【正文】 ................................... 17 干燥過程數(shù)據(jù)計算 ............................................................................................ 18 PVC 樹脂干燥過程物料恒算 ..................................................................... 18 空氣加熱器熱量衡算 ............................................................................... 21 聚合設備選型計算 ............................................................................................ 23 反應釜相關(guān)數(shù)據(jù)計算 ............................................................................... 23 選泵相關(guān)數(shù)據(jù) .......................................................................................... 26 第三章 總結(jié) .................................................................................................................. 30 參考文獻 ........................................................................................................................ 31 致 謝 ......................................................................................................................... 32 附 錄 ......................................................................................................................... 33 1 第一章 前言 聚氯乙烯綜述 聚氯乙烯 (Polyvinylchlorid)是氯乙烯的均聚物，指經(jīng)引發(fā)劑作用，將氯乙烯聚合因而得到的一種具有熱塑性的樹脂 由氯乙烯在引發(fā)劑作用下聚合 而成的熱塑性樹脂 ， 簡稱 PVC[1]。由于聚氯乙烯對光和熱的穩(wěn)定性欠佳，所以，在實際生產(chǎn)中，添加穩(wěn)定劑是十分必要的。華中地區(qū)（江蘇、山東與浙江）聚氯乙烯生產(chǎn)工藝居國內(nèi)領(lǐng)先水平，三省的消費量占全國的 34. 0%，華北地區(qū)的生產(chǎn)與需求基本達到平衡。 20xx 年自給率為 %， 20xx年，自給率已增長至 %，與增長率的迅速升高相比，國內(nèi)的消費增長率的便顯得稍有遜色， 20xx 年為 %， 20xx 年僅為 %,20xx 年增長率為十年最高水平，達到 %然而之后幾年里，增長率呈現(xiàn)波動狀態(tài)，整體并未呈現(xiàn)增加趨勢。 我國 PVC 發(fā)展方向 如今，國內(nèi)聚氯乙烯的生產(chǎn)廠商已經(jīng)達到 70多家，年生產(chǎn)量在 21世紀初已經(jīng)達到 240萬噸左右，全世界范圍內(nèi)位列第三。發(fā)展獨特的企業(yè)文化，樹立自身的企業(yè)形象。但是，各種方法所使用的原料都是乙炔和乙烯，因此若從所用的單體分類，只有乙炔法和乙烯法。 首先，是乙烯和氯氣化合為二氯乙烷 242242 ClHCClHC ?? OHClHCOH C lHC 2242242 ???? 然后是二氯乙烷的裂解，產(chǎn)物為 CHClCH ?2 和 HCl ，反應式如下： H C lClHCClHC 222 32242 ?? 9 乙烯法的生產(chǎn)工藝流程如下： 圖 3 乙烯平衡氧氯化生產(chǎn)氯乙烯 乙烯法 法所制備的氯乙烯單體的質(zhì)量較高，環(huán)境污染小且能夠應用于工業(yè)化生產(chǎn)，因此此種方法生產(chǎn)聚氯乙烯聚集了世界聚氯乙烯生產(chǎn)廠商的目光，但是乙烯法生產(chǎn)聚氯乙烯最現(xiàn)實的問題就是是否擁有乙烯資源。 根據(jù)調(diào)查，日本在生產(chǎn)聚氯乙烯的工藝中所采取的方法主要也是懸浮聚合，但在西歐某些地區(qū)，則主要采用乳液聚合與本體聚合。 11 聚合主要工藝 聚合釜大 型化與優(yōu)化散熱 隨著社會的發(fā)展，世界對聚氯乙烯的需求日益增多，這無疑使得傳統(tǒng)的笑醒的反應釜已經(jīng)滿足不了人類所需要的產(chǎn)量，因此設備的大型化已經(jīng)成為一種不可阻擋的趨勢。但是防黏劑的使用需要后期的不斷加入，并且很難在釜壁上涂覆均勻。待反應結(jié)束時，加入終止劑阻止單體的進一步聚合，然后將剩余的 VC 進行回收處理，然后通過離心機對其進行離心分離、通過高溫蒸汽對其進行高溫干燥，得到 VC 成品，進行再次利用。具體的程序流程見下圖。800=187500（千克） 則每個周期所需要的氯乙烯的用量： 187500247。℃ )，則根據(jù)公式 Q=Ct=1031173025=108（ J） Q1= QVC1+ Q 水 1+Q 助劑 1=109+1010+108=1010（ J） 反應總時間 10h 條件 進料 出料 時間 2h 2h 總量 645175 千克 644998 千克 VC 234609 千克 46922 千克 PVC 0 187500 千克 去離子水 398836 千克 398836 千克 所需助劑 11730 千克 11730 千克 17 升溫過程所需能量計算 隨著溫度的升高，氯乙烯聚合速率會加大（溫度每升高 10℃ ，聚合速率約為原來的 倍），但同時所得聚合物的分子量會減小，因此，聚合溫度的選取對反應所需時間以及所得產(chǎn)品質(zhì)量會產(chǎn)生很大的影響?！?t=103398836（ 5525） =1010(J) △ Q 助劑 =C 助劑 t 2=10339883655=1010（ J）； Q 助劑 3=C 助劑 故溫度濕空氣在加熱時的含水量保持不變，即空氣由 ℃ 加熱至 145℃ 時熱空氣的濕度與冷空氣的濕度相同，因此可以由 ℃ 時所讀出的空氣濕度沿等濕線延長使其與 145℃ 等溫線有交點，此交點記為 i點，此點記為濕空氣經(jīng)加熱后的焓：dkgJdkgk c a lI ????? 5145 （ 5） 每千克干空氣的增加焓 空氣在離開聚氯乙烯時溫度最大降低了 3℃ ，由圖中可知空氣在 142℃ 的濕度 ： dkgVkgH ??? 則增加的水蒸氣量為： dkgVkgHHH ???????? 0 1 0 2 21 所增加的熱量也可得出： dkgJkgk c a lIII ??????? 由以上計算可知，經(jīng)氣流干燥減少的水的質(zhì)量需要達到： ?? 假定干燥所需時間為 10 個小時，則單位時間內(nèi)需要干燥的水的質(zhì)量為：hdkgw ???? 2 4 3 1 90 1 9 8 9 1 ℃ 的空氣的比熱為： 2 7 32 7 3)2 4 7 7 ( tHv ???? 故得出： dkgmv ??????? / 7 3 7 3)0 0 4 7 ( 3 則 ℃ 的冷空氣的體積流量為： hmdkgmhdkgv / 1 2 8 9/????? 干燥后的空氣需要從干燥器中排出，則排出的空氣的流量為之前干空氣的質(zhì)量流量與干燥的水的質(zhì)量流量之和： hkgw 4 6 4 9 8 9 1 15 2 4 3 1 9 ??? 空氣加熱器熱 量衡算 每千克干空氣的熱量的增加值為： dkgJdkgc a lkI ?????? 由以上計算得知，干空氣的流量為： hdkgw ?? 則在加熱過程中需要外界提供的能量為： 22 hJIwQ55 2 4 3 1 9???????? 查閱資料得知，加熱器的壓力為 ，汽化熱： kglkcar 496? ； hkgkgk ca l hk ca lrQw /8358/476 /3 9 7 8 2 1 8 ??? 空氣加熱器的換熱器選用管殼型，其原理大致可用如下簡圖表示： 對其逆流傳熱進行模擬估算，其中， mt? 為對數(shù)平均溫度差： 12211221m211 6 4 .7 1 6 4 .71 4 5 1 5 .7t 1 9 .7 t 1 4 9tt 1 4 9 1 9 .7 1 2 9 .3t 6 3 .9t 1 4 9 2 .0 2 3 3lnln1 9 .7tT C T Ct C t CCCC? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ??? 查閱《化工工藝設計手冊》（下冊） [12]知 : KmWhmlk c ak ????? 22 ℃44 蒸汽冷凝放出的熱量為： hJIwQ55 2 4 3 1 9???????? T1=℃ t2=145℃ T2=℃ t1=℃ 23 則可得出傳熱面積： 21 4 1 9 7 8 2 1 8 mtK QFm ????? 聚合設備選型計算 根據(jù)查閱資料，聚合所需基本數(shù)據(jù)選擇如下表： 表 6 聚合數(shù)據(jù)表 聚合條件 溫度 ℃ 蒸汽壓力/KPa 操作壓力 /KPa 3mkg水? 3mkgVC? 3mkg助劑? 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 50~70 8000~1250 1725 1725 1000 1090 反應釜相關(guān)數(shù)據(jù)計算 由 中能量衡算可知，在一個周期聚合所產(chǎn)生的總的熱量為： Q 總 =108(J) 由一個反應周期需要六個小時，因此每小時的熱負荷： Q=Q 總 /t=108/6=107（ J/h） 記 Qmax 為所能承受的最大熱負荷量，取為平均熱負荷的 倍，即 : R=，則 Qmax=RQ=107=107（ J/h） 各物料體積為計算如下： 去離子水的體積： V 水 =m 水 /ρ 氺 =398836/1000=（ m3） 氯乙烯的體積： VVC=mVC/ρVC=234609/=（ m3） 助劑的體積： V 助劑 =m 助劑 /ρ 助劑 =11730/1090=（ m3） 反應物料的總體積為： V 總 =V 水 +VVC+V 助劑 =++=(m3) 因此，所需聚合釜的聚合釜的投料系數(shù)設為 ， ,則選取聚合釜的容積至 24 少為 247。 在 PVC 的生產(chǎn)過程中，反應釜內(nèi)為單體、聚合、水以及助劑的共存體系。 此型號的油泵 有關(guān)性能如下： 表 11 65Y1002A 型 油泵性能表 流量 揚程 轉(zhuǎn)數(shù) 效率 許氣蝕 余量 葉輪 直徑 葉輪出口寬度 泵重 23mh3 75m 2950r/min 41％ 270mm 280kg 電機 的選擇 配套電機功率 40KW；軸功率： 。 四年來，我學到了很多，也成長了許多，但每個人都不能作為一個獨立的個體而存在，再次對這些年給予我?guī)椭c關(guān)心的人道聲“謝謝”，我會繼續(xù)努力！ 王海云 20xx 年 05 月于 合肥學院 33 附 錄 1. PVC 干燥工藝 圖 :一 張（ A3） 2. PVC 聚合工藝流 程圖 :一 張（ A3） 3. 空氣加熱 器 :一 張（ A3） 4. 聚合 釜 :一張（ A3）