐蝕材料。由其制造的纖維稱偏氯綸，可做漁網(wǎng)、座墊編織物和化工濾布等。(C)丙烯-氯乙烯或乙烯－氯乙烯共聚物丙烯含量約10%的共聚物，用于吹塑成型和注射成型等。與氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物相比，加工溫度較低、且與熱分解溫度間隔大，熔體流動(dòng)性好，無(wú)毒，透明。乙烯-氯乙烯共聚物，也是用懸浮法在75℃和壓力1.2～96MPa下共聚而成，乙烯含量為4%～43%(D)氯乙烯接枝共聚物以乙烯－醋酸乙烯酯樹(shù)脂為基材的氯乙烯接枝共聚物，具有優(yōu)良的耐沖擊性、耐氣候性和耐熱性，適于作室外用建筑材料。用聚丙烯酸酯與氯乙烯的接枝共聚物。在西歐，接枝共聚物已有逐步取代相應(yīng)的共混物的趨勢(shì)。(2)聚氯乙烯共混物聚氯乙烯板材用其他樹(shù)脂與PVC共混，是一種能多方面改進(jìn)PVC性能的好方法。用機(jī)械共混法使PVC與乙烯-醋酸乙烯酯樹(shù)脂共混，能起到長(zhǎng)效的增塑作用，改善沖擊強(qiáng)度、耐寒性及加工性。聚氯乙烯與丁腈橡膠，氯化聚乙烯或ABS樹(shù)脂共混，也可以顯著改善韌性，耐寒性和加工性。與甲基丙烯酸甲酯－丁二烯－苯乙烯共聚物（見(jiàn)聚苯乙烯）的共混物，不僅沖擊強(qiáng)度高，而且可以得到透明制品。聚氯乙烯共混物的研究與生產(chǎn)，品種不斷增加，使用范圍不斷擴(kuò)大。(3)氯化聚氯乙烯聚氯乙烯（PVC）經(jīng)氯化而得的一種熱塑性樹(shù)脂，由溶液氯化法制得的，俗稱過(guò)氯乙烯，簡(jiǎn)稱CPVC，含氯量61～68%，氫原子沒(méi)有全部被氯取代。白色或淡黃紫色粉末，溶解性比聚氯乙烯好，能溶于丙酮、氯苯、二氯乙烷和四氯乙烷，耐熱性比聚氯乙烯高20～40℃，耐寒性比聚氯乙烯約低25℃，不易燃燒，耐氣候、耐化學(xué)藥品及耐水性均優(yōu)，可以用擠出法生產(chǎn)管材,主要作熱水上水管使用。氯化聚氯乙烯的溶液有良好的粘合性、成膜性和成纖性，可用于膠粘劑、清漆和紡絲。膠粘劑主要用于粘接聚氯乙烯（PVC其生產(chǎn)方法有兩種：（A）溶液氯化法將聚氯乙烯溶于氯苯或四氯乙烷，在襯鋁或搪瓷的反應(yīng)釜中，于光或自由基引發(fā)下，攪拌并通入氯氣，在70℃（B）懸浮氯化法將聚氯乙烯（PVC）懸浮于含二氯甲烷膨潤(rùn)劑的水或稀鹽酸溶液中，在加壓釜內(nèi)通入氯氣，于60℃1.1.3聚氯乙烯（PVC）生產(chǎn)行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展前景聚氯乙烯（PVC）廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、電力電訊、包裝業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。2010年我國(guó)聚氯乙烯（PVC）生產(chǎn)能力約為1200萬(wàn)噸，產(chǎn)量為1100萬(wàn)噸，凈進(jìn)口量達(dá)近200萬(wàn)噸，消費(fèi)年增長(zhǎng)率在10.5％左右。隨著節(jié)水灌溉政策、建筑用化學(xué)建材、包裝業(yè)、電子電氣業(yè)、汽車業(yè)等下游行業(yè)對(duì)聚氯乙烯（PVC）的需求急速增長(zhǎng)，未來(lái)幾年我國(guó)對(duì)聚氯乙烯（PVC）(PVC)的需求依然會(huì)保持較高的增長(zhǎng)速度。2011年全球PVC消費(fèi)量約為3500萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)到2015年我國(guó)聚氯乙烯（PVC）樹(shù)脂的需求量將達(dá)到近1500萬(wàn)噸，2020年將達(dá)到2160萬(wàn)噸。1.2聚氯乙烯（PVC）產(chǎn)品的分類和命名1.2.1聚氯乙?。≒VC）產(chǎn)品分類根據(jù)生產(chǎn)方法的不同，PVC可分為：通用型PVC樹(shù)脂、高聚合度PVC樹(shù)脂、交聯(lián)PVC樹(shù)脂。通用型PVC樹(shù)脂是由氯乙烯單體在引發(fā)劑的作用下聚合形成的；高聚合度PVC樹(shù)脂是指在氯乙烯單體聚合體系中加入鏈增長(zhǎng)劑聚合而成的樹(shù)脂；交聯(lián)PVC樹(shù)脂是在氯乙烯單體聚合體系中加入含有雙烯和多烯的交聯(lián)劑聚合而成的樹(shù)脂。根據(jù)氯乙烯單體的獲得方法來(lái)區(qū)分，可分為電石法、乙烯法和進(jìn)口（EDC、VCM)單體法（習(xí)慣上把乙烯法和進(jìn)口單體法統(tǒng)稱為乙烯法）。根據(jù)聚合方法，聚氯乙烯可分為四大類：懸浮法聚氯乙烯，乳液法聚氯乙烯、本體法聚氯乙烯、溶液法聚氯乙烯。懸浮法聚氯乙烯是目前產(chǎn)量最大的一個(gè)品種，約占PVC總產(chǎn)量的80%左右。四種聚氯乙烯的基本特性見(jiàn)表1.2.1。[3]表1-1不同合成方法制得聚氯乙烯（PVC）產(chǎn)品特性比較生產(chǎn)方法特性懸浮聚合法不含金屬離子，有良好的電絕緣性及熱穩(wěn)定性乳液聚合法顆粒較細(xì)，含雜質(zhì)較多，電絕緣性及熱穩(wěn)定性不及懸浮法本體聚合法含雜質(zhì)極少純度高。熱穩(wěn)定性和電絕緣性優(yōu)于懸浮法溶液聚合法含雜質(zhì)極少純度高，成本高，價(jià)格高。聚合物的分子量不高1.2.2聚氯乙稀（PVC）產(chǎn)品命名懸浮法聚氯乙烯按絕對(duì)黏度分六個(gè)型號(hào)：XS-1、XS-2……XS-6；XJ-1、XJ-2……、XJ-6。型號(hào)中各字母的意思：X-懸浮法；S-疏松型；J-緊密型；國(guó)產(chǎn)懸浮法聚氯乙烯的特性請(qǐng)見(jiàn)表1.2.2。[4]表1-2國(guó)產(chǎn)懸浮法聚氯乙烯的特性產(chǎn)品型號(hào)絕對(duì)黏度mPa·s平均聚合度XS-1/XJ-1>2.10≥1340XS-2/XJ-21.90～2.101110～1340XS-3/XJ-31.80～1.90980～1110XS-4/XJ-41.70～1.80850～980XS-5/XJ-51.60～1.70720～850XS-6/XJ-61.50～1.60590～7201.3聚氯乙烯（PVC）生產(chǎn)方法[5]聚氯乙烯（PVC）是由氯乙烯單體通過(guò)自由基聚合而成，聚合度n一般在500--20000范圍內(nèi)，其分子結(jié)構(gòu)式如下：聚氯乙烯（PVC）按聚合方法分四大類：懸浮法聚氯乙烯（PVC），乳液法聚氯乙烯（PVC）、本體法聚氯乙烯（PVC）、溶液法聚氯乙烯（PVC）。本設(shè)計(jì)計(jì)劃采用懸浮法生產(chǎn)聚乙烯。懸浮法(主要是水相懸浮法)生產(chǎn)的氯化聚氯乙烯（PVC）為非均質(zhì)產(chǎn)品,溶解度相對(duì)于溶液法產(chǎn)品低,但熱穩(wěn)定性高,主要用于制造管材、管件、板材等[4]。1.3.1懸浮聚合法[6]使單體呈微滴狀懸浮分散于水相中，選用的油溶性引發(fā)劑則溶于單體中，聚合反應(yīng)就在這些微滴中進(jìn)行，聚合反應(yīng)熱及時(shí)被水吸收，為了保證這些微滴在水中呈珠狀分散，需要加入懸浮穩(wěn)定劑，如明膠、聚乙烯醇、甲基纖維素、羥乙基纖維素等。引發(fā)劑多采用有機(jī)過(guò)氧化物和偶氮化合物，如過(guò)氧化二碳酸二異丙酯、過(guò)氧化二碳酸二環(huán)己酯、過(guò)氧化二碳酸二乙基己酯和偶氮二異庚腈、偶氮二異丁腈等。聚合是在帶有攪拌器的聚合釜中進(jìn)行的。聚合后，物料流入單體回收罐或汽提塔內(nèi)回收單體。然后流入混合釜，水洗再離心脫水、干燥即得樹(shù)脂成品。氯乙烯單體應(yīng)盡可能從樹(shù)脂中抽除。聚合時(shí)為保證獲得規(guī)定的分子量和分子量分布范圍的樹(shù)脂并防止爆聚，必須控制好聚合過(guò)程的溫度和壓力。樹(shù)脂的粒度和粒度分布則由攪拌速度和懸浮穩(wěn)定劑的選擇與用量控制。樹(shù)脂的質(zhì)量以粒度和粒度分布、分子量和分子量分布、表觀密度、孔隙度、魚(yú)眼、熱穩(wěn)定性、色澤、雜質(zhì)含量及粉末自由流動(dòng)性等性能來(lái)表征。聚合反應(yīng)釜是主要設(shè)備，由鋼制釜體內(nèi)襯不銹鋼或搪瓷制成，裝有攪拌器和控制溫度的傳熱夾套，或內(nèi)冷排管、回流冷凝器等。為了降低生產(chǎn)成本，反應(yīng)釜的容積已由幾立方米、十幾立方米逐漸向大型化發(fā)展，最大已達(dá)到200m。聚合釜經(jīng)多次使用后要除垢。以聚乙烯醇和纖維素醚類等為懸浮穩(wěn)定劑制得的聚氯乙烯（PVC）一般較疏松，孔隙多，表面積大，容易吸收增塑劑和塑化。1.3.2乳液聚合法最早的工業(yè)生產(chǎn)聚氯乙烯（PVC）的一種方法。在乳液聚合中，除水和氯乙烯單體外，還要加入烷基磺酸鈉等表面活性劑作乳化劑，使單體分散于水相中而成乳液狀，以水溶性過(guò)硫酸鉀或過(guò)硫酸銨為引發(fā)劑，還可以采用“氧化-還原”引發(fā)體系，聚合歷程和懸浮法不同。也有加入聚乙烯醇作乳化穩(wěn)定劑，十二烷基硫醇作調(diào)節(jié)劑，碳酸氫鈉作緩沖劑的。聚合方法有間歇法、半連續(xù)法和連續(xù)法三種。聚合產(chǎn)物為乳膠狀，乳液粒徑0.05～2μm,可以直接應(yīng)用或經(jīng)噴霧干燥成粉狀樹(shù)脂。乳液聚合法的聚合周期短，較易控制，得到的樹(shù)脂分子量高，聚合度較均勻，適用于作聚氯乙烯糊，制人造革或浸漬制品。乳液法聚合的配方復(fù)雜，產(chǎn)品雜質(zhì)含量較高。1.3.3本體聚合法聚合裝置比較特殊，主要由立式預(yù)聚合釜和帶框式攪拌器的臥式聚合釜構(gòu)成。聚合分兩段進(jìn)行，單體和引發(fā)劑先在預(yù)聚合釜中預(yù)聚1h，生成種子粒子，這時(shí)轉(zhuǎn)化率達(dá)8%～10%，然后流入第二段聚合釜中，補(bǔ)加與預(yù)聚物等量的單體，繼續(xù)聚合。待轉(zhuǎn)化率達(dá)85%～90%，排出殘余單體，再經(jīng)粉碎、過(guò)篩即得成品。樹(shù)脂的粒徑與粒形由攪拌速度控制，反應(yīng)熱由單體回流冷凝帶出。此法生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單，產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)成本也較低。1.3.4溶液聚合法溶液聚合法與乳液聚合法基本類似，在溶液聚合中，單體溶解在一種有機(jī)溶劑（如n-丁烷或環(huán)己烷）中引發(fā)聚合，隨著反應(yīng)的進(jìn)行聚合物沉淀下來(lái)。溶液聚合反應(yīng)專門用于生產(chǎn)特種氯乙烯與醋酸乙烯共聚物（通產(chǎn)醋酸乙烯含量在10-25%）。這種溶液聚合反應(yīng)生產(chǎn)的共聚物純凈、均勻，具有獨(dú)特的溶解性和成膜性。在本設(shè)計(jì)中，采用傳統(tǒng)懸浮聚合法生產(chǎn)聚氯乙烯。1.4設(shè)計(jì)規(guī)模原料選擇與產(chǎn)品規(guī)格1.4.1設(shè)計(jì)規(guī)模本設(shè)計(jì)規(guī)模為年產(chǎn)10萬(wàn)噸聚氯乙烯（PVC），年實(shí)際工作日為330天，日生產(chǎn)能力為303噸。1.4.2主要原料規(guī)格及技術(shù)指標(biāo)用于懸浮聚合的氯乙烯單體純度在99%以上，其他雜質(zhì)的含量見(jiàn)下表。表1-3原、輔料規(guī)格序號(hào)名稱含量％1乙烯0.00022丙烯0.00023乙炔0.00024丁二烯0.00025１-丁烯-３-炔06二氧化合物0.00017水0.058HCl0去離子水規(guī)格見(jiàn)下表。表1-4去離子水的規(guī)格序號(hào)項(xiàng)目數(shù)值1導(dǎo)電率/0.52pH值7.03氧含量,％0.000014硬度05SiO2,％06SO3,％0.000017氯,％08蒸發(fā)殘留物％01.4.3產(chǎn)品規(guī)格產(chǎn)品及副產(chǎn)品規(guī)格見(jiàn)下表。表1-5產(chǎn)品規(guī)格序號(hào)純度單體含量其它雜質(zhì)H2OPH備注精聚氯乙烯（PVC）≥99%≤0.1≤0.6≤0.32.7-3.7優(yōu)級(jí)品精聚氯乙烯（PVC）≥98%≤0.1≤1.0≤0.92.5-3.8一等品精聚氯乙烯（PVC）≥97%≤0.2≤1.5≤1.32.5-3.8合格品主要原料購(gòu)買途徑見(jiàn)下表。表1-6主要原料購(gòu)買途徑原料名稱購(gòu)買途徑氯乙烯杭州力科化工有限公司丙烯杭州力科化工有限公司乙炔上海佳杰特種氣體丁二烯吉益化工1–丁烯–3–炔吉益化工去離子水上海沈氏環(huán)?？萍加邢薰綡CL愛(ài)康尼克公司

2工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算2.1工藝原理氯乙烯的聚合屬于自由基型聚合反應(yīng)。聚合時(shí)所采用的引發(fā)劑為油溶性的偶氮類、有機(jī)過(guò)氧化物類和氧化還原引發(fā)體系。其反應(yīng)迅速并且同時(shí)會(huì)放出大量的反應(yīng)熱。鏈增長(zhǎng)的方工為頭尾相連。聚合反應(yīng)過(guò)程存在著很大程度的增長(zhǎng)鏈向單體的轉(zhuǎn)移，是影響產(chǎn)物相對(duì)分子質(zhì)量的主要因素，這種鏈轉(zhuǎn)移會(huì)隨溫度的升高而加快。聚氯乙烯（PVC）由氯乙烯單體通過(guò)自由基聚合而成，聚合度n一般在500--20000范圍內(nèi)，其分子結(jié)構(gòu)式如下：氯乙烯的懸浮聚合是生產(chǎn)聚氯乙烯（PVC）的主要方法，這種方法具有操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品質(zhì)量好，經(jīng)濟(jì)效益好，用途廣泛等特點(diǎn)，比較適于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。在樹(shù)脂質(zhì)量上，用懸浮聚合生產(chǎn)的聚氯乙烯（PVC）樹(shù)脂的孔隙率提高了300%以上，經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理后樹(shù)脂中單體氯乙烯的殘留量由原來(lái)的0.1%降到0.0005%以下。另外，由于清釜技術(shù)和殘留單體回收技術(shù)的發(fā)展，減少了開(kāi)釜次數(shù)，進(jìn)而減少了氯乙烯單體的釋放量；采用燒結(jié)，冷凝或吸收方法汽提品和處理廢氣，從而進(jìn)一步減少了氯乙烯單體的消耗。2.2工藝條件影響因素2.2.1聚氯乙烯（PVC）聚合主要影響因素（1）單體純度用于懸浮聚合的氯乙烯單體純度應(yīng)在99.9%以上。所以生產(chǎn)原料對(duì)聚氯乙烯（PVC）質(zhì)量很重要。氯乙烯中雜質(zhì)的含量應(yīng)盡可能低一些，其中脫鹽水PH值最好近乎中性，在6.5至7.5之間，導(dǎo)率應(yīng)小于2um/cm。乙炔參與聚合后,會(huì)形成不飽和鍵使產(chǎn)物熱穩(wěn)定性變壞，由于不飽和多氯化物存在，不但會(huì)降低聚合速率、降低產(chǎn)物聚合度還易產(chǎn)生支鏈，從而使產(chǎn)品性能變壞。（2）引發(fā)劑反應(yīng)中引發(fā)劑多采用有機(jī)過(guò)氧化物和偶氮類引發(fā)劑，其中有機(jī)過(guò)氧化物指的是過(guò)氧化二碳酸酯、過(guò)氧化酯類。它們既可以單獨(dú)使用，也可以兩種或兩種以上引發(fā)活性不同的引發(fā)劑復(fù)合使用，引發(fā)劑復(fù)合使用的效果比單獨(dú)使用更好，可另反應(yīng)速度更均勻，操作更加穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量好，同時(shí)加強(qiáng)了反映的安全性。引發(fā)劑的用量可以采用下式進(jìn)行估算后，再通過(guò)少量實(shí)驗(yàn)進(jìn)行微量調(diào)整，其計(jì)算公式如下：I（％）=NrM×10-4/[1-exp(-0.693t/t1/2)式中：I：工業(yè)上引發(fā)劑用量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），％；Nr：引發(fā)劑理論消耗量，等于（1加減慢0.1）mol/tpvc)；用AIBN時(shí),取0.9；用DCPD、EHP等過(guò)氧化二碳酯時(shí)，取1.1；M：引發(fā)劑的相對(duì)分子質(zhì)量；t：聚合時(shí)間/h；t1/2：引發(fā)劑分解半衰期/h。工業(yè)生產(chǎn)中聚合的時(shí)間一般控制在5～10h，應(yīng)用選擇t1/2為2～3h的引發(fā)劑。如果采用復(fù)合型引發(fā)劑，最好是一種引發(fā)劑的t1/2為4～6h。（3）分散劑工業(yè)常用分散劑主要有明膠、聚乙烯醇、羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素和苯乙烯-順丁烯二酸酐等。工業(yè)上常以纖維素類（如羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素等）和醇解度75％～90％的聚乙烯醇作為主分散劑，以非離子山梨糖醇（如一月桂酸酯、一硬脂酸酯、三硬脂酸酯等）作為輔助分散劑，也可兩者進(jìn)行復(fù)合使用。（4）水質(zhì)與水量氯乙烯的懸浮聚合應(yīng)使用去離子水，其規(guī)格要求如（表-去離子的規(guī)格）所示。尤其水中的氯離子、鐵和氧等的含量應(yīng)嚴(yán)格控制，其中氯離子若超過(guò)一定含量會(huì)造成樹(shù)脂顆粒形成不均；水中的鐵會(huì)降低樹(shù)脂的熱穩(wěn)定性，并可能組織反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。其水的用量與樹(shù)脂的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，緊密型樹(shù)脂（以吸膠為分散劑）單體與水的質(zhì)量比為1：1.1～1：1.3；疏松型樹(shù)脂（以聚乙烯醇為分散劑）單體與水的質(zhì)量比為1：1～1：2.0。（5）系統(tǒng)中的氧由于氧對(duì)聚合有緩聚和阻聚作用，在單體自由基存在下，氧能與單體作用生成過(guò)氧化高聚物[-CH2-CHCL-O-O-]n，此物質(zhì)易水解行成酸類物質(zhì)破壞懸浮液和產(chǎn)品的穩(wěn)定性，因此從聚合角度以及安全角度考慮，應(yīng)將各種原料中的氧和系統(tǒng)中的氧完全清除干凈。（6）其他助劑（A）pH調(diào)節(jié)劑氯乙烯懸浮聚合時(shí)pH值應(yīng)控制在7～8，即在偏堿性的條件下進(jìn)行聚合。這樣可確保引發(fā)劑有良好的分解速率，；另分散劑更穩(wěn)定，防止因產(chǎn)物裂解產(chǎn)生HCL從而造成懸浮液的不穩(wěn)定，進(jìn)而造成黏釜、清釜和傳熱困難，最終影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此需要加入水溶性碳酸鹽、磷酸鹽、醋酸鈉等物質(zhì)作為緩沖來(lái)調(diào)節(jié)pH值。（B）防黏釜?jiǎng)┰诼纫蚁┑膽腋【酆现?，存在黏釜現(xiàn)象，不但影響聚合的傳熱，也影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量，而且人工清釜?jiǎng)趧?dòng)強(qiáng)度大，會(huì)影響到工人健康，所以應(yīng)采用一定措施防止黏釜現(xiàn)象的產(chǎn)生。在此采用加入防黏釜?jiǎng)┑男问浇鉀Q上述問(wèn)題。常用的防黏釜?jiǎng)┦强梢栽谒嘀屑尤胨嘧杈蹌┤绱渭谆{(lán)、硫化鈉等；或在釜民壁、攪拌器等設(shè)備上均勻噴涂一定量的水浴黑、亞硝基P鹽或多元酚的縮合物等。若依然發(fā)現(xiàn)有黏釜現(xiàn)象，可采用高壓（14.7～39.2Mpa）水沖洗法清洗。（C）泡沫抑制（消泡劑）消泡劑在此選用鄰苯二甲酸二丁酯或（未）飽和的C6～C20羧酸甘油酯。（7）聚合溫度與壓力（A）聚合溫度氯乙烯懸浮聚合的溫度高低決定了聚合產(chǎn)物相對(duì)分子質(zhì)量的大小，因此必須嚴(yán)格控制聚合的溫度。在實(shí)際生產(chǎn)中，一般應(yīng)控制溫度在正常溫度的正負(fù)0.5℃范圍內(nèi)，并且要確保溫度控制平穩(wěn)，采取適當(dāng)降溫處理手段，防止出現(xiàn)異常現(xiàn)象。在此采用大流量低溫差循環(huán)方式。（B）聚合壓力在反應(yīng)溫度下，氯乙烯有一定的蒸汽壓力，只有在聚合末期，大最單體聚合后，其蒸氣壓力才會(huì)有一定程度的下降[6]。2.3工藝路線選擇2.3.1工藝路線選擇原則工藝路線的選擇即生產(chǎn)方法的選擇。許多輕化工產(chǎn)品生產(chǎn)的一個(gè)特點(diǎn)就是生產(chǎn)方法的多樣化。所以應(yīng)對(duì)不同的工藝路線逐個(gè)進(jìn)行分析研究，通過(guò)比較分析找出一條符合實(shí)際的最優(yōu)工藝路線，確定后即可進(jìn)行工藝流程的設(shè)計(jì)。工藝流程設(shè)計(jì)的應(yīng)注意其可靠性、先進(jìn)性以及可操作性三點(diǎn)。在此本設(shè)計(jì)計(jì)劃采用乳液懸浮法在引發(fā)劑作用下發(fā)生加成反應(yīng)制取聚氯乙烯（PVC）。2.3.2懸浮法聚氯乙烯（PVC）工藝流程具體工藝路線(1)聚合懸浮聚合的過(guò)程是先利用水泵將去離子水打入聚合釜中并啟動(dòng)攪拌器,然后依次將分散劑、引發(fā)劑及其他助劑溶液加入聚合釜，再在聚合釜夾套內(nèi)通入蒸汽和熱水，當(dāng)聚合釜內(nèi)溫度升高至聚合所需溫度（50～58℃）后，改為通冷卻水，控制聚合溫度不超過(guò)反應(yīng)溫度的正負(fù)0.5℃。而當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)60～70％，會(huì)有自加速現(xiàn)象發(fā)生，此時(shí)反應(yīng)加快，劇烈放熱，此時(shí)應(yīng)大量通入冷卻水，待釜內(nèi)壓力達(dá)最高0.687～0.981Mpa時(shí),即可使聚合物膨脹泄壓出料,。因?yàn)榫勐纫蚁≒VC）粒的疏松程度與泄壓膨脹的壓力有關(guān)，因此要根據(jù)不同要求控制泄壓時(shí)的壓力。少量未聚合的氯乙烯單體則通過(guò)泡沫捕集器排入氯乙烯氣柜，再次循環(huán)使用。而氯乙烯氣體中帶出的少量樹(shù)脂在可在泡沫捕集器中捕集下來(lái)，流至沉降池作為次品處理。[7](2)堿處理將聚合物懸浮溶液送至堿處理釜，使用濃度為36％～42％的NaOH溶液進(jìn)行處理,其加入量為懸浮液的0.05%～0.2%左右,用蒸汽直接加熱至70～80℃并維持1.5～2.0h,然后利用氮?dú)膺M(jìn)行吹氣降溫至65℃以下時(shí),再進(jìn)行過(guò)濾和洗滌。采取堿處理的目的是破壞殘存的引發(fā)劑、分散劑、低聚物等揮發(fā)性物質(zhì)，使其轉(zhuǎn)化為能溶于熱水的物質(zhì)，以便于水洗清除。(3)樹(shù)脂的干燥方法聚氯乙烯（PVC）樹(shù)脂的干燥方法采用二段干燥法，即結(jié)合使用氣流干燥管與沸騰床干燥器，其中氣流干燥管用來(lái)脫除樹(shù)脂上的表面非結(jié)合水，沸騰床干燥器用來(lái)脫除樹(shù)脂內(nèi)部結(jié)合水。由于物料再次停留時(shí)間很長(zhǎng)，存在投資較大、熱效率較差、費(fèi)用較高等缺點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)往往會(huì)進(jìn)行較大的改進(jìn)，例如赫司特公司就采用MST旋風(fēng)干燥器，其具有停留時(shí)間適用、熱效率利用高等特點(diǎn)。(4)脫水與成品產(chǎn)物先在臥式刮刀自動(dòng)離心機(jī)或螺旋沉降式離心機(jī)中進(jìn)行過(guò)濾，再使用70～80℃熱水洗滌兩次。經(jīng)脫水后的樹(shù)脂含有一定量的水，此時(shí)再經(jīng)螺旋輸送器送入氣流干燥管，以140～150℃熱風(fēng)進(jìn)行第一段干燥，出口樹(shù)脂的含水量將小于4%；再通入沸騰床干燥器中以120℃熱風(fēng)進(jìn)行第二段干燥，得到含水量小于0.3%的聚氯乙烯（PVC）樹(shù)脂。再經(jīng)篩分、包裝后入庫(kù)。2.3.3工藝流程示意圖離心分離槽氣提塔堿處理釜漿料排放槽聚合釜去離子水離心分離槽氣提塔堿處理釜漿料排放槽聚合釜聚乙烯 引發(fā)劑 助劑 旋風(fēng)干燥床旋振篩旋風(fēng)干燥床旋振篩 成品儲(chǔ)存與包裝 成品儲(chǔ)存與包裝2.4工藝配方與工藝參數(shù)2.4.1工藝配方（質(zhì)量份）：去離子水100氯乙烯50～70懸浮劑（聚乙烯醇）0.05～0.5引發(fā)劑（過(guò)氧化二碳酸二異丙醇）0.02～0.3EHP過(guò)氧化二碳酸二（2-乙基己酯）緩沖劑（磷酸氫二鈉）0～0.1消泡劑（鄰苯二甲酸二丁酯）0～0.0022.4.2工藝參數(shù)：(1)聚合聚合溫度50～58℃（依PVC型號(hào)而定）聚合壓力初始0.687～0.981Mpa結(jié)束0.249～0.196Mpa聚合時(shí)間8～12h轉(zhuǎn)化率90％(2)堿處理NaOH濃度36％～42％加入量聚合漿液的0.05％～0.2％溫度70～80％時(shí)間1.5～2.0h(3)脫水緊密型樹(shù)脂含水率8％～15％疏松型樹(shù)脂含水率15％～20％(4)干燥第一段氣流干燥管干燥干燥溫度140～150℃風(fēng)速15m/s物料停留時(shí)間1.2s含水率＜4％第二段沸騰床干燥干燥溫度計(jì)120℃物料停留時(shí)間12min含水率＜0.3％2.5物料衡算2.5.1物料衡算的意義與作用物料衡算在化工計(jì)算中是最基本，最重要的內(nèi)容之一，是進(jìn)行化工計(jì)算的基礎(chǔ)。在化學(xué)工程中，為導(dǎo)出某一過(guò)程的基本方程式建立數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)或改造工藝流程及設(shè)備，了解與控制生產(chǎn)操作過(guò)程，核算生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)效益等都要進(jìn)行物料的衡算。物料衡算廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和設(shè)計(jì)。在工廠設(shè)計(jì)時(shí)，物料衡算是在確定工藝流程及工藝參數(shù)后即開(kāi)始的一項(xiàng)化工計(jì)算工作，此時(shí)設(shè)計(jì)工作從定性分析轉(zhuǎn)入定量計(jì)算。物料衡算是通過(guò)每一道工序的物料變化情況來(lái)進(jìn)行平衡計(jì)算，從而得到在正常生產(chǎn)情況下各種物料數(shù)量。通過(guò)物料衡算，在已知產(chǎn)品生產(chǎn)任務(wù)情況下，可計(jì)算出所需原材料、生成副產(chǎn)品、廢物等的生成量。此外通過(guò)物料衡算不僅可算出原材料消耗數(shù)額，計(jì)算出生產(chǎn)過(guò)程所產(chǎn)生的熱量變化，同時(shí)也為設(shè)備選型提供了依據(jù)，物料衡算的結(jié)果直接關(guān)系到車間運(yùn)輸量以及生產(chǎn)成本，對(duì)工廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有重要影響。2.5.2物料衡算的方法與步驟一：收集計(jì)算數(shù)據(jù)；二：原料，輔料，中間產(chǎn)物及產(chǎn)品的規(guī)格；三：過(guò)程中單位時(shí)間內(nèi)的物流量；四：有關(guān)消耗定額；五：有關(guān)轉(zhuǎn)化率，選擇性，單程收率；六：有關(guān)物理化學(xué)常數(shù)。（1）畫(huà)物料流程圖為了物料衡算時(shí)分析問(wèn)題更簡(jiǎn)便，便于展開(kāi)計(jì)算以及為準(zhǔn)備建立方程式，需根據(jù)計(jì)算任務(wù)畫(huà)出物料流程圖或物料衡算方框圖。圖應(yīng)盡可能詳盡，表明已知數(shù)據(jù)與未知數(shù)據(jù)，還應(yīng)畫(huà)出物料線，包括每股物料的名稱、數(shù)量、組成以及流向，還有與計(jì)算有關(guān)的工藝條件（如溫度，壓力，流量，配比等）。（2）確定衡算范圍在物料衡算中，有時(shí)會(huì)遇到較復(fù)雜的計(jì)算，為便于計(jì)算常采用劃定衡算范圍的方法，即衡算范圍一經(jīng)劃定，便可假想成為一個(gè)獨(dú)立體系，凡是通過(guò)邊界進(jìn)入體系的量屬于輸入項(xiàng)，而穿越邊界離開(kāi)體系的量屬于輸出項(xiàng)。（3）選定計(jì)算基準(zhǔn)若已知在流程中作為計(jì)算基準(zhǔn)的數(shù)量，則以此數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，采用“順?biāo)惴ā?，就能方便的?jì)算出單位時(shí)間的產(chǎn)品，中間產(chǎn)品以及三廢產(chǎn)量的各股物料量。若已知產(chǎn)品量且中間計(jì)算步驟較多則難以一下子算出原料量，此時(shí)可采取“倒推法”，即由已知產(chǎn)品量反向計(jì)算算出其他各物料的量。倘若年產(chǎn)量在數(shù)值上太大，不方便進(jìn)行計(jì)算，則可先假設(shè)按100千克或100摩爾原料出發(fā)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出產(chǎn)品產(chǎn)量后，與實(shí)際產(chǎn)量進(jìn)行比較，求出相差的系、倍數(shù)，以此系、倍數(shù)乘以原假設(shè)量，即可得到各股物料的實(shí)際量。在此設(shè)計(jì)中，直接采用順?biāo)惴ㄟM(jìn)行物料計(jì)算。（4）列出輸入-輸出物料平衡表列表以描述和識(shí)別所有進(jìn)入體系和離開(kāi)體系的物料量。再表中列出已知量和未知量，以及經(jīng)過(guò)導(dǎo)出和計(jì)算的有關(guān)數(shù)據(jù)。2.5.3物料衡算生產(chǎn)任務(wù)：年產(chǎn)10萬(wàn)噸噸丙酮氰醇生產(chǎn)時(shí)間：330天/年每天生產(chǎn)量：（100000噸×1000）/330天=3.03×105千克/天每小時(shí)生產(chǎn)量：(3.03×105)/24=1.26×103千克/小時(shí)（1）聚合釜物料衡算去離子水純度100%氯乙烯純度99%懸浮劑（聚乙烯醇）97%引發(fā)劑（過(guò)氧化二碳酸二異丙醇）97%緩沖劑（磷酸氫二鈉）99%消泡劑（鄰苯二甲酸二丁酯）99%轉(zhuǎn)化率：93%進(jìn)料：表2-1聚合釜進(jìn)料量名稱質(zhì)量（千克/小時(shí)）去離子水：2.17×103千克/小時(shí)氯乙烯：1.36×103千克/小時(shí)引發(fā)劑：0.48千克/小時(shí)懸浮劑1.05千克/小時(shí)緩沖劑2.25千克/小時(shí)消泡劑0.05千克/小時(shí)出料：表2-2聚合釜出料量名稱質(zhì)量（千克/小時(shí)）去離子水：1.96×103千克/小時(shí)聚氯乙烯（PVC）：1.28×103千克/小時(shí)氯乙烯：25千克/小時(shí)引發(fā)劑：0.005千克/小時(shí)懸浮劑1.05千克/小時(shí)緩沖劑2.25千克/小時(shí)消泡劑0.05千克/小時(shí)（2）堿中和釜物料衡算NaOH溶液濃度：36％NaOH溶液：聚氯乙烯（PVC）0.2：100溶劑水：20千克/小時(shí)聚氯乙烯（PVC）：1.28×103千克/小時(shí)轉(zhuǎn)化率為99.9%進(jìn)料：表2-3堿中和釜進(jìn)料量名稱質(zhì)量（千克/小時(shí)）NaOH溶液32千克/小時(shí)溶劑水20千克/小時(shí)聚氯乙烯（PVC）1.28×103千克/小時(shí)雜質(zhì)0.02千克/小時(shí)出料：表2-4堿中和釜出料量NaOH溶液0.025千克/小時(shí)溶劑水20千克/小時(shí)聚氯乙烯（PVC）1.28×103千克/小時(shí)雜質(zhì)11.5千克/小時(shí)NaOH溶液0.025千克/小時(shí)2.6熱量衡算2.6.1熱量衡算的意義和作用精細(xì)化工生產(chǎn)一般應(yīng)在規(guī)定的壓力、溫度和時(shí)間等工藝條件下進(jìn)行，生產(chǎn)過(guò)程中包括化學(xué)和物理過(guò)程，往往伴隨著能量變化，因此必須進(jìn)行能量衡算。生產(chǎn)中一般無(wú)軸功或軸功相對(duì)較小，可以忽略不計(jì)，所以能量衡算實(shí)質(zhì)上是熱量衡算。生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的化學(xué)熱效應(yīng)與物理變化熱效應(yīng)會(huì)使物料溫度上升或下降，為保證生產(chǎn)過(guò)程在一定溫度條件下進(jìn)行則需要環(huán)境與生產(chǎn)系統(tǒng)有熱量交換，對(duì)于新車間設(shè)計(jì)，熱量衡算是基于物料衡算進(jìn)行的，通過(guò)熱量衡算，可以確定傳熱設(shè)備的熱負(fù)荷情況，即通過(guò)確定在規(guī)定時(shí)間中攝入或逸出的熱量，從而確定傳熱劑消耗量，選擇恰當(dāng)?shù)膫鳠岱绞?，?jì)算傳熱面積。通過(guò)結(jié)合熱量與物料衡算，則可以確定設(shè)備的工藝尺寸，型號(hào)參數(shù)等。[8]2.6.2熱量衡算在解決實(shí)際問(wèn)題中，熱平衡方程為：Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6式中：Q1——各股物料帶入的熱量Q2——加熱劑（或冷卻劑）傳給設(shè)備和物料的熱量Q3——各種熱效應(yīng)，如反應(yīng)熱，溶解熱等Q4——各股物料帶走的熱量Q5——消耗在加熱設(shè)備上的熱量Q6——熱損失水的比熱為4.2KJ/（Kg·℃）乙烯的比熱為2.3KJ/（Kg·℃）引發(fā)劑和助劑的平均的比熱為2.7KJ/（Kg·℃）總熱損失（Q5+Q6）為反應(yīng)熱的10%（1）聚合釜的熱量衡算聚合釜氯乙烯水聚合釜25℃水 18℃引發(fā)劑和助劑聚乙烯=4.2×（100/146.3）+2.3×（46.3/146.3）=2.71KJ/（Kg·℃）=2.7×（124.4/146.3）+2.9×（15/146.3）+2.3×（6.9/146.3）=2.7KJ/（Kg·℃）Q3=10.5×4.3868×124400=5468798.16KJQ1=×m×t1Q4=×m×t2Q5+Q6=Q2×10%利用Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6（Q2符號(hào)為負(fù)）可求得：Q2=4974148.4KJ（2）堿中和的熱量衡算堿中和釜聚乙烯聚乙烯堿中和釜18℃ 水 水 25℃NaOH溶液雜質(zhì)=2.7×（124.4/146.3）+2.9×（15/146.3）+2.3×（6.9/146.3）=2.7KJ/（Kg·℃）=2.7×（131.7/146.3）+2.9×（10/146.3）+2.3×（4.63/146.3）=2.67KJ/（Kg·℃）Q3=10.5×4.3868×73=3208.2KJQ1=×m×t1Q4=×m×t2Q5+Q6=Q2×10%利用Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6（Q2符號(hào)為負(fù)）可求得：Q2=2999KJ（3）旋風(fēng)干燥床熱量衡算旋風(fēng)干燥床聚乙烯聚乙烯旋風(fēng)干燥床25℃ 水 水 40℃易揮發(fā)雜質(zhì)雜質(zhì)=2.7×（131.7/146.3）+2.9×（10/146.3）+2.3×（4.63/146.3）=2.67KJ/（Kg·℃）=2.7×（136.4/146.3）+2.9×（7/146.3）+2.3×（3.24/146.3）=2.69KJ/（Kg·℃）Q3=10.5×4.3868×4700=206618.6KJQ1=×m×t1Q4=×m×t2Q5+Q6=Q2×10%利用Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6（Q2符號(hào)為負(fù)）可求得：Q2=189637.3KJ

3設(shè)備選型3.1選型原則設(shè)備的選擇應(yīng)首先考慮到工藝上的要求，爭(zhēng)取做到技術(shù)先進(jìn)，合理經(jīng)濟(jì)，即選用的設(shè)備能適應(yīng)相關(guān)生產(chǎn)規(guī)模，并在此同時(shí)獲得最大的產(chǎn)率，而且能適應(yīng)不同產(chǎn)品的品種變化，并且確保相應(yīng)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。另外整個(gè)工藝設(shè)備的設(shè)計(jì)選擇也應(yīng)盡量考慮到實(shí)際生產(chǎn)的勞動(dòng)強(qiáng)度，在提高生產(chǎn)率的同時(shí)盡可能的降低原材料及相應(yīng)公用工程（水，電，氣）的單位消耗。[9]另外，在工業(yè)生產(chǎn)中不允許使用不成熟或未經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)考核過(guò)的設(shè)備。所以在設(shè)計(jì)中所計(jì)劃選用的設(shè)備不但要求具有可靠的技術(shù)性能，也必須考慮到設(shè)備材質(zhì)的可靠性，這一點(diǎn)同時(shí)應(yīng)用于國(guó)內(nèi)國(guó)外不同廠商所生產(chǎn)的各類設(shè)備，特別對(duì)生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，一定要經(jīng)過(guò)充分的調(diào)查、研究與對(duì)比之后，再作出恰當(dāng)?shù)倪x則。3.2關(guān)鍵設(shè)備選擇與計(jì)算3.2.1釜的計(jì)算對(duì)于連續(xù)反應(yīng)釜：[6]（3.2.1-1)式中：Vh：每小時(shí)處理的物料量；Τ：反應(yīng)所需的時(shí)間；N：設(shè)備備用系數(shù)；：裝料系數(shù)。（1）聚合釜的主要參數(shù)在此設(shè)計(jì)中，懸浮聚合氯乙烯將采用釜式聚合反應(yīng)器，期中聚合釜的材質(zhì)可選用復(fù)合鋼板、全不銹鋼或搪瓷。現(xiàn)代化工產(chǎn)業(yè)中聚合釜的選用趨勢(shì)是大型化，國(guó)內(nèi)普遍采用33m3復(fù)合鋼板制聚合釜，而國(guó)外則采用的容積更大的聚合釜，普遍可達(dá)到近127m3容積的聚合釜。（2）聚合釜的傳熱反應(yīng)釜的生產(chǎn)能力很大程度上依賴于其聚合的傳熱能力，其中聚合釜的傳熱能力可以用下式表示：Q=KA△tm（3.2.1-2）式中：Q：傳熱能力或傳熱速度/（kJ·h）；A：傳熱面積/㎡；K：傳熱系數(shù)/[W/（㎡·K）]；△tm：傳熱溫差/℃。有以下三種途徑可以提高傳熱能力：增大傳熱面積，提高傳熱系數(shù)以及增大傳熱溫度差。（A）傳熱面積影響聚合釜傳熱面積的因素有聚合釜的高徑與容積。其中，高徑比等于L/D，則若其高徑比越大（瘦長(zhǎng)型），則反應(yīng)釜的傳熱面積越大；L/D=1時(shí)，反應(yīng)釜的傳熱面積最小。高徑比的大小不僅影響釜的傳熱面積，還影響攪拌器的安裝。按日本日立公司的意見(jiàn)為：當(dāng)釜的容積小于30㎡時(shí)，傳熱面積成為主要阻礙，因此L/D應(yīng)大于1，而當(dāng)釜的容積大于200㎡時(shí)，攪拌器將成為主要阻礙，因此L/D應(yīng)小于4，綜上所述，一般L/D應(yīng)控制在1.5～4左右。聚合釜的傳熱面積大小隨聚合釜容積的增加而減小。一般用單位體積的傳熱面積，即比傳熱面積用A/V（m2/m3）表示。如當(dāng)L/D=1.2時(shí)，存在A=4.77V0.65關(guān)系，此時(shí)若將容積為14m3的聚合釜放大至容積為50m3，則比傳熱面積將下降到之前的37%。因此，若聚合釜的容積增大但傳熱面積不足時(shí)，可采用釜內(nèi)加冷管、D型擋板或釜頂冷凝器等手段來(lái)增加傳熱面積。如國(guó)內(nèi)80m3聚合釜內(nèi)便安裝有4組內(nèi)冷管以及釜頂冷凝器，德國(guó)某200m3聚合釜未設(shè)置釜內(nèi)冷管但是加入了少量擋板和釜頂冷凝器以增大其傳熱面積，但需注意的是，設(shè)置釜內(nèi)冷管后將對(duì)攪拌和黏釜情況產(chǎn)生一定影響，因此應(yīng)在傳熱面積足夠的情況下盡量少的設(shè)置內(nèi)擋板或內(nèi)冷管。（B）傳熱系數(shù)傳熱性能好的聚合釜傳熱系數(shù)一般可達(dá)到465～582W/（㎡·K），甚至超過(guò)689W/（㎡·K），搪瓷釜也可以達(dá)到349W/（㎡·K）以上的傳熱系數(shù)。而當(dāng)傳熱系數(shù)小于233W/（㎡·K）時(shí)，則認(rèn)為傳熱較差，應(yīng)予以加強(qiáng)。影響傳熱系數(shù)的因素如下式所示：1/K=1/a1+∑a1·a2(修改)（3.2.1-3）式中：K——分別為釜內(nèi)和外給熱系數(shù)，W/（㎡·K）；a1——為釜壁黏釜物層、不銹鋼層、碳鋼層、搪瓷層、水垢層各層的厚度，m；a2——為釜壁黏釜物層、不銹鋼層、碳鋼層、搪瓷層、水垢層各層的熱導(dǎo)率，W/（㎡·K）；釜內(nèi)壁給熱系數(shù)a1體系黏度越小則攪拌強(qiáng)度越大，從而內(nèi)壁液膜增薄導(dǎo)致熱阻減小，a1值變大。釜外壁給熱系數(shù)a2釜外夾套通冷卻水降溫，所以釜外壁給熱系數(shù)一般在582～5820W/（㎡·K）之間，主要由冷卻水流動(dòng)狀況決定，傳熱性能良好的聚合釜?jiǎng)t要求a2在2326～3489W/（㎡·K）以上。（一）聚合釜中物料情況。表3-1聚合釜中物料情況物料流量密度去離子水2.17×103千克/小時(shí)1.0×103千克/立方米氯乙烯1.36×103千克/小時(shí)0.972×103千克/立方米引發(fā)劑0.43千克/小時(shí)1.328×103千克/立方米懸浮劑1.05千克/小時(shí)1.110×103千克/立方米緩沖劑2.25千克/小時(shí)1.328×103千克/立方米消泡劑0.05千克/小時(shí)1.120×103千克/立方米Vh=V1+V2+V3=（4.35×103/1.0×103+2.72×103/0.972×103+0.87/1.328×103+4.5/1.328×103+3/2120）/0.8=5.2m3=3.6m3（二）堿中和釜中物料情況。表3-2堿中和釜中物料情況物料流量密度聚氯乙烯1.28×103千克/小時(shí)0.93×103千克/立方米水51.7千克/小時(shí)0.7972×103千克/立方米堿水23.8千克/小時(shí)0.6876×103千克/立方米雜質(zhì)1.5千克/小時(shí)2.12×103千克/立方米Vh=V1+V2+V3+V4=1.28×103/930+51.7/792.2+23.8/687.6+1.5/2120=1.65m3=4.15m3（3）釜高度與直徑的計(jì)算（A）聚合釜設(shè)釜內(nèi)徑為DO，筒高為H，高徑比r=1=DO2[8]（3.2.1-4）——封頭容積DO=參考《壓力容器與化工設(shè)備實(shí)用手冊(cè)》P256表2-2-6橢圓形封頭尺寸與質(zhì)量取DO=1100mm，則封頭直邊高度h0=25mm，曲邊高度h1=275mm，容積VO=0.198m3（B）堿中和釜設(shè)釜內(nèi)徑為DO，筒高為H，高徑比r=1=DO2——封頭容積DO=參考《壓力容器與化工設(shè)備實(shí)用手冊(cè)》P256表2-2-6橢圓形封頭尺寸與質(zhì)量取DO=1300mm，則封頭直邊高度h0=25mm，曲邊高度h1=325mm，容積VO=0.321m3m（4）釜壁厚計(jì)算參考《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》，在此選用鋼號(hào)0Cr18Ni9鋼板，其標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)GB4237，再由《鋼板許用應(yīng)力》得：厚度[8](3.2.1-5)壁厚式中：C——壁厚附加量C1——鋼板負(fù)偏差C2——腐蝕裕量（A）對(duì)于聚合釜其殼體在加工成形后（不包括腐蝕裕量）的最批小壁厚可由以下條件來(lái)確定：1、碳素鋼和低合金鋼制容器不小于3mm2、高合金鋼制容器不小于2mm[9]因此參考《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》鋼板副偏差表3-13得：C1=0.13mmC2=2mm壁厚附加量取因此其實(shí)際壁厚（B）對(duì)于堿中和釜其殼體在加工成形后（不包括腐蝕裕量）的最小壁厚可由以下條件來(lái)確定：1、素鋼和低合金鋼制容器不小于3mm2、高合金鋼制容器不小于2mm所以參考《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》鋼板副偏差表3-13得：C1=0.13mmC2=2mm壁厚附加量取實(shí)際壁厚（C）對(duì)于旋風(fēng)干燥釜其殼體在加工成形后（不包括腐蝕裕量）的最小壁厚可由以下條件來(lái)確定：1、素鋼和低合金鋼制容器不小于3mm2、高合金鋼制容器不小于2mm因此參考《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》鋼板副偏差表3-13得：C1=0.13mmC2=2mm壁厚附加量取則其實(shí)際壁厚聚合釜，堿中和釜，旋風(fēng)干燥釜三種釜器裝置參考圖為圖3-1圖3-2和圖3-3。圖3-1聚合釜圖3-2堿中和釜圖3-3旋風(fēng)干燥釜3.2.2傳熱元件計(jì)算（1）換熱面積的計(jì)算（A）聚合釜冷卻劑減少的熱量Q2=4974148.4×6.9=34321623.96KJ（B）堿中和釜堿中過(guò)程中減少的熱量為：Q2=299983×6.9=2069882.7KJ（C）旋風(fēng)干燥釜旋風(fēng)干燥過(guò)程中減少的熱量為：Q2=189637.3×6.9=1308497.37KJ（1）夾套高度[10](3-3)參考《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》得：殼體直徑在800mm~1800mm時(shí)，夾套直徑取Di+100mm3.2.3攪拌器的選擇（1）攪拌器的選擇聚氯乙烯（PVC）原料及產(chǎn)品均為低黏度流體，所以可采用推進(jìn)式攪拌器。（2）葉輪葉片螺距的確定（3）攪拌功率的計(jì)算攪拌器的攪拌功率為[11](3-4)ρ——液體的密度Kg/m3n——攪拌器的轉(zhuǎn)速r/sDj——攪拌器的直徑mμ——液體的黏度Pa·SK——功率準(zhǔn)數(shù)校正總系數(shù)Po——攪拌功率準(zhǔn)數(shù)（4）攪拌軸直徑的計(jì)算[12](3-5)A——許用剪應(yīng)力[τ]變化的系數(shù)Ps——軸上傳遞的功率kwn——軸轉(zhuǎn)速r/sd——軸最小直徑（A）聚合釜攪拌器的選擇（一）聚合釜攪拌器的選擇（二）葉輪葉片螺距的確定（三）攪拌功率的計(jì)算攪拌器的攪拌功率為(3-6)ρ——868Kg/m3n——6.5r/sDj——0.3667mμ——2.5Pa·SK——功率準(zhǔn)數(shù)校正總系數(shù)Po——攪拌功率準(zhǔn)數(shù)K1=0.8；K2=2；由攪拌器的攪拌功率為P5=K×P0×n3×ρ×Dj5=1.6×20×6.53×868×0.36675=7781.3W（四）攪拌軸直徑的計(jì)算（B）堿中和釜攪拌器的選擇（一）堿中和釜攪拌器的選擇（二）葉輪葉片螺距的確定（三）攪拌功率的計(jì)算攪拌器的攪拌功率為(3-7)ρ——868Kg/m3n——6.5r/sDj——0.3667mμ——2.5Pa·SK——功率準(zhǔn)數(shù)校正總系數(shù)Po——攪拌功率準(zhǔn)數(shù)K1=0.8；K2=2；由攪拌器的攪拌功率為P5=K×P0×n3×ρ×Dj5=1.6×20×6.53×868×0.36675=7781.3W（四）攪拌軸直徑的計(jì)算（C）深冷釜攪拌器的選擇（一）深冷釜攪拌器的選擇（二）葉輪葉片螺距的確定（三）攪拌功率的計(jì)算攪拌器的攪拌功率為(3-8)ρ——868Kg/m3n——6.5r/sDj——0.3667mμ——2.5Pa·SK——功率準(zhǔn)數(shù)校正總系數(shù)Po——攪拌功率準(zhǔn)數(shù)K1=0.8；K2=2；由攪拌器的攪拌功率為P5=K×P0×n3×ρ×Dj5=1.6×20×6.53×868×0.36675=7781.3W（四）攪拌軸直徑的計(jì)算（D）攪拌器樣式選擇攪拌器可根據(jù)實(shí)際情況選擇不同樣式，攪拌器樣式例見(jiàn)圖3-4。圖3-4攪拌器樣式例在此，基于本反應(yīng)中，反應(yīng)釜內(nèi)液體在反應(yīng)時(shí)對(duì)攪拌僅有均勻攪拌的基本要求，故選擇斜葉整體漿式攪拌葉片。[10]3.3關(guān)鍵設(shè)備選用根據(jù)前節(jié)計(jì)算可知，反應(yīng)釜與堿中和釜分別高度要求為0.95米與1.08米，體積分別為3.6立方米與4.15立方米，要求實(shí)際壁厚均為6毫米，反應(yīng)釜中進(jìn)行主反應(yīng)，堿中和釜中對(duì)主反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行進(jìn)一步清洗處理，并無(wú)特別功能要求，則在此選用同一款釜體設(shè)備。關(guān)鍵設(shè)備選用情況一覽表見(jiàn)表3-3。表3-3關(guān)鍵設(shè)備選用情況一覽表設(shè)備名稱生產(chǎn)廠家選用數(shù)量反應(yīng)釜無(wú)錫市江南反應(yīng)鍋廠1臺(tái)堿中和釜無(wú)錫市江南反應(yīng)鍋廠1臺(tái)旋風(fēng)干燥釜常州市邦華干燥設(shè)備有限公司1臺(tái)設(shè)備具體型號(hào)參數(shù)見(jiàn)表3-4、3-5。表3-4反應(yīng)釜、堿中和釜具體參數(shù)參數(shù)公稱容量實(shí)際容量電熱功率夾套容量減速器型號(hào)單位LLKwL反應(yīng)釜4000402015*51226M10堿中和釜4000402015*51226M10參數(shù)內(nèi)鍋尺寸外鍋尺寸電機(jī)功率攪拌速度單位φmmφmmn/Kwn/min反應(yīng)釜160018001450/7.560-80堿中和釜160018001450/7.560-80表3-5旋風(fēng)干燥釜具體參數(shù)參數(shù)型號(hào)水分蒸發(fā)量總功率收塵率占地面積高度單位Kg/hKw%㎡M旋風(fēng)干燥釜GFF-300257.585-954*45.53.4其它設(shè)備選擇其它設(shè)備的選擇主要是泵類型的選擇。在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)存在有進(jìn)料泵、回流泵、塔底泵、循環(huán)泵、產(chǎn)品泵等不同泵種，其中石油化工泵的選擇應(yīng)滿足其工藝所需的流量、揚(yáng)程、壓力、溫度、氣蝕余量等工藝參數(shù)指標(biāo)，滿足介質(zhì)特性要求以及現(xiàn)場(chǎng)安裝要求。[11]在選泵時(shí)應(yīng)注意以下3點(diǎn)：1、綜合考慮泵的流量。應(yīng)按設(shè)計(jì)要求選擇可以滿足流量的泵種，并確保其與其他設(shè)備之間協(xié)調(diào)平衡，另外在確定泵的流量時(shí)也必須合考慮到其裝置的富裕能力以及裝置內(nèi)各部分設(shè)備之間的工作平衡。2、合理確定泵的揚(yáng)程。在選族泵種時(shí)，泵的揚(yáng)程應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠嗔浚詰?yīng)對(duì)由于管道中系統(tǒng)的壓力變化，一般為所選泵種揚(yáng)程應(yīng)在正常需要揚(yáng)程的1.05倍至1.1倍之間。3、合理選擇泵型。應(yīng)綜合考慮各設(shè)備之間的空間位置、管道形狀以及所需流量和揚(yáng)程來(lái)確定選用不同的泵型。設(shè)計(jì)選用泵類型與數(shù)量以及詳細(xì)參數(shù)見(jiàn)表3-6，表3-7，表3-8。表3-6泵種類選擇泵種功能生產(chǎn)廠家數(shù)量計(jì)量泵控制進(jìn)料上海中成泵業(yè)制造有限公司2臺(tái)離心泵輸送物料上海蓮盛泵業(yè)有限公司2臺(tái)總計(jì)4臺(tái)表3-7計(jì)量泵型號(hào)與詳細(xì)參數(shù)參數(shù)泵種型號(hào)流量壓力直徑單位類型L/hMpamm計(jì)量泵2J-X-100/3.21003.225轉(zhuǎn)速通徑行程電機(jī)功率整機(jī)重量r/minMmMmKwkg9610200.3538表3-8離心泵型號(hào)與詳細(xì)參數(shù)參數(shù)泵種型號(hào)流量揚(yáng)程轉(zhuǎn)速單位類型M3/hMr/min離心泵LHPU25/3A3.6-1505-2501480/2950功率吸入口直徑吐出口直徑Kwmmmm0.37-9050-10040-803.5關(guān)鍵設(shè)備一覽表關(guān)鍵設(shè)備一覽表見(jiàn)表3.5。表3-9關(guān)鍵設(shè)備一覽表設(shè)備種類設(shè)備數(shù)量生產(chǎn)廠家設(shè)備型號(hào)反應(yīng)釜1臺(tái)無(wú)錫市江南反應(yīng)鍋廠4000L不銹鋼反應(yīng)釜堿中和釜1臺(tái)無(wú)錫市江南反應(yīng)鍋廠4000L不銹鋼反應(yīng)釜旋風(fēng)干燥釜1臺(tái)常州市邦華干燥設(shè)備有限公司GFF-300計(jì)量泵2臺(tái)上海中成泵業(yè)有限公司2J-X-100/3.2離心泵2臺(tái)上海蓮盛泵業(yè)有限公司LHPU25/3A總計(jì)釜類設(shè)備3臺(tái)泵類設(shè)備4臺(tái)

4車間布置設(shè)計(jì)4.1車間設(shè)備布置原則從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，設(shè)備布置應(yīng)順從工藝流程，做到簡(jiǎn)潔有效，在與安全、維修和施工方面存在矛盾時(shí)，才允許做細(xì)微調(diào)整。根據(jù)地形、通風(fēng)等條件進(jìn)行合理的設(shè)備規(guī)劃布局，有效的利用車間廠房的建筑面積和土地資源。明火設(shè)備應(yīng)務(wù)必設(shè)置在處理可燃液/氣體設(shè)備的最小頻率風(fēng)向的下側(cè)，并安排設(shè)置在整體車間邊緣，以保安全。控制室和配電室應(yīng)設(shè)置在生產(chǎn)區(qū)域的中心位置方便及時(shí)調(diào)度與處理緊急情況，另外還應(yīng)避開(kāi)設(shè)置在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)以保障工人安全。應(yīng)充分考慮車間整體與其他部門的相應(yīng)位置做到安排緊湊、聯(lián)系方便、盡可能減少輸送管線，以避免在管材建設(shè)以及運(yùn)輸處理上的額外成本。整體車間布局應(yīng)留有一定的空間以便擴(kuò)展建設(shè)或改進(jìn)設(shè)備。應(yīng)按相關(guān)要求采取必要的勞動(dòng)保護(hù)、防火措施以及防腐蝕措施等。含有毒性、腐蝕性介質(zhì)的設(shè)備應(yīng)盡可能集中安置并劃以安全范圍，保證工人安全方便集中處理。應(yīng)設(shè)有安全通道以便事故或危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)工人能及時(shí)撤離危險(xiǎn)區(qū)域，安全通道規(guī)劃時(shí)應(yīng)與人流、物流方向相應(yīng)錯(cuò)開(kāi)。設(shè)備布置應(yīng)整齊簡(jiǎn)潔，使主要管道的走向趨于一致，方便管理與維護(hù)。[12]4.2車間設(shè)備平面布置原則車間平面布置應(yīng)滿足全廠總平面布置要求，應(yīng)盡可能使每個(gè)車間的平面布置在總體上達(dá)到緊湊、整齊、協(xié)調(diào)。其次，車間平面布置應(yīng)從生產(chǎn)需要出發(fā)，最大限度的滿足工業(yè)生產(chǎn)以及設(shè)備維修的要求，即應(yīng)符合生產(chǎn)流程、滿足生產(chǎn)需要、便于工作管理、便于無(wú)聊運(yùn)輸、便于設(shè)備的安裝與維護(hù)。第三，應(yīng)嚴(yán)格保證生產(chǎn)安全，要妥善解決火險(xiǎn)、爆險(xiǎn)，防毒、防腐等方面的問(wèn)題，符合國(guó)家對(duì)安全生產(chǎn)的各項(xiàng)有關(guān)規(guī)定。第四，應(yīng)綜合考慮未來(lái)廠區(qū)擴(kuò)建或改造的可能，為今后生產(chǎn)發(fā)展、產(chǎn)品改革、技術(shù)改造留有一定的空間。4.3車間設(shè)備立面布置原則廠房的立面形式有單層、多層以及單、多層相結(jié)合等不同形式。多層廠房具有占地面積少但造價(jià)高的缺點(diǎn)，而單層廠房則占地面積較多不過(guò)造價(jià)成本較低。具體采用單層或多層設(shè)置應(yīng)根據(jù)工藝生產(chǎn)的需要來(lái)確定。例如制堿車間的碳化塔較高，且操作崗位需安排在塔中部以便觀處理察塔內(nèi)情況，如此則應(yīng)建設(shè)多層廠房，若設(shè)備可露天安置，廠房?jī)?nèi)部?jī)H只需要安置泵或風(fēng)機(jī)，則可設(shè)計(jì)為單層廠房。4.4車間操作人員安排車間內(nèi)工作人員的具體安排見(jiàn)表4-1。[13]表4-1車間人員安排表工段人員安排班次安排聚合共6人2人/班*3班/天堿中和共6人2人/班*3班/天清洗排污共15人5人/班*3班/天成品處理共15人5人/班*3班/天總計(jì)共42人4.5車間平面布局圖車間平面布局如圖4-1：圖4-1車間布局圖

5非工藝設(shè)計(jì)5.1環(huán)境保護(hù)在進(jìn)行工藝流程設(shè)計(jì)的同時(shí)，注重環(huán)境保護(hù)也是非常重要的，我們應(yīng)積極運(yùn)用最新科研成果，采用先進(jìn)工藝路線，改革對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)生嚴(yán)重污染的原料路線和生產(chǎn)方法，從而最大程度得減少化工生產(chǎn)工程中對(duì)環(huán)境造成的危害。在本設(shè)計(jì)中，將采用閉環(huán)工藝路線，即使原料進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)后僅僅在系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行循環(huán)，系統(tǒng)僅將產(chǎn)品輸出，而大多數(shù)夾雜有原料、中間產(chǎn)物、雜志的物料存在閉路循環(huán)中，不輸出系統(tǒng)，這樣既減少了污染物的排放，又降低了原料的消耗提高了生產(chǎn)效率。[15]另外在實(shí)際生產(chǎn)之前，應(yīng)反復(fù)檢查以減少系統(tǒng)泄漏。從整個(gè)工藝過(guò)程角度來(lái)看，即便系統(tǒng)少排或不排出三廢廢物，提高設(shè)備、管道的嚴(yán)密性以及減少系統(tǒng)物料的泄漏，也是十分必要的，因此無(wú)論是管道或設(shè)備，在設(shè)計(jì)制造、材料選擇以及操作使用、安裝維護(hù)、生產(chǎn)管理等各個(gè)環(huán)節(jié)，都應(yīng)密切重視，盡可能杜絕一切物料泄漏或物料誤入。整個(gè)工藝流程在排水方面應(yīng)盡量做到不排或少排有害廢水，消除或減少其中所夾雜的有害物質(zhì)，防止以及減少?gòu)U水對(duì)環(huán)境的污染。在此設(shè)計(jì)中，整個(gè)工藝流程里的三廢排放主要有廢氣與廢水：其中，系統(tǒng)整體裝置廢水有兩部分來(lái)源，一部分不含單體廢水（如地面沖洗水、機(jī)泵冷卻水等）；另一部分則是含有氰根的有害廢水，主要在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生；而系統(tǒng)整體產(chǎn)生的廢氣也有兩部分，一部分來(lái)自聚合釜，因聚合釜內(nèi)溫度較高，所以此部分廢氣含單體量較大；另一部分來(lái)自其他反應(yīng)釜、反應(yīng)容器以及轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的廢氣排放。[14]5.2公用工程5.2.1供水化工生產(chǎn)中需大量用水，主要用于生產(chǎn)用水以及冷卻用水兩類。在本設(shè)計(jì)中工藝用水不與產(chǎn)品直接接觸，故不做討論，而對(duì)于冷卻水則應(yīng)該滿足其溫度盡可能低而且全年溫度變化小，冷卻水不會(huì)因水垢和泥渣沉積引起污染或危害以及冷卻水對(duì)金屬具的腐蝕性較小與其不會(huì)促進(jìn)生物或微生物的生長(zhǎng)，從而引起換熱設(shè)備以及管道內(nèi)部堵塞等要求。供水表見(jiàn)表5-1。表5-1供水表序號(hào)名稱條件指標(biāo)1循環(huán)水0.4MPa30℃2工業(yè)水0.3MPa30℃5.2.2供電生產(chǎn)車間用電一般由車間變電所或供電網(wǎng)直接供電，其用電最高一般為6000伏，中小型電機(jī)則僅需要380伏。通常在車間附近或車間內(nèi)部設(shè)置變電室，以便將原始電源變壓后分配給各用電設(shè)備使用。供電表見(jiàn)表5-2。表5-2供電表序號(hào)名稱條件指標(biāo)1電380/220V50HZ5.2.3供暖目前主要的供采暖方式是以鍋爐提供熱量，使之即便在較低外界溫度環(huán)境下，仍然可以保持適當(dāng)?shù)墓ぷ骰蛏顪囟葪l件，其按設(shè)備的布置情況主要分為集中供暖和局部供暖兩種。5.2.4通風(fēng)車間通風(fēng)的主要目的是排除余熱、除濕、排出有害氣體及粉塵等雜物，使車間內(nèi)作業(yè)帶的空氣保持適當(dāng)?shù)臏囟取穸纫约靶l(wèi)生要求，從而保證工人的工作與生活環(huán)境。目前通風(fēng)的方式主要有：自然通風(fēng)、機(jī)械通風(fēng)兩類，在本設(shè)計(jì)中則主要采用自然通風(fēng)，僅在部分設(shè)備附近設(shè)局部通風(fēng)措施。通風(fēng)表見(jiàn)表5-3。表5-3通風(fēng)表序號(hào)名稱條件指標(biāo)1工業(yè)風(fēng)0.3MPa2儀表風(fēng)0.5MPa3氮?dú)?.8MPa

致謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)在老師的耐心指導(dǎo)和幫助下,我順利完成了本次設(shè)計(jì)，在此對(duì)所有幫助過(guò)我的同學(xué)與老師表示衷心的感謝。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)學(xué)生大學(xué)學(xué)習(xí)成果的一次綜合性檢驗(yàn)，必須熟練掌握有關(guān)方面的專業(yè)知識(shí)，靈活運(yùn)用并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)才能做好此次設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我查閱了許多相關(guān)資料，研究了一些經(jīng)典的生產(chǎn)聚氯乙烯的工廠車間，結(jié)合設(shè)計(jì)要求與實(shí)際情況，設(shè)計(jì)完成了年產(chǎn)能達(dá)到10萬(wàn)噸的聚氯乙烯生產(chǎn)工藝，在這次設(shè)計(jì)中，我學(xué)會(huì)了如何更有效地查閱文獻(xiàn)，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)從而完成任務(wù)要求，也對(duì)實(shí)際化工如何生產(chǎn)和車間生產(chǎn)環(huán)境有了一定具體的認(rèn)識(shí)。雖然在本次設(shè)計(jì)中投入了大量的時(shí)間以及精力，但鑒于學(xué)生的專業(yè)知識(shí)水平以及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)不足所限，在本設(shè)計(jì)尚存在很多不妥或錯(cuò)誤，懇請(qǐng)各位評(píng)閱老師批評(píng)與指正。

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