【正文】 攪拌功率關(guān)系式[7]如下： Ps=Npρn3d5 式中 Ps——攪拌功率 Np——功率數(shù) ρ——被攪拌介質(zhì)的密度 d——攪拌器的直徑 n——攪拌器的轉(zhuǎn)速 開啟式直葉渦輪式攪拌器有折流擋板 得Np= 已知 ρ=103 Kg/m3 n=120/min d=650 mm Ps=Npρn3d5 =103(120/60) 3 = 可選用功率為6kW的電動(dòng)機(jī)
。 確定攪拌轉(zhuǎn)速: n=120r/min 計(jì)算攪拌功率:攪拌液體時(shí)，產(chǎn)生循環(huán)流量及克服流體摩察阻力所需的功率叫攪拌功率。（3）校核水壓實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度≤式中PT==137/137=Se=SnC=121=11mm查得：σs=210MPa則 σt=（3800+11）/（211）==210= MPa由 σt＜所以水壓實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度足夠。復(fù)驗(yàn)Sn6%=12=＞，故最后取C1=。（2）校核水壓實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度≤式中PT==137/137=Se=SnC==查[8]得：σs=345MPa則 σt=（3600+）/(215)==345= MPa由 σt＜所以水壓實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度足夠。因?yàn)閮?nèi)壓要比外壓大，所以按強(qiáng)度計(jì)算內(nèi)筒的壁厚一定能滿足外壓穩(wěn)定的要求。釜體實(shí)際高度H1=H+2D/4=+2　聚合釜壁厚的計(jì)算（1）計(jì)算厚度由公式S=得：式中：Pc—計(jì)算壓力，取Pc=；Di=3400mm；ф=；設(shè)計(jì)溫度為150℃查[8]得16MnR在150℃的[σ]t=170MPaS=3400/（2170 ）=取腐蝕余量C2=，鋼板厚度負(fù)偏差C1=，則 Sn=S+C1+C2=++=圓整后取Sn=15mm。d1 　根據(jù)年產(chǎn)量確定每批進(jìn)料量 W=103kg/P　選擇反應(yīng)器裝料系數(shù) φ=VR/VT[7] （） VR——反應(yīng)液體積，m3 VT——反應(yīng)器實(shí)際體積，m3 氯乙烯密度[12]ρ1=103kg/ m3 水密度[12]ρ4=103kg/ m3 助劑的體積忽略不計(jì) V1=(103)/( 103)=V2=(103)/(103)= VR= V1+ V2=+ m3= m3VT= VR/φ=據(jù)株化的資料，反應(yīng)器的體積可取45 m3或48 m3此設(shè)計(jì)中取48 m3 nT＝VT/ VTi nT——反應(yīng)器臺(tái)數(shù),個(gè)。 手孔選用平焊法蘭手孔, 公稱直徑DN250mm,H1=190mm采用Ⅱ類材料，墊片采用石棉橡膠板其標(biāo)記為：手孔（A空速為25～40m3/m3催化劑1h時(shí)，轉(zhuǎn)化率最大反應(yīng)溫度：新觸媒：150℃，舊觸媒：180℃HgCl2含量：%～%水分含量：%松裝粒度：540～640 g/L粒度：～（大于92%）采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法空間速度：，V0——原料混合氣進(jìn)料流量，m3（STP/h）VR——催化劑床層體積，m3SV——空間流速，h1∴， 轉(zhuǎn)化器進(jìn)料表進(jìn)料質(zhì)量/kg物質(zhì)的量W/kmolCH≡CH20852802HClO2H2OΣ 計(jì)算混合氣的體積流量：V0 = =（STP/h）VR=V0/40=（STP/h）選管子，管子內(nèi)徑為，管長(zhǎng)為6m， 分為27個(gè)轉(zhuǎn)化器，則每個(gè)用3094根管子℃K取100 w/（m2上蓋設(shè)有氣體分配板，使氣體均勻分配；下蓋內(nèi)襯瓷磚，以防鹽酸腐蝕。轉(zhuǎn)化器為一個(gè)圓柱形列管式設(shè)備，上下為錐形蓋，外殼由鋼板焊接而成。℃） 查文獻(xiàn)，浮頭列管式石墨換熱器系列參數(shù)組合，參考文獻(xiàn)，選用換熱管長(zhǎng)度為5000mm，公稱直徑1600mm, 公稱壓力4Mpa,管程為6的B型設(shè)備型號(hào)：GHB1600335式中,G——列管式 H——換熱設(shè)備 A——換熱管型號(hào)公稱面積為335＞故可行. 轉(zhuǎn)化器的設(shè)計(jì) 已知條件 氯乙烯合成反應(yīng)器通常采用氣固相固定床列管式反應(yīng)器，常稱作轉(zhuǎn)化器。水CP=M＝106kJ/(3) =105kg 整套裝置的熱量衡算表傳入熱量（105kJ ）傳出熱量（105kJ）物料帶入聚合釜的熱量Q1—— 聚合反應(yīng)放出的熱量Q2—— 物料帶出的熱量Q3——反應(yīng)過(guò)程需要加入的熱量Q4——損失熱量Q5——Σ加熱水用量冷卻水用量105kg105kg六、主要設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型 已知條件總熱負(fù)荷：Q=冷凍鹽水流量： kg/h進(jìn)口溫度t1：35℃出口溫度t2：20℃混合氣進(jìn)口溫度T1：25℃出口溫度T2：14℃ 計(jì)算兩流體的平均溫度差℃而：查文獻(xiàn)得℃查文獻(xiàn)，列管式換熱器中的總傳熱系數(shù)K的Φ經(jīng)驗(yàn)值設(shè)K=100w/（m2（4）物料帶入聚合釜的熱量以0℃的一批物料為基準(zhǔn)，設(shè)進(jìn)料溫度為20℃，助劑所用的量特別少，相對(duì)于整體反應(yīng)可以忽略不計(jì)，則物料帶入聚合釜的熱量為：Q1=(103kg+103kg) 20=107kJ（50）聚合反應(yīng)放出的熱量以一批物料為基準(zhǔn)，則聚合反應(yīng)放出的熱量為： Q2=103 kg=106kJ（6）物料帶出聚合釜的熱量以一批物料0℃為基準(zhǔn)，物料流出的溫度為60℃，則物料升溫所需要的熱量為：Q3=（103+103+103）（600）=107kJ（7）反應(yīng)過(guò)程需要加入的熱量根據(jù)熱量衡算進(jìn)入系統(tǒng)的熱量=出系統(tǒng)的熱量，則反應(yīng)過(guò)程所需加入的熱量為（設(shè)熱損失為10%）：?Q=（Q3Q1）/（110%）=（107）/90%=107 kJ(8)加熱水的用量根據(jù)式: Q=mCPΔT 得 m=Q/ CPΔT熱水進(jìn)口溫度為85℃,出口溫度為35℃。攪拌設(shè)備中的物料為低黏度流體，攪拌熱也可忽略不計(jì)。℃Q= kJ∴Q=m[(110+)（95+）]= ∴m=（1）　設(shè)定QT——設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)物料與外界交換熱量之和(傳入熱量為正，傳出熱量為負(fù)），kJ；Q1——由于物料溫度變化，系統(tǒng)與外界交換的熱量（升溫為正，降溫為負(fù)），kJ；Q2——由于物料發(fā)生各種變化，系統(tǒng)與外界的交換的熱量（吸熱為正，放熱為負(fù)kJ；Q3——由于設(shè)備溫度改變，系統(tǒng)與外界交換的熱量（設(shè)備升溫為正，設(shè)備降溫為kJ；Q4——設(shè)備向外界環(huán)境散失的熱量（操作溫度高于環(huán)境溫度為正，操作溫度低于環(huán)境溫度為負(fù)），KJ?！?1110℃時(shí)，C水蒸氣= kJ(kg℃)1Q= kJ∴Q=m[(110+)（95+）]= ∴m=在轉(zhuǎn)化器中，進(jìn)口溫度：95℃，出口溫度：110℃?！?1110℃時(shí)，C水蒸氣= kJ(kg[5]∴Q=m[(20+)（35+）]= kJ∴m=（2） 循環(huán)水：在石墨預(yù)熱器時(shí)，進(jìn)口溫度：110℃，出口溫度：95℃。k)125—80℃25—160℃25—80℃25—160℃C2H2H2HClCH2CHCl—H2OCH3CHCl2—O2放熱反應(yīng)衡算式 Q1+Q2+Q3=Q4+Q5298k時(shí), （g/mol）= 故Q3=–∑△HΘR =(+) (%+%) =(+) = =75997530KJ加入的，C2H2為20852kg/26（g/mol）=802 kmol（g/mol）= kmol（g/mol）=（g/mol）= kmolQ1=[C1CP,M(C2H2)+C2CP,M(HCl)+C3CP,M(H2O)+C4CP,M(O2)](7525) =(802+++) 50=（+++）50=式中, C1 CP,M(C2H2) ——分別為純C2H2的加入量和摩爾定壓熱容 C2 CP,M(HCl) ——分別為純HCl的加入量和摩爾定壓熱容 C3 CP,M(H2O) ——分別為純C2H2和氯化氫含水量之和和水的摩爾定壓熱容 C4 CP,M(O2) ——分別為純O2的加入量和摩爾定壓熱容反應(yīng)生成的的，（g/mol）=（g/mol）= kmol（g/mol）= kmol（g/mol）= kmol （g/mol）= kmolQ4=[C11CP,M(C2H2)+C22CP,M(HCl)+C33CP,M(H2O)+C44CP,M(CH2CHCl)+C55CP,M (CH3CHCl2)](11075) =(++++) 35=（++++）35= 式中 C11 CP,M(C2H2)——分別為反應(yīng)后C2H2的量和摩爾定壓熱容C22 CP,M(HCl)——分別為反應(yīng)后HCl的量和摩爾定壓熱容C33 CP,M(H2O) ——分別為反應(yīng)后C2H2和氯化氫含水量之和和水的摩爾定壓熱容C44 CP,M (CH2CHCl)——分別為反應(yīng)后CH2CHCl的加入量和摩爾定壓熱容C55 Cp,m(CH3CHCl2)——分別為反應(yīng)后CH3CHCl2的加入量和摩爾定壓熱容熱損失 由Q1+Q2+Q3=Q4+Q5 代入數(shù)值得: + Q2+75997530 =+% Q2 得Q2=– Q5=–輸入kJ輸出kJQ1Q4Q2–Q5–Q375997530∑∑ 冷卻水消耗（1） 鹽水：已知：鹽水用于石墨冷卻器除去水氣，進(jìn)口溫度：35℃，出口溫度：20℃40%鹽水的比熱容：C鹽水= kJ(kgk)1物質(zhì)名稱摩爾定壓熱容CP,M/Jk)1物質(zhì)名稱摩爾定壓熱容CP,M/J已知:298k標(biāo)準(zhǔn)生成熱如下:△HΘf(CH2CHCl)=△HΘf(C2H2)=△HΘf(HCl)= kJ/mol △HΘf(CH3CHCl2)=反應(yīng)混合氣進(jìn)口溫度75℃，出口溫度110℃，反應(yīng)溫度160℃.298k的反應(yīng)熱效應(yīng)△HΘ主=△HΘf(CH2CHCl) –[△HΘf(C2H2)+△HΘf(HCl)] =–() =– kJ/mol△HΘ副=△HΘf(CH3CHCl2) –[△HΘf(C2H2)+2△HΘf(HCl)] =––(–2) =– kJ/mol(單位:摩爾定壓熱容CP,M/J℃)1C氧氣 = kJ(kg℃)1C 水(g)= kJ(kgkmol1?！?1計(jì)算：Q1：進(jìn)料溫度25℃，則Q1=0Q3：HCl溶于水放出的熱以及水氣液化放出的熱生成40%鹽酸時(shí)，HCl的水溶液的生成熱：3544kcal℃)1C 水（冷凝熱）= kJ(kg℃)1C 氧氣= kJ(kg℃)1C 水蒸氣= kJ(kg同種物質(zhì)的平均比熱容 標(biāo)況下有關(guān)物化數(shù)據(jù)表 標(biāo)況下有關(guān)物化數(shù)據(jù)表項(xiàng)目溫度/℃比熱/kcal/（kg設(shè)混合物 平均熱容近似等于各組分熱容與質(zhì)量分?jǐn)?shù)乘積之和。－M3＝103kg－103kg－＝103kg　聚合段主要物料衡算結(jié)果總表 （單位: kg/p）氯乙烯單體聚氯乙稀無(wú)離子水助 劑注 釋聚合釜進(jìn)料103103樹脂懸浮液103103103103出料槽出料103103103103汽提塔出料103103103五、熱量衡算在熱量衡算中，如果無(wú)軸功條件下，進(jìn)入系統(tǒng)加熱量與離開系統(tǒng)的熱量應(yīng)平衡，即在實(shí)際中對(duì)傳熱設(shè)備的熱量衡算可表示為：入方： ：物料帶入熱； ：加熱劑或冷卻劑帶入熱；：過(guò)程熱效應(yīng)；出方：：物料帶出熱； ：熱損失。進(jìn)料質(zhì)量/kg 出料質(zhì)量/kg 氯乙烯103聚氯乙烯103水103氯乙烯回收103助劑103水103聚氯乙烯103助劑103Σ103Σ103聚氯乙烯水助劑離心機(jī)聚氯乙烯水水助劑 　此過(guò)程主要是除去中間的90％的無(wú)離子水和助劑 除去的水的質(zhì)量：M水39。39。+ M2+ M3＝103＋103＋＝103kg因?yàn)? M除39。除去的氯乙烯單體的質(zhì)量：M除39。39。= M留+M2+ M3+ M139?；厥盏穆纫蚁﹩误w的質(zhì)量：M除=103kg9%=103kg剩余聚氯乙稀單體質(zhì)量：M留＝103kg－103kg＝103kg出料為聚氯乙稀溶液，其質(zhì)量：M39。+ M239。+ M339。=103kg103kg=103kg其中無(wú)離子水和助劑的質(zhì)量沒(méi)有變化出料的樹脂懸浮液質(zhì)量：M39。= M1－M139。= M188%=103kg88%=103k