【正文】 ??????????????? 34 XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 IV 頁(yè) 共 VI 頁(yè) 氣流干燥部分的相關(guān)數(shù)據(jù) ??????????????????? 35 熱量衡算 ?????????????????????????? 35 沸騰干燥部分的熱量衡算 ???????????????????? 34 相關(guān)數(shù)據(jù)的選擇和設(shè)定 ???????????????????? 39 熱量衡算 ?????????????????????????? 40 5 設(shè)備選型 ???????????????????????????? 45 聚合釜的選擇 ????????????????????????? 45 釜外型尺寸及內(nèi)部構(gòu)件輔助設(shè)備的參數(shù) ????????????? 45 聚合釜臺(tái)數(shù)及設(shè)備后備系數(shù)的計(jì)算 ??????????????? 45 聚合釜外形尺寸的設(shè)計(jì) ???????????????????? 46 攪拌裝置的設(shè)計(jì) ??????????????????????? 47 工藝管口的設(shè)計(jì) ????? ?????????????????? 47 混料槽的選擇 ????????????????????????? 49 汽提塔的選擇 ????????????????????????? 49 塔尺寸及塔的特性參數(shù) ???????????????????? 49 操作工藝條件 ???????????????????????? 50 氣提塔的數(shù)量 ???????????????????????? 50 離心機(jī)的選擇 ????????????????????????? 50 氣流干燥床的選擇 ??????????????????????? 51 沸騰干燥床的選擇 ??????????????????????? 52 適宜操作氣速的計(jì)算 ????????????????????? 52 沸騰床和擋板高度的計(jì)算 ??????????????????? 53 分布板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ??????????????????????? 54 換熱設(shè)備的選型和工藝計(jì)算 ??????????????????? 55 氣提塔中螺旋板換熱器 設(shè)計(jì) ?????????????????? 55 沸騰干燥中空氣預(yù)熱器設(shè)計(jì) ?????????????????? 57 流體輸送機(jī)械的選型設(shè)計(jì) ???????????????????? 57 貯罐的選型和工藝設(shè)計(jì) ????????????????????? 57 原料氯乙烯單體的貯罐設(shè)計(jì) ?????????????????? 57 XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 V 頁(yè) 共 VI 頁(yè) 原料氯乙烯計(jì)量罐設(shè)計(jì) ???????????????????? 59 6 廠址選擇及車間布置設(shè)計(jì) ????????????????????? 60 廠址選擇的依據(jù)和原則 ????????????????????? 60 車間廠房布置 ????????????????????????? 60 車間廠房布置的原則 ????????????????????? 60 車間廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ?????????????????????? 61 車間各部分組成及布置要求 ?????????????????? 61 車間設(shè)備布置 ????????????????????????? 62 車間設(shè)備布置的原則 ????????????????????? 62 車間設(shè)備布置的要求 ????????????????????? 63 本設(shè)計(jì)的車間布置 ??????????????????????? 65 7 技術(shù)經(jīng)濟(jì) ???????????????????????????? 67 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析概述 ??????????????????????? 67 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) ??????????????????????? 67 投資估算 ??????????????????????????? 67 總投資費(fèi)用估算 ??????????????????????? 67 成本估算 ?????????????????????????? 68 收入、稅收和利潤(rùn) ?????????????????????? 70 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) ?????????????????????????? 71 8 安全操作、三廢防治和環(huán)境保護(hù) ?????????????????? 73 廠內(nèi)的防火、防爆措施 ????????????????????? 73 氯乙烯聚合的安全規(guī)范 ???????????????????? 73 防火防爆措施 ???????????????????????? 73 廢氣防治 ??????????????????????????? 75 廢氣危害 ?????????????????????????? 75 廢氣防治措施 ???????????????????????? 75 廢水防治 ??????????????????? ???????? 75 廢水危害 ???????????????????????? ?? 75 廢水防治措施 ???????????????????????? 75 XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 VI 頁(yè) 共 VI 頁(yè) 廢渣防治 ??????????????????????????? 76 廢渣危害 ?????????????????????????? 76 廢渣防治措施 ???????????????????????? 76 9 結(jié)論 ????????????????????????????? 77 參考文獻(xiàn) ????????????????????????????? 78 致謝 ????????????????? ????????????? ? 81 XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 1 頁(yè) 共 79 頁(yè) 1 緒論 聚氯乙烯簡(jiǎn)介 聚氯乙烯 (Poly Vinyl Chloride)簡(jiǎn)稱 PVC，下同。預(yù)計(jì)到 2020 年全球 PVC 的需求量將達(dá)到 3490萬(wàn)噸， 2020 年將達(dá)到 4600 萬(wàn)噸 [6]。 國(guó)外聚氯乙烯懸浮聚合的工藝進(jìn)展 [1619] 古德利奇 ()公司主要采取通過提高單釜產(chǎn)量和延長(zhǎng)清釜周期的方式來(lái)提高生產(chǎn)效率，其懸浮工藝特點(diǎn)是清釜和脫揮發(fā)分技術(shù)。防粘釜技術(shù)的迅速發(fā)展，使聚合操作輔助時(shí)間得到大大縮短。第一反應(yīng)器的工藝作用是進(jìn)行預(yù)聚，以調(diào)控粒度和粒度分布。其長(zhǎng)徑比一般為 10~26:1。 乳液聚合生產(chǎn)工藝 [20] 氯乙烯乳液聚合方法的最終產(chǎn)品為制造聚氯乙烯增塑糊所用的的聚氯乙烯糊樹脂 (EPVC)，工業(yè)生產(chǎn)分兩個(gè)階段：第一階段氯乙烯單體經(jīng)乳液聚合反應(yīng)生成聚氯乙烯膠乳，它是直徑 ~3181?？梢姡鞣N專用料的開發(fā)是懸浮聚合樹脂發(fā)展的標(biāo)志，是提高產(chǎn)品使用性能、開發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域的重要手段 [22]。因此，不僅使 PVC 聚合度降低，還使聚合速率變慢。 引發(fā)劑的影響 [23] 引發(fā)劑的用量根據(jù)聚合釜設(shè)備的傳熱能力和實(shí)際需要而 確定，用量多，單位時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的游離基增多，反應(yīng)速率快，聚合時(shí)間短，設(shè)備利用率髙；一旦反應(yīng)熱不能及時(shí)移出，將發(fā)生爆聚。在氯乙烯聚合過程中加入熱穩(wěn)定劑等助劑，即得到可直接加工應(yīng)用的 PVC 樹脂 (簡(jiǎn)稱 RTUPVC)。 (3) 攪拌：三層平直葉槳式，攪拌軸總長(zhǎng) 10600mm。塔式汽提是采用蒸汽與 PVC 漿料在塔板上連續(xù)逆流接觸進(jìn)行傳熱、傳質(zhì)的過程。有的生產(chǎn)廠家采用生化處理、膜吸收、反滲透等技術(shù)對(duì)母液水進(jìn)行處理，然后用于涼水塔的補(bǔ)水，甚至作為聚合用水?？刂泼擕}水和 VCM 同步進(jìn) 料流量，保證 VCM 加料正好在水加料結(jié)束前完成。 巰基乙醇 )，引發(fā)劑過氧化二碳酸二乙基己酯 (EHP)和過氧化二碳酸二異丙酯 (IPP)，防粘釜?jiǎng)?，終止劑二乙基羥胺 (DEHA)，緩釋阻垢劑 (H9)， 堿液 (錯(cuò)誤 !未找到引用源。K1) 密度 /(g/cm3) 蒸汽壓 /(kpa) 焓值 /( kJ /kg) 80 120 CpPVC= kJ/kg 對(duì)氣流干燥部分做物料衡算知：物料衡算結(jié)果是正確的， 見表 。 由以上結(jié)果可得間歇部分物料 衡算一覽 表 。 則出料 PVC 量為： = kg/h。 表 氯乙烯的部分物性參數(shù) 溫度 /℃ 熱容 Cp/(cal/g 每天生產(chǎn)量： 300000000/（ 300） =106kg/d 每小時(shí)生產(chǎn)量： (106)/24=104kg/h 每批生產(chǎn)量： 105 kg/B 反應(yīng)溫度： 55177。 本設(shè)計(jì)擬采用的生產(chǎn)工藝路線和工藝參數(shù) 生產(chǎn)工藝路線 [29] 聚合釜清洗后，用防粘釜?jiǎng)﹪娡烤酆细獌?nèi)部表面。采用螺旋沉降式離心機(jī)處理PVC 漿料時(shí)，其離心母液中夾帶的樹脂量很少，可將母液水收集于槽內(nèi)，用于聚XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 15 頁(yè) 共 81 頁(yè) 合釜噴淋、汽提塔沖水、離心機(jī)沖水及各漿料槽沖洗等。壓縮機(jī)機(jī)體和軸封供水由密封水泵提供，回收水均回到循環(huán)水槽，循環(huán)水槽的水要不定期檢測(cè)，并更換循環(huán)水。4 厘泊 日本合成公司 HPMC 甲基氧（ mol） 28%~30%，羥丙基（ mol） 7%~9%，粘度（ 4%水溶液 25℃ ） 40~60 厘泊 美國(guó)道化學(xué)公司 EHP 叔丁基過氧化氫 %~% 天津諾貝爾阿克蘇有限公司 ACPND 異丙苯基過氧化氫最大 %，水解氯最大 % 天津諾貝爾阿克蘇有限公司 TBPND 叔丁基過氧化氫最大 %，叔丁基乙醇最大 3% 天津諾貝爾阿克蘇有限公司 DEHA 二乙基輕胺 %~%，水 11%~15% 法國(guó)阿托菲納公司 2. 135 m3聚合釜的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) [26] (1) 結(jié)構(gòu)： 135 m3 聚合釜為立式圓筒、半圓管外夾套、帶內(nèi)冷卻擋板及頂置式攪拌器，分別由日本神鋼凡有限公司和錦西化工機(jī)械集團(tuán)有限公司制造，結(jié)構(gòu)如圖。 無(wú)機(jī)添加劑的影響 [25] 在 PVC 樹脂加工前，必須加入熱穩(wěn)定劑。一般懸浮法聚氯 乙烯生產(chǎn)都選用復(fù)合分散體系。 乙炔的影響 [23] 乙炔是一種很強(qiáng)的鏈轉(zhuǎn)移劑，它會(huì)和引發(fā)劑游離基、單體游離基或鏈游離基發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)。自從乳液聚合法工業(yè)化以后，歐洲、日本在連續(xù)懸浮聚合工藝方面開展了大量的研究工作，目前尚未工業(yè)化生產(chǎn)，但連續(xù)法設(shè)備費(fèi)用低，生產(chǎn)效率高，工藝難題少，已引起了各國(guó)科研院所和生產(chǎn)廠家的重視。聚合釜在接收到預(yù)聚合的 “ 種子 ” 后，再加人一定量的 VCM 單體、添加劑和引發(fā)劑，在這些 “ 種子 ” 的基礎(chǔ)上繼續(xù)聚合，使 “ 種子 ” 逐漸長(zhǎng)大到一定的程度，在低速攪拌 的作用下，保持恒定壓力進(jìn)行聚合反應(yīng)。產(chǎn)品粒度分布窄，品均粒度為 130~150μm。 赫斯特 (Hoechst)公司開發(fā)的連續(xù)懸浮聚合工藝、意大利阿托公司以法國(guó)PechinenSaintGobain 的兩段法本體合工藝，具有較為鮮明的傳統(tǒng)技術(shù)特色。每噴涂一次，可以連續(xù) 350～ 500 釜次不用人工清釜。青島海晶化工集團(tuán)有限公司于 2020 年成功開發(fā)了 1 套工藝技術(shù)先進(jìn)、操作簡(jiǎn)單方便、投資經(jīng)濟(jì)合理、居國(guó)內(nèi)同行業(yè)領(lǐng)先水平的聚氯乙烯裝置，使公司聚XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 3 頁(yè) 共 81 頁(yè) 氯乙烯裝置產(chǎn)能由 4萬(wàn) t/a擴(kuò)大至 8萬(wàn) t/a[14]。 2020 年我國(guó)PVC 產(chǎn)業(yè)保持快速發(fā)展的態(tài)勢(shì) ， 全年產(chǎn)能 1099 萬(wàn)噸，實(shí)際產(chǎn)量 萬(wàn)噸 ， 整體供求關(guān)系發(fā) 生了較大的變化 [5]。 文中還對(duì) 防火防爆防雷和三廢的處理回收等方案進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述。自 1997 年以來(lái)，聚氯乙烯的產(chǎn)量以 3%/a 速度遞增。 懸浮法 PVC 大型生產(chǎn)裝置成套工藝技術(shù)是北京化二股份有限公司 (以下簡(jiǎn)稱北京化二 )在消化吸收數(shù)套國(guó)外引進(jìn)裝置的基礎(chǔ)上，汲取多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況而自主研制開發(fā)的工藝技術(shù)。對(duì)于懸浮聚合工藝主要發(fā)展方向是積極開發(fā)連續(xù)懸浮聚合工藝流程，并已取得許多重要成就。第二反應(yīng)器的熱負(fù)荷較大，其聚合熱采用冷卻夾套換熱方式。第三反應(yīng)器與第一聚合釜結(jié)構(gòu)及放置方式均相同 ， 但材質(zhì)為不銹鋼，夾套除熱，攪拌速度為 50r/min。 聚合工藝實(shí)踐方法 目前，世界上 PVC 的主要生產(chǎn)方法有 4 種：懸浮法、本體法、乳液法和微懸浮法。近年來(lái)，為了提高聚合速度和生產(chǎn)效率，國(guó)外還研究成功兩步懸浮聚合工藝，一般是第一步聚合度控制在 600 左右，在第二步聚合前加入部分新單體繼續(xù)聚合。這些技術(shù)的應(yīng)用，使聚合周期得到相對(duì)縮短，產(chǎn)品質(zhì)量更加穩(wěn)定，生產(chǎn)成本也不斷降低。鐵能與有機(jī)過氧化物引發(fā)劑反應(yīng)，使聚合誘導(dǎo)期增長(zhǎng)，反應(yīng)速率減慢，產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性變壞，還會(huì)降低產(chǎn)品的介電性能。因此在生產(chǎn)中，對(duì)于某一給定聚合度的 PVC樹脂，可適當(dāng)降低反應(yīng)溫度，以利于 PVC 熱穩(wěn)定性的提高。 反應(yīng)機(jī)理 [26] 1. 引發(fā)劑的分解 d *IRk??? dR? － d[I]/dt= dk [I] () 2. 鏈引發(fā) **iR M R Mk? ???