【正文】 OV ——封頭容積 DO= 334 4 1 .7 6 1 .3 13 .1 4V m? ??? 參考《壓力容器與化工設(shè)備實(shí)用手冊(cè)》 P256表 226 橢圓形封頭尺寸與質(zhì)量 取 DO=1300mm，則封頭直邊高度 h0=25mm，曲邊高度 h1=325mm，容積VO= 4 ( ) 4 ( 1 . 7 6 0 . 3 2 1 ) 1 . 0 82 3 . 1 4 1 . 3 1 . 3OOVVHmD? ? ? ?? ? ??? 1 .0 8 0 .8 31 .3OHr D? ? ?m 25 （ 4） 釜壁厚計(jì)算 參考《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》，在此選用鋼號(hào) 0Cr18Ni9 鋼板，其標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn) GB 4237，再由《鋼板許用應(yīng)力》得： 厚度 ? PPDi?? ???? ][2[8] () 壁厚 d? Cd ???? 21 CCC ?? 式中： C——壁厚附加量 C1——鋼板負(fù)偏差 C2——腐蝕裕量 （ A） 對(duì)于聚合釜 0. 1 11 00 [ ] 2 11 4 0. 85 0. 1P D i mmP? ??? ?? ? ?? ? ? ? 其殼體在加工成形后（不包括腐蝕裕量）的最批小壁厚可由以下條件來(lái)確定： 碳素鋼和低合金鋼制容器不小于 3mm 高合金鋼制容器不小于 2mm[9] 因此 mm2?? 參考《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》鋼板副偏差表 313 得： C1= C2=2mm 壁厚附加量 mmCCC ????? 取 mmC 4? 因此其實(shí)際壁厚 mmCd 642 ????? ?? 26 （ B） 對(duì)于堿中和釜 0. 1 13 00 [ ] 2 11 4 0. 85 0. 1P D i mmP? ??? ?? ? ?? ? ? ? 其殼體在加工成形后（不包括腐蝕裕量）的最小壁厚可由以下條件來(lái)確定： 素鋼和低合金鋼制容器不小于 3mm 高合金鋼制容器不小于 2mm 所以 mm2?? 參考《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》鋼板副偏差表 313 得： C1= C2=2mm 壁厚附加量 mmCCC ????? 取 mmC 4? 實(shí)際壁厚 mmCd 642 ????? ?? （ C） 對(duì)于旋風(fēng)干燥釜 0. 1 13 00 [ ] 2 11 4 0. 85 0. 1P D i mmP? ??? ?? ? ?? ? ? ? 其殼體在加工成形后（不包括腐蝕裕量）的最小壁厚可由以下條件來(lái)確定： 素鋼和低合金鋼制容器不小于 3mm 高合金鋼制容器不小于 2mm 因此 mm2?? 參考《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》鋼板副偏差表 313 得： C1= C2=2mm 壁厚附加量 mmCCC ????? 取 mmC 4? 則其實(shí)際壁厚 mmCd 642 ????? ?? 聚合釜，堿中和釜，旋風(fēng)干燥釜三種釜器裝置 參考圖為圖 31 圖 32 和圖33。39。13110015 1 /2 2 67SDZS D mmntn r sD???????? ? ?? ? ? ? 30 （三） 攪拌功率的計(jì)算 攪拌器的攪拌功率為 530 js DnPKP ????? ? ??2Re jDn??? (36) ρ——868 Kg/m3 n—— r/s Dj—— μ——13110015 1 /2 2 67SDZS D mmntn r sD???????? ? ?? ? ? ? （三） 攪拌功率的計(jì)算 攪拌器的攪拌功率為 530 js DnPKP ????? ? ??2Re jDn??? (38) ρ——868 Kg/m3 n—— r/s Dj—— μ——13110015 1 /2 2 67SDZS D mmntn r sD???????? ? ?? ? ? ? （三） 攪拌功率的計(jì)算 攪拌器的攪拌功率為 530 js DnPKP ????? ? ??2Re jDn??? (37) ρ——868 Kg/m3 n—— r/s Dj—— μ——1 ~ 2315 ~ 15 /15 /2SDZS m mD m mZSDn m snn m sntnD??????????— 葉 輪 葉 片 的 螺 距— 葉 輪 外 徑— 單 個(gè) 葉 輪 葉 片 數(shù) （ 個(gè) ）本 設(shè) 計(jì) 中 取— 葉 輪 最 外 點(diǎn) 線 速 度 ；本 設(shè) 計(jì) 中 用 電 動(dòng) 機(jī) 直 接 相 連則 29 （ 3） 攪拌功率的計(jì)算 攪拌器的攪拌功率為 530 js DnPKP ????? ? ??2Re jDn??? [11] (34) ρ——液體的密度 Kg/m3 n——攪拌器的轉(zhuǎn)速 r/s Dj——攪拌器的直徑 m μ——液體的黏度 Pa 3~000??DDmmDmmDDD本設(shè)計(jì)中葉輪外徑—攪拌釜的內(nèi)徑— （ 2） 葉輪葉片螺距的確定 39。 （一） 聚合釜中物料情況。K ）； 釜內(nèi)壁給熱系數(shù) a1 體系黏度越小則攪拌強(qiáng)度越大，從而內(nèi)壁液膜增薄導(dǎo)致熱阻減小， a1值變大。K ）時(shí)，則認(rèn)為傳熱較差，應(yīng)予以加強(qiáng)。K ），甚至超過(guò)689 W/（㎡ 如當(dāng) L/D= 時(shí)，存在 A=關(guān)系 ， 此時(shí)若將容積為 14m3的聚合釜放大至容積為 50 m3， 則比傳熱面積將下降到之前的 37%。 高徑比的大小不僅影響釜的傳熱面積，還影響攪拌器的安裝。K ） ]； △ tm： 傳熱溫差 /℃ 。 （ 1） 聚合釜的主要參數(shù) 在此設(shè)計(jì)中，懸浮聚合氯乙烯將采用釜式聚合反應(yīng)器，期中聚合釜的材質(zhì)可選用復(fù)合鋼板、全不銹鋼或搪瓷。另外整個(gè)工藝設(shè)備的設(shè)計(jì)選擇也應(yīng)盡量考慮到實(shí)際生產(chǎn)的勞動(dòng)強(qiáng)度，在提高生產(chǎn)率的同時(shí)盡可能的降低原材料及相應(yīng)公用工程（水，電，氣）的單位消耗?！?） 2Cp =（ ） +（ 10/） +（ ） = KJ/（ Kg℃ ） 引發(fā)劑和助劑的平均的比熱為 （ Kg生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的化學(xué)熱效應(yīng)與物理變化熱效應(yīng)會(huì)使物料溫度上升或下降，為保證生產(chǎn)過(guò)程在一定溫度條件下進(jìn)行則需要環(huán)境與生產(chǎn)系統(tǒng)有熱量交換，對(duì)于新車間設(shè)計(jì)，熱量衡算是基于物料衡算進(jìn)行的，通過(guò)熱量衡算，可以確定傳熱設(shè)備的熱負(fù)荷情況，即通過(guò)確定在規(guī)定時(shí)間中攝入或逸出的熱量，從而確定傳熱劑消耗量，選擇恰當(dāng)?shù)膫鳠岱绞?，計(jì)算傳熱面積。 （ 4） 列出輸入 輸出物料平 衡表 列表以描述和識(shí)別所有進(jìn)入體系和離開體系的物料量。 （ 3） 選定計(jì)算基準(zhǔn) 若已知在流程 中作為計(jì)算基準(zhǔn)的數(shù)量，則以此數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，采用 ―順?biāo)惴?‖，就能方便的計(jì)算出單位時(shí)間的產(chǎn)品，中間產(chǎn)品以及三廢產(chǎn)量的各股物料量。 物料衡算的方法與步驟 一：收集計(jì)算數(shù)據(jù)； 二：原料，輔料，中間產(chǎn)物及產(chǎn)品的規(guī)格； 三：過(guò)程中單位時(shí)間內(nèi)的物流量； 四：有關(guān)消耗定額； 五：有關(guān)轉(zhuǎn)化率，選擇性，單程收率； 六：有關(guān)物理化學(xué)常數(shù)。在工廠設(shè)計(jì)時(shí)，物料衡15 算是在確定工藝流程及工藝參數(shù)后即開始的一項(xiàng)化工計(jì)算工作，此時(shí)設(shè)計(jì)工作從定性分析轉(zhuǎn)入定量計(jì)算。再經(jīng)篩分、包裝后入庫(kù)。 (3) 樹脂的干燥方法 聚氯乙烯（ PVC）樹脂的干燥方法采用二段干燥法，即結(jié)合使用氣流干燥管與沸騰床干燥器，其中氣流干燥管用來(lái)脫除樹脂上的表面非結(jié)合水，沸騰床13 干燥器用來(lái)脫除樹脂內(nèi)部結(jié)合水。 少量未聚合的氯乙烯單體則通過(guò)泡沫捕集器排入氯乙烯氣柜，再次循環(huán)使用。 在此本設(shè)計(jì)計(jì)劃采用乳液懸浮法在引發(fā)劑作用下發(fā)生加成反應(yīng)制取聚氯乙烯（ PVC）。 12 工藝路線選擇 工藝路線選擇原則 工藝路線的選擇即生產(chǎn)方法的選擇。 （ 7） 聚合溫度與壓力 （ A） 聚合溫度 氯乙烯懸浮聚合的溫度高低決定了聚合產(chǎn)物相對(duì)分子質(zhì)量的大小，因此必須嚴(yán)格控制聚合的溫度。在此采用加入防黏釜?jiǎng)┑男问浇鉀Q上述問(wèn)題。 （ 6） 其他助劑 （ A） pH 調(diào)節(jié)劑 氯乙烯懸浮聚合時(shí) pH 值應(yīng)控制在 7～ 8，即在偏堿性的條件下進(jìn)行聚合。 （ 4） 水質(zhì)與水量 氯乙烯的懸浮聚合應(yīng)使用去離子水，其規(guī)格要求如（表 去離子的規(guī)格）所示。 工業(yè)生產(chǎn)中聚合的時(shí)間一般控制在 5～ 10h，應(yīng)用選擇 t1/2為 2～ 3h 的引發(fā)劑。 乙炔參與聚合后 ,會(huì)形成不飽和鍵使產(chǎn)物熱穩(wěn)定性變壞，由于不飽和多氯化物存10 在，不但會(huì)降低聚合速率、降低產(chǎn)物聚合度還易產(chǎn)生支鏈，從而使產(chǎn)品性能變壞。 另外，由于清釜技術(shù)和殘留單體回收技術(shù)的發(fā)展，減少了開釜次數(shù)，進(jìn)而減少了氯乙烯單體的釋放量；采用燒結(jié)，冷凝或吸收方法汽提品和處理廢氣，從而進(jìn)一步減少了氯乙烯單體的消耗。鏈增長(zhǎng)的方工為頭尾相連。 表 15 產(chǎn)品規(guī)格 序號(hào) 純度 單體含量 其它雜質(zhì) H2O PH 備注 精聚氯乙烯（ PVC） ≥99% ≤ ≤ ≤ 優(yōu)級(jí)品 精聚氯乙烯（ PVC） ≥98% ≤ ≤ ≤ 一等品 精聚氯乙烯（ PVC） ≥97% ≤ ≤ ≤ 合格品 主要原料購(gòu)買途徑見下表。 設(shè)計(jì)規(guī)模原料選擇與產(chǎn)品規(guī)格 本設(shè)計(jì)規(guī)模為年產(chǎn) 10 萬(wàn)噸聚氯乙烯（ PVC），年實(shí)際工作日為 330 天，日生產(chǎn)能力為 303 噸。 溶液聚合法 溶液聚合法與乳液聚合法基本類似，在溶液聚合中，單體溶解在一種有機(jī)溶劑（如 n丁烷或環(huán)己烷）中引發(fā)聚合，隨著反應(yīng)的進(jìn)行聚合物沉淀下來(lái)。聚合分兩段進(jìn)行，單體和引發(fā)劑先在預(yù)聚合釜中預(yù)聚 1h，生成種子粒子，這時(shí)轉(zhuǎn)化率達(dá) 8%～ 10%，然后流入第二段聚合釜中，補(bǔ)加與預(yù)聚物等量的單體，繼續(xù)聚合。聚合產(chǎn)物為乳膠狀，乳液粒徑 ～ 2μm,可以直接應(yīng)用或經(jīng)噴霧干燥成粉狀樹脂。 乳液聚合法 最早的工業(yè)生產(chǎn)聚氯乙烯（ PVC）的一種方法。聚合反應(yīng)釜是主要設(shè)備，由鋼制釜體內(nèi)襯不銹鋼或搪瓷制成，裝有攪拌器和控制溫度的傳熱夾套，或內(nèi)冷排管、回流冷凝器等。氯乙烯單體應(yīng)盡可能從樹脂中抽除。引發(fā)劑多采用有機(jī)過(guò)氧化物和偶氮化合物，如過(guò)氧化二碳酸二異丙酯、過(guò)氧化二碳酸二環(huán)己酯、過(guò)氧化二碳酸二乙基己酯和偶氮二異庚腈、偶氮二異丁腈等。s 平均聚合度 XS1 / XJ1 2 . 1 0 ≥1340 XS2 / XJ2 ～ 1110～ 1340 XS3 / XJ3 ～ 980～ 1110 XS4 / XJ4 ～ 850～ 980 XS5 / XJ5 ～ 720～ 850 XS6 / XJ6 ～ 590～ 720 聚氯乙烯（ PVC）生產(chǎn)方法 [5] 聚氯乙烯（ PVC）是由氯乙烯單體通過(guò)自由基聚合而成，聚合度 n 一般在50020200 范圍內(nèi)，其分子結(jié)構(gòu)式如下： 聚氯乙烯（ PVC）按聚合方法分四大類：懸浮法聚氯乙烯（ PVC），乳液法聚氯乙烯（ PVC）、本體法聚氯乙烯（ PVC）、溶液法聚氯乙烯（ PVC）。熱穩(wěn)定性和電絕緣性優(yōu)于懸浮法 溶液聚合法 含雜質(zhì)極少純度高，成本高，價(jià)格高。 根據(jù)聚合方法，聚氯乙烯可分為四大類：懸浮法聚氯乙烯，乳液法聚氯乙烯、本體法聚氯乙烯、溶液法聚氯乙烯。 2020 年全球 PVC 消費(fèi)量約為 3500 萬(wàn)噸，預(yù) 計(jì)到 2020 年我國(guó)聚氯乙烯（ PVC）樹脂的需求量將達(dá)到近 1500 萬(wàn)噸， 2020年將達(dá)到 2160 萬(wàn)噸。粒料經(jīng)擠出、吹塑、壓延或注射成型加工為各種制品，也可以直接用混好的粉料（也稱干混料）進(jìn)行硬制 品的加工。此法氯化時(shí)間短，但操作不易掌握，設(shè)備要求高，工業(yè)上較少采用。清漆的漆膜能耐腐蝕、柔軟、耐磨且剝離強(qiáng)度高，用它紡成的絲稱過(guò)氯綸，對(duì)酸、堿、鹽皆穩(wěn)定，適于作耐化學(xué)腐蝕的濾布、工作服、篩網(wǎng)、漁網(wǎng)和運(yùn)輸帶等。 (3) 氯化聚氯乙烯 聚氯乙烯（ PVC）經(jīng)氯化而得的一種熱塑性樹脂，由溶液氯化法制得的，俗稱過(guò)氯乙烯，簡(jiǎn)稱 CPVC，含氯量 61～ 68%，氫原子沒(méi)有全部被氯取代。用機(jī)械共混法使 PVC 與乙烯 醋酸乙烯酯樹脂共混，能起到長(zhǎng)效的增塑作用，改善沖擊強(qiáng)度、耐寒性及加工性。 (D) 氯乙烯接枝共聚物 以乙烯－醋酸乙烯酯樹脂為基材的氯乙烯接枝共聚物，具有優(yōu)良的耐沖擊性、耐氣候性和耐熱性，適于作室