聚合反應(yīng)工程

PAGEPAGE23目錄第一章概述 1第二章產(chǎn)品原料技術(shù)規(guī)格 32.1原料 32．1.1聚合配方 32．1.2單體純度 3第三章設(shè)計數(shù)據(jù) 43.1生產(chǎn)規(guī)模 43.2年生產(chǎn)時間 43.3消耗定額 43.4消耗分配 43.5操作時間-時間平衡 43.5.1聚合釜加料 43.5.2沉析槽 43.6生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)字 43.7操作條件為控制指標(biāo) 43.8物化常數(shù) 5第四章計算過程 64.1物料衡算 64.1.1聚合釜 6聚合釜物料衡算 6聚合釜的體積計算 7聚合釜釜體的設(shè)計計算 8確定筒體高度 8釜體及夾套的強度計算 8計算聚合釜重量 104.1.2沉析槽 11沉析槽物料衡算 114.1.3離心機 13離心脫水物料衡算 134.1.4干燥 14氣流干燥物料衡算 14沸騰干燥物料衡算 154.1.5篩分包裝 16篩分包裝物料衡算 164.2熱量衡算 164.2.1聚合釜熱量衡算 16第五章PVC的懸浮聚合工藝流程敘述 185.1PVC的懸浮聚合工藝流程 185．1.1懸浮法制備聚氯乙烯生產(chǎn)流程圖 185.1.2準(zhǔn)備工作 185.1.3聚合 185.1.4分離 195.1.5聚合物后處理 19參考文獻(xiàn) 20設(shè)計總結(jié) 21第一章概述1.1PVC簡介PVC樹脂（polyvinylchloride）是重要的有機合成材料之一，是一個極性非結(jié)晶性高聚物，分子之間有較強的作用力，是一個堅硬而脆的材料；PVC樹脂是一個極性非結(jié)晶性高聚物，分子之間有較強的作用力，是一個堅硬而脆的材料；抗沖擊強度較低。加入沖擊改性劑后，沖擊改性劑的彈性體粒子可以降低總的銀紋引發(fā)應(yīng)力，并利用粒子自身的變形和剪切帶，阻止銀紋擴大和增長，吸收掉傳人材料體內(nèi)的沖擊能，從而達(dá)到抗沖擊的目的。改性劑的顆粒很小，以利于增加單位重量或單位體積中改性劑的數(shù)量，使其有效體積份數(shù)提高，從而增強了分散應(yīng)力的能力。目前應(yīng)用比較廣泛的為有機抗沖擊改性劑。PVC為無定形結(jié)構(gòu)的白色粉末，支化度較小。工業(yè)生產(chǎn)的PVC分子量一般在5萬～12萬范圍內(nèi)，具有較大的多分散性，分子量隨聚合溫度的降低而增加；無固定熔點，80～85℃開始軟化，130℃變?yōu)檎硰棏B(tài)，160～180℃PVC的生產(chǎn)方法主要有四種：懸浮聚合、本體聚合、乳液聚合和溶液聚合，其中懸浮法PVC樹脂產(chǎn)量最高，占80%左右，溶液聚合法所占的比例很少，只用來生產(chǎn)涂料或特種產(chǎn)品。懸浮聚合和本體聚合法生產(chǎn)的PVC樹脂顆粒結(jié)構(gòu)和性能均相似，粒度約100～160μm,屬通用樹脂，廣泛用于建筑、輕工、農(nóng)業(yè)、電子電器、包裝等多方面，乳液聚合法的PVC樹脂的膠乳粒子粒度為1～2μm，經(jīng)噴霧干燥后，生成粒度分布1～100μm（平均30μm）的產(chǎn)品粒子，主要用作糊樹脂。1.2設(shè)計方案論證懸浮聚合法的典型生產(chǎn)工藝過程是將單體、水、引發(fā)劑、分散劑等加入反應(yīng)釜中，加熱，并采取適當(dāng)?shù)氖侄问怪３衷谝欢囟认逻M(jìn)行聚合反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后回收未反應(yīng)單體，離心脫水、干燥得產(chǎn)品。懸浮聚合所使用的單體或單體混合物應(yīng)為液體，要求單體純度>99.98%。在工業(yè)生產(chǎn)中，引發(fā)劑、分子量調(diào)節(jié)劑分別加入到反應(yīng)釜中。引發(fā)劑用量為單體量的0.1%～1%。去離子水、分散劑、助分散劑、pH調(diào)節(jié)劑等組成水相。水相與單體之比一般在75：25～50：50范圍內(nèi)。各種單體的懸浮聚合過程都采用間歇法操作。懸浮聚合是先將去離子水加到聚合釜內(nèi)，在攪拌下將聚合配方中的其他助劑如分散、緩沖劑等加入，然后加引發(fā)劑，密封聚合釜并抽空。必要時可以用氮氣排除釜內(nèi)空氣使殘留氧含量降至最低，最后加入單體。單體的加入可通過計量或用合適的稱量容器按質(zhì)量加入。然后，通過反應(yīng)釜夾套中水和蒸汽混合的加熱裝置迅速將釜溫升至預(yù)定溫度并進(jìn)行聚合，為了縮短聚合周期，也可以在反應(yīng)釜脫氧后即開始加熱釜內(nèi)物料，到預(yù)定溫度時再加入單體，并開始聚合。聚合反應(yīng)開始后，釜內(nèi)就放熱。每1kgVCM生成PVC要釋放1532kJ熱量。這些熱量靠釜夾套冷卻水、內(nèi)冷管及釜頂冷凝器排去。釜內(nèi)需嚴(yán)格保持預(yù)定的聚合溫度以保證聚合物的分子量符合樹脂所要求的規(guī)格。反應(yīng)釜內(nèi)的壓力取決于聚合溫度下VCM的飽和蒸汽壓。如聚合反應(yīng)溫度為50℃，VCM的飽和蒸汽壓為0.7MPa,如聚合溫度為60℃，VCM的飽和蒸汽壓為0.94MPa。在轉(zhuǎn)化率小于70%時，由于有單體富相存在，釜內(nèi)壓力保持不變。當(dāng)轉(zhuǎn)化率大于70%后，單體富相消失，釜壓開始下降。轉(zhuǎn)化率在85%左右，釜壓大約下降0.15MPa。對生產(chǎn)疏松型PVC顆粒，這時就可以加阻聚劑使聚合反應(yīng)終止。反應(yīng)釜可泄壓，剩余單體排入氣柜以待精制后再用。為確保釜溫釜壓恒定，常運用級聯(lián)控制系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)蒸汽和冷卻水或冷凍水的比例，逐漸降低冷卻水溫度來移去反應(yīng)逐漸加速所釋放出的越來越多的熱量，冷卻水的溫度在轉(zhuǎn)化率約70%時為最低值。如改用高活性引發(fā)劑或以高活性引發(fā)劑為主的復(fù)合引發(fā)劑，冷卻水溫就不會有這樣大的變化，因為這時聚合反應(yīng)的放熱比較均勻。PVC淤漿中有殘余的VCM。VCM有致特殊肝癌的毒性。必須徹底脫除。VCM的脫除可以在高壓釜中進(jìn)行，亦可在另一裝置中進(jìn)行。VCM的脫除是采用汽提法，蒸汽溫度顯然應(yīng)高于PVC的Tg，這樣方能使包裝在顆粒內(nèi)部的VCM脫除。VCM的脫除速率還與顆粒的形態(tài)密切有關(guān)。疏松顆粒中的VCM較易脫除。脫除VCM后的PVC淤漿，經(jīng)中和、脫泡并經(jīng)離心分離、洗滌、干燥等工序，即可包裝成PVC樹脂產(chǎn)品。聚合釜內(nèi)PVC淤漿出料后，如有黏釜現(xiàn)象，應(yīng)用高壓水沖洗，洗凈后方可投下一釜料。為了有效地防止黏釜，在聚合投料前還可在釜壁涂防黏劑，優(yōu)良的防黏劑每涂一次，可經(jīng)許多次聚合而不發(fā)生黏釜，在聚合投料前還可以在釜壁涂脂的過程。第二章產(chǎn)品原料技術(shù)規(guī)格2.1原料2．1.1聚合配方表1聚合反應(yīng)物料配方物料名稱單位投料量氯乙烯Kg32511軟水Kg55269分散劑PVCKg3.7分散劑HPMcKg2.4引發(fā)劑EHPKg11.9NH4HCO3Kg2.8Na2SKg2.42．1.2單體純度氯乙烯（VC）控制項目單位技術(shù)指標(biāo)外觀無色透明液體,無機械雜質(zhì)純度%≥99.8聚合物含量10-6≤1第三章設(shè)計數(shù)據(jù)3.1生產(chǎn)規(guī)模年產(chǎn)聚氯乙烯2.3萬噸。3.2年生產(chǎn)時間年生產(chǎn)時間：8000h。3.3消耗定額1.064噸VC/噸PVC。3.4消耗分配聚合車間總收率94%，總消耗6%，根據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計各步驟的損失分配如下（以聚合釜內(nèi)反應(yīng)生成的聚合物為基準(zhǔn)）：聚合部分：粘壁、泄露、泡沫夾帶損失占1%；沉析部分：破壞低聚物及吹風(fēng)降溫?fù)p失占1%；離心部分：母液中帶走損失占0.5%；干燥部分：飛揚、旋風(fēng)分離損失占2%；篩分包裝部分：飛揚、旋風(fēng)分離及不合格損失占1.5%。3.5操作時間-時間平衡3.5.1聚合釜加料水·······························································15minVC·······························································15min攪拌·····························································10min升溫·····························································20min反應(yīng)···························································· 5h30min出料····························································· 20min清釜置換等······················································· 50min共計 7h40min（取操作周期為8小時）3.5.2沉析槽排氣、加料、回收···················································1h升溫····························································· 1h保溫····························································· 0.5h冷卻····························································· 0.5h出料····························································· 6h共計 9h取操作周期為9h3.6生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)字平均每釜產(chǎn)量：9250Kg/釜3.7操作條件為控制指標(biāo)聚合溫度························································ 51±5℃出料壓力·················································6千克/m2(表壓)轉(zhuǎn)化率····························································· 90%沉析：溫度75℃，操作規(guī)定加42%液堿19.83升，加堿量0.05-0.1%（母液內(nèi)含NaOH量）。離心：為提高產(chǎn)品質(zhì)量，用60～75℃熱水洗滌，用水量取2000公斤。離心后含水約為20%。干燥：氣流干燥器出口物料含水5%；沸騰干燥器出口物料含水0.3%。3.8物化常數(shù)42%堿液比重···············································1.45×103Kg/m3鋼制設(shè)備比熱··············································0.12Kcal/Kg·℃PVC比熱··················································0.42Kcal/Kg·℃VC汽化熱··················································63Kcal/Kg·℃水蒸汽冷凝熱···············································576Kcal/Kg·℃第四章計算過程4.1物料衡算4.1.1聚合釜聚合釜物料衡算軟水、PVA、HPMc、EHP、NH4HCO3、Na2S PVC裝置PVC裝置 VC PVC產(chǎn)品 累計損失PVC聚合物料平衡圖平均每釜的PVC產(chǎn)量=（2.3×107）㎏／（8×103）h×8h/4=5750㎏/釜生成PVC量=5750㎏/釜/94%=6117.02㎏/釜損失PVC量=6117.02㎏/釜×1%=61.17㎏/釜PVC向沉析槽出料量=6117.02kg/釜-61.17kg/釜=6055.85kg/釜VC進(jìn)料量=5750㎏/釜/94%/90%=6796.69㎏/釜軟水進(jìn)料量=6796.69㎏/釜×（55269/32511）=11554.44㎏/釜PVA進(jìn)料量=6796.69kg/釜×（3.7/32511）=0.77kg/釜HPMc進(jìn)料量=6796.69kg/釜×（2.4/32511）=0.50kg/釜EHP進(jìn)料量=6796.69kg/釜×（11.9/32511）=2.49kg/釜NH4HCO3進(jìn)料量=6796.69kg/釜×（2.8/32511）=0.59kg/釜Na2S進(jìn)料量=6796.69kg/釜×（2.4/32511）=0.50kg/釜VC出料量=6796.69kg/釜×10%=679.67kg/釜聚合釜的物料平衡表物料名稱進(jìn)料量（㎏/釜）出料量（㎏/釜）VC6796.69679.67軟水11554.4411754.44二次用水200-PVA0.770.77HPMc0.500.50EHP2.492.49NH4HCO30.590.59Na2S0.500.50PVC06055.85損失PVC061.17合計18555.9818555.9聚合釜的體積計算查表得（常溫下）VC密度910㎏／m3軟水密度1000㎏／m3∨VC=6796.69㎏/釜／910㎏／m3=7.469m3／釜∨軟水=11554.44㎏/h／1000㎏／m3=11.554m3／釜∨總=∨VC+∨軟水=（7.469+11.554）m3／釜=19.023m3／釜∨R=∨總／φ=19.023m3／釜/0.9=21.14m3／釜聚合釜釜體的設(shè)計計算確定筒體和封頭的直徑：已計算出反應(yīng)釜容積為21.14m3，查《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書》P38i=H/Di可取1～1.3，故取i=1.3。從工藝上了解到反應(yīng)狀態(tài)，取裝料系數(shù)φ=0.9。所以反應(yīng)釜直徑計算如下：Di=（4∨R∕πi）1／3=2.75m圓整到公稱直徑系列標(biāo)準(zhǔn)，取Di=2800mm.封頭取相同的內(nèi)徑。其曲面高度由表《橢圓形封頭的幾何量與質(zhì)量》（《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書》P113），查得曲面高度hi=700mm，直邊高度h0取40mm.確定筒體高度Di=2800mm,h0=40mm時，查《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書》P113得：∨封=3.1198m3筒體每一米高的容積由表《圓柱形筒體的容積、內(nèi)表面積和質(zhì)量》（《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》P112）查得∨1=6.158m3/m。筒體高度估算：H=(∨R-∨封)/∨1=2.93m取H=2900mm于是R=H/Di=2900/2800=1.04所以取R=1.3確定夾套直徑：由《夾套直徑和筒體直徑的關(guān)系》查得Dj=Di+200=3000mm夾套高度：Hj=(Φ∨R-∨封)/∨1=2.58m釜體及夾套的強度計算⑴筒體及夾套的受力分析工藝提供的條件是：釜體內(nèi)的工作壓力0.8MPa，夾套工作壓力1.0MPa。所以夾套的筒體及封頭承受1.0MPa內(nèi)壓，而釜體和下封頭即承受0.8MPa內(nèi)壓又承受1.0MPa的外壓。最不好的工作條件是在停止操作時釜體內(nèi)壓而夾套的有蒸汽壓力。此時釜體將承受1.0MPa的外壓作用。⑵計算夾套筒體與封頭厚度夾套筒體與內(nèi)筒的環(huán)焊縫，因為無法損傷檢查，故從表《焊縫系數(shù)》查得不帶墊板單面的環(huán)向?qū)雍缚p系數(shù)是φ=0.6,從安全角度計算，夾套上所有的焊縫均取φ=0.6，封頭采用由鋼板拼制而成的標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，由已知工藝要求和參數(shù)，選用Q235-B熱軋鋼板。查表《壓力容器用碳素鋼的許用壓力》（《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》P125）得，在51±50C下的許用壓力是[σ]t=113MPa,夾套加熱系統(tǒng)裝有安全閥，選取壓力P=1.1Pw（《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》P123）.再由表《鋼板圓度常用規(guī)格及其負(fù)偏差》及表《腐蝕余量》，取壁厚附加量中的鋼板厚度負(fù)偏差C1=0.9mm,單面腐蝕余量C2=2mm。厚度計算如下：δd=[p×Dj/（2[σ]tφ-p）]+C1+C2=27.435mm凸形封頭的壁厚附加量也只考慮C1，C2，加工成型的減薄量由制造廠根據(jù)加工條件來制定，以保證壁厚符合圖紙的數(shù)值。取C1=0.9mm，C2=2mm.，C3=0.5mm。由下面公式計算出凸形封頭的壁厚δd=[p×Dj/(2[σ]tφ-0.5p)]+C1+C2+C3=27.835mm圓整到28mm。⑶計算內(nèi)筒體的厚度筒體材料也適用Q235-B熱軋鋼板，φ為雙面焊接系數(shù)，取φ=0.85，承受0.8MPa內(nèi)壓，筒體厚度為δd≥[p×Di/（2[σ]tφ-p）]+C1+C2=15.785mm承受1.0MPa外壓時厚度為簡化起見，首先假設(shè)名義壁厚δn=28mm,則δe=δn-C1-C2=28-0.9-2=25.1mmD0=Di+2δn=2800+2×28=2856mm已知：h0—橢圓形封頭的直邊高度，由Di=2800mm查表《橢圓形封頭的幾何量與質(zhì)量》（《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書》P113）得h0=40mm，hi—橢圓形封頭的曲面高度查上表得hi=700mm。L=H+1/3hi=3133.3mm因此L/D0≈1.2D0/δe=1.097查書《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》P150表可得A=0.0009由P151表可得Q235-B熱軋鋼板1500[P]=B/(D0/δe)=0.967MPa<1.0MPa所以以上假設(shè)不滿足設(shè)備工作需求，故，再假設(shè)δn=30mm則δe=δn-C1-C2=30-0.9-2=27.1mmD0=Di+2δn=2800+2×30=2860mmL=H﹢1/3h1=3133.3mmL/D0≈1.0956，D0/δe=105.54查書《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》P150表可得，A=0.001由P151表可得B=108MPa[P]=B/(D0/δe)=1.023MPa>1.0MPa所以以上假設(shè)滿足設(shè)備工作需求，當(dāng)名義厚度δn=30mm時，筒體可以穩(wěn)定工作。⑷內(nèi)筒體封頭承受0.8MPa內(nèi)壓，δd≥[p×Di/（2[σ]tφ-0.5p）]+C1+C2+C3=16.25mm承受1.0MPa外壓，δe=δn-C1-C2=30-0.9-2=27.1mm標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭外壓計算當(dāng)球面半徑Ri=k×Di=0.9×2800=2520mm由《化工設(shè)備基礎(chǔ)》P150,公式A=0.125/(Ri/δe)=0.0013查書《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》P151表可得，B=118MPa[P]=B/(Ri/δe)=1.24MPa>0.8×1.1=0.88MPa筒體可以穩(wěn)定工作。⑸計算結(jié)果釜體夾套筒體壁厚30mm28mm封頭壁厚30mm28mm計算聚合釜重量查表得Q235-B熱軋鋼板密度p=7850Kg/m3。查《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書》P112表得：1米高筒節(jié)鋼板重量W1=2094Kg/m。釜體筒體重量Wi=H×W1=2.9×2094=6072.6Kg標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭重量W封=[0.345×(Di+δ)+h0]×π×（Di+δ)×δ×p×10-9=[0.345×(2800+30)+40]×π×（2800+32）×32×7850×10-9=2126.92Kg所以，21.14m3的聚合釜自重為：W=Wi+2×W封=6072.6+2×2126.92=10326.44Kg4.1.2沉析槽沉析槽物料衡算進(jìn)料除聚合釜來料外，尚需加液堿和通入直接蒸汽。按工藝條件規(guī)定加42%NaOH溶液19.83升，重量為1.45×19.83=28.75Kg；其中含：純NaOH28.75Kg×42%=12.08Kg；水28.75Kg-12.08Kg=16.67Kg。假定未反應(yīng)的VC液體全部在沉析槽內(nèi)氣化返回氣柜予以回收。堿處理時，通直接蒸汽升溫所產(chǎn)生冷凝水量可由熱量衡算求得。設(shè)備及物料升溫（包括VC氣化）需熱量計算表名稱重量Kgt初℃t終℃T℃CKcal/Kg熱量KCal設(shè)備10326.442075550.1268154.504水11754.45075251293860PVC6055.85075250.4263585.9VC679.75075[平均60℃]63Kcal/Kg(汽化熱)42821.1合計28816.34468421.5注：明膠及堿等助劑所占比例甚微并入水中一起算。取熱損失為10%，每個沉析槽在每次操作中需通入蒸汽量W為W=468421.5×1.1/576=894.55Kg沉析槽物料平衡表名稱進(jìn)料Kg出料KgPVC6055.855995.29水11754.4412612.01蒸汽冷凝水840.90-液堿，其中：水NaOH16.6712.08-12.08PVA、HPMc、EHP、NH4HCO3、Na2S4.854.85未反應(yīng)VC679.67-氣化回收VC-679.67損失PVC-61.17合計19364.4619364.46注：舉例時為簡化計算假定聚合過程及回收單體過程中均無單體損失，而實際生產(chǎn)是有損失的，應(yīng)予以考慮。由這一計算步驟可以看到，有些物料衡算的計算過程是與熱量衡量、設(shè)備設(shè)計結(jié)合在一起的，不僅間歇過程存在這種情況，連續(xù)過程的物料衡算也有這種情況。4.1.3離心機離心脫水物料衡算從這步操作開始轉(zhuǎn)入連續(xù)操作過程，計算基準(zhǔn)相應(yīng)轉(zhuǎn)換為Kg/h，根據(jù)全年的生產(chǎn)任務(wù)和生產(chǎn)時間求出每小時PVC產(chǎn)量為：23000噸/8000h=2.875噸/h產(chǎn)品中含水0.3%，折合絕干樹脂量，應(yīng)為：2875Kg/h×0.997=2866.375Kg/h考慮到各步損失后，離心機進(jìn)料中應(yīng)含有絕干樹脂量為：2866.375×0.98/0.94=2988.35Kg/h按沉析槽出料的組成，以2988.35Kg/h為基準(zhǔn)求出離心機進(jìn)料中其它各組分相應(yīng)的量：水：12612.01×2988.35/5995.29=6286.45Kg/hPVA等：（12.08+4.85）×（2988.35/5995.29）=8.439Kg/h離心操作中PVC損失量為：2866.375×（0.005/0.94）=15.247Kg/h離心脫水后的濕物料內(nèi)仍含20%水分，則含水量為：（2988.35-15.247）×（0.20/0.80）=743.28Kg/h離心機物料平衡表名稱進(jìn)料Kg/h出料Kg/hPVC2988.352866.375濕物料含水-743.28母液中含水6286.457649.898PVA等8.4398.439洗滌熱水2000-PVC損失-15.247合計11283.23911283.2394.1.4干燥氣流干燥物料衡算PVC損失量為2866.375×1%=28.66Kg/h,則出料PVC量為2866.375-28.66=2837.715Kg/h含水量為2837.715×（0.05/0.95）=149.35Kg/h物料平衡表名稱進(jìn)料Kg/h出料Kg/hPVC2866.3752837.715水743.28149.35PVC損失-28.66脫走水分-593.93合計3609.6553609.655注：空氣量結(jié)合設(shè)備計算求得。沸騰干燥物料衡算PVC損失量2837.715×1%=28.38Kg/h,出料PVC量2837.715-28.38=2809.335Kg/h出口物料含水量2809.335×（0.003/0.997）=8.45Kg/h物料平衡表名稱進(jìn)料Kg/h出料Kg/hPVC2837.7152809.335水149.358.45PVC損失-28.38脫走水分-140.9合計2987.0652987.065注：空氣量由設(shè)備計算求得。4.1.5篩分包裝篩分包裝物料衡算5.5.1篩分包裝物料衡算絕干PVC損失量為2809.335×1.5%=42.14Kg/h,則包裝入庫的絕干PVC量應(yīng)為2809.335-42.14=2767.20Kg/h,隨PVC樹脂損失的相應(yīng)水量應(yīng)為42.14×0.3%=0.13Kg/h出水量：8.45-0.13=8.32Kg/h。物料平衡表名稱進(jìn)料Kg/h出料Kg/hPVC2809.3352767.20水8.458.32損失PVC-42.14損失水-0.13合計2817.792817.794.2熱量衡算4.2.1聚合釜熱量衡算對數(shù)平均溫差：△tm=[(T-t1)-(T-t2)]/ln[(T-t1)/(T-t2)] =[(75-20)-(75-50)]/ln[(75-20)/(75-50)]=38.05℃由前面計算可知傳熱量Q=468421.5Kcal通過查資料知總傳熱系數(shù)K=460Kcal/m2·℃總傳熱面積A=Q/(K×△tm)=468421.5/(460×38.05)=26.76m2查《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書》P113表得夾套封頭內(nèi)表面積A封=10.1329m2。夾套筒體面積Aj=πDj×Hj=π×3×2.58=24.30m2總傳熱面積A=Aj+A封=24.30+10.1329=34.43m2>26.76m2綜上熱量衡算中的A取值34.43m2是可行的，此反應(yīng)釜設(shè)計合理。第五章PVC的懸浮聚合工藝流程敘述5.1PVC的懸浮聚合工藝流程5．1.1懸浮法制備聚氯乙烯生產(chǎn)流程圖5.1.2準(zhǔn)備工作先將去離子水經(jīng)計量后加入聚合釜中，開動攪拌，依次加入事先準(zhǔn)備好的分散劑溶液、水相阻聚劑硫化鈉溶液和緩沖劑碳酸氫銨溶液。5.1.3聚合升溫至規(guī)定的溫度，加入溶有引發(fā)劑的單體溶液，聚合反應(yīng)即開始。夾套通低溫水（50℃）進(jìn)行冷卻，嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度，使反應(yīng)溫度波動范圍不超過±5℃。PVC不溶于單體VC中，但PVC可吸收單體達(dá)27%（被單體所溶脹），形成具有黏性的凝膠，當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)70%以上時，游離的單體數(shù)目急劇減少，釜內(nèi)壓力遂即開始下降，而當(dāng)游離的單體消失時壓力明顯下降。然后，聚合反應(yīng)在凝膠內(nèi)進(jìn)行。此時，體系的黏度增加，鏈自由基由原來的伸展?fàn)顟B(tài)變?yōu)榫砬鸂顟B(tài)，鏈段重排受阻，鏈自由基末端被包裹，雙基終止困難，終止速率常數(shù)Kt顯著下降；但是，體系的黏度還不致于妨礙單體的擴散，即鏈增長反應(yīng)還能進(jìn)行，鏈增長反應(yīng)速率常數(shù)Kp變化不大，Kp/(Kt)?增加了近7倍～8倍。因此，開始自動加速現(xiàn)象，聚合速率顯著增加。當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)80%～85%時，單體數(shù)量減少，聚合速