【正文】 合時(shí)間為300min。熱負(fù)荷Q=23523653103/(30060)= W因?yàn)榫酆戏磻?yīng)不是勻速放熱反應(yīng)，所以在聚合釜傳熱設(shè)計(jì)時(shí)，要知道最大放熱速率，即最大熱負(fù)荷，聚合釜的最大傳熱能力要大于最大熱負(fù)荷。令最大熱負(fù)荷Qmax與平均熱負(fù)荷之比等于熱負(fù)荷分布指數(shù)R，則R=Qmax /。Qmax== WS= Qmax /( K△tm) =()= 109 m2＜138 m2考慮到聚合釜備用情況，應(yīng)在原有基礎(chǔ)上再多加一臺(tái)。 m3的聚合釜。 VCM輸送泵的選型氯乙烯在常溫、常壓下呈氣態(tài)，℃。稍加壓力即可得到液態(tài)氯乙烯。因此，氯乙烯是一種低沸點(diǎn)液體。液體的飽和蒸汽壓比較高，在輸送過(guò)程中極易氣化，造成泵的氣蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致流量下降，壓頭與效率降低。另外，由于電石乙炔法合成的單體中不可避免地有自聚物存在，尤其在夏季，自聚物會(huì)更多。因此，不應(yīng)選用屏蔽泵輸送。另外，為了保證泵的正常運(yùn)行，必須正確安裝，—0．20MPa壓力。 確定流量與揚(yáng)程（1）已知數(shù)據(jù)輸送介質(zhì)：氯乙烯操作溫度：20℃貯罐液面壓力：； MPa入口液面至泵中心距離：出口液面至泵中心距離：吸入管管長(zhǎng)：直管20 m (管徑：f114180。4 m m；閘閥1個(gè)；止回閥1個(gè)；標(biāo)準(zhǔn)彎頭2個(gè))排出管管長(zhǎng)：直管60 m (管徑：f89180。 m m；閘閥1個(gè)；止回閥1個(gè)；標(biāo)準(zhǔn)彎頭2個(gè))（2）流量()流量：Q＝180。＝ （3）揚(yáng)程根據(jù)題意，畫出流程示意圖，如圖。圖31 簡(jiǎn)易示意圖取儲(chǔ)槽液面為下游截面為11，聚合釜液上游截面 22，并以截面11為基準(zhǔn)水平面。在兩截面之間列出柏努利方式為：兩邊同時(shí)除以g，可得出揚(yáng)程式中，Z1=0，Z2=5m，p1==2180。104pa，p2= Mpa=180。105pa因儲(chǔ)槽和聚合釜的截面與管道相比，都很大，故u1≈0，u2≈0。20℃時(shí)，查表得VCM的密度為910 kg/ m3。因此，伯努利方程可簡(jiǎn)化為其中，229。hf＝229。Hf,a＋229。Hf,b①吸入管路上的能量損失229。hf，a229。hf，a==式中，——進(jìn)口管對(duì)流傳熱系數(shù)；zc——進(jìn)口阻力系數(shù)（本設(shè)計(jì)中zc=）；——進(jìn)口管長(zhǎng)（ =20m）；——進(jìn)口彎頭，閥門等的當(dāng)量直徑；——進(jìn)口管子直徑（=114－24=106mm=）；——進(jìn)口管的流速。查《化工原理》上冊(cè)P58圖129，得出管件、閥門的當(dāng)量長(zhǎng)度分別為：全開(kāi)的閘閥 底閥（按旋轉(zhuǎn)式止回閥全開(kāi)時(shí)計(jì)） 標(biāo)準(zhǔn)彎頭 2=7m故=++7=進(jìn)口阻力系數(shù)zc=。查表得20℃時(shí)，氯乙烯單體的910kg/m3，104Pa s。4000為湍流參考表，取e＝，則，再查P54圖127得：l＝。故②排出管路上的能量損失229。hf，b229。hf，b=式中，——出口管對(duì)流傳熱系數(shù)；ze——出口阻力系數(shù)（本設(shè)計(jì)中ze=1）；——出口管長(zhǎng)（ =60m）；——出口彎頭，閥門等的當(dāng)量直徑；——出口管子直徑（=89－2=82mm=）——出口管的流速。查《化工原理》上冊(cè)P58圖129，得出管件、閥門的當(dāng)量長(zhǎng)度分別為：全開(kāi)的閘閥 底閥（按旋轉(zhuǎn)式止回閥全開(kāi)時(shí)計(jì)） 標(biāo)準(zhǔn)彎頭 2=5m故=++5=出口阻力系數(shù)ze=。查表得20℃時(shí)，氯乙烯單體的910kg/m3，104Pa s。4000為湍流參考表，取e＝，則，再查P54圖127得：l＝。故③管路系統(tǒng)的總能量損失229。hf＝＋=所以 液柱，則揚(yáng)程為60m液柱。 選泵根據(jù)輸送物料的流量、揚(yáng)程及性質(zhì)確定選擇Y型油泵。具體型號(hào)查《化工原理》上冊(cè)P362確定為65Y1002A型。有關(guān)性能如下：流量：23揚(yáng)程：175 m轉(zhuǎn)數(shù)：2950r/min效率：41％允許氣蝕余量：葉輪直徑：270 mm葉輪出口寬度：泵重：280kg 選電機(jī)配套電機(jī)功率40KW；軸功率：。 幾何安裝高度的確定根據(jù)《化工原理》上冊(cè)P126，其幾何安裝高度計(jì)算公式：式中，Hg——泵的允許安裝高度，m；——液體流經(jīng)吸入管路的壓頭損失，m；P0——貯槽上的表壓（）；Pv——操作溫度下VCM的飽和蒸汽壓（ Mpa）；△ h——離心泵的氣蝕余量。=229。Hf,a/=代入相應(yīng)數(shù)據(jù)得：。 空氣加熱器用于加熱干燥介質(zhì)（空氣）的換熱器稱為空氣加熱器。本設(shè)計(jì)采用飽和蒸氣作為加熱介質(zhì)。（2） 空氣加熱器換熱面積的計(jì)算本設(shè)計(jì)空氣加熱器采用管殼式換熱器，為一殼程二管程型，其流程圖如下：T1=℃t2=145℃ t1=℃ T2=℃圖32 空氣加熱器簡(jiǎn)單示意圖對(duì)數(shù)平均溫度差為，近似擬逆流傳熱估算：根據(jù)《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》（下冊(cè)），管殼式換熱器總傳熱系數(shù)推薦值，取k=44kcal/㎡h℃=㎡K。，加熱蒸汽汽化熱r=496kcal/h,則：Q=496kcal/h==109J/h傳熱面積F=所以可以采用管殼式換熱器，為一殼程二管程型。 所有選用設(shè)備及其型號(hào)表31 設(shè)備型號(hào)及規(guī)格序號(hào)設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)及規(guī)格數(shù)量1水加料泵Q=120m179。/h,H=44m,IH1006520022公用水泵Q=44m179。/h,H=62m,IH8050250B23單體泵Q=100m179。/h,H=,ESH80250C14料漿輸送泵Q=120m179。/h,H=36m,YB20L230KW ESHK100200 n=2900rpm25防粘釜?jiǎng)┘恿媳肣=160L/h H=160m,J2160/26聚合釜V=179。，n=197rpm，55KW57料漿排放槽V=110m179。(Ⅰ)、3850x11060 30KW n=50rpm28單體貯槽DN3400x600 V=60m179。19汽提塔DN1500x20000110料漿貯槽DN=6000x5500 Vn=167m179。 減速機(jī)XWY1161 h=130r/min111鼓風(fēng)機(jī)G468NO140,180176。右旋112氣流干燥管1550x4x12800113旋風(fēng)干燥塔3500x19400114離心機(jī)TRH050215空氣加熱器殼管式（一管程二管程型）1第四章 車間布置 車間設(shè)計(jì)的原則1 從經(jīng)濟(jì)和壓降觀點(diǎn)出發(fā)，設(shè)備布置應(yīng)順從工藝流程，但若與安全、維修和施工有矛盾時(shí)，允許有所調(diào)整。2 根據(jù)地形、主導(dǎo)風(fēng)向等條件進(jìn)行設(shè)備布置，有效的利用車間建筑面積（包括空間）和土地（盡量采用露天布置及建筑物能合并者盡量合并）。3 明火設(shè)備必須布置在處理可燃液體或氣體設(shè)備的全年最小頻率風(fēng)向的下側(cè)，并集中布置在裝置（車間）邊緣。4控制室和配電室應(yīng)布置在生產(chǎn)區(qū)域的中心部位，并在危險(xiǎn)區(qū)外。5 充分考慮本裝置（車間）與其他部門在總平面布置圖上的位置，力求緊湊、聯(lián)系方便，縮短輸送管線，達(dá)到節(jié)省管材費(fèi)用及運(yùn)行費(fèi)用的目的。6 留有發(fā)展的余地7 所采取的勞動(dòng)保護(hù)、防火要求、防腐蝕措施要符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的要求。8 有毒、有腐蝕性介質(zhì)的設(shè)備應(yīng)分別集中布置，并設(shè)圍堰，以便集中處理。9 設(shè)備安全通道、人流、物流方向應(yīng)錯(cuò)開(kāi)。10 設(shè)備布置應(yīng)整齊，盡量使主要管道走向一致[15]。 車間設(shè)備平面布置的原則車間平面布置首先必須適合全廠總平面布置的要求，應(yīng)盡可能使個(gè)車間的平面布置在總體上達(dá)到協(xié)調(diào)、整齊、緊湊、美觀，相互融合，渾成一體。其次，必須從生產(chǎn)需要出發(fā)，最大限度的滿足生產(chǎn)包括設(shè)備維修的要求。即要符合流程、滿足生產(chǎn)、便于管理、便于運(yùn)輸、利于設(shè)備安裝和維修。第三，生產(chǎn)要安全。即要全面妥善的解決防火、防爆、防毒、防腐、衛(wèi)生等方面的問(wèn)題，符合國(guó)家的各項(xiàng)有關(guān)規(guī)定。第四，要考慮將來(lái)擴(kuò)建及增建的余地，為今后生產(chǎn)發(fā)展、品種改革、技術(shù)改造提供方便。但這些一定要最有效的利用車間的建筑面積（包括空間）和土地（設(shè)備裝置能露天布置的盡量露天布置，建筑物能合并的應(yīng)盡量合并）。 車間設(shè)立面布置的原則廠房的立面形式有單層、多層和單層與多層相結(jié)合的形式。多層廠房占地少但造價(jià)高，而單層廠房占地多但造價(jià)低。采用單層還是多層主要應(yīng)根據(jù)工藝生產(chǎn)的需要。對(duì)于為新產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)而設(shè)計(jì)的廠房，由于生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)工藝流程和設(shè)備需要不斷改進(jìn)和完善，一般都設(shè)計(jì)一個(gè)較高的單層廠房，利用便于移動(dòng)、拆裝、改建的鋼制操作平臺(tái)代替鋼筋混凝土操作臺(tái)，以適應(yīng)工藝流程和設(shè)備變化的需要。 車間設(shè)備布置 車間設(shè)備平面布置車間平面布置按其外形一般分為長(zhǎng)方形、L形、T形和Ⅱ形等。本設(shè)計(jì)采用的為長(zhǎng)方形車間布置。長(zhǎng)方形便于總平面圖的布置，節(jié)約用地，有利于設(shè)備排列，縮短管線，易于安排交通出入口，有較多可供自然采光和通風(fēng)的墻面。 車間設(shè)備立面布置化工廠廠房可根據(jù)工藝流程的需要設(shè)計(jì)成單層、多層或單層與多層相結(jié)合的形式。一般來(lái)說(shuō)單層廠房建設(shè)費(fèi)用較低，因此除了由于工藝流程的需要必須設(shè)計(jì)成多層外，工程設(shè)計(jì)中一般多采用單層。有時(shí)因受建設(shè)場(chǎng)地的限制或者為了節(jié)約用地，也有設(shè)計(jì)成多層的。本車間采用單層設(shè)計(jì)。第五章 安全防火設(shè)計(jì)氯乙烯聚合生產(chǎn)過(guò)程中的安全技術(shù)主要是避免氯乙烯聚合反應(yīng)過(guò)程的“暴聚”發(fā)生和氯乙烯泄漏發(fā)生【12】。因?yàn)椤氨┚邸奔靶孤┒伎梢詫?dǎo)致聚合釜的重大火災(zāi)、爆炸及中毒事故的發(fā)生。因此防止“暴聚”及泄漏發(fā)生的安全技術(shù)措施研究尤為重要。 防止“暴聚”的發(fā)生1．聚合反應(yīng)熱的散放①聚合釜良好的傳熱能力可以增加散熱，在相當(dāng)程度上意味著聚合釜的安全情況。②一般較大的聚合釜需裝釜頂冷凝回流器。在使用釜頂冷凝器時(shí)要注意向釜中加料時(shí)排盡不凝氣體，否則會(huì)使傳熱系數(shù)下降；還應(yīng)避免采用揮發(fā)性引發(fā)劑，防止釜內(nèi)泡沫進(jìn)入冷凝器，因結(jié)垢使傳熱系數(shù)降低。③冷卻水可以帶走釋放的熱量。在聚合過(guò)程中，視放熱情況控制閥門調(diào)節(jié)水量，在反應(yīng)出現(xiàn)自動(dòng)加速時(shí)可通過(guò)調(diào)節(jié)補(bǔ)充水量和循環(huán)水量的比例降低水溫來(lái)保證放熱增加的要求。2. 攪拌安全技術(shù)①反應(yīng)熱的散放，釜內(nèi)物料是否均勻與攪拌情況密切相關(guān)；②為了使更好的散熱和反應(yīng)穩(wěn)定，應(yīng)充分?jǐn)嚢?，攪拌裝置具有一定剪切強(qiáng)度和循環(huán)次數(shù)；③攪拌強(qiáng)度與槳葉尺寸和層數(shù)有關(guān)，因此在選擇攪拌裝置時(shí)要跟據(jù)散熱要求合理選擇?！罢掣睍?huì)導(dǎo)致聚合釜散熱能力下降，引發(fā)暴聚。解決“粘釜”問(wèn)題可從以下幾個(gè)方面考慮：① 對(duì)聚合釜表面及有關(guān)構(gòu)件表面要精細(xì)研磨；② 在聚合配方中加添加劑；③ 在釜內(nèi)有關(guān)構(gòu)件上涂覆防粘釜涂層；④ 已存在“粘釜”情況下時(shí)及時(shí)用溶劑清洗或用超高壓水實(shí)現(xiàn)水力清釜。 防止泄漏的發(fā)生氯乙烯泄漏是火災(zāi)、爆炸及中毒事故的源頭，可從以下3個(gè)方面采取安全措施防止泄漏。1. 軸封采用現(xiàn)代液體密封技術(shù)。目前國(guó)產(chǎn)聚合釜多采用。機(jī)械密封，效果和壽命不盡理想；應(yīng)加強(qiáng)這方面的研究，同時(shí)要嚴(yán)格定期檢查維修。2. 防止“暴聚”時(shí)安全閥泄壓造成的物料排放?！氨┚邸迸帕蠒?huì)使周圍空氣中VCM濃度很高，可能引起爆炸；一旦溫度、壓力超高時(shí)，必須制定嚴(yán)格措施緊急降溫處理，準(zhǔn)備足夠的終止劑。3. 壓力容器管道的防泄漏技術(shù)。如果壓力管道及容器發(fā)生破裂，會(huì)造成大量VCM泄漏，并難以現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)救和處理，危險(xiǎn)性極大。因此堅(jiān)持開(kāi)釜前嚴(yán)格執(zhí)行檢查，定期更換和試壓制度等對(duì)壓力容器管道的安全管理?？偨Y(jié)本設(shè)計(jì)是“年產(chǎn)1萬(wàn)噸聚氯乙烯（PVC）車間合成工段的設(shè)計(jì)”。本文對(duì)聚氯乙烯國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀的研究，生產(chǎn)和應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的概述。在對(duì)懸浮聚合、本體聚合、溶液聚合、乳液聚合的對(duì)比分析上,選用了懸浮法生產(chǎn)聚氯乙烯。并在基礎(chǔ)上進(jìn)行了物料衡算，熱量衡算，設(shè)備選型等。其中包括聚合釜、VCM進(jìn)料泵和空氣加熱器的選型。經(jīng)過(guò)這次對(duì)車間的初步設(shè)計(jì),我進(jìn)一步了解化工工藝生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)和實(shí)施步驟,掌握了化工設(shè)計(jì)的基本步驟和方法。在對(duì)聚合釜選型的過(guò)程中，充分考慮到了設(shè)計(jì)聚合過(guò)程中聯(lián)系實(shí)際，只有把理論和實(shí)際結(jié)合起來(lái)才能把知識(shí)運(yùn)用與生產(chǎn)中去。在對(duì)聚合車間的設(shè)計(jì)中，最主要的是要防止聚合釜發(fā)生爆聚以及VCM的泄露。以此為設(shè)計(jì)依據(jù)，則必須保證聚合釜具有良好的散熱能力和密閉效果。通過(guò)對(duì)聚合過(guò)程中夾套的傳熱能力來(lái)選定合適的設(shè)計(jì)。擬選定型號(hào)和臺(tái)數(shù)后，用散熱面積來(lái)驗(yàn)算所選釜的型號(hào)是否合適。本次設(shè)計(jì)繪制了PVC聚合工段的基本工藝流程圖、帶控制點(diǎn)的物料流程圖、PVC聚合反應(yīng)釜的裝配圖以及設(shè)備布置圖。在此過(guò)程中，熟練使用AutoCAD 軟件進(jìn)行繪圖。致謝回顧起本人的“年產(chǎn)1萬(wàn)噸PVC聚合車間工藝的畢業(yè)設(shè)計(jì)”，至今我仍感慨頗多。從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在整整三個(gè)多月的日子里，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多東西，同時(shí)鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，學(xué)到了很多在書本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了。我要特別感謝我的指導(dǎo)老師王亞琴老師的熱情關(guān)懷與悉心指導(dǎo)。在我的設(shè)計(jì)過(guò)程中，王老師傾注了大量的心血和汗水，無(wú)論是在設(shè)計(jì)的選題、構(gòu)思和資料的收集方面，還是在設(shè)計(jì)的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了王老師悉心細(xì)致的教誨和無(wú)私的幫助。在此表示真誠(chéng)地感謝和深深的謝意。同時(shí)也得到了許多同學(xué)的寶貴建議，在此一并致以誠(chéng)摯的謝意。感謝所有關(guān)心、支持、幫助過(guò)我的良師益友們！最后，向在百忙中抽出時(shí)間對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)審，并提出寶貴意見(jiàn)的各位專家表示衷心地感謝。參考文獻(xiàn)