【正文】 ???????????????? 26 物料平衡圖 ????????????????????????? 26 篩分 前后各物質(zhì)的質(zhì)量計算 ?????????????????? 26 物料衡算表 ????????????????????????? 26 全過程物料 衡算 ?????????????????????? 27 間歇操作過程物料衡 ????????????????????? 27 連續(xù)操作過程物料衡算 ???????????????????? 27 4 能量衡算 ???????????????????????????? 29 熱量衡算方程 ????????????????????????? 29 聚合釜的熱量衡算 ??????????????????????? 29 有關(guān)參數(shù)的選擇 ????????????????? ?????? 29 春季時聚合釜熱量衡算 ???????????????????? 30 夏季時聚合釜熱量衡算 ???????????????????? 31 秋季時聚合釜熱量衡算 ???????????????????? 32 冬季時聚合釜熱量衡算 ???????????????????? 33 汽提塔的熱量衡算 ??????????????????????? 34 汽流干燥部分的熱量衡算 ???????????????????? 34 XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 IV 頁 共 VI 頁 氣流 干燥部分的相關(guān)數(shù)據(jù) ??????????????????? 35 熱量衡算 ?????????????????????????? 35 沸騰干燥部分的熱量衡算 ???????????????????? 34 相關(guān)數(shù)據(jù)的選擇和設(shè)定 ???????????????????? 39 熱量衡算 ?????????????????????????? 40 5 設(shè)備選型 ???????????????????????????? 45 聚合釜的選擇 ????????????????? ???????? 45 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 XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 V 頁 共 VI 頁 原料氯乙烯計量罐設(shè)計 ???????????????????? 59 6 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 ??????????????????????? 65 7 技術(shù)經(jīng)濟 ???????????????????????????? 67 技術(shù)經(jīng)濟分析概述 ??????????????????????? 67 主要技術(shù)經(jīng)濟指標 ??????????????????????? 67 投資估算 ??????????????????????????? 67 總投資費用估算 ??????????????????????? 67 成本估算 ????????????? ????????????? 68 收入、稅收和利潤 ?????????????????????? 70 經(jīng)濟評價 ?????????????????????????? 71 8 安全操作、三廢防治和環(huán)境保護 ?????????????????? 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 XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 VI 頁 共 VI 頁 廢渣防治 ???????????? ??????????????? 76 廢渣危害 ?????????????????????????? 76 廢渣防治措施 ???????????????????????? 76 9 結(jié)論 ????????????????????????????? 77 參考文獻 ????????????????????????????? 78 致謝 ?????????????????????????????? ? 81 XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 1 頁 共 79 頁 1 緒論 聚氯乙烯簡介 聚氯乙烯 (Poly Vinyl Chloride)簡稱 PVC，下同。 聚氯乙烯的發(fā)展?fàn)顩r 聚氯乙烯是僅次于聚乙烯的第二大通用塑料 [2]。預(yù)計到 2020 年全球 PVC 的需求量將達到 3490萬噸， 2020 年將達到 4600 萬噸 [6]。內(nèi)蒙古君正化工有限責(zé)任公司 (二部 )(以下簡稱君正化工二部 )前身為內(nèi)蒙古第二通用機械廠，于 1992 年建成 6 kt/a PVC、 6 kt/a 燒堿生產(chǎn)裝置，對 PVC 生產(chǎn)裝置進行了不斷技改和持續(xù)優(yōu)化，解決了一系列制約生 產(chǎn)裝置連續(xù)運行的瓶頸問題，在 2020 年 2～ 5 月創(chuàng)造了氯乙烯生產(chǎn)裝置安全生產(chǎn) 79 天無停車的記錄 [8]。 國外聚氯乙烯懸浮聚合的工藝進展 [1619] 古德利奇 ()公司主要采取通過提高單釜產(chǎn)量和延長清釜周期的方式來提高生產(chǎn)效率，其懸浮工藝特點是清釜和脫揮發(fā)分技術(shù)。 從 PVC 的生產(chǎn)工藝層面上看，西歐一些國家采用本體法和乳液法的比重較大，而美國 、日本和我國等國家和地區(qū)則以懸浮法為主，日本懸浮法所占比重最高。防粘釜技術(shù)的迅速發(fā)展，使聚合操作輔助時間得到大大縮短。單體轉(zhuǎn)化率控制在 15%~30%之間；第二反應(yīng)器中的單體轉(zhuǎn)化率為 89%~91%。第一反應(yīng)器的工藝作用是進行預(yù)聚，以調(diào)控粒度和粒度分布。流體為活塞流，以減少聚合物形成粘釜物和污垢。其長徑比一般為 10~26:1。如日本開發(fā)的非對稱二?；鸵l(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，它是直徑 ~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?？梢姡鞣N專用料的開發(fā)是懸浮聚合樹脂發(fā)展的標志，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行達到最優(yōu)化狀態(tài)，計算機控制技術(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、錦化集團公司等引進美國古德里奇公司 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)逆流接觸進行傳熱、傳質(zhì)的過程。若漿料濃度不均勻，不僅影響機器平穩(wěn)運行產(chǎn)生震動，也使離心機生產(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)對母液水進行處理，然后用于涼水塔的補水，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]。 巰基乙醇 )，引發(fā)劑過氧化二碳酸二乙基己酯 (EHP)和過氧化二碳酸二異丙酯 (IPP)，防粘釜劑，終止劑二乙基羥胺 (DEHA)，緩釋阻垢劑 (H9)，堿液 (錯誤 !未找到引用源。 圖 混料槽物料平衡圖 XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 21 頁 共 81 頁 混料前后各物質(zhì)的質(zhì)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(shè)定混料 槽中 VCM 占原料 VCM 的質(zhì)量分數(shù)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(guān)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，密度為 ： 72= kg/B，其中含有純 kg/B。K1) 密度 /(g/cm3) 蒸汽壓 /(kpa) 焓值 /( kJ /kg) 80 120 CpPVC= kJ/kg 圖 離心部分物料平衡圖 離心前后各物質(zhì)的質(zhì)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(shè)此階段將所有助劑都離心脫除了。 對氣流干燥部分做物料衡算知：物料衡算結(jié)果是正確的，見表 。 表 沸騰干燥部分物