【正文】 103 pvc 103 水 103 氯乙烯回收 103 助劑 103 水 103 pvc 103 助劑 103 Σ 103 Σ 103 離心機 圖 8 離心機 物料衡算方框圖 此過程主要是 除去中間的 90％的無離子水和助劑 除去的水的質(zhì)量： M 水 39。kmol 1。 ℃ )1 110℃ 時， C 水蒸氣 = kJ(kg 轉化器為一個圓柱形列管式設備，上下為錐形蓋，外殼由鋼板焊接而成。復驗 Sn6%=12=＞ ，故最后取C1=。 因 為內(nèi)壓 要比外 壓 大，所以按 強 度 計算內(nèi) 筒的壁厚一定能 滿 足外 壓穩(wěn) 定的要求。水 CP=M＝ 106kJ/(3) = 105kg 表 21 整套裝置的熱量衡算表 傳入熱量（ 105kJ ） 傳出熱量（ 105kJ） 物料 帶 入聚合釜的 熱 量 Q1 —— 聚合反應放出的熱量 Q2 —— 物料帶出的 熱 量 Q3 —— 反應過程需要加入的熱量 Q4 —— 損失熱量 Q5 —— Σ 加熱水用量 冷卻水用量 105kg 105kg 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設計 31 六、 主要設備 的選型、設計、校核及技術操作條件 石墨冷卻器的選型 已知條件 總熱負荷： Q= 冷凍 鹽水流量： kg/h 進口溫度 t1： 35℃ 出口溫度 t2： 20℃ 混合氣 進口溫度 T1： 25℃ 出口溫度 T2： 14℃ 計算兩流體的平均溫度差 ? ?? ? ? ?? ?? ?? ?35201425ln3520xx25ln1212 ?????????????????????tttttm℃ 兩流體的最初溫差 冷流體溫升???? 11 12 tT ttP 兩流體的溫升熱流體的溫降???? 12 21 tt TTR 而： ? ?? ? 3525 3520xx 12 ??? ??????? tT ttP ? ?? ? 14251221 ???? ?????? tt TTR 查文獻得 ??t? ???????? ? mtm tt ? ℃ 查文獻，列管式換 熱器中的總傳熱系數(shù) K 的 Φ 經(jīng)驗值 設 K=100w/（ m2 k)1 25— 80℃ 25— 160℃ 25— 80℃ 25— 160℃ C2H2 H2 HCl CH2CHCl — H2O CH3CHCl2 — O2 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設計 27 熱容 C4 CP,M(O2) —— 分別為純 O2的加入量和摩爾定壓熱容 反應生成的的， C2H2為 （ g/mol） = HCl 為 （ g/mol） = kmol H2O 為 （ g/mol） = kmol CH2CHCl 為 （ g/mol） = kmol CH3CHCl2為 （ g/mol） = kmol Q4=[C11CP,M(C2H2)+C22CP,M(HCl)+C33CP,M(H2O)+C44CP,M(CH2CHCl)+C55CP,M (CH3CHCl2)] (11075) =( + + + + ) 35 =（ ++++） 35 = 式中 C11 CP,M(C2H2) —— 分別為反應后 C2H2的量和摩爾定壓熱容 C22 CP,M(HCl) —— 分別為反應后 HCl 的量和摩爾定壓熱容 C33 CP,M(H2O) —— 分別為反應后 C2H2和氯化氫含水量之和和水的摩爾定壓熱容 C44 CP,M (CH2CHCl) —— 分別為反應后 CH2CHCl 的加入量和摩爾定壓熱容 C55 Cp,m(CH3CHCl2) —— 分別為反應后 CH3CHCl2的加入量和摩爾定壓熱容熱損失 由 Q1+Q2+Q3=Q4+Q5 代入數(shù)值得 : + Q2+75997530 =+% Q2 得 Q2=– Q5=– 表 20 熱量衡算表 輸入 kJ 輸出 kJ Q1 Q4 Q2 – Q5 – Q3 75997530 ∑ ∑ 冷卻水消耗 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設計 28 （ 1） 鹽水： 已知：鹽水用于石墨冷卻器除去水氣， 進口溫度： 35℃ ，出口溫度： 20℃ 40%鹽水的比熱容： C 鹽水 = kJ(kg ℃ )1 C 水（冷凝熱） = kJ(kg+ M2+ M3＝ 103＋ 103＋ ＝ 103kg 因為 M 除 39。= M1－ M139。 CH≡CH ： 802kmol/h=20852kg/h HCl： O2： ： (3)混合器物料衡算表 表 2 混合器物料衡算表 進料 質(zhì)量 /kg/h W/% 出料 質(zhì)量 /kg/h W/% CH≡CH 20852 CH≡CH 20852 HCl HCl O2 O2 乙炔 氯化氫 混合器 CH≡ CH HCl O2 H2O 游離氯（可忽略） 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設計 13 H2O H2O 總物料 總物料 石墨冷卻器 圖 2 石墨冷卻器物料衡算方框圖 根據(jù)： 在石墨冷卻器中，用 35℃ 鹽水（尾氣冷凝器下水）間接冷卻， 來自混合器的 混合氣中水分一部分以 40%鹽酸的形式排出， 其它的 則夾帶 于 氣流中。 在池內(nèi)加工業(yè)水，再加氯化鈣，將鹽水比重調(diào)制 ～ ，按需送鹽水蒸發(fā)器。 (2)合成轉化。乳液法是 生產(chǎn)糊樹脂的方法，工藝復雜、成本較高且樹脂質(zhì)量較差。選取不同的分散劑，可以得到顆粒結構和形態(tài)不同的兩類樹脂。輔助分散劑主要是小分子表面活性劑和低水解度聚乙烯醇。 (4)氯化氫是制造合成材料的重要原料，可用它來制造 PVC 等合成材料。 （ 3）光性能 純 pvc 在紫外線單色光的照射下顯示藍綠熒光色，在長期光線照射下發(fā)生老化并使之色澤變暗。 物理性質(zhì) （ 1）物理參數(shù) 中文 名稱： 聚氯乙烯 英文名稱： Polyvinyl chloride polymer 簡稱： PVC 熔點： 212℃ 導熱率 (λ )： W/m進入 20 世紀 90 年代北京化工二廠、上海氯堿、天津大沽化工廠、錦西化工 廠等紛紛改進，生產(chǎn)能力提高很大。軟質(zhì) PVC 多用來做成真空吸塑薄膜，用于各類面板的表層包裝，所以又被稱為裝飾膜、附膠膜，應用于建材、包裝、醫(yī)藥 電線電纜 、薄膜和片材、 傳送帶、日用品（鞋、玩具、門簾、密封條 ）人造革 及箱包等 諸多行業(yè)。 （ 4） 水分 PVC 是極性聚合物，因而有一定的吸水性。 電石 電石是由碳和氧化鈣（生石灰）在電阻電弧爐內(nèi)于高溫條件下化合而成的，所以它的化學名叫 碳化鈣，分子式 2aCC ，分子量 。 （ 4）在氯乙烯系統(tǒng)若有氧氣存在則生成過氧化物，給后處理造成困難。 表 1 聚氯乙烯產(chǎn)品規(guī)格 序號 純度 單體含量 其它雜質(zhì) H2O PH 備注 精聚氯乙烯 ≥99% ≤ ≤ ≤ 優(yōu)級品 精聚氯乙烯 ≥98% ≤ ≤ ≤ 一等品 精聚氯乙烯 ≥97% ≤ ≤ ≤ 合格 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設計 7 第三章 工藝路線的選擇和介紹 工藝路線的選擇 工藝概述 到目前為止， PVC 生產(chǎn)的聚合工藝主要 有 5 種，即懸浮、本體、乳液、微懸浮及溶液聚合工藝。氯乙烯單體在乳化劑作用下，分散于水中形成乳液，再用水溶性的引發(fā)劑來引發(fā)，進行聚合，乳液可用鹽類使聚合物析出，再經(jīng)洗滌、干燥得到 PVC 樹脂粉末。 經(jīng)破碎好的電石裝進電石吊斗，推到提升口，由電動葫蘆吊到三樓，送到發(fā)生器加料貯存，用 2N 置換其中的乙炔氣后，電石在繼續(xù)通 2N 的情況下，經(jīng)第一貯斗碟伐放入第二貯斗，第二貯斗電石經(jīng)過電磁振動加料器加入發(fā)生器內(nèi)。 (4) 精餾。樹脂干燥器采用脈沖氣流干燥塔及旋風干燥床，熱風為干燥熱源，干燥好的 PVC 從圓盤振動篩篩選后被羅茨鼓風機 抽如料倉。 26） 95% % = CH≡CH ： 20852（ 195%） = CH3CHCl2:：（ 20852247。+ M2+ M3＝ 103kg＋ 103kg＋ 103kg＋ ＝ 103kg 可得 M39。= 103kg 90％＝ 103kg 剩余的為聚氯乙稀溶液的質(zhì)量為 M 溶 ＝ M 料 － M 水 39。 [4] 則 HCl 溶于水放出的熱量為： ()/= 水液化放出的熱： Q= ()= ∴ Q3=+= ∴ Q4=Q 乙炔 ＋ Q 氯化氫 ＋ Q 氧氣 ＋ Q 水蒸氣 ＋ Q 鹽酸 = 20852 （ 1325 ）＋ （ 1325 ）＋ （ 1325）＋ （ 1325）＋ 3214 （ 1325） = 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設計 24 = Q2: 5%Q2=Q5 ∵ Q1＋ Q2＋ Q3=Q4＋ Q5 ∴ 0＋ Q2＋ = ＋ 5%Q2 ∴ Q2= kJ Q5= kJ 表 15 石墨冷卻器熱量衡算表 項目 入方 /kJ 項目 出方 /kJ CH≡CH 0 CH≡CH HCl 0 HCl O2 0 O2 H2O 0 H2O 冷凝熱 鹽酸 鹽水吸熱 損失 Σ Σ 石墨預熱器 已知表 表 16 石墨預熱器物料衡算表 進料 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 進料溫度： 13℃ ，出料溫度： 75℃ 以 13℃ 計算為基準 C 乙炔 = kJ(kg ℃ )1 同種物質(zhì)的平均比熱容 Cp=2p1p2p1pnCCLCC ? 平均pC =2p1p2p1pnCCLCC ? = L? =(kg內(nèi)有列管 ， [1]用脹管法固定于兩端花板上，管內(nèi)裝催化劑，管間的兩塊隔板將整個圓柱部分隔為三層，每層均有冷卻水進出口用以通冷卻水，帶走反應熱。該夾套可用 12mm厚的 0Cr18Ni9 鋼板制造。復驗 Sn6%=15= mm＞ ，故能取 C1=， 該聚合釜體可用 15mm厚的 16MnR 鋼板制造。 (注：數(shù)據(jù)是參照烏海化工資料數(shù)據(jù) ) 水 CP=℃ m=107/(50) =105kg (9) 冷卻水的用量 根據(jù)式 : Q= mCPΔT 得 m=Q/ CPΔT 冷卻水 進 口 溫 度 為 29℃ ,出口溫度為 26℃ 。 (mol ℃ )1 C 水（ l） = kJ(kg= 103kg 2%= 103kg 料漿的質(zhì)量： M 料 ＝ M139。= M1 1%= 103kg 1%= 103kg 剩 余的氯乙烯單體質(zhì)量： M339。 本設計選取： n CH≡CH ： nHCl=1: (1)進料 進料氣組成 進料氣 組分 含量 /% 乙炔氣 CH≡CH H2O 氯化氫氣 HCl H2O O2 進 混合器 需乙炔氣： 802/%=804kmol/h 進 混合器 需氯化氫 氣 ： 802因此： CH≡CH ： 802kmol/h=20852kg/h HCl： 802= O2： 0. 1%=H2O： 8040. 25%+0. 1%=(2)出料 依據(jù)：水分以酸霧的形式進入下一層，有微量水分以濃鹽酸形式流出，這里計算時忽略流出的濃鹽酸的量。氣態(tài)氨自蒸發(fā)器吸入螺桿壓縮機內(nèi)，經(jīng)壓縮后的過熱氣態(tài)氨進入油分離器，分離后的油后進入蒸發(fā)式冷凝器，被水間接冷凝為液氨，流入熱虹吸氨貯液器，再溢流到液態(tài)氨貯槽，完成制冷循環(huán)。然后，經(jīng)二臺石墨預熱器預熱后進入轉化器。 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設計 8 就以上 5 種主要聚合工藝來講， 通過幾種方法的比較， 懸浮法是一種相對最成熟的工藝，在目前世界 pvc 生產(chǎn)中占有絕對的份額，且產(chǎn)品轉化率最高，產(chǎn)品品種最多，容易適應市場。然后經(jīng)堿洗、汽提、離心、干燥得到白色粉末狀 PVC 樹脂。主分散劑主要是纖維素醚和部分水解