【正文】 7oC，出口壓力為 790mmHg（絕）， 7oC的水的飽和蒸汽壓為 ，忽略有機物在水中的溶解量，則預(yù)冷器出口氣體含水 量： pppnnooHooHoH222*?? 總干 = 180 037 * ?? kmol/h= 表 9 機前預(yù)冷器物料量及組成 組分 kmol/h kg/h VC EDC C 2H 2 惰氣 H 2 O 求和 壓縮機 壓縮機進口壓取 790mmHg= kgf/cm2（絕）壓縮機的進氣量： V =10 1325*)760/790( )(**10 00*05 ? =絕壓壓縮過程方程： kkppTT 21 11212 )(?? 式中 T1 T2 氣體進出口溫度。轉(zhuǎn)化率超過 65%以后，游離的氯乙烯 基本上消失，釜內(nèi)壓力開始下降，此時聚合反應(yīng)發(fā)生在聚合物凝膠相中，由于殘存的氯乙烯逐漸消耗，凝膠相得粘度迅速增高，因此聚合反應(yīng)速度仍繼續(xù)上升，大到最大值后逐漸降低。 沈陽化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 第一章 總論 12 聚合機理 自由基聚合機理 氯乙烯懸浮聚合反應(yīng)，屬于自由基鏈鎖加聚反應(yīng)，它的反應(yīng)一般由鏈引發(fā)，鏈增長，鏈終止，鏈轉(zhuǎn)移及基元反應(yīng)組成。 氯乙烯： 分子式： C2H3Cl 結(jié)構(gòu)式： CHCl=CH2 沈陽化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 第一章 總論 11 分子量： 無色、有醚樣氣味的氣體 熔點 (℃ )： ℃ 沸點 (℃ )： ℃ 相對密度 (水 =1)： 相對蒸氣密度 (空氣 =1)： 飽和蒸氣壓 (kPa)： (25℃ ) 臨界溫度 (℃ )： 142℃ 臨界壓力 (MPa)： 辛醇 /水分配系數(shù)的對數(shù)值： 引燃溫度 (℃ )： 415 爆炸上限 %(V/V)： 爆炸下限 %(V/V)： 氯乙烯又名乙烯基氯（ Vinyl chloride）是一種應(yīng)用于高分子化工的重要的單體，可由乙烯或乙炔制得。 氯氣： 氯氣是黃綠色的氣體、氯氣有毒、并有刺激性氣味、密度比空氣大、熔沸點較低、能溶于水易溶于有機溶劑、在壓強為 101kPa、溫度為 ℃ 時易液化。為了生產(chǎn)更高質(zhì)量的聚乙烯，產(chǎn)品本設(shè)計采用意大利黃防粘釜劑。 沈陽化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 第一章 總論 9 最佳的配方、后處理設(shè)備的選擇 配方的選擇 ① 單體： 氯乙烯純度 %以上。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 ” 逐漸長大到一定的程度，在低速攪拌的作用下，保持恒定壓力進行聚合反應(yīng)。 催化劑 用作催化劑載體的活性炭，一般由低灰分的煤加工制成，并經(jīng) 750~950oC 高溫水蒸氣活化，以氧化成型后炭粒內(nèi)部的揮發(fā)組分，使形成許多微細(xì)的 “ 孔穴 ” 和 “ 通道 ” 。 經(jīng)自壓到電解工段。預(yù)計今后幾年我國 PVC 樹脂的需求量將以年均約 ％的速度增長，到 2021 年總消費量將達到約 1250 萬噸，其中硬制品的年均增長速度將達到約 ％，而在硬制品中異型材和管材的發(fā)展速度增長最快， 年均增長率將達到約 ％。 本設(shè)計為年產(chǎn)量 萬噸聚氯乙烯車間聚合工段工藝。 55 聚合釜 9 防粘釜技術(shù) 9 后處理設(shè)備側(cè)選擇 最佳的配方、后處理設(shè)備的選擇 懸浮聚合生產(chǎn)工藝 77 車間照明及采暖措施 中國已經(jīng)成為世界上最大的 PVC 生產(chǎn)國， 2021 年我國 PVC 產(chǎn)量達 萬噸，同比增長 %，自 給率約為 90%，在我國通用樹脂中，自給率最高。 最后進入中和塔中和過多的酸性氣體，處理后的乙炔氣經(jīng)塔頂除霧器除去飽和水分，制得純度達 %以上，不含 S、 P的合格精制乙炔氣送氯乙烯合成工序。 氫氣和氯氣分別經(jīng)過流量調(diào)節(jié)器進入合成爐燃燒，合成爐出來到氣體進入石墨冷卻器，使溫度降到 45oC 以下，一部分去合成樹脂一部分去制酸。但反應(yīng)動力學(xué)實驗證實，當(dāng)無催化劑存在時，該 反應(yīng)在上述溫度范圍的速度幾乎等于零，而以升汞的活性炭催化劑用于反應(yīng)時，反應(yīng)過程就大大地被加速，這時的平衡常數(shù)時很大的，催化劑與乙炔生成了中間絡(luò)合物，再由中間絡(luò)合物進一步生成氯乙烯，即催化劑的存在改變了反應(yīng)的歷程和反應(yīng)所需要的活化能，以達到加速反應(yīng)的效果。使用低溫聚合時 (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 (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。 ④ 干燥機： 本 設(shè)計 中采用臥式內(nèi)加熱流化床。 ④ 與有機物中的不飽和化合物可發(fā)生加成或還原反應(yīng)（催化劑，加熱條件下）。乙炔的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，能發(fā)生 ①加成反應(yīng) ②氧化反應(yīng)：乙炔的可燃性 ③加聚反應(yīng) 利用乙炔使溴水或高錳酸鉀酸性溶液褪色來鑒別烷與乙炔，或者是除去烷中的雜質(zhì)乙炔。 穩(wěn)定 。有時活性大分子自由基與金屬器壁中的自由電子結(jié)合而終止，即形成粘釜。 ③ 聚合溫度：在 VC 懸浮聚合中不存在鏈轉(zhuǎn)移劑時 ,聚氯乙烯的分子量幾乎取決于聚合溫 度 ,按照生產(chǎn)樹脂牌號的要求 ,聚 合 溫度一般在 45～ 65℃ 范圍內(nèi)選擇。 k= Cal/mol 1）求 Q 潛 Q 潛 =∑ G iCpi△ T △ T=10（ 15） =25 oC 平均溫度 T= ??? 表 21 冷凍脫水顯熱 組成 Gi Cpi △ T Q 顯 kmol/h kcal/kmol k oC kcal/h C2H2 10 25 30925 HCl 25 N2 25 O2 25 H2 25 H2O 25 沈陽化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 第一章 總論 32 ∑ 2)求 Q 水 被冷卻下來的水可以被認(rèn)為是 10 oC 水汽 被冷凍至 5 oC，在 5 oC 冷凝成液體后，再冷卻到 15 oC，所以相變部分所放出的熱量： Q 水 =G 水 [Cp汽 (105)+ △ Hr+Cp液 （ 5+15） ] =*[*5++1*20] =3) Q 溶 氯化氫溶于水形成 40%的鹽酸，氣溶解熱為 250kcal/kg 水，故氯化氫溶于水形成 400%的鹽酸，氣溶解熱為 250kcal/kg 水，故氯化氫溶解放出的熱量： Q 溶 =G 水 *△ H 溶 +GHClCpHCl（ 10+15） =*250+**25 =混合氣體冷凍脫水需移除的熱量： Q= Q 顯 + 水 +Q 溶 =++ = kcal/h 采用 35 oC鹽水作冷質(zhì)，溫升為 5 oC鹽水的熱熔為 kcal/kmolk，考慮 15%損失，冷消耗量： Q 冷 ==*= kcal/h 熱水用量： h/ Q ?? 冷 冷卻器平均溫差為：（按逆流考慮） △ tm= )3515()3010( ????? oC 采用管式石墨冷卻器，取 k=15k kcal/m 2h oC，則換熱面積： F= 2164 mtk Q m ???? 選型： 型號為 。 k R理想氣體常數(shù) R= Cal/mol ② 在單體液滴內(nèi)和聚氯乙烯凝膠相內(nèi)發(fā)生的化學(xué)與物理過程，此過程主要控制所得聚氯乙烯顆粒的形 態(tài)。 ③ 鏈終止 聚合反應(yīng)不斷進行，當(dāng)達到一定的聚合度，分子鏈己足夠長，單體的濃度逐漸降低，使大分子的活動受到限制，就會大分子失去活性即失去電子而終 止與其它氯乙烯活性分子反應(yīng)。它與空氣形成爆炸混合物，在壓力下更易爆炸，貯運時必須注意容器的密閉及氮封，并應(yīng)添加少量阻聚劑。 氯化氫： 氯化氫為無色有刺激性的 氣體 ，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下密度為 ，沸點 85℃ ，空氣中發(fā)白霧，溶于乙醇，乙醚，極溶于水，干燥的氯化氫氣體不活潑，對鐵、鋅均無反應(yīng)，其水溶液叫鹽酸，濃鹽酸是揮發(fā)性強酸，對眼睛和呼吸道粘膜有 強烈的刺激作用，不燃 燒 ，無水氯化氫無 腐蝕 ，但遇水具強烈腐蝕性。在空氣中爆炸極限為 ~%（體積）。 ④ 終止劑： 本設(shè)計的終止劑為丙酮縮氨基硫脲 ⑤ 阻聚劑：本設(shè)計采用壬基苯酚作為阻聚劑。第二階段將聚氯乙烯膠乳，經(jīng)噴霧干燥得到產(chǎn)品聚氯乙烯糊樹脂，它是初級粒子聚集而成得的直徑為 1~100 微米，主要是 20~40 微米的聚氯乙烯次級粒子。 升汞 在常溫下是白色的結(jié)晶粉末，分子式 HgCl2 分子量 ，升華點 302oC。陰離子在陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，陽離子在陰極上發(fā)生還原反應(yīng)。在進入 21 世紀(jì)以后 ,我們要學(xué)習(xí)和借鑒國外的先進技術(shù)和發(fā)展模式 ,結(jié)合我國的具體情況 ,發(fā)展我國的聚氯乙烯工業(yè)。 沈陽化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 第一章 總論 2 第一章 總論 國內(nèi)外 pvc 發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展趨勢 2021 年以來，我國聚氯乙烯行業(yè)發(fā)展速度驚人，新建、擴建項目紛紛上 馬，產(chǎn)能迅速擴大， 2021 年 — 2021 年，我國聚氯乙烯產(chǎn)能年均增長率達 25%，但從 2021年起，產(chǎn)能增速呈現(xiàn)放緩趨勢。 81 附錄 69 泵、鼓風(fēng)機、過濾器 60 設(shè)備的計算及選型 聚合機理 13 工藝流程敘述 55 沸騰床的熱量計算 2021 年，我國聚氯乙烯產(chǎn)能達 1208 萬噸 /年，同比增長 %，其中電石法產(chǎn)能達 1000 萬噸，其余是乙烯法 PVC； 2021 年 PVC 產(chǎn)能為1581 萬噸 /年，同比增長 9%。我們要發(fā)揮全行業(yè)的力量 ,克服前進過程中的各種困難 ,一定能夠在較短的時間內(nèi)趕上世界聚氯乙烯工業(yè)的先進水 平 [4]。前者稱為陽極反應(yīng)過程，后者稱為陰極過程。在此溫度下固體升汞可以直接升華變成蒸氣態(tài)。這種次級粒子與增塑劑混合后，經(jīng)剪切作用崩解為直徑更小的顆粒而形成不沉降的聚氯乙烯增塑糊，工業(yè)上稱之為聚氯乙烯糊。 ⑥ 緩沖劑：本設(shè)計采用磷酸三鈣。燃燒時有淺藍(lán)色火焰。 乙炔： 俗名電石氣，純乙炔是無色、無臭的氣體。 微溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮等多數(shù)有機溶劑 氯乙烯是易燃易爆物質(zhì)，與空氣混合能形成爆炸性混合物，高溫或遇明火引起燃燒爆炸。終止有偶合終止和歧化終止。 因素有攪拌、分散劑、聚合溫度等 ,結(jié)合樹脂的成粒過程等 ① 攪拌： 隨著攪拌轉(zhuǎn)速的 增加 ,能使聚 氯乙烯樹脂的初級直徑變 小 ,孔隙率增加 ,吸 油率增大。 k 沈陽化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 第一章 總論 22 把所處理的氣體按純 VC計 假設(shè)一段氣體出口溫度 45oC，假設(shè)出口溫度為 89oC，則二段壓縮平均溫度： 672 8945 ??oC，此時 VC的定壓熱熔為： Cp = Cal/mol主要參數(shù)如下： 外殼直徑 900mm 公稱壓力 公稱面積 185 m2 管子尺寸 ? 25? 管子數(shù) 538 管長 4500mm 沈陽化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 第一章 總論 33 管程數(shù) Np 6 管子排列方式 正三角形 預(yù)熱器 因 N O H2物料量很少，其熱熔值可極為接近，可把它們合并為惰氣，按 N2熱熔值進行計算，物料在預(yù)熱器中由 15 oC升溫到 110 oC，所需之熱量見表 22 表 22 預(yù)熱器中物料升溫需熱量 組分 Gi Cpi（ oC） △ t Q kmol/h kcal/kmolk oC kcal/h C2H2 1