【正文】 釜外型尺寸及內(nèi)部構(gòu)件輔助設(shè)備的參數(shù)…………………………………45 聚合釜臺數(shù)及設(shè)備后備系數(shù)的計算………………………………………45 聚合釜外形尺寸的設(shè)計……………………………………………………46 攪拌裝置的設(shè)計……………………………………………………………47 工藝管口的設(shè)計……………………………………………………………47 混料槽的選擇…………………………………………………………………49 汽提塔的選擇…………………………………………………………………49 塔尺寸及塔的特性參數(shù)……………………………………………………49 操作工藝條件………………………………………………………………50 氣提塔的數(shù)量………………………………………………………………50 離心機(jī)的選擇…………………………………………………………………50 氣流干燥床的選擇……………………………………………………………51 沸騰干燥床的選擇……………………………………………………………52 適宜操作氣速的計算………………………………………………………52 沸騰床和擋板高度的計算…………………………………………………53 分布板結(jié)構(gòu)設(shè)計……………………………………………………………54 換熱設(shè)備的選型和工藝計算…………………………………………………55 氣提塔中螺旋板換熱器設(shè)計………………………………………………55 沸騰干燥中空氣預(yù)熱器設(shè)計………………………………………………57 流體輸送機(jī)械的選型設(shè)計……………………………………………………57 貯罐的選型和工藝設(shè)計………………………………………………………57 原料氯乙烯單體的貯罐設(shè)計………………………………………………57 原料氯乙烯計量罐設(shè)計……………………………………………………596 廠址選擇及車間布置設(shè)計………………………………………………………60 廠址選擇的依據(jù)和原則………………………………………………………60 車間廠房布置…………………………………………………………………60 車間廠房布置的原則………………………………………………………60 車間廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………………61 車間各部分組成及布置要求………………………………………………61 車間設(shè)備布置…………………………………………………………………62 車間設(shè)備布置的原則………………………………………………………62 車間設(shè)備布置的要求………………………………………………………63 本設(shè)計的車間布置……………………………………………………………657 技術(shù)經(jīng)濟(jì)…………………………………………………………………………67 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析概述……………………………………………………………67 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)……………………………………………………………67 投資估算………………………………………………………………………67 總投資費(fèi)用估算……………………………………………………………67 成本估算……………………………………………………………………68 收入、稅收和利潤…………………………………………………………70 經(jīng)濟(jì)評價……………………………………………………………………718 安全操作、三廢防治和環(huán)境保護(hù)………………………………………………73 廠內(nèi)的防火、防爆措施………………………………………………………73 氯乙烯聚合的安全規(guī)范……………………………………………………73 防火防爆措施………………………………………………………………73 廢氣防治………………………………………………………………………75 廢氣危害……………………………………………………………………75 廢氣防治措施………………………………………………………………75 廢水防治………………………………………………………………………75 廢水危害……………………………………………………………………75 廢水防治措施………………………………………………………………75 廢渣防治………………………………………………………………………76 廢渣危害……………………………………………………………………76 廢渣防治措施………………………………………………………………769 結(jié)論……………………………………………………………………………77參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………78致謝…………………………………………………………………………………81第 V 頁 共VI頁1 緒論 聚氯乙烯簡介聚氯乙烯(Poly Vinyl Chloride)簡稱PVC，下同。具有難燃、耐酸堿、抗微生物、耐磨并具有較好的保暖性和彈性[1]。預(yù)計到2010年我國PVC樹脂的需求量將達(dá)1100萬噸，2020年將達(dá)到2160萬噸。主要包括VCM和脫鹽水加料、化學(xué)品配制、聚合、汽提、回收、離心干燥、包裝等工序，聚合加料采用雙加料技術(shù)[7]。貴州大學(xué)開發(fā)的一種原位懸浮聚合PVC樹脂的方法，提高了PVC的高抗沖性[15]。此外，這些公司不僅在以上諸方面處于領(lǐng)先地位，而且在縮短聚合操作周期，提高生產(chǎn)效率方面也取得了較大進(jìn)步。()公司的防粘釜技術(shù)也已達(dá)到400釜次的水平?！?。該流程主體也由三個串聯(lián)的管式反應(yīng)器組成，但工藝作用、工藝條件以及設(shè)備結(jié)構(gòu)與日本流程有所不同。內(nèi)置搪瓷槳葉攪拌器，轉(zhuǎn)速為70r/min。此外，還有類似的管式反應(yīng)器。如日本開發(fā)的非對稱二酰基型引發(fā)劑類新品種，分子一側(cè)帶有分枝結(jié)構(gòu)，易于生產(chǎn)，成本低。 乳液聚合生產(chǎn)工藝[20]氯乙烯乳液聚合方法的最終產(chǎn)品為制造聚氯乙烯增塑糊所用的的聚氯乙烯糊樹脂(EPVC)，工業(yè)生產(chǎn)分兩個階段：第一階段氯乙烯單體經(jīng)乳液聚合反應(yīng)生成聚氯乙烯膠乳，~3181。使用低溫聚合時(如42~45℃)，可生產(chǎn)高分子質(zhì)量的聚氯乙烯樹脂；使用高溫聚合時(一般在62~71℃)可生產(chǎn)出低分子質(zhì)量(或超低分子質(zhì)量)的聚氯乙烯樹脂。可見，各種專用料的開發(fā)是懸浮聚合樹脂發(fā)展的標(biāo)志，是提高產(chǎn)品使用性能、開發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域的重要手段[22]。同時，為了縮短聚合周期并使工藝運(yùn)行達(dá)到最優(yōu)化狀態(tài)，計算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用也正趨廣泛。因此，不僅使PVC聚合度降低，還使聚合速率變慢。 聚合體系中鐵的影響[23]無論水、單體、引發(fā)劑還是分散劑中的鐵，都對聚合反應(yīng)有不利的影響。 引發(fā)劑的影響[23]引發(fā)劑的用量根據(jù)聚合釜設(shè)備的傳熱能力和實(shí)際需要而確定，用量多，單位時間內(nèi)所產(chǎn)生的游離基增多，反應(yīng)速率快，聚合時間短，設(shè)備利用率髙；一旦反應(yīng)熱不能及時移出，將發(fā)生爆聚。 聚合溫度的影響[23]在不添加鏈轉(zhuǎn)移劑的情況下，聚氯乙烯聚合度取決于聚合溫度，聚合溫度越高，所產(chǎn)生的樹脂聚合度越低，自由基的能量就越高，分子鏈中越易生成支鏈、末端基雙鍵等不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，如果聚合反應(yīng)體系中還存在氧，PVC分子內(nèi)越容易形成羧基烯丙基，產(chǎn)品的熱老化性能就越差。在氯乙烯聚合過程中加入熱穩(wěn)定劑等助劑，即得到可直接加工應(yīng)用的PVC樹脂(簡稱RTUPVC)。整個聚合過程包括鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止、鏈轉(zhuǎn)移等基元反應(yīng)。(3) 攪拌：三層平直葉槳式，攪拌軸總長10600mm。2. 壓縮冷凝回收單體方法的選用本設(shè)計擬采用的方法是由北京化工二廠、錦化集團(tuán)公司等引進(jìn)美國古德里奇公司PVC生產(chǎn)技術(shù)，經(jīng)過消化、吸收和創(chuàng)新后設(shè)計的，是國內(nèi)普遍采用的壓縮冷凝方法。塔式汽提是采用蒸汽與PVC漿料在塔板上連續(xù)逆流接觸進(jìn)行傳熱、傳質(zhì)的過程。若漿料濃度不均勻，不僅影響機(jī)器平穩(wěn)運(yùn)行產(chǎn)生震動，也使離心機(jī)生產(chǎn)能力波動。有的生產(chǎn)廠家采用生化處理、膜吸收、反滲透等技術(shù)對母液水進(jìn)行處理，然后用于涼水塔的補(bǔ)水，甚至作為聚合用水。物料在干燥床內(nèi)被熱風(fēng)吹起呈流化沸騰態(tài)，物料與熱風(fēng)進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，同時干燥床內(nèi)的內(nèi)熱管通有蒸汽或熱水間接與濕物料進(jìn)行傳熱，物料的水分被加熱蒸發(fā)脫除出去?？刂泼擕}水和VCM同步進(jìn)料流量，保證VCM加料正好在水加料結(jié)束前完成。在化工過程中，物料平衡是指在單位時間內(nèi)進(jìn)入系統(tǒng)(體系)的全部物料質(zhì)量必定等于離開該系統(tǒng)(體系)的全部物料質(zhì)量在加上損失的與積累起來的物料質(zhì)量[33]。 本工藝的配方[31,35]本工藝的配方如下(以單體質(zhì)量為參考標(biāo)準(zhǔn))：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。 混料槽物料衡算一覽表物料名稱進(jìn)料kg/B出料kg/BVCM10024012530水105蒸汽（水助劑）其它助劑 48000堿液PVC回收VCM087710損失PVC0合計 汽提塔物料衡算[16,34] 物料平衡圖。K1，105℃時的焓值H=。 物料衡算表。氣流干燥 PVC PVC H2O H2O 脫去水 損失PVC 沸騰干燥物料平衡圖 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=。對篩分包裝部分做物料衡算知：物料衡算結(jié)果是正確的。根據(jù)設(shè)備的熱負(fù)荷的大小、所處理物料的性質(zhì)及工藝要求在選擇傳熱面的形式，計算傳熱面積、確定設(shè)備的主要工藝尺寸。進(jìn)料直接用95℃熱水，實(shí)施等溫人料，無升溫操作。 汽提塔熱量衡算平衡一覽表物料名稱輸出kJ/h輸入kJ/h脫鹽水VCMVCM汽化熱：0PVC水蒸氣0合計 氣流干燥部分熱量衡算[34,37]氣流干燥部分的計算可借用以下的物料和熱量衡算式解得： 物料衡算式：W(ω0－ω1)=G(H2－H0) ()熱量衡算式：Gi1+W(cm+ω0)tm0+Q補(bǔ)= Gi2+W(cm+ω1)tm1 + Q損 ()濕空氣的焓的表達(dá)式：I=(+)t+2490H ()式中：G——干空氣的重量，kg/h；W——干樹脂的重量，kg/h；ω0，ω1——樹脂在氣流前后的濕含量，%(干基)；H2，H0——樹脂在氣流干燥前后的濕含量，kg(水)/ kg(干空氣)；i1，i2——空氣在氣流干燥前后的熱焓，kJ/ kg(干空氣)；cm——樹脂比熱容，kJ/ kg濕物料比熱容為：cm1=+= kJ/(kgh1廢氣帶走熱量 Q3=(85－)= kJCPK) ，Cp,H2O= kJ/(kg℃ ()夏季：Qˊ=(+)(12060) 夏季氣流干燥熱量衡算平衡一覽表名稱輸出kJ/h輸入kJ/h氣化水分耗熱量 0物料升溫耗熱量損失的熱量 00廢氣帶走熱量0補(bǔ)充的熱量 0預(yù)熱器的熱負(fù)荷0合計 沸騰床的熱量計算[16,34,39] 相關(guān)數(shù)據(jù)的選擇和設(shè)定濕物料進(jìn)口溫度：θ1=65℃(含水3% )產(chǎn)品PVC出口溫度：θ3=40℃(% )濕物料在第Ⅴ室的出口溫度：θ2=75℃熱風(fēng)的入口溫度：t1=120℃熱風(fēng)經(jīng)沸騰床Ⅰ到Ⅴ室，出第Ⅴ室溫度：t2=60℃第Ⅵ室冷風(fēng)溫度： 夏季：進(jìn)口20℃ 出口：35℃熱水入口溫度：90℃，經(jīng)Ⅰ到Ⅴ室出口溫度：80℃其中：熱空氣提供的熱量是干燥所需總熱量的的15%； 熱水提供的熱量是干燥所需總熱量的的85%； 冷風(fēng)用量占熱風(fēng)用量的1/5(體積流量)； 第Ⅵ室通冷卻水進(jìn)口溫度：10℃，出口溫度：30℃； 單位面積的風(fēng)量是相等的； PVC絕干物料進(jìn)料為： kg/ h，H2O： kg/ h；廠址的氣溫和濕度為： 夏季平均氣溫：℃ 平均相對濕度：49% 熱量衡算1. 干空氣用量的計算(1) 被蒸發(fā)的水分質(zhì)量公式：W=G1(H1H2) ()式中：G1：絕干物料進(jìn)沸騰床的流量，G1= kg/ hH1：干燥前干濕基含水量 H1= kg/kg絕干物料H2：干燥后干基含水量 H2= kg/kg絕干物料則W =()= kg/ h由設(shè)定值知有15%的熱量由空氣提供，所以有15%的水分被熱風(fēng)干燥W15%== kg/ h。h1。廠址的氣溫和濕度：夏季平均氣溫：℃ 平均相對濕度：% 熱量衡算由XI圖可查的，H0= kg(水)/ kg(干空氣)。設(shè)通入水蒸氣量y kg/h，則蒸汽冷凝放熱量為Q放=y()。根據(jù)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，夏季平均溫度變化范圍為：~℃，℃,具體操作方式如下。熱平衡方程式為： Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 ()式中：Q1——各股物料帶入的熱量；Q2——