【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 膨脹系數(shù)均隨溫度升高而緩緩提高，但當(dāng)溫度升到玻璃劃溫度由于聚氯乙烯大分子鏈中鏈段運(yùn)動(dòng)得以實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)變松弛作用的發(fā)展，于玻璃劃溫度以上溫度是上述熱物理性能均能隨溫度升高有較快的增加。聚氯乙烯的熱擴(kuò)散系數(shù)、彈性模量與熔體黏度等則隨溫度升高而降低，而且于玻璃劃溫度以后降低幅度更大與更快，彈性模量與熔體黏度的降低更為明顯。聚氯乙烯的主要特點(diǎn)是耐腐蝕性、阻燃、電絕緣性好，力學(xué)強(qiáng)度較高，其缺點(diǎn)是熱穩(wěn)定性差，受熱易脫除氯化氫，因此加工時(shí)要加入脂肪酸的金屬鹽等作為穩(wěn)定劑。為適應(yīng)不一樣的用途，可于聚氯乙烯中加入一定量的增塑劑，加工成不一樣類型的產(chǎn)品。從柔軟的薄膜、人造革、軟管到硬質(zhì)的板材、管材及容器等。 本章小結(jié)本章主要介紹生產(chǎn)聚氯乙烯所用的主要原料氯乙烯的合成路線及其主要性質(zhì)、脫離子水的水質(zhì)要求及對(duì)生產(chǎn)的影響、不一樣乳化劑的性質(zhì)與引發(fā)劑的選擇等，同時(shí)介紹聚氯乙烯的一些主要性質(zhì)。第3章 工藝計(jì)算 計(jì)算依據(jù)根據(jù)聚合、干燥等工藝流程圖，進(jìn)行物料衡算與能量的衡算。根據(jù)工廠中取得的數(shù)據(jù)：聚氯乙烯的生產(chǎn)采用懸浮聚合方法，年產(chǎn)8萬噸聚氯乙烯，按年工作的時(shí)間7000小時(shí)計(jì)算，聚合收率按90％計(jì)算。聚氯乙烯產(chǎn)量取的5000㎏t1，干燥過程進(jìn)口樹脂含的水20％，出口含的水6％，進(jìn)口的風(fēng)溫20℃，出口的風(fēng)溫70℃。 物料衡算年產(chǎn)8萬噸聚氯乙烯。 聚合釜（1）物料平衡圖 圖31 聚合釜物料平衡圖（2）已知數(shù)據(jù)釡有效容積V有效=70m3裝料系數(shù)η=轉(zhuǎn)化率x%=92% :1收率=%熱負(fù)荷分布指數(shù) R= 夾套進(jìn)口和出口水溫：t進(jìn)=8℃ t出=13℃擋板進(jìn)口和出口水溫：t進(jìn)=9℃ t出=16℃注入水溫度t=21℃ 聚合溫度t=57℃夾套傳熱面積：F夾套= m2擋板傳熱面積：F擋板= m2夾套傳熱系數(shù)K夾套=509Kcal m2 h1℃1擋板傳熱系數(shù)K擋板=945Kcal m2 h1℃1%（3）計(jì)算① 單體及水加入量計(jì)算單體密度ρ60℃=cm3 ρ50℃=cm3根據(jù)內(nèi)差法求出57℃時(shí)單體的密度：ρ57℃=[(5760) /(5060)]()+=m3水的密度ρ50℃=m3 ρ60℃=m3用內(nèi)差法求出57℃時(shí)水的密度：ρ57℃=m3設(shè)單體加入量為x m3釜1 水加入量為y m3釜1釡有效容積V有效=70m3，裝料系數(shù)η=， :1列方程組 x+y=70 （ρ水57℃y）/（ρ單體57℃x）=:1解得：x= m3釜1 y=② 注入水用量注入水體積 Δv=cw∕ρ1ρ2（ρ1ρ2）式中 :c: 單體VCM轉(zhuǎn)化率W：VCM加入量（質(zhì)量kg）ρ1 ρ2 分別是單體與PVC樹脂密度Δv=85%（）247。（1400）=由已知注入水溫20℃，此時(shí)ρ水20℃=m3=③ 聚合反應(yīng)時(shí)間夾套傳熱量=傳熱面積傳熱系數(shù)Δtm夾Δtm夾=[(577)(5712)]/ln[(577)(5712)]=℃Q夾=51080=106kcalh1同理可計(jì)擋板傳熱量Q擋=F擋Δtm擋K擋Δtm擋=[(588)(5816)]/ln[(588)(5816)]=46℃Q擋=9451846=105kcalh1注入水流量 Q注=CpwΔt注入水溫由20℃升到57℃平均水溫t平均=（20+57）/2=℃注入水比熱容Cp20℃=kg1℃1Cp40℃=kg1℃1其平均比熱容Cp平均=kg1℃1=kg1℃1Q注=37=最大移熱量Qmax=Q夾+Q擋+Q注=+物料總放熱量 Q總=GX%ΔH℃加入總物料量 G==ΔHx=366Kcalkg1VCM x%為轉(zhuǎn)化率取熱負(fù)荷指數(shù) R=R=(Qmaxτ反)/Q總τ反=RQ總/Qmax=366/（+） =④ 引發(fā)劑用量引發(fā)劑用量 Nr=N0(1[I]/[I0])=N0()N0=Nr/（）引發(fā)劑的理論消耗量取Nr=t1引發(fā)劑的半衰期 lnτ1/2=A/TB實(shí)際加入量EHP量（分子量346）：346106=⑤ 緩沖劑用量緩沖劑=單體緩沖劑用量=（）=⑥ 分散劑用量88% PVA % PVA 出料（以釜為標(biāo)準(zhǔn)）出料中的PVC量：=損失的PVC量：=未化學(xué)反應(yīng)VCM：=脫鹽水：=回收VCM：=剩余VCM：=（4）物料平衡表表31 聚合釜物料衡算表序號(hào)品名進(jìn)料量,kg出料量,kg1VCM2PVC3脫鹽水4注入水5緩沖劑6分散劑合計(jì) 離心機(jī)（1）已知數(shù)據(jù)收率99% 出料PVC含水量25% 助劑及少量VCM隨母液排出，假設(shè)于這一步，助劑與少量VCM全部除掉。（2）計(jì)算出料中PVC量：=㎏h1損失PVC量:－=h1設(shè)出料含水x㎏h1x/﹙＋x＋﹚=25% 解得：x=h1排出水、助劑的量：＋－=h1（3）物料平衡表見表32表32 離心機(jī)物料平衡表序號(hào)品名進(jìn)料量，kg出料量，kg1PVC2VCM3水、助劑+（與PVC結(jié)合）合計(jì) 沸騰床 （1）物料平衡圖 圖32 沸騰床物料平衡圖﹙2﹚已知數(shù)據(jù)收率99% % 含VCM 5ppm﹙3﹚ 計(jì)算出料中PVC的量：=㎏h1損失PVC的量：－=426㎏h1設(shè)出料中PVC含水量x㎏h1， VCM y㎏h1﹙＋x＋y﹚=x y/﹙＋x＋y﹚=5106解得：x=㎏h1 y=㎏h1排出水：=㎏h1回收VCM：=h1 ﹙4﹚物料平衡表見表33表33 沸騰床物料平衡表序號(hào)品名進(jìn)料量，㎏h1出料量，㎏h11PVC損失4262VCM3水﹙結(jié)合水﹚合計(jì) 熱量衡算 聚合釜 校核夾套傳熱系數(shù) 已知數(shù)據(jù)： 釡內(nèi)徑：T=4000㎜ 釡內(nèi)壁厚：3+33㎜ 三葉后掠式槳葉直徑：D=（～）T 夾套半管外徑：㎜ 夾套冷卻水溫度：t進(jìn)口=7℃ t出口=12℃δ碳鋼層：33㎜ δ不銹鋼：3㎜δ粘釡物：㎜ δ水垢層：≤㎜熱量衡算取洪峰放熱的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化率為70%釡內(nèi)壁給熱系數(shù)αi的計(jì)算：αi =A(λm/T)(NRe)a(NPr)b(Vis)c = A(λm/T)(ρmND2/μm)a(Cpmμm/λm)b(μb/μw)c式中: A:懸浮液對(duì)壁面的傳熱膜系數(shù)； T：釡內(nèi)徑； D：攪拌槳葉直徑； N：攪拌器轉(zhuǎn)速； μw：壁溫下流體粘度； λm ，Cpm，ρm，μb：分別為懸浮液于化學(xué)反應(yīng)溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)，恒壓熱容，密度與黏度。式中：A= a= b= c= 懸浮液的密度：懸浮體系各組分體積如下：（轉(zhuǎn)化率為70%）脫鹽水： m3注入水量：△v=cw/ρ1ρ2(ρ1ρ2)= 70%() 247。(1400)=VCM量：30%= m3PVC量：70%則懸浮體系總體積：+++= m3各組分體積分率： 水：x1=（+）/= ρ1= kgm3 VCM：x2= ρ2= kgm3 PVC：x3= ρ3=1400 kgm3ρm=∑xiρi=++1400=m3浮液導(dǎo)熱系數(shù)λm的計(jì)算：λm=λc[2λc+λd2φd(λcλd)]/[ 2λc+λd+φd(λcλd)]式中：λc，λd分別為連續(xù)相與分散相的導(dǎo)熱系數(shù)，φd為分散相體積分率轉(zhuǎn)化率達(dá)70%的氯乙烯懸浮聚合體系，有機(jī)粒子本身可看作聚氯乙烯分散于氯乙烯中的懸浮體系，再由有機(jī)粒子于水中構(gòu)成總的懸浮體系。PVC分散于VCM中的懸浮體系—有機(jī)粒子的λPVCVCMφPVC=（+）=液態(tài)VCM導(dǎo)熱系數(shù)公式λVCM=AρVCMC VCM（ρVCM/M）1/3其中：ρVCM=cm3 C VCM= Kcalkg1℃1 M= A=λPVC連=（）1/3 = Kcal(h m℃)1λPVC分= Kcal(h m℃)1λ=[2+()]/[2++()] = Kcal(h m℃)1有機(jī)粒子分散于水中的λm:λ水50℃=102W(M℃)1 λ水60℃=102W(M℃)1內(nèi)差法得λ水57℃= W(M℃)1= Kcal(h m℃)1λm=[2+(+)()] /[2++(+) ()] = Kcal(h m℃)1懸浮液的比熱Cm:57℃時(shí)：Cvcm= Kcalkg1℃1 Cpvc= Kcalkg1℃1 C水50℃= kg1℃1 C水60℃= kJkg1℃1內(nèi)差法得：C水57℃= kJ kg1℃= Kcalkg1℃1懸浮液各組分的質(zhì)量分率：VCM質(zhì)量=30%= kgH2O質(zhì)量=（+）=PVC質(zhì)量=70%1400= kg總質(zhì)量=++= kg各組分的質(zhì)量分率：xvcm=xpvc=xH2O=Cm=∑xici=++ = Kcalkg1℃1② 懸浮液的平均粘度μmμm=（1+∮s）μ/（1∮s）4式中：∮s為分散相體積分率 μ為化學(xué)反應(yīng)溫度下水的粘度μ水50℃=103mPas μ水60℃=103mPas內(nèi)差法得μ水57℃=103mPasμm=（1+∮s）μ/（1∮s）4=[1+(+)] 103/[1(+)]4=103mPas近似認(rèn)為釡內(nèi)壁溫度為夾套冷卻水溫度t進(jìn)=7℃ t出=12℃ t平均=℃ μ水0℃=103mPas μ水10℃=103mPas內(nèi)差法得：℃=103mPasμm=（1+∮s）μ/（1∮s）4 =[1+(+)] 103/[1(+)]4 =103mPas③ 其它參數(shù)的確定攪拌轉(zhuǎn)數(shù)：N=釡內(nèi)徑： T=4000mm=取槳葉直徑：D===釡內(nèi)壁給熱系數(shù)αiαi= A(λm/T)(ρmND2/μm)a(Cpmμm/λm)b(μb/μw)c=()[()(103103)](1031033600/)(103/103) = Kcal(h m℃)1(2) 釡外壁給熱系數(shù)α0的計(jì)算α0=(λ/De)(Deωρ/μ)(Cpμ3600/λ)(1+ De/Rj)式中：De：螺槽的當(dāng)量直徑； Rj：夾套的曲率半徑； ω：冷卻水于夾套中的流速① 夾套冷卻水流速ω的計(jì)算Q夾=K夾F夾△tm =51080=106 Kcalh1Q夾=W夾Cp△t （W夾為冷卻水流量）Cp0℃= kJkg1℃1 Cp10℃= kJkg1℃1內(nèi)差法得：℃= kJkg1℃1= Kcalkg1℃1W夾= Q夾/ Cp△t=106/（127） =106 Kcalh1℃下，ρH20= kgm3冷卻水的體積流量為：Q=106/= m3h1冷卻水的流速：ω=體積流量/截面積= Q/（πr2/2） =[3600()2/2] =s1② 螺槽的當(dāng)量直徑De的計(jì)算De=4液體流過的面積/液體潤(rùn)濕周邊 =4()2/2/2（+）=夾套的曲率半徑RjRj=2++（+）=③ 冷卻水的Cp，λ，μ值℃= Kcalkg1℃1 ℃=103mPasλ0℃=102w(m℃)1 λ10℃=102w(m℃)1內(nèi)差法得：℃=102w(m℃)1=102 Kcal(h m℃)1釡外壁給熱系數(shù)α0α0=(102/)[ (103103)][3600103103/ （102）](1+) = Kcal(h m1