聚氯乙烯生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)題目：年產(chǎn)40萬噸聚氯乙烯工藝設(shè)計(jì)院系：化學(xué)環(huán)境與工程學(xué)院專業(yè)：化學(xué)工程與工藝班級:09-1學(xué)生姓名:牛娜申騰施佳娟指導(dǎo)教師：高軍、徐冬梅2012年10月20日內(nèi)容摘要本文講述了我國聚氯乙烯工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程和目前狀況，包括原料路線、工藝設(shè)備、聚合工藝方法等。本設(shè)計(jì)采用懸浮法生產(chǎn)聚氯乙烯，介紹了采用懸浮法生產(chǎn)PVC樹脂工聚合機(jī)理，工藝過程中需要注意的問題，包括質(zhì)量影響因素，工藝條件及合成工藝中的各種助劑選擇,對聚合工藝過程進(jìn)行詳細(xì)的敘述。并且從物料衡算、熱量衡算和設(shè)備計(jì)算及選型三個(gè)方面進(jìn)行準(zhǔn)確的工藝計(jì)算，采取了防火防爆防雷等重要措施，對三廢的處理回收等進(jìn)行了敘述，畫出了整個(gè)工藝的流程圖、聚合釜設(shè)備圖、汽提塔設(shè)備圖。關(guān)鍵詞:聚氯乙烯； 生產(chǎn)技術(shù)；懸浮法；乙炔法；乙烯法；防粘釜技術(shù)；目錄第一章文獻(xiàn)綜述。錯(cuò)誤!未定義書簽。國內(nèi)外pvc發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展趨勢 錯(cuò)誤!未定義書簽。單體合成工藝路線 錯(cuò)誤!未定義書簽。乙快路線 錯(cuò)誤!未定義書簽。2.2乙烯路線 錯(cuò)誤!未定義書簽。1.3聚合工藝路線 錯(cuò)誤!未定義書簽。1本體法聚合生產(chǎn)工藝。錯(cuò)誤!未定義書簽。1.3.2乳液聚合生產(chǎn)工藝。錯(cuò)誤!未定義書簽。1.3.3懸浮聚合生產(chǎn)工藝。錯(cuò)誤!未定義書簽。聚合機(jī)理。錯(cuò)誤!未定義書簽。1自由基聚合機(jī)理 錯(cuò)誤!未定義書簽。4.2鏈反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理 錯(cuò)誤!未定義書簽。3成粒機(jī)理與顆粒形態(tài) 錯(cuò)誤!未定義書簽。工藝流程敘述。錯(cuò)誤!未定義書簽。5.1加料系統(tǒng) 錯(cuò)誤!未定義書簽。5.2聚合系統(tǒng) 錯(cuò)誤!未定義書簽。5.3漿料汽提及廢水汽提系統(tǒng)。錯(cuò)誤!未定義書簽。第二章 工藝計(jì)算 錯(cuò)誤!未定義書簽。物料衡算。錯(cuò)誤!未定義書簽。聚合釜 錯(cuò)誤!未定義書簽?；炝喜?錯(cuò)誤!未定義書簽。汽提塔。錯(cuò)誤!未定義書簽。離心機(jī) 錯(cuò)誤!未定義書簽。5氣流干燥。錯(cuò)誤!未定義書簽。6沸騰干燥 錯(cuò)誤!未定義書簽。篩分包裝 錯(cuò)誤!未定義書簽。聚合釜數(shù)的確定。錯(cuò)誤!未定義書簽。熱量衡算。錯(cuò)誤!未定義書簽。熱量衡算的意義和作用 錯(cuò)誤!未定義書簽。熱量衡算及所需的熱質(zhì)的量。錯(cuò)誤!未定義書簽。聚合釜的熱量衡算 錯(cuò)誤!未定義書簽。3設(shè)備的計(jì)算及選型 錯(cuò)誤!未定義書簽。聚合釜。錯(cuò)誤!未定義書簽?；炝喜?。錯(cuò)誤!未定義書簽。2.3.3汽提塔 錯(cuò)誤!未定義書簽。23.4離心機(jī)。錯(cuò)誤!未定義書簽。第三章非工藝部分。錯(cuò)誤!未定義書簽。3.1廠內(nèi)的防火防爆措施。錯(cuò)誤!未定義書簽。3.4三廢處理情況 32電石渣的處理 錯(cuò)誤!未定義書簽。4.2電石渣上清液的處理 錯(cuò)誤!未定義書簽。熱水的綜合利用 錯(cuò)誤!未定義書簽。尾氣的回收利用 錯(cuò)誤!未定義書簽。第四章小結(jié) 錯(cuò)誤!未定義書簽。引言聚氯乙烯(PVC)是5大通用塑料之一，具有耐腐蝕、電絕緣、阻燃性和機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)異性能，廣泛用于工農(nóng)業(yè)及日常生活等各個(gè)領(lǐng)域，尤其是近年來建筑市場對PVC產(chǎn)品的巨大需求，使其成為具備相當(dāng)競爭力的一個(gè)塑料品種。PVC糊樹脂自20世紀(jì)30年代開發(fā)以來，已有近70年的歷史。目前全世界PVC糊樹脂總生產(chǎn)能力約200萬t/a,其中，西歐是PVC糊樹脂生產(chǎn)廠家最多、產(chǎn)量最大的地區(qū)。我國聚氯乙烯工業(yè)起步于于50年代，僅次于酚醛樹脂是最早工業(yè)化生產(chǎn)的熱塑性樹脂，第一個(gè)PVC裝置于1958年在錦西化工廠建成投產(chǎn)，生產(chǎn)能力為3000噸/年。此后全國各地的PVC裝置相繼建成投產(chǎn)，到目前為止，我國有PVC樹脂生產(chǎn)企業(yè)80余家，遍布全國29個(gè)省、市、自治區(qū)，總生產(chǎn)能力達(dá)220萬噸/年70?75萬t/a0PVC樹脂在我國塑料工業(yè)中具有舉足輕重的地位，同時(shí)PVC作為氯堿工業(yè)中最大的有機(jī)耗氯產(chǎn)品，對維持氯堿工業(yè)的氯堿平衡具有極其重要的作用。本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)量40萬噸聚氯乙烯車間聚合工段工藝。本次設(shè)計(jì)采用了氯乙烯單體懸浮聚合工藝。介紹了PVC的聚合工藝,合成聚氯乙烯的流程和設(shè)備，對整個(gè)生產(chǎn)工藝做出了詳細(xì)的敘述。第一章文獻(xiàn)綜述國內(nèi)外pvc發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展趨勢聚氯乙烯(PVC)是五大熱塑性合成樹脂之一，塑料制品是最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的品種之一。可通過模壓、層合、注塑、擠塑、壓延、吹塑中空等方式進(jìn)行加工，而且具有較好的機(jī)械性能、耐化學(xué)腐蝕性和難燃性等特點(diǎn)，以其低廉的價(jià)格和非常突出的性能而廣泛地用于生產(chǎn)板材、門窗、管道和閥門等硬制品，也用于生產(chǎn)人造革、薄膜、電線電纜等軟制品。近年來，盡管在發(fā)達(dá)國家受到來自環(huán)保等多方面的壓力，但世界對的總需求量仍出現(xiàn)穩(wěn)定的增長態(tài)勢。1992年，世界生產(chǎn)能力約為二千二百萬噸，需求量為1900萬噸;2002年世界總產(chǎn)能約為三千四百萬噸，消費(fèi)量約為二千八百萬噸；2009年世界生產(chǎn)能力已上升到約三千九百萬噸，需求量約為三千七百萬噸；2010年世界生產(chǎn)能力為4300萬噸，需求量4200萬噸。盡管目前世界對PVC的生產(chǎn)和使用存在許多爭議，特別在歐洲，對PVC生產(chǎn)和制品的環(huán)保制約政策越來越嚴(yán)厲，但由于性能優(yōu)良，生產(chǎn)成本低廉，仍具有較強(qiáng)的活力，特別在塑料門窗、塑料管道等建材領(lǐng)域。我國聚氯乙烯(PVC)工業(yè)起步于50年代，僅次于酚醛樹脂是最早工業(yè)化生產(chǎn)的熱塑性樹脂,第一個(gè)PVC裝置于1958年在錦西化工廠建成投產(chǎn)，生產(chǎn)能力為3000噸/年［1。］此后全國各地的PVC裝置相繼建成投產(chǎn),到目前為止，我國有PVC樹脂生產(chǎn)企業(yè)80余家，遍布全國29個(gè)省、市、自治區(qū),總生產(chǎn)能力達(dá)220萬噸/年。PVC由氯乙烯(VCM)聚合而成，工業(yè)生產(chǎn)一般采用4種聚合方式:懸浮聚合、本體聚合、乳液聚合(禽微懸浮聚合)、溶液聚合。其中懸浮法PVC(SPVC)樹脂產(chǎn)量最高，占80%,其次是乳液法PVC(EPVC),本體法PVC(MPVC)OVCM懸浮聚合是以水為介質(zhì),加入VCM、分散劑、引發(fā)劑、pH值調(diào)節(jié)劑等，在攪拌和一定溫度條件下進(jìn)行聚合反應(yīng)；VCM本體聚合僅在VCM和引發(fā)劑存在下進(jìn)行，無分散劑、表面活性劑等助劑;VCM乳液聚合在VCM、引發(fā)劑、乳化劑、H2。以及其他助劑存在下進(jìn)行｛而VCM溶液聚合是在VCM、；引發(fā)劉和溶劑存在下進(jìn)行，這種方法有溶劑回收和殘留污染問題，并且生產(chǎn)成本高，該方法已逐漸被懸浮法聚合或乳液法聚合代。目前，生產(chǎn)PVC樹脂主要采用懸浮法，少量采用乳液法及本體法?，F(xiàn)在，國內(nèi)引進(jìn)PVC生產(chǎn)技術(shù)及設(shè)備的項(xiàng)目有二十項(xiàng)左右，其中生產(chǎn)能力最大的兩套設(shè)備是上海氯堿股份有限公司和齊魯石化總公司的年產(chǎn)20萬噸懸浮法PVC樹脂裝置，采用日本信越公司技術(shù)。北京化工二廠、錦西化工廠、福州化工二廠引進(jìn)美國B.F古德里奇公司懸浮法PVC樹脂生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)高型號樹脂，其它還有引進(jìn)美國西方化學(xué)公司的高型號樹脂和釜式汽提技術(shù)及設(shè)備，法國阿托公司、前德國布納公司、日本吉昂公司、日本鐘淵公司、日本三菱公司的糊樹脂生產(chǎn)裝置和技術(shù)、法國本體聚合技術(shù)和設(shè)備等，這些技術(shù)和設(shè)備的引進(jìn)，使我國PVC樹脂的生產(chǎn)技術(shù)和水平有了很大提高，產(chǎn)品品種有所增加，帶動(dòng)了我國PVC工業(yè)的發(fā)展［21。我國PVC樹脂的消費(fèi)主要分為兩大類，一是軟制品，約占總消費(fèi)量的37.。%,主要包括電線電纜、各種用途的膜（根據(jù)厚度不同可分為壓延膜、防水卷材、可折疊門等）、鋪地材料、織物涂層、人造革、各類軟管、手套、玩具、塑料鞋以及一些專用涂料和密封件等。二是硬制品，約占總消費(fèi)量的53.0%,主要包括各種型材、管材、板材、硬片和瓶等。預(yù)計(jì)今后幾年我國PVC樹脂的需求量將以年均約6.4%的速度增長，到2011年總消費(fèi)量將達(dá)到約1250萬噸,其中硬制品的年均增長速度將達(dá)到約7.0%,而在硬制品中異型材和管材的發(fā)展速度增長最快，年均增長率將達(dá)到約10.1%。未來我國PVC樹脂消費(fèi)將繼續(xù)以硬制品為主的方向發(fā)展⑶。中國聚氯乙烯工業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景，中國地大物博、人口眾多，為聚氯乙烯產(chǎn)品提供了廣大的市場。在進(jìn)入21世紀(jì)以后,我們要學(xué)習(xí)和借鑒國外的先進(jìn)技術(shù)和發(fā)展模式,結(jié)合我國的具體情況,發(fā)展我國的聚氯乙烯工業(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。單體合成工藝路線乙炔路線原料為來自電石水解產(chǎn)生的乙烘和氯化氫氣體，在催化劑氧化汞的作用下反應(yīng)生成氯乙烯。具體工藝為：從乙煥發(fā)生器來的乙烘氣經(jīng)水洗一塔溫度降至35℃以下，在保證乙烘氣柜至一定高度時(shí)，進(jìn)入升壓機(jī)組加壓至80kpa?G左右,加壓后的乙烘氣先進(jìn)入水洗二塔深度降溫至10℃以下，再進(jìn)入硫酸清凈塔中除去粗乙烘氣中的S、P等雜質(zhì)。最后進(jìn)入中和塔中和過多的酸性氣體，處理后的乙烘氣經(jīng)塔頂除霧器除去飽和水分，制得純度達(dá)98.5%以上，不含S、P的合格精制乙烘氣送氯乙烯合成工序。乙快法路線VCM工業(yè)化方法，設(shè)備工藝簡單，但耗電量大，對環(huán)境污染嚴(yán)重。目前，該方法在國外基本上已經(jīng)被淘汰，由于我國具有豐富廉價(jià)的煤炭資源，因此用煤炭和石灰石生成碳化鈣電石、然后電石加水生成乙快的生產(chǎn)路線具有明顯的成本優(yōu)勢我國的VCM生產(chǎn)目前仍以乙快法工藝路線為主。乙快與氯化氫反應(yīng)生成可采用氣相或液VCM相工藝，其中氣相工藝使用較多。2.2乙烯路線乙烯氧氯化法由美國公司Goodrich首先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，該工藝原料來源廣泛，生產(chǎn)工藝合理,目前世界上采用本工藝生產(chǎn)的產(chǎn)能VCM約占總產(chǎn)能的VCM95%以上。乙烯氧氯化法的反應(yīng)工藝分為乙烯直接氯化制二氯乙烷（EDC）、乙烯氧氯化制EDC和EDC裂解3個(gè)部分，生產(chǎn)裝置主要由直接氯化單元、氧氯化單元、EDC裂解單元、EDC精制單元和VCM單元精制等工藝單元組成。乙烯和氯氣在直接氯化單元反應(yīng)生成EDC。乙烯、氧氣以及循環(huán)的HCl在氧氯化單元生成EDC。生成的粗EDC在EDC精制單元精制、提純。然后在精EDC裂解單元裂解生成的產(chǎn)物進(jìn)入VCM單元,VCM精制后得到純VCM產(chǎn)品，未裂解的EDC返回EDC精制單元回收，而HCl則返回氧氯化反應(yīng)單元循環(huán)使用。直接氯化有低溫氯化法和高溫氯化法；氧氯化按反應(yīng)器型式的不同有流化床法和固定床法，按所用氧源種類分有空氣法和純氧法；EDC裂解按進(jìn)料狀態(tài)分有液相進(jìn)料工藝和氣相進(jìn)料工藝等。具有代表性的司的Inovyl工藝是將乙烯氧氯化法提純的循環(huán)EDC和VCM直接氯化的EDC在裂解爐中進(jìn)行裂解生產(chǎn)VCM°HCl經(jīng)急冷和能量回收后，將產(chǎn)品分離出HCl（循環(huán)用于氧氯化）、高純度VCM和未反應(yīng)的EDC（循環(huán)用于氯化和提純）。來自VCM裝置的含水物流被汽提，并送至界外處理，以減少廢水的生化耗氧量（BOD）。采用該生產(chǎn)工藝，乙烯和氯的轉(zhuǎn)化率超過98%,目前世界上已經(jīng)有50多套裝置采用該工藝技術(shù)，總生產(chǎn)能力已經(jīng)超過470萬噸/年⑹。本設(shè)計(jì)采用乙烯路線生產(chǎn)氯乙烯單體。聚合工藝路線在工業(yè)化生產(chǎn)氯乙烯均聚物時(shí)，根據(jù)樹脂應(yīng)用領(lǐng)域，一般采用4種方法生產(chǎn)，即本體聚合法、懸浮聚合法、乳液聚合法和溶液聚合法。目前工業(yè)上是以懸浮聚合法為主，約占聚氯乙烯產(chǎn)量的80%?90%,其次為乳液聚合法。下面介紹本體法、乳液法、懸浮法三種生產(chǎn)工藝。本體法聚合生產(chǎn)工藝氯乙烯非均相本體聚合一般采用“兩段本體聚合法”。第一段稱為預(yù)聚合，在預(yù)聚釜中加人定量的液態(tài)VCM單體、引發(fā)劑和添加劑，在62-75℃下進(jìn)行強(qiáng)攪拌（相對第2步聚合過程），釜內(nèi)保持恒定的壓力和溫度。當(dāng)VCM的轉(zhuǎn)化率達(dá)到8%—12%停止反應(yīng);第二段稱為“后聚合”，聚合釜在接收到預(yù)聚合的“種子”后，再加人一定量的VCM單體、添加劑和引發(fā)劑，在這些“種子”的基礎(chǔ)上繼續(xù)聚合，使“種子”逐漸長大到一定的程度，在約60℃溫度下低速攪拌，保持恒定壓力進(jìn)行聚合反應(yīng)。當(dāng)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到60%一85%（根據(jù)配方而定）時(shí)終止反應(yīng)，并在聚合釜中脫氣、回收未反應(yīng)的單體，而后在釜內(nèi)汽提，進(jìn)一步脫除殘留在PVC粉料中的VCM（回收的單體經(jīng)精制壓縮后循環(huán)利用），最后經(jīng)風(fēng)送系統(tǒng)將釜內(nèi)PVC粉料送往分級、均化和包裝工序。整個(gè)過程中物料狀態(tài)時(shí)由低粘態(tài)逐漸變成粘稠態(tài)而最終形成粉料。此方法的特點(diǎn)是反應(yīng)過程中不需要加水和分散劑，后處理過程簡單。產(chǎn)品產(chǎn)品1.3.2乳液聚合生產(chǎn)工藝氯乙烯引發(fā)劑種子學(xué)眼水乳化劑氯乙烯引發(fā)劑種子學(xué)眼水乳化劑乳液聚合法：氯乙烯單體在乳化劑作用下，分散于水中形成乳液，再用水溶性的引發(fā)劑來引發(fā)，進(jìn)行聚合。引發(fā)劑溶解在水中，分解形成初始自由基進(jìn)入增溶膠束，引發(fā)聚合，生成大分子鏈，膠束逐漸變成被單體溶脹的聚合物乳液膠體即乳膠粒，乳膠粒隨聚合反應(yīng)的進(jìn)行逐漸長大直至單體消耗完。聚氯乙烯膠乳可用鹽類使聚合物析出，再經(jīng)洗滌、噴霧干燥得到糊狀樹脂,工業(yè)上稱之為糊樹脂。該樹脂常用于PVC糊的制備。1.3.3懸浮聚合生產(chǎn)工藝懸浮聚合法生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂的一般工藝過程是在聚合釜中加入無離子水和懸浮劑,加入引發(fā)劑后密封聚合釜,真空脫除釜內(nèi)空氣和溶于物料的氧,然后加入氯乙烯單體開始升溫?cái)嚢?借助攪拌作用，將單體分散成小液滴,聚合反應(yīng)發(fā)生在各個(gè)單體液珠內(nèi)。一般聚合溫度在45?70℃之間。使用低溫聚合時(shí)（如42?45℃）,

可生產(chǎn)高分子質(zhì)量的聚氯乙烯樹脂；使用高溫聚合時(shí)（一般在62?71℃）可生產(chǎn)出低分子質(zhì)量（或超低分子質(zhì)量）的聚氯乙烯樹脂。聚合完成后抽出未反應(yīng)的單體和漿料進(jìn)行汽提，回收氯乙烯單體，抽出氣體后的漿料進(jìn)行離心分離，再進(jìn)入干燥器干燥至含水0.3%?0,4%,過篩后即得產(chǎn)品。流程圖見圖氯乙慵單體去禺,懸浮聚合差汽未鬃合氯乙端離心分離 "干燥產(chǎn)品水奉氣氯乙慵單體去禺,懸浮聚合差汽未鬃合氯乙端離心分離 "干燥產(chǎn)品水奉氣選取不同的懸浮分散劑，可得到顆粒結(jié)構(gòu)和形態(tài)不同的兩類樹脂。國產(chǎn)牌號分為SG—疏松型（“棉花球”型）樹脂;XJ-緊密型（“乒乓球”型樹脂。近年來，為了提高聚合速度和生產(chǎn)效率，國外還研究成功兩步懸浮聚合工藝，一般是第一步聚合度控制在60℃左右，在第二步聚合前加入部分新單體繼續(xù)聚合。采用兩步法聚合的優(yōu)點(diǎn)是顯著縮短了聚合周期,生產(chǎn)出的樹脂具有良好的凝膠性能、模塑性能和機(jī)械強(qiáng)度。本設(shè)計(jì)采用懸浮法PVC生產(chǎn)技術(shù)。.4聚合機(jī)理4.1自由基聚合機(jī)理氯乙烯懸浮聚合反應(yīng)，屬于自由基鏈鎖加聚反應(yīng)，它的反應(yīng)一般由鏈引發(fā),鏈增長，鏈終止，鏈轉(zhuǎn)移及基元反應(yīng)組成。①鏈引發(fā)過氧化物引發(fā)劑受熱后過氧鏈斷裂生成兩個(gè)自由基：初級自由基與VCM形成單體自由基。②鏈增長單體自由基具有很高的活性，所以打開單體的雙鍵形成自由基，新的自由基活性并不衰減，繼續(xù)與其它單體反應(yīng)生成更多的鏈自由基。③鏈終止聚合反應(yīng)不斷進(jìn)行,當(dāng)達(dá)到一定的聚合度，分子鏈己足夠長，單體的濃度逐漸降低，使大分子的活動(dòng)受到限制，就會(huì)大分子失去活性即失去電子而終止與其它氯乙烯活性分子反應(yīng)。終止有偶合終止和歧化終止。1）偶合終止 兩個(gè)活性大分子自由基相遇時(shí)，兩個(gè)自由基頭部獨(dú)立電子對配對形成共價(jià)鍵所形成的飽和大分子叫偶合終止。）歧化終止兩個(gè)活性大分子自由基相遇時(shí)，其中一個(gè)自由基奪取另一個(gè)自由基上的氫原子而飽和，另一個(gè)高分子自由基失去一個(gè)氫原子而帶有不飽和基團(tuán)，這種終止反應(yīng)的方式叫雙基歧化終止。有時(shí)活性大分子自由基與金屬器壁中的自由電子結(jié)合而終止,即形成粘釜。④鏈轉(zhuǎn)移在氯乙烯聚合反應(yīng)中，大分子自由基可以從單體,溶劑,一個(gè)氯原子或氫原子而終止，失去原子的分子將成為自由基,引發(fā)劑或大分子上奪取繼續(xù)進(jìn)行新的鏈增長反應(yīng)。包括向單體的氯轉(zhuǎn)移、向溶劑鏈轉(zhuǎn)移、向引發(fā)劑鏈轉(zhuǎn)移、向大分子。1.4.2鏈反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理鏈反應(yīng)動(dòng)力學(xué)來看，根據(jù)轉(zhuǎn)化率可分為三階段：①轉(zhuǎn)化率＜5%階段。聚合反應(yīng)發(fā)生在單體相中，由于所產(chǎn)生的聚合物數(shù)量甚少，反應(yīng)速度服從典型的動(dòng)力學(xué)方程，聚合反應(yīng)速度與引發(fā)劑用量的平方根成正比，當(dāng)聚合物的生產(chǎn)量增加后，則聚合速度由于kt降低而發(fā)生偏差。②轉(zhuǎn)化率5%?65%階段。聚合反應(yīng)在富單體和聚氯乙烯一一單體凝膠中間是進(jìn)行，并且產(chǎn)生自動(dòng)加速現(xiàn)象。其原因在于鏈終止反應(yīng)主要在兩個(gè)增長的大分子自由基之間進(jìn)行，而他們在粘稠的聚合物一一單體凝膠相的擴(kuò)散速度顯著降低，因而鏈終止速度減慢，所以聚合速度加快，呈現(xiàn)自動(dòng)加速現(xiàn)象。②轉(zhuǎn)化率＞65%階段。轉(zhuǎn)化率超過65%以后,游離的氯乙烯基本上消失,釜內(nèi)壓力開始下降，此時(shí)聚合反應(yīng)發(fā)生在聚合物凝膠相中，由于殘存的氯乙烯逐漸消耗,凝膠相得粘度迅速增高，因此聚合反應(yīng)速度仍繼續(xù)上升，大到最大值后逐漸降低。當(dāng)聚合反應(yīng)速率低于總反應(yīng)速率以后，使反應(yīng)終止。1.4.3成粒機(jī)理與顆粒形態(tài)關(guān)于氯乙烯懸浮聚合過程生成多孔性不規(guī)整的理論解釋，認(rèn)為成粒過程分為兩部分；①單體在水中的分散和發(fā)生在水相和氯乙烯一一水相界面發(fā)生的反應(yīng)，此過程主要控制聚氯乙烯顆粒的大小及其分布。②在單體液滴內(nèi)和聚氯乙烯凝膠相內(nèi)發(fā)生的化學(xué)與物理過程，此過程主要控制所得聚氯乙烯顆粒的形態(tài)。在聚合反應(yīng)釜中液態(tài)氯乙烯單體在強(qiáng)力攪拌和分散劑的作用下，被破碎為平均直徑30~40Hm的液珠分散于水相中，單體液珠與水相得界面上吸附了分散劑。當(dāng)聚合反應(yīng)發(fā)生以后，界面層上的分散劑發(fā)生氯乙烯接枝聚合反應(yīng)，使分散劑的活動(dòng)性和分散保護(hù)作用降低，液珠開始由于碰擊而合并為較大粒子，并處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。此時(shí)單體轉(zhuǎn)化率約為4%?5%。當(dāng)轉(zhuǎn)化率進(jìn)一步提高，達(dá)到20%左右后,由于分散劑接枝反應(yīng)的色深入，能夠阻止粒子碰擊合并，所以所得聚氯乙烯顆粒數(shù)目開始處于穩(wěn)定不變的狀態(tài)，因而此后的攪拌速度對于產(chǎn)品的平均粒徑不再發(fā)生影響。最終產(chǎn)品的粒徑在100?180Hm范圍，個(gè)商品牌號的粒徑個(gè)有其具體范圍，取決于生產(chǎn)的聚氯乙烯樹脂用途、分散劑類型、用量和反應(yīng)起始階段的攪拌速度等參數(shù)。通常是使用的分散劑濃度高，則易得空隙率低(W10%)的圓球狀樹脂顆粒，尤其是使用明膠作為分散劑是，其影響最為明顯。由于地孔隙率樹脂的反應(yīng)結(jié)束后，脫除殘存的單體較困難，而且吸收增塑劑速度慢，難以塑化所以逐漸淘汰。產(chǎn)品的平均粒徑因不同用途而有所不同要求:用于生產(chǎn)軟質(zhì)制品的聚氯乙烯樹脂平均粒徑要求低些在100?130Hm左右;用于生產(chǎn)硬質(zhì)制品者要求在150?180Hm范圍;分子量較低的牌號則要求在130?160Hm范圍。此數(shù)據(jù)不能絕對化，因工廠生產(chǎn)條件的不同而有所不同。轉(zhuǎn)移。1.5工藝流程敘述加料系統(tǒng)VCM的貯存與加料：從VCM車間運(yùn)送來的新鮮單體VCM,經(jīng)過過濾器(1)進(jìn)入VCM貯槽(2)中貯存，同時(shí)由VCM回收工序來的回收VCM貯存在回收VCM貯槽(7)中。用VCM泵(3)連續(xù)從回收貯槽抽料、并經(jīng)過VCM加料過濾器(5a,b)過濾，循環(huán)回收到VCM貯槽(7)中。目的是保留VCM加料的壓力，使VCM不汽化，以避免再加料時(shí)損壞流量計(jì)。加料時(shí)(4)泵先加回收單體，(6)泵后加新鮮單體，回收和新鮮單體有一定配比。(2)脫鹽水的貯存與加料：冷脫鹽水(來自界區(qū))經(jīng)計(jì)量進(jìn)入冷脫鹽水貯槽(13)中或熱脫鹽水貯槽(17)中。冷脫鹽水經(jīng)加熱器(15)加熱到要求溫度后進(jìn)入熱脫鹽水貯槽(17)中，待加料用,該槽有溫度范圍或液位低時(shí)聚合釜不能入料。加料時(shí)，根據(jù)聚合溫度的要求把冷熱脫鹽水混合用冷脫鹽水加料泵(14)和熱脫鹽水加料泵(18)打入聚合釜中，混合溫度在兩泵出口匯總管處由冷、熱脫鹽水量來調(diào)節(jié)。(3)注入水與沖洗水的加料：注入水泵(20),從冷脫鹽水貯槽(13)抽水向各脫鹽水用戶供水，泵出口壓力2.1Pa用于聚合釜軸封、漿料泵(46)、塊料破碎機(jī)(48)等。此泵有穩(wěn)壓系統(tǒng)，另外該泵出口脫鹽水還用于聚合釜的注入水，比保證釜內(nèi)容積恒定。沖洗水泵泵出口壓力1.1MPa,用于沖洗管理，并為助劑配制提水，同時(shí)為沖洗水增壓泵(16)提供水及設(shè)備沖洗水，沖洗水泵的水經(jīng)沖洗水增壓泵(16)增壓后向聚合釜(42)、回收分離器(54)、汽提加料槽(61)等提供1.4MPa的沖洗水。⑷助劑的配制及加料：①緩沖劑系統(tǒng)緩沖劑是在配制槽(37)中配制，配制時(shí)需15?30分鐘，不設(shè)單獨(dú)貯槽，加緩沖劑時(shí)，計(jì)算機(jī)程序關(guān)閉循環(huán)線，打開充料伐，經(jīng)(38)充裝泵，將緩沖劑加到稱重槽(39)中到規(guī)定時(shí)間用加料泵(40)加入到聚合釜(42)中，同時(shí)重新使用循環(huán)系統(tǒng)使緩沖劑配制槽中物料續(xù)循環(huán)。②分散劑系統(tǒng)本設(shè)計(jì)采用兩種分散劑混合使用。分散劑A：分散劑在配制槽(31)中配制，分散劑加料時(shí)，先將分散劑打入計(jì)量槽(此時(shí)循環(huán)已停)，達(dá)到定量后，啟動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)，同時(shí)計(jì)量槽中分散劑用充裝泵（36）打入聚合釜。分散劑B:配置過程如分散劑（I）,然后將配制好的分散劑（I1）放入分散劑貯槽（33）中單獨(dú)貯存,同樣有個(gè)冷凍鹽水冷卻并用充裝泵（34）循環(huán)。此溶液攪拌較強(qiáng)烈，以防分散劑分離。③調(diào)節(jié)劑的配制調(diào)節(jié)劑在有局部攪拌的調(diào)節(jié)劑貯槽（9）內(nèi)貯存，加料時(shí)用調(diào)節(jié)劑充裝泵（10）計(jì)量加入聚合釜（42），此管線帶壓無需沖洗。④引發(fā)劑系統(tǒng)引發(fā)劑在引發(fā)劑配制槽（25）中配制，配制合格后放入引發(fā)劑貯槽（26）中貯存待用。引發(fā)劑貯槽（26）用冷卻水冷卻到規(guī)定的低溫，攪拌并用循環(huán)泵（27）打循環(huán)。加引發(fā)劑時(shí)冼由貯槽（26）放到引發(fā)劑稱重槽（28）中，然后用加料泵（29）定量加入聚合釜（42）內(nèi)。⑤終止劑系統(tǒng)終止劑在帶攪拌和排空裝置的不銹鋼容器（11）中配制，先將定量的脫鹽水和NaOH加入到終止劑配制槽（11）中，開動(dòng)攪拌后將定量的終止劑加入到配制槽（11）中，當(dāng)聚合達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)化率時(shí)，需加終止劑。加終止劑時(shí)或規(guī)定的程序,用終止劑充裝泵（12）從終止劑貯槽（11）中抽出，配方量的終止劑經(jīng)計(jì)量后從注入管加入聚合釜，加終止劑時(shí)應(yīng)關(guān)閉注入水切斷閥，加完終止劑后應(yīng)關(guān)閉聚合釜終止劑閥及終止劑泵出口閥，停泵。事故終止劑NO,在停車或停電等緊急情況下加入聚合釜、迅速終止聚反應(yīng)。⑥涂壁系統(tǒng)涂壁劑溶液在配制槽（22）中按規(guī)定配方進(jìn)行配度和貯存。聚合出料完畢后，用高壓水（14Kg/cm2G）沖洗釜90秒鐘,廢水用漿料泵（43）,打至廢水貯罐（57）中，洗滌后進(jìn)行涂壁操作。聚合系統(tǒng)若聚合釜打開過釜蓋，則需抽真空真空度為710mmHg柱，將緩沖劑加到脫鹽水總管內(nèi)，然后用脫鹽水把緩沖劑帶入到聚合釜。脫鹽水啟動(dòng)后，加入VCM、開動(dòng)攪拌，當(dāng)脫鹽水和VCM加完后,釜內(nèi)溫度應(yīng)接近聚合溫度,繼續(xù)攪拌一定時(shí)間，使VCM液滴在水中形成，然后加入分散劑,繼續(xù)攪拌一定時(shí)間，以保證分散體系形成，最后加入引發(fā)劑，使聚合反應(yīng)開始。聚合反應(yīng)開始后，向擋板通入冷卻水并達(dá)到最大流量，然后向夾套中通入冷卻水，并保持反應(yīng)溫度，冷卻水流量由計(jì)算機(jī)根據(jù)聚合釜上、中、下溫度控制，同時(shí)計(jì)算機(jī)計(jì)算出反應(yīng)放出的熱量，并與聚氯乙烯聚合動(dòng)力浮模型的理論計(jì)算值比較，計(jì)算出VCM到PVC的轉(zhuǎn)化率。聚合反應(yīng)開始后，兩股注入水應(yīng)加入聚合釜，以保證釜內(nèi)容積恒定，一股注入水來自聚合釜攪拌器的軸封襯套、另一股由釜頂注入。聚合反應(yīng)終點(diǎn)，可依據(jù)反應(yīng)時(shí)溫度或測定單體轉(zhuǎn)化率及根據(jù)壓力降來確定，通常按壓力降來確定，當(dāng)聚合反應(yīng)到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，定量的終止劑將自動(dòng)加入到聚合釜內(nèi)以終止聚合反應(yīng)。出料結(jié)束后,用1.4Mpa的水沖洗后即可即可進(jìn)行涂壁操作準(zhǔn)備。漿料汽提及廢水汽提系統(tǒng)（1）漿料汽提系統(tǒng)由汽提塔漿料槽（47）底部來的漿料，經(jīng)塊料破碎機(jī)（48）破碎后，用汽提塔供給泵（49）經(jīng)板式換熱器（50）與汽提完畢的漿料換熱，一部分從塔頂加入汽提塔，另一部分回流到漿料槽（47），同時(shí)蒸汽由汽提塔底部進(jìn)入；VCM由蒸汽汽提帶走。塔釜漿料由塔底漿料泵（46）送出，并與漿料槽（47）來的漿料換熱后，一部分送到漿料混料槽（84）,另一部分返回塔釜液位同時(shí)防止?jié){料中PVC沉降，汽提完畢的漿料中，VCM殘留量在30Ppm左右,塔頂出來的含VCM的蒸汽,用冷凝器（53）冷凝，由分離器（54）分離，冷凝液用分離器底泵（56）送至廢水貯槽（57）,未凝的汽提經(jīng)過濾器（55）過濾，送至VCM回收工序，漿料送至干燥工序。（2）廢水汽提系統(tǒng)這些廢水貯存在廢水貯槽（57）中，由塔底泵（58）打出與廢水汽提塔（61）底出來的熱水換熱器（59）后，一部分由塔頂加入廢水汽提塔（61）中，另一部分循環(huán)，同時(shí)蒸汽由塔底加入與廢水進(jìn)行傳質(zhì)交換后，廢水中VCM提出并由塔頂帶走，隨后進(jìn)入塔頂冷凝器（62）冷凝，不凝液去壓縮機(jī)（63）壓縮回收，冷凝液回收到廢水貯槽（57）,廢水汽提塔塔釜的廢水用泵（60）打出,經(jīng)換熱器（59）

換熱后進(jìn)入廢水池，并與離心機(jī)母液，一起排除界區(qū)。(3)VCM回收系統(tǒng)聚合反應(yīng)結(jié)束后，未反應(yīng)的VCM,一部分隨漿料進(jìn)入汽提塔加料槽(47),這部分VCM從槽頂出來，經(jīng)汽液分離器(54)除去水分，并經(jīng)過濾器(65)過濾后用壓縮機(jī)(66)升壓至0.35Mpa以上,送至回收冷凝器(67)中；另一部分是殘留在聚合釜中的單體,這部分未反應(yīng)的單體是在聚合釜出料達(dá)50m3時(shí)回收，在塔頂壓力大于0.35mPa時(shí)，單體進(jìn)入回收冷凝器(67),當(dāng)釜頂壓力小于0.35mPa時(shí)，啟動(dòng)間斷回收壓縮機(jī)(66),把單體壓縮送到冷凝器(67),經(jīng)漿料汽提，廢水汽提等來回收VCM。第二章工藝計(jì)算2.1物料衡算&流程示意圖1)畫流程示意圖:VC70000kg軟水分散劑回.收VC、水肋劑、PVC損失PVC-合聚損失PVCVC、水PVC>^劑汽NaOH溶提PVC、塔離心水蒸水蒸VC、水PVCVC70000kg軟水分散劑回.收VC、水肋劑、PVC損失PVC-合聚損失PVCVC、水PVC>^劑汽NaOH溶提PVC、塔離心水蒸水蒸VC、水PVC>^劑 損失PVC—PVC、PVC、水、空氣流干燥器洗滌熱去母液熱八、、PVC、對沸騰床干PVC-PVC篩分包熱風(fēng)2）化學(xué)反應(yīng)方程式:iiCHz=CtLCl—CH11U'F卡/公斤分子I

CJ3）確定計(jì)算任務(wù)：聚合與沉析（混料槽）均屬于間歇操作，需要建立時(shí)間平衡。由設(shè)計(jì)任務(wù)和生產(chǎn)現(xiàn)場可知生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)時(shí)間、消耗定額、各步損失以及聚合配方等工藝操作條件。可以順流程展開計(jì)算,并按間歇過程與連續(xù)過程分別確定基準(zhǔn)依次計(jì)算。間隙過程基準(zhǔn)：kg/釜;連續(xù)過程基準(zhǔn):kg/h&全裝置生產(chǎn)數(shù)據(jù)1、生產(chǎn)規(guī)模:400000噸PVC/年2、生產(chǎn)時(shí)間:800Oh3、聚合釜數(shù)據(jù)：1）體積：200m3。 2）裝料系數(shù):0.93）每釜投料量:70t8b 4）平均每釜產(chǎn)量：59126kg4、生產(chǎn)周期TOC\o"1-5"\h\z操作時(shí)間（抽真空、排氣、清物料、清釜） 曲聚合反應(yīng) 4h。合計(jì) 5h°5、損耗分配聚合車間總收率為94.8%。總消耗為6.2%。各步驟的損失分配如下（間歇過程以單體進(jìn)料量為準(zhǔn)，連續(xù)過程以聚合釜內(nèi)反應(yīng)生成的聚合物為準(zhǔn)）：聚合釜:VC0.1。％;PVC02%；“混料槽： VC0.8b%；PVGO.8%；汽提塔:丫。0.1。％2丫。。％;02離心： PVC0O.5%氣流干燥:PVC 0.1%；““沸騰干燥:PVC1%；b包裝：PVCb1.5%合計(jì)：6.2%（其中PVC占5.2%,VC占1.0%）6、聚合配方1）單體純度:為方便起見，按100%計(jì)算新鮮料：回收料=9:12）水油比：1.2軟水/VC3）助劑：用量名稱“

用量引發(fā)劑:分散劑引發(fā)劑:分散劑:IPP(75%)水溶液0.025%VCHPMC（6%水溶液）0.0“365%VCPVA （3%水溶液） 0.0365%VC熱穩(wěn)定劑： 有機(jī)錫“ 。0.025%VCPH調(diào)節(jié)劑:。H3PO4（50%水溶液）0.0468％VC鐵離子螯合劑：。EDTA*。602%VC鏈終止劑：雙酚A“ 。0.04%VC7、操作時(shí)間與控制指標(biāo)聚合 。溫度 。59±0.5℃。。出料壓力 6kg/cm3（表壓）。 轉(zhuǎn)化率。90%混料槽溫度為75℃,操作規(guī)定加42%液堿14L,加堿量為0.05%~1%（母液中含NaOH量）。離心 為提高產(chǎn)品質(zhì)量,用60~75℃熱水洗滌,用水量為1500公斤。離心后濕物料含水約為20%。干燥 氣流干燥器出口物料含水量為5%,沸騰干燥器出口物料含水量為0.2%。8、原料、助劑、產(chǎn)品規(guī)格（略）。9、數(shù)據(jù)物化常數(shù):。42%液堿比重1.45熱數(shù)據(jù)。：。鋼制設(shè)備比熱0“50KJ/kg?℃;PVC比熱。1.76KJ/kg?℃VC比熱“1.588KJ/kg?℃；WC汽化熱263KJ/kg水蒸氣冷凝熱 2370KJ/kg&全車間物料衡算VC和PVC：每釜進(jìn)料70t即7O000kgVC時(shí)，生產(chǎn)合格產(chǎn)品59126kg，現(xiàn)年生產(chǎn)能力為400000t,則年投料量為400000X（70000/59126）=473565t（其中，新鮮VC占90%,回收VC占10%。）新鮮VC47“3565X0.9=426208.5t回收VC。473565X0.1=47356.5t。產(chǎn)品質(zhì)量為400000t,其中絕干樹脂質(zhì)量為400000X（1-0.2%）=399200t,s。 產(chǎn)物含水量為400000-399200=800t轉(zhuǎn)化率為90%,生成PVC473565X90%=426208.5t損失PVC426208.5-399200=27008.5tVC回收量為473565X9%=42620.85tVC損失473565-426208.5-42620.85=4735.65t軟水：水油比為1.2,則用水量為1.2X473565=568278t助劑：引發(fā)劑：IPP（75%）水溶液0.025“％VCMPP473565X0.025%=118.39t“水118.39。：75%*25%=39.46t分散劑：oHPMC（6%）水溶液-0.0365%VCHPMC473565X0.0365%=172.85t。水 172.85:6%X94%=2708tPVA。(3%)水溶液“0.0365%VCFVA473565X0.0365%=172.85t。水。172.85：3%X97%=5588.8tFVA熱穩(wěn)定劑：“有機(jī)錫 0.025%VC“有機(jī)錫473565。*0.025%=118.39tPH調(diào)節(jié)劑：田3PO4(50%水溶液)o0.046%VC田3PO4473565X0.046%=217.84t。水。217.84：50%X50%=217.84t。鐵離子螯合劑：EDTA。o“0.02%VC“EDTA473565X0.02%=94.71t。。。鏈終止劑：“雙酚A。?！?.04%VC。雙酚人473565X0.04%=189.43t。NaOH溶液:規(guī)格為42%水溶液。每釜用量為70L0NaOH重量為1.48X70=101.5kg。全年NaOH溶液用量為101.5X(400000^59.126)/1000=686.669t純NaOH用量為686.669X42%=288.401t水的帶水量為686.669-288.401=398.268t混料槽水蒸氣:用量為4316.25kg/h。則全年用量為4316.25X8000/1000=34530t。汽提塔水蒸氣:用量為17465kg/h。則全年用量為17465X8000/1000=139720t。離心脫水中洗滌熱水：用量為1500kg/h。則全年用量為1500X8000/1000=10800t脫水量(離心、氣流干燥、沸騰干燥)+篩分包裝損失水:總進(jìn)水量一物料含水量=198860t全裝置物料平衡表物料名稱進(jìn)料/t出料量/tVC新鮮VC426208.5回收VC47356.542620.85損失VC(1.0%)4735.65PVC產(chǎn)物純PVC399200損失PVC(5.2%)27008.5產(chǎn)物含水800軟水568278引發(fā)劑IPP（75%水溶液）IPP118.39118.39水39.46分散劑HPMC（6%水溶液）HPMC172.85172.85水2708PVA（3%水溶液）PVA172.85172.85水5588.8熱穩(wěn)定劑:有機(jī)錫118.39118.39PH值調(diào)節(jié)劑H3P04（50%水溶液）HPO217.84217.84水217.84鐵離子螯合劑：EDTA94.7194.71鏈終止劑:雙酚A189.43189.43NaOH水溶液（42%）純NaOH288.401288.401水398.268混料槽水蒸氣34530汽提塔水蒸氣139720離心洗滌熱水10800離心、干燥脫水+篩分包裝損失水198860合計(jì)1234337.41234337.4&各設(shè)備物料衡算2.1.1聚合釜1）VC和PVC每釜投料量為70t,其中新鮮VC為7O0O0XO.9=63000kg,回收VC為70000-63OOO=7000kg。轉(zhuǎn)化率為90%,則聚合生成PVC 70000X90%=63000kg損失VC0.1%,損失PVC0.2%VC損失量為70000X0.1%=70kg,PVC損失量為63000X0.2%=126kg貝UVC出料量為70000-63000-70=6930kg,PVC出料量為63000-126=62874kg2）軟水。水油比為1.2,軟水進(jìn)料量為1.2X70000=84000kg3）助劑引發(fā)劑： IPP（75%）水溶液 0.025%VC。IPPo70000X0.025%=17.5kg。水h7.5：75%X25%=5.83kg分散劑： HPMC（6%水溶液）0。。.0365%VC“HPMG70000X0.0365%=25.55kg。水25.55：6%X94%=400.28kgPVA。（3%水溶液）“0.0365%VCPVA70000X0.0365%=25.55kg水25.55：3%X97%=826.12kg。熱穩(wěn)定劑:。有機(jī)錫““ 0.025%VC“有機(jī)錫7^0000X0.025%=17.5kg。PH調(diào)節(jié)劑：H3Po4（50%水溶液） 0.046%VCH3PO470000X0,046%=32.2kg水32。.2：50%X50%=32.2kg。鐵離子螯合劑:。EDKGA 。0.02%VC“EDKGA 70000X0.02%=14kg。。鏈終止劑： 雙酚A“^0.04%VC。雙酚A。70000X0.04%=28kg水的出料量為84000+5.83+400.28+826.12+32.2=85264.43kg聚合釜物料平衡表物料名稱進(jìn)料/kg出料量/kgVC新鮮VC630006930回收VC7000

損失VC(0.1%)70APVC產(chǎn)物純PVC62874損失PVC(5.2%)1262.1.2軟水84O0085264.43混料己1安文”IPP IPP17.517.5槽引發(fā)劑（75%水溶液） 水5.83HPMC HPMC25.5525.55（6%水溶液） 水400.28進(jìn)料分散劑PVA PVA25.5525.55除聚合釜來料外，（3%水溶液） 水826.12尚需加液堿和通入熱穩(wěn)定劑：有機(jī)錫17.517.5直接蒸汽。按工PH值HPO HPO3 4 3 4 32.232.2藝條件規(guī)定加42%N調(diào)節(jié)劑（50%水溶液） 水32.2aOH水溶液70升，鐵離子螯合劑：EDTA1414重量為1.45X70鏈終止劑：雙酚A2828=101.5kg155424.715542其中含：合計(jì)34.73純NaOH。101.5X 42%=42.63kg,水。101.5-42.63=58.87kg假設(shè)未反應(yīng)的VC液體除在混料槽及后續(xù)的汽提操作中損失外，全部在混料槽內(nèi)氣化予以回收。堿處理時(shí)，通直接蒸汽升溫所產(chǎn)生冷凝水量可由熱量衡算求得。水的含量為85264.43+58.87=85323.5kg設(shè)備及物料升溫（包括VC氣化）需熱量計(jì)算表物料名稱重量(kg)初始溫度（℃）終止溫度（℃）溫度差（℃）比熱(KJ/(kg?℃))熱量(KJ)水85323.55975164.185706435.68PVC628745975161.761770531.84VC69305975263(KJ/kg)汽化熱1822590合計(jì)9299557.52注：1、助劑所占比例甚微，并入水中一起算。?2、由于去汽提塔的VC量甚微，這里并入氣化部分一起計(jì)算。H2O汽化熱2370KJ/kg。按熱損失10%,系數(shù)1.1計(jì)算，每個(gè)混料槽在每次操作中需通入蒸汽量W為W=9299557.521.1=4316.25kg2370水的出料量為85264.43+58.87+4316.25=89639.75kgVC損失量 7OO00X0.8%=560kgPVC損失量63O00X0.8%=504kg氣化回收VC70000X9%=6300kg混料槽VC出料量為6930-6300-560=70kgPVC出料量為62874-504=62370 kg助劑量為 17.5+25.55+25.55+17.5+32.2+14+28=106.3混料槽物料平衡表物料名稱進(jìn)料量/kg出料量/kgVCVC693070損失VC560回收VC6300PVCPVC6287462370損失PVC504水85264.4389639.75NaOH水溶液純NaOH42.6342.63水58.87水蒸汽4316.25助劑160.3160.3合計(jì)1596461596462.1.3汽提塔從這步操作開始轉(zhuǎn)入連續(xù)操作過程，計(jì)算基準(zhǔn)由kg/釜，改為kg/h。質(zhì)量以聚合釜內(nèi)生成的聚合物為基準(zhǔn)。根據(jù)全年生產(chǎn)任務(wù)和生產(chǎn)時(shí)間求出每小時(shí)PVC產(chǎn)量為400000tPVC/8000h=50000kg/h產(chǎn)品中含水0.2%,則絕干樹脂產(chǎn)量為50000X(1-0.002)=49900kg/h以49900/(1-5.2%)=52637.13kg/h為連續(xù)過程質(zhì)量基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算。考慮到各步損失后，汽提塔進(jìn)料中應(yīng)含絕干樹脂量為52637.13X(1-1%)=52110.76kg/h其中，1%為聚合釜和混料槽中PVC損失百分?jǐn)?shù),按混料槽出料組成，以52no.76kg/h為基準(zhǔn)，計(jì)算各組分的含量：VQ70X(52110.76/62370)=58.486kg水89。639.75*(52110.76/62370)=74894.91kg助劑+Na0H1G60.3+42.63)X(52110.76/62370)=169.55kg損失PVC。52637X0.2%=104.22kg/hPVC出料量為52110.76-104.22=52006.54kg損失VC52637.13X0.1%=52.63713kg/hVC汽提量為58.486-52.63713=5.84887卜8,進(jìn)入廢氣處理系統(tǒng)或直接燃燒。水的出料量為74894.91+17465=92359.91kg汽提塔物料平衡表物料名稱進(jìn)料量/(kg/h)出料量/(kg/h)VCVC58.4865.84887損失VC52.63713PVCPVC52110.7652006.54損失PVC104.22水74894.9192359.91所需蒸汽量17465助劑+NaOH169.55169.55合計(jì)144698.706144698.7064離心機(jī)進(jìn)料量為汽提塔出料量，其中VC含量可忽略不計(jì)。洗滌熱水用量為1500kg/h。離心操作損失PVQ52637.13X0.5%=263.18kg/hPVC出料量為52006.54—263.18565=51743.35kg離心后濕物料仍含水分20%,則含水量為51743.35X(20%/80%)=12935.84kg,母液中含水92359.91-12935.84=79424.07kg。離心操作物料平衡表物料名稱進(jìn)料量/(kg/h)出料量/(kg/h)PVC52006.5451743.35PVC損失263.18母液中含水92359.9179424.07濕物料含水12935.84洗滌熱水1500助劑+NaOH169.50169.50合計(jì)146035.95146035.95氣流干燥。進(jìn)料量為離心操作出料量。氣流干燥損失PVC 52637.13X1%=526.3713kg/hPVC出料量為51743.35—526.3713=51216.9787kg離心后濕物料仍含水分5%,則含水量為51216.9787X(5%/95%)=2695.63kg脫走水12935.84-2695.63=10240.295kg氣流干燥物料平衡表物料名稱進(jìn)料量/(kg/h)出料量/(kg/h)PVC51743.3551216.9787損失PVC526.3713水12935.842695.63脫走水-10240.295合計(jì)64679.1964679.19沸騰干燥進(jìn)料量為氣流干燥出料量。沸騰干燥損失PVQ52637.13X1%=526.3713kg/hPVC出料量為。51216.9789-526.3713=50690.6074kg離心后濕物料仍含水分0.2%,則含水量為5069O.6074X(0.2%/99.8%)=101.5844kg脫走水2695.63—101.5844=2594.0456kg。沸騰干燥物料平衡表物料名稱進(jìn)料量/(kg/h)出料量/(kg/h)PVC51216.978950690.607損失PVC526.3713水2695.63101.5844脫走水-2594.0456合計(jì)53912.6153912.611.7篩分包裝進(jìn)料量為沸騰干燥出料量。篩分包裝損失PVC^52637.13X1.5%=789.55695kg/h包裝入庫的絕干PVC為50690.6074—789.55695=49901.05045kg隨PVC樹脂損失的相應(yīng)水量為789.55695X(0.2%/99.8%)=1.58228kg樹脂中含水101.5844-1.58228=100.00213kg。物料平衡表物料名稱進(jìn)料量/(kg/h)出料量/(kg/h)PVC50690.607449901.05045損失PVC789.55695水101.5844100.00213損失水1.58228合計(jì)50792.191850792.19188聚合釜數(shù)的確定年生產(chǎn)能力為4O0000t,年生產(chǎn)時(shí)間為8000h,每釜生產(chǎn)周期為5h,年生產(chǎn)批次數(shù)為8000/5=1600，每批產(chǎn)量為400000/1600,每釜產(chǎn)量為59.126t,則所需聚合釜的個(gè)數(shù)為(400000/1600)/59.126=4.23所以需要的聚合釜數(shù)為5。2.2 熱量衡算2.1熱量衡算的意義和作用精細(xì)化工生產(chǎn)一般在規(guī)定的壓力，溫度和時(shí)間等溫度等工藝條件下進(jìn)行，生產(chǎn)過程中包括有化學(xué)過程和物理過程，往往伴隨著能量變化。因此，必須進(jìn)行能量衡算。生產(chǎn)中一般無軸功或軸功相對較小,可以忽略不計(jì)。因此，能量衡算實(shí)質(zhì)上是熱量衡算。生產(chǎn)過程中所產(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，為了保證生產(chǎn)過程在一定溫度條件下進(jìn)行則需要環(huán)境對生產(chǎn)系統(tǒng)有熱量的加入或放出，對于新車間設(shè)計(jì)，熱量衡算是在物料衡算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。通過熱量衡算，可以確定傳熱設(shè)備的熱負(fù)荷，即在規(guī)定時(shí)間中加入和移出的熱量，從而確定傳熱劑的消耗量，選擇合適的傳熱方式，計(jì)算傳熱面積。熱量衡算和物料衡算相結(jié)合，通過工藝計(jì)算，可以確定設(shè)備的工藝尺寸，如設(shè)備的臺(tái)數(shù)，容積,傳熱面積等參數(shù)。2.2.2熱量衡算及所需的熱質(zhì)的量在解決實(shí)際問題中,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℃)聚合熱為1540.7424KJ/(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%2.2.3聚合釜的熱量衡算氯乙烯25℃水上未反應(yīng)的氯乙烯水75℃引發(fā)劑和助劑聚乙烯Q1=CmT=63000x2.3x25+84000x4.2x25=9.18x106KJQ3=M x聚合熱=62874x1540.74=9.69x107KJQ4=CmT=6930x2.3x75+85264.43x4.2x75=2.8x107KJQ5+Q6=Q3X10%=9.69x107x0.1=9.69x106KJ利用Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6(Q2符號為負(fù))可求得:=6.839x107KJ

2.3設(shè)備的計(jì)算及選型2.3.1聚合釜全容積V=200m3操作容積V1=200+1.25=160m3釜體形式：圓筒形封頭形式：橢圓形長徑比i=HJ。廣2「而'4x200初算筒體內(nèi)徑D=3,——=3' =5.026m初算筒體內(nèi)徑13兀i、3.14x2圓整筒體內(nèi)徑D圓整筒體內(nèi)徑D=5000mm1一米高的容積V=18.566m21m釜體封頭容積匕封=47.117m3釜體高度H1=（V-匕封）/V]=8450mm夾套筒體內(nèi)徑D2=5200mm裝料系數(shù)丑=0.9夾套筒體高度H2＞（nV-匕封）/V]=（0.9x200—47.117）/18.566=7157mm圓整夾套筒體高度H2=7200mm罐體封頭表面積勺封=10.5m2一米高筒體內(nèi)表面積F=15.67m21實(shí)際總傳熱面積F=F1xH2+勺封=15.67x7.2+10.5=123.324m2設(shè)備材料Q235-A設(shè)計(jì)壓力（罐體內(nèi)）P=2MPa1設(shè)計(jì)壓力（夾套內(nèi)）P2=2.1MPa

設(shè)計(jì)溫度（罐體內(nèi)）t1=75℃設(shè)計(jì)溫度（夾套內(nèi)）12V150℃液柱靜壓力P=10-6pgh=10-6X1000X9.8X8.45=0.083MPa1H計(jì)算壓力P=P+P=2+0.083=2.083MPa1C1 1H計(jì)算壓力PCC=P2=2.1MPa罐體及夾套焊接接頭系數(shù)①=0.85設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力1】=113MPpPD罐體筒體計(jì)算厚度1=2M1&「p1C2.038x50002x113x0.9—2.083=51.73mmPD夾套筒體計(jì)算厚度S2=2bH.2P2C罐體封頭計(jì)算厚度PD1一211J0.52.038x50002x113x0.9—2.083=51.73mmPD夾套筒體計(jì)算厚度S2=2bH.2P2C罐體封頭計(jì)算厚度PD1一211J0.5xP1C2.038x50002x113x0.9—0.5x2.083=51.47mm夾套封頭計(jì)算厚度PD2,耳2C-2 —0.5xP2C2.1x52002x113x0.9—0.5x2.1=53.97mm鋼板厚度負(fù)偏差C1=0.6mm腐蝕裕量C2=2.0mm厚度附加量C=C1+C2=2.6mm罐體筒體設(shè)計(jì)厚度S=S+C=51.73+2.6=54.33mm夾套筒體設(shè)計(jì)厚度S=S+C=54.25+2.6=54.85mm罐體封頭設(shè)計(jì)厚度S?=S?+C=51.47+2.6=54.07mm夾套封頭設(shè)計(jì)厚度S?=S?+C=53.97+2.6=56.57mm2C 2圓整選?。汗摅w筒體的名義厚度S1n=60mm夾套筒體名義厚度S2n=60mm罐體封頭名義厚度3?=60mm1n夾套封頭名義厚度3?=60mm2n擋板形式：四根圓形底部固定，內(nèi)部有套管的擋板密封形式:雙端面機(jī)械密封攪拌器形式：F傳動(dòng)底伸式，兩層三葉后掠式攪拌器臺(tái)數(shù)：52.3.2混料槽幾何尺寸：(1)汽提塔加料槽(一臺(tái))容積:131.2m3設(shè)計(jì)壓力：16.5kgf/cm2型號：84700X8350⑵漿料混料槽(二臺(tái))型號：85500X10050容積:120m32.3.3汽提塔塔形：穿流式無溢流管的篩板塔(1)塔尺寸及塔特性參數(shù)塔徑:1300mm塔高:19175mm塔板數(shù)：20塊板間距：610mm孔間距:50mm(篩孔呈三角形排列)(2)操作工藝條件塔頂溫度:110℃塔底溫度：114℃塔底壓力范圍：0.024—0.224Mpa漿料流量范圍:8.3-40m3/hr23.4離心機(jī)類型:臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)型號：LW520XIZ74-N直徑：520mm一轉(zhuǎn)鼓 轉(zhuǎn)數(shù):2750rpm分離因數(shù)：