【聚乙烯生產(chǎn)車間工藝設計13000字（論文）】

聚乙烯生產(chǎn)車間工藝設計目錄TOC\o"1-2"\h\u22692第1章總論 2219621.1概述 2240831.2設計的依據(jù)、原則及范圍 4291781.3裝置的組成 5276971.4生產(chǎn)規(guī)模 5264231.5生產(chǎn)制度 522226第2章生產(chǎn)方法及工藝流程 5196902.1生產(chǎn)方法的選擇 5100082.2裝置特點 64142.3主要工藝參數(shù) 77047第3章生產(chǎn)流程簡訴 7254183.1聚合原理及化學反應 7219483.2聚合工段生產(chǎn)流程簡述 917065第4章物料衡算和熱量衡算 1227604.1聚合釜物料衡算 13129684.2前聚合釜熱量衡算 16295714.3后聚合釜熱量衡算 1871544.4緩沖罐的物料衡算 20256814.5緩沖罐的熱量衡算 21322864.6離心機物料衡算 23287164.7蒸汽蒸餾釜物料衡算及熱量衡算 25212626.59S=Y+29792.17a 29227764.8流化床干燥器物料衡算及熱量衡算 3028282第5章離心機工藝設計 33244195.1設計依據(jù) 33170985.1設計依據(jù) 33222435.2設計項目 33321575.3計算 33180668.39小于28.8，所以粒子沉降屬層流。 3416820第6章原材料、動力消耗定額及消耗量 36261046.1原材料消耗定額 36125776.2公用工程規(guī)格 36319956.3公用工程消耗定額及消耗量 3720958第7章生產(chǎn)控制分析 37103897.1HDPE生產(chǎn)中間控制 37266877.2HDPE成品分析 3920996第8章環(huán)境保護及安全措施 40322228.1環(huán)境保護 40216338.2安全措施 4116623第9章結(jié)束語 4228113(2)完成了離心機的選型計算： 43第1章總論1.1概述1.1.1聚乙烯的簡介聚乙烯(PE)是乙烯最重要的一種下游產(chǎn)品，主要包括高密度PE(HDPE)、低密度PE(LDPE)和線性低密度PE(LLDPE)等產(chǎn)品類型。PE具有優(yōu)異的化學穩(wěn)定性和耐低溫性，并且可以采用吹塑、擠出、注塑成型等多種方法進行加工，形成了采用淤漿法、溶液法、管式法、氣相法、釜式法工藝齊全的生產(chǎn)方法體系。使其在塑料包裝薄膜、電線電纜、電子電氣、汽車、建筑和食品包裝等領域具有用廣泛的應［１］用。無臭，無毒，具有優(yōu)良的耐低溫性能，化學穩(wěn)定性好。是五大合成樹脂之一，是應用最廣泛的高分子材料。1.1.2聚乙烯的工業(yè)發(fā)展狀況聚乙烯1922年由英國ICI公司率先合成。自1933年人們發(fā)現(xiàn)乙烯可在高壓條件下設工程聚乙烯以來，世界聚乙烯工業(yè)得到了突破性的進展。經(jīng)過近一個世紀的發(fā)展，世界聚乙烯產(chǎn)品生產(chǎn)已形成北美、西歐、亞太三足鼎立的格局。部分發(fā)達國家和地區(qū)的產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)趨于成熟，以中國、越南為主的亞太國家正處于快速發(fā)展階段。我國聚乙烯工業(yè)較其達的國家的起步較晚，但發(fā)展較為迅速，如今已經(jīng)具有了一定的規(guī)模。尤其自2008年以來伴隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，聚乙烯產(chǎn)能大幅度上升，自給率也大幅提高，但由于需求量過大，進口率也維持在較高的水平。尤其其尖端領域，還過分依賴于進口。而且在環(huán)境保護與資源利用方面面仍存在著較大缺陷?？偟膩碚f，我國聚乙烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍處于產(chǎn)能和需求較高的上升期，而在創(chuàng)新性和環(huán)境保護性等方面存在欠缺。世界聚乙烯在上世紀90年代飛速發(fā)展，進入20世紀之后仍保持著較快的發(fā)展勢頭。但由于各國的經(jīng)濟發(fā)展水平，工業(yè)化水平及創(chuàng)新能力的差異，發(fā)展速度較不平衡。其中中日等國的迅速發(fā)展對于世界的聚乙烯工業(yè)起到了一定的帶動作用。近年來，世界聚乙烯在高端領域的突破性進展進一步擴大了自身的應用領域，發(fā)展前景十分可觀。1.1.3聚乙烯的生產(chǎn)狀況乙烯聚合技術(shù)按聚合壓力分為低壓法、中壓法和高壓法。低壓法根據(jù)其實施方法又分為淤漿法、溶液法和氣相法。這三種生產(chǎn)方式各有優(yōu)點，同時也被大部分化工企業(yè)所掌握，在當今仍被廣泛使用。聚乙烯生產(chǎn)的核心技術(shù)就是催化劑，催化劑的發(fā)展直接關(guān)系著聚乙烯生產(chǎn)技術(shù)的命脈。其發(fā)展歷程可分為三代。第一代催化劑是德國科學家發(fā)現(xiàn)的鈦鋁結(jié)合的催化劑，第二代催化劑是比利時研發(fā)出來載體是鎂的化合物的催化劑，第三代意大利蒙特愛迪生集團公司研制成可省去造粒而直接生產(chǎn)球狀聚乙烯。催化劑的更新變革，極大程度地推動聚乙烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，節(jié)省了時間，大大降低了生產(chǎn)成本。實現(xiàn)了聚乙烯的量化生產(chǎn)，填補了隨著經(jīng)濟發(fā)展而日益增加的產(chǎn)能需求。而當今世界對于聚乙烯的需求遠不止步于此，新型產(chǎn)品的開創(chuàng)與研發(fā)直接影響著聚乙烯工業(yè)發(fā)展的趨勢。如當今的雙峰和多峰聚乙烯技術(shù)，可以說是聚乙烯發(fā)展的重大飛躍。雙峰PE100的合成是國內(nèi)外高檔聚乙烯的研發(fā)方向。相較于之前的P80,它的優(yōu)勢明顯，理化性能優(yōu)良，又易于加工，使用壽命等方面也遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)產(chǎn)品，目前各國仍處于開發(fā)試用階段，能應用于尖端的敏感食品的包裝，更薄涂層材料和危險品保護套等。市場趨勢一片大好。1.1.4聚乙烯的發(fā)展趨勢經(jīng)過近百年的發(fā)展，世界普通新房聚乙烯的生產(chǎn)技術(shù)趨于成熟。并且在大部分國家和地區(qū)，實現(xiàn)了聚乙烯的工業(yè)化生產(chǎn)，發(fā)展方向也比較多元化，有著較為穩(wěn)定的產(chǎn)能與需求。在此前提下，機遇與挑戰(zhàn)共存，只有開發(fā)完善更為簡潔的工藝才能實現(xiàn)利益最大化。另一方面，在新型及高端產(chǎn)品的研發(fā)上，世界各國競爭激烈，創(chuàng)新型產(chǎn)品的出現(xiàn)能夠進一步刺激消費市場，促進聚乙烯行業(yè)的跳躍式發(fā)展。值得注意的是，生態(tài)環(huán)境問題日益受到人們的重視，在經(jīng)濟合理的前提下，更清潔的能源和更少的污染也是發(fā)展時著重考慮的因素。在此前提下，聚乙烯工業(yè)壁板會迎來更為穩(wěn)步、健康的發(fā)展方式。1.2設計的依據(jù)、原則及范圍1.2.1設計依據(jù)根據(jù)學校下發(fā)的畢業(yè)設計任務書，按初步設計深度要求設計；參照規(guī)模相近生產(chǎn)同類產(chǎn)品廠原始設計文件提供的資料及數(shù)據(jù)；參照遼陽石化分公司烯烴廠聚乙烯車間現(xiàn)場的工藝流程及工藝參數(shù)。1.2.2設計原則本設計按以下原則進行：（1）遵守國家有關(guān)法律及法規(guī)；（2）力求生產(chǎn)技術(shù)先進，經(jīng)濟合理，生產(chǎn)安全可靠；（3）立足國內(nèi)，引進國外的先進工藝和技術(shù)；（4）滿足衛(wèi)生要求，做好環(huán)境保護，維護生態(tài)平衡。1.2.3設計范圍本次設計的設計范圍是聚乙烯生產(chǎn)車間工藝設計，設計過程中要完成聚合工序、分離工序、干燥工序的物料衡算和熱量衡算及聚合釜的工藝設計。確定聚乙烯車間的工藝流程和操作工藝參數(shù)，完成物料平衡圖和工藝流程圖的繪制，編制5.25千克/年聚乙烯生產(chǎn)車間工藝設計說明書。1.3裝置的組成本裝置由下列工段組成：11.000粉末生產(chǎn)工段12.000粉末均化工段13.000造粒階段14.000稀釋劑蒸餾回收工段15.000廢水預處理工段16.000罐區(qū)17.000原料凈化階段輔助生產(chǎn)設施包括化學分析室，物理技術(shù)實驗室，控制室，以及辦公室和休息室。1.4生產(chǎn)規(guī)模設計生產(chǎn)規(guī)模為5.25×107千克/年的高密度聚乙烯粉末本次設計的設計運轉(zhuǎn)時間為8000小時/年生產(chǎn)的方式選擇連續(xù)化生產(chǎn)1.5生產(chǎn)制度五班三運轉(zhuǎn)制第2章生產(chǎn)方法及工藝流程2.1生產(chǎn)方法的選擇本次設計選擇用四氯化鈦為主催化劑、三乙基鋁為助催化劑，乙氧基鎂為載體的齊格勒納塔催化體系，生產(chǎn)高密度聚乙烯選用的方法為淤漿法。此方法的操作溫度低于熔點，聚合條件溫和，容易操作溶液法工藝的最大優(yōu)越性是產(chǎn)品切換時間短，膜料中凝膠含量低，可生產(chǎn)全范圍產(chǎn)及極低密度的聚乙烯，可與高級α-烯烴共聚，呈現(xiàn)出極好的強度、韌性和密封性。[16]相法具備工藝流程短、無需使用溶劑、操作壓力低、能耗低、過渡料少、牌號切換容易等優(yōu)點。[17]2.2裝置特點2.2.1工藝流程特點本設計采用高效負載齊格勒那塔催化劑連續(xù)聚合的工藝路線，其主要技術(shù)特點如下：（1）采用齊格勒那塔催化劑，其載體為乙氧基鎂，這種催化劑體系的效率高，因此催化劑的消耗大大降低，由于采用高效催化劑，聚合后殘余的催化劑很少。無需催化劑的分解和水洗，從而縮短了工藝過程。（2）本設計采用兩條生產(chǎn)線。（3）采用外部盤管式夾套、U型管以及外循環(huán)撤熱的方式，傳熱效果好，聚合過程溫度恒定。（4）分離過程采用臥式離心機，可以滿足對物料的分離。因為無孔所以沒有濾液堵塞的問題。（5）物料的干燥采用螺旋脫水器和流化床干燥器，可使物料得到充分干燥。2.2.2節(jié)能預熱利用本裝置采用了較多的節(jié)能措施，如：聚合釜采用了不銹鋼添襯，大量節(jié)省昂貴的不銹鋼材料。另外，在工藝流程中，蒸汽蒸餾釜的混合氣體的二次利用，用R11406上方蒸汽對X11501的氮氣進行預熱，大大降低了能量消耗。2.2.3儀表自動化水平本裝置采用儀表以氣動儀表為主，自動化控制程度較高，關(guān)鍵參數(shù)采用串級調(diào)節(jié)，主要裝置和管線采用自動連鎖系統(tǒng)。2.3主要工藝參數(shù)(1)聚合釜聚合溫度83—84℃乙烯：氫氣1：0.0003冷卻水進口溫度30℃冷卻水出口溫度40℃聚合壓力0.7—1.4MPa稀釋劑：氣體混合物3.5m3/tEE（2）蒸汽蒸餾釜一釜內(nèi)溫度98℃二釜內(nèi)溫度98℃蒸汽壓力1.8×103Pa蒸汽溫度117℃聚乙烯粉末停留時間17min出口粉末含稀釋劑量0.3%粉末含濕量10%（3）流化床干燥器內(nèi)溫度68℃氮氣出口溫度70℃出口粉末含水量0.1%氮氣入口溫度104℃聚乙烯粉末停留時間18min干氮氣量16627.482kg/h第3章生產(chǎn)流程簡訴3.1聚合原理及化學反應3.1.1工藝配方和聚合反應條件產(chǎn)品牌號：GF7750聚合溫度：80-84℃聚合壓力：0.7-1.4MPa催化劑濃度：0.1-0.35mmolTi/L（EV）（釜中溫度）活化劑濃度：0.6-0.9mmolTi/L（EV）（釜中溫度）相比：EV（m3）EE（T）=3.5-4乙烯：丙烯：氫氣=1：0.004：0.0007（質(zhì)量比）3.1.2聚合反應機理采用沸程135—170℃的鏈烷烴做溶劑(生產(chǎn)上稱稀釋劑)，產(chǎn)物聚乙烯粉末懸浮液其中，不溶于稀釋劑，故稱之為淤漿聚合，固體粉末濃度約為30%。為將產(chǎn)品與溶劑分離，并得到合格的聚乙烯粉末產(chǎn)品，在聚合釜后設置了離心機進行固液分離，可將漿料中約80%的稀釋劑脫除，因溶劑的沸點高于產(chǎn)物的熔點，因此應用水蒸汽蒸餾，把基本除去稀釋劑含大量水量的濕物料先經(jīng)螺旋脫水器，后經(jīng)流化床干燥器，使產(chǎn)品最終濕含量達到工藝要求。乙烯及單體丙烯在催化劑的作用下，進行陰離子配位聚合反應生成聚乙烯粉末。催化劑體系：主要催化劑：TiCl4；助催化劑：Al(CH2CH3)3；載體：Mg(OCH2CH3)。反應機理如下：乙烯以及乙烯的共聚單體丙烯，通過用載體化的齊格勒納塔催化劑體系進行陰離子配位聚合從而生成聚乙烯粉末。催化劑形成：R—LnM+R-m→LnM過度金屬化合物：有機金屬化合物鏈增長RR…CH2|配位|||LnM+CH2=CH2→LnM…CH2LnM | CH2=CH2→CH2-CH2-R→LnM…CH2配位|CH2…CH2|CH2-R →LnM-CH2-CH2-CH2-CH2-R→LnM-（CH2-CH2）n-R 插入鏈終止aP-消除法：H |CH2-C-（CH2-CH2）n-R→LnM-CH2-CH3+CH2=CH-（CH2-CH2）nR||CH2 LnM||CH2B氫化法LnM-（CH2-CH2）n-R+H2→LnM-H+CH3-CH2-（CH2-CH2）n-1-R3.2聚合工段生產(chǎn)流程簡述聚合工段的任務是將來自氣體混合站的原料氣在催化劑的作用下，制成合格的聚乙烯粉末。為此，將聚合工段設計成由三個工序組成的高密度聚乙烯生產(chǎn)線，即：聚合工序：單體轉(zhuǎn)化成聚合物；分離工序：聚合物和溶劑分離(離心機離心脫水、水蒸汽蒸餾)；干燥工序：濕物料干燥成合格產(chǎn)品(螺旋脫水和流化床干燥)。EV混合蒸汽蒸汽蒸餾離心反應聚合反應漿料濾餅↑濕物料蒸汽蒸餾離心反應聚合反應原材料→ →→ →↑ ↓ ↑↓氮氣濾液 飽和蒸汽廢水3.2.1聚合系統(tǒng)系統(tǒng)采用催化劑制備系統(tǒng)催化氣體混合站出來的混合氣體，來制的HDPE的粉末，并且送往蒸汽蒸餾系統(tǒng)。乙烯和丙烯的聚合反應在三臺反應器中進行，兩臺反應釜K11301A、K11301B以及反應釜K11303。聚合釜（K11301A/B）為并聯(lián)操作，兩釜同時進料:主要產(chǎn)品牌號:GA7260、GB7750、GC7260、GD7255、GF7750、GF7750F或GF7750M。來自氣體混合站的原料氣（乙烯、丙烯、氫氣）通過乙烯管線I分別經(jīng)流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制進入聚合反應釜（K11301A/B）。催化劑懸浮液由催化劑進料泵送進兩臺聚合釜，含有活化劑的母液由泵送進K11301A/B。其量分別由各自計量調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制。聚合金操作壓力控制在0.7-1.4MPa之間，溫度控制在83--84℃之間，反應熱由聚合釜夾套、內(nèi)冷管及漿料外循環(huán)冷卻器取出，反應溫度由夾套水流量調(diào)節(jié)控制。物料在釜內(nèi)停留時間約6小時，漿料濃度約為30%，反應后的漿料由釜頂部出料管自流至后聚合釜（K11303）。聚合釜溫度由夾套冷卻水流量調(diào)節(jié)，在初次開車時，必須用中壓蒸汽通過蒸汽噴射泵將冷卻水加熱，使聚合釜達到反應溫度，反應開始后用冷卻水冷卻。混合氣體和催化劑進釜量均由其管線上的流量調(diào)節(jié)儀表控制。反應壓力（包括后聚合釜壓力）統(tǒng)一由后聚合釜出料管線上的壓力調(diào)節(jié)儀器控制，由過后聚合釜出料量控制，一般為1.0MPa左右。開車時，為防止分子量無限增加，通過由氣體混合站來的氫氣管線向每臺聚合釜中分別通入一定量的氫氣，量由其管線流量指示儀表指示，手動控制。為了使反應均勻，反應器底部設有攪拌器，當攪拌器停止運轉(zhuǎn)時，可通過連鎖控制系統(tǒng)通入中壓氮氣進行鼓泡攪拌，以防懸浮物沉降于釜底。當聚合釜壓力過高時安全閥起跳，其懸浮液通過氣液分離器（R11308），分離后氣體排往本裝置火炬去燃燒。正常工作時，安全閥用高壓氮氣（1.5MPa）保護以防懸浮液堵塞。聚合釜懸浮液由壓差自動流入后聚合釜（K11303），在此未反應乙烯繼續(xù)反應，最終使乙烯轉(zhuǎn)化率98%以上，溫度為70℃。懸浮液進入緩沖罐（R11305）后，為此使懸浮液溫度達到后面設備（X11401）離心機的操作要求。為使懸浮液降到45℃，用泵（P11309）以80m2/h流量將漿料引入換熱器（E11310）進行釜外循環(huán)。緩沖罐壓力為0.02MPa（表），是通過壓力表控制氣液分離器（R11309）氣體排放量實現(xiàn)的。正常操作時，緩沖罐維持20-40%液位，以保證有一定的緩沖余量。3.2.2蒸汽蒸餾系統(tǒng)該系統(tǒng)是將聚合系統(tǒng)來的聚合物懸浮液經(jīng)離心機分離，分離所得母液送至m化劑制備系統(tǒng)循環(huán)利用，含有稀釋劑的粉末經(jīng)螺旋輸送器送至水蒸氣蒸餾金（R11403A），經(jīng)雙釜串聯(lián)水蒸氣蒸餾，稀釋劑通過水蒸氣被帶出，剩下的大約含濕10%的粉末送往干燥工段。來自緩沖罐（R11305）的懸浮液由泵打入沉降離心機（X11401）中進行離心分離，溫度為45℃，壓力為0.01MPa。部分稀釋劑（80%）被分離出來作為母波自流至催化劑制備罐（R11210）循環(huán)利用。分離后含稀釋劑的物料經(jīng)螺旋輸送器（L11402）送入水蒸氣蒸餾釜（R11403），該釜共有兩臺，進行串聯(lián)操作。低壓蒸汽通過過濾器（R11411）由壓力控制閥減壓至0.08MPa（表），直接加入到蒸氣蒸餾釜（R11403）內(nèi)。每臺釜有兩個蒸汽入口，流量分別由蒸汽管線上的流量控制器控制，聚合釜由釜內(nèi)蒸汽溫度控制為98℃。稀釋劑和水的混合蒸汽由釜頂部出去，一部分到氮氣預熱器（E11502），對其進行第一段加熱。由蒸氣蒸餾釜（R11403A/B）得到含濕10%的聚乙烯粉末，經(jīng)過螺旋脫水器（X11415）送至流化床干燥器（X11504）進行干燥。由蒸氣蒸餾釜頂端通過頸管流出來的蒸汽冷凝液自流至水槽（R11408），通過水泵（P11410）又返回到蒸餾釜，多余部分有水槽（R11408）排至下水道。來自稀釋劑蒸餾的低聚物蠟加入到第一釜內(nèi)。沉降離心機（X11401）內(nèi)部氮封，殘留的乙烯氣體和部分稀釋劑蒸汽通過氮封罐（R11412）經(jīng)氣液分離器（R11313）后排往火炬（S11315）。3.2.3粉末干燥系統(tǒng)來自蒸汽蒸餾釜的濕粉末經(jīng)過杓輪進入硫化床干燥器（11504X）用熱氮氣分三段進行干燥.干燥后的粉末通過11506X輪用鼓風機（11511X）風送至粉末均化系統(tǒng)。結(jié)塊的粉末經(jīng)振動篩（11507X）將其篩出。出干燥器的氮氣帶有部分粉料，進入袋濾器（11510Xa/b），分離所夾帶的聚乙烯粉末，分離后的氮氣進入氮氣冷卻塔（11509X）。分離下來的粉末經(jīng)星型出料器返回干燥器（11504X）。在氮氣冷卻塔中，氮氣和冷卻水逆流接觸而得到冷卻并析出超出該溫度下飽和部分的水分。出塔的氮氣經(jīng)引風機（11548）、鼓風機（11505X）增壓后入第一氮氣加熱器（11545）和第二氮氣加熱器（11546），分別用副產(chǎn)蒸汽和低壓蒸汽供熱。加熱后的氮氣再進入流化床（11504X），從而完成閉合循環(huán)。從水蒸汽蒸餾（上一工序）來的含稀釋劑的水蒸汽在本工序進行廢熱利用后，內(nèi)凝液在分離器（11513）中進行傾析分層，分離得到的稀釋劑將送到回收（1141X），水層送到（11406）。

第4章物料衡算和熱量衡算4.1聚合釜物料衡算4.1.1基礎數(shù)據(jù)設計產(chǎn)量5.25×107/年聚乙烯粉末，年運轉(zhuǎn)時間8000小時,原料單耗1027千克EE/噸PE產(chǎn)品牌號：GF7750原料氣配比：EE:PPY:H2:1：0.004：0.0007（質(zhì)量比）稀釋劑EV中烷烴C8:C9:C10:C11=0.117：0.508：0.334：0.041（質(zhì)量比）聚合釜中Ti的濃度：0.1-0.35mmolTi/L（EV）聚合釜中Al的濃度:0.6-0.9mmolAl/L（EV）催化劑懸浮液中Ti的濃度：1.29mmolTi/L（EV）催化劑懸浮液中Al的濃度：2.01mmolAl/L（EV）催化劑懸浮液中Ti、Mg的摩爾比：1.5：1相比：EV（m3）/（EE+PPY）=3.5-4.0m3EV/t原料氣總轉(zhuǎn)化率：98.4﹪低聚物轉(zhuǎn)化率生成量的0.75-1.5﹪（以單體轉(zhuǎn)率計）釜中蠟的濃度不超過1﹪Ti的利用率為20%4.1.2計算項目原料氣的流量及組成聚乙烯和蠟的生成量催化劑懸浮液流量及組成循環(huán)母液流量及新鮮稀釋劑的流量活化劑的消耗量出聚合釜的物料流量及組成4.1.3聚合釜物料衡算設計計算原料氣聚合釜催化劑懸浮液漿料聚合釜氫氣圖4-1聚合釜的物料平衡圖原料氣的流量及組成單線產(chǎn)量為5.25×107/年,計算基準為千克/小時原料氣的消耗量=6739.69kg/h原料氣配比：乙烯：丙烯：氫氣=1：0.004:0.0007乙烯的流量（1+0.004）×6739.69=6712.84kg/h丙烯的流量6739.69-6712.84=26.85Kg/h乙烯的純度為99.9%丙烯的純度為99.8%純乙烯的流量99.9%×6712.84=6706.13Kg/h純丙烯的流量99.8%×26.85=26.80Kg/h乙烯雜質(zhì)流量0.1%×6712.84=6.71Kg/h丙烯雜質(zhì)流量0.2%×26.85=0.05Kg/h氫氣的流量0.0007×6706.13=4.69Kg/h聚乙烯和蠟的生成量取蠟的生成量占總轉(zhuǎn)化率的0.8%蠟的生成量（6706.13+26.80）×98.4%×0.8%=53.00Kg/h聚乙烯生成量（6706.13+26.80）×98.4%-52.53=6572.20Kg/h催化劑懸浮液流量及組成取聚合物中Ti的濃度為0.15mmolTi/L（EV）Al的濃度為0.9mmolAl/L（EV）相比為3.7m3EV/t原料氣聚合釜中EV體積流量3.7×10-3×（6712.84+26.85）=24.94m3/h聚合釜溫度為80℃時，EV的密度[9]為676Kg/m3聚合釜中EV的流量676×24.94=16859.44Kg/h聚合釜中Ti的含量0.15×24.94=3.74mol/h聚合釜中TiCl4含量3.74×190×10-3=0.71Kg/h聚合釜中Al的含量0.9×24.94=22.45mol/h聚合釜中Al（Et）3含量22.45×114×10-3=2.56Kg/h催化劑懸浮液中Ti的濃度：1.29mmolTi/L（EV）催化劑懸浮液中Al的濃度：2.01mmolAl/L（EV）催化劑懸浮液中EV體積流量=2.90m3/h催化劑懸浮液溫度為40℃時，EV的密度為706Kg/m3催化劑懸浮液中EV的流量2.90×706=2047.40Kg/h催化劑懸浮液中Al的含量2.01×2.90=5.83mol/h催化劑懸浮液中Al（Et）3流量5.83×114×10-3=0.66Kg/h催化劑懸浮液中Ti、Mg的摩爾比：1.5：1催化劑懸浮液中Mg的含量=2.49mol/h催化劑懸浮液中Mg（OEt）2流量2.49×114×10-3=0.28Kg/h循環(huán)母液流量及新鮮稀釋劑的流量從離心機分離出來的濾液有一部分循環(huán)回聚合釜，聚合釜中蠟的濃度是1.1﹪,由后面離心機數(shù)據(jù)得循環(huán)母液流量為11543.11g/h，循環(huán)母液中蠟的量為115.59Kg/h,循環(huán)Al（Et）3的流量1.76Kg/h新鮮稀釋劑中EV的流量新鮮稀釋劑量=稀釋劑總量-循環(huán)母液中EV的量-催化劑懸浮液中EV的量=16859.44-11543.11-2047.40=3268.93Kg/h活化劑的消耗量新鮮稀釋劑中Al（Et）3的流量2.56-0.66-1.76=0.14Kg/h出聚合釜的物料流量及組成聚乙烯的量6572.20Kg/h未反應的乙烯量1.6%×6706.13=107.30Kg/h未反應的丙烯量1.6%×26.80=0.43Kg/h氫氣的量4.69Kg/h雜質(zhì)的量6.71+0.05=6.76Kg/hAl（Et）3的量2.56Kg/hMg（OEt）2的量0.28Kg/hTiCl4的量0.71Kg/h出聚合釜的EV（稀釋劑）16859.44Kg/h取聚合釜蠟的含量為1﹪則出聚合釜蠟量為16859.44×1﹪=168.59Kg/h聚合釜物料平衡表見表4-1表4-1聚合釜物料平衡表組分進料Kg/h出料Kg/h純乙烯6706.13107.30純丙烯26.800.43氫氣4.694.69TiCl40.710.71Mg（OEt）20.280.28Al（Et）32.562.56聚乙烯0.006572.20蠟115.59168.59EV16859.4416859.44雜質(zhì)6.766.76總計23722.9623722.964.2前聚合釜熱量衡算4.2.1基礎數(shù)據(jù)聚乙烯和蠟為固態(tài)，混合氣、雜質(zhì)和氫氣為氣態(tài)，催化劑懸浮液和EV為液態(tài)原料氣進料溫度為25℃，循環(huán)母液溫度為40℃，催化劑懸浮液溫度為40℃冷卻水進口溫度為30℃，冷卻水出口溫度為40℃乙烯比熱[10]為1.554KJ/（Kg·℃），丙烯比熱1.525KJ/（Kg·℃）EV比熱為2.47KJ/（Kg·℃），聚乙烯比熱為2.55KJ/（Kg·℃）物料反應熱為920Kcal/（Kg·h）電機的攪拌功率為150KW操作溫度為84℃，熱損失為5%4.2.2聚合釜熱量衡算設計計算 水40℃原料氣25℃漿料84℃Cat懸浮液40℃冷卻水30℃新鮮稀釋劑循環(huán)母液30℃圖4-2K11301A/B熱量恒算圖計算基準：基準單位為Kg/h，基準溫度為84℃，聚乙烯和蠟為固態(tài)，催化劑懸浮液和EV為液態(tài)，氫氣、乙烯、丙烯和雜質(zhì)為氣態(tài)進料熱量Q1Q原料氣=mcp（t2-t1）（4-1）=（6712.84+4.69）×1.554×（25-84）+26.08×1.525×（25-84）=-618314.79KJ/hQ 催化劑=（2047.40+0.66+0.28+0.71）×2.47×（40-80）=-222690.75kg/hQ循環(huán)液=（11543.11+115.59+1.76+0.14+3268.93）×2.47×（40-84）=-1622541.32KJ/hQ1=Q原料氣+Q催化劑+Q循環(huán)液=-618314.79-222690.75-1622541.32=-2463546.86KJ/h反應熱Q2Q2=m×I（4-2）=98.4%×（6706.13+26.80）×920×4.18=25477881.12KJ/h攪拌產(chǎn)熱Q3Q3=150×3600=540000KJ/h出料熱Q4Q4=0熱損失Q6Q6=5%×（Q1+Q2+Q3）=5%×（-2463546.86+25477881.12+540000）=1177716.71KJ/h熱負荷Q5Q5=Q1+Q2+Q3-Q6=-2463546.86+25477881.12+540000-1177716.71=22376617.55J/h聚合釜熱量平衡表見表4-2表4-2聚合釜熱量平衡表項目Q進KJ/hQ出KJ/hQ1-2463546.86——Q225477881.12——Q3540000——Q4————Q5——22376617.55Q6——1177716.71總計23554334.2623554334.264.3后聚合釜熱量衡算4.3.1基礎數(shù)據(jù)電機的攪拌功率為37KW操作溫度為70℃，熱損失為5%4.3.2后聚合釜熱量衡算計算基準基準單位為KJ/h，基準溫度為70℃，聚乙烯和蠟為固態(tài)，催化劑懸浮液和EV為液態(tài)，氫氣、乙烯、丙烯和雜質(zhì)為氣態(tài)4.3.3后聚合釜熱量衡算設計計算 水40℃來自K11301漿料70℃ 漿料84℃冷卻水30℃圖4-3K11303熱量衡算圖進料熱量Q1QPE=6572.20×2.55×（84-70）=234627.54KJ/hQ乙烯=（107.30+0.43+6.71+0.05+4.69）×1.554×（84-70）=2592.88KJ/hQEV=（168.59+16859.44）×2.47×（84-70）=588829.28KJ/hQ催化劑=（0.71+2.56+0.28）×2.47×（84-70）=122.76KJ/hQ1=QPE+Q乙烯+QEV+Q催化劑=234627.54+2592.88+588829.28+122.76=826172.46KJ/h攪拌產(chǎn)熱Q2Q2=37×3600=133200KJ/h熱損失Q3Q3=5%×（Q1+Q2）=5%×（826172.46+133200）=47968.62KJ/h熱負荷Q4Q4=Q1+Q2-Q3=826172.46+133200-447968.62=911403.84KJ/h后聚合釜熱量平衡表見表4-3表4-3后聚合釜熱量平衡表項目Q進KJ/hQ出KJ/hQ1826172.46——Q2133200——Q3——47968.62Q4——11403.84總結(jié)959372.46959372.464.4緩沖罐的物料衡算4.4.1基礎數(shù)據(jù)乙烯和丙烯占尾氣總量的44.16%EV占尾氣總量的9.78%其他不凝氣（H2、N2、雜質(zhì)）占尾氣總量的46.06%4.4.2計算項目去冷凝罐的氣體流量及組成去離心機的流量及組成4.4.3緩沖罐物料衡算設計計算廢氣（EE+EV+不凝氣）緩沖罐來自聚合釜漿料漿料緩沖罐圖4-4K11305物料衡算圖去冷凝罐的氣體流量及組成尾氣總量=243.95kg/h尾氣中EV的量9.78%×243.95=23.86Kg/h尾氣中不凝氣（H2、N2、雜質(zhì)）的量46.06%×243.95=112.36Kg/h去離心機的流量及組成聚乙烯的量6572.20Kg/h蠟的量168.59Kg/hTiCl4的量0.71Kg/hMg（OEt）2的量0.28Kg/hAl（Et）3的量2.56Kg/hEV的量16859.44-23.86=16835.58Kg/h緩沖罐物料平衡表見表4-4表4-4緩沖罐物料平衡表組分進料Kg/h出料Kg/h去離心機去冷凝罐聚乙烯6572.206572.20——EV16859.4416835.5823.86蠟168.59168.59——TiCl40.710.71——Mg（OEt）20.280.28——Al（Et）32.562.56——乙烯107.30——107.30總計23711.0823711.084.5緩沖罐的熱量衡算4.5.1基礎數(shù)據(jù)電機的攪拌功率為37KW操作溫度為45℃，熱損失為5%4.5.2緩沖罐熱量衡算計算基準基準單位為KJ/h，基準溫度為45℃，聚乙烯和蠟為固態(tài)，催化劑懸浮液和EV為液態(tài)，氫氣、乙烯、丙烯和雜質(zhì)為氣態(tài)4.5.3緩沖罐熱量衡算設計計算氣體45℃來自聚合釜漿料漿料45℃70℃圖4-5K11305熱量衡算圖進料熱量Q1QPE=6572.20×2.55×（70-45）=418977.75KJ/hQEV=（16859.44+168.59）×2.47×（70-45）=1051480.85KJ/hQ催化劑=（2.56+0.71+0.28）×2.47×（70-45）=219.21KJ/hQ乙烯=（107.30+0.43+4.69+6.76+0.05）×1.554×（70-45）=4632.09KJ/hQ1=QPE+QEV+Q催化劑+Q乙烯=418977.75+1051480.85+219.21+4632.09=1475309.91KJ/h攪拌產(chǎn)熱Q2Q2=37×3600=133200KJ/h排氣帶出熱Q3EV的汽化熱85.15×0.117+84.98×0.508+81.70×（0.334+0.041）=83.77J/gQ3=23.86×83.77=1998.75KJ/h熱損失Q4Q4=5%×（Q1+Q2）=5%×（1475309.91+133200）=80425.50KJ/h熱負荷Q5Q5=Q1+Q2-Q3-Q4=1475309.91+133200-1998.75-80425.50=1526085.66KJ/h緩沖罐熱量平衡表見表4-5表4-5緩沖罐熱平衡表項目Q進KJ/hQ出KJ/hQ11475309.91——Q2133200——Q3——1998.75Q4——80425.50Q5——1526085.66總結(jié)1608509.911608509.914.6離心機物料衡算4.6.1基礎數(shù)據(jù)離心機的分離效率為80%操作條件：操作溫度為45℃，操作壓力為0.01MPaPE粉末進入濾液的量約為濾液總量的0.005%4.6.2離心機物料衡算的計算項目去濾餅的物料流量及組成去回收工段的物料及組成去聚合釜循環(huán)母液的流量及組成4.6.3離心機物料衡算設計計算離心機自緩沖罐物料濾餅20％離心機回聚合釜濾液80％去回收工段圖4-6X11401物料衡算圖去濾餅的物料流量及組成PE的量6572.20-80%×16835.58×0.005%=6571.53Kg/h蠟的量20%×168.59=33.72Kg/hAl（Et）3的量20%×2.56=0.51Kg/hEV的量20%×16835.58=3367.12Kg/hTiCl4的量0.71Kg/hMg（OEt）2的量0.28Kg/h去回收工段的物料及組成PE的量6572.20-6571.53=0.67Kg/h回收蠟的量51.49-33.72=19.28Kg/h循環(huán)蠟的量80%×168.59-19.28=115.59Kg/h濾液中EV的量80%×16835.58=133468.46Kg/h=回收EV的量=1925.35kg/h循環(huán)EV的量133468.46-1925.35=11543.11kg/h濾液中Al（Et）3的量80%×2.56=2.05Kg/h=回收Al（Et）3的量=0.29kg/h循環(huán)Al（Et）3的量2.05-0.99=1.76Kg/h去聚合釜循環(huán)母液的流量及組成循環(huán)EV的量11543.11Kg/h循環(huán)蠟的量115.59Kg/h循環(huán)Al（Et）3的量1.76Kg/h離心機物料平衡表見表4-6表4-6離心機物料平衡表組分進料Kg/h出料kg/h去蒸餾釜去循環(huán)母液去回收工段PE6572.206571.53——0.67蠟168.5933.72115.5919.28AI（Et）32.560.511.760.29Mg（OEt）30.280.28————TiCl40.710.71————EV16835.583367.1211543.111925.35總計23579.9223579.924.7蒸汽蒸餾釜物料衡算及熱量衡算4.7.1設計依據(jù)低壓水蒸氣規(guī)格1.8×105Pa（絕壓）工藝水（8個計量點）每個計量點50L/h，95℃回流蠟含蠟20%（占去回收工段蠟量95%），20℃工藝要求出蒸汽蒸餾釜物物料含濕率≤10%，含EV≤0.3%釜內(nèi)攪拌器（8臺）每臺P=11kw熱損失為總熱量的5%操作條件T=98℃P=0.01MPa（表壓）4.7.2計算項目出蒸汽蒸餾釜的物料量及組成出蒸汽蒸餾釜的混合氣的物料量及組成出蒸汽蒸餾釜的廢水量進蒸汽蒸餾釜的低壓水蒸氣量4.7.3計算混合氣98℃回流蠟120℃工藝水95℃蒸汽蒸餾釜來自離心機物料45℃去流化床物料98℃蒸汽蒸餾釜低壓水蒸汽廢水98℃117℃圖4-7蒸汽蒸餾釜物料和熱量平衡圖計算基準：物料流量以kg/h計。出蒸汽蒸餾釜的物料量及組成進蒸汽蒸餾釜的PE流量，為6571.53kg/h因為回流蠟為回收工段蠟的95%，則出釜后的蠟量：19.28×95％+33.72=52.04kg/hTiCl4=0.71kg/hMg（OEt）2=0.28kg/hAl（Et）3=0.51kg/h合并在一起，為出蒸汽蒸餾釜的PE總量出釜后PE的物料量=6571.53+52.04+0.71+0.51+0.28=6625.07kg/h取物料含濕率為10%，則出蒸汽蒸餾釜總物料量：=7361.19kg/h取物料中含EV率為0.3%，則總出物料EV的量：7361.19×0.3%=22.08kg/h總出物料中含水量：7361.19×10%–22.08=714.04kg/h出蒸汽蒸餾釜混合氣的物料量及組成混合氣中EV的量回流蠟中EV的量：19.28×95%/20%×80%=73.26kg/h混合氣中EV的量=濾餅帶入EV+回流蠟帶EV–出釜物料帶出EV=3367.12+73.26-22.08=3418.30kg/h混合氣中水蒸汽的量依據(jù)理想氣體分壓定律[14]，可得混合汽中水蒸汽質(zhì)量流量與兩組份飽和蒸汽壓間關(guān)系如下：GEV=（P操-P飽和水）·MEV因為操作壓力為0.01MPa（表壓）=0.01×106Pa絕對壓力=表壓+大氣壓=（0.01×10+1.013）×105=1.113×105Pa即釜內(nèi)總操作壓力為P操=1.113×105Pa查表得98℃時，水的飽和蒸汽壓P飽和水=0.943×105PaEV的摩爾質(zhì)量MEV=132.186g/mol水的摩爾質(zhì)量M水=18g/mol （4-3）以上按飽和蒸汽計算，實際為非飽和值，其不飽和度在60%-80%之間，取不飽和度為70%，則混合氣中水蒸汽的量為出蒸汽蒸餾釜的廢水量和低壓水蒸氣量計算基準：基準溫度為0℃，物料流量以kg/h計，PE和蠟以固態(tài)，EV、廢水和工藝水以液態(tài)。根據(jù)（4-4）即Q1+Q2+Q3+Q4+W=Q5+Q6+Q7式中，Q1濾餅進料帶入的熱量，kJ/hQ2低壓水蒸汽帶入的熱量，kJ/hQ3工藝水帶入的熱量，kJ/hQ4回流蠟帶入的熱量，kJ/hW攪拌功，kJ/hQ5混合汽帶出的熱量，kJ/hQ6廢水帶出的熱量，kJ/hQ7出蒸餾釜物料量帶出的熱量，kJ/hQ1的計算查表得PE的比熱cp=2.55kJ/kg·℃，EV的比熱為CP=2.208kJ/kg·℃聚乙烯PE的質(zhì)量=6751.53+33.72=6758.25kg/hEV的質(zhì)量=3367.12+0.71+0.28+0.51=3368.62kg/hQ1=mPE·cPE（t2-t1）+mEV·cEV（t2-t1）=6758.25×2.55×45+3368.62×2.208×45=1113311.52kJ/hQ2的計算設低壓水蒸汽流量為Skg/h，1.8×105Pa（絕壓）下，低壓水蒸汽對應的溫度為117℃。查表得117℃時水蒸汽的焓值I=2704.34kJ/kgQ2=S×I=2704.34SkJ/hQ3的計算查表得水的比熱cp=4.213kJ/kg·℃水的密度ρ=961.85kg/m3Q3=m·cp（t2-t1）=（50×8×961.85×10-3）×4.213×（95–0）=153986.41kJ/hQ4的計算查表得蠟的比熱cp=2.55kJ/kg·℃EV的比熱cp=2.356kJ/kg·℃Q4=m1c1（t2-t1）+m2c2（t2-t1）=（19.28×95%）×2.55×（120–0）+73.26×2.356×（120–0）=26316.76kJ/hW的計算W=8×11×3600=316800kJ/hQ5的計算查表得水的比熱cp=4.213kJ/kg·℃EV的比熱cp=2.323kJ/kg·℃98℃時EV的汽化熱γEV=326.558kJ/kg水的汽化熱γ水=2265.9kJ/kg水蒸汽帶出的熱量=3669.89×4.213×（98–0）+3669.89×2265.9=9706943.72kJ/hEV蒸汽帶出的熱量=3418.30×2.323×（98–0）+3418.30×326.558=1897578.32kJ/hQ5=Q水+QEV=11604522.14kJ/hQ6的計算設廢水流量為Ykg/h，查表得98℃時水的焓值I=410.676kJ/kgQ6=Y×I=410.676YkJ/hQ7的計算=（6625.07+22.08）×2.55×（98–0）+714.0764×4.213×（98–0）=1955943.72kJ/h因為Q1+Q2+Q3+Q4+W=Q5+Q6+Q7，代入數(shù)據(jù)整理得：6.59S=Y+29792.17a根據(jù)進、出蒸汽蒸餾釜的水量相等，有以下等式：S+50×8×961.85×10-3=Y+3669.89+714.04整理得S=Y+3999.19ba與b聯(lián)立方程組，解得低壓蒸汽量S=4614.13kg/h廢水量W=614.94kg/h考慮加熱過程中有5%的熱損失，則實際低壓水蒸汽用量：S實=S（1+5%）=4844.84kg/h工藝水的計算根據(jù)進水量等于出水量S+G工藝水=W物料中的水+W廢水+W混合氣的水G工藝水=693.64+542.83+3625.43-4477.16=384.74kg/h蒸汽蒸餾釜物料平衡見表4-7。表4-7蒸汽蒸餾釜物料平衡表物料名稱進口流量（kg/h）出口流量（kg/h）去向PE6571.536571.53流化床蠟52.0452.04流化床EV3440.383418.30回收工段22.08流化床TiCl40.710.71流化床Al（Et）30.510.51流化床Mg（OEt）20.280.28流化床低壓水蒸汽4614.130工藝水384.740廢水0614.94回收工段水蒸汽03669.89回收工段物料中含水0714.04流化床合計15064.3215064.324.8流化床干燥器物料衡算及熱量衡算4.8.1設計依據(jù)4.8.2計算項目出口物料及組成；干燥介質(zhì)氮氣流量；出口干燥介質(zhì)溫度和露點溫度。4.8.3計算 出去干燥氣流化床干燥器來自蒸汽蒸餾釜物料PE粉末流化床干燥器干燥氣（N2）圖4-8流化床干燥器物料平衡圖計算基準：基準溫度為0℃，物料流量以kg/h計，物料以固態(tài)、水以液態(tài)、氮氣以氣態(tài)為基準。出口流量及組成計算PE=6625.07kg/h進口物料量含濕率為7%，則進口物料量的干基含濕率為進口濕物料總量G1=Gc（1+X1）=6625.07（1+7.53%）=7123.94kg/h出口物料量干基含濕率為則出口物料總量G2=Gc（1+X2）=6625.07×（1+0.1%）=6631.70kg/h其中含水量=G2－Gc=6631.70－6625.07=6.63kg/h脫除水量=G1－G2=7123.94-6631.70=492.24kg/h干燥介質(zhì)氮氣流量的計算因氮氣作干燥介質(zhì)，它既是載濕體，又是載熱體，為濕分氣體提供熱能，因此氮氣消耗量可由干燥器的熱量平衡求得。列平衡算式[14]：GcCm1θ1+LCH1t1+GN2CH1θ1=GcCm2θ2+（L+GN2）CH1t2+W（γ0+Cvt2）（4-5）式中：GN2輸送濕物料所用氮氣量582.00kg/hGc絕干物料量6625.07kg/hCm1，Cm2分別為進、出物料混合比熱kJ/kg絕干料·℃Cs絕干物料比熱2.55kJ/kg絕干料·℃W被脫出水分量770.810kg/hγ00℃時水的汽化熱2493.65kJ/kgCv水蒸汽的比熱1.86kJ/kg水·℃CL液態(tài)水97℃時的比熱4.212kJ/kg·℃L絕干氮氣流量kg絕干氮氣/hCH1氮氣的進口濕比熱kJ/kg絕干料·℃Cg絕干氮氣的比熱1.04kJ/kg絕干料·℃Cm1=Cs+CL·X1=2.55+4.212×7%=2.84kJ/kg絕干料·℃（4-6）Cm2=Cs+CL·X2=2.55+4.212×0.1%=2.55kJ/kg絕干料·℃CH1=Cg+Cv·H1（4-7）式中，H1進口氮氣的含濕率0.0278kg水汽/kg絕干氮氣CH1=1.04+1.86×0.0278=1.09kJ/kg絕干料·℃將以上各數(shù)據(jù)代入衡算式中：6625.07×2.84×97+L×1.09×113+582×1.09×97=6625.07×2.55×70+（L+582）×1.09×70+614.94×（2493.65+1.86×70）解得L=19417.6kg絕干氮氣/h，考慮有5%的熱損失，實際需氮氣量：L實=L×（1+5%）=20388.65kg絕干氮氣/h出口干燥介質(zhì)溫度和露點溫度td的計算H2=H1+W/L實（4-8）式中，H2氮氣出口的含濕率kg水汽/kg絕干氮氣W脫除水量478.17kg/hH2=0.0278+64.94/20388.65=0.058kg水汽/kg絕干氮氣查濕焓圖，當H2=0.058kg水汽/kg絕干氮氣，露點溫度td=39℃，故廢氣出口溫度高于露點溫度30℃，所以物料不會反潮。流化床干燥器的物料平衡見表4-8。表4-8流化床干燥器的物料平衡表物料名稱進口流量（kg/h）出口流量（kg/h）PE6625.076625.07水614.94614.94氮氣20388.6520388.65合計27628.6627628.66第5章離心機工藝設計5.1設計依據(jù)5.1設計依據(jù)離心機的進料組成：PE=6572.20，EV=16835.58（2）進料溫度為45℃（3）液體密度ρ1=750kg/m3（4）固體密度ρ2=961kg/m3（5）液體粘度μ=0.563x10-3Pa·s5.2設計項目固相粒子的沉降速度u（2）極限粒子直徑dmin（3）最小分離因數(shù)Frmin（4）生產(chǎn)能力Q（5）離心機的臺數(shù)N5.3計算離心機的主要參數(shù)離心機轉(zhuǎn)鼓圓柱部分直徑D=600mm、長730mm,圓錐部分的錐角16度、長666mm、螺旋與轉(zhuǎn)鼓間的間隙為0.5mm。轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速2300r/min，，螺旋轉(zhuǎn)速2342r/min,差轉(zhuǎn)速42r/min,在離心機中稀釋劑脫除80%，操作溫度為45℃，操作壓力為1MPa。當懸浮液與原料氣的比為3.0時，聚乙烯懸浮液螺旋沉降離心機的物料平衡見表5-1表5-1離心機設計數(shù)據(jù)表項目進料出料固體母液聚乙烯6572.206572.200蠟168.5953.00115.59續(xù)項目進料出料固體母液稀釋劑16835.585292.4711543.11小計23576.3723576.37（2）固相粒子沉降速度u粒子運動所處的區(qū)域在45℃時，μ=0.563×10-3Pa.s,密度等于749Kg/m3,，△ρ=211Kg/m3,并且知道d=10-5m,所以j=ω2r=（2πn/60）2×D/2j=(2×3.14×2300/60)2×0.6/2=17385.76j-離心加速度；ω-轉(zhuǎn)鼓回轉(zhuǎn)角速度；D-轉(zhuǎn)鼓直徑Ar=Ar=d3ρ1?ρj/μ2（5-1）Ar=（10-5）3×749×211×16835.58/（0.563×10-3）2=8.39d-粒子直徑；ρ1-液相密度；μ-液相動力粘度。8.39小于28.8，所以粒子沉降屬層流。所以固相粒子沉降速度為：u=（10-5)2×211×9.81/(18×0.563×10-3)=2.04×10-5m/s=0.0734(m/h)（3)極限粒子直徑ω=2×3.14×2300/60=240.73T=273.15+45=318.15Kdmin=1.734（T/Δρω2r）1/4（5-2）=1.734×（318.15/0.211×240.732×30)1/4=0.3μm設計上，要求離心機分離出粒徑在1μm以上顆粒的聚乙烯。由計算結(jié)果可以看出，離心機滿足設計要求（4）最小分離因數(shù)Frmin=1.7344T/d4gΔρ （5-3）=1.7344×318.15/（14×9.81×0.211）=1390Fr=（2×3.14×2300/30）2×0.6/2/9.81=1773Fr>Frmin說明該離心機的Fr符合工藝要求。（5）生產(chǎn)能力根據(jù)離心機的結(jié)構(gòu)，D=0.6m、L=0.730+0.666=1.396（m)、h=0.666tg16=0.19(m).λ=0.19/0.30=0.63，則S=2340.88m2ζ=16.64（?ρ/ρ1）0.3359(D/L)0.3607（5-4）螺旋沉降離心機的修正系數(shù)=16.64（211/749)0.3359(110-5/1.396)0.3674=0.1401離心機處理懸浮液的最大體積流量Q=0.1401×0.0734×2340.88=24.05m3/h由表5-1通過計算可以得到聚乙烯懸浮液中各組分的濃度：聚乙烯固相濃度：6672.20/23576.37=0.2788t/m3稀釋劑的濃度：16835.58/23576.37=0.7141t/m3聚乙烯蠟的濃度：168.59/23576.37=0.0072t/m30.2788W/ρ2+0.7141W/ρ1+0.0072W/ρ2=24.05其中ρ1=749Kg/m3，ρ2=960Kg/mW=19219.6855Kg/h聚乙烯的最大生產(chǎn)力P=4.375×19219.6855/23576.37=3.567t/h離心機的臺數(shù)離心機所進漿料量F1=23576.37㎏/h。已知40℃時漿料的密度ρ漿料=640kg/m3，故有計算得：V漿料/ρ漿料=23576.37/640=36.8240m3/h因為離心機的最大體積流量為24.05m3/h，所以所需離心機的臺數(shù)為：N=V漿料/Q=24.05/36.8240=0.653＜1所以，所需離心機的臺數(shù)為1臺第6章原材料、動力消耗定額及消耗量6.1原材料消耗定額原材料消耗定額見表6-1。表6-1原材料消耗定額表材料消耗定額乙烯和共聚單體1027Kg∕tHDPE稀釋劑3.7Kg∕tHDPE氫氣0.7Kg∕tHDPE四氯化鈦0.2Kg∕tHDPE烷基鋁0.68Kg∕tHDPE乙氧基鎂0.41Kg∕tHDPE聚合物添加劑3.0Kg∕tHDPE6.2公用工程規(guī)格公用工程規(guī)格見表6-2。表6-2公用工程規(guī)格表名稱單位最大流量正常流量最大壓力最小壓力正常壓力溫度℃IAm3∕h3502010.90.50.6環(huán)境PAm3∕h397.80.90.50.6環(huán)境WSKg∕h21.50.90.30.8環(huán)境MNm3∕h21.51.81.51.5環(huán)境HSkg∕h6004291268300-520MSkg∕h280035003.93.23.3380-420LSkg∕h450035000.60.20.4230-2706.3公用工程消耗定額及消耗量公用工程消耗定額及消耗量見表6-3.表6-3公用工程消耗定額及消耗量名稱消耗定額電600kWh∕tHDPE高壓蒸汽（HS）97kg∕tHDPE低壓蒸汽（LS）820kg∕tHDPE中壓蒸汽（MS）300kg∕tHDPE脫險水（SM）697kg∕tHDPE冷卻水（CW）220m3∕tHDPE壓縮空氣（AIP）50m3∕tHDPE儀表風（IA）350m3∕tHDPE氮氣27.74m3∕tHDPE第7章生產(chǎn)控制分析7.1HDPE生產(chǎn)中間控制中間控制分析見表7-1。表7-1HDPE生產(chǎn)中間控制分析表序號分析項目單位頻率Gc7260GD7255L