【導(dǎo)讀】驗(yàn)可對(duì)圖紙一項(xiàng)不做要求。摘要本設(shè)計(jì)是年產(chǎn)20萬(wàn)噸聚氯乙烯車間合成工段初步設(shè)計(jì)。在確定聚氯乙烯生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行了。物料衡算,熱量衡算,設(shè)備選型等。討論了三廢、供電、供水、采暖的處理方案。闡述了公用工程的自動(dòng)控制水平。設(shè)計(jì)規(guī)模與及原料與產(chǎn)品規(guī)格????????

　　

【正文】 : 36% NaOH 溶液 :聚氯乙烯 :100 溶劑水 :40 千克 /小時(shí) 聚氯乙烯 : 103 千克 /小時(shí) 轉(zhuǎn)化率為 % (1)進(jìn)料 NaOH 溶液 :64 千克 /小時(shí) 溶劑水 :40 千克 /小時(shí) 聚氯乙烯 : 103 千克 /小時(shí) 雜質(zhì) : 千克 /小時(shí) (2)出料 NaOH 溶液 : 千克 /小時(shí) 溶劑水 :40 千克 /小時(shí) 聚氯乙烯 : 103 千克 /小時(shí) 雜質(zhì) : 23 千克 /小時(shí) 堿中和進(jìn)料量見(jiàn)表 24。 表 24 堿中和釜進(jìn)料量 名稱 質(zhì)量 (千克 /小時(shí) ) NaOH 溶液 64 千克 /小時(shí) 溶劑水 40 千克 /小時(shí) 聚氯乙烯 103 千克 /小時(shí) 雜質(zhì) 千克 /小時(shí) 堿中和出料量見(jiàn)表 25。 表 25 堿中和釜出料量 NaOH 溶液 千克 /小時(shí) 溶劑水 40 千克 /小時(shí) 聚氯乙烯 103 千克 /小時(shí) 雜質(zhì) 23 千克 /小時(shí) NaOH 溶液 千克 /小時(shí) 熱量衡算 熱量衡算的意義和作用 精細(xì)化工生產(chǎn)一般在規(guī)定的壓力 ,溫度和時(shí)間等溫度等工藝條件下進(jìn)行 ,生產(chǎn)過(guò)程中包括有化學(xué)過(guò)程和物理過(guò)程 ,往往伴隨著能量變化。因此 ,必須進(jìn)行能量衡算。生產(chǎn)中一般無(wú)軸功或軸功相對(duì)較小 ,可以忽略 不計(jì)。因此 ,能量衡算實(shí)質(zhì)上是熱量衡算。生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的化學(xué)熱效應(yīng)與物理變化熱效應(yīng)會(huì)使物料溫度上升或下降 ,為了保證生產(chǎn)過(guò)程在一定溫度條件下進(jìn)行則需要環(huán)境對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)有熱量的加入或放出 ,對(duì)于新車間設(shè)計(jì) ,熱量衡算是在物料衡算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。通過(guò)熱量衡算 ,可以確定傳熱設(shè)備的熱負(fù)荷 ,即在規(guī)定時(shí)間中加入和移出的熱量 ,從而確定傳熱劑的消耗量 ,選擇合適的傳熱方式 ,計(jì)算傳熱面積。熱量衡算和物料衡算相結(jié)合 ,通過(guò)工藝計(jì)算 ,可以確定設(shè)備的工藝尺寸 ,如設(shè)備的臺(tái)數(shù) ,容積 ,傳熱面積等參數(shù)。 熱量衡算及所需的熱質(zhì)的量 在解決實(shí)際問(wèn)題中 ,熱平衡方程為 : Q1+Q2+Q3Q4+Q5+Q6 式中 :Q1??各股物料帶入的熱量 Q2??加熱劑 (或冷卻劑 )傳給設(shè)備和物料的熱量 Q3??各種熱效應(yīng) ,如反應(yīng)熱 ,溶解熱等 Q4??各股物料帶走的熱量 Q5??消耗在加熱設(shè)備上的熱量 Q6??熱損失 水的比熱為 (Kg?℃ ) 乙烯的比熱為 (Kg?℃ ) 引發(fā)劑和助劑的平均的比熱為 (Kg?℃ ) 總熱損失 (Q5+ Q6)為反應(yīng)熱 的 10% 水 25 ℃ 水 18 ℃引發(fā)劑和助劑 聚乙烯 (100/)+ () KJ/(Kg? ℃ ) ()+ (15/)+ () KJ/(Kg?℃ ) 124400 Q1mt1 Q4mt2 Q5+ Q6 Q210% 利用 Q1+Q2+Q3Q4+Q5+Q6(Q2 符號(hào)為負(fù) )可求得 : 聚乙烯 聚乙烯 18℃ 水 水 25 ℃ NaOH 溶液雜質(zhì) ()+ (15/)+ () KJ/(Kg?℃ ) ()+ (10/)+ () KJ/(Kg?℃ ) 7 Q1mt1 Q4mt2 Q5+ Q6 Q210% 利用 Q1+Q2+Q3Q4+Q5+Q6(Q2 符號(hào)為負(fù) )可求得 : Q22999KJ 旋風(fēng)干燥床熱量衡算 聚乙烯聚乙烯 25℃ 水 水 40℃ 易揮發(fā)雜質(zhì)雜質(zhì) ()+ (10/)+ ()(Kg?℃ ) ()+ (7/)+ () KJ/(Kg?℃ ) 68 Q1mt1 Q4mt2 Q5+ Q6 Q210% 利用 Q1+Q2+Q3Q4+Q5+Q6(Q2 符號(hào)為負(fù) )可求得 : 第 3 章 設(shè)備選型 選型原則 設(shè)備的選擇和計(jì)算必須充分考慮工藝上的要求 ,力求做到技術(shù)上先進(jìn) ,經(jīng)濟(jì)上合理 ,亦即選用的設(shè)備能與生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng) ,并應(yīng)獲得最大的單位產(chǎn)量 。能適應(yīng)產(chǎn)品品種變化的要求 ,并確保產(chǎn)品的質(zhì)量 。能降低勞動(dòng)強(qiáng)度 ,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 。能降低原材料及相應(yīng)的公用工程 (水 ,電 ,氣 )的單耗 。能 改善環(huán)境保護(hù) ,設(shè)備制造較易 ,材料易得 ,操作及維修保養(yǎng)方便。 設(shè)備選擇時(shí) ,要能完全滿足上述方面的條件是相當(dāng)困難的 ,但一定要參照上述幾個(gè)方面對(duì)擬采用個(gè)設(shè)備進(jìn)行詳盡地比較 ,并拿出最佳的方案來(lái)。 作為工業(yè)生產(chǎn) ,不允許把不成熟或未經(jīng)生產(chǎn)考驗(yàn)的設(shè)備用于設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中所選用的設(shè)備不但技術(shù)性能要可靠 ,設(shè)備材質(zhì)也要可靠。對(duì)從國(guó)外引進(jìn)的設(shè)備 ,同樣必須強(qiáng)調(diào)設(shè)備及其所采用材質(zhì)的可靠性 ,特別對(duì)生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備 ,一定要在充分調(diào)查研究和對(duì)比的基礎(chǔ)上 ,作出科學(xué)的選定。 在 設(shè)備選型時(shí)應(yīng)盡量采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備 ,這樣不僅可以節(jié)約外匯 ,而且可以促進(jìn)我國(guó)機(jī)械制造工業(yè)的發(fā)展。當(dāng)然根據(jù)條件和可能 ,引進(jìn)少量進(jìn)口裝置或關(guān)鍵設(shè)備也是不要的 ,但同樣必須堅(jiān)持設(shè)備先進(jìn)可靠 ,經(jīng)濟(jì)合理 ,并應(yīng)考慮在引進(jìn)的基礎(chǔ)上如何消化吸收以及仿制工作 [6]。 關(guān)鍵設(shè)備選擇 釜的計(jì)算 對(duì)于連續(xù)反應(yīng)釜 [6] 31 式中 : Vh??每小時(shí)處理的物料量 τ ??反應(yīng)所需的時(shí)間 n??設(shè)備備用系數(shù) ??裝料系數(shù) (1)聚合釜的主要參數(shù) 氯乙烯懸浮聚合采用的是釜式聚合 反應(yīng)器。聚合釜的材質(zhì)有復(fù)合鋼板、全不銹鋼和搪瓷三種。 聚合釜的趨勢(shì)是大型化 ,國(guó)內(nèi)普遍采用的是 33m3 復(fù)合鋼板釜。國(guó)外采用的聚合釜容積更大 ,如日本采用 127m3 聚合釜。 (2)聚合釜的傳熱 聚合的傳熱能力在相當(dāng)程度上意味著釜的生產(chǎn)能力。聚合釜的傳熱能力可以用下式表示 : QKA△ tm 式中 Q??傳熱能力或傳熱速度 /(kJ?h)。 A??傳熱面積 /?。 K??傳熱系數(shù) /[W/(??K)] △ tm??傳熱溫差 /℃ 提高傳熱能力的途徑有三個(gè) :一是增大傳熱面積 。二是提高傳熱系 數(shù) 。三是增大傳熱溫度差。 ①傳熱面積 影響聚合釜傳熱面積的因素有聚合釜的高徑和容積。高徑比 高徑比 (aspect ratio)等于 L/D。高徑比越大 (瘦長(zhǎng)型 ),則釜的傳熱面積越大 。L/D1 時(shí) ,釜的傳熱面積最小。高徑比的大小不僅影響釜的傳熱面積 ,還影響攪拌器的安裝。按日本日立公司的觀點(diǎn)是 ,當(dāng)釜的容積小于 30?時(shí) ,傳熱面積是主要矛盾 ,因此 L/D 應(yīng)大些 。當(dāng)釜的容積大于 30?時(shí) ,攪拌器是主要矛盾 ,因此 L/D 應(yīng)小些。按神鋼法德拉的觀點(diǎn)是 ,無(wú)論多大的釜 ,攪拌器是主要矛盾 ,因此 ,L/D 要小些。我國(guó)的觀點(diǎn)與日立公司 的觀點(diǎn)基本相同 ,一般 L/D 在 ~4 左右。 比傳熱面積聚合釜的傳熱面積大小 ,隨釜容積的增加而減小。一般用單位體積的傳熱面積 ,即比傳熱面積 A/V(m2/m3)表示。如當(dāng) L/ 時(shí) ,存在 關(guān)系 ,若將容積為 14m3 的釜放大到 50 m3,后者的比傳熱面積將下降為前者的 37%。 為此 ,當(dāng)聚合釜的容積增大以后 ,但熱面積不夠時(shí)可采用釜內(nèi)加冷管或 D型擋板或釜頂冷凝器等來(lái)增加傳熱面積。如國(guó)內(nèi) 80m3 聚合釜即有 4 組內(nèi)冷管又有釜頂冷凝器 ,德國(guó) 200m3 聚合釜無(wú)內(nèi)冷管而是加入少量擋板和釜頂冷凝器。注意加內(nèi)冷管后對(duì)攪拌和黏釜都有一定影響 ,因此 ,能不加還是不加 ,或盡量少加。 ②傳熱系數(shù) 傳熱性能好的聚合釜傳熱系數(shù)姨般可達(dá) 465~582W/(??K),甚至在 689 W/(??K)以上 ,搪瓷釜可以達(dá) 349W/(??K)以上。當(dāng)傳熱系數(shù)在 233 W/(??K)以下時(shí) ,則認(rèn)為傳熱不能好應(yīng)該強(qiáng)化。影響傳熱系數(shù)的因素如下式所示。 1/K1/a1+∑ a1?a2 修改 式中 : K??分別為釜內(nèi)和外給熱系數(shù) ,W/(??K)。 a1??為釜壁黏釜物層、不銹鋼層、碳鋼層、搪瓷層、水垢層各層的厚度 ,m。 a2??為釜壁黏釜