【正文】 馮松：年產(chǎn) 8 萬噸氯乙烯、聚氯乙烯合成裝置工藝設(shè)計 28 參考文獻 [ 1 ] 劉嶺梅 , 董素芳 , 趙素梅 . 聚氯乙烯工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)新進展 [J]. 聚氯乙烯 , 2020, (7):13, 10. [ 2 ] 劉嶺梅 . 乙烯氧氯化法氯乙烯技術(shù)進展 [J]. 中國氯堿 , 2020, (4):1445. [ 3 ] 戴文權(quán) , 楊春輝 .聚氯乙烯聚合釜技術(shù)進展 [J]. 聚氯 乙烯 , 2020, (5):4245. [ 4 ] 潘海天 , 氯乙烯聚合釜傳熱和操作參數(shù)設(shè)計計算 [J]. 化學(xué)工程 , 1996, 24(4):6467. [ 5 ] 賈紹義 , 柴誠敬 . 化工原理課程設(shè)計 [M]. 天津 : 天津大學(xué)出版社 , 2020. [ 6 ] 柴誠敬 , 張國亮 .化工流體流動與傳熱 [M]. 北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 , 2020. [ 7 ] 刁玉偉 , 王立葉 , 喻健良 .化工設(shè)備機械基礎(chǔ) [M]. 大連 :大連理工大學(xué)出版社 , 2020. [ 8 ] 董大勤 .化工設(shè)備機械基礎(chǔ) [M]. 北京 :化學(xué)工 業(yè)出版社 , 2020. [ 9 ] 譚天恩 , 竇梅 , 周明華 .化工原理 (上冊 )[M]. 北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 , 2020. [10] 邵玉霞等 .化工制圖 [M]. 北京 : 化學(xué)工業(yè)出版社 , 1989:178213. [11] 霍華德 . . 化學(xué)反應(yīng)器設(shè)計 (第一卷 ) [M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 , 1982. [12] Shigang Long, Machun Xia, Zhiquan Wang, Qingming Meng, Xinhua Feng, Ming Mao, Feng Cao. Offgas Treatment in Dechlorination process of PVC[J]. Stell research int, 2020(10). 2020 屆化學(xué)工程與工藝專業(yè)畢業(yè) 設(shè)計（論文） 29 1231對流段爐管；2蒸汽發(fā)生盤管；3爐體編號張共張第版 次比 例 位 號 項 目 會 簽2020年5月日 期 審 定 審 核 學(xué) 號馮 松制 圖裂解爐對流段設(shè)計圖重慶三峽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計附圖202020010228 附圖 1 裂解爐對流段設(shè)計圖 馮松：年產(chǎn) 8 萬噸氯乙烯、聚氯乙烯合成裝置工藝設(shè)計 30 配用法蘭 ()平焊法蘭 25 160平焊法蘭 25 160平焊法蘭 25 190平焊法蘭 25 190平焊法蘭 25 230平焊法蘭 25 230附圖26mm厚熱軋鋼板100mm厚耐火磚編 號張共張第版次比 例 位 號 項 目 會 簽2010年5月日 期 審 定 審 核 學(xué) 號馮 松制 圖裂解爐設(shè)計圖重慶三峽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計管口編號公稱直徑（）作 用預(yù)熱段進料。 同時，也要 感謝在這大學(xué)四年里各位老師和同學(xué)對我的照顧與關(guān)懷。 2020 屆化學(xué)工程與工藝專業(yè)畢業(yè) 設(shè)計（論文） 27 致 謝 本設(shè)計是在賴慶柯 老師的 精 心指導(dǎo)下完成的，他對我們要求嚴格，每一周都用很多時間給我們解答在設(shè)計過程中遇到的疑難問題。 通過這次設(shè)計我們學(xué)到了很多新的知識，同時也整合了大學(xué)四年所學(xué)，在賴老師的精心教導(dǎo)下，加深了我們工程的觀念。 聚合釜設(shè)計圖見附圖 3。 所以 WQ 7 5 7 3 5 53 6 0 04 ?? ???? 冷卻水的質(zhì)量流率： skgttc Qm / 4 2635)( 12 ????? 夾套中水的流率： EPmu ?? ?/ 式中 P —— 螺距， ； E —— 夾套的環(huán)隙寬度， ； 所以 smu / 5/ ??? mED e ???? ????? ? ?uD e 0 00 8 0 17 4Pr ???? ??c ?????? ??????? ? 所以得到 馮松：年產(chǎn) 8 萬噸氯乙烯、聚氯乙烯合成裝置工藝設(shè)計 24 )/( 1 5 1 8 2 ℃?? mW? 總傳熱系數(shù) 求總傳熱系數(shù) K（忽略污垢熱阻） 2211111 ?????? ????jK （ ） 式中 j? —— 被攪拌側(cè)液體的對流傳熱系數(shù)， )/( KmW ? ； ? —— 夾套側(cè)冷卻水對流傳熱系數(shù)， )/( KmW ? ； 1? —— 筒體的厚度， ； 1? —— 筒體材料的導(dǎo)熱系數(shù)， 45 )/( KmW ? ； 2? —— 內(nèi)寸材料的厚度， ； 2? —— 內(nèi)寸材料的導(dǎo)熱系數(shù)， 17 )/( KmW ? ； 所以 )/(1745 1 5 1 811 1 KmWK ?????? 夾套傳熱面積 夾套傳熱面積由 mAtKQ ?? 可以計算夾套傳熱面積 A， ℃35502550ln)4550()1550(ln2121 ??????????????tttttm 21 97 75 7 3 55K QA mtm ????? 而聚合釜的傳熱面積 （按最小 傳熱面積計算） 為 mFD iHF ??????? 封夾? 該傳熱面積 大 于所需的傳熱面積 ，符合設(shè)計要求 。 下面計算夾套中水的流速 u。 所以有 )3/ x p ( 22?????? ???????????? )/( KmW ?????? ? 被攪拌液體的平均比熱容按下式計算 212211 mm mcmccp ??? （ ） 式中 1c —— 分散相氯乙烯的比熱容，查得氯乙烯在 50℃ 時的比熱容為 ℃）（ ?kgJ / ； 1m —— 分散相氯乙烯的質(zhì)量， kg； 2c —— 連續(xù)相水的比熱容，查的水在 50℃ 的比熱容為 ℃）（ ?kgJ / 6 ； 2m —— 連續(xù)相水的質(zhì)量。 0 5 ??Dib ??Did ??DH 液 馮松：年產(chǎn) 8 萬噸氯乙烯、聚氯乙烯合成裝置工藝設(shè)計 20 ?? ???????? ??????? ????????? 2DdDbA ? ? )( 2 ??????? 2 ??? ???????? ??????? ?? DibDibB 42 ????????????? ?????????? DibDidDibp 42 ????????? ）（ )( s ??????? ????????????? ???? Dibpp DiHBAN )( )( )(7 ???????? ??? ??????? ? 6 3 ???? kWWdnNN p 2052 0 5 2 8 5353 ??????? ? 夾套傳熱面積的計算 被攪拌側(cè)對流傳熱系數(shù) 被攪拌液體側(cè)的 對流傳熱系數(shù) j? 的計算采用 佐野雄二推薦的關(guān)聯(lián)式計算，即 34 ????????????????????? DbDdvDNu j ? （ ） 式中 ??DNu jj ?，表示被攪拌液體對有夾套容器內(nèi)壁的對流傳熱系數(shù)的準數(shù)，無因次； ??pc?Pr ，表示物性對傳熱系數(shù)影響的準數(shù)，無因次； ? —— 單位 質(zhì)量被攪拌液體消耗的攪拌功率， W/kg； v —— 被攪拌液體的運動粘度， m2/s； ? —— 被攪拌液體的平均傳熱系數(shù)； pc —— 被攪拌液體的平均比熱容。 ??nd2Re? 式中 Re —— 雷諾準數(shù)，無因次； d —— 槳徑， m； n —— 轉(zhuǎn)速， r/s； ? —— 非均相系的密度， kg/m3； ? —— 物系的粘度， sPa? 。 由前面的計算可知，分散相 VCM 的體積為 331 mV ???， 所以 VCM的體積分率為 ??vx，所以該物系的平均密度為： 3/)( mkgm ??????? 平均粘度為 )1( vv xcxdm ?? ??? （ ） 式中 m? —— 兩相的平均粘度， sPa? ； d? —— 分散相得粘度， 即氯乙烯在 50℃ 時的粘度 sPa ?? ? ； c? —— 連續(xù)相的粘度， 即水在 50℃ 時的粘度 sPa ?? ? 。 聚合釜中為非均相 系，要計算攪拌功率要先計算出兩相的平均密度 m? ，然后再按均相系計算。 三葉后掠式攪拌器如圖42 所示 根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗，攪拌器的下層槳葉距離釜底 mC 2? ，攪拌槳的槳徑按經(jīng)驗取在1/2Di～ 2/3Di 之間，本設(shè)計取槳徑 md ? ，葉寬 mb ? ，轉(zhuǎn)速 98r/min。 攪拌器選型及計算 攪拌器的選型 因為氯乙烯聚合主要是 VCM 分散在水相中在引發(fā)劑的條件下發(fā)生聚合反應(yīng)，因此該攪拌器主要是為了實現(xiàn)物料的均勻混合和分散，所以渦輪式、推進式、折葉開啟渦輪式、三葉后掠式等都可以選擇 。 筒體厚度設(shè)計 由于筒體既受內(nèi)壓也受外壓，且內(nèi)壓大于外壓，設(shè)計厚度時應(yīng)取二者中的大者，即按內(nèi)壓2MPa計算筒體厚度， 2][2 CpDp ct icd ??? ??? （ ） 式中 : d? —— 筒體厚度， mm； 2020 屆化學(xué)工程與工藝專業(yè)畢業(yè) 設(shè)計（論文） 17 2C —— 腐蝕裕量， 2mm； cp —— 為計算壓力 ， ； iD —— 筒體內(nèi)徑，即公稱直徑 3800mm； t][? —— 夾套材料在設(shè)計溫度下的需用應(yīng)力， 170MPa； ?—— 焊接接頭系數(shù)，夾套采用對接雙面焊縫，并且 全 部無損傷檢測，即 ? 為 ； 筒體 材料也采用 16MnRG鋼板，其在 100℃ 時的許用應(yīng)力為 170MPa，所以筒體計算厚度為 702 3 80 ????? ??? 查 表 42得鋼板的負偏差 C1為 ，則筒體實際所需厚度 ???筒? ，根據(jù)鋼板厚 度標準圓整后取筒體的厚度為 32mm。 夾套設(shè)計 夾套的直徑根據(jù)經(jīng)驗以及封頭標準取 4000mm，即夾套封頭的公稱直徑也為 4000mm，由于聚合釜筒體與上封頭是以法蘭相連， 所以法蘭與夾套間的距離應(yīng)不小于 150～ 200mm，本設(shè)計去 200mm， 夾套 與筒體的連接方式如 圖 41所示： 150— 200mmDiD 夾夾套容器法蘭 筒體 圖 41 夾套與筒體連接示意圖 由表查得筒體封頭的直邊長度為 50mm，曲面高度為 950mm， 夾套封頭的直邊長度為50mm，曲面高度為 1000mm，所以夾套的 直 邊 長 度為： mm54 5020 05056 00 ????夾H 夾套 和 筒體 厚度設(shè)計 以及材質(zhì)選擇 夾套厚度計算 材質(zhì) 采用 16MnR，查表得在設(shè)計溫度時的許用應(yīng)力為 170MPa， 由于夾套只受內(nèi)壓，所以 按 內(nèi)壓容器計算： 2][ CpDp ctcd ??? ??? 夾 （ ） 式中 ： Pc—— 為計算壓力 夾D —— 夾套內(nèi)徑，即公稱直徑 4000mm； t][? —— 夾套材料在設(shè)計溫度下的需用應(yīng)力， 170MPa； 馮松：年產(chǎn) 8 萬噸氯乙烯、聚氯乙烯合成裝置工藝設(shè)計 16 ?—— 焊接接頭系數(shù)，夾套采用對接雙面焊縫， 并且局部無損傷檢測 ， 即 ? 為； 2C —— 腐蝕裕量，本設(shè)計取 2mm， 所以 設(shè)計厚度：