【正文】 溫度等于或接近反應溫度，加入引發(fā)劑，聚合開始。4. 離心脫水緊密型樹脂含水率 8％～15％疏松型樹脂含水率 15％～20％5. 干燥(1) 第一段氣流干燥管干燥： 干燥溫度 140～150℃風速 15m/s物料停留時間 含水率 4％(2) 第二段沸騰床干燥干燥溫度 120℃物料停留時間 12min含水率 ％ 工藝流程圖[31,32]。物料平衡方程：∑F0=∑D+A+∑B （）式中： F0——輸入體系的物料質量； D——離開體系的物料質量；A——體系內積累的物料質量；B——過程損失的物料質量(如跑、冒、滴、漏)。a1 轉化率：84%后處理損失：5%。 聚合釜物料平衡圖 反應前后各物質的質量計算本設計引發(fā)劑(%單體質量)全部結合到聚合物中，并且單體84%轉化為聚合物。 混料槽物料平衡圖 混料前后各物質的質量計算混料槽中損失的PVC量為：M損==因此混料槽中含PVC量為：= kg/B設定混料槽中VCM占原料VCM的質量分數為：2%，出料中VCM的量為：105 2% =12530 kg/B因此回收的VCM量為：M回1=10024012530=87710 kg/B分散劑等其它助劑的量為： kg/B查閱相關資料[16]知此階段需要加入堿液和通入蒸汽，按工藝條件加入42%NaOH溶液72L，：72= kg/B， kg/B。 汽提塔物料平衡圖 汽提前后各物質的質量計算本步驟到篩分、包裝為連續(xù)過程，計算標準相應的轉換為kg/h。K1)密度/(g/cm3)蒸汽壓/(kpa)焓值/( kJ /kg)80120CpPVC= kJ/kg設通入水蒸氣量y kg/h，則蒸汽冷凝放熱量為Q放=y() 設物料吸收熱量為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。 離心部分物料平衡圖 離心前后各物質的質量計算[16]離心操作中PVC的損失量為：104=離心脫水后的濕物料中仍含有23%的水分，則含水量為：()在此階段中助劑和少量VCM隨母液排出，假設此階段將所有助劑都離心脫除了。 物料名稱進料kg/h出料kg/hPVCVCM母液含水分散劑等助劑排出水和助劑量0 0PVC損失0合計 氣流干燥部分物料衡算 物料平衡圖。對氣流干燥部分做物料衡算知：物料衡算結果是正確的。出料PVC量為：=。 沸騰干燥部分物料衡算一覽表物料名稱進料 kg/h出料kg/hPVC 水PVC損失0脫走水分0合計 篩分包裝部分物料衡算 物料平衡圖。 物料衡算表。由前面的計算結果可知，進入氣提塔的VCM的量為： kg/h，經過氣提后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的溫升情況，為后續(xù)工藝設計提供依據。 聚合釜的熱量衡算 有關參數的選擇[16]本設計采用的是135m3聚合釜，其相關參數是：釜內直徑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10600mm，內冷擋板直徑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。 夏季時聚合釜熱量衡算 ℃。 夏季時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聚合反應熱0793593450聚合釜1308984600冷卻水8499182500合計980816710980816710 汽提塔的熱量衡算[34,36]，氯乙烯：℃= cal/g設物料吸收熱量為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預熱器的熱負荷 Q=(－) =h1損失的熱量 Q損== kJ(2) 空氣濕度的計算 由空氣—水系統(tǒng)的焓—溫度圖可查知：夏季：℃時，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的相關數據在平均溫度下用內插法可算得：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： (1+ H1ˊ) = kg/ h2. 廢氣出口溫度t2的計算(1) 濕度的計算前五室出來的干空氣為：L夏= kg絕干氣/ h由前面計算知： H2夏= kg/ kg絕干氣已知溫度：t2=60℃，已知第六室冷風用量為熱風用量的1/5 則有：夏季：1/5L夏=1/5= kg絕干氣/ h可設：夏：t進=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=10℃ t出=30℃濕物料在第Ⅴ室出口溫度：θ2=75℃產品出口溫度：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絕干氣冷風用量： 夏季： kg干空氣/ h冷風帶走的熱量為：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. 熱水用量的計算由前面計算知：Q總= kJ /h熱水提供的熱量= Q總85% =85% = kJ /h熱水：t進=90℃ I= kJ/kg t出=80℃ I= kJ/kg可知：G(－)= 可得熱水用量：G= kg/ h5. 預熱空氣蒸汽用量設循環(huán)水使用中無熱量損失，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 設備選型 聚合釜的選擇 釡外型尺寸及內部構件輔助設備的參數[40] 135m3PVC聚合釜的技術特性表[40]指標釜體夾套釜體設計壓力/Mpa設計溫度/℃工作介質容積／m2傳熱面積/ m2內徑 壁厚高徑比主體材料腐蝕裕度/mm焊縫系數容器類別內表面處理159 159VCM 水 135 —，體外冷凝器3404200mm(24+3) mm 51 mm6mmSA516Gr70＋SA240 316L SA285B/SA105 1 Ⅱ釜內表面拋光Ra ～ ， 內件外表面拋光Ra 傳動攪拌裝置傳動方式電動機參數減速機扭矩變矩器攪拌器形式軸封形式拌拌轉速(r/min)上傳動6000v，355kw，4P，50Hz，dⅡBT4B2SV12，I=EL9三層平直葉槳式雙端面機械密封91(60～120)生產能力(t/a) ≥60000設備質量/t 聚合釜臺數及設備后備系數的計算[34,36,40,41]加料時間：水和單體：70min 助劑：30min冷攪時間：25min出料時間：25min排空時間：30min清釜時間：30min聚合輔助時間：τa=302+252+70+30=210min= h聚合時間： τR=每釡聚合時間：τT=τR+τa =+=10 h每天生產的批次： 有相關文獻查知。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，由于其在簡單、造價低、密封性能好。漿式攪拌器直徑Dj=(1/4~3/4)D ()，則可設Dj=1/2D=2100 mm。拌拌轉速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文獻知，對于D3000mm以上的PVC聚合釜，一般采用錦西化工機械(集團)公司生產的DN300的大口徑彈簧式安全閥。采用108mm4mm無縫鋼管，接管與封頭內表面磨平。 混料槽的選擇[20]由混料槽物料衡算的數據知，PVC的質量為：，VCM的質量為：100240kg/B，水的質量為：。110=≈13 (個)，為確保設備維修是不影響生產，選用一臺備用機，所以本設計選14個混料槽。可知進入氣提塔的料漿的體積為：V氣提=++，則所用汽提塔的個數為：n2=247。(2)該離心機的分離原理是離心沉降而不同于離心過濾，轉鼓上無孔，因此分離因數較高。為使離心機不在滿負荷條件下長期運行，每小時濕基按8t計算。本設計所用LW—720A型臥螺離心機的部分參數為：轉鼓直徑和長度：7202880轉鼓轉速：2500 r/min最大分離因素：2510混合液處理量：40~110 m3/h，單機小時濕基產量可達8~22 t/h差轉速：5~35 r/min電動機型號：Y280M—4轉速：1480/1470 r/min主機動工率：90 kw輔機動工率：30 kw主機重量：8000 kg外形尺寸(長寬高mm)：479020501300 氣流干燥床的選擇[44,45]本設計擬采用的干燥床為脈沖式氣流干燥床，此干燥床的熱風在加料段，有利于將加料器中加入的團塊狀料充分地分散，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。 沸騰干燥床的選擇[6,39]查閱相關文獻以及前面的物料和熱量衡算可知