【正文】 計(jì)算翅片式空氣加熱器加熱濕空氣所需的熱量 Q=LCH(t1t0)=（ +） （ 10015） =1543kw 計(jì)算翅片式空氣加熱器的傳熱系數(shù) 對(duì)于 S 型翅 片式加熱器，采用蒸汽加熱空氣的情況，其總傳熱系數(shù)計(jì)算式為 K= 式中 K總傳熱系數(shù)， kw/ G濕空氣質(zhì)量流速， kg/ φ總傳熱系數(shù)修正系數(shù) Af通風(fēng)凈面積 31 G=L（ 1+H0） / Af,其中通風(fēng)凈面積 Af=，查得 4R 型排管的傳熱系數(shù)修正系數(shù)為，所以 G=（ 1+） /K==() 計(jì)算傳熱推動(dòng)力 △ t =155（ 100+15） /2=℃ 濕空氣在翅片式空氣加熱器中從 15℃ 預(yù)熱到 100℃ ，所需的傳熱面積 A 需 =Q/（ K△ t） =1543/（ ） =，而兩臺(tái) S4R2478 型翅片式空氣加熱器的傳熱面積為 3= m2,滿足傳熱面積的要求 . s=6Gc/（ dρ） =6（ 1031400） =△ tm =[(t1 θ1)(t2 θ2)]/ln[(t1θ1 )/(t2 θ2)] =[(14015)(5850)]/ln[(14015)/(5850)] =℃ 又 a=（ 2+） λ/d=（ 2+） 105/(103) =(m2. ℃ )且 Q=wr+Gc(Cs+Cwx1)（ twθ1） +GcCm2(θ2tw) =2419+（ +） (4015)+（ 5040） = 所以 τ=()=，故干燥管的高度為 Z=（ ）= 32 第六章 聚合反應(yīng)釜選型 聚合過程的影響因素 氯乙烯懸浮聚合過程具有非均相自由基連鎖反應(yīng)機(jī)理 ,其鏈終止是以長(zhǎng)鏈自由基向單體鏈轉(zhuǎn)移為主要形式 ,致使聚氯乙烯樹脂的平均分子量與引發(fā)劑用量和轉(zhuǎn)化率基本無關(guān) ,僅決定于反應(yīng)的溫度 .而氯乙烯在聚合反應(yīng)過程中 ,會(huì)釋放大量熱 ,每聚合 1Kg 氯乙烯釋放出 1507KJ 的熱量 ,這部分熱量必須由夾套或內(nèi)冷管中的冷卻水及 時(shí)的移走 .因此說 ,聚合釜傳熱能力的大小 ,不僅影響到反應(yīng)溫度的控制以及產(chǎn)品的分子量 (大小和分布 ).而且影響到聚合反應(yīng)的時(shí)間以及生產(chǎn)能力 . 要加快釜的傳熱速率以提高生產(chǎn)能力 ,可以提高傳熱系數(shù) ,增加總傳熱面積 ,和降低水溫以擴(kuò)大溫差三方面來解決 .由于釜夾套面積已定 ,釜容量愈大其單位容積傳熱面 (F/V)就相對(duì)減小 ,過多內(nèi)冷管的設(shè)置又影響到清釜操作和攪拌效果 ,因此提高 F 就受到了限制 .水溫方面則由于增加制冷費(fèi)用 ,以及過低璧溫對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的不利影響 ,而僅在超大型釜中被采用 .所以提高總傳熱系數(shù) K 的辦法 ,成為目前聚合釜保。 ug—空氣速度應(yīng)為平均速度下的溫度， ug=20（ 273+99） /（ 273+140） = τ停留時(shí)間 ,物料在此時(shí)間內(nèi)完成熱量傳遞 ,故 τ=Q/(as△ t),其中 s 為每秒進(jìn)料具有的總面積。 3）物料狀況：物料初濕含量 w1=，物料終濕含量 w2=，物料進(jìn)入干燥器的溫度θ1=15℃ ，物料出干燥器時(shí)的溫度 θ2=50℃ ，物料密度 ρs=1400kg/m3，絕干物料比熱Cs=℃ ，顆粒 平均直徑 d=。 29 氣流干燥塔熱量衡算 1）生產(chǎn)能力：干燥器每小時(shí)干燥濕物料 。 又因?yàn)閱误w的擴(kuò)散能為： ()/（ ） 71=故所需的總熱量 Q 總 =+++=設(shè)蒸氣的流量為 V，則： Q 總 =（ 14286） V+=故得 V= 列管式換熱器熱量衡算 在 下冷凝水蒸氣，冷凝量 w1=冷凝溫度 T=86℃ ，冷凝潛熱 r=，用冷水進(jìn)行冷凝，冷凝水的入口溫度為 20℃ ，出口溫度為 28℃ 。進(jìn)入氣體塔內(nèi)的物料初始溫度為 66℃ ，氣體塔內(nèi)壓強(qiáng)為 ， 28 再次壓強(qiáng)下水的沸點(diǎn)為 86℃ ，潛熱為 ，水蒸汽的比熱容 Cp=(kg. ℃ )。 對(duì)于 48 3m )( 型?? 不銹鋼聚合釜，其夾套傳熱面積 49?A 2m 小于 2m ，因此此傳熱面積不滿足要求，需要增加內(nèi)冷管，查的型號(hào)為 5108?? 的內(nèi)冷管每根的傳熱面積為 2m ，所以需要增加的內(nèi)冷管數(shù)為： ????n 根 整理以上結(jié)果得： 表 16 反應(yīng)過程熱量數(shù)據(jù) 反應(yīng)過程 入Q ， 釜/KJ 、釜，出 KJQ 1Q :VC 升溫吸收的熱量 ? 2Q :水、明膠等升溫吸收的熱量 ? 3Q :設(shè)備升溫吸收的熱量 ? 4Q ：加熱蒸汽帶入的熱量 ? RQ :反應(yīng)放出的熱量 ? 水Q ：冷卻水帶走的熱量 ? 總計(jì) ? ? 汽提塔熱量衡算 料漿從氣提塔上部進(jìn)入，下部通入蒸汽進(jìn)行氣提， VCM 通過擴(kuò)散的方式進(jìn)入蒸汽，并與蒸汽逸出，蒸汽在塔頂冷凝， VCM 則進(jìn)入回收系統(tǒng)。 對(duì)于攪拌釜內(nèi)壁給熱系數(shù)可用下列準(zhǔn)數(shù)方程計(jì)算： 式中 D 為釜內(nèi)徑， d 為攪拌葉直徑， ? 為 )()3600()( 31321 wgdDc ??? ?? ??? ? 密度， ? 為粘度， ( 2nD )/?? 為攪 拌雷諾數(shù)， ? 為導(dǎo)熱率， c 為比熱容， g 為重力因子，（ 3600 gc? / )? 為普蘭特準(zhǔn)數(shù)， w? 為近壁處粘度，系數(shù) c 為常數(shù)，國產(chǎn) 48 3m 釜經(jīng)實(shí)驗(yàn)標(biāo)核 c=, 將D=3m,d=1212mm, kmw ?? /? , 3/998 mkg?? , sPa ??? ?? , srn /? ,流體被冷卻時(shí)，（ )w?? = 代入以上數(shù)據(jù)得： ) () (3 3/123/221 2 ?????? ???? ??? kmw ?? 2/ 對(duì)于釜外壁給熱系數(shù) 2? ，采用夾套內(nèi)裝設(shè)螺旋導(dǎo)流板。 Q4——蒸汽所提供的熱量。 Q2——VC 單體升溫所需的熱量。 此階段升溫所需總熱量是壺體及壺內(nèi)物料升溫達(dá)到聚合條件所消耗的熱量。由前面的計(jì)算結(jié)果可知，進(jìn)入氣提塔的 VC 的量為 ，進(jìn)過氣提后 VC 單體的量降為 ，氣提塔內(nèi)冷凝 的水的總量為 +=，離心后母液含水總量為， PVC 損失總量為 。根據(jù)全年的生產(chǎn)任務(wù)和生產(chǎn)時(shí)間可以求出： 每小時(shí)生產(chǎn)的 PVC 量為： 12107/(30024)=產(chǎn)品中的含水量為 %，折 合絕干樹脂含量為： =考慮到聚合釜內(nèi) PVC 的損失，則進(jìn)入汽提塔內(nèi)絕干樹脂量為： 18 =以 ： 因此進(jìn)入汽提塔內(nèi)的水量為： 進(jìn)入汽提塔內(nèi)的分散劑等為： 進(jìn)入汽提塔內(nèi)的 VC 單體為： 損失的 PVC 的量為： =故出料中含 PVC 量為： =已知出料中 VCM 含量為 ，故出料中含 PVC 的量為： 106=求蒸汽冷凝量 M13 條件：進(jìn)入汽提塔內(nèi)的物料初始溫度為 66℃ ，汽提塔內(nèi)壓強(qiáng)為 ，在此壓強(qiáng)下水的沸點(diǎn)為 86℃ ，潛熱為 ，水蒸氣的比熱容 Δ 向蒸汽的擴(kuò)散 能由蒸汽的潛熱和顯熱提供，而且單體的擴(kuò)散能為 71kj/mol,假定在塔內(nèi)有 35%蒸汽冷凝，其余在塔頂冷凝。 計(jì)算結(jié)果整理成表得： 表 4 計(jì)算結(jié)果整理 物料名稱 進(jìn)料 kg/B 出料 kg/B VC 分散劑 引發(fā)劑 調(diào)節(jié)劑 終止劑 防粘釜?jiǎng)? 水 二次用水 1050 PVC 損失 PVC 合計(jì) 出料槽物 料衡算 圖 2 出料槽物料 出料槽中損失的 PVC 量為 M 損 =90%1%= kg/B 17 因此出料槽中含 PVC 量為 = kg/B 由于出料槽中 VCM 含量為 ，過出料中 VCM 的量為： 106=因此回收的 VCM 量 M10== kg/B 聚合物混合溶液 M11 包括 分散劑等： 水： VC 單體： PVC: 合計(jì) M11= 對(duì)出料槽做總物料衡算： M9=M10+M11+M 損 = 說明物料衡算結(jié)果是正確的。聚氯乙烯的電性能還與受熱情況有關(guān)，當(dāng)聚氯乙烯受熱分解時(shí)，由于氯離子的存在而降低其電絕緣性。聚氯乙烯室溫下的耐磨性超過普通橡膠。 聚氯乙烯的透水汽率很低。解決的辦法是在加工過程中加入穩(wěn)定劑，如硬脂酸或其他脂肪酸的鎘、鋇 、鋅鹽。陽光中的緊外線和氧會(huì)使聚氯乙烯發(fā)生光氧化分解，因而使聚氯乙烯的柔性下降，最后發(fā)脆。在不加熱穩(wěn)定劑的情況下，聚氯乙烯 100℃ 時(shí)開始分解， 130℃ 以上分解更快。 聚氯乙烯塑料有優(yōu)良的耐酸堿、耐磨、耐燃燒和絕緣性能。聚氯乙烯塑料 有較高的機(jī)械強(qiáng)度，良好的化學(xué)穩(wěn)定性。聚合度n 的數(shù)目一般為 500～ 20200。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界 80%的 PVC 樹脂都是用懸浮聚合的方法生產(chǎn)的，因此本課題采用懸浮聚合的方法?？蓪⑵渚酆线^程分為三個(gè)階段：成核期或增速 期、膠粒數(shù)恒定期或恒速期、降速期。工業(yè)配方則要復(fù)雜得多，這是因?yàn)椋喝橐壕酆隙喟胧侵鲉误w和第二、第三單體的共聚合；多數(shù)乳液聚合采用氧化 還原體系，往往主還原劑、副還原劑甚至絡(luò)合劑并用；乳化劑多由陰離子乳化劑與非離子表面活性劑混合使用；水相中還肯能有分子量調(diào)節(jié)劑 ,pH 調(diào)節(jié)劑等。 乳液聚合也有若干缺點(diǎn)：（ 1）需要固體產(chǎn)品時(shí)，乳膠需經(jīng)凝聚、洗滌、脫水、干燥等多道工序，成本較高；（ 2）產(chǎn)品留有乳化劑雜質(zhì)，難以完全除凈，有損電性能等。傳統(tǒng)或經(jīng)典乳液聚合的基本配方又單體、水、水溶性引發(fā)劑和水溶性乳化劑四部分組成。聚合結(jié)束后，回收單體，出料，經(jīng)后處理工序，即得聚氯乙烯樹脂成品。在聚合過程中溫度壓力保持恒定。 懸浮聚合反應(yīng)機(jī)理和動(dòng)力學(xué)與本體聚合相同，需要研究的式成粒機(jī)理和顆粒控制。有些單體的所謂 “懸浮聚合 ”，如合成聚四氟乙烯、丁基橡膠和乙丙橡膠的 “懸浮聚合 ”， 實(shí)質(zhì)上都是沉淀聚合，只因?yàn)楫a(chǎn)物懸浮在介質(zhì)中而得名。 10 綜合懸浮聚合的優(yōu)缺點(diǎn)，其工業(yè)應(yīng)用還比較廣泛。 懸浮聚合有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)體系黏 度低，傳熱和溫度容易控制，產(chǎn)品分子量及其分布比較穩(wěn)定；（ 2）產(chǎn)品分子量比溶液聚合的高，雜質(zhì)含量比乳液聚合少；（ 3）后處理工序比乳液聚合和溶液聚合簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本也低，粒狀樹脂可直接成型。 懸浮聚合的粒徑為 ，主要受攪拌和分散劑控制。苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的懸浮聚合的初始體系屬于非均相，其中液滴小單元?jiǎng)t屬于均相，最后形成透明小珠粒，故有珠狀聚合之稱。因此，懸浮聚合體 系一般由單體、油溶性引發(fā)劑、水、分散劑四個(gè)基本組分構(gòu)成，實(shí)際配方則較復(fù)雜。單體中溶有引發(fā)劑，一個(gè)小液滴就相當(dāng)于一個(gè)小本體聚合單元。有凝膠效應(yīng)時(shí)，反應(yīng)自動(dòng)加速，分子量也增大。選用沉淀劑時(shí)，則成為沉淀聚合，凝膠效應(yīng)顯著。這兩方面都可能 影響到聚合速率和分子量。 此外，溶液聚合有可能消除凝膠效應(yīng)，有利于動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)的研究。但 是溶液聚合也有缺點(diǎn)：（ 1）單體濃度較低，聚合速率較慢，設(shè)備生產(chǎn)能力較低：（ 2）單體濃度低和向溶劑鏈轉(zhuǎn)移的結(jié)果，使聚合物分子量降低；（ 3）溶劑分離回收費(fèi)用高，難以除凈聚合物中的殘留溶劑。本體聚合除散熱、防粘外，更需要解決顆粒疏松結(jié)構(gòu)的保持問題，多采用兩端聚合來解決。 這一缺點(diǎn)使本體聚合的發(fā)展受到限制，但經(jīng)反應(yīng)器攪拌、傳熱的改善和工藝調(diào)整后，得到了克服，一般多采用兩段聚合：第一階段保持轉(zhuǎn)化率較低， 10%35%不等，黏度較低，可在普通聚合釜中進(jìn)行；第二階段轉(zhuǎn)化率較高，則在特殊設(shè)計(jì)的反應(yīng)器內(nèi)聚合。烯類單體的聚合熱為 5595KJ/mol。不同單體的聚合活性、聚合物 單體的溶解情況、凝膠效應(yīng)等各不相同，雖然都以本體聚合為名，但其動(dòng)力學(xué)行為、傳遞特征以及聚合工藝可以差別很大。其產(chǎn)物純凈，后處理簡(jiǎn)單，是比較經(jīng)濟(jì)的聚合方法，多用于實(shí)驗(yàn)室研究，如單體聚合能力的初步評(píng)價(jià)、少量聚合物的試制、動(dòng)力學(xué)研究，競(jìng)聚率測(cè)定等，所用的儀器有簡(jiǎn)單的試管、封管、膨脹劑、特制模板 等。乳液聚合則是單體在水中分散或成乳液狀的聚合，一般體系由單體、水、水溶性引發(fā)劑、水溶性乳化劑組成，機(jī)理獨(dú)特。溶液聚