【正文】 占總產(chǎn)量的 %。 （ 1）開發(fā)節(jié)能高效的新工藝一直是聚氯乙烯工業(yè)的發(fā)展重點，這尤其體現(xiàn)在氯乙烯生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)上。高溫氯化工藝 （ 操作壓力 ～ ） ，反應溫度 80～ 120℃ 利用乙烯直接氯化反應熱操作分餾塔 ， 將 EDC提純 ， 產(chǎn)率和產(chǎn)品純度高達 %， 可以直接進入裂解爐生產(chǎn) VCM。 采用氨水和碳酸氫銨混合溶液取代氫氧化鈉溶液作 pH值調(diào)節(jié)劑，提高了產(chǎn)品的白度，縮短了 PVC加工塑化時間；采用無毒溶劑和過碳酸類引發(fā)劑取代偶氮腈類引發(fā)劑 。德國 VESTOLIT公司開發(fā)的不銹鋼襯里釜最大為 200m3， 是目前世界上工業(yè)化的 最大聚合釜 ， 通過回流冷凝器撤熱 ， 換熱面積占總傳熱面積的 2/3該聚合釜已經(jīng)過長期工業(yè)運行考察 ， 操作穩(wěn)定性好 ， 單釜年生產(chǎn)能力達 100kt左右。 （ 4）解決 PVC聚合釜粘壁問題 目前也是聚氯乙烯工藝發(fā)展的重點。 VINNOLIT公司采用了防粘釜效果甚佳的防粘釜劑 SERO8， 它是一種水溶液 ， 可直接噴涂到聚合釜內(nèi)壁及攪拌器表面 ， 連續(xù)運行達 600次以上。用蒸汽作載體成功地涂上兩層不同種類的防粘釜劑， 第一種防粘劑是醛類化合 物和芳香類羥基化合物在亞硝酸鹽和還原性糖存在下進行綜合反應制得 ； 第二種防粘釜劑中至少 含有一種輔助抑垢物質(zhì)，選用水溶性聚合物、無機鹽類或酸。本設計的目的就 是要設計節(jié)能高效 的二氯乙烷裂解爐和聚氯乙烯聚合釜。裂解流程簡圖如 圖 21所示 ： 二氯乙烷預熱器蒸發(fā)罐蒸發(fā)器過熱器裂解爐裂解盤管蒸汽發(fā)生管燃料氣 去急冷塔熱能回收 圖 21 裂解流程簡圖 對于氯乙烯 聚合工藝，經(jīng)過對各種工藝的比較和研究，認為采用聚合釜懸浮聚合工藝較好：（ 1） 懸浮聚合 的溫度易控制， 良好的混合可產(chǎn)生較低的、更易于控制的反應速率，從而消除過熱點， 產(chǎn)品質(zhì)量好；（ 2） 由于聚合釜的攪拌，物料的充分混合可促進傳熱， 且在攪拌系統(tǒng)中可容納很大的傳熱面積。 1EC 為 EDC 在 MPa 下的比熱容 ， (mol 所以： )/()40156()991000000(33 91 hJQ ???????? 。 （ 4）汽化后的 EDC進入裂解爐裂解 ， 裂解率為 55%， 未裂解的 EDC氣體溫度由 266℃ 上升至 480℃ ， 所需熱量為 : )TT()33(R 45g4 ?????? ECWWQ 裂裂 （ ） 式中 : CEg為 EDC氣體在 266℃ 時的比熱容 ， J/(mol 由管壁向 EDC的總傳熱系數(shù) K為： 1111 11SRK?????? （ ） 式中： ? 為對流段爐管厚度，由于裂解爐屬于中低壓操作， 故選用一般中低壓用無縫鋼管， 589?? mm型號，所以 ? 值為 5mm； ? 為管壁的熱導率， ?? ?? KmW ； 1SR 為污垢熱阻，取 1231 ??? ???? KmWR S ； ? 為給熱系數(shù) 。 所以由裂解管向 EDC蒸汽的傳熱系數(shù)為： 2222 11SRK?????? （ ） 式中： ? 為對流段爐管厚度，由于裂解爐屬于中低壓操作，故選用一般中低壓用無縫鋼管， ?? mm型號，所以 ? 值為 ； ? 為管壁的熱導率， ?? ?? KmW ； 2SR 為污垢熱阻，取 1232 ??? ???? KmWR S ； 2? 為給熱系數(shù) 查得 EDC蒸汽的密度為 ，由進料量和管徑可求得 EDC蒸汽的流速為 ，分析同 對流段， 即 1 2 3 2 1 3 ?? ???? ?? ?du 即 10000Re? ，所以采用給熱系數(shù)的特征數(shù)關(guān)聯(lián)式 nNu PrRe0 2 ? （ ） 所以 2020 屆化學工程與工藝專業(yè)畢業(yè) 設計（論文） 11 22 PrRe02 d?? ? KmW ??????? ? 所以 KmWRKS???????????232222337 111??? 設對流段管所需的傳熱面 積為 A， 根據(jù) tKAQ ?? 可得： 210224 5 31 0 03 3 73 6 0 0108 6 mtK QA ?????? 所需管長 mdAl 1 00 9 5 3222 ???? ? 。改進后對流段的空間增大一倍，盤管之間的間距也隨之增大， 強化了對流傳熱，另外，由于二氯乙烷在對流升高的溫度不是很大，因此將蒸汽發(fā)生盤管設置在二氯乙烷預熱盤管的下面可以產(chǎn)生更多的蒸汽，最大限度回收余熱。 2020 屆化學工程與工藝專業(yè)畢業(yè) 設計（論文） 13 4 氯乙烯聚合釜 工藝 設計 參數(shù)確 定 （ 1） 生產(chǎn)聚氯乙烯對 VCM純度 的要求較高， 其純度大都大于 %，尤其對鐵含量的控制十分嚴格， 具體規(guī)格如 表 41所示 ： 表 41 氯乙烯雜質(zhì)含量 成分 含量 成分 含量 氯乙烯 %以上 炔烴、乙醛等 30— 50ppm 總量 懸浮物 無 酸度 HCl 5ppm 顏色 無色 水 最大 10ppm 透明度 透明 氯甲烷 5ppm 丙二烯 最大 5ppm 1， 2— 二氯乙烷 最大 10ppm 鐵 最大 1， 3— 丁二烯 小于 5ppm （ 2）溫度 聚氯乙烯生產(chǎn)過程中聚合溫度取決于產(chǎn)品的規(guī)格，生產(chǎn)不同規(guī)格產(chǎn)品所需的溫度是不通的，本設計以生產(chǎn)軟質(zhì)聚氯乙烯為基礎(chǔ)，聚合溫度控制在 50℃ ，溫度波動不超過1℃ ，本設計溫度取 60℃ 。 查得 VCM在常溫時 的密度為 3/910 mkg ，所以聚合釜的有效體積為： 333 mVg ????? 由于 VCM聚合過程中體積會減小，為了提高設備 利用率，取聚合釜的裝料系為?? ， 則所需聚合釜的容積為： mVgV ???? ? 。 筒體厚度設計 由于筒體既受內(nèi)壓也受外壓，且內(nèi)壓大于外壓，設計厚度時應取二者中的大者，即按內(nèi)壓2MPa計算筒體厚度， 2][2 CpDp ct icd ??? ??? （ ） 式中 : d? —— 筒體厚度， mm； 2020 屆化學工程與工藝專業(yè)畢業(yè) 設計（論文） 17 2C —— 腐蝕裕量， 2mm； cp —— 為計算壓力 ， ； iD —— 筒體內(nèi)徑，即公稱直徑 3800mm； t][? —— 夾套材料在設計溫度下的需用應力， 170MPa； ?—— 焊接接頭系數(shù)，夾套采用對接雙面焊縫，并且 全 部無損傷檢測，即 ? 為 ； 筒體 材料也采用 16MnRG鋼板，其在 100℃ 時的許用應力為 170MPa，所以筒體計算厚度為 702 3 80 ????? ??? 查 表 42得鋼板的負偏差 C1為 ，則筒體實際所需厚度 ???筒? ，根據(jù)鋼板厚 度標準圓整后取筒體的厚度為 32mm。 三葉后掠式攪拌器如圖42 所示 根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗，攪拌器的下層槳葉距離釜底 mC 2? ，攪拌槳的槳徑按經(jīng)驗取在1/2Di～ 2/3Di 之間，本設計取槳徑 md ? ，葉寬 mb ? ，轉(zhuǎn)速 98r/min。 由前面的計算可知，分散相 VCM 的體積為 331 mV ???， 所以 VCM的體積分率為 ??vx，所以該物系的平均密度為： 3/)( mkgm ??????? 平均粘度為 )1( vv xcxdm ?? ??? （ ） 式中 m? —— 兩相的平均粘度， sPa? ； d? —— 分散相得粘度， 即氯乙烯在 50℃ 時的粘度 sPa ?? ? ； c? —— 連續(xù)相的粘度， 即水在 50℃ 時的粘度 sPa ?? ? 。 0 5 ??Dib ??Did ??DH 液 馮松：年產(chǎn) 8 萬噸氯乙烯、聚氯乙烯合成裝置工藝設計 20 ?? ???????? ??????? ????????? 2DdDbA ? ? )( 2 ??????? 2 ??? ???????? ??????? ?? DibDibB 42 ????????????? ?????????? DibDidDibp 42 ????????? ）（ )( s ??????? ????????????? ???? Dibpp DiHBAN )( )( )(7 ???????? ??? ??????? ? 6 3 ???? kWWdnNN p 2052 0 5 2 8 5353 ??????? ? 夾套傳熱面積的計算 被攪拌側(cè)對流傳熱系數(shù) 被攪拌液體側(cè)的 對流傳熱系數(shù) j? 的計算采用 佐野雄二推薦的關(guān)聯(lián)式計算，即 34 ????????????????????? DbDdvDNu j ? （ ） 式中 ??DNu jj ?，表示被攪拌液體對有夾套容器內(nèi)壁的對流傳熱系數(shù)的準數(shù)，無因次； ??pc?Pr ，表示物性對傳熱系數(shù)影響的準數(shù)，無因次； ? —— 單位 質(zhì)量被攪拌液體消耗的攪拌功率， W/kg； v —— 被攪拌液體的運動粘度， m2/s； ? —— 被攪拌液體的平均傳熱系數(shù)； pc —— 被攪拌液體的平均比熱容。 下面計算夾套中水的流速 u。 聚合釜設計圖見附圖 3。 2020 屆化學工程與工藝專業(yè)畢業(yè) 設計（論文） 27 致 謝 本設計是在賴慶柯 老師的 精 心指導下完成的，他對我們要求嚴格，每一周都用很多時間給我們解答在設計過程中遇到的疑難問題。 馮松：年產(chǎn) 8 萬噸氯乙烯、聚氯乙烯合成裝置工藝設計 28 參考文獻 [ 1 ] 劉嶺梅 , 董素芳 , 趙素梅 . 聚氯乙烯工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)新進展 [J]. 聚氯乙烯 , 2020, (7):13, 10. [ 2 ] 劉嶺梅 . 乙烯氧氯化法氯乙烯技術(shù)進展 [J]. 中國氯堿 , 2020, (4):1445. [ 3 ] 戴文權(quán) , 楊春輝 .聚氯乙烯聚合釜技術(shù)進展 [J]. 聚氯 乙烯 , 2020, (5):4245. [ 4 ] 潘海天 , 氯乙烯聚合釜傳熱和操作參數(shù)設計計算 [J]. 化學工程 , 1996, 24(4):6467. 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