【正文】 散效果及顆粒形態(tài)，還會影響引發(fā)劑的解速率。 間歇式操作間歇法工藝流程具有生產(chǎn)品種靈活多樣、工藝挖掘潛力大等諸多優(yōu)點。懸浮法PVC的發(fā)展趨：在工業(yè)化生產(chǎn)PVC時，以懸浮法產(chǎn)量最大，懸浮法生產(chǎn)具有設(shè)備投資少和產(chǎn)品成本低等優(yōu)點。m的聚氯乙烯次級粒子。聚合分2步進行，第1步在預(yù)聚釜中加人定量的VCM單體、引發(fā)劑和添加劑，經(jīng)加熱后在強攪拌(相對第2步聚合過程)的作用下，釜內(nèi)保持恒定的壓力和溫度進行預(yù)聚合。為了進一步縮短聚合周期，提高生產(chǎn)效率，清釜和密閉加料出料工藝的研究也取得了新進展。反應(yīng)時加入酒石酸、NaNO2等抑垢劑。第二反應(yīng)器的工藝作用僅僅是為了使聚合進一步進行，單體轉(zhuǎn)化率控制在30％~35%；第一反應(yīng)器的長徑比為10:1，采用電化拋光表面處理，材料為不銹鋼。主要目的是避免氣液界面形成粘壁聚合物。其流程概況是：流程主體為兩個或三個串聯(lián)的塔式反應(yīng)器。從防粘釜技術(shù)層面上看，意大利的賽斯(Cirs)公司居世界領(lǐng)先地位。從綜合技術(shù)方面上看，日本公司具有較高的水平并各具特色。1978年齊魯石化率先引進信越127m3大釜，隨后錦化、北二化引進古德里奇70. 5m3大釜。 國內(nèi)聚氯乙烯懸浮聚合的工藝進展國內(nèi)PVC生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展近幾年來一直呈現(xiàn)良好的勢頭。2003年7月全球約有50個國家、150個廠家生產(chǎn)聚氯乙烯，這一數(shù)據(jù)還在不斷攀升[4]。工業(yè)生產(chǎn)的PVC相對分子量一般在5萬～12萬范圍內(nèi)，具有較大的多分散性，相對分子量隨聚合溫度的降低而增加；無固定熔點，80～8 5℃開始軟化，130℃變?yōu)檎硰棏B(tài)，160～180℃開始轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)；有較好的機械性能，抗張強度60MPa左右，沖擊強度5～10kJ/m2；有優(yōu)異的介電性能。但對光和熱的穩(wěn)定性差，在100℃以上或經(jīng)長時間陽光曝曬，就會分解而產(chǎn)生氯化氫，并進一步自動催化分解，引起變色，物理機械性能也迅速下降，在實際應(yīng)用中必須加入穩(wěn)定劑以提高對熱和光的穩(wěn)定性。2005年全球產(chǎn)量達3130萬噸，需求量達3117萬噸。各主要廠家都在積極采用先進的生產(chǎn)技術(shù)，不斷改進工藝控制條件和工藝配方，努力提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短聚合時間。小型釜所占比重逐步下降[10]。西素(Chisso)公司、吉昂(Zeon)公司等擁有先進的懸浮技術(shù)和工藝。其NOXOLWSW和NOXOLETH的防粘釜劑系列十分著名。第一個反應(yīng)器采用注水工藝操作，同時加入NaNO2等抑垢劑，以減少粘壁物和污垢，該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)新穎。該工藝生產(chǎn)的樹脂具有相同的粒度和粒度分布，生產(chǎn)強度達198~259t/(m3攪拌采用7層攪拌器，等距安裝在中心軸上。工藝設(shè)備在連續(xù)操作500h以后，釜內(nèi)粘壁物大約為15~30ppm(以聚合物計)。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(dāng)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(yán)重，漿料汽提操作困難，VCM回收泡沫夾帶增加，樹脂顆粒變細(xì)，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(dāng)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(dāng)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)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(zhǔn)確地預(yù)測引發(fā)負(fù)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(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]。a1 轉(zhuǎn)化率：84%后處理損失：5%。 混料槽物料平衡圖 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?jǐn)?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，：72= kg/B， kg/B。K1)密度/(g/cm3)蒸汽壓/(kpa)焓值/( kJ /kg)80120CpPVC= kJ/kg 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。 沸騰干燥部分物料衡算一覽表物料名稱進料 kg/h出料kg/hPVC 水PVC損失0脫走水分0合計 篩分包裝部分物料衡算 物料平衡圖。由前面的計算結(jié)果可知，進入氣提塔的VCM的量為： kg/h，經(jīng)過氣提后VCM單體的量降為： kg/h，出混料槽冷凝的水的總量為： kg/B，離心后母液含水總量為： kg/h，PVC損失總量為：。 聚合釜的熱量衡算 有關(guān)參數(shù)的選擇[16]本設(shè)計采用的是135m3聚合釜，其相關(guān)參數(shù)是：釜內(nèi)直徑4200mm，釜直通高度8510mm，容積135m3，攪拌采用三層平直葉槳式，攪拌軸總長10600mm，內(nèi)冷擋板直徑323mm，體外冷凝器換熱面積340m2，聚合釜平均傳熱系數(shù)2800kJ/m2 夏季時聚合釜熱量衡算 ℃。設(shè)物料吸收熱量為Q1，部分VCM汽化熱為Q2，可知Q吸= Q1+ Q2=Q放 ()Q1=CpPVCWPVC△t+CpVCMWVCM△t+W水CP水△t ()Q1=(10580)+(10580)+(10580)= kJ/h ，Q2=() 247。絕干物料的處理量W=，H0 =H1，ω0=247。由熱量衡算和物料衡算式可知：H2= kg(水)/ kg(干空氣)空氣用量為： G=(－)= kg(干空氣)/h預(yù)熱器的熱負(fù)荷 Q=(－) =(2) 空氣濕度的計算 由空氣—水系統(tǒng)的焓—溫度圖可查知：夏季：℃時，H0= kg/ kg絕干氣。L1ˊ= L1ˊL1ˊ=H2ˊ=ω/ L1ˊ+ H1ˊ=+ = kg/ kg絕干氣綜上可得：夏季絕干空氣用量： kg絕干氣/ h夏季熱風(fēng)： (1+ H1ˊ) = kg/ h2. 廢氣出口溫度t2的計算(1) 濕度的計算前五室出來的干空氣為：L夏= kg絕干氣/ h由前面計算知： H2夏= kg/ kg絕干氣已知溫度：t2=60℃，已知第六室冷風(fēng)用量為熱風(fēng)用量的1/5 則有：夏季：1/5L夏=1/5= kg絕干氣/ h可設(shè)：夏：t進=20℃ t出=35℃則出口處濕度為：夏：Hˊ=H1ˊ1/6+H2ˊ5/6=(2) 由各處的焓值求t2公式為I=(+)t+2490H ()夏季： I1=(+)60+2490= kJ/ kg絕干氣 I2=(+)0+2490= kJ/ kg絕干氣I總=5/6 I1+1/6 I2= kJ/ kg絕干氣由I總=(+)t2ˊˊ+2490解得：t2ˊˊ=℃ 綜上可得： 夏季出口溫度：t2ˊˊ=℃3. 冷卻水用量冷卻水：t進=10℃ t出=30℃濕物料在第Ⅴ室出口溫度：θ2=75℃產(chǎn)品出口溫度：θ3=40℃PVC放熱量為：Q= m2. 封頭與筒體的連接本聚合釜的封頭與筒體的連接方式擬采用焊接連接，由于其在簡單、造價低、密封性能好。拌拌轉(zhuǎn)速n=91 r/min。配用突面板式平焊管法蘭：HG20593 法蘭 RF 20R。采用108mm4mm無縫鋼管，接管與封頭內(nèi)表面磨平。110=≈13 (個)，為確保設(shè)備維修是不影響生產(chǎn)，選用一臺備用機，所以本設(shè)計選14個混料槽。(2)該離心機的分離原理是離心沉降而不同于離心過濾，轉(zhuǎn)鼓上無孔，因此分離因數(shù)較高。本設(shè)計所用LW—720A型臥螺離心機的部分參數(shù)為：轉(zhuǎn)鼓直徑和長度：7202880轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速：2500 r/min最大分離因素：2510混合液處理量：40~110 m3/h，單機小時濕基產(chǎn)量可達8~22 t/h差轉(zhuǎn)速：5~35 r/min電動機型號：Y280M—4轉(zhuǎn)速：1480/1470 r/min主機動工率：90 kw輔機動工率：30 kw主機重量：8000 kg外形尺寸(長寬高mm)：479020501300 氣流干燥床的選擇[44,45]本設(shè)計擬采用的干燥床為脈沖式氣流干燥床，此干燥床的熱風(fēng)在加料段，有利于將加料器中加入的團塊狀料充分地分散，從而增加物料表面積，提高水分氣化。= m3/kg(干空氣)氣流干燥床各部位的的直徑可由下式計算： ()式中：D——氣流干燥床直徑，m； G——干空氣重量，kg/h； VA——干空氣在進口壓力和溫度下的比容，m3/kg(干空氣)；Vg ——空塔氣速，一般可取： 加料段 25~300 m/s以上； 直管段 20~25m/s以上； 擴大段 5~10m/s以上。分離要求為：濕基含水量為23%，分離溫度為65~70℃， kg/h。較為合適的汽提技術(shù)是日本信越氣提技術(shù)，該汽提塔的相關(guān)技術(shù)參數(shù)為：塔形：大孔徑穿流式無溢流管的篩板塔 塔尺寸及塔特性參數(shù) 塔的規(guī)格：115029600 塔頂：11503252 塔柱：115019800 塔底：11506600(包括裙座) 塔高：29600 mm 塔板數(shù)：36塊 每塊塔板上的篩孔直徑：18 ，孔330個(正三角形排列) 板間距：550 mm 操作工藝條件 塔頂溫度：80℃ 塔底溫度：105℃ 氣提塔真空度：~進氣提塔料漿流量：30 m3/h 氣提塔的數(shù)量可設(shè)定料漿進汽提塔的流量為q=25 m3/h，由物料衡算可知，進入氣提塔的物料體積可以初略估計出來。配用突面板式平焊管法蘭：HG20593 法蘭 RF 0Cr18Ni10Ti。配用突面板式平焊管法蘭：HG20593 法蘭 RF Q235A。4. 釜體直邊高度釜體直邊高度為：h=H－2h封 ()由135 m3的聚合釜的相關(guān)參數(shù)知：反應(yīng)器釜體總高度為H=8510mm，則h=8510－21050=6410 mm?！鱰在40℃到75℃時，平均氣溫t=此時：Cp,pvc= kJ/(kg② 物料升溫吸熱 吸熱公式：Q =Mh1物料升溫耗熱量 Q2=(75－55)= kJ(1－)= ，水分氣化量W1=。假設(shè)進口處冷卻水的溫度為5℃，出口處水的溫度為30℃，則循環(huán)冷卻水用量為W= kg/B?！妫酆细獖A套和內(nèi)冷擋板采用22℃冷水，體外冷凝器采用32℃循環(huán)水，設(shè)計壓力釜體：，夾套： MPa，單釜生產(chǎn)能力7104t/a。 連續(xù)部分物料衡算一覽表物料名稱進料kg/h出料kg/hVCM水蒸汽冷凝水 0分散劑等PVC回收VCM 0損失PVC 0損失水 0合計 4