【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(yīng)溫度 80～ 120℃ 利用乙烯直接氯化反應(yīng)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(yīng)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(shè)計的目的就 是要設(shè)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(yù)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(rèn)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(yīng)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(dǎo)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(dǎo)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(xué)工程與工藝專業(yè)畢業(yè) 設(shè)計（論文） 11 22 PrRe02 d?? ? KmW ??????? ? 所以 KmWRKS???????????232222337 111??? 設(shè)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(shè)置在二氯乙烷預(yù)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(xué)工程與工藝專業(yè)畢業(yè) 設(shè)計（論文） 13 4 氯乙烯聚合釜 工藝 設(shè)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(yán)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計 由于筒體既受內(nèi)壓也受外壓，且內(nèi)壓大于外壓，設(shè)計厚度時應(yīng)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(xué)工程與工藝專業(yè)畢業(yè) 設(shè)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(shè)計溫度下的需用應(yīng)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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(shè)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(shè)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(zhǔn)數(shù)，無因次； ??pc?Pr ，表示物性對傳熱系數(shù)影響的準(zhǔn)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(shè)計圖見附圖 3。 2020 屆化學(xué)工程與工藝專業(yè)畢業(yè) 設(shè)計（論文） 27 致 謝 本設(shè)計是在賴慶柯 老師的 精 心指導(dǎo)下完成的，他對我們要求嚴(yán)格，每一周都用很多時間給我們解答在設(shè)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(shè)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. 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