【正文】 由物料衡算知， kg/h，干空氣的用量最大為秋季G= kg(干空氣)/h，干空氣在口預熱后進口的溫度為145℃，在此溫度下的比容為：VA=1247。查閱相關文獻知：本設計擬采用臥式螺旋沉降式離心機，且為逆流型。 汽提塔的選擇[20,34]由135 m3的聚合釜的相關設計參數知，采用的料漿汽提塔為無堰穿流式篩板塔，設螺旋板換熱器。配用突面板式平焊管法蘭：HG20593 法蘭 RF 0Cr18Ni10Ti。5. 儀表測量口通過查閱相關文獻，可設定溫度測量口和壓力測壓口的管徑為45mm，材質為冷拔無縫鋼管。 工藝管口的設計[31,42,43]1. 氯乙烯進料管口通過查閱相關文獻，設定原料進口的速度為u1= 1m/s，可知進料管直徑的計算公式為：d12= ( nT7060u1) ()代入相關數據可得進料口的直徑為：d1= mm，選用熱軋無縫鋼管，圓整為102mm11mm。3. 長徑比和釜體內徑由135 m3的聚合釜的相關參數知：H/D=，釜體內徑：D=4200 mm。CP(3) 熱量計算① 蒸發(fā)出的水分吸熱吸熱公式為：Q=W (I2I1) ()75℃時：I2= kJ/ kg ， 65℃時：I1= kJ/ kg可知Q1=()= kJ/ h。h1氣化水分耗熱量 Q1= (2490+85－55)= kJ(1－)=，ω1=247。1000= /h= 。Q1:脫鹽水(分散劑等)降溫放出熱量Q1=qm1Cp1△t=105(9555)=147352800 kJ/BQ2:單體降溫放出熱量Q2= qm2Cp2△t=105(9555)=39870460 kJ/BQ3:聚合釜升溫消耗熱量Q3=15KS△t=152800()= 130898460 kJ/BQ4:冷卻水消耗能量Q1+Q2+Q5=Q3+Q4 ()由于改聚合反應為恒溫聚合，而反應為放熱反應，因此需要通循環(huán)冷卻水冷卻，聚合反應的聚合熱查文獻[34]，因此可求出每批的反應熱為Q5=105=793593450 kJ/B。h。篩分包裝 PVC PVC 損失PVC 篩分包裝部分物料平衡圖 篩分包裝前后各物質的質量計算篩分包裝部分PVC損失量為：104= kg/h。 物料衡算表。排出水的量為：=?！?用內插法可求的：氯乙烯：℃= cal/g需要加入水蒸氣量為：4800kg/B出料水量為：105 +4800+( )= kg/B對混料槽做物料衡算知：物料衡算結果是正確的。每天生產量：300000000/（300）=106kg/d每小時生產量：(106)/24=104kg/h每批生產量：105 kg/B反應溫度：55177?；厥誚CM軟 水VCM干燥機汽提塔卸料槽聚合釜引發(fā)劑劑包 裝分散劑等成 品 懸浮聚合法生產聚氯乙烯工藝流程圖3 物料衡算物料衡算是確定化工生產過程中物料比例和物料轉變的定量的過程，是化工工藝計算中最基本、最重要的內容之一。 本設計擬采用的生產工藝路線和工藝參數 生產工藝路線[29]聚合釜清洗后，用防粘釜劑噴涂聚合釜內部表面。當物料一開始與熱空氣接觸，物料表面的水分在熱氣流的吹動作用下，水分急速地得到汽化，盡管熱風溫度高達160℃，一遇適量的濕物料，便降到75℃左右，熱交換速度很快，物料總是處于其接觸氣體的濕球溫度下，故能適應熱敏性物料的干燥。采用螺旋沉降式離心機處理PVC漿料時，其離心母液中夾帶的樹脂量很少，可將母液水收集于槽內，用于聚合釜噴淋、汽提塔沖水、離心機沖水及各漿料槽沖洗等。聚氯乙烯漿料經離心脫水后，緊密型樹脂含濕量一般小于20％，而疏松型樹脂含濕量則一般為20％～25％之間，離心脫水后的濕樹脂通過破碎機或螺旋輸送器送至干燥器，分離后的母液水回收利用。壓縮機機體和軸封供水由密封水泵提供，回收水均回到循環(huán)水槽，循環(huán)水槽的水要不定期檢測，并更換循環(huán)水。在回收系統(tǒng)中設有初級冷凝器和二級冷凝器兩臺冷凝器，初級冷凝器的冷卻介質為30℃的工業(yè)冷卻水，90％的回收VCM氣體在一級冷凝器被冷凝；二級冷凝器的冷卻介質為0℃鹽水，未冷凝的少量VCM氣體進入二級冷凝器進一步冷凝，冷凝后液體VCM流入單體貯槽備用。4厘泊日本合成公司HPMC甲基氧（mol）28%~30%，羥丙基（mol）7%~9%，粘度（4%水溶液25℃）40~60厘泊美國道化學公司EHP%~%天津諾貝爾阿克蘇有限公司 ACPND %，%天津諾貝爾阿克蘇有限公司TBPND%，叔丁基乙醇最大3%天津諾貝爾阿克蘇有限公司DEHA%~%，水11%~15% 法國阿托菲納公司2. 135 m3聚合釜的主要結構參數[26](1) 結構：135 m3聚合釜為立式圓筒、半圓管外夾套、帶內冷卻擋板及頂置式攪拌器，分別由日本神鋼凡有限公司和錦西化工機械集團有限公司制造。2 本設計的工藝流程和相關參數的設定 本設計擬采用的方法 生產方法本設計采用的是氯乙烯的懸浮聚合法，采用間歇操作。 無機添加劑的影響[25]在PVC樹脂加工前，必須加入熱穩(wěn)定劑。 調節(jié)劑的影響[23]在聚合生產中，體系的PH值對樹脂顆粒的粗細有很大的影響，值過高或過低都會使顆粒變粗。一般懸浮法聚氯乙烯生產都選用復合分散體系。此種過氧化物存在聚氯乙烯中，將使其熱穩(wěn)定性顯著變壞，產品易變色。 乙炔的影響[23]乙炔是一種很強的鏈轉移劑，它會和引發(fā)劑游離基、單體游離基或鏈游離基發(fā)生鏈轉移反應。為進一步提高通用樹脂、專用樹脂和糊樹脂的質量，提高產品的專用化、市場化水平，近年來，國內外許多PVC生產廠家在間歇法工藝的研究上，緊緊抓住生產過程中聚合溫度和攪拌這兩個基本問題，一方面從設備的結構、材質等方面入手，不斷提高聚合釜容積。自從乳液聚合法工業(yè)化以后，歐洲、日本在連續(xù)懸浮聚合工藝方面開展了大量的研究工作，目前尚未工業(yè)化生產，但連續(xù)法設備費用低，生產效率高，工藝難題少，已引起了各國科研院所和生產廠家的重視。 懸浮聚合生產工藝懸浮法PVC生產技術易于調節(jié)品種，生產過程易于控制，設備和運行費用低，易于大規(guī)模組織生產而得到廣泛的應用，成為諸多生產工藝中最主要的生產方法。聚合釜在接收到預聚合的“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”的基礎上繼續(xù)聚合，使“種子”逐漸長大到一定的程度，在低速攪拌的作用下，保持恒定壓力進行聚合反應。這些技術的應用，不僅縮短了操作周期，而且也大大減輕了勞動強度，提高了衛(wèi)生等級，保護了操作人員和環(huán)境。該流程可用于聚合溫度為50~66℃的PVC生產。攪拌速度為600r/min，以便于形成軸向活塞流。a)。其外形特征是頂端部分較小。該防粘釜劑無毒無害。佳友(Sumitomo)化學公司懸浮聚合樹脂產品的質量品質最好。目前我國的PVC 生產技術與國外還有一定的差距，技術的“引進—吸收—消化—創(chuàng)新”是目前PVC 生產的主要途徑，通過對汽提技術及設備、干燥器、聚合配方、防粘釜技術等的改進，提高了我國PVC生產企業(yè)的效益，發(fā)展了我國的PVC工業(yè)[1113]。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、工藝計算機自控技術和防粘釜技術等，均已達到和接近國際先進水平。北美、歐洲(包括俄羅斯)和非洲、遠東地區(qū)超過全球聚氯乙烯產量和需求量4/5，懸浮聚合法樹脂占生產聚氯乙烯樹脂90%以上，2006年世界聚氯乙烯產能3562萬噸，實際產量3262萬噸，產量的增長主要來自中國。PVC很堅硬，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溶劑中，對有機和無機酸、堿、鹽均穩(wěn)定，化學穩(wěn)定性隨使用溫度的升高而降低。PVC為無定形結構的白色粉末，支化度較小。2001年，全球聚氯乙烯生產能力已達到3 313萬t，消費水平比2000年略有增加，為2882萬t[3]。目前，世界各大PVC廠家都已形成了各自的工藝特點和風格，并已擁有許多專利和技術，也有各自追求的工業(yè)目標。該成套工藝技術主要包括聚合生產配方、密閉入料、等溫水入料、高效防粘釜、中途注水、新型汽提、新型旋風干燥、粉料輸送和成品混料、高壓回收氯乙烯單體、全自動包裝碼垛和DCS控制等項技術[9]。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方面領先。從提高生產效率層面上看，所普遍采用的技術手段是：開發(fā)和應用新型復合引發(fā)劑、發(fā)散劑；采用計算機數控技術工藝；采用多種強化傳熱措施(如增加回流冷凝器)等。韓國LG化學、日本的太陽乙烯衍生物公司、信越(ShinEtsu)化學工業(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。反應器內頂部表面溫度要求低于30℃。關鍵工藝指標轉化率的控制范圍一般在5%~8%之間。其主要功能是提供適宜的除熱能力。但在實際生產中，多數控制在5％~8%。 本體聚合生產工藝[20]本體聚合生產工藝，其主要特點是反應過程中不需要加水和分散劑。m，主要是20~40181。現在懸浮法聚氯乙烯品種日益廣泛，應用領域越來越廣，除了通用型的樹脂外，特殊用途的專用樹脂的開發(fā)越來越引起PVC廠家的關注，球形樹脂、高表觀密度建材專用樹脂、消光樹脂、超高(或超低)分子質量樹脂等已成為開發(fā)的熱點[21]。其技術開發(fā)的核心，依然是如何開發(fā)新型引發(fā)劑、分散劑、防粘釜劑以及其它助劑，以提高聚合反應速率，縮短聚合生產周期；關鍵工藝技術所面臨的也還是傳熱和攪拌這兩個基本問題。本設計采用的是間歇式操作方式。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，可以清除PVC大分子端基雙鍵，對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速率。 分散劑的影響[23]分散劑及適當的攪拌強度可以優(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性，改善PVC的塑化性能，提高PVC的白度和加工性能。目前大部分生產企業(yè)選用復合引發(fā)劑體系，盡量避免反應放熱峰的出現或盡量減小峰高，使反應速率盡可能均勻，這樣聚合反應熱就能及時移出，達到安全平穩(wěn)生產的目的。聚合反應溫度控制在177。而且對無機熱穩(wěn)定劑改性效果越好(如用硅烷或鋁酸酯改性)，對聚合的影響越小，聚合轉化率也越高。 1. 135 m3聚合釜原料的選用標準選用的135 [26]。 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]對國內各PVC生產廠的回收技術，即傳統(tǒng)的回收技術、日本信越回收技術和美國古德里奇回收技術的介紹，本設計采用主流的美國古德里奇回收技術。單體貯槽出口管通過氣動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?，F有的塔式汽提技術基本上是引進技術，或在消化、吸收引進技術后再創(chuàng)新。但進料溫度也不能過低，否則會嚴重影響干燥器床溫的穩(wěn)定，同時增加干燥系統(tǒng)的能耗。氣流干燥器實際上就是一根長管，約五分之一部分的管徑較細，屬加速干燥段。 工況溫度的選擇根據王振華等[27]對太原市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：﹣~﹣℃。聚合釜內物料即被輸送到出料罐，大部分未反應的VCM在此被回收，帶有未反應VCM的漿料隨后被泵送到汽提塔進料罐，繼續(xù)回收未反應VCM，殘留的VCM在漿料汽提塔內脫除并被送往回收系統(tǒng)，來自汽提塔的漿料通過離心機將大部分水脫去，進入流化床干燥器，合格的樹脂送至成品料倉，包裝出廠。a1 生產時間：300d 物料衡算表。 氯乙烯的部分物性參數溫度/℃熱容Cp/(cal/g 物料衡算表。則出料PVC量為：= kg/h。對沸騰干燥部分做物料衡算知：物料衡算結果是正確的。 熱量衡算方程[33]能量守衡表達式為： ∑Q入=∑Q出+∑Q損 ()式中：∑Q入——輸入設備熱量的總和； ∑Q出——輸入設備熱量的總和；∑Q損——損失熱量的總和。 脫鹽水和VCM的部分已知數據表重量kg/ht初t 末△tCp/ kJ /(kg.℃)脫鹽水105955540VCM105955540由于廠址選擇的限制，應根據太原地區(qū)的不同季節(jié)情況，設計不同的加熱量。K1，105℃時的焓值H=?！?；熱損失為預熱氣體中獲得熱量的5%計算。h1i1=(+) 145+2490 = kJ/ kg(干空氣) h1。K) 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熱風放熱量為：15%= kJ/h④ 熱風放熱設有L(kg干空氣/ h)的熱風放熱CH=+ ，CH：kJ/kg絕干氣 反應釜的實際個數為：nT=VR/(VTα) ()已知數據為：攪拌釜式反應器的裝料系數可為α=，VT=135 m3可知：nT=1630/(