【導讀】氯化聚乙烯是聚乙烯經(jīng)氯化而制得的產(chǎn)品。介于其優(yōu)良的性能和極好的相容。性,且原料來源豐富,價格又相對較低,使得其市場需求量逐年增加。含氯量穩(wěn)定，生產(chǎn)成本相對較低，所以在幾種生產(chǎn)工藝里占主導地位。計算了物料衡算及氯化反應熱量，水、廢渣的處理問題進行了考慮。另外，還包括生產(chǎn)工藝流程及氯化反應釜設計圖紙。

　　

【正文】 安全閥接口 r 3 150lB RF 350 壓力計口 s 50 HG20615 SO RF 350 壓縮空氣進口 v 50 HG20615 SO RF 350 進水口 w 100 HG20615 SO RF 見圖 水進口（蒸汽出口） x 100 HG20615 SO RF 1510 水進口（蒸汽進口） 主要材料及設計參數(shù) 主要材料 筒體，封頭材料選用 16MR，夾套材料選用 Q235B，主要材料許用力見表： 表 材料許用應力表 材料名稱 標準 厚度 s? b? ??? ??200? 200E 16MR Gb6654 16— 36 325 490 163 159 18610 2 Q235B Gb3274 — 16 235 375 113 105 18610 2 表中： ? 為應力。 設計參數(shù) 設計壓力：容器， P = MPa 夾套， PJ = 設計溫度：容器， T = 200℃ 夾套， TJ = 200℃ 取 200?Tj ℃，腐蝕裕度 C2 = 2mm，鋼板負偏差 C1 = 。 筒體，封頭、和夾套的縱，環(huán)焊縫采用雙面對焊接，焊封系數(shù)分別為 、 10。 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 21 筒體、封頭和夾套厚度計算 筒體計算 . 厚度 ? ? mmpPDt ie 2 6 0 ???? ???? ??? C1 = mmn 16?? 當內(nèi)壓升起 ,而夾套內(nèi)有蒸汽壓力時 ,筒體承受外壓 ,需按外壓進行穩(wěn)定校核 ,取設計外壓 Po = . 筒體計算長度 l = 3900 + 50 + 650/3 = = 4167mm 計算外徑 Do= 2600 + 2 16 = 2632mm 筒體有效厚度 mme ???? l/Do = 4167/2632 = ， Do/δ e2632/ = 查文獻 [17]等書籍以及東臺天騰化工提供的資料可知：當壁厚 26mm時既能滿內(nèi)壓也能滿足外壓要求且用料最少。 封頭計算 取封頭厚度與筒體相等，即 δ n=26mm, δ e= 在內(nèi)壓 作用下： MpeK D i eP t 6 0 01 ][2][ ???? ?????? ???? MpPP ][ ?? 因為 ts ][ ?? ? ，且 MpPP T ][ ?? ，故必定滿足水壓實驗強度要求。 在外壓作用下： 標準橢圓形封頭 K1=， Ri=K1 Di= 2600=2340mm A= e/Ri= 計算得： MpRi eBP 40 4][ ???? ? MpPP O ][ ?? ,且 MpPP T ][ ?? 封頭在夾套壓力及夾套水壓實驗壓力下均安全，封頭壁厚符合假設的結構尺寸。 夾套計算 夾套筒體： mmPP D it 28 0 ][2 ???? ???? ??? 設計厚度δ d=δ +C2=+2= 取名義厚度δ d=14mm 年產(chǎn) 萬噸 CPEH135 生產(chǎn)工藝設計 22 夾套封頭 ， 取δ n=14mm,有效厚度 δ e=δ nC= MpeK D i ep t ][2][ ???? ?????? ???? MpPP ][ ?? ，合格 水壓實驗校核 已知 PT =0942MP 筒體 Mpe eDiP TT ) 8 00( )( ??? ????? ?? ?? MpST 1 12 3 ???? ?? ,合格 封頭 Mpe eK D iP TT )( )( ??? ??????? ?? ?? ST ?? ? 合格 反應釜的攪拌裝置 攪拌器的形式： 漿式攪拌器 攪拌層數(shù) n： 2層；攪拌級別： 5 級 攪拌附件：擋板 因漿料在攪拌時，易產(chǎn)生“圓 柱狀回轉區(qū)”和“打漩”現(xiàn)象，為消除此現(xiàn)象，本裝置在釜體內(nèi)裝設豎擋板。 反應漿料的年度達 30cp，為了避免固體堆積和液體黏附。安裝豎擋板時，擋板需離壁安裝，擋板上端與筒體上端相齊，下端略低于封頭與筒體的焊縫線即可。 攪拌軸計算 漿料的黏度為 30cp ，密度 31160kg/m?? ,操作轉數(shù) 80rpmN? ，漿葉層數(shù) 2n? ，攪拌器直徑 ? 。 攪拌器的泵送功率： kwDNnPe 553553 ?? ?????? ? 攪拌軸直徑的確定 由攪拌軸的強度計算： ? ?3365 ?npd ?? 式中： d — 攪拌直徑， mm； p— 攪拌軸傳遞的功率， kw； n— 攪拌軸轉速， r/min [τ ] — 降低后的材料的許用應力，取 89MP 取 p=pe=33kw,n=80rpm 計算 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 23 mmn Pd 33365][365 33 ????? ? 取 d=61mm 由軸的剛度計算： 4 ][15 37 ?GnPd ? 式中： G— 攪拌軸材料的剪切性模數(shù)， MP； [θ ] — 許用扭轉角， o/m ,取 o/m )1(2 ??? EG 式中：μ — 鈦材的泊松比，取μ = E— 工作溫度下材料的拉伸彈性模量，取 105MP MpG 45 )(2 ???? ?? mmd 331 5 3 7 4 4 ?????? 攪拌軸的直徑應同時滿足強度和剛度兩個條件，考慮到軸上鍵槽或孔對軸橫截面的局部削弱，以及介質(zhì)對攪拌軸的腐蝕，攪拌軸直徑放大至 110mm 。 攪拌軸的支承 由于本裝置中攪拌軸較長而且懸伸在反應釜內(nèi)進行攪拌操作，因此運轉時容易發(fā)生振動，將軸扭彎，甚至完全破壞。同時考慮到本裝置密封要求較高，故需在釜底安裝底軸承。 傳動裝置 由 計算可知， kwPe 33? 軸封摩擦損失功率 Pm (Pm 約為 Pe 的 10%) kwPePm ????? 電機功率： kwPmPeP ????? 取 kwp 37? ，選用 Y37kw4P 電機，電機防爆等級： Non Ex— proof 。 設備選形原則： 由于本工程工藝介質(zhì)中含有腐蝕性介質(zhì)，并要求工藝物料潔凈，設備材料主要包括碳鋼，不銹鋼，鈦，搪瓷，塑料和玻璃鋼等類型。 輔助設備的選型 在此本設計根據(jù) CPE 生產(chǎn)流程初步選擇了一系列輔助設備， 見表 ： 年產(chǎn) 萬噸 CPEH135 生產(chǎn)工藝設計 24 表 主要設備一覽表 序號 名稱 規(guī)模 數(shù)量 單位 材質(zhì) 備注 1 PE 裝料斗 33mV? 1 臺 304SS 2 配料罐 CmV ?85,40 3 ??? 1 臺 304SS 3 配料泵 hmQ /100 3? 1 臺 304SS 4 熱水槽 CmV ?95,70 3 ??? 1 臺 304SS 5 熱水泵 hmQ /100 3? 1 臺 304SS 6 氯化釜 CmV ?1 4 0,25 3 ??? 6?? 2 臺 7 脫酸釜 CmV ?80,25 3 ??? 2 臺 TiGr2 8 漿料泵 hmQ /80 3? 1 臺 TiGr2 9 中和槽 CmV ?80,40 3 ??? 1 臺 TiGr2 10 漿料泵 hmQ /80 3? 1 臺 TiGr2 11 篩板過濾器 1000 1250 1500 1 臺 TiGr2 12 緩沖槽 CmV ?35,72 3 ??? 1 臺 316l 13 漿料泵 hmQ /50 3? 1 臺 316l 14 離心機 lWl530 300N 2 臺 316l 15 添加劑混合機 1000500?? 1 臺 316l 16 流化床干燥機 320mV? 1 臺 316l 17 風機 ahmQ ???? 5 0 0 0,/1 2 0 0 0 3 4 臺 304SS 18 研磨機 1 臺 304SS 19 袋濾器 2 臺 304SS 20 成品料斗 310mV? 1 臺 304SS 21 袋裝機 5 袋 / min,P=5 1 臺 表面304SS 21 袋裝機 5 袋 / min,P=5 1 臺 表面 304SS 22 吸收塔 110001200?? 2 臺 FRP 23 循環(huán)泵 hmQ /100 3? 3 臺 PVDF 24 尾氣洗滌塔 300002500?? 1 臺 CS 25 循環(huán)泵 hmQ /30 3? 1 臺 CS 26 進料風機 akhmQ ????? 49,/2500 3 1 臺 CS 27 液氯貯罐 350mV? 4 臺 16MnR 28 液氯汽化器 326mF? 1 臺 16MnR 29 堿液貯槽 320mV? 1 臺 CS 30 堿液泵 hmQ /30 3? 1 臺 CS 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 25 8 三廢處理 CPE 生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了廢氣，主要來自吸收塔和尾氣洗 滌塔。廢水有生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的酸性廢水等。 處 理廢氣：氯化釜產(chǎn)生的含氯廢氣送入吸收塔，與用堿循環(huán)泵送入塔內(nèi)的堿 液 NaOH反應生成 NaCl，含氯尾氣達標后高空排放。沸騰干燥器產(chǎn)生的干燥尾氣，含有 CPE 粉塵，經(jīng)尾氣洗滌塔除塵后，使其粉塵含量大大降低，最后達標排放。 處理廢水：脫酸釜產(chǎn)生的稀酸液和洗滌廢水均含 HCl，排至廢水池后用石灰中和后排放。 處理廢渣：透過濾布的 CPE 粉和尾氣洗滌塔內(nèi)的捕集的 CPE 粉，經(jīng)中和，清洗后在回收利用。 表 三廢處理表 序號 污染源名稱及排放點 排放量 主要成分 排放去向 備 注 一 廢氣 1 吸收塔 2500 m3/h Cl2≤ 55mg/ m3其余為空氣 經(jīng) 25米高空排氣筒排入大氣 每次排氣 20 分鐘，6 次 /天 2 中和塔 CO2:筒排入大氣 每次排氣 20 分鐘，6 次 /天 3 尾氣洗滌塔 50000 m3/h TSP≤ 120mg/m3 H2O:%(Wt) 空氣 :% 經(jīng) 25米高空排氣筒排入大氣 連續(xù)排放 二 粉塵及殘渣 1 氯化釜清釜料 :100%(Wt) 廢次品出售 間斷排放 2 脫酸釜濾出料 :100%(Wt) 回收利用 間斷排放 3 袋濾器捕集料 51t/a CPE:100%(Wt) 回收利用 間斷排放 三 1 廢水槽 (中和廢水 ) 40 m3/h HCl:% NaCl:%(Wt) H2O:%(Wt) 化學品 :%(Wt) COD≤ 75mg/l 排至界區(qū)外污水處理站進一步處理 間斷排放 年產(chǎn) 萬噸 CPEH135 生產(chǎn)工藝設計 26 結 束 語 本課題題目是生產(chǎn) 萬噸 CPE135 生產(chǎn)工藝。它是在東臺天騰化工有限公司的原有生產(chǎn)基礎上的擴建方案，在設計時借鑒了其豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗，從而達到優(yōu)化設計的效果。采用水相懸浮的生產(chǎn)方法，優(yōu)點是氯氣的利用率高；產(chǎn)品含量穩(wěn)定；對后處理設備相對要求較低；設備生產(chǎn)率高；生產(chǎn)成本也較低，適合大規(guī)模生產(chǎn)。 但有些方面還需要完善，比如反應過程中酸性廢水的處理。 通過這次本科畢業(yè)設計，總結并綜合了大學四年來所學的專業(yè)知識，很好的鞏固了我的專業(yè)知識，并且學到了許多新的知識和獲得了寶貴的經(jīng)驗。在這次設計中，不但鍛煉了 我自己的科研能力，而且提高了我查閱資料的能力和方法，熟練的掌握了計算機的技能，我體會到了理論聯(lián)系實際的重要性。此次設計讓我收益非淺，終生難忘！ 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 27 參 考 文 獻 [1] 劉領梅 .氯化聚乙烯市場狀況及生產(chǎn)技術 [J].氯堿工業(yè)， 2020,(8)： 13. [2] 冉亮，汪鋒 .國內(nèi)氯化聚乙烯生產(chǎn)技術 [J].氯堿工業(yè)， 2020,(2)： 37