【正文】 由以上結(jié)果可得間歇部分物料 衡算一覽 表 。 物料衡算表 篩分包裝部分 物料衡算一覽表 。 則包裝入庫的絕干 PVC 樹脂量為： =。 表 沸騰干燥部分物料衡算一覽表 物料名稱 進(jìn)料 kg/h 出料 kg/h PVC 水 PVC 損失 0 脫走水分 0 氣流干燥 XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 27 頁 共 81 頁 合計 篩分包裝部分物料衡算 物料平衡圖 篩分包裝部分物料平衡圖 。 對沸騰干燥部分做物料衡算知：物料衡算結(jié)果是正確的，見表 。 出料 PVC 量為： =。 表 氣流干燥部分物料衡算一覽表 物料名稱 進(jìn)料 kg/h 出料 kg/h PVC 水 PVC 損失 0 脫走水分 0 氣流干燥 XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 26 頁 共 81 頁 合計 沸騰干燥部分物料衡算 物料平衡圖 沸騰干燥部分物料平衡圖 。 對氣流干燥部分做物料衡算知：物料衡算結(jié)果是正確的， 見表 。 則出料 PVC 量為： = kg/h。 表 離心部分物料衡算一覽表 物料名稱 進(jìn)料 kg/h 出料 kg/h PVC XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 25 頁 共 81 頁 VCM 母液含水 分散劑等助劑 排出水和助劑量 0 0 PVC 損失 0 合計 氣流干燥部分物料衡算 物料平衡圖 離心部分的物料平衡圖 。 對離心部分做物料衡算知：物料衡算結(jié)果是正確的，見表 。 圖 離心部分物料平衡圖 離心前后各物質(zhì)的質(zhì)量 計算 [16] 離心操作中 PVC 的損失量為： 104=離心脫水后的濕物料中仍含有 23%的水分，則含水量為： ()在此階段中助劑和少量 VCM 隨母液排出，假設(shè)此階段將所有助劑都離心脫除了。 物料衡算表 汽提塔 物料衡算一覽表 。 設(shè)通入水蒸氣量 y kg/h，則蒸汽冷凝放熱量為 Q 放 =y() 設(shè)物料吸收熱量為 Q1，部分 VCM 汽化熱為 Q2，可知 Q 吸 = Q1+ Q2=Q 放 （ ） Q1=CpPVCWPVC△t+CpVCMWVCM△t+W 水 CP 水 △t （ ） Q1=(10580)+(10580)+(10580)= kJ/h ， Q2=() 247?！? ， 105℃ 時的汽化熱ΔHVCM= kJ /mol 水 蒸 氣 ： ℃ = kJ/kgK1) 密度 /(g/cm3) 蒸汽壓 /(kpa) 焓值 /( kJ /kg) 80 120 CpPVC= kJ/kg 表 氯乙烯的部分物性參數(shù) 溫度 /℃ 熱容 Cp/(cal/g 圖 汽提塔物料平衡圖 汽提前后各物質(zhì)的質(zhì)量計算 本步驟到篩分、包裝為連續(xù)過程，計算 標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換為 kg/h。 物料衡算表 混料槽 物料衡算一覽表 。 圖 混料槽物料平衡圖 XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 21 頁 共 81 頁 混料前后各物質(zhì)的質(zhì)量計算 混料槽中損失的 PVC 量為： M 損 ==因此混料槽中含 PVC 量為： = kg/B 設(shè)定混料槽中 VCM 占原料 VCM 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為： 2%，出料中 VCM 的量為： 105 2% =12530 kg/B 因此回收的 VCM 量為： M 回 1=10024012530=87710 kg/B 分散劑等其它助劑的量為： kg/B 查閱相關(guān)資料 [16]知此階段需要加入堿液和通入蒸汽，按工藝條件加入42%NaOH 溶液 72L，密度為 ： 72= kg/B，其中含有純 kg/B。 物料衡算表 聚合釜物料衡算一覽表 。則 VCM 單體的投料量為： 錯誤 !未找到引用源。 本工藝的配方 [31,35] XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 19 頁 共 81 頁 本工藝的配方如下 (以單體質(zhì)量為參考標(biāo)準(zhǔn) )： 脫鹽水 140 單體 100 引發(fā)劑 分散劑 PH 緩沖劑 終止劑 反應(yīng)調(diào)節(jié)劑 防粘釜劑 消泡劑 聚合釜的物料衡算 [16,34] 物料平衡圖 聚合釜物料平衡圖 。 巰基乙醇 )，引發(fā)劑過氧化二碳酸二乙基己酯 (EHP)和過氧化二碳酸二異丙酯 (IPP)，防粘釜劑，終止劑二乙基羥胺 (DEHA)，緩釋阻垢劑 (H9)， 堿液 (錯誤 !未找到引用源。 每天生產(chǎn)量： 300000000/（ 300） =106kg/d 每小時生產(chǎn)量： (106)/24=104kg/h 每批生產(chǎn)量： 105 kg/B 反應(yīng)溫度： 55177。a1，每天生產(chǎn) 2 批， 7200h 有關(guān)設(shè)計參數(shù)設(shè)定 [31,34] 生產(chǎn)規(guī)模： 105t在化工過程中，物料平衡是指在單位時間內(nèi)進(jìn)入系統(tǒng) (體系 )的全部物料質(zhì)量必定等于離開該系統(tǒng) (體系 )的全部物料 質(zhì)量在加上損失的與積累起來的物料質(zhì)量 [33]。 圖 懸浮聚合法生產(chǎn)聚氯乙烯工藝流程圖 軟 水 VCM 引發(fā)劑劑 分散劑等 聚合釜 卸料槽 汽提塔 干燥機(jī) 包 裝 成 品 回收 VCM XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 18 頁 共 81 頁 3 物 料衡算 物料衡算是確定化工生產(chǎn)過程中物料比例和物料轉(zhuǎn)變的定量的過程，是化工工藝計算中最基本、最重要的內(nèi)容之一。 主要工藝參數(shù) [31] 1. 聚合 聚合溫度 50～ 58℃ 聚合壓力 初始 ～ ，結(jié)束 ～ 聚合時間 8～ 12h 轉(zhuǎn)化率 84％ 2. 堿處理 NaOH 濃度 36％～ 42％ 加入量 聚合漿液的 ％～ ％ 溫度 70～ 80℃ 時間 ～ 3. 氣提 氣提溫度：塔頂溫度 80℃ ，塔底溫度 105℃ 。聚合反應(yīng)熱量通過聚合釜夾套、內(nèi)冷擋板和冷凝器撤出，通過采用集散式計算機(jī)控制系統(tǒng)和先進(jìn)的溫度控制方案，非常精確地將聚合溫度維持在設(shè)定點，當(dāng)聚合達(dá)到適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)化率時（大約 85%左右），加入終止劑，終止聚合反應(yīng) [30]?？刂泼擕}水和 VCM 同步進(jìn) 料流量，保證 VCM 加料正好在水加料結(jié)束前完成。 本設(shè)計擬采用的生產(chǎn)工藝路線和工藝參數(shù) 生產(chǎn)工藝路線 [29] 聚合釜清洗后，用防粘釜劑噴涂聚合釜內(nèi)部表面。本設(shè)計會按照不同的季節(jié)合理利用熱量，并對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行合理的保溫和散熱，以獲取最大的收益。物料在干燥床內(nèi)沸騰，達(dá)到一定高度時 從床末端溢流口流出，經(jīng)旋轉(zhuǎn)加料器由一次輸送風(fēng)機(jī)引至旋風(fēng)分離器，分離下來的物料經(jīng)旋轉(zhuǎn)加料器、孔板流量計送至成品振動篩，篩分后進(jìn)入輸送料斗由旋轉(zhuǎn)加料器送至二次輸送管線，由二次輸送風(fēng)機(jī) (羅茨鼓風(fēng)機(jī) )送至成品料倉，進(jìn)行包裝入庫。物料在干燥床內(nèi)被熱風(fēng)吹起呈流化沸騰態(tài)，物料與熱風(fēng)進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，同時干燥床內(nèi)的內(nèi)熱管通有蒸汽或熱水間接與濕物料進(jìn)行傳熱，物料的水分被加熱蒸發(fā)脫除出去。當(dāng)物料一開始與熱空氣接觸，物料表面的水分在熱氣流的吹動作用下，水分急速地得到汽化，盡管熱風(fēng)溫度高達(dá) 160℃ ，一遇適量的濕物料，便降到 75℃ 左右，熱交換速度很快，物料總是處于其接觸氣體的濕球溫度下，故能適應(yīng)熱敏性物料的干燥。一方面物料在熱氣流的作用下，流速越快越容易分散；另一方面物料越是分散，熱交換面積越大，干燥速率越快。 PVC 樹脂的干燥系統(tǒng) [20] 本設(shè)計采用氣流塔 —沸騰床二段熱風(fēng)干燥技術(shù)。有的生產(chǎn)廠家采用生化處理、膜吸收、反滲透等技術(shù)對母液水進(jìn)行處理，然后用于涼水塔的補水，甚至作為聚合用水。采用螺旋沉降式離心機(jī)處理PVC 漿料時，其離心母液中夾帶的樹脂量很少，可將母液水收集于槽內(nèi)，用于聚XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 15 頁 共 81 頁 合釜噴淋、汽提塔沖水、離心機(jī)沖水及各漿料槽沖洗等。一般經(jīng)汽提后的漿料從汽提塔出來經(jīng)螺旋板換熱器冷卻后溫度為 40～ 50℃ ，適于離心脫水的要求。樹脂的進(jìn)料溫度一般在 75℃ 以下，否則會嚴(yán)重影響機(jī)器的主軸承、內(nèi)部螺旋輸送器的軸承和差速器的使用壽命。若漿料濃度不均勻，不僅影響機(jī)器平穩(wěn)運行產(chǎn)生震動，也使離心機(jī)生產(chǎn)能力波動。聚氯乙烯漿料經(jīng)離心脫水后，緊密型樹脂含濕量一般小于 20％，而疏松型樹脂含濕量則一般為 20％～ 25％之間，離心脫水后的濕樹脂通過破碎機(jī)或螺旋輸送器送至干燥器，分離后的母液水回收利用。 離心系統(tǒng) [20] 目前，國內(nèi)外聚氯乙烯行業(yè)均采用離心機(jī)來完成 PVC 漿料的脫水工藝。高溫物料在塔內(nèi)短時間的連續(xù)操作，既可大量脫除和回收 PVC漿料中殘留 VCM 單體，又較小影響產(chǎn)品質(zhì)量，從而滿足了大規(guī)模、 高標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的要求。塔式汽提是采用蒸汽與 PVC 漿料在塔板上連續(xù)逆流接觸進(jìn)行傳熱、傳質(zhì)的過程。壓縮機(jī)機(jī)體和軸封供水由密封水泵提供，回收水均回到循環(huán)水槽，循環(huán)水槽的水要不定期檢測，并更換循環(huán)水。當(dāng)壓縮機(jī)的壓力大XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 14 頁 共 81 頁 于尾排壓力時，氯乙烯氣體不經(jīng)過水環(huán)壓縮機(jī)，而是通過直通閥直接進(jìn)入一、二級冷卻器，當(dāng)壓縮機(jī)入口壓力小于尾排壓力時，關(guān)閉直通閥，啟動水環(huán)壓縮機(jī)，打開氣水分離器出口閥，抽氣體進(jìn)入一級冷卻器。 壓縮冷凝回收 VCM 單體工藝流程 為： 來自聚合釜未反應(yīng) VCM 單體氣體由外管進(jìn)入泡沫捕集器途中滴加氣相阻聚劑，然后進(jìn)入泡沫捕集器，再進(jìn)入單體過濾器，過濾后的氯乙烯氣體進(jìn)入水環(huán)壓縮機(jī)，加壓至 后進(jìn)入氣水分離器，再進(jìn)入一級冷卻器，不凝氣進(jìn)入二級冷卻器，冷凝液進(jìn)入單體氣液分離器，經(jīng)液位調(diào)節(jié)閥進(jìn)入單體貯槽，二級冷卻器冷凝液直接進(jìn)入單體貯槽，二級冷卻器不凝氣經(jīng)調(diào)節(jié) 閥取樣合格后送到氣柜。 2. 壓縮冷凝回收單體方法的選用 本設(shè)計擬采 用的方法是由北京化工二廠、錦化集團(tuán)公司等引進(jìn)美國古德里奇公司 PVC 生產(chǎn)技術(shù)，經(jīng)過消化、吸收和創(chuàng)新后設(shè)計的，是國內(nèi)普遍采用的壓縮冷凝方法。在回收系統(tǒng)中設(shè)有初級冷凝器和二級冷凝器兩臺冷凝器，初級冷凝器的冷卻介質(zhì)為 30℃ 的工業(yè)冷卻水， 90％的回收 VCM 氣體在一級冷凝器被冷凝；二級冷凝器的冷卻介質(zhì)為 0℃ 鹽水，未冷凝的少量 VCM 氣體進(jìn)入二級冷凝器進(jìn)一步冷凝，冷凝后液體 VCM 流入單體貯槽備用。該技術(shù)采用壓縮、冷凝法。釜體換熱面積 ，內(nèi)冷擋板直徑 323mm，換熱面積 ，體外冷凝器換熱面積340m2，聚合釜夾套和內(nèi)冷擋板采用 22℃ 冷水，體外冷凝器采用 32℃ 循環(huán)水。 (3) 攪拌：三層平直葉槳式，攪拌軸總長 10600mm。4 厘泊 日本合成公司 HPMC 甲基氧（ mol） 28%~30%，羥丙基（ mol） 7%~9%，粘度（ 4%水溶液 25℃ ） 40~60 厘泊 美國道化學(xué)公司 EHP 叔丁基過氧化氫 %~% 天津諾貝爾阿克蘇有限公司 ACPND 異丙苯基過氧化氫最大 %，水解氯最大 % 天津諾貝爾阿克蘇有限公司 TBPND 叔丁基過氧化氫最大 %，叔丁基乙醇最大 3% 天津諾貝爾阿克蘇有限公司 DEHA 二乙基輕胺 %~%，水 11%~15% 法國阿托菲納公司 2. 135 m3聚合釜的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) [26] (1) 結(jié)構(gòu)： 135 m3 聚合釜為立式圓筒、半圓管外夾套、帶內(nèi)冷卻擋板及頂置式攪拌器，分別由日本神鋼凡有限公司和錦西化工機(jī)械集團(tuán)有限公司制造，結(jié)構(gòu)如圖。 XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 12 頁 共 81 頁 表 135 m3 聚合釜生產(chǎn) PVC 樹脂使用原料 原料名稱 規(guī)格 來源 VCM 單體 純度 ≧ %，二氯乙烷 ≦ 20ppm， 水 ≦ 100ppm，乙炔 ≦ 現(xiàn)購 脫鹽水 PH 值 ~7，電導(dǎo)率 ≦ /cm，鐵 PVA 醇解度 (mol)80177。 135 m3聚合釜是目前國內(nèi)用于 PVC 生產(chǎn)裝置中容積 較 大，生產(chǎn)強度 較 高的聚合釜，其攪拌、傳動、傳熱等系統(tǒng)都采取了合理先進(jìn) 的配置，與化工工藝用于懸浮法生產(chǎn) PVC 樹脂，可實現(xiàn)全過程的微機(jī)控制。整個聚合過程包括鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止、鏈轉(zhuǎn)移等基元反應(yīng)。 XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計