年產(chǎn)2萬噸聚氯乙烯聚合反應(yīng)釜設(shè)計(jì)_畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-09-30 15:22 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 13． 9℃ 。凝固點(diǎn) 160℃ 。自燃點(diǎn) 472℃ 。臨界溫度 142℃ 。臨界壓力 。難溶于水 、 易聚合 。 能與空氣形成爆炸性混 合物，爆炸極限 3． 6%26． 4％。遇明火、高溫有燃燒爆炸的危險(xiǎn)。 VCM 濃度為 8%~12%時(shí)有麻醉左右，高濃度會(huì)引起死亡。在PVC 制品中 VCM 的含量上限為 106。 無空氣和水分的純氯乙烯很穩(wěn)定 ， 對(duì)碳鋼無腐蝕作用。有氧存在時(shí)，氯乙烯過氧化物，它可與水生成鹽酸從而腐蝕設(shè)備，過氧化物還可以使氯乙烯產(chǎn)生自聚作用。長距離運(yùn)輸時(shí)應(yīng)加入阻聚劑氫醌。 ② 磷酸鈣 ： 別名磷酸三鈣 ， 化學(xué)式 Ca3(PO4)2，分子量 。白色無定形粉末。溶于稀鹽酸、硝酸、磷酸、乙酸、亞硫酸，生成可溶性酸式磷酸鹽，也能溶于銨鹽溶液。 不溶于水、乙醇和乙醚。熔點(diǎn) 1670℃ ，密度 。 ③ 聚乙烯醇：是一種高分子聚合物，無臭、無毒，外觀為白色或微黃色絮狀、片狀或粉末狀固體。分子式為（ C2H4O） n，絮狀 PVA 的假比重為（ ～ ） g/cm3，片狀 PVA 的假比重為（ 177。 ） g/cm3。 10 聚乙烯醇有較好的化學(xué)穩(wěn)定性及良好的絕緣性、成膜性。具有多元醇的典型化學(xué)性質(zhì)，能進(jìn)行酯化、醚化及縮醛化等反應(yīng)。 ④ 過氧化二碳酸（ 2－乙基己基）酯：本品為無色透明液體， EHP 活性氧 ≥% ， NaCl 含量 ≤% ；相對(duì)密度 。商品為 50%~65%的甲苯、二甲苯、礦物油溶液；理論活性氧含量 %。含量為 46%的 EHP 溶液的半衰期為 40℃ ， ； 50℃ ， ；受熱或見光易分解，儲(chǔ)運(yùn)溫度＜－ 15℃ ，時(shí)間少于 3 個(gè)月。 ⑤ 丙酮縮氨基硫脲 (ATSC)：為白色片狀結(jié)晶 ,熔點(diǎn) 179180℃ 。溶于酸 ,微溶于水和乙醇。 ⑥ 對(duì)壬基苯酚：淡黃色粘稠液體。略有苯酚氣味。相對(duì)密度 （ 20/20℃ ）。沸點(diǎn)（ 95%） 283302℃ 。不溶于水，略溶于石油醚，溶于丙酮、四氯化碳、乙醇和氯仿。用于制備合成洗滌劑、增濕劑 、潤滑油添加劑、增塑劑等。由壬烯與苯酚在酸性催化劑存在下縮合而成。 第二章 工藝條件影響因素 聚氯乙烯聚合時(shí) 主要影響因素討論如下 : (1)聚合溫度 聚合速度隨著溫度的升高而加快，但溫度升高鏈轉(zhuǎn)移速度加快會(huì)降低聚合度。在 PVC 生產(chǎn)中，聚合溫度由需要的聚合度確定。聚合溫度越高，生產(chǎn)的 PVC 聚合度越低。 (2)聚合釜的傳熱能力 11 反應(yīng)的熱量是靠冷卻水移走的，如不能保證移熱能力，反應(yīng)溫度就會(huì)失控，產(chǎn)生爆聚，不僅影響 PVC 質(zhì)量，還會(huì)發(fā)生安全事故。有效地移走反應(yīng)熱量的措施如下： ①提高冷卻水流速，增大換熱系數(shù)。上海氯 堿化工股份有限公司在擴(kuò)產(chǎn)改造中提高聚合釜冷卻水循環(huán)泵的流量和揚(yáng)程使聚合釜生產(chǎn)強(qiáng)度提高了 10％。 ②降低冷卻水溫度，增大溫差。目前，國內(nèi)多數(shù)企業(yè)采用 7℃冷凍水替代冷卻水來提高聚合釜的移熱能力，但需要重新整定聚合釜控制參數(shù) PID。 ③釜內(nèi)設(shè)內(nèi)冷管和擋板，通入冷卻水，加大換熱面積和移熱能力。 ④設(shè)置釜頂回流冷凝器，采用冷凝 VCM 蒸氣的方法移走反應(yīng)熱。 ⑤改進(jìn)聚合釜夾套結(jié)構(gòu)，提高換熱系數(shù)，新型聚合釜一般采用半管式夾套，夾套移熱能力可提高 15％以上。 ⑥加強(qiáng)釜內(nèi)粘釜物的清除，減少污垢熱阻．目前國外較先進(jìn)的防粘釜技術(shù)能 達(dá)到 1000 釜以上才需清釜．國內(nèi)先進(jìn)的 PVC 企業(yè)已經(jīng)能達(dá)到 500 釜以上才需清釜。 ⑦采用后注水工藝。 第三章 工藝計(jì)算 12 物料衡算 聚合釜 聚合釜由鍋體、鍋蓋、攪拌器、支承及傳動(dòng)裝置、軸封裝置等組成，夾套外壁焊接支座，聚合反應(yīng)釜下部開有放料口。 圖 21 合釜物料平衡圖 在本次設(shè)計(jì)中為年產(chǎn) 2萬噸的 PVC聚合。年生產(chǎn)時(shí)間為 300天 ,。 懸浮法聚氯乙烯聚合反應(yīng)是一個(gè)間歇反應(yīng)，每循環(huán) % 個(gè)周期反應(yīng)稱之為 % 個(gè)批次過程。 聚合過程中的配方設(shè)計(jì)： 名稱 單體 去離子水 引發(fā)劑 其它助劑 用量（份） 100 130 按已知配方可得出以下： 13 （ 1） VC 用量 M1 設(shè)單體的轉(zhuǎn)化率為 85%，則每批投入的 VCM 量為： 20200 103/（ 300 2 ） =聚合后處理過程中，會(huì)損失部分 PVC。故設(shè) VCM 的量： M1=40000 kg/B （ 2） 水的用量 M2 設(shè)水油比為 :1，則 M2= M1 =52020kg/B （ 3） 各助劑用量 M3 ① 引發(fā)劑用量 m1 m1= M1 %=26kg/B ② 助劑的量 m2 m2= M1 %= 104kg/B 出料（以釜為標(biāo)準(zhǔn)） 設(shè)損失的 PVC 量為 420 kg 則， 出料中 PVC 的 量： 40000 +26－ 420=33606 kg/B 未反應(yīng) VCM： 40000= 6000 kg/B 設(shè) 85%未反應(yīng)的單體回收，則 回收 VCM： 6000= 5100 kg/B 剩余 VCM： 6000－ 5100=900 kg/B 4． 物料平衡表 表 21 聚合釜 物料衡算表 序號(hào) 品名 進(jìn)料量（ kg） 出料量（ kg） 1 VCM 40000 900 14 回收 5100 2 引發(fā)劑 26 0 3 助劑 104 104 4 水 52020 52020 5 PVC 33606 損失 420 合計(jì) 92130 92130 出料槽 圖 22 料槽的物料平衡圖 設(shè)出料槽中 PVC 損失為 1%。 則出出料槽的 PVC 為： 33606－ = kg 15 表 22 出料槽物料平衡表 序號(hào) 品名 進(jìn)料量（ kg） 出料量（ kg） 1 VCM 900 900 2 助劑 104 104 3 水 52020 52020 4 PVC 33606 (損失) 合計(jì) 43290 43290 汽提塔 汽提塔 ， 就是依據(jù)氣液相的揮發(fā)度的不同或溶解度隨溫度的變化有明顯變化而進(jìn)行分離的設(shè)備 。本設(shè)計(jì)用水蒸氣進(jìn)行氣提。 圖 23. 汽提塔的物料平衡圖 2. 已知數(shù)據(jù) 16 漿料進(jìn)口溫度 t=80℃ ； 蒸汽進(jìn)口 溫度 ： t 底 =110℃ ，壓強(qiáng)為 3atm 出汽提塔的 VCM 為 50ppm，蒸汽出口溫度 110℃ ，壓強(qiáng)為 1atm 收率： %； PVC 產(chǎn)品 含水量： % 從這一步開始到篩分包裝為連續(xù)過程，因此，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換為千克 /小時(shí)。則每小時(shí)生產(chǎn)的 PVC 量為： 2 107/(300 24)=由 PVC 產(chǎn)品含水
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