PVC懸浮聚合釜

1、聚氯乙烯懸浮聚合釜的設(shè)計(jì)緒論11.1聚氯乙烯概述11.2聚氯乙烯應(yīng)用，改性與發(fā)展21.2.1 PVC性能及應(yīng)用21.3 聚氯乙烯的生產(chǎn)方法51.3.1 懸浮法61.3.2 乳液聚合法71.4 懸浮聚合的反應(yīng)設(shè)備81.5 國(guó)內(nèi)外聚合釜技術(shù)的發(fā)展歷程9第一章 聚氯乙烯聚合裝置設(shè)計(jì)121.1設(shè)計(jì)任務(wù)書121.1.1設(shè)計(jì)任務(wù)12第二章 物料衡算132 聚合釜物料衡算132.1 物料衡算的計(jì)算依據(jù)132.2 聚合釜物料衡算14第三章 反應(yīng)釜及其配件153.1 釜的內(nèi)徑和高度 5153.2 封頭的設(shè)計(jì)163.3 內(nèi)筒體和內(nèi)筒體封頭壁厚173.4 夾套的設(shè)計(jì)8173.4.1 夾套的直徑183.4.2 夾套的

2、高度183.4.3 夾套的厚度183.4.4 夾套封頭及其厚度6203.4.5 傳熱面積的計(jì)算203.5 人孔的設(shè)置213.6 視鏡的設(shè)計(jì)6213.7 法蘭的設(shè)計(jì)223.8 支座的選擇22第四章 生產(chǎn)周期234.1 聚合反應(yīng)時(shí)間的計(jì)算234.1.1 速率常數(shù)的計(jì)算：244.1.2 引發(fā)劑濃度的計(jì)算244.1.3 聚合時(shí)間的計(jì)算254.2 輔助時(shí)間的計(jì)算254.2.1 加熱時(shí)間254.3 生產(chǎn)周期26第五章 攪拌設(shè)備265.1 攪拌槳葉寬度及層數(shù)的選取13275.2 擋板275.3 槳葉葉輪轉(zhuǎn)速285.4 攪拌功率295.5 攪拌軸直徑的計(jì)算與校核305.5.1 攪拌軸直徑15305.6 攪拌系

3、統(tǒng)的傳動(dòng)裝置315.6.1 減速機(jī)的選擇16315.6.2 密封裝置的選擇325.6.3 電機(jī)功率Ne的計(jì)算325.6.4 傳動(dòng)裝置的選擇32第六章 泵和管道336.1 進(jìn)出料泵的選擇336.2 管的選擇336.2.1 加水管的選擇346.2.2 加料管的選擇346.2.3 出料管的選擇34第七章 熱量衡算347.1 反應(yīng)熱量計(jì)算347.2 傳熱面積的校核：35參考文獻(xiàn)37心得體會(huì)38一 設(shè)計(jì)題目：聚氯乙烯懸浮聚合反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)二 設(shè)計(jì)任務(wù)：1. 主要原料名稱：氯乙烯（99.98%），去離子水，過氧化二碳酸二基己酯，偶氮二異丁腈，聚乙烯醇，羥丙基甲基纖維素，分散劑，其他助劑。2. 產(chǎn)品要求：平均

4、聚合度：1300；揮發(fā)度0.3%；平均粒徑：80目；表觀密度0.42g/ml；殘留氯乙烯：10mg/kg。3. 生產(chǎn)能力：年產(chǎn)2700噸聚氯乙烯4. 已知條件：反應(yīng)時(shí)間：51；壓力：0.70MPa；最終轉(zhuǎn)化率：90%；最大反應(yīng)速率/平均反應(yīng)速度=1.5；反應(yīng)溫度下，體系的黏度：1.4mPa·s；恒壓熱容：4186.8J/Kg；轉(zhuǎn)化率70%時(shí)，聚合物相中溶有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的單體；裝料系數(shù)：0.75；聚合物相中，單體的臨界體積分率/單體的自由體積分率=0.75。三 設(shè)計(jì)要求：1.圖紙(1) 工藝設(shè)計(jì)：工藝流程圖，A3；(2) 設(shè)備設(shè)計(jì)：設(shè)備總裝圖，A3。2.設(shè)計(jì)說明書(1)設(shè)計(jì)任務(wù)書及

5、原始資料；(2)設(shè)計(jì)概述：設(shè)計(jì)依據(jù)、原理、涉及結(jié)果概述；(3)工藝計(jì)算：物料恒算、熱量恒算、設(shè)備選型；(4)非定型設(shè)備設(shè)計(jì)；(5)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)：自我評(píng)價(jià)優(yōu)缺點(diǎn)、創(chuàng)新性、可靠性。四 參考文獻(xiàn)：化工原理，懸浮聚合，聚合物合成工藝學(xué)，化工設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，聚合反應(yīng)工程等。五 時(shí)間安排：第一周：文獻(xiàn)檢索、工藝計(jì)算；第二周：草圖、書寫設(shè)計(jì)說明書；第三周：完成正式圖紙，打印、裝訂。緒論1.1聚氯乙烯概述聚氯乙烯本色為微黃色半透明狀，有光澤。透明度勝于聚乙烯、聚丙烯，差于聚苯乙烯，隨助劑用量不同，分為軟、硬聚氯乙烯，軟制品柔而韌，手感粘，硬制品的硬度高于低密度聚乙烯，而低于聚丙烯，在屈折處會(huì)出現(xiàn)白化現(xiàn)象。常見制

6、品：板材、鞋底、玩具、門窗、電線外皮、文具等。是一種使用一個(gè)氯原子取代聚乙烯中的一個(gè)氫原子的高分子材料。聚氯乙烯是乙烯基聚合物中最主要的品種，其產(chǎn)量曾占世界合成樹脂的第一位，現(xiàn)在其產(chǎn)量?jī)H次于各種聚乙烯的總產(chǎn)量。聚氯乙烯的分子結(jié)構(gòu)通式是 ，分子量約415萬。聚氯乙烯制品種類的多樣化是其它塑料品種所不及的，它的用途廣泛，既可用作絕緣材料、防腐蝕材料、日用品材料，又可用作建筑材料、農(nóng)用材料。氯乙烯原料來源充沛、價(jià)格低廉，所以聚氯乙烯是得到廣泛應(yīng)用的通用塑料品種之一。 PVC具有優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性、電絕緣性和阻燃性，質(zhì)量輕，機(jī)械強(qiáng)度高，易加工，可用于生產(chǎn)建筑材料、包裝材料、電子材料、日用消費(fèi)品等，廣泛

7、應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、交通運(yùn)輸、電力電訊和包裝等各領(lǐng)域。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劑，而軟制品則在加工時(shí)加入大量增塑劑。聚氯乙烯本來是一種硬性塑料，它的玻璃化溫度為8085。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。常用的增塑劑是鄰苯二甲酸二辛酯。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%。除增塑劑外，為了改善其使用和加工，在加工時(shí)還需要添加穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、著色劑、填料等。聚氯乙烯超過100則會(huì)逐漸分解出HCl,光線作用下會(huì)逐漸老化降解變黃，軟化點(diǎn)較低，機(jī)械性能較

8、差。但由于它可以與許多添加劑，特別是增塑劑，穩(wěn)定劑，潤(rùn)滑劑混融性好，可加工為硬質(zhì)及軟質(zhì)的各種塑料。是應(yīng)用廣泛的通用材料之一1。 聚氯乙烯為低毒物質(zhì)，其侵入的途徑有：呼吸道，食道。健康危害：急性毒性表現(xiàn)為麻痹作用，長(zhǎng)期接觸可引起氯乙烯病。急性中毒：輕度中毒時(shí)，病人出現(xiàn)眩暈，胸悶，嗜睡，步履蹣跚等；嚴(yán)重時(shí)，可發(fā)生昏迷、抽搐，甚至造成死亡。皮膚接觸氯乙烯液體可致紅斑、水腫、肝功能異常、消化功能障礙、雷諾式現(xiàn)象及肢端溶骨癥。皮膚可出現(xiàn)干燥，皸裂。脫屑等等?？芍赂渭?xì)胞腫瘤。環(huán)境危害：氯乙烯在環(huán)境中能參與光化學(xué)煙霧反應(yīng)。燃爆危險(xiǎn)：本品為易燃，致癌物。1.2 聚氯乙烯應(yīng)用，改性與發(fā)展1.2.1 PVC性能及

9、應(yīng)用 懸浮法PVC樹脂為直徑100180m的顆粒，聚合度依各牌號(hào)而定。PVC 大分子中大量的氯原子賦予了聚合物以較大的極性和剛性。PVC 不溶于非極性溶劑，耐酸、堿性好，可作防腐材料。PVC電氣性能優(yōu)良，廣泛用作絕緣材料。PVC分子間結(jié)合力較強(qiáng)，受熱后易放出HCl,純碎的PVC樹脂不能直接加工使用，必須加入各種添加劑配料后制成各種塑料制品，PVC塑料性能多樣化，可制成硬質(zhì)、半硬質(zhì)和軟質(zhì)制品。PVC加工成型容易，可以方便地用擠出、吹塑、壓延、注射等方法加工成各種管材、棒材、薄膜等。 總之，聚氯乙烯是一種綜合性能良好，價(jià)格低廉，用途極廣的聚合物，是當(dāng)前得到廣泛應(yīng)用的熱塑性塑料的重要品種之一3。聚氯

10、乙烯可分為軟聚氯乙烯和硬聚氯乙烯。其中硬聚氯乙烯大約占市場(chǎng)的2/3，軟聚氯乙烯占1/3。軟聚氯乙烯一般用于地板、天花板以及皮革的表層，但由于軟聚氯乙烯中含有柔軟劑(這也是軟聚氯乙烯與硬聚氯乙烯的區(qū)別)，容易變脆,不易保存，所以其使用范圍受到了局限。硬聚氯乙烯不含柔軟劑，因此柔韌性好，易成型，不易脆，無毒無污染，保存時(shí)間長(zhǎng)，因此具有很大的開發(fā)應(yīng)用價(jià)值。PVC樹脂可以采用多種方法加工成制品，懸浮聚合的PVC樹脂可以擠出成型、壓延成型、注塑成型、吹塑成型、粉末成型或壓塑成型。分散型樹脂或糊樹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。糊樹脂也可以用于搪塑成型、滾塑成型、蘸塑成型和熱噴成型。

11、發(fā)達(dá)國(guó)家PVC樹脂的消費(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7080%。PVC軟制品市場(chǎng)大約占全部PVC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樹脂近年來增長(zhǎng)比軟制品快。在全世界范圍內(nèi)一半以上的PVC樹脂用于與建筑有關(guān)的市場(chǎng)，使PVC行業(yè)容易受到經(jīng)濟(jì)的波動(dòng)影響。建筑領(lǐng)域是PVC樹脂增長(zhǎng)最快的市場(chǎng)，19861996年美國(guó)PVC樹脂在建筑市場(chǎng)的增長(zhǎng)率為6%/年，在其它市場(chǎng)中的增長(zhǎng)率僅為1.4%/年。1986年美國(guó)PVC樹脂在建筑市場(chǎng)中的分額為64%，1996年增加到73%，預(yù)計(jì)200

12、1年將增加到76%，增長(zhǎng)最快的用途是管材、板壁、和門窗等。近幾年我國(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%，革制品11%，泡沫和單板等5%），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劑，而軟制品則在加工時(shí)加入大量增塑劑。聚氯乙烯本來是一種硬性塑料，它的玻璃化溫度為8085。加入增塑劑以后，

13、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。常用的增塑劑有鄰苯二甲酸二辛酯、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)定劑、潤(rùn)滑劑、著色劑、填料之后，可加工成各種型材和制品。其用途如下：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)定厚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

14、吹塑薄膜。聚氯乙烯塑料薄膜上可以印花（如印制包裝裝潢圖案和商標(biāo)等）。薄膜的用途很大，可以通過剪裁、熱合方法加工成包裝袋、雨衣、桌布、窗簾、充氣玩具等。寬幅的透明薄膜可以建造溫室和塑料大棚，或者用作地膜。涂層制品。將聚氯乙烯糊狀涂料涂敷在布或紙上，然后在100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)，就制成無襯底的人造革，可壓出各種花紋。人造革用于制造皮包、皮箱、沙發(fā)和汽車的座墊、地板革以及書的封面等。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，用做泡沫拖鞋、涼鞋、鞋墊、坐墊和防震緩沖的包裝材料，也可以用擠出機(jī)制成低

15、發(fā)泡硬質(zhì)板材，可代替木材作為建筑材料。利用熱成型法可將聚氯乙烯制成薄壁透明容器，或用于真空吸塑包裝材料。這種方法制成的片材也是優(yōu)良的裝飾材料。糊狀制品。將聚氯乙烯分散在液體增塑劑中，使其溶脹和塑化成增塑溶膠，再加入乳液（一種膠粘劑）、穩(wěn)定劑、填料、著色劑，經(jīng)過充分?jǐn)嚢?，脫氣泡后，可配制成聚氯乙烯糊狀制品，可用浸漬法、澆鑄法、搪塑法涂敷在各種制品表面，起保護(hù)（防腐蝕）、美化作用。硬管和板材。聚氯乙烯中加入穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑和填料，經(jīng)過混煉之后，可用擠出機(jī)擠成各種口徑的硬管、異形管、波紋管，用做下水管、引水管、電線套管或樓梯扶手。用壓延法制成的聚氯乙烯薄片經(jīng)重疊熱壓，可制成各種厚度的硬質(zhì)板材，它可以切

16、割成所需形狀，然后利用聚氯乙烯焊條用熱空氣流焊接成各種耐化學(xué)腐蝕的貯槽、通風(fēng)管道和各種形狀的容器、反應(yīng)罐。門窗。它可用硬質(zhì)聚氯乙烯異形材料組裝而成，已經(jīng)和木門窗、鋼窗、鋁合金門窗共同占領(lǐng)了建筑市場(chǎng)。中國(guó)聚氯乙烯工業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景,中國(guó)地大物博、人口眾多,為聚氯乙烯產(chǎn)品提供了廣大的市場(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)和發(fā)展模式,結(jié)合我國(guó)的具體情況,發(fā)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,克服前進(jìn)過程中的各種困難,一定能夠在較短的時(shí)間內(nèi)趕上世界聚氯乙烯工業(yè)的先進(jìn)水平?？偟膩碚f聚氯乙烯廣泛應(yīng)用于建材、包裝、醫(yī)藥、化工、紡織、家電、消防、食品等諸多行業(yè)。其中建材行業(yè)占的

17、比重最大，為60%，其次是包裝行業(yè)，還有其他若干小范圍應(yīng)用的行業(yè)。 發(fā)展史及現(xiàn)狀：氯化乙烯基最初是在1835年在Justus von Liebig實(shí)驗(yàn)室合成出來的。而聚氯乙烯是由Baumann在1872年合成的。但是直到20世紀(jì)20年代才在美國(guó)生產(chǎn)出了第一個(gè)聚氯乙烯的商業(yè)產(chǎn)品，在接下來的20年內(nèi)歐洲才開始大規(guī)模生產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2004年全球PVC產(chǎn)能達(dá)到3500萬噸，產(chǎn)量為2920萬噸，我國(guó)聚氯乙烯生產(chǎn)企業(yè)總數(shù)有80多家，2004年國(guó)內(nèi)PVC樹脂生產(chǎn)量為503.2萬噸，年生產(chǎn)能力約為650萬噸，2004年新增產(chǎn)能140多萬噸。預(yù)計(jì)到2005年底我國(guó)聚氯乙烯生產(chǎn)能力將超過950萬噸，凈增長(zhǎng)300萬

18、噸。其中乙烯法占30（含進(jìn)口單體），電石法占70。截止到2005年6月底國(guó)內(nèi)PVC實(shí)際生產(chǎn)量為295.41萬噸，與去年同期相比增長(zhǎng)率為21.7。2005年上半年進(jìn)口量為79.7萬噸，表觀消費(fèi)量為372.6萬噸。根據(jù)海關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2010年12月中國(guó)PVC純粉進(jìn)口量為 139297噸，環(huán)比顯著增長(zhǎng)21%，同比顯著增長(zhǎng)36%。去年1-12月份PVC純粉進(jìn)口量累計(jì)為 1199119噸，累計(jì)同比減少26.4%。(二) PVC的改性 聚氯乙烯樹脂熱穩(wěn)定性差，使加工性能惡化、制品性能下降。另外PVC的抗沖性、耐老化性、耐寒性能等均較差。為此須對(duì)PVC樹脂進(jìn)行改性，以提高PVC制品的應(yīng)用性能和擴(kuò)大其使用范圍

19、。PVC的改性方法很多，主要有改變聚氯乙烯大分子鏈結(jié)構(gòu)；氯乙烯與其它單體共聚合；聚氯乙烯與增強(qiáng)材料及其他配合劑的復(fù)合；聚氯乙烯與其它聚合物共混等方法。經(jīng)過共混改性后的PVC共混樹脂，抗沖性、耐熱性、耐侯性和加工性都可得到改善。 1.3 聚氯乙烯的生產(chǎn)方法 氯乙烯聚合一般按自由基機(jī)理進(jìn)行。PVC樹脂的生產(chǎn)方法主要采用懸浮聚合法，世界范圍內(nèi)統(tǒng)計(jì)，懸浮法樹脂約占PVC樹脂總產(chǎn)量的75%左右，10%左右的PVC樹脂是采用本體聚合法生產(chǎn)，15%PVC樹脂用乳液聚合或微懸浮聚合法生產(chǎn)，該法生產(chǎn)的樹脂特稱為PVC糊樹脂。我國(guó)PVC樹脂的生產(chǎn)94%采用懸浮法，其余為乳液或微懸浮法，本體聚合僅個(gè)別工廠生產(chǎn)2。

20、1.3.1 懸浮法 懸浮聚合法是工業(yè)生產(chǎn)PVC樹脂的主要方法，產(chǎn)品為100150m直徑的多孔性顆粒，稱為S-PVC。乳液聚合法和微懸浮聚合法，經(jīng)噴霧干燥后的產(chǎn)品是2040m的PVC次級(jí)粒子，稱為E-PVC，它是初級(jí)粒子的聚集體，可在增塑劑中生成糊狀懸浮液，稱為糊用樹脂。 根據(jù)分散劑的不同，S-PVC樹脂顆粒有緊密型和疏松型。用明膠作為分散劑得到規(guī)整圓球狀的緊密型樹脂，由于不易吸收增塑劑，現(xiàn)在基本被淘汰。采用部份水解的聚乙烯醇和水溶性纖維素衍生物作分散劑，可得到多孔性不規(guī)整的疏松型樹脂，這是目前PVC樹脂主要品種。 聚合工藝 :單體：氯乙烯單體，由乙烯氧化法和乙炔法生產(chǎn)，單體純度要求大于99.9

21、8%。 去離子水：反應(yīng)介質(zhì)水。 分散劑：主分散劑是纖維素醚和部分水解的聚乙烯醇。如甲基纖維素（MC）、羥丙基甲基纖維素（HPMC）等。主分散劑起控制顆粒大小的作用。 助分散劑是小分子表面活性劑和低水解度的聚乙烯醇，可以提高顆粒中的孔隙率。 引發(fā)劑：目前主要用復(fù)合型的引發(fā)劑。選擇在反應(yīng)溫度下引發(fā)劑的半衰期為2小時(shí)，以達(dá)到勻速聚合的要求。選用過氧化二月桂酰、過氧化二環(huán)己酯、過氧化二（十六酯）等。 其它助劑：鏈終止劑雙酚A，叔丁基鄰苯二酚等及鏈轉(zhuǎn)移劑硫醇。另外還需加入防粘釜?jiǎng)┖涂刽~眼劑。 工藝條件：氯乙烯懸浮聚合溫度為4565，要求嚴(yán)格控制在±0.2。由于氯乙烯易發(fā)生單體鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)，因此在

22、生產(chǎn)中，主要由溫度來控制分子量。聚合時(shí)間48小時(shí)。1.3.2 乳液聚合法 氯乙烯的乳液聚合法主要用來生產(chǎn)聚氯乙烯糊樹脂。工業(yè)生產(chǎn)分為二階段，第一階段是氯乙烯單體經(jīng)乳液聚合生成聚氯乙烯膠乳，乳膠粒徑為0.13m。第二階段是將PVC乳膠經(jīng)噴霧干燥得到聚氯乙烯糊樹脂，它是由初級(jí)粒子聚集而得到的直徑為1 100m 的次級(jí)粒子。次級(jí)粒子與增塑劑混合后形成不沉降的聚氯乙烯增塑糊。 聚氯乙烯膠乳的生產(chǎn)方法： 第一：無種子乳液聚合 典型的乳液聚合法，由乳化劑和引發(fā)劑用量控制初級(jí)乳膠粒子的粒徑及其分布，得到單分散性的，粒徑小于0.1m的初級(jí)粒子。該法生產(chǎn)的樹脂糊粘度高，只適用于特殊要求的場(chǎng)合或用于涂布。 第二：

23、種子乳液聚合 制得粒徑1.0m左右的膠乳的最常用的生產(chǎn)方法。乳膠粒的大小主要取決于所用種子的粒徑大小，同時(shí)在生產(chǎn)工藝上嚴(yán)格控制聚合條件，減少新粒子產(chǎn)生。例如采用復(fù)合乳化劑體系，連續(xù)或半連續(xù)操作法，控制乳化劑加料速度等方法，來控制乳膠粒的粒徑。 第三：微懸浮聚合 使用油溶性引發(fā)劑，將它溶于單體中，并加入適量表面活性劑/難溶助劑的混合物，通過機(jī)械方法使單體在水中分散為1m左右的微小液滴，進(jìn)行聚合生成粒徑為0.21.2m的穩(wěn)定的聚氯乙烯膠乳。 微懸浮聚合選用復(fù)合乳化劑一般由十二醇硫酸鈉和十六醇的組合最合適，兩者用量的摩爾比是1 ：11 ：3。采用間歇法一次投料的生產(chǎn)工藝，其工藝流程等與種子乳液法基本

24、相同。 工業(yè)生產(chǎn)中以種子乳液聚合和微懸浮聚合為主。 操作方式有間歇法、半連續(xù)法和連續(xù)法三種工藝流程 ： 氯乙烯懸浮聚合大多采用間歇操作。首先將去離子水經(jīng)計(jì)量后加入反應(yīng)釜中，在攪拌下繼續(xù)加入分散劑水溶液及各種助劑，密閉抽真空，接著加計(jì)量好的氯乙烯和引發(fā)劑。加料畢開始升溫到規(guī)定溫度，聚合反應(yīng)開始。聚合過程中要通冷水控制反應(yīng)溫度，當(dāng)聚合釜內(nèi)壓力降到0.500.65MPa時(shí)，加入鏈終止劑結(jié)束反應(yīng)。聚合終止后，泄壓，將未聚合的單體排入氣柜回收再使用。脫除單體后的物料經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后即得到聚氯乙烯樹脂。1.4 懸浮聚合的反應(yīng)設(shè)備 聚合反應(yīng)器按其型式可分為釜式、塔式、管式和特殊型四種。據(jù)統(tǒng)計(jì)在聚合物

25、生產(chǎn)中約有70%采用攪拌釜，這是應(yīng)用最廣的聚合反應(yīng)器。而塔式，特殊性聚合反應(yīng)器則主要用于高粘度聚合體系中。釜式聚合反應(yīng)器是一種形式多變的反應(yīng)聚合裝置，它廣發(fā)應(yīng)用于低粘度的懸浮聚合過程，乳液聚合過程。也能用于高粘度的本體聚合和溶液聚合過程。從操作方式來看它能進(jìn)行間歇、半連續(xù)、單釜和多釜連續(xù)操作，以滿足不同聚合過程的要求。為了保證釜中物料的流動(dòng)、混合與傳熱，液滴的分散或固體物料的均勻懸浮，釜中設(shè)有攪拌裝置。対低粘度的系統(tǒng)主要使用平漿式、推進(jìn)式、渦輪式、三葉后掠式及布魯馬金式槳葉，當(dāng)與各類擋板配合使用時(shí)可獲得所需的剪切與循環(huán)作用。對(duì)高粘度體系主要使用錨式、螺帶、帶導(dǎo)流筒的螺桿槳葉以及特殊形式的槳葉。

26、釜式反應(yīng)器的除熱主要是采用夾套和各種內(nèi)冷構(gòu)件，如蛇管、內(nèi)冷擋板等。使用內(nèi)冷構(gòu)件時(shí)應(yīng)充分注意是否會(huì)產(chǎn)生物料的混合死角以及是否會(huì)引起物料粘附于器壁，構(gòu)件表面和粒子間的凝聚等問題。在上述除熱手段還不足以去除反應(yīng)熱時(shí)，可采用單體或溶劑的蒸發(fā)來除熱，或使用物料釜外循環(huán)冷卻，冷進(jìn)料等方式。其中立式釜式聚合反應(yīng)器以立式最為常見，如日本信越的127m3聚合釜、古德里奇的70m3聚合釜、吉林化工機(jī)械的45 m3聚合釜、錦西化工機(jī)械的LF70型70 m3聚合釜。但隨著聚合反應(yīng)器的大型化，為了減少攪拌軸的振動(dòng)和提高密封性能，可將底伸式攪拌裝置改為底伸式。1.5 國(guó)內(nèi)外聚合釜技術(shù)的發(fā)展歷程 我國(guó)聚氯乙烯起步于1958

27、年，首先在原錦西化工廠建成3000噸工業(yè)裝置，順利投產(chǎn)，并擴(kuò)產(chǎn)到6000噸，完成了定形設(shè)計(jì)。隨后原北京化工二廠，上海天原化工廠，天津化工廠等七套裝置建成投產(chǎn)，奠定了中國(guó)PVC工業(yè)的基礎(chǔ)。其中原北京化工二廠采用13.5m3聚合釜六臺(tái)，設(shè)計(jì)規(guī)模為6000每年。國(guó)內(nèi)聚合釜的發(fā)展大致分為四個(gè)階段3l 起步階段20世紀(jì)60年代到70年代，我國(guó)聚氯乙烯處于初級(jí)階段，國(guó)內(nèi)聚氯乙烯生產(chǎn)基本上都采用小型搪瓷聚合釜和13.5m3聚合釜。13.5m3聚合釜來源于西得公司，聚合材質(zhì)有不銹鋼，碳鋼復(fù)合不銹鋼兩種，屬長(zhǎng)徑比較大的瘦長(zhǎng)釜。安裝有四到六層攪拌葉片，槳葉形式有推進(jìn)式和平斜槳式。由于生產(chǎn)強(qiáng)度小，生產(chǎn)效率低，目前這

28、種聚合釜在國(guó)內(nèi)已經(jīng)淘汰。只有少數(shù)幾個(gè)工廠仍在使用。1988年原北京化工二廠就將兩期建設(shè)的九臺(tái)13.5m3的聚合釜全部拿下。l 發(fā)展階段從二十世紀(jì)七十年代中期開始，國(guó)內(nèi)聚氯乙烯進(jìn)入了發(fā)展階段，聚合釜技術(shù)也到了廣泛的發(fā)展。1974年，國(guó)內(nèi)33m3的聚合釜完成設(shè)計(jì)，1977年，在原錦西化工機(jī)械廠批量制造的10臺(tái)33m3的聚合釜在原北京化工二廠安裝投入生產(chǎn)運(yùn)行，13.5m3和33m3成為主要反應(yīng)釜的類型。也有少部分PVC生產(chǎn)企業(yè)采用仿朝鮮30m3聚合釜投入生產(chǎn)。這個(gè)時(shí)期，30m3聚合釜代表中國(guó)生產(chǎn)聚氯乙烯裝置的整體技術(shù)水平。20世紀(jì)80年代初期，浙江大學(xué)和北京化工大學(xué)等單位開始了關(guān)于攪拌形式的研究。通

29、過冷模實(shí)驗(yàn)的模擬，調(diào)整了攪拌槳葉的形式，是的釜內(nèi)循環(huán)次數(shù)和剪切能力更適合聚合反應(yīng)，得到了較好的數(shù)值顆粒形態(tài)，同時(shí)也降低了分散劑的用量。近十年來，通過不斷的改進(jìn)和吸收國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，30m3聚合釜已從開始的夾套式換熱和平板將星攪拌發(fā)展到了目前半管式夾套，和三葉掠式攪拌槳式的型釜，改進(jìn)了釜上的噴淋裝置、涂覆裝置，釜底部出料閥也得了很好的國(guó)產(chǎn)配套，聚合釜性能有了較大的提高。目前基于一些原因的考慮，仍有部分聚氯乙烯生產(chǎn)企業(yè)在新建或擴(kuò)建中。l 引進(jìn)階段20世紀(jì)80年代初期，我國(guó)實(shí)行改革開放的政策，使得我國(guó)的PVC企業(yè)與世界同行交流成為可能。國(guó)內(nèi)PVC行業(yè)，開始引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)。從國(guó)外引進(jìn)技術(shù)，這對(duì)于一個(gè)

30、自主開發(fā)能力不足的發(fā)展中國(guó)家來說是必要的，可以在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到高起點(diǎn)、大規(guī)模、低成本的發(fā)展目的。20世紀(jì)80年代，原北京化工二廠、錦西化工廠和福州市第二化工廠同時(shí)引進(jìn)美國(guó)古德里奇公司的70m3聚合釜裝置生產(chǎn)技術(shù)，原齊魯石化氯堿廠和原上海氯堿化工廠同時(shí)引進(jìn)日本信越127m3聚合釜裝置生產(chǎn)技術(shù)，揭開了國(guó)內(nèi)PVC行業(yè)的新篇章。20世紀(jì)90年代，北京化二股份有限公司和錦化化工有限責(zé)任公司又同時(shí)引進(jìn)了歐洲EVC公司的105m3聚合釜裝置生產(chǎn)技術(shù)；天津大沽化工廠引進(jìn)了日本信越公司的108m3聚合釜裝置生產(chǎn)技術(shù)，中國(guó)國(guó)石化齊魯股份有限公司引進(jìn)了西方化學(xué)公司的135m3聚合釜生產(chǎn)技術(shù)，于2004年9月投產(chǎn)。

31、目前滄州化工實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司引進(jìn)了歐洲EVC公司的120m3聚合釜生產(chǎn)技術(shù)，預(yù)計(jì)將于2005年6月試車。這些引進(jìn)技術(shù)被我國(guó)PVC聚合生產(chǎn)技術(shù)，預(yù)計(jì)將于2005年6月試車。這些引進(jìn)技術(shù)把我國(guó)PVC聚合生產(chǎn)技術(shù)提升到一個(gè)新水平。l 產(chǎn)化階段進(jìn)入20世紀(jì)90年代，經(jīng)過國(guó)內(nèi)PVC行業(yè)工程技術(shù)人員的不懈努力，通過消化引進(jìn)裝置的工藝技術(shù)，開發(fā)出了國(guó)產(chǎn)化的大型聚合釜和生產(chǎn)工藝，并日趨完美，無論是技術(shù)水平還是裝置投資，與國(guó)外相比，都具備了很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。以北京化二股份有限公司和錦化化工有限責(zé)任公司為代表的70m3聚合釜裝置生產(chǎn)技術(shù)，青島海晶化工集團(tuán)有限公司45m3聚合釜生產(chǎn)技術(shù)和天津大沽化工廠30m3聚合釜生

32、產(chǎn)技術(shù)在中國(guó)土地上遍地開花，得到了廣泛的推廣應(yīng)用。目前，錦西化工機(jī)械有限責(zé)任公司按圖紙制造了3臺(tái)135m3聚合釜，形成了中國(guó)石化齊魯股份有限公司37萬t/a PVC引進(jìn)項(xiàng)目50%的生產(chǎn)能力。70m3聚合釜由于長(zhǎng)徑比適中、生產(chǎn)強(qiáng)度大、換熱能力好、運(yùn)輸方便、綜合性能好。既符合聚合生產(chǎn)大型化的要求，又有較好的綜合經(jīng)濟(jì)利益，目前是國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)PVC生產(chǎn)企業(yè)新建或擴(kuò)產(chǎn)的首選釜型。2.國(guó)外聚合釜技術(shù)的發(fā)展歷程1926年美國(guó)古德里奇公司開發(fā)了PVC生產(chǎn)工藝技術(shù)，1940年創(chuàng)建懸浮聚合工藝，開始了工業(yè)化生產(chǎn)，當(dāng)時(shí)使用的是4m3聚合釜。隨著PVC生產(chǎn)技術(shù)的提高，聚合釜從小的釜型向大型化方向發(fā)展，20世紀(jì)60年代

33、聚合釜容積基本在1050m3,70年代則大型化到4070m3，80年代6080m3聚合釜成了主流設(shè)備，進(jìn)入90年代以后，國(guó)外大公司開始使用100m3以上聚合釜，甚至200m3聚合釜進(jìn)行集約化生產(chǎn)。近幾十年來，國(guó)外PVC工業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，已有20萬45萬t/a的PVC生產(chǎn)裝置建成投產(chǎn)。目前，我國(guó)已經(jīng)引進(jìn)的國(guó)外比較先進(jìn)的聚合釜擠塑有美國(guó)古德里奇公司的70m3聚合釜技術(shù)，歐洲EVC公司的105m3和120m3聚合釜技術(shù)等。日本信越采用130m3聚合釜用于生產(chǎn)，日本三井東亞在輸出的技術(shù)中采用了80m3聚合釜。德國(guó)休二斯公司在1974年就研制了200m3聚合釜，先后在德國(guó)和俄羅斯建廠。但是

34、人們逐漸認(rèn)識(shí)到聚合釜也不是越大越好，一味追求聚合釜大型化在技術(shù)上并非合理，大型化并不等于高效率和高經(jīng)濟(jì)效益化，這是一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)的綜合效果問題。在20世紀(jì)80年代開發(fā)大型反應(yīng)釜的同時(shí)，開發(fā)重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到提高設(shè)備單位容積以及自動(dòng)化上。近年來，德國(guó)Vinnolit公司開發(fā)出傳熱效果更好的半管內(nèi)夾套式聚合釜，最大程度的增加了傳熱面積，改變了原有的傳熱效果，提高了傳熱系數(shù)，代表了當(dāng)今世界PVC行業(yè)的頂尖先進(jìn)技術(shù)水平。因此，在PVC聚合生產(chǎn)上采用大型釜成為一種趨勢(shì)，標(biāo)志著世界PVC生產(chǎn)技術(shù)達(dá)到了一個(gè)新的水平。第一章 聚氯乙烯聚合裝置設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1.1設(shè)計(jì)任務(wù)1. 說明設(shè)計(jì)的基本數(shù)據(jù)：2. 懸浮聚合

35、工藝流程設(shè)計(jì)：3. 工藝條件配方的選擇:4. 聚合釜物料衡算和能量衡算：5. 聚合設(shè)備的選擇及工藝計(jì)算：6. 繪制聚氯乙烯聚合裝置工藝流程圖及聚合釜工藝總圖。1.1.2設(shè)計(jì)條件1. 題目：PVC聚合釜的設(shè)計(jì)；2. 生產(chǎn)規(guī)模：9000噸/年3. 生產(chǎn)方法：懸浮聚合；4. 年工作時(shí)間：300天5. 單體轉(zhuǎn)化率：90%1.1.3 配方聚氯乙烯懸浮聚合配方如下表 4：物料質(zhì)量分?jǐn)?shù)百分含量（%）氯乙烯水過氧化二碳酸二乙基己酯偶氮二異庚腈1001401.10.841.3357.860.450.33聚乙烯醇羥丙基甲基纖維素分散劑第三組分巰基乙醇（鏈轉(zhuǎn)移劑）抗魚眼劑防粘釜?jiǎng)?.0220.0320.0160.0

36、3聚合溫度，終止時(shí)壓力，MPa510.5單體回收溫度，701.2 設(shè)計(jì)過程 根據(jù)老師提供的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)出反應(yīng)釜1.2.1 已知量的計(jì)算 (1) 天生產(chǎn)量：9000/300=30噸 (2) 每天兩個(gè)周期，每個(gè)周期兩釜每釜PVC量：30噸/4=7.5噸 (3) 所需VCM的量：7.5/90%=8.334噸 第二章 物料衡算2 聚合釜物料衡算物料衡算是質(zhì)量守恒的具體表現(xiàn)形式，其內(nèi)容是對(duì)每股物料進(jìn)行分析和定量計(jì)算，已確定他們的數(shù)量、組成和相互之間的比例關(guān)系，并確定他們?cè)谖锢碜兓突瘜W(xué)變化過程的相互轉(zhuǎn)化的定量關(guān)系。2.1 物料衡算的計(jì)算依據(jù)物料衡算為質(zhì)量守恒定律的一種表現(xiàn)形式，即式中輸入物料的總和；輸出物料

37、的總和；累積的物料量。式為總物料衡算式。當(dāng)過程沒有化學(xué)反應(yīng)時(shí)，它也適用于物料中任一組分的衡算；但有化學(xué)反應(yīng)時(shí)，它適用于任一元素的衡算。若過程中累積的物料量為零，則該式可簡(jiǎn)化為。 上式所描述的過程屬于定態(tài)過程，一般連續(xù)不斷的流水作業(yè)(即連續(xù)操作)為定態(tài)過程，其特點(diǎn)是在設(shè)備的各個(gè)不同位置，物料的流速、濃度、溫度、壓強(qiáng)等參數(shù)可各自不相同，但在同一位置上這些參數(shù)隨不同時(shí)間不發(fā)生變化。若過程中有物料累積，則屬于非定態(tài)過程，一般間歇操作(即分批操作)屬于非定態(tài)過程，在設(shè)備的同一位置上諸參數(shù)隨時(shí)間而變。式或式中各股物料數(shù)量可用質(zhì)量或物質(zhì)量衡量。對(duì)于液體及處于恒溫、恒壓下的理想氣體還可用體積衡量。常用質(zhì)量分率

38、表示溶液或固體混合物的濃度(即組成)，對(duì)理想混合氣體還可用體積分率(或摩爾分率)表示濃度。 2.2 聚合釜物料衡算以一釜為基準(zhǔn)計(jì)算：（1） 單體質(zhì)量：7500/90%=8333.3kg（2） 水的質(zhì)量：7500/0.9×1.4=11666.7kg（3） 體積的計(jì)算： 物料密度計(jì)算公式：（g/ml）=0.94710.001746t0.00000324t2，物料密度計(jì)算如下表：聚合釜物料密度（kg/m3）溫度（）VCM水51849.61000 則VCM體積：V1=8333.3/849.6=9.8m3 水的體積：V2=11666.7/1000=11.67 m3 總的體積：V總=11.67+

39、9.8=21.47 m3 裝料系數(shù)：=0.75 聚合釜體積：V= V總/=21.47/0.75=28.63 m3第三章 反應(yīng)釜及其配件常用反應(yīng)設(shè)備主要有固定床反應(yīng)器、硫化床反應(yīng)器和攪拌反應(yīng)器。固定床反應(yīng)器多用于氣相反應(yīng)時(shí)。當(dāng)均相反應(yīng)時(shí)，固定床反應(yīng)器實(shí)際就是空的管子，亦稱管式反應(yīng)器。當(dāng)非均相反應(yīng)時(shí)，這類反應(yīng)器可以是一個(gè)圓柱殼體內(nèi)裝催化劑，或圓柱殼體內(nèi)安裝許多平行的管子。硫化床反應(yīng)器多用于固體和氣體參與的反應(yīng)。這類反應(yīng)器的缺點(diǎn)是固體顆粒因磨損而造成損失，排出氣體中存在粉塵。 攪拌反應(yīng)器多用于均相（多為液體）反應(yīng)、液液相反應(yīng)、液汽相反應(yīng)及液固相反應(yīng)。這類反應(yīng)器的主要特征是攪拌可以使參加反應(yīng)的物料混合

40、均勻，使汽相在液相中很好的分散，使固體粒子在液相中均勻懸浮，使液液相保持懸浮或乳化，強(qiáng)化相同的傳熱和傳質(zhì)。另外它對(duì)操作條件的可控范圍較廣，內(nèi)部清洗和維修較方便。如果按操作方式分反應(yīng)器有間歇式、連續(xù)式和半連續(xù)式三種方式。對(duì)于本次設(shè)計(jì)，懸浮法生產(chǎn)聚氯乙烯，多使用攪拌式反應(yīng)器、間歇式操作 3.1 釜的內(nèi)徑和高度 5每一個(gè)聚合釜都有高徑比r，當(dāng)r趨于1時(shí)，釜趨于矮胖型，釜內(nèi)液體表面更新容易，脫單體容易，適用于間歇反應(yīng)，這是單位釜容所消耗的鋼材比r大時(shí)要少。r增加時(shí)，釜趨向于細(xì)長(zhǎng)型，這是單位釜容的夾套傳熱面積相應(yīng)增大，有利于傳熱，同時(shí)r增大，對(duì)氣體吸收有利，可以減少物料的反混。但是r越大，這同一釜容的軸

41、越長(zhǎng)，加工越困難，支承要求也高，攪拌器結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜不易檢修。一般攪拌釜的高徑比r=H/Di，液-固相或液-液相取11.3，汽-液相取12，聚合釜一般取2以上。因?yàn)榫酆细捏w積V=28.65 m3本實(shí)驗(yàn)為懸浮聚合，液-固相，所以先使用r=1.3進(jìn)行視差計(jì)算即 V=（/4）×D3×(H/ D)則 D=3.039m=3039mm根據(jù)壓力容積的公稱直徑：選定Di=3000mm壓力容積的公稱直徑 mm300350400450500550600650700800900100011001200130014001500160017001800190020002100220023002400

42、260028003000320034003600根據(jù)公稱直徑，一米高的筒體的容積V筒 6 如下表：公稱直徑/mm1000120014001600180020002200V筒/m30.7851.1311.5392.0112.5453.1423.801公稱直徑/mm2400260028003000320034003600V筒/m34.5245.3096.1587.0698.0429.07910.180所以，公稱直徑為3000mm，V筒=7.069×（3000×1.3）=27.56 m33.2 封頭的設(shè)計(jì)封頭又稱為端蓋，按其形狀可分為三類：凸行封頭，錐形封頭和平板形封頭，其中凸行

43、封頭包括半球形封頭、球冠形封頭、碟形封頭和橢圓形封頭四種。本設(shè)計(jì)所用的聚合釜為帶壓容器，則采用凸形封頭，而其中的橢圓形封頭因邊緣應(yīng)力小，承受能力強(qiáng)，獲得廣泛的應(yīng)用，本設(shè)計(jì)同樣也采用橢圓形封頭。因?yàn)镈i=3000mm查的橢圓形封頭的去邊高度和直邊高度6，知：即，封頭容積：Vh=3.82 m3 曲面高度：h1=750mm曲邊高度：h2=40mm內(nèi)表面積: S內(nèi)=10.1m2設(shè)計(jì)筒體與封頭采用法蘭連接，以便于安裝和維修。單位體積的質(zhì)量為7.069mH=V-VhV單=28.65-3.827.069=3.51m 所以r=3500/3000=1.2 所以設(shè)計(jì)符合要求 經(jīng)查表，反應(yīng)釜體積:V釜=35m3公稱

44、直徑: Di=3000mm高度: Hi=3900mm3.3 內(nèi)筒體和內(nèi)筒體封頭壁厚10 內(nèi)筒體壁厚7:根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)筒體壓力，內(nèi)筒體壓力為Pi=1.6MPa1） 選用16MnR熱軋鋼板，查得該鋼板100下的許用應(yīng)力Qt=163MPa2） 夾套采用雙面焊。查得焊縫系數(shù)=13） 取鋼板厚度負(fù)偏差C1=0.8mm，單面腐蝕余量C2=3mm4） 厚度附加量C=3.8mm5） 內(nèi)筒體壁厚 i=Pi*Di2t-Pi+C=20.33mm6） 圓整至標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取內(nèi)筒體壁厚i=22mm20 內(nèi)筒體封頭壁厚:厚度附加量C=3.8內(nèi)筒體封頭壁厚h=Pi*Di2t-0.5Pi+C=21.22mm圓整至標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)

45、經(jīng)驗(yàn)，取內(nèi)筒體封頭的壁厚i=22mm3.4 夾套的設(shè)計(jì)8夾套是外部傳熱構(gòu)件,它是一個(gè)薄壁筒體,多數(shù)還帶有一個(gè)底封頭,套在攪拌反應(yīng)器底筒體和封頭底外部,夾套壁和筒體壁構(gòu)成一個(gè)可供介質(zhì)流動(dòng)底空間。 夾套與筒體底連接方式有兩種,一種是可拆式夾套,用于需要檢查筒體外部表面以及更換夾套的情況,或是由于夾套,筒體材料不同不能相焊的場(chǎng)合。另一種是不可拆卸的夾套,如焊接式和鉚接式。 對(duì)有傳熱要求的反應(yīng)釜可設(shè)置內(nèi)冷管和夾套,最常見的是采用夾套式傳熱結(jié)構(gòu)。 本設(shè)計(jì)采用夾套和內(nèi)冷管兩種撤熱方式,夾套的尺寸通常根據(jù)工藝和安裝的要求而定.3.4.1 夾套的直徑 夾套的內(nèi)徑Dj與釜體內(nèi)徑Di有關(guān)8,有如下關(guān)系Di (mm

46、)500600700180020003000>3000Dj (mm)Di +50Di +100Di +200Di +250 所以夾套的內(nèi)徑Dj =3000+200=3200mm 夾套高度Hj主要決定于傳熱面積下的要求，一般不低于料液高度，以保證充分傳熱。3.4.2 夾套的高度 夾套的高度可由下式確定： Hj>（V-V封）/F=(0.75×28.65-3.82)/3.14×(3/2)2=2.5m 由于攪拌會(huì)使液面升高，為了攪拌平穩(wěn)， 則根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取Hj=2.6m=2600mm3.4.3 夾套的厚度夾套壁厚計(jì)算公式7： =Pc*DJ2t-Pc+C-計(jì)算厚度mmPc-

47、計(jì)算壓力MPaDi-內(nèi)筒體直徑mmDj-夾套直徑mmt-材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力MPa-材料焊接接頭系數(shù)C-厚度附加量mm鋼板厚度負(fù)偏差/mm名義厚度22.22.52.83.03.23.53.84.04.55.5678252630厚度負(fù)偏差C10.180.190.200.220.250.300.50.60.80.9根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)壓力，夾套內(nèi)壓力Pc =0.74MPa選用16MnR熱軋鋼板，差得該材料在100以下的許用應(yīng)力t =170MPa夾套采用雙面焊，局部探傷檢查，查得焊縫系數(shù)=0.85取鋼板系數(shù)負(fù)偏差0.8mm，單面腐蝕余量3mm則厚度附加量C=3.8mm夾套壁厚：j=Pc*DJ2t-Pc

48、+C=12.01mm圓整至標(biāo)準(zhǔn)，取夾套的壁厚j=14mm3.4.4 夾套封頭及其厚度610 夾套封頭：公稱直徑：3200mm ；曲面高度：800 mm ；直邊高度：40 mm ；內(nèi)表面積：11.5 m2容積：4.61 m320 夾套厚度 取厚度附加量：C=3.8mm夾套封頭厚度：jh=PjDj2t-0.5Pj+C 代入數(shù)值，得： jh=12.01mm圓整至標(biāo)準(zhǔn)，取夾套封頭的厚度 jh=14mm3.4.5 傳熱面積的計(jì)算聚合釜內(nèi)徑：Di=3000m 內(nèi)筒壁厚：i=22mm夾套高度：Hj=2.0m 封頭壁厚：j=22mm筒表面積：A0=D0H0則內(nèi)筒表面積:A內(nèi)=D內(nèi)Hj =3.14×3

49、.0×2.6=24.492m2 A外=D外Hj =3.14×3.044×2.6=24.86m2 Am=24.86-24.492ln24.8624.492= 24.70m2所以 A總=Am +A封 =24.70+10.1=37.8 m23.5 人孔的設(shè)置人孔是安裝在儲(chǔ)罐頂上的安全應(yīng)急通氣裝置，通常與防火器、機(jī)械呼吸閥配套使用，既能避免因意外原因造成罐內(nèi)急劇超壓或真空時(shí)，損壞儲(chǔ)罐而發(fā)生事故，又有起到安全阻火作用，是保護(hù)儲(chǔ)罐的安全裝置，特別適用于貯存物料以氮?dú)夥忭數(shù)墓绊敵汗?。具有定壓排放、定壓吸入、開閉靈活、安全阻火、結(jié)構(gòu)緊湊、密封性能好、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。 人孔分為緊

50、急泄壓人孔、防爆阻火呼吸人孔、罐頂人孔、罐壁人孔和帶芯人孔等。 人孔直徑及人孔中心距地板尺寸人孔已有成型產(chǎn)品，直徑通常為600mm。人孔中心距地板一般為750mm。便于工作人員在安裝、清洗、維護(hù)時(shí)進(jìn)出油罐和通風(fēng)。 人孔應(yīng)有一個(gè)設(shè)在進(jìn)出油管右側(cè)附近，并盡量使人孔正對(duì)罐室密閉門，以便人員進(jìn)出、維修油罐和通風(fēng)接管用。 非金屬油罐的人孔設(shè)在罐頂上，金屬油罐的人孔設(shè)在罐壁最下圈板上。大都為直徑600mm的圓孔，其中心距底板750mm，為油罐清洗或維修人員進(jìn)出油罐用，又稱作道門。檢修清理油罐時(shí)刻利用人孔進(jìn)行采光和通風(fēng)。立式油罐的容量在5000m³以下時(shí)設(shè)12個(gè)人孔，5000m&s

51、up3;以上的設(shè)2個(gè)人孔。人孔的安裝應(yīng)與進(jìn)出油管線相隔不大于90°。當(dāng)只設(shè)一個(gè)人孔時(shí)，應(yīng)將其置于罐頂透光孔的對(duì)面；當(dāng)設(shè)2個(gè)人孔時(shí)，其中一個(gè)設(shè)在透光孔的對(duì)面，另一個(gè)應(yīng)至少與第一個(gè)人孔相隔90°。聚氯乙烯懸浮聚合的反應(yīng)壓力為0.7MPa，根據(jù)反應(yīng)壓力選擇公稱直徑為450mm，高為453mm的水平吊蓋平焊法蘭人孔6，當(dāng)內(nèi)徑大于2500mm時(shí)，應(yīng)開兩個(gè)人孔，筒體一個(gè)，封頭一個(gè)。3.6 視鏡的設(shè)計(jì)6 視鏡除了用來觀察設(shè)備內(nèi)部情況外，也可以用作物料液面指示鏡。 不帶頸的視鏡結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易結(jié)料，便于窺測(cè)，應(yīng)優(yōu)先考慮，故我們選擇不帶頸的視鏡。聚氯乙烯懸浮聚合的反應(yīng)壓力為0.7MPa，所以選

52、用公稱壓力為0.98MPa，公稱直徑為125mm，HGJ501-86-19不銹鋼視鏡。3.7 法蘭的設(shè)計(jì) 法蘭的連接結(jié)構(gòu)是一個(gè)組合件，一般是由聯(lián)結(jié)件，被連接件，密封元件組成。法蘭密封由法蘭（被連接件），墊片（密封元件），螺栓，螺母（連接件）組成7。3.8 支座的選擇 查化工簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)6：內(nèi)徑為3000mm，厚度為22mm的16MnR的釜筒體一米重1790Kg內(nèi)徑為3200mm，厚度為14mm的16MnR的夾套筒體一米重1108kg內(nèi)徑為3000mm，厚度為22mm的16MnR的釜的封頭一米重1780Kg內(nèi)徑為3200mm，厚度為14mm的16MnR的夾套封頭一米重1270Kg其中筒體的高度為

53、3.9m 則：m筒 =1790×3.9=6981Kg m反應(yīng)釜封頭 =1780×2=3560Kg m料=8333.3+11666.7=20000Kg m夾套 =2.6×1108+1270×2=5420.8Kg m總 =6981+3560+20000+5420.8=36000Kg由于還有電動(dòng)機(jī)等一些其他設(shè)配的重量為500Kg,則m總=41000Kg=410KN選用三個(gè)耳式支座，則一個(gè)支座為136.7KN,選用支座本體允許載荷Q為150KN的B型耳式支座，高度為400mm，支座質(zhì)量為51.8Kg.由于反應(yīng)釜在室內(nèi)，所以風(fēng)載荷可以忽略，為了計(jì)算方便，我們把地震

54、載荷也忽略。 Q=m總gkn=41000×9.81×3×10-3KN=136.7 KN<150 KN式中，n為支座的數(shù)量 所以選擇的支座本體允許載荷Q為150KN的B型耳式支座合9第四章 生產(chǎn)周期4.1 聚合反應(yīng)時(shí)間的計(jì)算反應(yīng)時(shí)間的推導(dǎo)10： =聚合時(shí)間的計(jì)算通過計(jì)算聚合反應(yīng)周期進(jìn)而確定生產(chǎn)工藝時(shí)間。=式中 聚合鏈增長(zhǎng)速率常數(shù)； 引發(fā)劑的分解速率常數(shù)； 引發(fā)劑的分解速率常數(shù)； 引發(fā)劑的濃度； 引發(fā)速率常數(shù)在懸浮聚合反應(yīng)中取值為一般為0.7到0.8，我們?nèi)≈虚g值0.75；4.1.1 速率常數(shù)的計(jì)算：查表得60時(shí)10： Kp=12300Lmols; Kt=2300×107 Lmols;對(duì)于不同溫度下，由阿侖尼烏斯公式11：對(duì)于本反應(yīng)所用試劑及單體：查表； Ep=15.5KJ/mol; Et=17.6KJ/mol;當(dāng)反應(yīng)溫度為51時(shí)： Kp=10529m0l/l; Kt=1.928×1010由半衰期與的關(guān)系： Kd=4.85×10-5m