【正文】 ? ? ? 41 第 1 章 總論 1. 1 概述 聚氯乙烯（ PVC）是國(guó)內(nèi)外高速發(fā)展的合成材料中 5大熱塑性合成樹(shù)脂之一，以其價(jià)廉物美的特點(diǎn)，占合成樹(shù)脂消費(fèi)量的 29%左右，僅次于聚 乙烯（ PE），居第二位。 2020 年全球 PVC 消費(fèi)量約為 3100萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)到 2020 年我國(guó) PVC 樹(shù)脂的需求量將達(dá) 1100 萬(wàn)噸， 2020 年將達(dá)到 2160萬(wàn)噸。 聚氯乙稀具有阻燃（阻燃值為 40以上）、 耐化學(xué)藥品性高（耐濃鹽酸、濃度為 90％的硫酸、濃度為 60％的硝酸和濃度 20％的氫氧化鈉）、機(jī)械強(qiáng)度及電絕緣性良好的優(yōu)點(diǎn)。 涂層制品 有襯底的人造革是將 PVC 糊涂敷于布上或紙上，然后在 100 攝氏度以上塑化而成。 6. PVC 糊樹(shù)脂 將 PVC 分散在液體增塑劑中，使其溶脹 塑化而成增塑溶膠，通常用乳液或微懸浮樹(shù)脂，還需加穩(wěn)定劑、填料、著色劑等，經(jīng)充分?jǐn)嚢?，脫氣泡后，配?PVC糊，再用進(jìn)、浸漬、澆鑄或搪塑等加工成各種制品。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)采用懸浮發(fā)生產(chǎn)聚乙烯。便于排除雨水，不受洪水，海潮的影響或大型水壩潰壩的威脅。廠址地下如有古墓，遺址或有地下建筑物，文物時(shí)，事先應(yīng)征得文化部門的處理意見(jiàn) [6]。 表 13 原輔材料規(guī)格 序號(hào) 名稱 含量 ％ 1 乙烯 2 丙烯 3 乙炔 4 丁二烯 5 １ 丁烯 ３ 炔 0 6 二氧化合物 7 水 8 HCl 0 去離子水規(guī)格如表 14 所示。具有操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品質(zhì)量好，經(jīng)濟(jì)效益好，用途廣泛 等特點(diǎn)，適于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。不飽和多氯化物存在，不但降低聚合速率、降低產(chǎn)物聚合度還容易產(chǎn)生支鏈，使產(chǎn)品性能變壞。 工業(yè)生產(chǎn)中聚合時(shí)間一般控制在 5～ 10h，應(yīng)用選擇 t1/2為 2～ 3h 的引發(fā)劑。 因?yàn)檠鯇?duì)聚合有緩聚和阻聚作用，在單體自由基存在下，氧能與單體作用生成過(guò)氧化高聚物 [CH2CHCLOO]n，該物質(zhì)易水解成酸類，破壞懸浮液和產(chǎn)品的穩(wěn) 定性。一旦發(fā)現(xiàn)有黏釜現(xiàn)象，采用高壓（ ～ ） 水沖洗法清洗。 工藝路線的選擇 工藝路線的選擇即生產(chǎn)方法的選擇。待釜內(nèi)壓力從最高 ～ 時(shí) ,可泄壓出料 ,使聚合物膨脹。 MST 旋風(fēng)干燥器在旋轉(zhuǎn)流動(dòng)中使熱氣體和固體樹(shù)脂接觸干燥樹(shù)脂。攜帶著樹(shù)脂粉粒的氣體離開(kāi)干燥室的頂部輸送到氣固分離器。在工廠設(shè)計(jì)中，物料衡算是在工藝流程及工藝參數(shù)確定后即開(kāi)始的一項(xiàng)化工計(jì)算工作。 在物料衡算中，會(huì)遇到較復(fù)雜的計(jì)算。表中列出了已知量和要求解的未知量，有時(shí)還列出經(jīng)過(guò)導(dǎo)出和計(jì)算的有關(guān)數(shù)據(jù)。因此，能量衡算實(shí)質(zhì)上是熱量衡算?！妫? 2Cp =（ ） +（ 15/） +（ ） = KJ/（ Kg設(shè)計(jì)中所選用的設(shè)備不但技術(shù)性能要可靠，設(shè)備材質(zhì)也要可靠。 （ 2）聚合釜的傳熱 聚合的傳熱能力在相當(dāng)程度上意味著釜的生產(chǎn)能力。 高徑比的大小不僅影響釜的傳熱面積，還影響攪拌器的安裝。如國(guó)內(nèi) 80m3聚合釜即有 4 組內(nèi)冷管又有釜頂冷凝器，德國(guó) 200m3聚合釜無(wú)內(nèi)冷管而是加入少量擋板和釜頂冷凝器。影響傳熱系數(shù)的因素如下 式所示。傳熱性能良好的聚合釜一般要求 a2在 2326～ 3489W/（㎡ S K—— 功率準(zhǔn)數(shù)校正總系數(shù) Po—— 攪拌功率準(zhǔn)數(shù) nPsAd?[12] (35) A—— 許用剪應(yīng)力 [τ ]變化的系數(shù) Ps—— 軸上傳遞的功率 kw n—— 軸轉(zhuǎn)速 r/s d—— 軸最小直徑 （ 1）聚合釜攪拌器的選擇 a) 縮合釜攪拌器的選擇 0031100 33DDDD m m?? ? ? b) 葉輪葉片螺距的確定 39。 由 2 208 6 8 6 . 5 0 . 3 6 6 7R e 3 0 3 . 5 2 02 . 5jnD P? ??? ??? ? ? ?查 得 攪拌器的攪拌功率為 P5=K P0 n3 ρ Dj5 = 20 868 = d) 攪拌軸直徑的計(jì)算 7 . 81 3 . 5 4 . 86 . 5Psd A m mn? ? ? ? （ 3）深冷釜攪拌器的選擇 a) 縮合釜攪拌器的選擇 0031100 33DDDD m m?? ? ? b) 葉輪葉片螺距的確定 39。在確定泵的流量時(shí)應(yīng)綜合考慮裝置的富裕能力及裝置內(nèi)各設(shè)備能力的協(xié)調(diào)平衡。 5 充分考慮本裝置（車間）與其他部門在總平面布置圖上的位置，力求緊湊、聯(lián)系方便，縮短輸送管線，達(dá)到節(jié)省管材費(fèi)用及運(yùn)行費(fèi)用的目的。第三，生產(chǎn)要安全。 對(duì)于為新產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)而設(shè)計(jì)的廠房，由于生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)工藝流程和設(shè)備需要不斷改進(jìn)和完善，一般都設(shè)計(jì)一個(gè)較高的單層廠房，利用便于移動(dòng)、拆裝、改建的鋼制操作平臺(tái)代替鋼筋混凝土操作臺(tái)，以適應(yīng)工藝流程和設(shè)備變化的需要。所謂自動(dòng)控制就是指在脫離人的直接干預(yù)，利用控制裝置（簡(jiǎn)稱控制器）使被控制對(duì)象（如設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程等）的工作狀態(tài)或簡(jiǎn)稱被控量（如溫度、壓力、流量、速度、 PH 值等）按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。 80 年代后期，微處理器開(kāi)始用于檢測(cè)儀表、顯示和調(diào)節(jié)儀表、分析儀器、執(zhí)行器及其他自動(dòng)控制裝置中，逐漸 多功能化。 （ 4） 減少系統(tǒng)泄漏 。第一部分來(lái)自聚合釜，因?yàn)榫酆细獪囟容^高，這部分廢氣含單體量較大。 供電表見(jiàn)表 72。 通風(fēng) 車間通風(fēng)的目的是排除余熱、余濕、有害氣體和粉塵等，使車間內(nèi)作業(yè)帶的空氣保持適宜的溫度、濕度和衛(wèi)生要求，以保證操作者的政策衛(wèi)生條件。 第 7 章 公用工程 供水 化工生產(chǎn)中的大量用水，主要用于工藝用水和冷卻用水兩類。從整個(gè)工藝過(guò)程來(lái)說(shuō)，除非系統(tǒng)少排或不排三廢外，提高設(shè)備、管道的嚴(yán)密性，減少系統(tǒng)物料的泄漏，也是十分重要的。 90 年代 中期以來(lái)，大規(guī)模集成電路、微處理和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用；尤其是進(jìn)入 21 世紀(jì)以后，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展，更使連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制和信息處理系統(tǒng)大為改觀 [15]。從物理角度上來(lái)看，自動(dòng)控制理論研究的是特定激勵(lì)作用下的系統(tǒng)響應(yīng)變化情況；從數(shù)學(xué)角度上來(lái)看，研究的是輸入與輸出之間的映射關(guān)系；從信息處理的角度來(lái)看，研究的是信息的獲取、處理、變換、輸出等問(wèn)題 [14]。長(zhǎng)方形便于總平面圖的布置，節(jié)約用地，有利于設(shè)備排列，縮短管線，易于安排交通出入口，有較多可供自然采光和通風(fēng)的墻面；但有時(shí)由 于廠房總長(zhǎng)度較長(zhǎng)，在總圖布置有困難時(shí)，為了適應(yīng)地形的要求或者生產(chǎn)的需要，也有采用 L 形、 T 形和Ⅱ形的，此時(shí)應(yīng)充分考慮采光、通風(fēng)和立面等各方面的因素。第四，要考慮將來(lái) 擴(kuò)建及增建的余地，為今后生產(chǎn)發(fā)展、品種改革、技術(shù)改造提供方便。 8 有毒、有腐蝕性介質(zhì)的設(shè)備應(yīng)分別集中布置，并設(shè)圍堰，以便集中處理。選泵時(shí)，由于工藝過(guò)程設(shè)計(jì)中管道系統(tǒng)壓力降計(jì)算比較復(fù)雜，因此泵的揚(yáng)程要留有適當(dāng)?shù)挠嗔?，一般為正常需要揚(yáng)程的～ 。 S K—— 功率準(zhǔn)數(shù)校正總系數(shù) Po—— 攪拌功率準(zhǔn)數(shù) K1=。 S K—— 功率準(zhǔn)數(shù)校正總系數(shù) Po—— 攪拌功率準(zhǔn)數(shù) K1=。 1 對(duì)于聚合釜 去離子水： 103千克 /小時(shí) 密度： 103 千克 /立方米 氯乙烯： 103千克 /小時(shí) 密度： 103 千克 /立方米 引發(fā)劑： 千克 /小時(shí) 密度： 103 千克 /立方米 懸浮劑 千克 /小時(shí) 密度： 103 千克 /立方米 緩沖劑 千克 /小時(shí) 密度： 103 千克 /立方米 消泡劑 千克 /小時(shí) 密度： 103 千克 /立方米 Vh=V1+V2+V3 =（ 103/ 103+ 103/ 103+ 103+ 10 3+3/2120） / = Vh nV m???? ?? = m3 聚氯乙烯流量： 103千克 /小時(shí) 密度： 103 千克 /立方米 水流量： 千克 /小時(shí) 密度： 103 千克 /立方米 堿水流量： 千克 /小時(shí) 密度： 103 千克 /立方米 雜質(zhì)流量： 3 千克 /小時(shí) . 密度： 103 千克 /立方米 Vh=V1+V2+V3+V4 = 103/930+++3/2120 = Vh nV m???? ?? = m3 （釜）的高度與直徑的計(jì)算 設(shè)釜內(nèi)徑為 DO，筒高為 H，高徑比 r=1 OVV? =4? DO2 H? [8] OV —— 封頭容積 DO= 334 4 1 .1 1 .1 23 .1 4V m? ??? 查《壓力容器與化工設(shè)備實(shí)用手冊(cè)》 P256 表 226 橢圓形封頭尺寸與質(zhì)量取DO=1100mm，則封頭直邊高度 h0=25mm，曲邊高度 h1=275mm，容積 VO= 4 ( ) 4 ( 1 .1 0 .1 9 8 ) 0 .9 52 3 .1 4 1 .1 1 .1OOVVHmD? ? ? ?? ? ??? OHr D? ? ? 2 對(duì)于堿中和釜 設(shè)釜內(nèi)徑為 DO，筒高為 H，高徑比 r=1 OVV? =4? DO2 H? OV —— 封頭容積 DO= 334 4 1 .7 6 1 .3 13 .1 4V m? ??? 查《壓力容器與化工設(shè)備實(shí)用手冊(cè)》 P256 表 226 橢圓形封頭尺寸與質(zhì)量 取 DO=1300mm，則封頭直邊高度 h0=25mm，曲邊高度 h1=325mm，容積VO= 4( ) 4 ( 1. 76 0. 32 1 ) 3. 14 1. 3 1. 3OOVVHmD? ? ? ?? ? ??? OHr D? ? ? 根據(jù)《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》選用鋼號(hào) 0Cr18Ni9 鋼板標(biāo)準(zhǔn) GB 4237 參考《鋼板許用應(yīng)力》 計(jì)算厚度 ? PPDi?? ???? ][2[8] (32) 實(shí)際壁厚 d? Cd ???? 21 CCC ?? 式中： C—— 壁厚附加量 C1—— 鋼板負(fù)偏差 C2—— 腐蝕裕量 0 . 1 1 1 0 0 0 . 5 72 [ ] 2 1 1 4 0 . 8 5 0 . 1P D i mmP? ??? ?? ? ?? ? ? ? 殼體加工成形后（不包括腐蝕裕量）的最批小壁厚按下列 條件確定： （ 1） 碳素鋼和低合金鋼制容器不小于 3mm （ 2） 高合金鋼制容器不小于 2mm[9] 所以 mm2?? 查《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》鋼板副偏差表 313 C1= C2=2mm 壁厚附加量 mmCCC ????? 取 mmC 4? 實(shí)際壁厚 mmCd 642 ????? ?? 0 . 1 1 3 0 0 0 . 6 72 [ ] 2 1 1 4 0 . 8 5 0 . 1P D i mmP? ??? ?? ? ?? ? ? ? 殼體加工成形后（不包括腐蝕裕量）的最小壁厚按下列條件確定： （ 1） 素鋼和低 合金鋼制容器不小于 3mm （ 2） 高合金鋼制容器不小于 2mm 所以 mm2?? 查《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》鋼板副偏差表 313 C1= C2=2mm 壁厚附加量 mmCCC ????? 取 mmC 4? 實(shí)際壁厚 mmCd 642 ????? ?? 0 . 1 1 3 0 0 0 . 6 72 [ ] 2 1 1 4 0 . 8 5 0 . 1P D i mmP? ??? ?? ? ?? ? ? ? 殼體加工成形后（不包括腐蝕裕量）的最小壁厚按下列條件確定： （ 1） 素鋼和低合金鋼制容器不小于 3mm （ 2） 高合金鋼制容器不小于 2mm 所以 mm2?? 查《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》鋼板副偏差表 313 C1= C2=2mm 壁厚附加量 mmCCC ????? 取 mmC 4? 實(shí)際壁厚 mmCd 642 ????? ?? （ 1）聚合釜 冷卻劑移走的熱量 Q2= = 6 3 5 . 56 0 0 2 1 . 5 4 . 1 8 6 8Q K S tQSKt? ? ?? ? ?? ? ? （ 2）堿中和釜 堿中和移走的熱量 Q2=299983 = 4 3 .4 76 0 0 1 9 4 .1 8 6 8Q K S tQSKt? ? ?? ? ?? ? ? （ 3）旋風(fēng)干燥釜 旋風(fēng)干燥移走的熱量 Q2= = 1308497. 37 3 4 .7 1