【正文】 .......... 7 裂解爐爐管工藝計(jì)算 ........................................................................................... 9 對(duì)流段爐管計(jì)算 ........................................................................................ 9 輻射段爐管計(jì)算 ...................................................................................... 10 裂解爐設(shè)計(jì) ........................................................................................................11 對(duì)流段設(shè)計(jì) ..............................................................................................11 輻射段設(shè)計(jì) ............................................................................................. 12 4 氯乙烯聚合釜工藝設(shè)計(jì) ............................................................................................... 13 參數(shù)確定 .......................................................................................................... 13 聚合釜釜體和夾套設(shè)計(jì) ..................................................................................... 14 釜體設(shè)計(jì) ................................................................................................. 14 夾套設(shè)計(jì) ................................................................................................. 15 夾套和筒體厚度設(shè)計(jì)以及材質(zhì)選擇 .................................................................... 15 夾套厚度計(jì)算 ........................................................................................... 15 夾套封頭厚度計(jì)算 ................................................................................... 16 筒體厚度設(shè)計(jì) .......................................................................................... 16 筒體封頭厚度設(shè)計(jì) ................................................................................... 17 攪拌器選型及計(jì)算 ............................................................................................ 17 攪拌器的選型 .......................................................................................... 17 攪拌功率的計(jì)算 ...................................................................................... 18 夾套傳熱面積的計(jì)算 ......................................................................................... 20 被攪拌側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù) ............................................................................ 20 夾套側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù) ............................................................................... 22 總傳熱系數(shù) ............................................................................................. 24 夾套傳熱面積 .......................................................................................... 24 .......................................................................................................... 26 致謝 ............................................................................................................................... 27 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 28 I 年產(chǎn) 8萬(wàn)噸氯乙烯 、聚氯乙烯 合成裝置工藝設(shè)計(jì) 摘 要 在 氧氯化法生產(chǎn) 聚 氯乙烯 （ PVC） 的 工業(yè) 中， 首先要 從 二氯乙烷（ EDC） 裂解得到氯乙烯 （ VCM） ， 再 由氯乙烯聚合得到聚氯乙烯 （ PVC） 產(chǎn)品。目前全世界范圍內(nèi) 95%以上的 VCM產(chǎn)能來(lái)自乙烯法工藝。 傳統(tǒng)的直接氯化藝是氯氣和乙烯混合后進(jìn)入直接氯化反應(yīng)器，反應(yīng)器中有一定濃度催化劑 FeCl3的 EDC液體。 在聚合配方上，采用高油水配比，以增加聚合釜的產(chǎn)量：采用氨水和碳酸氫銨混合溶液2020 屆化學(xué)工程與工藝專業(yè)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 3 取代氫氧化鈉溶液作 pH值調(diào)節(jié)劑，提高了產(chǎn)品的白度，縮短了 PVC加工塑化時(shí)間；采用無(wú)毒溶劑和過(guò)碳酸類引發(fā)劑取代偶氮腈類引發(fā)劑。 80年代西歐開(kāi)發(fā)了高溫氯化工藝 ， 1981年首次在瑞典實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。 EVC公司開(kāi)發(fā)了防粘釜?jiǎng)＠a(chǎn)品EVICAS90， 具有應(yīng)用范圍廣 ， 操作簡(jiǎn)單 ， 運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn) ， 可使反應(yīng)釜連續(xù)運(yùn)行 500次 ，最好可達(dá)到 1000次。 裂解爐能耗計(jì)算 (1)40℃ EDC由預(yù)熱器加熱到 156℃ ， 進(jìn)料量按 33t/h計(jì)算 ， 所需熱量 Q1: )( 1211 TTCWQ E ???? （ ） 式中 :W 為進(jìn)料量 ， 33 t/h。 輻射 段爐管 計(jì)算 汽化后的 EDC進(jìn)入裂解爐，溫度為 266℃ ，裂解后出口溫度為 480℃ ， 假設(shè)輻射段的平均傳熱溫差為 100℃ 。 表 42 鋼板負(fù)偏差表 鋼板厚度 ～ ～ ～ ～ 負(fù)偏差 鋼板厚度 ～ ～ 25 26～ 30 32～ 34 36～ 40 42～ 50 55～ 60 負(fù)偏差 注： GB 6654— 86中規(guī)定，鋼板厚度大于 60～ 100mm時(shí)，負(fù)偏差為 夾套封頭厚度計(jì)算 夾套封頭厚度計(jì)算如下： ctc pKDp ][2 ?? ??? 夾 （ ） 式中 K為橢圓封頭的形狀系數(shù)，本設(shè)計(jì)采用的是標(biāo)準(zhǔn)封頭， K=1， 所以 02 40 001 ????? ??? 附加厚度 mmCCC ????? ，所以封頭所需厚度為 ???? ，根據(jù)鋼板規(guī)格，取封頭厚度為 18mm，正好于夾套厚度相同。 所以有 ℃）（ ????? ?????? kgJcp / 3333 由前面的計(jì)算可知， kgWHDiN /205280 22??????? ?? smv / 2 274 ?? ???? 馮松：年產(chǎn) 8 萬(wàn)噸氯乙烯、聚氯乙烯合成裝置工藝設(shè)計(jì) 22 )( 4 ????????? ??????????? ?vD? 4 ????? ???pc 34 ????????????????????? DbDdvDDj ??? ??????j? 所以有 )/( 1 2 1 2 ℃?? mWj? 夾套側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù) 夾套側(cè)冷卻水對(duì)流傳熱系數(shù) ? 采用 下式計(jì)算 ???????? ?????????? ceise DDVD ?? （ ） 式中 ?? eDNu ?? ，表示對(duì)流傳熱系數(shù)的準(zhǔn)數(shù)，無(wú)因次； ??c?Pr ，表示物性對(duì)傳熱系數(shù)影響的準(zhǔn)數(shù)，無(wú)因次； wisV ??? ，流體在主體溫度下的粘度與在壁溫下的粘度之比，無(wú)因次； eD —— 當(dāng)量直徑， m； ? —— 水的熱導(dǎo)系數(shù)， )/( KmW ? ； c —— 水的比熱容， ℃）（ ?kgJ / ； ? —— 流體在主體溫度下的粘度， sPa? ； w? —— 流體在壁溫下的粘度， sPa? 。 最后，向參加本論文答辯的全體老師、同學(xué)致以誠(chéng)摯的謝意。 所以 742 ???? ???? 26 3 22 ????gdnFr 三葉后掠式攪拌器槳葉的寬度 b=， 槳葉數(shù)按 z=3 葉計(jì)算。 （ 5）容積 聚合釜設(shè)計(jì)產(chǎn)能為年產(chǎn) 8萬(wàn)噸，綜合考慮設(shè)備體積和成本核算后，采用 4臺(tái)聚合釜同時(shí)生產(chǎn) ，每年運(yùn)行 300天，單釜生產(chǎn)周期為 8小時(shí)， 其中聚合時(shí)間為 4個(gè)小時(shí)， 則每釜產(chǎn)量： 釜噸 /)824(30048 0 0 0 0 ????? VCM在釜內(nèi)的轉(zhuǎn)化率為 85%，則每釜所需 VCM量為 ?? ，水油比為:1，則每釜用水量為： ?? 。 由于爐管管壁溫度沿著 EDC的流動(dòng)方向變化，因此傳熱溫差也隨著 EDC流動(dòng)方向變化，這里假設(shè)管壁與 EDC的平均傳熱 溫差為 50℃ ，即 △ t為 50℃ 。 馮松：年產(chǎn) 8 萬(wàn)噸氯乙烯、聚氯乙烯合成裝置工藝設(shè)計(jì) 6 2 工藝確定 本設(shè)計(jì)是年產(chǎn) 8萬(wàn)噸聚氯乙烯、氯乙烯合成裝置工藝設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)深入的研究考察，對(duì)各種工藝進(jìn)行了認(rèn)真分析，對(duì)于二氯乙烷裂解爐認(rèn)為采用 SRTⅠ 裂解爐較好，其優(yōu)點(diǎn)如下：（ 1） 該裂解爐 爐膛 小，傳熱性能好；（ 2）該裂解爐采用側(cè)壁燒嘴，使用氣態(tài)燃料，燃料利用率高，且爐膛溫度均 勻，裂解爐管不易結(jié)焦；（ 3） EDC采用氣相進(jìn)料，停留時(shí)間短，結(jié)焦少，運(yùn)行周期長(zhǎng)。內(nèi)冷器為半管式 ， 設(shè)置在反應(yīng)器內(nèi)壁 ， 與聚合物系直接接觸 ， 大大增加了釜的傳熱面積。 聚氯乙烯工業(yè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì) 跟據(jù)對(duì)聚氯乙烯工業(yè)發(fā)展的情況分析，估計(jì)未來(lái)世界聚氯乙烯生產(chǎn)將繼續(xù)以乙烯 氧氯化法 為主，其技術(shù)發(fā)展 發(fā)展 將緊密圍繞 “ 降低生產(chǎn)成本，提高運(yùn)行周期，改善經(jīng)濟(jì)性 ” 的基本馮松：年產(chǎn) 8 萬(wàn)噸氯乙烯、聚氯乙烯合成裝置工藝設(shè)計(jì) 4 目標(biāo)，進(jìn)一步集中在 “ 節(jié)能新工藝開(kāi)發(fā)、高效聚合配方體系、大型高效聚合釜體系、防粘釜技術(shù) ” 等方面的技術(shù)研發(fā)。為了增加移熱能力，大釜普遍采用了釜頂設(shè)計(jì)回流冷凝器、釜夾套采用大循環(huán)回流水量的方式來(lái)增加傳熱系數(shù)，以強(qiáng)化換熱效果。采用該生產(chǎn)工藝，馮松：年產(chǎn) 8 萬(wàn)噸氯乙烯、聚氯乙烯合成裝置工藝設(shè)計(jì) 2 乙烯和氯的轉(zhuǎn)化率超過(guò) 98%，目前世界上已經(jīng)有 50多套裝置采用該工藝技術(shù)，總生產(chǎn)能力已經(jīng)超過(guò) 470萬(wàn)噸 /年。 但是，生產(chǎn) PVC對(duì)環(huán)境造成的污染較大，尤其是在我國(guó)生產(chǎn) VCM的過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染 較為 嚴(yán)重 ，多年來(lái)人們都在致力于改善這一狀況，但效果均不太明顯 。 polyvinyl chlori