【正文】 HVCM= kJ /mol 水 蒸 氣 ： ℃ = kJ/kg 物料衡算表 混料槽 物料衡算一覽表 。 本工藝的配方 [31,35] XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 19 頁 共 81 頁 本工藝的配方如下 (以單體質(zhì)量為參考標準 )： 脫鹽水 140 單體 100 引發(fā)劑 分散劑 PH 緩沖劑 終止劑 反應(yīng)調(diào)節(jié)劑 防粘釜劑 消泡劑 聚合釜的物料衡算 [16,34] 物料平衡圖 聚合釜物料平衡圖 。 有關(guān)設(shè)計參數(shù)設(shè)定 [31,34] 生產(chǎn)規(guī)模： 105t聚合反應(yīng)熱量通過聚合釜夾套、內(nèi)冷擋板和冷凝器撤出，通過采用集散式計算機控制系統(tǒng)和先進的溫度控制方案，非常精確地將聚合溫度維持在設(shè)定點，當聚合達到適當?shù)霓D(zhuǎn)化率時（大約 85%左右），加入終止劑，終止聚合反應(yīng) [30]。物料在干燥床內(nèi)沸騰，達到一定高度時 從床末端溢流口流出，經(jīng)旋轉(zhuǎn)加料器由一次輸送風(fēng)機引至旋風(fēng)分離器，分離下來的物料經(jīng)旋轉(zhuǎn)加料器、孔板流量計送至成品振動篩，篩分后進入輸送料斗由旋轉(zhuǎn)加料器送至二次輸送管線，由二次輸送風(fēng)機 (羅茨鼓風(fēng)機 )送至成品料倉，進行包裝入庫。 PVC 樹脂的干燥系統(tǒng) [20] 本設(shè)計采用氣流塔 —沸騰床二段熱風(fēng)干燥技術(shù)。樹脂的進料溫度一般在 75℃ 以下，否則會嚴重影響機器的主軸承、內(nèi)部螺旋輸送器的軸承和差速器的使用壽命。高溫物料在塔內(nèi)短時間的連續(xù)操作，既可大量脫除和回收 PVC漿料中殘留 VCM 單體，又較小影響產(chǎn)品質(zhì)量，從而滿足了大規(guī)模、 高標準生產(chǎn)的要求。 壓縮冷凝回收 VCM 單體工藝流程 為： 來自聚合釜未反應(yīng) VCM 單體氣體由外管進入泡沫捕集器途中滴加氣相阻聚劑，然后進入泡沫捕集器，再進入單體過濾器，過濾后的氯乙烯氣體進入水環(huán)壓縮機，加壓至 后進入氣水分離器，再進入一級冷卻器，不凝氣進入二級冷卻器，冷凝液進入單體氣液分離器，經(jīng)液位調(diào)節(jié)閥進入單體貯槽，二級冷卻器冷凝液直接進入單體貯槽，二級冷卻器不凝氣經(jīng)調(diào)節(jié) 閥取樣合格后送到氣柜。釜體換熱面積 ，內(nèi)冷擋板直徑 323mm，換熱面積 ，體外冷凝器換熱面積340m2，聚合釜夾套和內(nèi)冷擋板采用 22℃ 冷水，體外冷凝器采用 32℃ 循環(huán)水。 135 m3聚合釜是目前國內(nèi)用于 PVC 生產(chǎn)裝置中容積 較 大，生產(chǎn)強度 較 高的聚合釜，其攪拌、傳動、傳熱等系統(tǒng)都采取了合理先進 的配置，與化工工藝用于懸浮法生產(chǎn) PVC 樹脂，可實現(xiàn)全過程的微機控制。采用表面改性的無機熱穩(wěn)定劑的聚合延緩現(xiàn)象在一定程度上得以遏制。一般說來，當聚合溫度波動 2℃ 時，平均聚合度相差 366。引發(fā)劑用量太少，反應(yīng)速率慢，聚合時間長，設(shè)備利用率低。此外，鐵還會影響產(chǎn)品的均勻度。 高 沸物的影響 [23] XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 8 頁 共 81 頁 單體中含有 1,1—二氯乙烷、 1,2—二氯乙烷、 1,1,2—三氯乙烷、乙醛、偏二氯乙烯、甲烷等高沸物，均為活潑的鏈轉(zhuǎn)移劑，會降低聚合速率和 PVC 的聚合度。單釜效率己達到或超過原來的 3 倍。 懸浮聚合生產(chǎn)工藝的兩種操作方法的比較 [18,19] 連續(xù)式操作 連續(xù)聚合流程具有形成規(guī)模經(jīng)濟迅速等特點和優(yōu)勢，但存在工藝靈活性差、產(chǎn)XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 7 頁 共 81 頁 品品種單一等不足。采用兩步法聚合的 優(yōu)點是顯著縮短了聚合周期，生產(chǎn)出的樹脂具有良好的凝膠性能、模塑性能和機械強度。第二階段將聚氯乙 烯膠乳，經(jīng)噴霧干燥得到產(chǎn)品聚氯乙烯糊樹脂，它是初級粒子聚集而成得的直徑為 1~100181。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，該技 術(shù)已取得突破性進展。但在實際生產(chǎn)中，多數(shù)控制在 5％ ~8%。其主要功能是提供適宜的除熱能力。關(guān)鍵工藝指標轉(zhuǎn)化率的控制范圍一般在 5%~8%之間。反應(yīng)器內(nèi)頂部表面溫度要求低于 30℃ 。 韓國 LG 化學(xué)、日本的太陽乙烯衍生物公司、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。 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；采用計算機數(shù)控技術(shù)工藝；采用多種強化傳熱措施 (如增加回流冷凝器 )等。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。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、全自動包裝碼垛和 DCS 控制等項技術(shù) [9]。目前，世界各大PVC 廠家都已形成了各自的工藝特點和風(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。 2020 年，全球聚氯乙烯生產(chǎn)能力已達到 3 313 萬 t，消費水平比 2020 年略有增加，為 2882 萬 t[3]。 PVC 為無定形結(jié)構(gòu)的白色粉末，支化度 較小。 然后在 物料衡算、熱量衡算 的基礎(chǔ)上進行了 設(shè)備選型、車間 布置和 經(jīng)濟核算。 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(shù)溶劑中，對有機和 無機酸 、堿、鹽均穩(wěn)定， 化學(xué)穩(wěn)定性 隨使用溫度的升高而降低。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(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， 2020 年世界聚氯乙烯產(chǎn)能 3562 萬噸，實際產(chǎn)量 3262 萬噸，產(chǎn)量的增長主要來自中國。 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)、工藝計算機自控技術(shù)和防粘釜技術(shù)等，均已達到和接近國際先進水平。 目前我國的 PVC 生產(chǎn)技術(shù)與國外還有一定的差距，技術(shù)的 “ 引進 —吸收 —消化 —創(chuàng)新 ” 是目前 PVC 生產(chǎn)的主要途徑，通過對汽提技術(shù)及設(shè)備、干燥器、聚合配方、防粘釜技術(shù)等的改進，提高了我國 PVC 生產(chǎn)企業(yè)的效益，發(fā)展了我國的 PVC工業(yè) [1113]。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。該防粘釜劑無毒無害。其外XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 4 頁 共 81 頁 形特征是頂端部分較小。a)。攪拌速度為 600r/min，以便于形成軸向活塞流。該流程可用于聚合溫度為 50~66℃ 的 PVC 生產(chǎn)。利用防粘釜技術(shù)和生產(chǎn)工藝計算機控制技術(shù)，目前的聚合輔助時間已經(jīng)大大縮 短。當 VCM 的轉(zhuǎn)化率達到 8%~12%停止反應(yīng)，將生成的 “ 種子 ” 送人聚合釜內(nèi)進行第2 步反應(yīng)。這種次級粒子與增塑劑混合后，經(jīng)剪切作用崩解為直徑更小的顆粒而形成不沉降的聚氯乙烯增塑糊，工業(yè)上稱之為聚氯乙烯糊。各種聚合方法的發(fā)展方向是逐步向懸浮法聚合生產(chǎn)路線傾斜，一些過去采用其它方法生產(chǎn)的樹脂品種已開始采用懸浮聚合 工藝生產(chǎn)。因而具有較強的生命力。此外，水質(zhì)還會影響粘釜及魚眼。這種過氧化 物能引發(fā)單體聚合，使大分子中存在該過氧化物鏈段，并且有較低的分解溫度，在聚合條件下易分解為氯化氫、甲醛和一氧化碳而降低反應(yīng)介質(zhì)的 PH 值。分散劑用量過多，不僅不經(jīng)濟，還會增大體系粘度，造成懸浮液泡沫多，氣相粘釜嚴重，漿料汽提操作困難， VCM 回收泡沫夾帶增加，樹脂顆粒變細，堵塞回收管路；分散劑用量少，則起不到應(yīng)有的穩(wěn)定作用，體系穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生大顆粒物料，產(chǎn)品顆粒不規(guī)整，甚至造成聚合顆粒的粘結(jié)而釀成事故。此外，粘釜還影響聚合釜自動控制的實施。因此，聚合工藝推薦使用熱水入料工藝，熱水入料不僅可降低水中含氧量，而且因為減少了聚合升溫時間，降低了相對分子量分散性，也提高了產(chǎn)品的加工熱穩(wěn)定。同時發(fā)現(xiàn)，相同 △P 時的 氯乙烯 轉(zhuǎn)化率隨 CaCO3用量的增加而下降。%， PH 值 5~，粘度 （ 4%水溶液 25℃ ） 48177。未反應(yīng) VCM 氣體經(jīng)汽液分離器和氣體過濾器除去夾帶 的 PVC 顆粒，當回收 VCM 氣體壓力高于冷凝器入口壓力時，直接進入冷凝器冷凝；當回收 VCM 氣體壓力接近冷凝器人口壓力時，回收 VCM 氣體經(jīng)壓縮機壓縮后進入冷凝器冷凝。外來的生產(chǎn)上水先進入循環(huán)水槽，由循環(huán)水泵加壓后，經(jīng)循環(huán)水過濾器、循環(huán)水冷卻器進入循環(huán)水分配臺，循環(huán)水分配臺分別 為一、二級冷卻器供水，為冷源。工藝簡述如下：經(jīng)汽提后的 PVC 漿料進入離心槽，離心槽中的漿料經(jīng)漿料泵大部分送至離心機進行離心脫水，一部分回流至離心槽。 目前 PVC 生產(chǎn)廠家普遍使用螺旋沉降式離心機。聚氯乙烯樹脂干燥時所用的氣流干燥速度一般為 14～ 21m/s 之間，停留時間在 2s左右就可使物料表面的水分脫除。同時由 Daniel [28]對 PVC 懸浮聚合反應(yīng)XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 16 頁 共 81 頁 器的建模研究，可以合理的計算出由此產(chǎn)生的模型可以準確地預(yù)測引發(fā)負荷的影響和可操作性的反應(yīng)堆冷卻劑溫度。 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 XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 17 頁 共 81 頁 (1) 第一段氣流干燥管干燥： 干燥溫度 140～ 150℃ 風(fēng)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] 工藝流程圖如圖 。a1 轉(zhuǎn)化率： 84% 后處理損失： 5%。 kg/B 脫鹽水的質(zhì)量為： M2==105 kg/B 引發(fā)劑的質(zhì)量為： M3= M1=終止劑的質(zhì)量為： M4= M1=分散劑的質(zhì)量為： M5= M1= kg/B PH 緩沖劑質(zhì)量為： M6= M1=反應(yīng)調(diào)節(jié)劑的質(zhì)量為： M7= M1= kg/B 防粘釜劑的質(zhì)量為： M8= M1= kg/B M1+M2+M3+ M4+ M5+M6 + M7+M8= kg/B 所生成的 PVC 質(zhì)量為： M9== kg/B 損失 PVC 的質(zhì)量為： M 損 ==對聚合釜做物料衡算知： M1=M9+ M 損 + M10 () ，可知計算物料衡算結(jié)果是XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 20 頁 共 81 頁 正確的，見表 。根據(jù)全年的生產(chǎn)任務(wù)和生產(chǎn)時間可以求出每小時生產(chǎn)的 PVC 量為： M1=104kg/h 考慮到聚合釜和混料槽內(nèi) PVC 的損失，則進入汽提塔內(nèi)樹脂量為： M3=以 M3為基準求出汽提塔進料中其他各組分相應(yīng)的量： 因此進入汽提塔內(nèi)的水量為： M3/= kg/h 進入汽提塔內(nèi)的其它助劑為： M3/=進入汽提塔內(nèi)的 VCM 單體為： 12530M3/= kg/h 損失的 PVC 的量為： 104= kg/h 出料中含 PVC 量為： 設(shè)定出料中 VCM 含量為 17mg/kg ， 故 出 料 中 含 VCM 的量為：17106=查閱相關(guān)文獻可設(shè)定如下條件：塔頂溫度 80℃ ，塔底溫度 105℃ ， 壓強為XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 23 頁 共 81 頁 ，氯乙烯和水蒸汽的部分物性參數(shù)如表 ，表 。1000= /h 由式 可知 y= 對汽提塔做物料衡算知：物料衡算結(jié)果是正確的，見表 。 PVC PVC H2O H2O 脫去水 損失 PVC 圖 氣流干燥部分物料平衡圖 干燥前后各物質(zhì)的質(zhì)量計算 [31] 氣流干燥損失的 PVC 量為： 104= kg/h。 已只氣流干燥后的含水量為 %則含水量為： 。 表 篩分包裝部分物料衡算一覽表 物料名稱 進料 kg/h 出料 kg/h PVC PVC 損失 0 合計 全過程物料衡算 間歇操作過程物料衡算 聚合釜及混料槽屬于間歇操作，計算標準為 kg/B，由前面計算結(jié)果可知：投入 VCM 單體的量為： 105 kg/B，經(jīng)過聚合釜及出混料槽減壓后的量為：12530kg/B， PVC 的總損失為： kg/B。 PVC PVC 損失 PVC 圖 篩分包裝部分物料平衡圖 篩分包裝前后各物質(zhì)的質(zhì)量計算 篩分包裝部分 PVC 損失量為： 104= kg/h。 物料衡算表 氣流干燥部分 物料衡算一覽表 。 排出水的量為： =。℃ 用內(nèi)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(jié)果是正確的，見表 。 40%)等。 物料平衡方程： ∑F0=∑D+A+∑B