【正文】 框圖 根據(jù) 氯乙烯產(chǎn)率為 %，二氯乙烷產(chǎn)率 %，乙炔 轉(zhuǎn)化率為 95%。 年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 11 第四章 物料衡算 在 PVC 生產(chǎn)工段中，以氯乙烯工段和聚合工段最為重要，所以在物料衡算中選取這兩個(gè)工段為例，進(jìn)行衡算。漿料由泵送至料漿貯槽，為反應(yīng)的單體經(jīng)回收單體真空泵回收至 VC 氣柜，去回收裝置進(jìn)行加壓冷凝回收。 從液氨槽出來(lái)的液氨經(jīng)過(guò) 5℃水分配臺(tái)流入蒸發(fā)器，液氨變成氣態(tài)氨帶走蒸發(fā)器外工業(yè)水熱，合格的 5℃水由 5℃水泵送往乙炔、合成、聚合。 (3)水洗、堿洗、氯乙烯壓縮。經(jīng)清凈后的乙炔氣帶有酸性，進(jìn)入中和塔用堿液除去，中和塔出來(lái)的乙炔氣進(jìn)入二臺(tái)串聯(lián)的列管冷凝器除去大量水分后，送氯乙烯工序。首先將電石破碎與水反應(yīng)生成乙炔氣，與 HCL 反應(yīng)生成氯乙烯，經(jīng)過(guò)壓縮和精餾工序提純氯乙烯，所送到聚合工段進(jìn)行產(chǎn)品的合成，得到需要 的化工產(chǎn)品。 （ 5）溶液聚合。目前各樹(shù)脂廠生產(chǎn)的懸浮法 PVC 樹(shù)脂，基本上都是疏松型的。生產(chǎn)的 PVC 樹(shù)脂純 度較高，質(zhì)量較好，結(jié)構(gòu)規(guī)整，孔隙率高而均勻。因此 pvc 樹(shù)脂生產(chǎn)工廠目前多數(shù)使用復(fù)合引發(fā)劑，即兩種引發(fā)劑的 混合物。處理后的水pH 應(yīng)在 5～ 范圍，硅膠含量≤ 。帶有芳香氣味 （ 2）屬易燃易爆物質(zhì)，遇火焰即可燃燒爆炸，在空氣中爆炸范圍為~%，故在有氯乙烯存在的地方都要嚴(yán)禁煙火及撞擊火花的產(chǎn)生。 成分列表 大多數(shù)企業(yè)電石具有以下的組成：（重量） 2aCC 75%～ 83% OCa 7%～ 14% C %～ 3% SiO FeSi、 SiC %～ 3% Fe2O3 %～ 3% CaS %～ 2% CaSO4 %～ % CaCN2 %～ 1% Al、 Al4C Al2O3 %～ 4% 年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 5 氯化氫 氯化氫的分子式 HCl ,分子量 。 年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 4 第二章 PVC 產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格和原輔材料說(shuō)明 內(nèi)蒙古烏?；す煞萦邢薰臼菄?guó)內(nèi)生產(chǎn) pvc 的大型化工企業(yè)，該廠現(xiàn)在使用自己生產(chǎn)的電石資源全部用于生產(chǎn)乙炔原料氣，經(jīng)過(guò)氯乙烯工段用乙炔和氯化氫反應(yīng)生成液態(tài)的氯乙烯單體，送到聚合工段合成 pvc 白色顆粒，最后經(jīng)過(guò)干燥工段變成干燥的反應(yīng)物，包裝之后成為合格的 pvc 產(chǎn)品。 （ 2） 熱性能 通常的 PVC 玻璃化溫度 Tg 在 75～ 80℃，結(jié)晶 PVC 的熔點(diǎn)為175℃，因而通常加工溫度在 160～ 220℃。 （ 3） 密度和表觀密度 PVC 平均密度為 ／ cm3,實(shí)際上它很分散。電絕緣性?xún)?yōu)良，一般不會(huì)燃燒，但在火焰上能燃燒并放出 HCl，若離開(kāi)火焰即自熄，是一種“自熄性”、“難燃性”物質(zhì)。軟 PVC 一般用于地板、天花板以及皮革的表層，但由于軟 PVC 中含有柔軟劑 (這也是軟 PVC 與硬 PVC 的區(qū)別 )，容易變脆 ,不易保存，所以其使用范圍受到了局限。年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 1 年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 第一章 概 論 PVC簡(jiǎn)介 PVC 的發(fā)展史 pvc（ Polyvinylchloride， PVC） 是一種無(wú)毒、無(wú)臭的白色粉末。其中硬 PVC 大約占市場(chǎng)的 2/3，軟 PVC 占1/3。 PVC 的性質(zhì)和特點(diǎn) 特點(diǎn) 聚氯乙稀是一種無(wú)毒、無(wú)臭的白色粉末。 K) 吸水率： ～ % （ 2） 外觀 pvc 樹(shù)脂尾白色粉末微粒，但工業(yè)產(chǎn)品夾帶分解產(chǎn)物或機(jī)械雜質(zhì)，使樹(shù)脂發(fā)黃或有黑色的雜質(zhì)， 統(tǒng)稱(chēng)為黑黃點(diǎn)。這是由于 PVC分子沿主鏈存在有許多極性鍵，大分子與大分子之間的結(jié)合力強(qiáng)，可以耐酸、堿和非極性溶劑的作用，因此，耐化學(xué)腐蝕性能優(yōu)良。 PVC 的介電性能與溫度有關(guān)，溫度升高，介電性能變差。 （ 4）電石與水作用生成乙炔和氫氧化鈣。 氯乙烯的性質(zhì) （ 1）常溫常壓下為無(wú)色 氣體。 去離子水 所用反應(yīng)介質(zhì)水，應(yīng)經(jīng)過(guò)離子交換樹(shù)脂或磺化煤進(jìn)行脫鹽處理。由于反應(yīng)后期單體濃度降低，為了使反應(yīng)后期具有適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，所以反應(yīng)前期與反應(yīng)后期應(yīng)當(dāng)使用不同半衰期的引發(fā)劑。本體聚合時(shí)在氯乙烯單體中不加入任何介質(zhì)，只有引發(fā)劑。疏松型樹(shù)脂吸油性好，易塑化，成型時(shí)間短，加工操作方便，適用于粉料直接成型，因而一般 選用懸浮法聚合的疏松型樹(shù)脂作為 PVC 硬質(zhì)品成型的基礎(chǔ)原料。該方法生產(chǎn)的 PVC 樹(shù)脂具有良好的加工性能，能滿(mǎn)足大多數(shù)加工的需要。 去離子水 聚乙烯 引發(fā)劑 助劑 圖 9 聚氯乙烯懸浮聚合工藝流程示意圖 工藝流程的介紹 在工廠實(shí)習(xí)期間，聚氯乙烯事業(yè)部生產(chǎn) pvc 產(chǎn)品經(jīng)過(guò)四大工段和重要的工序。 旋振篩 漿料排放槽 堿處理釜 氣 提 塔 離心分離槽 年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 9 來(lái)的廢水回至廢水貯槽，用泵打到發(fā)生器作為補(bǔ)充用水。粗氯乙烯在高溫下帶逸的 2gCLH 升華物在填裝活性炭的吸附器中脫除，然后進(jìn)入精餾系統(tǒng)。 (5) 冷凍站 +5℃水系統(tǒng)。首先將合格的脫離子水、 VCM單體、分散劑、引發(fā)劑及其他助 劑按配方要求精確計(jì)量后，由泵加入到經(jīng)閃蒸真空防粘釜處理后的聚合釜中，用循環(huán)熱水升溫至制定溫度后進(jìn)行恒溫反應(yīng)，在最短反應(yīng)時(shí)間、壓力降達(dá)到配方要求后加入種植劑終止反應(yīng)。 包裝工序 料倉(cāng)里的 PVC 成品經(jīng)全自動(dòng)縫包、稱(chēng)重、碼垛、分析合格后入庫(kù)。 （ 1） 進(jìn)料 CH≡CH ： 802kmol/h=20852kg/h HCl： O2： H2O： (2)出料 CH≡CH ： 802kmol/h=20852kg/h O2： H2O ： （ 130%） =∵ %40%100mm mH C l H C l ??? 水 ∴ HCl ? HCl： ()=鹽酸： ()+ ()=(3)石墨冷卻器 物料衡算表 表 3 石墨冷卻器物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量 /kg W/% 出料 質(zhì)量 /kg W/% CH≡CH 20852 CH≡CH 20852 HCl HCl 混合氣 石墨冷卻器 CH≡ CH HCl O2 H2O 鹽酸 年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 14 O2 O2 H2O H2O 鹽酸 Σ Σ 多 筒過(guò)濾器 根據(jù)在多筒過(guò)濾器中，采用 3%～ 5%憎水性有機(jī)硅樹(shù)脂的 5～ 10um 細(xì)玻璃纖維，可將大部分酸霧分離下來(lái)，以鹽酸的形式排出。 除汞 器物料衡算表 表 7 除汞器物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量 /kg W/% 出料 質(zhì)量 /kg W/% CH2=CHCl CH2=CHCl CH≡CH CH≡CH HCl HCl O2 O2 H2O H2O CH3CHCl2 CH3CHCl2 Σ Σ 堿洗泡沫塔 圖 4 堿洗泡沫塔物料衡算方框圖 CH2=CHCl CH≡ CH HCl O2 H2O CH3CHCl2 堿洗泡沫塔 CH2=CHCl CH≡ CH O2 H2O CH3CHCl2 NaOH 溶液 NaCl 溶液 年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 17 根據(jù)： 用 5%～ 10%的 NaOH 溶液 除去余 下 的氯化氫 氣體。= 103kg 103kg= 103kg 其中無(wú)離子水和助劑的質(zhì)量沒(méi)有變化 出料的樹(shù)脂懸浮液質(zhì)量： M39。= M 留 +M2+ M3+ M139。39。 同種物質(zhì)的平均比熱容2121lnppppCCCCCp ?? 標(biāo)況下有關(guān)物化數(shù)據(jù)表 項(xiàng)目 溫度 /℃ 比熱 /kcal/（ kg ℃ )1 計(jì)算： Q1：進(jìn)料溫度 25℃ ，則 Q1=0 Q3： HCl 溶于水放出的熱以及水氣液化放出的熱 生成 40%鹽酸時(shí)， HCl 的水溶液的生成熱： 3544kcal 已知 :298k 標(biāo)準(zhǔn)生成熱如下 : △ HΘ f(CH2CHCl)=△ HΘ f(C2H2)=△ HΘ f(HCl)= kJ/mol △ HΘ f(CH3CHCl2)=反應(yīng)混合氣 進(jìn)口溫度 75℃ ，出口 溫度 110℃ ， 反應(yīng)溫度 160℃ . 298k 的反應(yīng)熱效應(yīng) 年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 26 △ HΘ 主 =△ HΘ f(CH2CHCl) – [△ HΘ f(C2H2)+△ HΘ f(HCl)] =– () =– kJ/mol △ HΘ 副 =△ HΘ f(CH3CHCl2) – [△ HΘ f(C2H2)+2△ HΘ f(HCl)] =– – (– 2 ) =– kJ/mol 表 19 標(biāo)準(zhǔn)生成熱表 (單位 :摩爾定壓熱容 CP,M/J [5] ∴ Q=m[ (20+)（ 35+） ]= kJ ∴ m= （ 2） 循環(huán)水： 在石墨預(yù)熱器時(shí)， 進(jìn)口溫度： 110℃ ， 出口溫度： 95℃ 。 ℃ Q= kJ ∴ Q=m[ (110+)（ 95+） ]= ∴ m= 聚合釜 （ 1） 設(shè) 定 QT—— 設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)物料與外界交換熱量之和 (傳入熱量為正，傳出熱量為年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 29 負(fù)）， kJ； Q1—— 由于物料溫度變化，系統(tǒng)與外界交換的熱量（升溫為正，降溫為負(fù)），kJ； Q2—— 由于物料發(fā)生各種變化，系統(tǒng)與外界的交換的熱量（吸熱為正，放熱為負(fù) kJ； Q3—— 由于設(shè)備溫度改變，系統(tǒng)與外界交換的熱量（設(shè)備升溫為正，設(shè)備降溫為 kJ； Q4—— 設(shè)備向外界環(huán)境散失的熱量（操作溫度高于環(huán)境溫度 為正，操作溫度低于環(huán)境溫度為負(fù)）， KJ。 ℃ ） 25988989010 3600 4 2 1 . 3 6 91 0 0 3 9 . 4 8 1mQSmKt ?? ? ??? 查文獻(xiàn)，浮頭列管式石墨換熱器系列參數(shù)組合， 參考文獻(xiàn)， 選用換熱管長(zhǎng)度為 5000mm， 公稱(chēng)直徑 1600mm, 公稱(chēng)壓力 4Mpa,管程為 6的 B 型設(shè)備 型號(hào)： GHB1600335 式中 ,G—— 列管式 H—— 換熱 設(shè)備 A—— 換熱 管型號(hào) 公稱(chēng)面積為 335 2m ＞ 2m 故可行 . 轉(zhuǎn)化器的設(shè)計(jì) 已知條件 氯乙烯合成反應(yīng)器通常采用氣固相固定床列管式反應(yīng)器，常稱(chēng)作轉(zhuǎn)化器。 手孔 反應(yīng)最高壓力為 選用平焊法蘭手孔 公稱(chēng)壓力 , 公稱(chēng)直徑 DN250mm,H1=190mm 采用 Ⅱ 類(lèi)材料，墊片采用石棉橡膠板 其標(biāo)記為：手孔（ A 年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 37 （ 2）校核水壓實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度 T i eteP (D S )2S??? ≤ 式中 PT=t[][]??=137/137= Se=SnC== 查 [8]得： σs=345MPa 則 σt=（ 3600+） /(215)= 而 =345= MPa 由 σt＜ 所以水壓實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度足夠。 攪拌功率關(guān)系式 [7]如下： Ps=Npρn3d5 式中 年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 39 Ps—— 攪拌功率 Np—— 功率數(shù) ρ—— 被攪拌介質(zhì)的密度 d—— 攪拌器的直徑 n—— 攪拌器的轉(zhuǎn)速 開(kāi)啟式直葉渦輪式攪拌器有折流擋板 得 Np= 已 知 ρ= 103 Kg/m3 n=120/min d=650 mm Ps=Npρn3d5