【正文】 物料衡算一覽表物料名稱進(jìn)料 kg/h出料kg/hPVC 水PVC損失0脫走水分0合計(jì) 篩分包裝部分物料衡算 物料平衡圖。 物料衡算表。由前面的計(jì)算結(jié)果可知，進(jìn)入氣提塔的VCM的量為： kg/h，經(jīng)過氣提后VCM單體的量降為： kg/h，出混料槽冷凝的水的總量為： kg/B，離心后母液含水總量為： kg/h，PVC損失總量為：。確定傳熱所需要的加熱劑或冷卻劑的用量及伴有熱效應(yīng)的溫升情況，為后續(xù)工藝設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 聚合釜的熱量衡算 有關(guān)參數(shù)的選擇[16]本設(shè)計(jì)采用的是135m3聚合釜，其相關(guān)參數(shù)是：釜內(nèi)直徑4200mm，釜直通高度8510mm，容積135m3，攪拌采用三層平直葉槳式，攪拌軸總長(zhǎng)10600mm，內(nèi)冷擋板直徑323mm，體外冷凝器換熱面積340m2，聚合釜平均傳熱系數(shù)2800kJ/m2由熱量衡算方程式可知：Q1+Q2+Q3=Q4+Q5 ()Q1——水降溫所需的熱量(由于分散劑等含量甚微，故并入水中一起計(jì)算)；Q2——VCM降溫所需的熱量；Q3——聚合放出熱量；Q4——冷卻水所吸收的熱量；Q5——釜體升溫所需的熱量。 夏季時(shí)聚合釜熱量衡算 ℃。 夏季時(shí)聚合釜熱量衡算平衡一覽表物料名稱輸出kJ/B輸入kJ/B脫鹽水（分散劑等）0 147352800VCM039870460聚合反應(yīng)熱0793593450聚合釜1308984600冷卻水8499182500合計(jì)980816710980816710 汽提塔的熱量衡算[34,36]，氯乙烯：℃= cal/g設(shè)物料吸收熱量為Q1，部分VCM汽化熱為Q2，可知Q吸= Q1+ Q2=Q放 ()Q1=CpPVCWPVC△t+CpVCMWVCM△t+W水CP水△t ()Q1=(10580)+(10580)+(10580)= kJ/h ，Q2=() 247?！?；tm0，tm1——樹脂在氣流干燥前后的溫度，℃；I——濕空氣的焓，kJ/h。絕干物料的處理量W=，H0 =H1，ω0=247?！? cm2=+= kJ/(kg由熱量衡算和物料衡算式可知：H2= kg(水)/ kg(干空氣)空氣用量為： G=(－)= kg(干空氣)/h預(yù)熱器的熱負(fù)荷 Q=(－) =h1損失的熱量 Q損== kJ(2) 空氣濕度的計(jì)算 由空氣—水系統(tǒng)的焓—溫度圖可查知：夏季：℃時(shí)，H0= kg/ kg絕干氣。Δt ()平均溫度為：t =(65+75)/2=70℃由聚氯乙烯和水的性質(zhì)的相關(guān)數(shù)據(jù)在平均溫度下用內(nèi)插法可算得：CP,PVC= kJ/(kgL1ˊ= L1ˊL1ˊ=H2ˊ=ω/ L1ˊ+ H1ˊ=+ = kg/ kg絕干氣綜上可得：夏季絕干空氣用量： kg絕干氣/ h夏季熱風(fēng)： (1+ H1ˊ) = kg/ h2. 廢氣出口溫度t2的計(jì)算(1) 濕度的計(jì)算前五室出來(lái)的干空氣為：L夏= kg絕干氣/ h由前面計(jì)算知： H2夏= kg/ kg絕干氣已知溫度：t2=60℃，已知第六室冷風(fēng)用量為熱風(fēng)用量的1/5 則有：夏季：1/5L夏=1/5= kg絕干氣/ h可設(shè)：夏：t進(jìn)=20℃ t出=35℃則出口處濕度為：夏：Hˊ=H1ˊ1/6+H2ˊ5/6=(2) 由各處的焓值求t2公式為I=(+)t+2490H ()夏季： I1=(+)60+2490= kJ/ kg絕干氣 I2=(+)0+2490= kJ/ kg絕干氣I總=5/6 I1+1/6 I2= kJ/ kg絕干氣由I總=(+)t2ˊˊ+2490解得：t2ˊˊ=℃ 綜上可得： 夏季出口溫度：t2ˊˊ=℃3. 冷卻水用量冷卻水：t進(jìn)=10℃ t出=30℃濕物料在第Ⅴ室出口溫度：θ2=75℃產(chǎn)品出口溫度：θ3=40℃PVC放熱量為：Q= mK)QPVC=(75－40)= kJ/hQH2O=(－)(75－40)= kJ/hQ放熱= QPVC + QH2O =+= kJ/h冷卻水的焓值：10℃ I1= kJ/kg 30℃ I2= kJ/kg冷風(fēng)的焓值：夏季：I1=(+)20+2490= kJ /kg絕干氣 夏季：I2=(+)35+2490= kJ /kg絕干氣冷風(fēng)用量： 夏季： kg干空氣/ h冷風(fēng)帶走的熱量為：夏季：Q=L夏(I2夏－I1夏) = kJ /h冷卻水帶走的熱量為：Q=M()= M夏季： M= 解得：M= kg/ h4. 熱水用量的計(jì)算由前面計(jì)算知：Q總= kJ /h熱水提供的熱量= Q總85% =85% = kJ /h熱水：t進(jìn)=90℃ I= kJ/kg t出=80℃ I= kJ/kg可知：G(－)= 可得熱水用量：G= kg/ h5. 預(yù)熱空氣蒸汽用量設(shè)循環(huán)水使用中無(wú)熱量損失，蒸汽為300 kPa，℃，I= kJ/kg100℃的水，I= kJ/kg夏季：I120℃－ ℃=(+)(120－)= kJ/kgL夏(I120℃－ ℃)== G(－)可得：G= kg/ h6. 沸騰床干燥熱效率干燥熱效率：η=蒸發(fā)水分所需熱量/向干燥系統(tǒng)輸入總熱量100% η=Q/Q總=100%=%5 設(shè)備選型 聚合釜的選擇 釡外型尺寸及內(nèi)部構(gòu)件輔助設(shè)備的參數(shù)[40] 135m3PVC聚合釜的技術(shù)特性表[40]指標(biāo)釜體夾套釜體設(shè)計(jì)壓力/Mpa設(shè)計(jì)溫度/℃工作介質(zhì)容積／m2傳熱面積/ m2內(nèi)徑 壁厚高徑比主體材料腐蝕裕度/mm焊縫系數(shù)容器類別內(nèi)表面處理159 159VCM 水 135 —，體外冷凝器3404200mm(24+3) mm 51 mm6mmSA516Gr70＋SA240 316L SA285B/SA105 1 Ⅱ釜內(nèi)表面拋光Ra ～ ， 內(nèi)件外表面拋光Ra 傳動(dòng)攪拌裝置傳動(dòng)方式電動(dòng)機(jī)參數(shù)減速機(jī)扭矩變矩器攪拌器形式軸封形式拌拌轉(zhuǎn)速(r/min)上傳動(dòng)6000v，355kw，4P，50Hz，dⅡBT4B2SV12，I=EL9三層平直葉槳式雙端面機(jī)械密封91(60～120)生產(chǎn)能力(t/a) ≥60000設(shè)備質(zhì)量/t 聚合釜臺(tái)數(shù)及設(shè)備后備系數(shù)的計(jì)算[34,36,40,41]加料時(shí)間：水和單體：70min 助劑：30min冷攪時(shí)間：25min出料時(shí)間：25min排空時(shí)間：30min清釜時(shí)間：30min聚合輔助時(shí)間：τa=302+252+70+30=210min= h聚合時(shí)間： τR=每釡聚合時(shí)間：τT=τR+τa =+=10 h每天生產(chǎn)的批次： 有相關(guān)文獻(xiàn)查知。2. 封頭與筒體的連接本聚合釜的封頭與筒體的連接方式擬采用焊接連接，由于其在簡(jiǎn)單、造價(jià)低、密封性能好。漿式攪拌器直徑Dj=(1/4~3/4)D ()，則可設(shè)Dj=1/2D=2100 mm。拌拌轉(zhuǎn)速n=91 r/min。配用突面板式平焊管法蘭：HG20593 法蘭 RF Q235A。配用突面板式平焊管法蘭：HG20593 法蘭 RF 20R。6. 安全裝置口查閱相關(guān)文獻(xiàn)知，對(duì)于D3000mm以上的PVC聚合釜，一般采用錦西化工機(jī)械(集團(tuán))公司生產(chǎn)的DN300的大口徑彈簧式安全閥。采用108mm4mm無(wú)縫鋼管，接管與封頭內(nèi)表面磨平。 混料槽的選擇[20]由混料槽物料衡算的數(shù)據(jù)知，PVC的質(zhì)量為：，VCM的質(zhì)量為：100240kg/B，水的質(zhì)量為：。110=≈13 (個(gè))，為確保設(shè)備維修是不影響生產(chǎn)，選用一臺(tái)備用機(jī)，所以本設(shè)計(jì)選14個(gè)混料槽?？芍M(jìn)入氣提塔的料漿的體積為：V氣提=++，則所用汽提塔的個(gè)數(shù)為：n2=247。(2)該離心機(jī)的分離原理是離心沉降而不同于離心過濾，轉(zhuǎn)鼓上無(wú)孔，因此分離因數(shù)較高。為使離心機(jī)不在滿負(fù)荷條件下長(zhǎng)期運(yùn)行，每小時(shí)濕基按8t計(jì)算。本設(shè)計(jì)所用LW—720A型臥螺離心機(jī)的部分參數(shù)為：轉(zhuǎn)鼓直徑和長(zhǎng)度：7202880轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速：2500 r/min最大分離因素：2510混合液處理量：40~110 m3/h，單機(jī)小時(shí)濕基產(chǎn)量可達(dá)8~22 t/h差轉(zhuǎn)速：5~35 r/min電動(dòng)機(jī)型號(hào)：Y280M—4轉(zhuǎn)速：1480/1470 r/min主機(jī)動(dòng)工率：90 kw輔機(jī)動(dòng)工率：30 kw主機(jī)重量：8000 kg外形尺寸(長(zhǎng)寬高mm)：479020501300 氣流干燥床的選擇[44,45]本設(shè)計(jì)擬采用的干燥床為脈沖式氣流干燥床，此干燥床的熱風(fēng)在加料段，有利于將加料器中加入的團(tuán)塊狀料充分地分散，從而增加物料表面積，提高水分氣化?？芍杭恿隙蔚闹睆綖镈1= mm；D1= mm；D1= mm。= m3/kg(干空氣)氣流干燥床各部位的的直徑可由下式計(jì)算： ()式中：D——?dú)饬鞲稍锎仓睆?，m； G——干空氣重量，kg/h； VA——干空氣在進(jìn)口壓力和溫度下的比容，m3/kg(干空氣)；Vg ——空塔氣速，一般可?。?加料段 25~300 m/s以上； 直管段 20~25m/s以上； 擴(kuò)大段 5~10m/s以上。8000=≈7(臺(tái))。分離要求為：濕基含水量為23%，分離溫度為65~70℃， kg/h。 離心機(jī)的選擇[20,44]目前PVC生產(chǎn)廠家普遍使用螺旋沉降式離心機(jī)。較為合適的汽提技術(shù)是日本信越氣提技術(shù)，該汽提塔的相關(guān)技術(shù)參數(shù)為：塔形：大孔徑穿流式無(wú)溢流管的篩板塔 塔尺寸及塔特性參數(shù) 塔的規(guī)格：115029600 塔頂：11503252 塔柱：115019800 塔底：11506600(包括裙座) 塔高：29600 mm 塔板數(shù)：36塊 每塊塔板上的篩孔直徑：18 ，孔330個(gè)(正三角形排列) 板間距：550 mm 操作工藝條件 塔頂溫度：80℃ 塔底溫度：105℃ 氣提塔真空度：~進(jìn)氣提塔料漿流量：30 m3/h 氣提塔的數(shù)量可設(shè)定料漿進(jìn)汽提塔的流量為q=25 m3/h，由物料衡算可知，進(jìn)入氣提塔的物料體積可以初略估計(jì)出來(lái)。本設(shè)計(jì)擬采用現(xiàn)在主流的110 m3容積的混料槽，相關(guān)參數(shù)為：轉(zhuǎn)速：8~12 r/min，~10 kw，攪拌釜型：耙齒與壓縮空氣組合。配用突面板式平焊管法蘭：HG20593 法蘭 RF 0Cr18Ni10Ti。配用突面板式平焊管法蘭：HG20593 法蘭 RF 0Cr18Ni10Ti。配用突面板式平焊管法蘭：HG20593 法蘭 RF Q235A。配用突面板式平焊管法蘭：HG20593 法蘭 RF Q235A。葉片下側(cè)離封頭底端的距離h=(~1) Dj ()，則可設(shè)h==1050 mm。4. 釜體直邊高度釜體直邊高度為：h=H－2h封 ()由135 m3的聚合釜的相關(guān)參數(shù)知：反應(yīng)器釜體總高度為H=8510mm，則h=8510－21050=6410 mm。 反應(yīng)釜的實(shí)際個(gè)數(shù)為：nT=VR/(VTα) ()已知數(shù)據(jù)為：攪拌釜式反應(yīng)器的裝料系數(shù)可為α=，VT=135 m3可知：nT=1630/(135)=≈15 (個(gè)) ，為確保設(shè)備維修是不影響生產(chǎn)，選用一臺(tái)備用機(jī)，所以本設(shè)計(jì)選16個(gè)攪拌釜式反應(yīng)器。△t在40℃到75℃時(shí)，平均氣溫t=此時(shí)：Cp,pvc= kJ/(kgK) QPVC=(7565)= kJ/hQH2O=()(7565)= kJ/h可知：Q2= QPVC + QH2O = kJ/h③ 熱損失Q3(占10%)Q3/(Q1 + Q2 + Q3)=，解得：Q3= kJ/hQ總= Q1 + Q2 + Q3= kJ/h熱風(fēng)放熱量為：15%= kJ/h④ 熱風(fēng)放熱設(shè)有L(kg干空氣/ h)的熱風(fēng)放熱CH=+ ，CH：kJ/kg絕干氣② 物料升溫吸熱 吸熱公式：Q =Mh1。h1物料升溫耗