【導(dǎo)讀】藝流程及工藝設(shè)備等。本次設(shè)計采用懸浮法生產(chǎn)聚氯乙烯，介紹了采用。算、熱量衡算方面進(jìn)行準(zhǔn)確的工藝計算，并對設(shè)備進(jìn)行了設(shè)計與選型，第一章文獻(xiàn)綜述·······································································3. 國內(nèi)外pvc發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展趨勢········································3. 單體合成工藝路線···························································5. 本體法聚合生產(chǎn)工藝··················································7

　　

【正文】 聚合釜出料達(dá) 50m3 時回收，在塔頂壓力大于 時，單體進(jìn)入回收冷凝器，當(dāng)釡頂壓力小于 時，啟動間斷回收壓縮機(jī)，把單體壓縮送到冷凝器，經(jīng)漿料汽提，廢水汽提等來回收 VCM。 干燥 系統(tǒng) 經(jīng)汽提塔汽提的漿料由汽提塔出塔泵送至干燥漿料槽，漿料槽做為離心機(jī)供料槽暫時儲存漿料，然后漿料經(jīng)漿料過濾器過濾并經(jīng)離心機(jī)供料泵一部分送至離心機(jī)，另一部分回流至漿料槽，經(jīng)離心機(jī)分離水份后的的濾餅，經(jīng)過中間料斗，由螺旋輸送器、振動加料器及分散加料器加入氣流管內(nèi)?？諝饨?jīng)過預(yù)散熱器、空氣過濾器、鼓風(fēng)機(jī)、加熱器加熱后溫度升 85~140℃，將加入的濕 PVC 吹至氣流管頂部后，直接進(jìn)入旋風(fēng)干燥床。旋風(fēng)干燥床是由多層強(qiáng)制旋流擋板組成，夾帶 PVC 的熱風(fēng)由底部沿切向進(jìn)入旋風(fēng)干燥床，經(jīng)強(qiáng)制旋流板幾乎以恒定的動量矩從床內(nèi)通過，再 由頂部排出至旋風(fēng)分離器。旋風(fēng)分離器將干燥的 PVC 與濕空氣分離，濕空氣由旋風(fēng)分離器頂部排出，經(jīng)抽風(fēng)機(jī)抽出經(jīng)洗滌塔洗滌后排往大氣，干燥好的 PVC 經(jīng)振動篩篩分后進(jìn)入冷風(fēng)送料系統(tǒng)送入包裝料倉。 其中，干燥所用的熱風(fēng)使用主風(fēng)機(jī) 加入，主風(fēng)機(jī)皆有過濾器，潔凈的空氣用加熱器加熱后，從沸騰床底部進(jìn)入干燥器。干燥所需冷風(fēng)，由冷風(fēng)機(jī)經(jīng)空氣過濾器過濾后進(jìn)入沸騰床六室。干燥好的樹脂由星型加料器和排風(fēng)機(jī)抽至旋風(fēng)分離器，使氣固相分離，氣相在用 2雙筒旋風(fēng)分離器分離，氣體排空，兩個分離器分離出的樹脂經(jīng)雙重闡和星型加料器進(jìn)入圓型振動篩進(jìn)行篩 分，合格的成品進(jìn)入中間料倉然后由工人包裝送至倉庫。 第一章 文獻(xiàn)綜述 第二章 工藝計算 物料衡算 聚合釜 （ 1）物料平衡圖 圖 1 聚合釜物料平衡圖 （ 2）已知數(shù)據(jù) 釡有效容積 V 有效 =68m3 裝料系數(shù) η= 轉(zhuǎn)化率 x%=85% 水油比 ﹕ 1 收率 =99% 熱負(fù)荷分布指數(shù) R=～ (R 取 ) 夾套傳熱系數(shù) K 夾套 =510Kcal/ m2 hr℃ 擋板傳熱系數(shù) K 擋板 =946Kcal/ m2 hr℃ 夾套進(jìn) 出口水溫： t 進(jìn) =7℃ t 出 =12℃ 山東科技大學(xué) 第二章 工藝計算 21 擋板進(jìn)出口水溫： t 進(jìn) =7℃ t 出 =15℃ 夾套傳熱面積： F 夾套 =80 m2 擋板傳熱面積： F 擋板 =18 m2 注入水溫度 t=20℃ 聚合溫度 t=57℃ 假定聚合釡回收的 VCM 占未反應(yīng)單體的 85% （ 3）計算 ① 單體及水加入量計算 單體密度 ρ60℃ = ρ50℃ =根據(jù)內(nèi)差法求出 57℃ 時單體的密度： ρ57℃ =[(5760) /(5060)]()+=水的密度 ρ60℃ = ρ50℃ =用內(nèi)差法求出 57℃ 時水的密度： ρ57℃ =設(shè)單體加入量為 x m3/釡 水加入量為 y m3/釡 釡有效容積 V 有效 =68m3，裝料系數(shù) η=，水油比 ﹕ 1 列方程組 x+y=68 （ ρ 水 57℃ y） /（ ρ 單體 57℃ x） =﹕ 1 解得： x= m3/釡 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 分別是單體和 PVC 樹脂密度 Δv=85%（ ） 247。（ 1400） =由已知注入水溫 20℃ ，此時 ρ水 20℃ = 注入水量為 =③ 聚合反應(yīng)時間 a 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=106kcal/h b 同理可計擋板傳熱量 Q 擋 =F 擋 K 擋 Δtm擋 Δtm擋 =[(577)(5715)]/ln[(577)(5715)]=℃ Q 擋 =94618=105kcal/h c 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℃ =（ kg℃ ） 山東科技大學(xué) 第二章 工藝計算 22 Cp40℃ =（ kg℃ ） 其平均比熱容 Cp 平均 =（ kg℃ ） =（ kg℃ ） ∴ Q 注 =37= 105/η 反 最大移熱量 Qmax=Q 夾 +Q 擋 +Q 注 = 106+ 105/η 反 物料總放熱量 Q 總 =GX%ΔH℃ 加入總物料量 G== ΔHx=366kcal/kgVCM x%為轉(zhuǎn)化率 取熱負(fù)荷指數(shù) R= R=(Qmaxη 反 )/Q 總 η 反 =RQ 總 /Qmax=366/（ 106+ 105） = 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 引發(fā)劑的半衰期 lnη1/2=A/TB 式中 A=15108 B= T=+57= lnη1/2=15108/= η1/2= N0=Nr/（ ） =實際加入量 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 ⑦ 終止劑（ ATSC） ATSC=[I]/2=出料（以釜為標(biāo)準(zhǔn)） 出料中的 PVC 量： = 損失的 PVC 量： = 未反應(yīng) VCM： = 脫鹽水： = 回收 VCM： = 剩余 VCM： = （ 4）物料平衡表 山東科技大學(xué) 第二章 工藝計算 23 表一 物料衡算表 （單釜） 序號 品名 進(jìn)料量（ kg） 出料量（ kg） 1 VCM 回收 剩余 2 PVC 損失 3 脫鹽水 4 注入水 5 EHP 6 ATSC 7 緩沖劑 8 分散劑 合計 (5) 聚合釜臺數(shù)及設(shè)備后備系數(shù)的計算 加料時間：水， 30min 單體： 30min 助劑： 30min 出料時間： 30min 排空時間： 30min 清釜時間： 30min 冷凝攪拌時間： 30min ∴ 聚合輔助時間： ta=307=210min= hr ∴ 每釡聚合時間： tη=tR+ta=+= hr 故每釡生產(chǎn)的產(chǎn)品量 =每釡加入的單體量 單體轉(zhuǎn)化率 全部工藝流程總的單程收率=（ ） 85%（ 99%%%99%99%%） =每年生產(chǎn)的釡次： 8000/= 釡次 /年 ∴ 每年可以生產(chǎn) PVC 量（絕干）： = 107kg/年 對于本設(shè)計要求的 20 萬噸 /年（含水 %）的產(chǎn)量應(yīng)需 70 m3 聚合釜臺數(shù)為： 108（ %） / 107= ∴ 實際取 10 臺聚合釜 山東科技大學(xué) 第二章 工藝計算 24 釡后備系數(shù) =（實際釡臺數(shù) 理論臺數(shù)） /理論臺數(shù) =（ ） /=% 混料槽 （ 1）物料平衡圖 圖 2 混料槽物料平衡圖 （ 2）已知數(shù)據(jù) 進(jìn)料 PVC： 10= 收率 % 水、助劑： （ +++++） 10= kg 進(jìn)料 VCM 出混料槽 VCM 含量為 7000ppm （ 3）計算 出料中的 PVC 量： = 損失的 PVC 量： = 設(shè)出料中 VCM 為 Xkg X/(+ +X)=7000106 ∴ X= 回收 VCM： = （ 4）物料平衡表 表二 混料槽物料平衡圖 序號 品名 進(jìn)料量（ kg） 出料量（ kg） 山東科技大學(xué) 第二章 工藝計算 25 1 PVC 損失 2 VCM 回收 3 水、助劑 合計 汽提塔 （ 1）物料平衡圖 圖 3 汽提塔物料平衡圖 （ 2）已知數(shù)據(jù) 塔頂數(shù)據(jù)： 75 ～ 80℃ 塔底溫度 ： t 底 =110℃ 出汽提塔的 VCM 為 50ppm 收率： % 產(chǎn)量為 20 萬噸 /年 年工作時間數(shù)： 8000h PVC 含水量： % （ 3）計算 ① PVC 的進(jìn)料量 每小時生產(chǎn)純干： 2108（ ） /8000=24925kg/h 考慮以下各步收率 山東科技大學(xué) 第二章 工藝計算 26 汽提塔： % 離心機(jī)： 99% 沸騰床： 99% 包裝： % 故汽提塔進(jìn)料中含 PVC GPVC=24925/()= 以 PVC 為基準(zhǔn) 轉(zhuǎn)化系數(shù) ② 水、助劑的量 水、助劑： =③ VCM 的量 VCM： =④ 熱量計算 80℃ ，塔底溫度為 110℃ 對于 VCM t 平均 =（ 80+100） /2=95℃ VCM 比熱 Cp90℃ =℃ Cp100℃ =℃ 用內(nèi)插法求得 Cp95℃ =℃ =℃ 110℃ VCM 汽化熱 ΔHVCM=3034cal/克分子 =水的比熱 Cp90℃ =℃ Cp100℃ =℃ Cp95℃ =℃ =℃ b、 3atm大氣壓下求水蒸氣的焓及溫度（ 3atm=304Pa） 水蒸氣的焓 ΔH300kPa= ΔH350kPa=水蒸氣的溫度 t300kPa=℃ t350kPa=℃ 分別用內(nèi)插法得 ΔH3atm=℃ C、 1atm大氣壓下 110℃ 水的焓 =設(shè)蒸汽冷凝放熱量為 Q 放 ，通入蒸汽量為 ykg/h ∴ Q 放 =y（ ） = 設(shè)物料吸收熱量為 Q1 部分 VCM 氣化吸熱為 Q2 ∴ Q 吸 =Q1+Q2=Q 放 Q1=CpPVCWPVCt+CpPVCWVCMt+CpH2ot 山東科技大學(xué) 第二章 工藝計算 27 Cp=℃ =℃ ∴ Q1=（ 11080） +（ 11080） +（ 11080）= 106kcal/h 設(shè)從塔頂回收 xkg/hVCM ∴ Q2= ∴ Q 吸 =Q1+Q2= 106+= （ 1） 汽提塔出料中 VCM 含量為 50ppm （ ） /[++()+y]=50106 （ 2） 聯(lián)立（ 1）（ 2） 解得： x= y= ∴ 出料中 VCM： = 出料中 PVC： =損失 PVC: =（ 4）物料平衡表 表三 汽提塔物料平衡表 序號 品名 進(jìn)料量（ kg） 出料量（ kg） 1 PVC 損失 2 VCM 回收 3 水、助劑 4 蒸汽 合計 離心機(jī) （ 1）物料平衡圖 山東科技大學(xué) 第二章 工藝計算 28 表 4 離心機(jī)物料平衡表 （ 2）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)在這一步，助劑和少量 VCM 全部除掉 （ 3）計算 出料中 PVC 量： = ㎏ /h 損失 PVC 量 :=設(shè)出料含水 x ㎏ /h ∴ x/﹙ ＋ x＋ ﹚ =25% 解得： x=排出水、助劑的量： += ㎏ /h （ 4）物料平衡圖 表四 離心機(jī)物料平衡表 序號 品名 進(jìn)料量（ kg） 出料量（ kg） 1 PVC 損失 2 VCM 3 水、助劑 + （和 PVC 結(jié)合） 合計 山東科技大學(xué) 第二章 工藝計算 29 沸騰床 （ 1）物料平衡圖 表 5 沸騰床物料平衡表 ﹙ 2﹚已知數(shù)據(jù) 收率 99% PVC 含水量 % 含 VCM 5ppm ﹙ 3﹚ 計算 出料中 PVC 的量： = ㎏ /h 損失 PVC 的量： = ㎏ /h 設(shè)出料中 PVC 含水量 x ㎏ /h， VCM y ㎏ /h ﹙ ＋ x＋ y﹚ =x y/﹙ ＋ x＋ y﹚ =510﹣ 6 ∴ 解得： x= ㎏ /h y= ㎏ /h 排出水： = ㎏ /h 回收 VCM： =﹙ 4﹚物料平衡表 表五 沸騰床物料平衡表 序號 品名 進(jìn)料量㎏／ h 出料量㎏／ h 山東科技大學(xué) 第二章 工藝計算 30 1 PVC 損失 2 VCM