【正文】 所需的空氣流量等進行了計算。reaction kettle。聚氯乙烯沒有明確的熔點，其軟化范圍為 80 至 85℃， 130℃左右開始轉(zhuǎn)變?yōu)檎硰棏B(tài)，溫度升至 160℃ 至 180℃ 后呈現(xiàn)粘流態(tài)。此時，氯化氫氣體作為一種催化劑，可加速分解進程，使聚氯乙烯顏色發(fā)生改變，并且各種機械性能也遭到破壞。除此之外，鑒于其優(yōu)良的物理性能、化學性能，聚氯乙烯在氯堿工業(yè)中的地位也不可小覷。其中，華東地區(qū)和華南地區(qū)是主要的需求集中地，兩地需求量占全國總需求量一半之多，需求量最大的兩省分別為廣東與福建，但相對來說，生產(chǎn)量卻嚴重不足，因此所需的聚氯乙烯依靠進口的程度要高于其他地區(qū)。這使得聚氯乙烯工業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈出現(xiàn)問題，如開工率整體較低，中下游需求緩慢的增長率也使得國產(chǎn)聚氯乙烯的市場價格難以提高，并且波動范圍較窄。然而，進入 21 世紀以來，隨著產(chǎn)業(yè)結構鏈的調(diào)整以及生產(chǎn)工藝的提高，國內(nèi)的自給率逐漸增加。 表 3 20xx 年世界 PVC 生產(chǎn)能力分布 地區(qū) 全球 北美 西歐 中歐 亞洲（除中國） 中國 其他 能力/kt/a 39500 8200 6800 20xx 9000 10585 2900 所占比例 /% 100 國外需求量與生產(chǎn)量研究 隨著科技的進步，世界的聚氯乙烯生產(chǎn)能力的逐步增長也是毋 庸置疑的，如表 3,20xx 年全球 PVC 生產(chǎn)能力已經(jīng)達到 39500/kt/a，主要生產(chǎn)地為北美與亞洲 4 （除中國），生產(chǎn)量為 820kt/a0 和 9000kt/a，分別占到全球生產(chǎn)總量的 %與 %，表中也給出了一個令人震驚的數(shù)字，僅中國的聚氯乙烯的生產(chǎn)量就達到了 10585kt/a，比重 ,占到了世界生產(chǎn)總量的 %。雖然此種集中型生產(chǎn)會在一定程度上拉動國內(nèi)出口經(jīng)濟的增長，然而生產(chǎn)中增塑劑、重金屬添加劑，有限的石油資源以及焚燒所產(chǎn)生的有害氣體等對東亞地區(qū)發(fā)展中國家的所造成環(huán)境問題也不得不引起重 視。有相關專業(yè)人士表明，在以國家和地區(qū) 生產(chǎn)能力 產(chǎn)量 進口量 出口量 消費量 非洲 亞洲 中東歐 中東 北美 大洋洲 中南美洲 西歐 合計 5 后的數(shù)年中，國內(nèi)聚氯乙烯行業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)如下趨勢： ，企業(yè)經(jīng)濟效益的增長需要依靠生產(chǎn)工藝的多元化以及 生產(chǎn)技術的先進性。 ，中小型企業(yè)立足與發(fā)展迅猛的社會中已如履薄冰。 國內(nèi)外生產(chǎn)方法探究 PVC 是一種頭 — 尾鏈接的高分子機構，分子量一般在 500~20xx0，但由于在聚合反應 中不可避免會發(fā)生副反應，因此大分子鏈上除了頭尾鏈接外，還存在少量的少數(shù)的頭頭相連而形成不飽和雙鍵，此外，反應過程中的脫氯化氫會產(chǎn)生叔碳原子（含有氯原子），氧化反應產(chǎn)生支鏈以及含氧基團等。 6 制備聚氯乙烯單體方法 根據(jù)不同的原料途徑，目前制備氯乙烯的主要工藝 大致分為五種，包括電石乙炔法，天然氣乙炔法，二氯乙烷法等等。在西部地區(qū)，電石資源豐富，在某種程度上帶動了電石法的發(fā)展，電石法成為諸多廠商所關注的熱點。 8 圖 2 電石法生產(chǎn)氯乙烯流程 乙烯氧氯化法簡稱乙烯法，此方法所制備的氯乙烯單體的質(zhì)量較高，乙烯法生產(chǎn)聚氯乙烯的原理如下。然而，在生產(chǎn)過程中的最棘手的問題就是如何處理廢棄的電石渣，經(jīng)過我國科研人員與廠家之 間的不斷努力，形成了電石渣再生產(chǎn)利用一條產(chǎn)業(yè)鏈，將電石渣制成磚塊等建筑材料使得乙炔法成為乙烯法未能全面使用時的一種長效可替代方法。 10 其主要特征見下表： 表 5 聚合方法比較表 項目 懸浮聚合 本體聚合 乳液聚合 溶液聚合 配方組成 單體、引發(fā)劑、分散劑、水 單體、引發(fā)劑 單體、引發(fā)劑、乳化劑、水 單體、引發(fā)劑 聚合場所 單體液滴內(nèi) 本體內(nèi) 膠束和乳膠粒 溶液內(nèi) 溫度控制 容易 困難 容易 容易 聚合速度 較大 中等 大 小 分子量控制 較困難 困難 容易 容易 生產(chǎn)特性 間歇操作 間歇操作 可連續(xù)生產(chǎn) 可連續(xù)生產(chǎn) 主要特性及用途 適合于注塑或擠塑樹脂 聚合物純凈、硬質(zhì)注塑品 涂料 、黏合劑 涂料、黏合劑 根據(jù)調(diào)查研究，利用懸浮法生產(chǎn)聚氯乙烯在美國所占的比例高達 %，而溶液聚合僅僅占到了 %。 本體法較懸浮法而言，應用主要集中 在西歐地區(qū)，并且此項專利頒發(fā)給了法國的阿托公司。如今，由于工藝的限制，本體法的應用并不是非常廣泛，甚至可以說是處于停滯不前的狀態(tài)。在優(yōu)化散熱方面，國外主要采用回流冷凝，水冷弧形擋板以及底伸式攪拌模式，不僅能夠使物料分散得更加均勻，也增加了傳熱 面積，從而優(yōu)化了散熱。對人體也無害。 因此，如果能單純從物理方面阻止粘附即可克服上述三種方法的不足經(jīng)過不斷的探索與研究，現(xiàn)在已經(jīng)有公司設 計出一種雙攪拌聚合釜，這種聚合釜在反應 12 釜的最底端和反應釜的頂端各安裝了一個攪拌器，并且頂端與底端的攪拌器的分布于反應釜的對角線上。反應單體在進行聚合反應的過程中，溫度需要保持在設 定溫度的正負 ℃范圍內(nèi)。 溫度控制方法 聚合釜內(nèi)的溫度控制可以劃分為三個步驟。隨著反應的進行，反應的放熱速率與反應速率便在一個定值上下波動，此時段的主要目的就是使反應溫度控制在一個較小的波動范圍內(nèi)，此階段便是第三階段 [7]。 所需單體 —— 氯乙烯純度 % 氯乙烯單體的轉(zhuǎn)化率 80% 聚合反應釜的投料比 ，反應時間 10 小時 冷卻水的溫度為 10℃ 物料的計算 根據(jù)上述所給條件，進料所需要的時間為 2 小時，出料所需時間為兩小時，發(fā)生聚合所需時間為六小時，一個周期共需十個小時。=（噸） 一個周期生產(chǎn)的聚氯乙烯量為 15107247。能量衡算直接關系到設備的型號、臺數(shù)的選擇以及物料通入的速度，合理的能量衡算不僅可以提高聚合產(chǎn)品的質(zhì)量，而且可以降低企業(yè)生產(chǎn)成本 [9]?！?)、助劑的質(zhì)量 11730 千克比熱容為C 助劑 =103J /(kgm VCm 助劑 mm 水 mm 水 mPVC 圖 5 空氣的 IH 圖 20 （ 1）進口空氣的濕度 圖中虛線為等溫線，因此在 ℃ 與濕度曲線的交點即為空氣進口濕度，將此交點記為 A 點，由 A 點向橫軸引垂線，垂線與 x 軸的交點坐標即為進口的空氣濕度 [10]： dkgVkgH ??? 0 0 (2)水蒸汽的分壓 由 A 點向 x 軸引垂線，垂線與最底方斜線（水蒸氣分壓線）的交點即為水蒸氣的分壓，此點記為 B 點，得知水蒸氣分壓為： mmHgP 12? （ 3） 進口空氣的焓 在濕度為 80%，溫度為 ℃ 的條件下，找出等焓線與 y 軸的交點，記此交點為 E 點， E 點即為空氣在入口條件下的焓值 [11]： dkgJdkgk c a lI ????? （ 4）出口熱空氣的焓 因為加熱器僅僅能使物質(zhì)的溫度升高，而不改變物質(zhì)其他的外界性質(zhì)?！?）］ KF（㎡ /? ） F/V KF/V 7m3 搪瓷釜 200 3500 500 14m3 搪瓷釜 26 360 9360 670 合不銹鋼釜 200～ 300 6900～ 10350 510～ 770 33m3 復合不銹鋼釜 67 500～ 550 3350～ 36800 2 100～ 11000 80m3 釜 107 480 520xx 650 其中 KF/V 的值代表反應釜的傳熱性能，由表可知， 33m3 反應釜的傳熱性能較其他類型優(yōu)異，因此決定一般選用此類型的反應釜作為本次設計的反應釜。通常來講，隨著攪拌輕度的增加，反應釜內(nèi)壁的液膜厚度也會越小，因此熱阻也會相應減小，液膜給熱則會增大 [13]。目前反應釜的散熱系數(shù)一般處于： )(5 8 2 0~5 8 2 2 KmW ? 散熱性能較好的反應釜的外壁給熱系數(shù)則能達到： )(3 4 8 9~2 3 2 6 2 KmW ? 經(jīng)查閱相關文獻與實際所得數(shù)據(jù)相結合，選?。? )(3 4 8 9 22 KmW ??? 不繡鋼熱阻、粘釜物（ PVC）熱阻及水垢熱阻為釜壁熱阻主要組成部分。 選泵 然后，按照計算得結果、所輸送流體的流量以及揚程等數(shù)據(jù)，然后 查《化工工藝設計手冊》上冊 P798 表 711，認為 65Y1002A 型油泵 為最優(yōu)選擇 [15]。 31 參考文獻 [1] 川島義 一， 張弘 .聚氯乙烯類熱塑行彈性體 [J]， 橡膠參考資料 ， 1986， ，： 1119. [2] 楊惠娣 .我國聚氯乙烯行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 [J],塑料助劑 ,20xx， ， ：16. [3] 劉嶺梅 ,中國 PVC 發(fā)展存在幾個瓶頸 [J],聚合物和塑料， 20xx,， ：1219. [4] 汪麗，宋軍 .影響聚氯乙烯質(zhì)量的因 素研究 [J],國外油田工程， 20xx， ，： 710. [5] 張亨 .PVC 纖維及其應用 [J],中國氯堿 ,20xx， ， ： 2324. [6] 張強，劉穎 .懸浮法 PVC 的生產(chǎn)與發(fā)展 [J]， 聚氯乙烯， 20xx,， ：2634. [7] 李建軍 .PVC 聚合釜溫度控制方法 [J],山西化工， 20xx,， ： 16. [8] 王軍營，趙旭 .試論氯乙烯聚合粘釜的形成及防范技術措施，中國石油和化工標準與質(zhì)量， 20xx， ， ： 16. [9] 鄭洽馀 ,魯鐘 琪 .流體力學 [Z]， 機械工業(yè)出版社， 1980， 16. [10] 梁錫偉 ， 劉立成 .電石法 PVC生產(chǎn)原料現(xiàn)狀及前景預測 [J]，聚氯乙烯， 20xx，. [11] Mecham, ,Shobha,etc. ACS Polymer Preprints[J],20xx， ， No. 02： 247. [12] 魏崇光 .化工工程制圖 [Z]， 化學工業(yè)出版社， 1994， 5587. [13] 潘永亮，劉玉良 .化工設備機械設計基礎 [Z]， 科學出版社， 20xx,199200. [14] 賀匡國 .化工容器及設備簡明設計手冊 [Z]，化學工業(yè)出版社， 1995， 688. [15] 靳士蘭，巨勇智 .化工設備機械基礎 [Z]，吉林出版社， 20xx， 138236. 32 致 謝 經(jīng)過幾個月的努力，畢業(yè)設計終于按時完成。最后，感謝粉體一班的各位同學，四年來的朝夕相處，有歡笑，有淚水，但每一種都是彌足珍貴的回憶。從選題到答辯，其中的每一步都包含著他們的心血，可以說，是他們過硬的專業(yè)知識以及不厭其煩的指點讓我能夠為大學畫上一個圓滿的句號。 30 第三章 總結 本文根據(jù)實際生產(chǎn)情況，對所需設備進行了計算與選型。 查 閱 《化工原理》上冊 P45 表 11? ，取 ? ? ，則?d ? 003.； 查閱 P46 圖 131 得： ?＝ ； 查 閱 P53 表 13 得：三通： ?＝ ；閘閥全開： ?＝ ；止回閥全開： ?＝2 ； ?入＝ ； 900彎頭 ： ?＝ ?5＝ 代入數(shù)據(jù)計算得： 則： mHf 2 ????????? ??????? 入 ? ? ??? 換出管出 fff HHH gdlH rf 22???? ? ?????? ??出管 6 0 0 144 2 ??? ??出? 4 0 0 4 3 5 4 6 6 8 4 ??? ???R 故為湍流 查《化工原理》上冊 P45 表 11： 取 ?＝ ，則?d ? 003.57； 再查 P46 圖 13 得： ?＝ ； 查 P53 表 13 得： 三通： ?＝ ?2＝ ；閘閥 1/2 開： ?＝ ?5＝ ；止回閥全開： ?＝ 2；900彎頭 ： ?＝ ?10＝ ； ?出 ＝ mH f 4 3 2 00 2 2 ????????? ???????? 出管 液柱 29 根據(jù) 《化工原理》上冊 P240，換熱器的壓降范圍在 ～ ， 根據(jù)實際需要，取值 50 KPa，選擇四臺，總