【正文】 (mol [4] 則 HCl 溶于水放出的熱量為： ()/= 水液化放出的熱： Q= ()= ∴ Q3=+= ∴ Q4=Q 乙炔 ＋ Q 氯化氫 ＋ Q 氧氣 ＋ Q 水蒸氣 ＋ Q 鹽酸 = 20852 （ 1325 ）＋ （ 1325 ）＋ （ 1325）＋ （ 1325）＋ 3214 （ 1325） = = Q2: 5%Q2=Q5 ∵ Q1＋ Q2＋ Q3=Q4＋ Q5 ∴ 0＋ Q2＋ = ＋ 5%Q2 ∴ Q2= kJ Q5= kJ 表 石墨冷卻器熱量衡算表 項目 入方 /kJ 項目 出方 /kJ 28 CH≡CH 0 CH≡CH HCl 0 HCl O2 0 O2 H2O 0 H2O 冷凝熱 鹽酸 鹽水吸熱 損失 Σ Σ 石墨預(yù)熱器 已知表 表 石墨預(yù)熱器物料衡算表 進料 質(zhì)量 /kg W/% 出料 質(zhì)量 /kg W/% CH≡CH 20852 CH≡CH 20852 HCl HCl O2 O2 H2O H2O Σ Σ 進料溫度： 13℃ ，出料溫度： 75℃ 以 13℃ 計算為基準(zhǔn) C 乙炔 = kJ(kg ℃ )1 C 氯化氫 = kJ(kg= 103kg 90％＝ 103kg 剩余的為聚氯乙稀溶液的質(zhì)量為 M 溶 ＝ M 料 － M 水 39。＋ M 除 ＝ 103kg＋ 103kg= 103kg=M’ 物料平衡 表 出料槽的 物料衡算表 進料 質(zhì)量 / kg 出料 質(zhì)量 /kg 氯乙烯 103 聚氯乙烯 103 水 103 氯乙烯 103 助劑 103 水 103 聚氯乙烯 103 助劑 103 氯乙烯回收 103 Σ 103 Σ 103 汽提塔 聚氯乙烯 氯乙烯 水 助劑 出料槽 聚氯乙烯 氯乙烯 水 助劑 氯乙烯回收 24 圖 物料衡算方框圖 此 過程中回收剩余的占總量的 2％的氯乙烯單體，出料為料漿。+ M2+ M3＝ 103kg＋ 103kg＋ 103kg＋ ＝ 103kg 可得 M39。 聚合段的物料計算 聚合釜 設(shè)生產(chǎn)裝置年產(chǎn)量： 30 萬噸；設(shè)一年開工 300 天，每天分三批生產(chǎn)， 聚合物一般進行到轉(zhuǎn)化率為 85%～ 90%[2]（本設(shè)計中取 88%） 圖 物料衡算方框圖 （ 1） 進料計算 氯乙烯 水 助劑 聚合釜 聚氯乙烯 氯乙烯 水 助劑 氯乙烯單體損失 22 聚合總共所需單體量： M0=300000t/88%=每批生產(chǎn)所需的單體量： M1= 103kg/(330 3)= 103kg 其中無離子水：氯乙烯單體＝ ： 1 （參照株化的生產(chǎn)資料的數(shù)據(jù)） 所以：無離子水的質(zhì)量 ： M2= 103 = 103kg 此外：助劑質(zhì)量：氯乙烯單體質(zhì)量＝ ： 100 （參照株化數(shù)據(jù)） 所以：助劑質(zhì)量： M3= 103kg 5 104= 進 料 的 總 質(zhì) 量 ： M= M1+ M2+ M3= 103kg+ 103kg+ = 103kg （ 2） 出料 的計算 產(chǎn)生的聚合物的質(zhì)量： M139。 +2 247。 本設(shè)計選?。?n CH≡CH ： nHCl=1: (1)進料 表 進料氣 組成 進料氣 組分 含量 /% 乙炔 氯化氫 混合器 CH≡ CH HCl O2 H2O 游離氯（可忽略） 14 乙炔氣 CH≡CH H2O 氯化氫 氣 HCl H2O O2 ∴ 進 混合器 需乙炔氣： 802/%=804kmol/h 進 混合器 需氯化氫 氣 ： 802∴ CH≡CH ： 802kmol/h=20852kg/h HCl： 802= O2： 0. 1%=H2O： 8040. 25%+0. 1%=(2)出料 依據(jù)：水分以酸霧的形式進入下一層，有微量水分以濃鹽酸形式流出，這里計算時忽略流出的濃鹽酸的量。由塔頂出來的 VCM/ OH2 混合氣體經(jīng)過塔頂冷凝器除水后， VCM 去壓縮冷凝崗位冷凝成液態(tài)至回收單體貯 槽。 在池內(nèi)加工業(yè)水，再加氯化鈣，將鹽水比重調(diào)制 ～ ，按需送鹽水 蒸發(fā)器。由低沸塔進入高沸塔的氯乙烯，經(jīng)調(diào)節(jié)閥控制流量，減壓后進入高沸塔。 (2)合成轉(zhuǎn)化。燃燒時火焰溫度達(dá)到 2020℃左右，并發(fā)出熱和光， 正?；鹧娉是喟咨?經(jīng)破碎好的電石裝進電石吊斗，推到提升口，由電動葫蘆吊到三樓，送到 發(fā)生器加料貯存，用 2N 置換其中的乙炔氣后，電石在繼續(xù)通 2N 的情況下， 經(jīng)第一貯斗碟伐放入第二貯斗，第二貯斗電石經(jīng)過 電磁振動加料器加入發(fā)生器內(nèi)。 （ 5） 溶液聚合。目前各樹脂廠生產(chǎn)的懸浮法 PVC 樹脂，基本上都是疏松型的。生產(chǎn)的 PVC 樹脂純度較高，質(zhì)量較好，結(jié)構(gòu)規(guī)整，孔隙率高而均勻。在世界眾多的塑料品種中， PVC 以其優(yōu)良的綜合性能，便宜的價格以及與氯堿工業(yè)關(guān)系密切，自 30 年代工業(yè)化以來，一直受到各工業(yè)國的普遍重視，保持著長盛不衰的發(fā)展勢頭，是目前世界上僅次于聚乙烯的第二大宗塑料品種。因此聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)工廠目前多數(shù)使用復(fù)合引發(fā)劑，即兩種引發(fā)劑的混合物。處理后的水pH應(yīng)在 5～ 范圍，硅膠含量≤ 。帶有芳 香氣味 （ 2） 屬易燃易爆物質(zhì)，遇火焰即可燃燒爆炸，在空氣中爆炸范圍為~%，故在有氯乙烯存在的地方都要嚴(yán)禁煙火及撞擊火花的產(chǎn)生。 表 電 石批次劃分和采樣桶數(shù)百分比 批次 /t 5 5～ 15 15～ 25 25～ 35 35～ 50 桶口處取樣 /% 20 12 8 7 6 測粒度取樣 /% 10 6 5 4 3 氯化氫的分子式 HCl ,分子量 。 第 二 章 PVC 原輔材料說明 電石 電石是由碳和氧化鈣（生石灰）在電阻電弧爐內(nèi)于高溫條件下化合而成的，所以它的化學(xué)名叫碳化鈣， 分子式 2aCC ，分子量 。 目前 ， 我國 PVC 消費主要集中在華南和華東地區(qū) ， 廣東 、 浙江 、 福建 、 山東和江蘇等省份的消費合計約占全國總消費量的70%， 其中 ， 廣東和福建省市場需求量最大 ， 但產(chǎn)能不足 ， 進口 PVC 所占比例較高 ； 華東地區(qū)的江蘇 、 山東和浙江省 PVC 加工工業(yè)比較發(fā)達(dá) ， 三省的消費量約占國內(nèi)總消費量的 34%； 華北地區(qū)產(chǎn)銷基本平衡 。 2020 年人均消費量 3 kg 左右 , 2020 年達(dá)到 7 kg 左右 ,而發(fā)達(dá)國家年人均消費量則接近 20 kg,國內(nèi) PVC消費市場發(fā)展?jié)摿薮蟆?PVC 的介電性能與溫度有關(guān)，溫度升高，介電性能變差。這是由于 PVC分子沿主鏈存在有許多極性鍵，大分子與大分子之間的結(jié)合力強，可以耐酸、堿和非極性溶劑的作用，因此，耐化學(xué)腐蝕性能優(yōu)良。 PVC 的性質(zhì) 物理性質(zhì) （ 1） 外觀 聚氯乙烯樹脂尾白色粉末微粒，但工業(yè)產(chǎn)品夾帶分解產(chǎn)物或機械雜質(zhì)，使樹脂發(fā)黃或有黑色的雜質(zhì)，統(tǒng)稱為黑黃點。其中硬 PVC 大約占市場的 2/3，軟 PVC 占1/3。 PVC 為無定形聚合物，含結(jié)晶度 5%— 10%的微晶體，熔點為 175，目前商品化的 PVC 樹脂的平均相對 分子質(zhì)量范圍在 105～ 106之間，國產(chǎn)通用型懸浮 PVCSG1～ SG8 型平均相對分子質(zhì)量則在 4 105～ 1 106之間。 3．主要設(shè)備的裝配圖 。此設(shè)計有說明書一份、圖紙四張。 6．三廢處理安全與防火技術(shù)。 由于 經(jīng)驗不足， 水平有限，設(shè)計 中 難免存在紕漏和不足之處，敬請各位老師和同學(xué)批評指正。 1959 年，國內(nèi)建成 4 個生產(chǎn)能力 6000 噸／年的聚氯乙烯廠，即北京化工二廠、上海天原化工廠、天津化工廠、天津大沽化工廠， 1970 年國內(nèi)聚氯乙 烯樹脂廠增加到 20家，但規(guī)模都叫小， 1978 年從日本東洋工程公司引進了兩套 20 萬噸／年聚氯乙烯廠，分別在齊魯石化公司和上海吳涇建廠。 硬制品 主要包括各種型材、管材、硬片、瓶類、汽車配件、 異型材 等 PVC 材料用途極廣， 主要用于制作： pvc 卡片； pvc 貼牌； pvc 鐵絲；pvc 窗 簾； pvc 涂塑電焊網(wǎng)； pvc 發(fā)泡板、 pvc 吊頂、 pvc 水管、 pvc 踢腳線等以及穿線管、電纜絕緣、塑料門窗、塑料袋 等方面。通常要求在 %%。聚氯乙烯只是在火焰上才能燃燒并分解，放出氯化氫，離開火焰立即熄滅。 2020 年有所回升。 8％。 未來我國 PVC 樹脂消費將繼續(xù)以硬制品為主要發(fā)展方向 。 （ 4） 電石與水作用生成乙炔和氫氧化鈣。 (4)氯化氫是制造合成材料的重要原料，可用它來制造 PVC 等合成材料。 （ 5） 氯乙烯性質(zhì)活潑，它能起加成反應(yīng)，易起聚合反應(yīng)，它能與丁二烯、乙烯、丙稀腈、醋酸乙烯、丙烯酸酯等共聚物。輔助分散劑主要是小分子表面活性劑和低水解度聚乙烯醇。 防粘釜劑 在生產(chǎn)聚氯乙烯過程中，樹脂粘結(jié)于反應(yīng)釜壁上形成釜垢時懸浮法生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂必須解決的工藝問題之一，較先進的方法時加入防釜劑。 各種生產(chǎn)工藝介紹 (1)本體聚合 。選取不同的分散劑，可以得到顆粒結(jié)構(gòu)和形態(tài)不同的兩類樹脂。 （ 4） 微懸浮聚合 。乳液法是生產(chǎn)糊樹脂的方法，工藝復(fù)雜、成本較高且樹脂質(zhì)量較差。經(jīng)清凈后的乙炔氣帶有酸性，進入中和塔用堿液除去，中和塔出來的乙炔氣進入二臺串聯(lián)的列管冷凝器除去大量水分后，送氯乙烯工序。 由乙炔工段送來的粗乙炔氣經(jīng)砂封與來自 HCL 工序的HCL 經(jīng)緩沖罐通過孔板流量計調(diào)節(jié)配比在混合器內(nèi)充分混合，進入石墨冷卻器內(nèi)在﹣ 35℃鹽水下進行冷卻到﹣ 14℃ 177。 (4) 精餾 。 ﹣ 35℃鹽水系統(tǒng) 。漿料由泵送至料漿貯槽，為反應(yīng)的單體經(jīng)回收單體真空泵回收至 VC 氣柜，去回收裝置進行加壓冷凝回收。 第四章 物料衡算 合成段的計算 計算 依據(jù) （ 1） 生產(chǎn)能力 年產(chǎn) 30萬噸的聚氯乙烯 年工作日：以 300 天計算 日產(chǎn)量： 3010 410 3/300=106 kg/d 13 小時產(chǎn)量： 3010 410 3/3002 4= 104kg/h ∵ 聚合物一般進行到轉(zhuǎn)化率為 85%～ 90%[2]，再加上在洗滌樹脂、包裝工段的損失，這里取轉(zhuǎn)化率為 88%。 [3] (1)進料 組成為 CH≡CH ： 20852kg HCl： O2： H2O： (2)出料 組成為 CH2=CHCl： （ 20852247。 圖 物料衡算方框圖 （ 1） 進料 CH2=CHCl： CH≡CH ： O2： CH3CHCl2： HCl: H2O: + 98% %30%70 = 水洗塔 CH2=CHCl CH≡CH HCl O2 H2O CH3CHCl2 40%鹽酸 H2O CH2=CHCl CH≡CH HCl O2 H2O CH3CHCl2 19 （ 2） 出料 CH2=CHCl： CH≡CH ： O2： CH3CHCl2： HCl: (198%)= 回收的鹽酸 ： 98%/30%= H2O： 70%= （ 3） 水洗泡沫塔物料衡算表 表 水洗泡沫塔物料衡算表 進料 質(zhì)量 /kg W/% 出料 質(zhì)量 /kg W/% CH2=CHCl CH2=CHCl CH≡C H CH≡CH HCl HCl O2 O2 H2O H2O CH3CHCl2 CH3CHCl2 鹽酸 Σ Σ 堿洗泡沫塔 CH2=CHCl CH≡ CH HCl O2 H2O CH3CHCl2 堿洗泡沫塔 CH2=CHCl CH≡ CH O2 H2O CH3CHCl2 NaOH 溶液 NaCl溶液 20 圖 堿洗泡沫塔物料衡算方框圖 根據(jù)： 用 5%～ 10%的 NaOH 溶液 除去余 下 的氯化氫 氣體。= 103kg 103kg= 103kg 其中無離子水和助劑的質(zhì)量沒有變化 出料的樹脂懸浮液質(zhì)量： M39。= M 留 +M2+ M3+ M139。39。 同種物質(zhì)的平均比熱容2121lnppppCCCCCp ?? 標(biāo)況下有關(guān)物化數(shù)據(jù)表 表 標(biāo)況下有關(guān)物化數(shù)據(jù)表 項目 溫度 /℃ 比熱 /kcal/（ kg ℃ )1 計算： Q1：進料溫度 25℃ ，則 Q1=0 Q3： H