【正文】 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。 ℃ ） 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， 公稱直徑 1600mm, 公稱壓力 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，常稱作轉(zhuǎn)化器。 [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℃ 。 ℃ )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： 3544kcal39。= 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。 （ 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。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)。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)。 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。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。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。 氯乙烯的性質(zhì) （ 1）常溫常壓下為無(wú)色 氣體。 PVC 的介電性能與溫度有關(guān)，溫度升高，介電性能變差。 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)稱為黑黃點(diǎn)。其中硬 PVC 大約占市場(chǎng)的 2/3，軟 PVC 占1/3。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。 （ 3） 密度和表觀密度 PVC 平均密度為 ／ cm3,實(shí)際上它很分散。 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。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。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。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。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。 (3)水洗、堿洗、氯乙烯壓縮。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。 設(shè)：鹽酸為 40%，除水量為 80% (1)進(jìn)料 ： CH≡CH ： 20852 kg HCl： kg H2O： O2： (2)出料 ： CH≡CH ： 20852 kg O2： H2O： （ 180%） = ∵ %40%100 ??? 水mm mH C l H C l ∴ HCl ? HCl： ()=鹽酸： 80%+ ()=(3)多筒過(guò)濾器物料衡算表 表 4 多筒過(guò)濾器物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量 /kg W/% 出料 質(zhì)量 /kg W/% CH≡CH 20852 CH≡CH 20852 HCl HCl O2 O2 H2O H2O 鹽酸 Σ Σ 石墨預(yù)熱器 年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 15 表 5石墨預(yù)熱器物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量 /kg W/% 出料 質(zhì)量 /kg W/% CH≡CH 20852 CH≡CH 20852 HCl HCl O2 O2 H2O H2O Σ Σ 轉(zhuǎn)化器 圖 3 轉(zhuǎn)化器物料衡算方框圖 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%。= M139。 pvc 氯乙烯 水 助劑 氣提塔 pvc 水 助劑 氯乙烯回收 年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 21 所以物料平衡。kmol 1= kJ 95℃ 時(shí)， C 水蒸氣 = kJ(kg轉(zhuǎn)化器的主要作用是裝載催化劑，進(jìn)行合成反應(yīng)和移走反應(yīng)放熱，因此要求轉(zhuǎn)化器保證傳熱良好，能及時(shí)移走反應(yīng)熱，并且使反應(yīng)氣體分布均勻，以避免局部過(guò)熱。 夾套的設(shè)計(jì) （ 1） 夾 套直 徑 和高度的確定 對(duì) 于筒體的 內(nèi)徑 Di=3000～ 4000mm， 夾套內(nèi)徑 Dj=Di+200 =3400+200 =3600mm 查文獻(xiàn)得：封頭體積 VH=，表面積 FH= 由下式確定高度： Hj= HtVVV?? =()/= 圓整，得 Hj=4000mm （ 2） 夾套的材料和壁厚 選用 0Cr18Ni9為夾套材料，設(shè)計(jì)溫度為 150℃ ，查得 許 用 應(yīng) 力 [σ]t=137 MPa 設(shè)計(jì)壓力為 MPa， ф= C1= C2=1 mm 由公式 S= cit cPD2[ ] P? ??得： S=3600/（ 2137） = 取腐 蝕 余量 C2=，鋼板厚度負(fù)偏差 C1=， 則 Sn=S+C1+C2=++= 圓整后取 Sn=12mm。因此，本 設(shè)計(jì) 中未做外 壓 的 設(shè)計(jì) 。 ℃ ） 故 2( 5 5 5 2 2 5 2 3 2 0 3 6 0 0 ) 6 7 2 . 8 41 0 0 2 2 . 6 0 5mQSmKt ?? ? ??? 年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 32 取 7 臺(tái)石墨冷卻器，每臺(tái) 2m 查文獻(xiàn)，浮頭列管式石墨換熱器系列參數(shù)組合， 參考查文獻(xiàn) [3]， 選用換熱管長(zhǎng)度為 4000mm， 公稱直徑 800 mm, 公稱壓力 4Mpa,管程為 2 的A 型設(shè)備 型號(hào)： GHA800105 式中 ,G—— 列管式 H—— 換熱 設(shè)備 A—— 換熱 管型號(hào) 公稱面積為 105 2m ＞ 2m 故可行 . 石墨預(yù)熱器的選型 已知條件： 總熱負(fù)荷： Q=循環(huán) 水流量： 進(jìn)口溫度 T1： 110℃ 出口溫度 T2： 95℃ 混合氣 進(jìn)口溫度 t1： 14℃ 出口溫度 t2： 75℃ 計(jì)算兩流體的平均溫度差 ? ?? ? ? ? 5 1589ln951 101475ln1212 ??????????????tttttm℃ 而： ? ?? ? 14110 147511 12 ??? ?????? tT ttP ? ? 16 9511 012 21 ??? ????? tt TTR 查文獻(xiàn) 得 ??t? 年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 33 4 8 5 ???????? ? mtm tt ? ℃ 查文獻(xiàn)，列管式換熱器中的總傳熱系數(shù) K 的經(jīng)驗(yàn)植 設(shè) K=100w/（ m2 ℃ )1。 ℃ )1 C40%鹽酸 =3214 kJ(kg＋ M 料 ＝ 103kg＋ 103kg＝ 103kg＝ M39。－ M239。 設(shè)混合 氣 中水分以 40%鹽酸排出的量占水總量的 30%。 聚合工段 本工藝流程全過(guò)程控制采用 DSC 集散控制。 干燥、預(yù)熱后的混合氣從轉(zhuǎn)化器上部進(jìn)入，通過(guò)列管中裝填的吸附于活性炭上的 2gCLH 觸媒轉(zhuǎn)化為粗氯乙烯，轉(zhuǎn)化過(guò)程反應(yīng)放熱則通過(guò)熱水循環(huán)泵循環(huán)的熱水移去。 懸浮法工藝 在 PVC 的各種生產(chǎn)方法中技術(shù)最為成熟，故本設(shè)計(jì)采用懸浮法聚合。國(guó)產(chǎn)牌號(hào)分為 SG疏松型（“棉花球”型）樹(shù)脂； XJ緊密型（“乒乓球”型）樹(shù)脂。 引發(fā)劑 由于氯乙烯懸浮聚合溫度為 50～ 60℃上下，應(yīng)根據(jù)反應(yīng)溫度選擇合適的引發(fā)劑，其原則為在反應(yīng)溫度條件下引發(fā)劑的半衰期大約為 2h 者，反應(yīng)時(shí)間為最佳。 氯乙烯 氯乙烯的分子式 CLHC 32 ， 分子量 。 （ 4） 電性能 PVC 具有特別好的介電性能，使屬于介電功耗最小的材料之一，它對(duì)于交流電和直流電的絕緣能力可與硬橡膠媲美。 K 熱容 (c)： kJ/(kg PVC的分類及用途 PVC 可分為軟 PVC 和硬 PVC。硬 PVC 不含柔軟劑，因此柔韌性好，易成型，不易脆，無(wú)毒無(wú)污染，保存時(shí)間長(zhǎng)，因此具有很大的 開(kāi)發(fā)應(yīng)用價(jià)值。密度分布窄的，其結(jié)構(gòu)不均勻，易被增塑劑或其他液態(tài)助劑滲透；密度分布寬的，樹(shù)脂有的使開(kāi)孔的，有的則使不能滲透的孔，影響增塑劑等的吸收和滲透。 生產(chǎn)的原輔材料有很多種，如電石 、 氯化氫 、 氯乙烯 、 去離子水 、 引發(fā)劑 、高汞觸媒等。 （ 3）有毒，對(duì)人體有麻醉作用，長(zhǎng)時(shí)間接觸 VC 氣體可使人致癌。 產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格 產(chǎn)品及副產(chǎn)品規(guī)格見(jiàn)表 1。 （ 3）乳液聚合 。 乙炔工段 (1)發(fā)生。 除貢后的粗氯乙烯進(jìn)入三合 一水洗組合塔，經(jīng)堿洗塔，出去殘余的微量 HCL 后進(jìn)入 VC 氣柜或經(jīng)機(jī)前冷卻器，出去部分夾帶液，經(jīng)螺桿壓縮機(jī)加壓到 ~（表壓），經(jīng)機(jī)后冷卻器除去夾帶水和油后，送精餾。 干燥工段 由氣提塔出來(lái)的 PVC 料漿，以離心機(jī)分離大部分水份后得到約含水 20%~25%的濕 PVC 樹(shù)脂，之后由螺旋輸送器送到干燥系統(tǒng)進(jìn)行干燥。 [3] (1)進(jìn)料 組成為 CH≡CH ： 20852kg HCl： O2： H2O： (2)出料 組成為 CH2=CHCl： （ 20852247。+ M339。 表 13 出料槽的 物料衡算 表 進(jìn)料 質(zhì)量 / kg 出料 質(zhì)量 /kg 氯乙烯