【正文】 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(40%)等?！?，105℃時(shí)的汽化熱ΔHVCM= kJ /mol 水蒸氣：℃= kJ/kg 氣流干燥部分物料衡算一覽表物料名稱進(jìn)料kg/h出料kg/hPVC水PVC損失 0脫走水分 0合計(jì) 沸騰干燥部分物料衡算 物料平衡圖。 連續(xù)部分物料衡算一覽表物料名稱進(jìn)料kg/h出料kg/hVCM水蒸汽冷凝水 0分散劑等PVC回收VCM 0損失PVC 0損失水 0合計(jì) 4 能量衡算在新設(shè)計(jì)的生產(chǎn)車間，能量衡算的主要目的是確定設(shè)備的熱負(fù)荷。假設(shè)進(jìn)口處冷卻水的溫度為5℃，出口處水的溫度為30℃，則循環(huán)冷卻水用量為W= kg/B。(1－)= ，水分氣化量W1=。② 物料升溫吸熱 吸熱公式：Q =M4. 釜體直邊高度釜體直邊高度為：h=H－2h封 ()由135 m3的聚合釜的相關(guān)參數(shù)知：反應(yīng)器釜體總高度為H=8510mm，則h=8510－21050=6410 mm。配用突面板式平焊管法蘭：HG20593 法蘭 RF 0Cr18Ni10Ti。較為合適的汽提技術(shù)是日本信越氣提技術(shù)，該汽提塔的相關(guān)技術(shù)參數(shù)為：塔形：大孔徑穿流式無溢流管的篩板塔 塔尺寸及塔特性參數(shù) 塔的規(guī)格：115029600 塔頂：11503252 塔柱：115019800 塔底：11506600(包括裙座) 塔高：29600 mm 塔板數(shù)：36塊 每塊塔板上的篩孔直徑：18 ，孔330個(gè)(正三角形排列) 板間距：550 mm 操作工藝條件 塔頂溫度：80℃ 塔底溫度：105℃ 氣提塔真空度：~進(jìn)氣提塔料漿流量：30 m3/h 氣提塔的數(shù)量可設(shè)定料漿進(jìn)汽提塔的流量為q=25 m3/h，由物料衡算可知，進(jìn)入氣提塔的物料體積可以初略估計(jì)出來。= m3/kg(干空氣)氣流干燥床各部位的的直徑可由下式計(jì)算： ()式中：D——?dú)饬鞲稍锎仓睆?，m； G——干空氣重量，kg/h； VA——干空氣在進(jìn)口壓力和溫度下的比容，m3/kg(干空氣)；Vg ——空塔氣速，一般可?。?加料段 25~300 m/s以上； 直管段 20~25m/s以上； 擴(kuò)大段 5~10m/s以上。8000=≈7(臺(tái))。本設(shè)計(jì)擬采用現(xiàn)在主流的110 m3容積的混料槽，相關(guān)參數(shù)為：轉(zhuǎn)速：8~12 r/min，~10 kw，攪拌釜型：耙齒與壓縮空氣組合。配用突面板式平焊管法蘭：HG20593 法蘭 RF Q235A。 反應(yīng)釜的實(shí)際個(gè)數(shù)為：nT=VR/(VTα) ()已知數(shù)據(jù)為：攪拌釜式反應(yīng)器的裝料系數(shù)可為α=，VT=135 m3可知：nT=1630/(135)=≈15 (個(gè)) ，為確保設(shè)備維修是不影響生產(chǎn)，選用一臺(tái)備用機(jī)，所以本設(shè)計(jì)選16個(gè)攪拌釜式反應(yīng)器。h1?！?；熱損失為預(yù)熱氣體中獲得熱量的5%計(jì)算。 脫鹽水和VCM的部分已知數(shù)據(jù)表重量kg/ht初t 末△tCp/ kJ /(kg.℃)脫鹽水105955540VCM105955540由于廠址選擇的限制，應(yīng)根據(jù)太原地區(qū)的不同季節(jié)情況，設(shè)計(jì)不同的加熱量。則出料PVC量為：= kg/h。 氯乙烯的部分物性參數(shù)溫度/℃熱容Cp/(cal/ga1 生產(chǎn)時(shí)間：300d 工況溫度的選擇根據(jù)王振華等[27]對(duì)太原市1916～2000年氣溫變化規(guī)律研究溫度的研究可知，太原市春季平均溫度變化范圍為：~℃；夏季平均溫度變化范圍為：~℃；秋季平均溫度變化范圍為：~℃；冬季平均溫度變化范圍為：﹣~﹣℃。但進(jìn)料溫度也不能過低，否則會(huì)嚴(yán)重影響干燥器床溫的穩(wěn)定，同時(shí)增加干燥系統(tǒng)的能耗。單體貯槽出口管通過氣動(dòng)閥與原有單體泵入口管相連，按比例送入聚合釜，單體貯槽設(shè)有分水缸，每次壓料前向單體水分離器排水1次，單體水分離器夾套通熱水，排空管接入氣柜，水要不定期排至地溝。 1. 135 m3聚合釜原料的選用標(biāo)準(zhǔn)選用的135 [26]。聚合反應(yīng)溫度控制在177。 分散劑的影響[23]分散劑及適當(dāng)?shù)臄嚢鑿?qiáng)度可以優(yōu)化VCM液滴的分散，提高PVC顆粒粒徑的規(guī)整度、顆粒的多孔性和干流動(dòng)性，改善PVC的塑化性能，提高PVC的白度和加工性能。本設(shè)計(jì)采用的是間歇式操作方式。現(xiàn)在懸浮法聚氯乙烯品種日益廣泛，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，除了通用型的樹脂外，特殊用途的專用樹脂的開發(fā)越來越引起PVC廠家的關(guān)注，球形樹脂、高表觀密度建材專用樹脂、消光樹脂、超高(或超低)分子質(zhì)量樹脂等已成為開發(fā)的熱點(diǎn)[21]。 本體聚合生產(chǎn)工藝[20]本體聚合生產(chǎn)工藝，其主要特點(diǎn)是反應(yīng)過程中不需要加水和分散劑。其主要功能是提供適宜的除熱能力。反應(yīng)器內(nèi)頂部表面溫度要求低于30℃。從提高生產(chǎn)效率層面上看，所普遍采用的技術(shù)手段是：開發(fā)和應(yīng)用新型復(fù)合引發(fā)劑、發(fā)散劑；采用計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)工藝；采用多種強(qiáng)化傳熱措施(如增加回流冷凝器)等。該成套工藝技術(shù)主要包括聚合生產(chǎn)配方、密閉入料、等溫水入料、高效防粘釜、中途注水、新型汽提、新型旋風(fēng)干燥、粉料輸送和成品混料、高壓回收氯乙烯單體、全自動(dòng)包裝碼垛和DCS控制等項(xiàng)技術(shù)[9]。它是由氯乙烯在引發(fā)劑作用下聚合而成的熱塑性樹脂，是氯乙烯的均聚物。主要包括VCM和脫鹽水加料、化學(xué)品配制、聚合、汽提、回收、離心干燥、包裝等工序，聚合加料采用雙加料技術(shù)[7]。此外，這些公司不僅在以上諸方面處于領(lǐng)先地位，而且在縮短聚合操作周期，提高生產(chǎn)效率方面也取得了較大進(jìn)步?！?。內(nèi)置搪瓷槳葉攪拌器，轉(zhuǎn)速為70r/min。如日本開發(fā)的非對(duì)稱二酰基型引發(fā)劑類新品種，分子一側(cè)帶有分枝結(jié)構(gòu)，易于生產(chǎn)，成本低。使用低溫聚合時(shí)(如42~45℃)，可生產(chǎn)高分子質(zhì)量的聚氯乙烯樹脂；使用高溫聚合時(shí)(一般在62~71℃)可生產(chǎn)出低分子質(zhì)量(或超低分子質(zhì)量)的聚氯乙烯樹脂。同時(shí)，為了縮短聚合周期并使工藝運(yùn)行達(dá)到最優(yōu)化狀態(tài)，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用也正趨廣泛。 聚合體系中鐵的影響[23]無論水、單體、引發(fā)劑還是分散劑中的鐵，都對(duì)聚合反應(yīng)有不利的影響。 聚合溫度的影響[23]在不添加鏈轉(zhuǎn)移劑的情況下，聚氯乙烯聚合度取決于聚合溫度，聚合溫度越高，所產(chǎn)生的樹脂聚合度越低，自由基的能量就越高，分子鏈中越易生成支鏈、末端基雙鍵等不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，如果聚合反應(yīng)體系中還存在氧，PVC分子內(nèi)越容易形成羧基烯丙基，產(chǎn)品的熱老化性能就越差。整個(gè)聚合過程包括鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止、鏈轉(zhuǎn)移等基元反應(yīng)。2. 壓縮冷凝回收單體方法的選用本設(shè)計(jì)擬采用的方法是由北京化工二廠、錦化集團(tuán)公司等引進(jìn)美國古德里奇公司PVC生產(chǎn)技術(shù)，經(jīng)過消化、吸收和創(chuàng)新后設(shè)計(jì)的，是國內(nèi)普遍采用的壓縮冷凝方法。若漿料濃度不均勻，不僅影響機(jī)器平穩(wěn)運(yùn)行產(chǎn)生震動(dòng)，也使離心機(jī)生產(chǎn)能力波動(dòng)。物料在干燥床內(nèi)被熱風(fēng)吹起呈流化沸騰態(tài)，物料與熱風(fēng)進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，同時(shí)干燥床內(nèi)的內(nèi)熱管通有蒸汽或熱水間接與濕物料進(jìn)行傳熱，物料的水分被加熱蒸發(fā)脫除出去。在化工過程中，物料平衡是指在單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入系統(tǒng)(體系)的全部物料質(zhì)量必定等于離開該系統(tǒng)(體系)的全部物料質(zhì)量在加上損失的與積累起來的物料質(zhì)量[33]。 混料槽物料衡算一覽表物料名稱進(jìn)料kg/B出料kg/BVCM10024012530水105蒸汽（水助劑）其它助劑 48000堿液PVC回收VCM087710損失PVC0合計(jì) 汽提塔物料衡算[16,34] 物料平衡圖。 物料衡算表。對(duì)篩分包裝部分做物料衡算知：物料衡算結(jié)果是正確的。進(jìn)料直接用95℃熱水，實(shí)施等溫人料，無升溫操作。 汽提塔熱量衡算平衡一覽表物料名稱輸出kJ/h輸入kJ/h脫鹽水VCMVCM汽化熱：0PVC水蒸氣0合計(jì) 氣流干燥部分熱量衡算[34,37]氣流干燥部分的計(jì)算可借用以下的物料和熱量衡算式解得： 物料衡算式：W(ω0－ω1)=G(H2－H0) ()熱量衡算式：Gi1+W(cm+ω0)tm0+Q補(bǔ)= Gi2+W(cm+ω1)tm1 + Q損 ()濕空氣的焓的表達(dá)式：I=(+)t+2490H ()式中：G——干空氣的重量，kg/h；W——干樹脂的重量，kg/h；ω0，ω1——樹脂在氣流前后的濕含量，%(干基)；H2，H0——樹脂在氣流干燥前后的濕含量，kg(水)/ kg(干空氣)；i1，i2——空氣在氣流干燥前后的熱焓，kJ/ kg(干空氣)；cm——樹脂比熱容，kJ/ kgh1廢氣帶走熱量 Q3=(85－)= kJK) ，Cp,H2O= kJ/(kg2. 去離子水進(jìn)料管口通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)定原料進(jìn)口的速度為u1= 2m/s，可知進(jìn)料管直徑的計(jì)算公式為：d12= ( nT7060u1) ()代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得進(jìn)料口的直徑為：d1= mm，選用熱軋無縫鋼管，圓整為76mm。 視鏡(HGJ 501—86) 8. 人孔由135 m3的聚合釜的相關(guān)參數(shù)知，本釜有兩個(gè)人孔，分別位于上段和中段，,由聚合釜直徑3000mm，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)選用的人孔為DN600mm。根據(jù)目前國內(nèi)離心機(jī)生產(chǎn)廠家提供的有關(guān)資料分析知可采用LW—720A型臥螺離心機(jī)，LW—720A用于分離PVC時(shí)，單機(jī)小時(shí)濕基產(chǎn)量可達(dá)8~22 t/h，濕基含濕量可符合要求。查閱相關(guān)文獻(xiàn)，可知對(duì)于PVC懸浮聚合的系統(tǒng)，考慮效益，最合適的氣流干燥床為型號(hào)為MQG—1500具體參數(shù)如下：水分蒸發(fā)量：1500 kg/h； 面積：60 m2更換時(shí)間：200(濾袋)空氣過濾器： 臺(tái)數(shù)：1 面積：940 m2加熱器： 耗用蒸汽：2430 kg工作壓力：~ MPa 型號(hào)：9—26—通風(fēng)機(jī)： 臺(tái)數(shù)：1功率：125 kw 輸送量：4350 kg/h加料器： 控制方式：電磁調(diào)速電機(jī)功率： kw高度： 16m由上可知，所用氣流干燥床的臺(tái)數(shù)為n4= 247。25=≈5 (個(gè))，為確保設(shè)備維修是不影響生產(chǎn)，選用一臺(tái)備用機(jī)，所以本設(shè)計(jì)選6個(gè)汽提塔。接口采用89mm，接管與封頭內(nèi)表面磨平。葉片厚度b=(~) Dj ()，則可設(shè)b==315 mm。K) ，CP,H2O= kJ/(kg℃)氣體的焓為：i0=(+) +2490 = kJ/ kg(干空氣)℃ ，105℃時(shí)的汽化熱ΔHVCM= kJ /mol，水蒸氣：℃= kJ/kg本設(shè)計(jì)中由于混料、離心、包裝部分的熱量衡算對(duì)后續(xù)工藝設(shè)計(jì)的影響較小，在此不作具體計(jì)算。%則含水量為：。1000= /h= 對(duì)汽提塔做物料衡算知：物料衡算結(jié)果是正確的。則VCM單體的投料量為： kg/B脫鹽水的質(zhì)量為： M2==105 kg/B引發(fā)劑的質(zhì)量為： M3= M1=終止劑的質(zhì)量為： M4= M1=分散劑的質(zhì)量為： M5= M1= kg/BPH緩沖劑質(zhì)量為： M6= M1=反應(yīng)調(diào)節(jié)劑的質(zhì)量為： M7= M1= kg/B防粘釜?jiǎng)┑馁|(zhì)量為：M8= M1= kg/BM1+M2+M3+ M4+ M5+M6 + M7+M8= kg/B 所生成的PVC質(zhì)量為：M9== kg/B損失PVC的質(zhì)量為： M損==對(duì)聚合釜做物料衡算知：M1=M9+ M損+ M10 () ，可知計(jì)算物料衡算結(jié)果是正確的。聚合反應(yīng)熱量通過聚合釜夾套、內(nèi)冷擋板和冷凝器撤出，通過采用集散式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和先進(jìn)的溫度控制方案，非常精確地將聚合溫度維持在設(shè)定點(diǎn)，當(dāng)聚合達(dá)到適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)化率時(shí)（大約85%左右），加入終止劑，終止聚合反應(yīng)[30]。 PVC樹脂的干燥系統(tǒng)[20]本設(shè)計(jì)采用氣流塔—沸騰床二段熱風(fēng)干燥技術(shù)。高溫物料在塔內(nèi)短時(shí)間的連續(xù)操作，既可大量脫除和回收PVC漿料中殘留VCM單體，又較小影響產(chǎn)品質(zhì)量，從而滿足了大規(guī)模、高標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的要求。內(nèi)冷擋板直徑323mm，體外冷凝器換熱面積340m2，聚合釜夾套和內(nèi)冷擋板采用22℃冷水，體外冷凝器采用32℃循環(huán)水。采用表面改性的無機(jī)熱穩(wěn)定劑的聚合延緩現(xiàn)象在一定程度上得以遏制。引發(fā)劑用量太少，反應(yīng)速率慢，聚合時(shí)間長，設(shè)備利用率低。 高沸物的影響[23]單體中含有1,1—二氯乙烷、1,2—二氯乙烷、1,1,2—三氯乙烷、乙醛、偏二氯乙烯、甲烷等高沸物，均為活潑的鏈轉(zhuǎn)移劑，會(huì)降低聚合速率和PVC的聚合度。 懸浮聚合生產(chǎn)工藝的兩種操作方法的比較[18,19] 連續(xù)式操作連續(xù)聚合流程具有形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)迅速等特點(diǎn)和優(yōu)勢，但存在工藝靈活性差、產(chǎn)品品種單一等不足。第二階段將聚氯乙烯