【正文】 熱量 Q2=(75－55)= kJh1i1=(+) 145+2490 = kJ/ kg(干空氣) (1－)= ，水分氣化量W1=?！?；熱損失為預(yù)熱氣體中獲得熱量的5%計(jì)算。K1，105℃時(shí)的焓值H=。假設(shè)進(jìn)口處冷卻水的溫度為5℃，出口處水的溫度為30℃，則循環(huán)冷卻水用量為W= kg/B。 脫鹽水和VCM的部分已知數(shù)據(jù)表重量kg/ht初t 末△tCp/ kJ /(kg.℃)脫鹽水105955540VCM105955540由于廠址選擇的限制，應(yīng)根據(jù)太原地區(qū)的不同季節(jié)情況，設(shè)計(jì)不同的加熱量?！妫酆细獖A套和內(nèi)冷擋板采用22℃冷水，體外冷凝器采用32℃循環(huán)水，設(shè)計(jì)壓力釜體：，夾套： MPa，單釜生產(chǎn)能力7104t/a。 熱量衡算方程[33]能量守衡表達(dá)式為： ∑Q入=∑Q出+∑Q損 ()式中：∑Q入——輸入設(shè)備熱量的總和； ∑Q出——輸入設(shè)備熱量的總和；∑Q損——損失熱量的總和。 連續(xù)部分物料衡算一覽表物料名稱進(jìn)料kg/h出料kg/hVCM水蒸汽冷凝水 0分散劑等PVC回收VCM 0損失PVC 0損失水 0合計(jì) 4 能量衡算在新設(shè)計(jì)的生產(chǎn)車間，能量衡算的主要目的是確定設(shè)備的熱負(fù)荷。則包裝入庫(kù)的絕干PVC樹脂量為：=。對(duì)沸騰干燥部分做物料衡算知：物料衡算結(jié)果是正確的。 氣流干燥部分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) 沸騰干燥部分物料衡算 物料平衡圖。則出料PVC量為：= kg/h。對(duì)離心部分做物料衡算知：物料衡算結(jié)果是正確的。 物料衡算表?！?，105℃時(shí)的汽化熱ΔHVCM= kJ /mol 水蒸氣：℃= kJ/kg 氯乙烯的部分物性參數(shù)溫度/℃熱容Cp/(cal/g 物料衡算表。 物料衡算表?！娣磻?yīng)時(shí)間：7h原輔材料：脫鹽水，單體氯乙烯(VCM)，分散劑聚乙烯醇(PVC)，PH調(diào)節(jié)劑碳酸氫銨和氨水，聚合物分子量調(diào)節(jié)劑(巰基乙醇)，引發(fā)劑過(guò)氧化二碳酸二乙基己酯(EHP)和過(guò)氧化二碳酸二異丙酯(IPP)，防粘釜?jiǎng)?，終止劑二乙基羥胺(DEHA)，緩釋阻垢劑(H9)，堿液(40%)等。a1 生產(chǎn)時(shí)間：300d在化學(xué)工程中，設(shè)計(jì)或改造工藝流程和設(shè)備，了解和控制生產(chǎn)操作過(guò)程，核算生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)效益，確定主副產(chǎn)品的產(chǎn)率，確定原材料消耗定額，確定生產(chǎn)過(guò)程的耗損量，便于技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)有的工藝過(guò)程進(jìn)行分析，選擇最有效的工藝路線，確定設(shè)備容量、數(shù)量及主要尺寸，對(duì)設(shè)備進(jìn)行最佳設(shè)計(jì)以及確定最佳操作條件等都要進(jìn)行物料衡算。聚合釜內(nèi)物料即被輸送到出料罐，大部分未反應(yīng)的VCM在此被回收，帶有未反應(yīng)VCM的漿料隨后被泵送到汽提塔進(jìn)料罐，繼續(xù)回收未反應(yīng)VCM，殘留的VCM在漿料汽提塔內(nèi)脫除并被送往回收系統(tǒng)，來(lái)自汽提塔的漿料通過(guò)離心機(jī)將大部分水脫去，進(jìn)入流化床干燥器，合格的樹脂送至成品料倉(cāng)，包裝出廠。噴涂完畢后，根據(jù)配方量，在攪拌下，首先開始加入脫鹽水，然后依次開始VCM和分散劑、引發(fā)劑等物料的加入。 工況溫度的選擇根據(jù)王振華等[27]對(duì)太原市1916～2000年氣溫變化規(guī)律研究溫度的研究可知，太原市春季平均溫度變化范圍為：~℃；夏季平均溫度變化范圍為：~℃；秋季平均溫度變化范圍為：~℃；冬季平均溫度變化范圍為：﹣~﹣℃。臥式多室內(nèi)加熱沸騰床干燥流程簡(jiǎn)述如下：由離心機(jī)分離出的濕基物料經(jīng)破碎機(jī)破碎后均勻加入干燥床前部，由空氣吸入筒來(lái)的清凈空氣經(jīng)空氣預(yù)熱器(用母液水預(yù)熱)預(yù)熱到一定溫度后進(jìn)入空氣過(guò)濾器，然后由鼓風(fēng)機(jī)經(jīng)空氣加熱器(蒸汽加熱)升至一定溫度后送人干燥床底部風(fēng)室。氣流干燥器實(shí)際上就是一根長(zhǎng)管，約五分之一部分的管徑較細(xì)，屬加速干燥段。母液水的熱能可用于干燥空氣的預(yù)熱及入料水的預(yù)熱等。但進(jìn)料溫度也不能過(guò)低，否則會(huì)嚴(yán)重影響干燥器床溫的穩(wěn)定，同時(shí)增加干燥系統(tǒng)的能耗。樹脂漿料進(jìn)行離心脫水前，應(yīng)盡量使?jié){料濃度均勻，故離心槽應(yīng)設(shè)置攪拌裝置。現(xiàn)有的塔式汽提技術(shù)基本上是引進(jìn)技術(shù)，或在消化、吸收引進(jìn)技術(shù)后再創(chuàng)新。 氣提系統(tǒng)[20]本設(shè)計(jì)采用塔式汽提。單體貯槽出口管通過(guò)氣動(dòng)閥與原有單體泵入口管相連，按比例送入聚合釜，單體貯槽設(shè)有分水缸，每次壓料前向單體水分離器排水1次，單體水分離器夾套通熱水，排空管接入氣柜，水要不定期排至地溝。聚合需要時(shí)，回收VCM與新鮮VCM按一定比例混合使用。 氯乙烯單體回收冷凝系統(tǒng)[20]1. 回收氯乙烯（VCM）單體的選用參考邴涓林等[1,3]對(duì)國(guó)內(nèi)各PVC生產(chǎn)廠的回收技術(shù)，即傳統(tǒng)的回收技術(shù)、日本信越回收技術(shù)和美國(guó)古德里奇回收技術(shù)的介紹，本設(shè)計(jì)采用主流的美國(guó)古德里奇回收技術(shù)。 135m3聚合釜結(jié)構(gòu)示意圖(2) 規(guī)格：釜內(nèi)直徑4200mm，釜直通高度8510mm，容積135m3。 1. 135 m3聚合釜原料的選用標(biāo)準(zhǔn)選用的135 [26]。氯乙烯的懸浮聚合是將液態(tài)的氯乙烯在攪拌的作用下分散成液滴(約50μm)，懸浮在溶有分散劑的水介質(zhì)中，在水中形成分散和聚并動(dòng)態(tài)平衡的小液滴，每個(gè)液滴相當(dāng)于一個(gè)聚合體系，溶于單體的引發(fā)劑在聚合溫度下分解成自由基，引發(fā)氯乙烯單體的聚合。而且對(duì)無(wú)機(jī)熱穩(wěn)定劑改性效果越好(如用硅烷或鋁酸酯改性)，對(duì)聚合的影響越小，聚合轉(zhuǎn)化率也越高。根據(jù)需要還可加入無(wú)機(jī)填料、抗沖改性劑和顏料等。聚合反應(yīng)溫度控制在177。在聚合系統(tǒng)中加人PH調(diào)節(jié)劑碳酸氫銨，維持釜內(nèi)體系的PH值在中性范圍，確保分散劑和聚合體系的穩(wěn)定性，使PVC樹脂具有較好的粒度。目前大部分生產(chǎn)企業(yè)選用復(fù)合引發(fā)劑體系，盡量避免反應(yīng)放熱峰的出現(xiàn)或盡量減小峰高，使反應(yīng)速率盡可能均勻，這樣聚合反應(yīng)熱就能及時(shí)移出，達(dá)到安全平穩(wěn)生產(chǎn)的目的。包永忠等[24]通過(guò)研究聚乙烯醇助分散劑對(duì)懸浮聚氯乙烯樹脂顆粒特性的影響發(fā)現(xiàn)，在復(fù)合主分散劑PVA/HPMC(羥丙基甲基纖維素)基礎(chǔ)上加入LM22(聚乙烯醇助分散劑)助分散劑，隨著含量增加分散體系水溶液—三氯乙烯界面張力和保膠能力降低，PVC樹脂的平均粒徑和增塑劑吸收量增加，PVC樹脂顆粒表面粗糙度增加并逐漸出現(xiàn)少皮膜的表層結(jié)構(gòu)，顆粒內(nèi)部孔隙率增加，初級(jí)粒子聚集程度降低，顆粒內(nèi)部孔徑分布變窄。 分散劑的影響[23]分散劑及適當(dāng)?shù)臄嚢鑿?qiáng)度可以優(yōu)化VCM液滴的分散，提高PVC顆粒粒徑的規(guī)整度、顆粒的多孔性和干流動(dòng)性，改善PVC的塑化性能，提高PVC的白度和加工性能。一般入料純水通過(guò)真空脫氧后加入聚合釜。氯乙烯單體中的高沸物主要為二氯乙烷和乙醛，單體中含量低時(shí)，可以清除PVC大分子端基雙鍵，對(duì)PVC熱穩(wěn)定性有好處，二氯乙烷和乙醛等高沸物在較高含量下才顯著影響聚合度及反應(yīng)速率。乙炔含有叁鍵，氫原子又活潑，既可以和游離基加成，又可發(fā)生氫原子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，這種轉(zhuǎn)移反應(yīng)速率比單體髙，但產(chǎn)生游離基的活性都比較低。本設(shè)計(jì)采用的是間歇式操作方式。目前，大釜技術(shù)和先進(jìn)的除熱手段在工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，容積為200m3的聚合釜已屢見不鮮。其技術(shù)開發(fā)的核心，依然是如何開發(fā)新型引發(fā)劑、分散劑、防粘釜?jiǎng)┮约捌渌鷦?，以提高聚合反?yīng)速率，縮短聚合生產(chǎn)周期；關(guān)鍵工藝技術(shù)所面臨的也還是傳熱和攪拌這兩個(gè)基本問(wèn)題。另外，為進(jìn)一步提高懸浮法生產(chǎn)的通用樹脂和專用樹脂的質(zhì)量，提高產(chǎn)品的專用化、市場(chǎng)化水平，國(guó)外廠家在聚合工藝的工藝條件及配料體系等方面做了大量的研究工作，進(jìn)一步提高了聚合轉(zhuǎn)化率，縮短了聚合周期，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)也開發(fā)出一系列性能好、易于加工的PVC專用樹脂如：超高(或超低)聚合度樹脂、高表觀密度樹脂、無(wú)皮樹脂、耐輻射樹脂、醫(yī)用樹脂、耐熱樹脂等。現(xiàn)在懸浮法聚氯乙烯品種日益廣泛，應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，除了通用型的樹脂外，特殊用途的專用樹脂的開發(fā)越來(lái)越引起PVC廠家的關(guān)注，球形樹脂、高表觀密度建材專用樹脂、消光樹脂、超高(或超低)分子質(zhì)量樹脂等已成為開發(fā)的熱點(diǎn)[21]。工藝特點(diǎn)：懸浮聚合法生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂的一般工藝過(guò)程是在清理后的聚合釜中加入水和懸浮劑、抗氧劑，然后加入氯乙烯單體，在去離子水中攪拌，將單體分散成小液滴，這些小液滴由保護(hù)膠加以穩(wěn)定，并加入可溶于單體的引發(fā)劑或引發(fā)劑乳液，保持反應(yīng)過(guò)程中的反應(yīng)速度平穩(wěn)，然后升溫聚合，一般聚合溫度在45~70℃之間。m，主要是20~40181。當(dāng)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到60%~85%(根據(jù)配方而定)時(shí)終止反應(yīng)，并在聚合釜中脫氣、回收未反應(yīng)的單體，而后在釜內(nèi)汽提，進(jìn)一步脫除殘留在PVC粉料中的VCM，最后經(jīng)風(fēng)送系統(tǒng)將釜內(nèi)PVC粉料送往分級(jí)、均化和包裝工序。 本體聚合生產(chǎn)工藝[20]本體聚合生產(chǎn)工藝，其主要特點(diǎn)是反應(yīng)過(guò)程中不需要加水和分散劑。引發(fā)劑的種類雖然依然還是偶氮化合物類、有機(jī)過(guò)氧化物類、無(wú)機(jī)過(guò)氧化類以及氧化還原體系等，但其品種的研究開發(fā)十分活躍，性能也不斷得到拓展。但在實(shí)際生產(chǎn)中，多數(shù)控制在5％~8%。產(chǎn)品粒度分布窄，品均粒度為130~150μm。其主要功能是提供適宜的除熱能力。第二反應(yīng)器的長(zhǎng)徑比為5:1，材質(zhì)為碳鋼搪瓷，0~20o斜臥放置。關(guān)鍵工藝指標(biāo)轉(zhuǎn)化率的控制范圍一般在5%~8%之間。赫斯特(Hoechst)公司開發(fā)的連續(xù)懸浮聚合工藝、意大利阿托公司以法國(guó)PechinenSaintGobain的兩段法本體合工藝，具有較為鮮明的傳統(tǒng)技術(shù)特色。反應(yīng)器內(nèi)頂部表面溫度要求低于30℃。操作時(shí)，該結(jié)構(gòu)一方面可使反應(yīng)器頂部只存有少量氣相物，從而減小了氣液相界面；另一方面，該氣相部分還具有聚合壓力安全緩沖裝置的作用。韓國(guó)LG化學(xué)、日本的太陽(yáng)乙烯衍生物公司、信越(ShinEtsu)化學(xué)工業(yè)公司、金子公司和新第一塑料公司等公司開發(fā)的連續(xù)懸浮聚合工藝流程較為典型。每噴涂一次，可以連續(xù)350～500釜次不用人工清釜。從提高生產(chǎn)效率層面上看，所普遍采用的技術(shù)手段是：開發(fā)和應(yīng)用新型復(fù)合引發(fā)劑、發(fā)散劑；采用計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)工藝；采用多種強(qiáng)化傳熱措施(如增加回流冷凝器)等。日箭(Sun Arrow)擁有多牌號(hào)產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)。此外，歐洲的其他一些公司，如意大利的賽斯(Cris)公司則是在防粘釜技術(shù)方面領(lǐng)先。青島海晶化工集團(tuán)有限公司于2001年成功開發(fā)了1套工藝技術(shù)先進(jìn)、操作簡(jiǎn)單方便、投資經(jīng)濟(jì)合理、居國(guó)內(nèi)同行業(yè)領(lǐng)先水平的聚氯乙烯裝置，使公司聚氯乙烯裝置產(chǎn)能由4萬(wàn)t/a擴(kuò)大至8萬(wàn)t/a[14]。該成套工藝技術(shù)主要包括聚合生產(chǎn)配方、密閉入料、等溫水入料、高效防粘釜、中途注水、新型汽提、新型旋風(fēng)干燥、粉料輸送和成品混料、高壓回收氯乙烯單體、全自動(dòng)包裝碼垛和DCS控制等項(xiàng)技術(shù)[9]。內(nèi)蒙古億利化學(xué)工業(yè)有限公司40萬(wàn)t PVC項(xiàng)目采用懸浮法生產(chǎn)聚氯乙烯，有聚合、干燥、成品三大裝置。目前，世界各大PVC廠家都已形成了各自的工藝特點(diǎn)和風(fēng)格，并已擁有許多專利和技術(shù)，也有各自追求的工業(yè)目標(biāo)。2006年我國(guó)PVC產(chǎn)業(yè)保持快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，全年產(chǎn)能1099萬(wàn)噸，整體供求關(guān)系發(fā)生了較大的變化[5]。2001年，全球聚氯乙烯生產(chǎn)能力已達(dá)到3 313萬(wàn)t，消費(fèi)水平比2000年略有增加，為2882萬(wàn)t[3]。PVC溶解在丙酮二硫化碳或丙酮苯混合溶劑中，用于干法紡絲或濕法紡絲而成纖維，稱氯綸。PVC為無(wú)定形結(jié)構(gòu)的白色粉末，支化度較小。它是由氯乙烯在引發(fā)劑作用下聚合而成的熱塑性樹脂，是氯乙烯的均聚物。PVC很堅(jiān)硬，溶解性也很差，只能溶于環(huán)己酮、二氯乙烷和四氫呋喃等少數(shù)溶劑中，對(duì)有機(jī)和無(wú)機(jī)酸、堿、鹽均穩(wěn)定，化學(xué)穩(wěn)定性隨使用溫度的升高而降低。自1997年以來(lái)，聚氯乙烯的產(chǎn)量以3%/a速度遞增。北美、歐洲(包括俄羅斯)和非洲、遠(yuǎn)東地區(qū)超過(guò)全球聚氯乙烯產(chǎn)量和需求量4/5，懸浮聚合法樹脂占生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂90%以上，2006年世界聚氯乙烯產(chǎn)能3562萬(wàn)噸，實(shí)際產(chǎn)量3262萬(wàn)噸，產(chǎn)量的增長(zhǎng)主要來(lái)自中國(guó)。 國(guó)內(nèi)外聚氯乙烯懸浮聚合的工藝進(jìn)展經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的不懈努力，PVC生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)取得了較大進(jìn)展。以北京二化、山東齊魯石化公司和上海氯堿總廠等為代表的古德利奇大釜技術(shù)、工藝計(jì)算機(jī)自控技術(shù)和防粘釜技術(shù)等，均已達(dá)到和接近國(guó)際先進(jìn)水平。懸浮法PVC大型生產(chǎn)裝置成套工藝技術(shù)是北京化二股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱北京化二)在消化吸收數(shù)套國(guó)外引進(jìn)裝置的基礎(chǔ)上，汲取多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況而自主研制開發(fā)的工藝技術(shù)。目前我國(guó)的PVC 生產(chǎn)技術(shù)與國(guó)外還有一定的差距，技術(shù)的“引進(jìn)—吸收—消化—?jiǎng)?chuàng)新”是目前PVC 生產(chǎn)的主要途徑，通過(guò)對(duì)汽提技術(shù)及設(shè)備、干燥器、聚合配方、防粘釜技術(shù)等的改進(jìn)，提高了我國(guó)PVC生產(chǎn)企業(yè)的效益，發(fā)展了我國(guó)的PVC工業(yè)[1113]。赫斯特(Hoechst)公司的懸浮聚合技術(shù)和密閉聚合釜技術(shù)、許爾斯(Werke Huls)公司的懸浮聚合技術(shù)以及法國(guó)阿托(ATO)化學(xué)公司懸浮聚合汽提技術(shù)目前居于世界領(lǐng)先地位。佳友(Sumitomo)化學(xué)公司懸浮聚合樹脂產(chǎn)品的質(zhì)量品質(zhì)最好。對(duì)于懸浮聚合工藝主要發(fā)展方向是積極開發(fā)連續(xù)懸浮聚合工藝流程，并已取得許多重要成就。該防粘釜?jiǎng)o(wú)毒無(wú)害。目前，平均清釜周期多數(shù)己達(dá)100～500釜次。其外形特征是頂端部分較小。第二反應(yīng)器的熱負(fù)荷較大，其聚合熱采用冷卻夾套換熱方式。a)。工藝目標(biāo)是獲得窄的粒度分布。攪拌速度為600r/min，以便于形成軸向活塞流。第三反應(yīng)器與第一聚合釜結(jié)構(gòu)及放置方式均相同，但材質(zhì)為不銹鋼，夾套除熱，攪拌速度為50r/min。該流程可用于聚合溫度為50~66℃的PVC生產(chǎn)。第一反應(yīng)器反應(yīng)溫度控制為25~26℃，以獲得低的單體轉(zhuǎn)化率(小于1%)，防止形成粘壁物。這些技術(shù)的應(yīng)用，不僅縮短了操作周期，而且也大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了衛(wèi)生等級(jí)，保護(hù)了操作人員和環(huán)境。其中以懸浮法生產(chǎn)的PVC占PVC總產(chǎn)量的近90%，在PVC生產(chǎn)中占重要地位，近年來(lái)，該技術(shù)已取得突破性進(jìn)展。聚合釜在接收到預(yù)聚合的“種子”后，再加人一定量的VCM單體、添加劑和引發(fā)劑，在這些“種子”的基礎(chǔ)上