年產(chǎn)20萬噸聚氯乙烯合成工段的設(shè)計(jì)(完整版)
【正文】 聚氯乙烯按聚合方法分四大類：懸浮法聚氯乙烯，乳液法聚氯乙烯、本體法聚氯乙烯、溶液法聚氯乙烯[2]。 聚氯乙烯由氯乙烯單體通過自由基聚合而成，聚合度n值一般在500～20000范圍內(nèi)，其分子、結(jié)構(gòu)式如下： 從產(chǎn)品分類看，PVC屬于三大合成材料（合成樹脂、合成纖維、合成橡膠）中的合成樹脂類，其中包括五大通用樹脂，聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）和丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）樹脂。人造革可以用來制作皮箱、皮包、書的封面、沙發(fā)及汽車的坐墊等，還有地板革，用作建筑物的鋪地材料。（二） 設(shè)計(jì)規(guī)模及原料說明與產(chǎn)品規(guī)格1．設(shè)計(jì)規(guī)模設(shè)計(jì)規(guī)模為年產(chǎn)20萬噸聚氯乙烯，年實(shí)際工作日為330天，日生產(chǎn)能力為606噸。表1 聚氯乙烯產(chǎn)品規(guī)格序號(hào)純度單體含量其它雜質(zhì)H2OPH備注精聚氯乙烯≥99%≤≤≤優(yōu)級(jí)品精聚氯乙烯≥98%≤≤≤一等品精聚氯乙烯≥97%≤≤≤合格二、工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算工藝路線的選擇即生產(chǎn)方法的選擇。（2）懸浮聚合法：液態(tài)氯乙烯單體以水為分散介質(zhì)，并加入適當(dāng)?shù)姆稚┖筒蝗苡谒苡趩误w的引發(fā)劑，在一定溫度下，借助攪拌作用，使其呈珠粒狀懸浮于水相中進(jìn)行聚合。該樹脂常用于PVC糊的制備。四種聚合方法的比較如表2所示。然后，對(duì)聚合釜夾套內(nèi)通入蒸汽和熱水，當(dāng)聚合釜內(nèi)溫度升高至聚合溫度（50～58℃）后，改通冷卻水，℃。（3） 樹脂的干燥方法 聚氯乙烯樹脂的干燥方法多是采用二段干燥法，即氣流干燥管與沸騰床干燥器結(jié)合使用，其中氣流干燥管脫除的是樹脂上的表面非結(jié)合水，沸騰床干燥器脫除的是樹脂內(nèi)部結(jié)合水。氯乙烯雜質(zhì)含量應(yīng)盡可能低一些，～。（5）系統(tǒng)中的氧 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。衡算范圍一經(jīng)劃定，便可假想成為一個(gè)獨(dú)立的體系，凡是通過邊界進(jìn)入體系的物料屬于輸入項(xiàng)，凡是穿越邊界離開體系的物料屬于輸出項(xiàng)。計(jì)算如下：① m1:m=100:50=2:1 m1=2m=2108kg=108kg ② m2:m= :50=1:100 m2=m247。25000=103kg （4）計(jì)算原料配料的總質(zhì)量設(shè)原料的總質(zhì)量為M，則有M=m＋m1＋m2＋m3＋m4＋m5= 108kg （5）計(jì)算原料的總流量F 設(shè)原料的總流量為F，由（4）計(jì)算原料的總質(zhì)量為M=108kg計(jì)算可得： F=M247。[()/+104]= XW=ω/M1247?！?； (Kg3．盡量采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備在設(shè)備選型時(shí)應(yīng)盡量采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備，這樣不僅可以節(jié)約外匯，而且可以促進(jìn)我國(guó)機(jī)械制造工業(yè)的發(fā)展。a. 傳熱面積 影響聚合釜傳熱面積的因素有聚合釜的高徑和容積。為此，當(dāng)聚合釜的容積增大以后，但熱面積不夠時(shí)可采用釜內(nèi)加冷管或D型擋板或釜頂冷凝器等來增加傳熱面積。四、總結(jié)通過本次設(shè)計(jì)我不但學(xué)會(huì)了綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)還學(xué)到了許多設(shè)計(jì)涉及的新知識(shí)。 感謝09石化（3）班的各位兄弟姐妹們對(duì)我工作的支持與幫助。最后，我要衷心的感謝我的父母和家人，在我的求學(xué)生涯中，給予了我最大的支持和幫助，始終是我物質(zhì)上和精神上最堅(jiān)強(qiáng)的后盾。由此，為自己今后參加，工作進(jìn)一步深化學(xué)習(xí)，積累了一定寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。b. 傳熱系數(shù) 傳熱性能好的聚合釜傳熱系數(shù)一般可達(dá)465～582W/(m2高徑比越大，則釜的傳熱面積越大；L/D=1時(shí)，釜的傳熱面積最小。（二）關(guān)鍵設(shè)備選擇1．聚合釜換熱面積的計(jì)算（1）聚合釜的主要參數(shù) 氯乙烯懸浮聚合采用的是釜式聚合反應(yīng)器。℃)； 總熱損失（Q5+ Q6）為反應(yīng)熱的10%。[104 + ()/]= （8） 計(jì)算物料的流出量 釜頂出料 原料 釜底出料 圖3 物料衡算圖設(shè)聚合釜頂部出料流量為D，釜底的出料流量為W，根據(jù) 總物料橫算式： F=D+W ① 和易揮發(fā)組分物料橫算式：F XF =D XD +W XW ②得： D=103kg/h W=104kg/h（9）消耗的堿量由計(jì)算知漿液量為W=104kg/h，％～％，所以NaOH的加入量為：mNaOH=104kg/h(％～％) =38kg/h～102kg/h（四）聚合釜的熱量衡算1．熱量衡算的意義和作用精細(xì)化工生產(chǎn)一般在規(guī)定的壓力、溫度和時(shí)間等溫度等工藝條件下進(jìn)行，生產(chǎn)過程中包括：化學(xué)過程和物理過程，往往伴隨著能量變化。(33024) h=104kg/h （6）計(jì)算反應(yīng)消耗氯乙烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)設(shè)反應(yīng)消耗氯乙烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為ω，由已知氯乙烯的質(zhì)量m=108kg，原料的總質(zhì)量M=108kg，所以： ω=m247。100=106kg ③ m3:m=:50=1:2500 m3=m247。 由工藝參數(shù)可知，氯乙烯的轉(zhuǎn)化率為90%，且年產(chǎn)聚氯乙烯為20萬噸。 （6）聚合溫度 氯乙烯懸浮聚合溫度的高低決定著聚合產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量大小，因此，當(dāng)配方確定以后必須嚴(yán)格控制聚合的溫度。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。經(jīng)脫水后的樹脂具有一定含水量，經(jīng)螺旋輸送器送入氣流干
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