【文章內容簡介】 蒸發(fā)脫除出去。床內的濕熱空氣從床頂部由干燥器引風機引出，經(jīng)旋風分離器后排入廢氣洗滌塔，被分離下來的固態(tài)物料送回至干燥床。物料在干燥床內沸騰，達到一定高度時從床末端溢流口流出，經(jīng)旋轉加料器由一次輸送風機引至旋風分離器，分離下來的物料經(jīng)旋轉加料器、孔板流量計送至成品振動篩，篩分后進入輸送料斗由旋轉加料器送至二次輸送管線，由二次輸送風機(羅茨鼓風機)送至成品料倉，進行包裝入庫。 工況溫度的選擇根據(jù)王振華等[27]對太原市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：﹣~﹣℃。本設計會按照不同的季節(jié)合理利用熱量，并對相關設備進行合理的保溫和散熱，以獲取最大的收益。同時由Daniel [28]對PVC懸浮聚合反應器的建模研究，可以合理的計算出由此產生的模型可以準確地預測引發(fā)負荷的影響和可操作性的反應堆冷卻劑溫度。 本設計擬采用的生產工藝路線和工藝參數(shù) 生產工藝路線[29]聚合釜清洗后，用防粘釜劑噴涂聚合釜內部表面。噴涂完畢后，根據(jù)配方量，在攪拌下，首先開始加入脫鹽水，然后依次開始VCM和分散劑、引發(fā)劑等物料的加入?？刂泼擕}水和VCM同步進料流量，保證VCM加料正好在水加料結束前完成。設定好脫鹽水溫度，當所有原材料加料完成后，聚合釜中物料的溫度等于或接近反應溫度，加入引發(fā)劑，聚合開始。聚合反應熱量通過聚合釜夾套、內冷擋板和冷凝器撤出，通過采用集散式計算機控制系統(tǒng)和先進的溫度控制方案，非常精確地將聚合溫度維持在設定點，當聚合達到適當?shù)霓D化率時（大約85%左右），加入終止劑，終止聚合反應[30]。聚合釜內物料即被輸送到出料罐，大部分未反應的VCM在此被回收，帶有未反應VCM的漿料隨后被泵送到汽提塔進料罐，繼續(xù)回收未反應VCM，殘留的VCM在漿料汽提塔內脫除并被送往回收系統(tǒng)，來自汽提塔的漿料通過離心機將大部分水脫去，進入流化床干燥器，合格的樹脂送至成品料倉，包裝出廠。 主要工藝參數(shù)[31]1. 聚合聚合溫度 50～58℃聚合壓力 ～，～聚合時間 8～12h轉化率 84％2. 堿處理NaOH濃度 36％～42％加入量 ％～％溫度 70～80℃時間 ～3. 氣提氣提溫度：塔頂溫度80℃，塔底溫度105℃。4. 離心脫水緊密型樹脂含水率 8％～15％疏松型樹脂含水率 15％～20％5. 干燥(1) 第一段氣流干燥管干燥： 干燥溫度 140～150℃風速 15m/s物料停留時間 含水率 4％(2) 第二段沸騰床干燥干燥溫度 120℃物料停留時間 12min含水率 ％ 工藝流程圖[31,32]?；厥誚CM軟 水VCM干燥機汽提塔卸料槽聚合釜引發(fā)劑劑包 裝分散劑等成 品 懸浮聚合法生產聚氯乙烯工藝流程圖3 物料衡算物料衡算是確定化工生產過程中物料比例和物料轉變的定量的過程，是化工工藝計算中最基本、最重要的內容之一。在化學工程中，設計或改造工藝流程和設備，了解和控制生產操作過程，核算生產過程的經(jīng)濟效益，確定主副產品的產率，確定原材料消耗定額，確定生產過程的耗損量，便于技術人員對現(xiàn)有的工藝過程進行分析，選擇最有效的工藝路線，確定設備容量、數(shù)量及主要尺寸，對設備進行最佳設計以及確定最佳操作條件等都要進行物料衡算。在化工過程中，物料平衡是指在單位時間內進入系統(tǒng)(體系)的全部物料質量必定等于離開該系統(tǒng)(體系)的全部物料質量在加上損失的與積累起來的物料質量[33]。物料平衡方程：∑F0=∑D+A+∑B （）式中： F0——輸入體系的物料質量； D——離開體系的物料質量；A——體系內積累的物料質量；B——過程損失的物料質量(如跑、冒、滴、漏)。 有關設計參數(shù)設定[31,34]生產規(guī)模：105ta1 生產時間：300da1，每天生產2批，7200ha1 轉化率：84%后處理損失：5%。每天生產量：300000000/（300）=106kg/d每小時生產量：(106)/24=104kg/h每批生產量：105 kg/B反應溫度：55177?！娣磻獣r間：7h原輔材料：脫鹽水，單體氯乙烯(VCM)，分散劑聚乙烯醇(PVC)，PH調節(jié)劑碳酸氫銨和氨水，聚合物分子量調節(jié)劑(巰基乙醇)，引發(fā)劑過氧化二碳酸二乙基己酯(EHP)和過氧化二碳酸二異丙酯(IPP)，防粘釜劑，終止劑二乙基羥胺(DEHA)，緩釋阻垢劑(H9)，堿液(40%)等。 本工藝的配方[31,35]本工藝的配方如下(以單體質量為參考標準)：脫鹽水 140 單體 100 引發(fā)劑 分散劑 PH緩沖劑 終止劑 反應調節(jié)劑 防粘釜劑 消泡劑　 聚合釜的物料衡算[16,34] 物料平衡圖。 聚合釜物料平衡圖 反應前后各物質的質量計算本設計引發(fā)劑(%單體質量)全部結合到聚合物中，并且單體84%轉化為聚合物。則VCM單體的投料量為： kg/B脫鹽水的質量為： M2==105 kg/B引發(fā)劑的質量為： M3= M1=終止劑的質量為： M4= M1=分散劑的質量為： M5= M1= kg/BPH緩沖劑質量為： M6= M1=反應調節(jié)劑的質量為： M7= M1= kg/B防粘釜劑的質量為：M8= M1= kg/BM1+M2+M3+ M4+ M5+M6 + M7+M8= kg/B 所生成的PVC質量為：M9== kg/B損失PVC的質量為： M損==對聚合釜做物料衡算知：M1=M9+ M損+ M10 () ，可知計算物料衡算結果是正確的。 物料衡算表。 聚合釜物料衡算一覽表物料名稱進料kg/B出料kg/BVCM105100240脫鹽水105105 引發(fā)劑終止劑分散劑PH緩沖劑反應調節(jié)劑防粘釜劑 消泡劑 PVC0損失PVC0合計 混料槽物料衡算[16,31,34] 物料平衡圖。 混料槽物料平衡圖 混料前后各物質的質量計算混料槽中損失的PVC量為：M損==因此混料槽中含PVC量為：= kg/B設定混料槽中VCM占原料VCM的質量分數(shù)為：2%，出料中VCM的量為：105 2% =12530 kg/B因此回收的VCM量為：M回1=10024012530=87710 kg/B分散劑等其它助劑的量為： kg/B查閱相關資料[16]知此階段需要加入堿液和通入蒸汽，按工藝條件加入42%NaOH溶液72L，：72= kg/B， kg/B。需要加入水蒸氣量為：4800kg/B出料水量為：105 +4800+( )= kg/B對混料槽做物料衡算知：物料衡算結果是正確的。 物料衡算表。 混料槽物料衡算一覽表物料名稱進料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 汽提塔物料衡算[16,34] 物料平衡圖。 汽提塔物料平衡圖 汽提前后各物質的質量計算本步驟到篩分、包裝為連續(xù)過程，計算標準相應的轉換為kg/h。根據(jù)全年的生產任務和生產時間可以求出每小時生產的PVC量為：M1=104kg/h考慮到聚合釜和混料槽內PVC的損失，則進入汽提塔內樹脂量為：M3=以M3為基準求出汽提塔進料中其他各組分相應的量：因此進入汽提塔內的水量為：M3/= kg/h進入汽提塔內的其它助劑為：M3/=進入汽提塔內的VCM單體為：12530M3/= kg/h損失的PVC的量為：104= kg/h出料中含PVC量為：設定出料中VCM含量為17mg/kg，故出料中含VCM的量為：17106=查閱相關文獻可設定如下條件：塔頂溫度80℃，塔底溫度105℃，。 氯乙烯的部分物性參數(shù)溫度/℃熱容Cp/(cal/g℃)密度/(g/cm3)蒸汽壓/(kpa)汽化熱/( kJ /mol)8014961202214 水蒸氣的部分物性參數(shù)溫度/℃熱容Cp/(kJ/kgK1)密度/(g/cm3)蒸汽壓/(kpa)焓值/( kJ /kg)80120CpPVC= kJ/kg℃ 用內插法可求的：氯乙烯：℃= cal/g℃ ，105℃時的汽化熱ΔHVCM= kJ /mol 水蒸氣：℃= kJ/kgK1，105℃時的焓值H=。設通入水蒸氣量y kg/h，則蒸汽冷凝放熱量為Q放=y() 設物料吸收熱量為Q1，部分VCM汽化熱為Q2，可知Q吸= Q1+ Q2=Q放（）Q1=CpPVCWPVC△t+CpVCMWVCM△t+W水CP水△t （）Q1=(10580)+(10580)+(10580)= kJ/h ，Q2=() 247。1000= /h= 對汽提塔做物料衡算知：物料衡算結果是正確的。 物料衡算表。 汽提塔物料衡算一覽表物料名稱進料kg/h出料kg/hPVC水蒸汽分散劑等其它助劑VCM回收VCM0損失PVC0合計 離心部分物料衡算 物料平衡圖。 離心部分物料平衡圖 離心前后各物質的質量計算[16]離心操作中PVC的損失量為：104=離心脫水后的濕物料中仍含有23%的水分，則含水量為：()在此階段中助劑和少量VCM隨母液排出，假設此階段將所有助劑都離心脫除了。排出水的量為：=。對離心部分做物料衡算知：物料衡算結果是正確的。 物料衡算表。 物料名稱進料kg/h出料kg/hPVCVCM母液含水分散劑等助劑排出水和助劑量0 0PVC損失0合計 氣流干燥部分物料衡算 物料平衡圖。氣流干燥 PVC PVC H2O H2O 脫去水 損失PVC 氣流干燥部分物料平衡圖 干燥前后各物質的質量計算[31]氣流干燥損失的PVC量為：104= kg/h。則出料PVC量為：= kg/h。已只氣流干燥后的含水量為3%，則含水量為：。對氣流干燥部分做物料衡算知：物料衡算結果是正確的。 物料衡算表。 氣流干燥部分物料衡算一覽表物料名稱進料kg/h出料kg/hPVC水PVC損失 0脫走水分 0合計 沸騰干燥部分物料衡算 物料平衡圖。氣流干燥 PVC PVC H2O H2O 脫去水 損失PVC 沸騰干燥物料平衡圖 干燥前后各物質的質量計算[31]氣流干燥損失的PVC量為：104=。出料PVC量為：=。%則含水量為：。對沸騰干燥部分做物料衡算知：物料衡算結果是正確的。 物料衡算表。 沸騰干燥部分物料衡算一覽表物料名稱進料 kg/h出料kg/hPVC 水PVC損失0脫走水分0合計 篩分包裝部分物料衡算 物料平衡圖。篩分包裝 PVC PVC 損失PVC 篩分包裝部分物料平衡圖 篩分包裝前后各物質的質量計算篩分包裝部分PVC損失量為：104= kg/h。則包裝入庫的絕干PVC樹脂量為：=。對篩分包裝部分做物料衡算知：物料衡算結果是正確的。 物料衡算表。 篩分包裝部分物料衡算一覽表物料名稱進料 kg/h出料kg/hPVCPVC損失0合計 全過程物料衡算 間歇操作過程物料衡算聚合釜及混料槽屬于間歇操作，計算標準為kg/B，由前面計算結果可知：