【正文】 .............. 21 聚合設(shè)備選型計算 ............................................................................................ 23 反應(yīng)釜相關(guān)數(shù)據(jù)計算 ............................................................................... 23 選泵相關(guān)數(shù)據(jù) .......................................................................................... 26 第三章 總結(jié) .................................................................................................................. 30 參考文獻 ........................................................................................................................ 31 致 謝 ......................................................................................................................... 32 附 錄 ......................................................................................................................... 33 1 第一章 前言 聚氯乙烯綜述 聚氯乙烯 (Polyvinylchlorid)是氯乙烯的均聚物，指經(jīng)引發(fā)劑作用，將氯乙烯聚合因而得到的一種具有熱塑性的樹脂 由氯乙烯在引發(fā)劑作用下聚合 而成的熱塑性樹脂 ， 簡稱 PVC[1]。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 涉密論文按學校規(guī)定處理。然而，在跟光與熱反應(yīng)時，其穩(wěn)定性不佳。 20 世紀末，國內(nèi)對聚氯乙烯的需求量不斷增加，進口商品的價格卻居高不下，不少廠商看中這一商機開始投資聚氯乙烯行業(yè)。 ，單純的聚氯乙烯產(chǎn)品在熱學性能以及光學性能方面的表現(xiàn)不佳，在陽光暴曬以及高溫環(huán)境中容易催化分解。除雜的反應(yīng)式如下： 再將在除雜過程中產(chǎn)生的酸與鹽通入氫氧化鈉溶液，然后排出。然而，在實際生產(chǎn)中，廠家并不會將懸浮法與本體聚合同時使用。 PVC 聚合釜溫度控制方法 生產(chǎn)工藝 向聚合釜中按照化學計量比依次加入蒸餾水， VC,以及催化劑，混合后進行攪拌至各物質(zhì)均勻分布 [7]。10=800（個）； 一個周期聚合反應(yīng)的時間為六小時，則一年內(nèi)聚合反應(yīng)所需的時間為 t=8006=4800（小時） 氯乙烯的轉(zhuǎn)化率為 80%，氯乙烯的 純度為 %，則通入氯乙烯的量 15 m=150000247。m 水 m VC （ 1）傳熱系數(shù) K 的計算 傳熱系數(shù)與熱阻之間為反比例關(guān)系，總熱阻即為傳熱系數(shù)的倒數(shù) [12]，且與分熱阻有如下關(guān)系： ???? ???? 21111K 式中 α1 表示 釜內(nèi)壁液膜給熱，單位（ W/m2?K）； α2 表示釜外壁液膜給熱，單位（ W/m2?K）； ??? —釜壁團體導熱部分的熱阻，其中厚度由 δ 表示，熱導率由 λ 表示，釜壁是由碳鋼、不銹鋼、搪瓷、粘釜物、水垢等幾個部分組成。從選題到答辯，其中的每一步都包含著他們的心血，可以說，是他們過硬的專業(yè)知識以及不厭其煩的指點讓我能夠為大學畫上一個圓滿的句號。目前反應(yīng)釜的散熱系數(shù)一般處于： )(5 8 2 0~5 8 2 2 KmW ? 散熱性能較好的反應(yīng)釜的外壁給熱系數(shù)則能達到： )(3 4 8 9~2 3 2 6 2 KmW ? 經(jīng)查閱相關(guān)文獻與實際所得數(shù)據(jù)相結(jié)合，選取： )(3 4 8 9 22 KmW ??? 不繡鋼熱阻、粘釜物（ PVC）熱阻及水垢熱阻為釜壁熱阻主要組成部分。 mPVC m能量衡算直接關(guān)系到設(shè)備的型號、臺數(shù)的選擇以及物料通入的速度，合理的能量衡算不僅可以提高聚合產(chǎn)品的質(zhì)量，而且可以降低企業(yè)生產(chǎn)成本 [9]。 溫度控制方法 聚合釜內(nèi)的溫度控制可以劃分為三個步驟。在優(yōu)化散熱方面，國外主要采用回流冷凝，水冷弧形擋板以及底伸式攪拌模式，不僅能夠使物料分散得更加均勻，也增加了傳熱 面積，從而優(yōu)化了散熱。然而，在生產(chǎn)過程中的最棘手的問題就是如何處理廢棄的電石渣，經(jīng)過我國科研人員與廠家之 間的不斷努力，形成了電石渣再生產(chǎn)利用一條產(chǎn)業(yè)鏈，將電石渣制成磚塊等建筑材料使得乙炔法成為乙烯法未能全面使用時的一種長效可替代方法。 國內(nèi)外生產(chǎn)方法探究 PVC 是一種頭 — 尾鏈接的高分子機構(gòu)，分子量一般在 500~20xx0，但由于在聚合反應(yīng) 中不可避免會發(fā)生副反應(yīng)，因此大分子鏈上除了頭尾鏈接外，還存在少量的少數(shù)的頭頭相連而形成不飽和雙鍵，此外，反應(yīng)過程中的脫氯化氫會產(chǎn)生叔碳原子（含有氯原子），氧化反應(yīng)產(chǎn)生支鏈以及含氧基團等。 表 3 20xx 年世界 PVC 生產(chǎn)能力分布 地區(qū) 全球 北美 西歐 中歐 亞洲（除中國） 中國 其他 能力/kt/a 39500 8200 6800 20xx 9000 10585 2900 所占比例 /% 100 國外需求量與生產(chǎn)量研究 隨著科技的進步，世界的聚氯乙烯生產(chǎn)能力的逐步增長也是毋 庸置疑的，如表 3,20xx 年全球 PVC 生產(chǎn)能力已經(jīng)達到 39500/kt/a，主要生產(chǎn)地為北美與亞洲 4 （除中國），生產(chǎn)量為 820kt/a0 和 9000kt/a，分別占到全球生產(chǎn)總量的 %與 %，表中也給出了一個令人震驚的數(shù)字，僅中國的聚氯乙烯的生產(chǎn)量就達到了 10585kt/a，比重 ,占到了世界生產(chǎn)總量的 %。除此之外，鑒于其優(yōu)良的物理性能、化學性能，聚氯乙烯在氯堿工業(yè)中的地位也不可小覷。計算與實際情況綜合考慮，本次設(shè)計需要 33m3的聚合釜 24 個，輸送泵則采用 65Y100 2A 型，之后則對干燥部分所需的空氣流量等進行了計算。 Hefei University 畢業(yè)設(shè)計（論文） B ACH ELO R DIS S ERTATIO N 論文題目： 年產(chǎn) 15 萬噸 PVC 樹脂合成工藝設(shè)計 學位類別： 工學學位 學科專業(yè)： 粉體材料科學與工程 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。 本文著重介紹的是聚氯乙烯的聚合生產(chǎn)工藝，首先是生產(chǎn)工藝過程中能量、物料的衡算，然后根據(jù)計算所得數(shù)據(jù)以及聚氯乙烯反應(yīng)特性對各部分配件進行做出最優(yōu)選擇，配件包括聚合釜、干燥器、管頭以及泵等。作為一種通用的合成樹脂，聚 氯乙烯的在世界范圍內(nèi)的需求及生產(chǎn)量緊緊尾隨塑料之王 聚乙烯，位居第二。 3 表 2 1996— 20xx 年國內(nèi) PVC 供需狀況 年份 產(chǎn)能 國內(nèi)產(chǎn)量/ 進口量 / 出口量 / 表觀消費率 % 消費增長率 % 國內(nèi)自給率 % 1996 2088 1438 586 21 20xx 17..4 1997 2166 1536 783 30 2289 1998 2200 1557 1171 14 2714 1999 2702 1917 1304 9 3212 20xx 3100 2646 1445 41 4050 20xx 3600 2877 1916 36 4757 20xx 4000 3389 1706 17 5078 20xx 5250 4243 1759 23 5979 20xx 6650 5090 1630 17 6703 20xx 9270 6650 1310 119 7841 20xx 11580 8240 1147 460 8927 20xx 13540 9717 1101 712 10106 總的來說，我國聚氯乙烯工業(yè)的發(fā)展能否對國民經(jīng)濟產(chǎn)生一定的影響仍然受到多種因素的制約，因此，國內(nèi)聚氯乙烯在前幾年仍處于騎虎難下的整合狀態(tài)?？鐕镜氖⑿惺怪袊鎸Φ母偁帀毫θ找嬖鲩L，中外合資是克服多種生產(chǎn)技術(shù)壁壘、保障需求平衡、增強競爭力的有效途徑。然而，我國的煤炭資源相對來說卻豐富的多，這就為乙炔法生產(chǎn)技術(shù)的實施提供了得天獨厚的條件，并且通過與國外廠家、學者的交流與學習以及大型先進設(shè)備的投資與引進，我國乙炔法生產(chǎn)聚氯乙烯的水平也在日益提升，不僅在產(chǎn)量與產(chǎn)品的質(zhì)量方面取得了巨大的突破，而且較之前相比，單體的利用率大幅度增高，因此能源浪費率和對環(huán)境的污染程度也大大降低。 隨著聚合釜儲存的增大，聚合反應(yīng)所產(chǎn)生熱量也在升高，因此，進一步需要解決的便是如何優(yōu)化散熱。圖 3 即為聚合釜內(nèi)溫度控制的工藝流程圖： 圖 3 聚合釜內(nèi)溫度控制的工藝流程圖 13 圖中 ,夾套進口與出口溫度平均值即為夾套溫度 ,聚合釜上部與下部溫度平均值即為聚合釜溫度。= 234609（千克） 反應(yīng)水油比選擇范圍為 ～ ，此處，選擇水油比為 則反應(yīng)所需的用去離子水量為： 234609= 398836（千克） 生產(chǎn)中所需助劑的量為 5%，則助劑的用量為： 234609= 11730（千克） 通入反應(yīng)釜的物質(zhì)的總量為去離子水 398836 千克，氯乙烯 234609 千克以及助劑 11730 千克的質(zhì)量之和，則進料的總質(zhì)量為 : 398836+234609+11730=645175（千克） 前面所設(shè)氯乙烯的轉(zhuǎn)化率為 80%，則出料時未反應(yīng)的氯乙烯占通入氯乙烯的20%，出料的氯乙烯質(zhì)量為： 234609=46922（千克） 聚氯乙烯的量： 187500 千克 出料的質(zhì)量為未轉(zhuǎn)化的氯乙烯 46922，所得產(chǎn)物聚氯乙烯 187500 千克，以及反應(yīng)中所 加水 398836 千克和助劑質(zhì)量 11730 千克之和，則出料的總質(zhì)量為： 46922+187500+398836+11730=644998（千克） 對以上數(shù)據(jù)匯總可得： 16 能量衡算 物質(zhì)在發(fā)生物理反應(yīng)或者化學反應(yīng)時，必然伴隨著能量的增加 或者減少，因此能量衡算是化工生產(chǎn)設(shè)計的一個重要步驟。 則在水溫由 25 升至 55 的過程中，根據(jù)能量計算公式： △ Q=Ct 2=1031173055=108（ J）； QPVC=Cpvc 根據(jù)《聚氯乙烯工藝學》并且結(jié)合本次設(shè)計的實際情況，選?。? )(1745 21 KmW ??? 聚合反應(yīng)會產(chǎn)生大量的熱，若不能及時將多余的熱量帶走，便會對設(shè)備產(chǎn)生損害，影響產(chǎn)品質(zhì)量，若持續(xù)升溫甚至會發(fā)生爆炸造成人員傷亡，這就要求聚合釜擁有良好 的散熱性能。然后感謝我的父母，感謝他們對我生活上的關(guān)心以及經(jīng)濟上的支持，在我失意時給我鼓勵 ，在我驕傲時給我警醒。 25 影響 α1 的主要反應(yīng)釜內(nèi)物料自身的性質(zhì)以及攪拌時所施加的強度。t 2=10323460955=109(J)； Q 水 3=C 水 t=10339883625=1010（ J） Q 助劑 1=C 助劑 80%247。對反應(yīng)釜進行升溫處理，加熱到最佳聚合溫度。這是由于，雖然利用懸浮法與本體法兩種工藝所得到樹脂所應(yīng)用的領(lǐng)域是相通的，但是懸浮法和本體樹脂一旦混合，由于靜電效應(yīng)的存在，粉末必將會產(chǎn)生團聚效應(yīng)，大大降低了粉末的流動性，較弱了粉末的輸運與反應(yīng)效率。反 應(yīng)式為： 此時便得到基本純凈的乙炔氣體，乙炔與反應(yīng)制備氯乙烯單體，反應(yīng)式下： 將精制后氯乙烯單體聚合即可得到聚氯乙烯產(chǎn)品。但是如果企業(yè)與科研實力較強的高校或者研究所聯(lián)合，利用企業(yè)的資金流轉(zhuǎn)