【正文】 ........................................ 31 反應(yīng)釜選型結(jié)果 ........................................................................................................ 32 第七章 廢水處理 ...................................................................................................................... 33 廢水的處理 ................................................................................................................ 33 廢水排放標(biāo)準(zhǔn) ........................................................................................................... 33 廢水的處理方法 ........................................................................................................ 33 其他三廢的處理 ........................................................................................................ 34 第 八 章 生產(chǎn)工藝過程說明 ...................................................................................................... 35 工藝過程簡介 ............................................................................................................ 35 設(shè)備一覽表 ................................................................................................................ 36 附圖 ............................................................................................................................................ 38 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................... 39 致謝 ............................................................................................................................................ 40 1 120kt/a 聚氯乙烯聚合工段工藝設(shè)計(jì) 陳宋泉 指導(dǎo)老師 王小華 （吉首大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 湖南吉首 416000） 摘 要 ： 本 設(shè)計(jì)是一個(gè)年產(chǎn) 12 萬 t 聚氯乙烯 (PVC)反應(yīng)工程中的聚合反應(yīng)工段的設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)依據(jù)、生產(chǎn)規(guī)模、設(shè)計(jì)原則 設(shè)計(jì)內(nèi)容 ： 120kt/a 聚氯乙烯聚合工段的工藝設(shè)計(jì) 生產(chǎn)規(guī)模： 年產(chǎn)十二萬噸聚氯乙烯 年生產(chǎn)日 330 天； 日生產(chǎn)能力 120200/330= 噸 /天 設(shè)計(jì)依據(jù)： 根據(jù)吉首大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書所規(guī) 定的課題 “120kt/a 聚氯乙烯聚合工段的工藝設(shè)計(jì) ”進(jìn)行設(shè)計(jì)。 4) 在工藝設(shè)計(jì)合理的同時(shí)，做好環(huán)境保護(hù)，一方面利用好物料，減少物料損失；另一方面減少環(huán)境污染，做好環(huán)境保護(hù)。園區(qū)對(duì)外交通十分便捷。 供電 由吉首市電 業(yè)局供應(yīng)工業(yè)用電。 2）當(dāng)?shù)貧庀髼l件： 年平均氣溫度 ℃ 年最高氣溫 ℃ ； 年最低氣溫 ℃ ； 年平均相對(duì)濕度 78%； 年平均氣壓 ； 年無霜期 210 天； 年平均日照時(shí)數(shù) ； 年平均蒸發(fā)水量 1950mm； 年平均降雨量 ； 年平均風(fēng)速 ； 年最大風(fēng)速 22m/s。 1920 年，德國研究聚氯乙烯已相 當(dāng)活躍，這時(shí)美國聯(lián)碳化學(xué)公司與杜邦公司對(duì)氯乙烯聚合物的制備發(fā)表了專利。另一方面也為聚氯乙烯從共聚改性作出了開拓性的工作。 聚氯乙烯自工業(yè)化問世至今，六十多年來仍處不衰之勢。 作為熱塑性塑料的原料之一的聚氯乙烯樹脂，在世界各國合成樹脂的生產(chǎn)、品種及消費(fèi)上均處領(lǐng)先地位。 （ 2） 以聚氯乙烯制取的合成材料可代替鋼鐵和木材使用，而且節(jié)能顯著，每生產(chǎn)１立方米。具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的介電性能。 發(fā)達(dá)國家 PVC 樹脂的消費(fèi)結(jié)構(gòu)中主要是硬制品，美國和西歐硬質(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 70～ 80%。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%。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。 [1]一般軟塑料制 品。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。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， 7 就可制成有襯底的人造革。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，也可以用擠出機(jī)制成低發(fā)泡硬質(zhì)板材，可代替木材作為建筑材料等。乳液聚合則是單體在水中分散或成乳液狀的聚合，一般體系由單體、水、水溶性引發(fā)劑、水溶性乳化劑組成，機(jī)理獨(dú)特。不同單體的聚合活性、聚合物 單體的溶解情況、凝膠效應(yīng)等各不相同，雖然都以本體聚合為名，但其動(dòng)力學(xué)行為、傳遞特征以及聚合工藝可以差別很大。 這一缺點(diǎn)使本體聚合的發(fā)展受到限制，但經(jīng)反應(yīng)器攪拌、傳熱的改善和工藝調(diào)整后，得到了克服，一般多采用兩段聚合：第一階段保持轉(zhuǎn)化率較低， 10%35%不等，黏度較低，可在普通聚合釜中進(jìn)行；第二階段轉(zhuǎn)化率較高，則在特殊設(shè)計(jì)的反應(yīng)器內(nèi)聚合。但 是溶液聚合也有缺點(diǎn)：（ 1）單體濃度較低，聚合速率較慢，設(shè)備生產(chǎn)能力較低：（ 2）單體濃度低和向溶劑鏈轉(zhuǎn)移的結(jié)果，使聚合物分子量降低；（ 3）溶劑分離回收費(fèi)用高，難以除凈聚合物中的殘留溶劑。這兩方面都可能 影響到聚合速率和分子量。有凝膠效應(yīng)時(shí)，反應(yīng)自動(dòng)加速，分子量也增大。因此，懸浮聚合體 系一般由單體、油溶性引發(fā)劑、水、分散劑四個(gè)基本組分構(gòu)成，實(shí)際配方則較復(fù)雜。 懸浮聚合的粒徑為 ，主要受攪拌和分散劑控制。 10 綜合懸浮聚合的優(yōu)缺點(diǎn)，其工業(yè)應(yīng)用還比較廣泛。 懸浮聚合反應(yīng)機(jī)理和動(dòng)力學(xué)與本體聚合相同，需要研究的式成粒機(jī)理和顆?？刂啤＞酆辖Y(jié)束后，回收單體，出料，經(jīng)后處理工序，即得聚氯乙烯樹脂成品。 乳液聚合也有若干缺點(diǎn)：（ 1）需要固體產(chǎn)品時(shí)，乳膠需經(jīng)凝聚、洗滌、脫水、干燥等多道工序，成本較高；（ 2）產(chǎn)品留有乳化劑雜質(zhì)，難以完全除凈，有損電性能等?？蓪⑵渚酆线^程分為三個(gè)階段：成核期或增速 期、膠粒數(shù)恒定期或恒速期、降速期。聚合度n 的數(shù)目一般為 500～ 20200。 聚氯乙烯塑料有優(yōu)良的耐酸堿、耐磨、耐燃燒和絕緣性能。陽光中的緊外線和氧會(huì)使聚氯乙烯發(fā)生光氧化分解，因而使聚氯乙烯的柔性下降，最后發(fā)脆。 聚氯乙烯的透水汽率很低。聚氯乙烯的電性能還與受熱情況有關(guān)，當(dāng)聚氯乙烯受熱分解時(shí)，由于氯離子的存在而降低其電絕緣性。根據(jù)全年的生產(chǎn)任務(wù)和生產(chǎn)時(shí)間可以求出： 每小時(shí)生產(chǎn)的 PVC 量為： 12107/(30024)=產(chǎn)品中的含水量為 %，折 合絕干樹脂含量為： =考慮到聚合釜內(nèi) PVC 的損失，則進(jìn)入汽提塔內(nèi)絕干樹脂量為： 18 =以 ： 因此進(jìn)入汽提塔內(nèi)的水量為： 進(jìn)入汽提塔內(nèi)的分散劑等為： 進(jìn)入汽提塔內(nèi)的 VC 單體為： 損失的 PVC 的量為： =故出料中含 PVC 量為： =已知出料中 VCM 含量為 ，故出料中含 PVC 的量為： 106=求蒸汽冷凝量 M13 條件：進(jìn)入汽提塔內(nèi)的物料初始溫度為 66℃ ，汽提塔內(nèi)壓強(qiáng)為 ，在此壓強(qiáng)下水的沸點(diǎn)為 86℃ ，潛熱為 ，水蒸氣的比熱容 Δ 向蒸汽的擴(kuò)散 能由蒸汽的潛熱和顯熱提供，而且單體的擴(kuò)散能為 71kj/mol,假定在塔內(nèi)有 35%蒸汽冷凝，其余在塔頂冷凝。 此階段升溫所需總熱量是壺體及壺內(nèi)物料升溫達(dá)到聚合條件所消耗的熱量。 Q4——蒸汽所提供的熱量。 對(duì)于 48 3m )( 型?? 不銹鋼聚合釜，其夾套傳熱面積 49?A 2m 小于 2m ，因此此傳熱面積不滿足要求，需要增加內(nèi)冷管，查的型號(hào)為 5108?? 的內(nèi)冷管每根的傳熱面積為 2m ，所以需要增加的內(nèi)冷管數(shù)為： ????n 根 整理以上結(jié)果得： 表 16 反應(yīng)過程熱量數(shù)據(jù) 反應(yīng)過程 入Q ， 釜/KJ 、釜，出 KJQ 1Q :VC 升溫吸收的熱量 ? 2Q :水、明膠等升溫吸收的熱量 ? 3Q :設(shè)備升溫吸收的熱量 ? 4Q ：加熱蒸汽帶入的熱量 ? RQ :反應(yīng)放出的熱量 ? 水Q ：冷卻水帶走的熱量 ? 總計(jì) ? ? 汽提塔熱量衡算 料漿從氣提塔上部進(jìn)入，下部通入蒸汽進(jìn)行氣提， VCM 通過擴(kuò)散的方式進(jìn)入蒸汽，并與蒸汽逸出，蒸汽在塔頂冷凝， VCM 則進(jìn)入回收系統(tǒng)。 又因?yàn)閱误w的擴(kuò)散能為： ()/（ ） 71=故所需的總熱量 Q 總 =+++=設(shè)蒸氣的流量為 V，則： Q 總 =（ 14286） V+=故得 V= 列管式換熱器熱量衡算 在 下冷凝水蒸氣，冷凝量 w1=冷凝溫度 T=86℃ ，冷凝潛熱 r=，用冷水進(jìn)行冷凝，冷凝水的入口溫度為 20℃ ，出口溫度為 28℃ 。 3）物料狀況：物料初濕含量 w1=，物料終濕含量 w2=，物料進(jìn)入干燥器的溫度θ1=15℃ ，物料出干燥器時(shí)的溫度 θ2=50℃ ，物料密度 ρs=1400kg/m3，絕干物料比熱Cs=℃ ，顆粒 平均直徑 d=。 計(jì)算翅片式空氣加熱器加熱濕空氣所需的熱量 Q=LCH(t1t0)=（ +） （ 10015） =1543kw 計(jì)算翅片式空氣加熱器的傳熱系數(shù) 對(duì)于 S 型翅 片式加熱器，采用蒸汽加熱空氣的情況，其總傳熱系數(shù)計(jì)算式為 K= 式中 K總傳熱系數(shù)， kw/ G濕空氣質(zhì)量流速， kg/ φ總傳熱系數(shù)修正系數(shù) Af通風(fēng)凈面積 31 G=L（ 1+H0） / Af,其中通風(fēng)凈面積 Af=，查得 4R 型排管的傳熱系數(shù)修正系數(shù)為，所以 G=（ 1+） /K==() 計(jì)算傳熱推動(dòng)力 △ t =155（ 100+15） /2=℃ 濕空氣在翅片式空氣加熱器中從 15℃ 預(yù)熱到 100℃ ，所需的傳熱面積 A 需 =Q/（ K△ t） =1543/（ ） =，而兩臺(tái) S4R2478 型翅片式空氣加熱器的傳熱面積為 3= m2,滿足傳熱面積的要求 . s=6Gc/（ dρ） =6（ 1031400） =△ tm =[(t1 θ1)(t2 θ2)]/ln[(t1θ1 )/(t2 θ2)] =[(14015)(5850)]/ln[(14015)/(5850)] =℃ 又 a=（ 2+） λ/d=（ 2+） 105/(103) =(m2. ℃ )且 Q=wr+Gc(Cs+Cwx1)（ twθ1） +GcCm2(θ2tw) =2419+（ +） (4015)+