【導(dǎo)讀】國內(nèi)外pvc發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展趨勢··································································2. 單體合成工藝路線····················································································3

　　

【正文】 本設(shè)計廠址選擇在沈陽經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)化學(xué)工業(yè)園。 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位設(shè)計說明書 第三章 非工藝部分 19 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℃ 擋板進(jìn)出口水溫： t 進(jìn) =7℃ t 出 =15℃ 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位設(shè)計說明書 第三章 非工藝部分 20 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%（ 842031400） 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℃ ） Cp40℃ =（ kg℃ ） 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位設(shè)計說明書 第三章 非工藝部分 21 其平均比熱容 Cp 平均 =（ kg℃ ） =（ kg℃ ） ∴ Q 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=366kcal/kgVCM 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 引發(fā)劑的半衰期 lnτ1/2=A/TB 式中 A=15108 B= T=+57= Lnτ1/2=15108/= τ1/2= N0=Nr（ ） =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 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： =3022kg 剩余 VCM： = （ 4）物料平衡表 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位設(shè)計說明書 第三章 非工藝部分 22 表一 物料衡算表 序號 品名 進(jìn)料量（ kg） 出料量（ kg） 1 VCM 回收 3022 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 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) 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位設(shè)計說明書 第三章 非工藝部分 23 進(jìn)料 PVC： 收率 % 水、助劑： +++++= 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） 1 PVC 損失 2 VCM 回收 3 水、助劑 合計 汽提塔 （ 1）物料平衡圖 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位設(shè)計說明書 第三章 非工藝部分 24 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 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： 107（ ） /8000=考慮以下各步收率 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=()= 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℃ 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位設(shè)計說明書 第三章 非工藝部分 25 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 Cp=℃ =℃ ∴ Q1=（ 11080） +（ 11080） +（ 11080）=設(shè)從塔頂回收 xkg/hVCM ∴ Q2= ∴ Q 吸 =Q1+Q2=+= （ 1） 汽提塔出料中 VCM 含量為 50ppm （ ） /[++()+y]=50106 （ 2） 聯(lián)立（ 1）（ 2） 解得： x= 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位設(shè)計說明書 第三章 非工藝部分 26 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 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 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位設(shè)計說明書 第三章 非工藝部分 27 （ 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=1389kg/h 排出水、助劑的量： ＋ － 1389= ㎏ /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 + 1389（和 PVC 結(jié)合） 合計 沸騰床 （ 1）物料平衡圖 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位設(shè)計說明書 第三章 非工藝部分 28 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 1 PVC 損失 2 VCM 回收 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位設(shè)計說明書 第三章 非工藝部分 29 3 水 1389 ﹙結(jié)合水﹚ 合計 包裝 ﹙ 1﹚物料平衡圖 表 6 包裝物料平衡圖 ﹙ 2﹚已知數(shù)據(jù) 收率 % ﹙ 3﹚計算 損失 PVC： ﹙ 1－ ﹚ = ㎏／ h 得到的產(chǎn)品： － = ㎏／ h 核算： 8000=32502480≈ 萬噸 ﹙ 4﹚物料平衡表 表六 包裝物料平衡表 序號 品名 進(jìn)料量（㎏／ h） 出料量（㎏／ h） 1 PVC 損失 2 VCM 3 水 合計 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位設(shè)計說明書 第三章 非工藝部分 30 熱量衡算 聚合釜 夾套傳熱系數(shù)的校核 已知數(shù)據(jù) ： 釡內(nèi)徑： T=3810 ㎜ 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) =7℃ t 出 =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% （ 1）釡內(nèi)壁給熱系數(shù) αi的計算 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)數(shù)；