【導讀】本設計采用電石法、懸浮法聚合生產(chǎn)PVC。對年產(chǎn)15萬噸聚氯乙烯全工段工藝。離心干燥段物料衡算和乙炔段熱量衡算、氯乙烯合成熱量衡算、聚合釜熱量衡算。同時繪制了帶控制點的PVC合成工藝流程圖、帶控制點的PVC汽提工藝流程。圖、聚合工段主要設備平面布置圖、聚合工段主要設備立面布置圖以及聚合釜裝配圖等。

　　

【正文】 圖 出料槽物料平衡關系圖 M9— 聚合物混合溶液 1 M10— 回收 VC 單體 1 M11— 聚合物混合溶液 2 出料槽中損失的 PVC 量為 M損 =179。 88%179。 1%= kg/B 出料槽中含 PVC 量為 : = ㎏ /B 由于出料槽中 VCM 含量為 ，過出料中 VCM 的量為： 179。 179。 106=因此回收的 VCM 量 M10 == kg/B 出料槽 武漢工程大學本科畢業(yè)論文 23 聚合物混合溶液 M11 包括 分散劑等： kg 水： 35250 kg VC 單體： PVC: 合計 M11 = 對出料槽做總物料衡算： M9 = M10 + M11 + M損 = 說明物料衡算結果是正確的。 表 出料槽物料平衡表 物料名稱 進料㎏ /B 出料㎏ /B PVC 19445 水 35250 35250 助劑 VC 回收 VC —— 損失 PVC —— 合計 汽提塔物料衡算 汽提塔 物料平衡關系示意圖如下： M12 M13 M11 M14 圖 汽提塔物料平衡關系圖 M11— 聚合物混合溶液 2 M12— 回收 VC 單體 2 M13— 蒸汽 M14— 聚合物混合溶液 3 汽提塔 武漢工程大學本科畢業(yè)論文 24 從這步操作開始轉(zhuǎn)入連續(xù)操作過程，計算基準相應轉(zhuǎn)化為 ㎏ /h。 PVC 產(chǎn)量為： 434 101015 ??? ?? ㎏ /h 產(chǎn)品中含水 %，折合絕干樹脂量應為： 2 0 1 7 6%)( 4 ???? ㎏ /h 考慮到各步損失后，則進入汽提塔內(nèi)絕干樹脂量為： %94%9820176 ?? ㎏ /h 按出量槽出料的組成，以 ㎏ /h為基準求出汽提塔進料中其它各組分相應的量，因此 進入汽提塔內(nèi)的水量為： 8 1 3 11 9 4 4 1 0 3 43 5 2 5 0 ?? ㎏ /h 助劑量為： ?? ㎏ /h VC 單體量為： 9 4 4 1 0 3 ?? ㎏ /h PVC 損失量為： 1 4%94%12 0 1 7 6 ?? ㎏ /h 出料槽中含 PVC 量為： 2 0 8 2 1 1 0 3 4 ?? ㎏ /h 已知出料中 VCM 含量為 ，故出料中含 VCM 量為： 0 8 2 0 6 ??? ? ㎏ /h 因此回收的 VCM 量為： ?? ㎏ /h 條件：進入汽提塔內(nèi)的物料初始溫度為 66℃，汽提塔內(nèi)壓強為 ，在此壓強下水的沸點為 86℃，潛熱為 ，水蒸氣的比熱容 Cp=(kg178。℃ )。 進入汽提塔蒸汽的初始溫度為 142℃，物料的升溫以及 VC 向蒸汽的擴散能由蒸汽的潛熱和顯熱提供，而且單體的擴散能為 71kJ/mol,假定在塔內(nèi)有 35%蒸汽冷凝，其余在塔頂冷凝，則物料升溫所需熱量如下： 武漢工程大學本科畢業(yè)論文 25 表 物料熱量表 物料 名稱 重量 ㎏ /h 初t ℃ 終t ℃ △ t ℃ pCkJ/（㎏178?！妫? Q kJ/h 水 66 80 14 VC 66 80 14 PVC 66 80 14 合計 助劑所占比例甚微并入水中一起計算。 單體的擴散能為： 4 7371 3 ??? ?kJ/h 故所 需的總熱量為： ?總Q 7 7 2 1 9 0 4 7 7 6 1 7 2 1 ?? kJ/h 設蒸汽的流量為 V，則 7 7 2 1 9 ?????? VVQ ）（總 得 V= ㎏ /h 表 汽提塔物料平衡表 物料名稱 進料㎏ /B 出料㎏ /B PVC 20820 水 蒸汽冷凝水 —— 助劑 未反應 VC 汽化回收 VC —— 損失 PVC —— 合計 武漢工程大學本科畢業(yè)論文 26 離心機物料衡算 離心機物料平衡關系示意圖如下： M15 M14 M16 圖 離心機物料平衡關系示意圖 M14— 聚合物混合溶液 3 M15— 母液 M16— 濕物料 1 離心操作中 PVC 的損失量為： 1 4%94%12 0 1 7 6 ?? ㎏ /h 離心脫水后濕物料內(nèi)仍含水 20%水份，則含水量為： ) 420 82 0( ??? ㎏ /h 表 物料名稱 進料㎏ /h 出料㎏ /h PVC 20820 濕物料含水 —— 母液含水 助劑 PVC損失 —— 合計 氣流干燥物料衡算 氣流干燥物料平衡關系示意圖如下： M17 M16 M18 圖 氣流干燥物料平衡關系圖 M16— 濕物料 1 M17— 脫去水 1 M18— 濕物料 2 離心機 氣流干燥 武漢工程大學本科畢業(yè)論文 27 PVC 損失量為： %94% 0 1 7 6 ?? ㎏ /h 出料 PVC 量為： 0 4 9 0 6 0 5 ?? ㎏ /h 由于氣流干燥后的含水量為 5%，則含水量為： %95% 0 4 9 8 ?? ㎏ /h 表 物料名稱 進料㎏ /h 出料㎏ /h PVC 水 PVC損失 —— 脫走水分 —— 合計 沸騰干燥物料衡算 沸騰干燥物料平衡關系示意圖如下： M19 M18 M20 圖 沸騰干燥物料平衡關系示意圖 M18— 濕物料 2 M19— 脫去水分 2 M20— 成品 1 PVC 損失量為： %94% 0 1 7 6 ?? ㎏ /h 出料 PVC 量為： 0 3 9 0 0 4 9 8 ?? ㎏ /h 出料物料含水量為： %% ?? ㎏ /h 沸騰干燥 武漢工程大學本科畢業(yè)論文 28 表 沸騰干燥物料平衡表 物料名稱 進料㎏ /h 出料㎏ /h PVC 水 PVC損失 —— 脫走水分 —— 合計 篩分包裝物料衡算 篩分包裝 物料平衡關系示意圖如下： M20 M21 圖 篩分包裝物料平衡關系圖 M20— 成品 1 M21— 成品 2 絕干 PVC 損失量為： 1 4%94%12 0 1 7 6 ?? ㎏ /h 包裝入庫的絕干 PVC 量應為： 0 1 7 0 3 9 0 ?? ㎏ /h 隨 PVC 樹脂損失的相應水的量為： %% ?? ㎏ /h 表 物料名稱 進料㎏ /h 出料㎏ /h PVC 水 PVC損失 —— 脫走水分 —— 合計 包裝 武漢工程大學本科畢業(yè)論文 29 物料衡算總平衡 （ 1）聚合釜及出料槽屬于間歇操作，計算基準為㎏ /B 投入 VC 單體的量為 ㎏ /B，經(jīng)聚合釜和出料槽減壓后的量為 ㎏ /B，出料為 ㎏ /B， PVC 的總損失為 179。 179。 2%= ㎏ /B 表 物料名稱 進料㎏ /B 出料㎏ /B VC 水 34550 35250 二次用水 700 —— 助劑 PVC —— 損失 PVC —— 回收 VC —— 合計 （ 2）從汽提塔 到篩分包裝為連續(xù)操作，計算基準為㎏ /h 進入汽提塔的 VC 量為 ㎏ /h，經(jīng)過汽提后 VC 單體的量降為 ㎏ /h，進入汽提塔以及在汽提塔內(nèi)冷凝的水的總量為 += kg/h。離心后母液總量為 ㎏ /h， PVC 損失總量為 85 8. 60. 040. 9420 17 6 ?? ㎏ /h。 武漢工程大學本科畢業(yè)論文 30 表 連續(xù)操作物料總平衡表 物料名稱 進料㎏ /h 出料㎏ /h VC 水 —— 蒸汽冷凝水 —— 助劑 PVC 回收 VC —— 濕物料含水 —— 母液 —— 損失 PVC —— 損失水 —— 合計 62251 62251 ⑶整理以上結果，繪制物料平衡關系示意圖 去母液池 圖 物料平衡圖 聚 合 釜 排放槽 汽 提 塔 離心機 氣流干燥 沸騰干燥 篩分包裝 VC:水： 35250kg/h 助劑等：PVC: 19445kg/h VC: 助 劑 ：VC:水： PVC: 助劑等： PVC: 20820kg/h 母液含水 助劑 kg/h PVC 水 PVC成品 PVC 水 武漢工程大學本科畢業(yè)論文 31 第四章 熱量衡算 乙炔發(fā)生器的熱量衡算 設計條件 ①電石純度： 80% ② CaO： 10% ③反應溫度： 85 186。C ④乙炔 85 186。C 時的比熱容： J/(g? 186。C) ⑤發(fā)生收率： 98% ⑥ 85 186。C 時飽和水蒸汽壓力： ⑦水的氣化潛熱： ⑧干渣比熱容： J/(g? 186。C) 不計入其余 %雜質(zhì)的反應，此外不計熱損失和電石加料等帶入的熱量 碳化鈣和石灰水解的平衡方程式如下所示 CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2 + kJ/mol CaO + H2O → Ca(OH)2 + kJ/mol 水解反應放熱 由反應式可得： CaC2 水解放熱 Q1 = 76 ????? kJ/h CaO 水解放熱 Q2 = 66 ????? kJ/h 總放熱量 Q = Q1+Q2 = 767 ????? kJ/h 武漢工程大學本科畢業(yè)論文 32 (1) 乙炔、水蒸氣 和干渣帶走熱 Q ① 乙炔帶走熱 Q3 ，在溫度 20186。C、壓力 760mmHg 時，每噸純度 80%的電石與水反應，可得干乙炔氣 300m3。發(fā)生收率 98% 則可獲得的乙炔質(zhì)量是： )20273( ????? ??kJ/h Q3 = 179。 179。 85=179。 106kJ/h ② 水蒸汽帶走熱 Q4 設 發(fā)生器操作壓力（表壓） 1000mmH2O=+= 則 粗乙炔中水蒸氣對乙炔的分壓比（也即摩爾比）為： 分子分子水 / ?? C2H2 則 蒸發(fā)水量： ??? kJ/h 74 ????Q kJ/h ③ 干渣帶走熱 Q5 由反應式可得生成的總干渣量： ??????? kJ/h 65 ?????Q kJ/h 因 此 ， 乙 炔 、 水 蒸 氣 和 干 渣 帶 走 熱 是 ：Q= 7676543 ?????????? Q kJ/h 武漢工程大學本科畢業(yè)論文 33 乙炔工序： 溢流液 7℃水（ 79）℃ 360m3/h 75℃