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年產(chǎn)1萬噸pvc聚合車間工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(參考版)

2025-07-01 13:33本頁面
  

【正文】 參考文獻(xiàn)。同時(shí)也得到了許多同學(xué)的寶貴建議,在此一并致以誠摯的謝意。在我的設(shè)計(jì)過程中,王老師傾注了大量的心血和汗水,無論是在設(shè)計(jì)的選題、構(gòu)思和資料的收集方面,還是在設(shè)計(jì)的研究方法以及成文定稿方面,我都得到了王老師悉心細(xì)致的教誨和無私的幫助。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了。從選題到定稿,從理論到實(shí)踐,在整整三個(gè)多月的日子里,可以說得是苦多于甜,但是可以學(xué)到很多東西,同時(shí)鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí),學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。在此過程中,熟練使用AutoCAD 軟件進(jìn)行繪圖。擬選定型號(hào)和臺(tái)數(shù)后,用散熱面積來驗(yàn)算所選釜的型號(hào)是否合適。以此為設(shè)計(jì)依據(jù),則必須保證聚合釜具有良好的散熱能力和密閉效果。在對(duì)聚合釜選型的過程中,充分考慮到了設(shè)計(jì)聚合過程中聯(lián)系實(shí)際,只有把理論和實(shí)際結(jié)合起來才能把知識(shí)運(yùn)用與生產(chǎn)中去。其中包括聚合釜、VCM進(jìn)料泵和空氣加熱器的選型。在對(duì)懸浮聚合、本體聚合、溶液聚合、乳液聚合的對(duì)比分析上,選用了懸浮法生產(chǎn)聚氯乙烯??偨Y(jié)本設(shè)計(jì)是“年產(chǎn)1萬噸聚氯乙烯(PVC)車間合成工段的設(shè)計(jì)”。如果壓力管道及容器發(fā)生破裂,會(huì)造成大量VCM泄漏,并難以現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)救和處理,危險(xiǎn)性極大?!氨┚邸迸帕蠒?huì)使周圍空氣中VCM濃度很高,可能引起爆炸;一旦溫度、壓力超高時(shí),必須制定嚴(yán)格措施緊急降溫處理,準(zhǔn)備足夠的終止劑。機(jī)械密封,效果和壽命不盡理想;應(yīng)加強(qiáng)這方面的研究,同時(shí)要嚴(yán)格定期檢查維修。1. 軸封采用現(xiàn)代液體密封技術(shù)。解決“粘釜”問題可從以下幾個(gè)方面考慮:① 對(duì)聚合釜表面及有關(guān)構(gòu)件表面要精細(xì)研磨;② 在聚合配方中加添加劑;③ 在釜內(nèi)有關(guān)構(gòu)件上涂覆防粘釜涂層;④ 已存在“粘釜”情況下時(shí)及時(shí)用溶劑清洗或用超高壓水實(shí)現(xiàn)水力清釜。2. 攪拌安全技術(shù)①反應(yīng)熱的散放,釜內(nèi)物料是否均勻與攪拌情況密切相關(guān);②為了使更好的散熱和反應(yīng)穩(wěn)定,應(yīng)充分?jǐn)嚢瑁瑪嚢柩b置具有一定剪切強(qiáng)度和循環(huán)次數(shù);③攪拌強(qiáng)度與槳葉尺寸和層數(shù)有關(guān),因此在選擇攪拌裝置時(shí)要跟據(jù)散熱要求合理選擇。③冷卻水可以帶走釋放的熱量。②一般較大的聚合釜需裝釜頂冷凝回流器。因此防止“暴聚”及泄漏發(fā)生的安全技術(shù)措施研究尤為重要。第五章 安全防火設(shè)計(jì)氯乙烯聚合生產(chǎn)過程中的安全技術(shù)主要是避免氯乙烯聚合反應(yīng)過程的“暴聚”發(fā)生和氯乙烯泄漏發(fā)生【12】。有時(shí)因受建設(shè)場(chǎng)地的限制或者為了節(jié)約用地,也有設(shè)計(jì)成多層的。 車間設(shè)備立面布置化工廠廠房可根據(jù)工藝流程的需要設(shè)計(jì)成單層、多層或單層與多層相結(jié)合的形式。本設(shè)計(jì)采用的為長方形車間布置。對(duì)于為新產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)而設(shè)計(jì)的廠房,由于生產(chǎn)過程中對(duì)工藝流程和設(shè)備需要不斷改進(jìn)和完善,一般都設(shè)計(jì)一個(gè)較高的單層廠房,利用便于移動(dòng)、拆裝、改建的鋼制操作平臺(tái)代替鋼筋混凝土操作臺(tái),以適應(yīng)工藝流程和設(shè)備變化的需要。多層廠房占地少但造價(jià)高,而單層廠房占地多但造價(jià)低。但這些一定要最有效的利用車間的建筑面積(包括空間)和土地(設(shè)備裝置能露天布置的盡量露天布置,建筑物能合并的應(yīng)盡量合并)。即要全面妥善的解決防火、防爆、防毒、防腐、衛(wèi)生等方面的問題,符合國家的各項(xiàng)有關(guān)規(guī)定。即要符合流程、滿足生產(chǎn)、便于管理、便于運(yùn)輸、利于設(shè)備安裝和維修。 車間設(shè)備平面布置的原則車間平面布置首先必須適合全廠總平面布置的要求,應(yīng)盡可能使個(gè)車間的平面布置在總體上達(dá)到協(xié)調(diào)、整齊、緊湊、美觀,相互融合,渾成一體。9 設(shè)備安全通道、人流、物流方向應(yīng)錯(cuò)開。6 留有發(fā)展的余地7 所采取的勞動(dòng)保護(hù)、防火要求、防腐蝕措施要符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的要求。4控制室和配電室應(yīng)布置在生產(chǎn)區(qū)域的中心部位,并在危險(xiǎn)區(qū)外。2 根據(jù)地形、主導(dǎo)風(fēng)向等條件進(jìn)行設(shè)備布置,有效的利用車間建筑面積(包括空間)和土地(盡量采用露天布置及建筑物能合并者盡量合并)。 減速機(jī)XWY1161 h=130r/min111鼓風(fēng)機(jī)G468NO140,180176。(Ⅰ)、3850x11060 30KW n=50rpm28單體貯槽DN3400x600 V=60m179。/h,H=36m,YB20L230KW ESHK100200 n=2900rpm25防粘釜?jiǎng)┘恿媳肣=160L/h H=160m,J2160/26聚合釜V=179。/h,H=62m,IH8050250B23單體泵Q=100m179。 所有選用設(shè)備及其型號(hào)表31 設(shè)備型號(hào)及規(guī)格序號(hào)設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)及規(guī)格數(shù)量1水加料泵Q=120m179。K。h本設(shè)計(jì)采用飽和蒸氣作為加熱介質(zhì)。Hf,a/=代入相應(yīng)數(shù)據(jù)得:。 幾何安裝高度的確定根據(jù)《化工原理》上冊(cè)P126,其幾何安裝高度計(jì)算公式:式中,Hg——泵的允許安裝高度,m;——液體流經(jīng)吸入管路的壓頭損失,m;P0——貯槽上的表壓();Pv——操作溫度下VCM的飽和蒸汽壓( Mpa);△ h——離心泵的氣蝕余量。具體型號(hào)查《化工原理》上冊(cè)P362確定為65Y1002A型。hf=+=所以 液柱,則揚(yáng)程為60m液柱。4000為湍流參考表,取e=,則,再查P54圖127得:l=。查《化工原理》上冊(cè)P58圖129,得出管件、閥門的當(dāng)量長度分別為:全開的閘閥 底閥(按旋轉(zhuǎn)式止回閥全開時(shí)計(jì)) 標(biāo)準(zhǔn)彎頭 2=5m故=++5=出口阻力系數(shù)ze=。hf,b229。4000為湍流參考表,取e=,則,再查P54圖127得:l=。查《化工原理》上冊(cè)P58圖129,得出管件、閥門的當(dāng)量長度分別為:全開的閘閥 底閥(按旋轉(zhuǎn)式止回閥全開時(shí)計(jì)) 標(biāo)準(zhǔn)彎頭 2=7m故=++7=進(jìn)口阻力系數(shù)zc=。hf,a229。Hf,a+229。因此,伯努利方程可簡(jiǎn)化為其中,229。105pa因儲(chǔ)槽和聚合釜的截面與管道相比,都很大,故u1≈0,u2≈0。在兩截面之間列出柏努利方式為:兩邊同時(shí)除以g,可得出揚(yáng)程式中,Z1=0,Z2=5m,p1==2180。= (3)揚(yáng)程根據(jù)題意,畫出流程示意圖,如圖。4 m m;閘閥1個(gè);止回閥1個(gè);標(biāo)準(zhǔn)彎頭2個(gè))排出管管長:直管60 m (管徑:f89180。另外,為了保證泵的正常運(yùn)行,必須正確安裝,—0.20MPa壓力。另外,由于電石乙炔法合成的單體中不可避免地有自聚物存在,尤其在夏季,自聚物會(huì)更多。因此,氯乙烯是一種低沸點(diǎn)液體。 VCM輸送泵的選型氯乙烯在常溫、常壓下呈氣態(tài),℃。= Qmax /( K△tm) =()= 109 m2<138 m2考慮到聚合釜備用情況,應(yīng)在原有基礎(chǔ)上再多加一臺(tái)。令最大熱負(fù)荷Qmax與平均熱負(fù)荷之比等于熱負(fù)荷分布指數(shù)R,則R=Qmax /。設(shè)恒溫聚合時(shí)間為300min?!鱰m式中,t1,t2——傳熱介質(zhì)進(jìn)、出口溫度,℃。式中,Gr——格拉肖夫數(shù)Pr——普蘭克常數(shù)其中, ,為膨脹系數(shù)6℃下,λ水=(m ℃);Cp = kJ/(kg.℃);μ=105Pa s計(jì)算得,α0=582 W/(m2 ℃)=501 Kcal/ hr m℃(3) 釡壁熱阻的計(jì)算碳鋼層厚:δ1=24mm λ1=45 Kcal/ hr m℃不銹鋼層:δ2=3mm λ2=15 Kcal/ hr m℃粘釡物:δ3= λ3= Kcal/ hr m℃水垢厚:δ4≤㎜ λ4= Kcal/ hr m℃∑δ/λ=(24/45+3/15++)103=103 hr m2℃/ Kcal(4) 夾套傳熱系數(shù)K== m2℃/ Kcal解得:K=℃=( m2 ℃)Q夾=K夾在夾套進(jìn)口處水流速度雖很大,因夾套環(huán)隙面積大,使得水流速度很低,α0很小,只有582~698W/(m2 K)的程度。33(103/103)= Kcal/ hr m℃(2) 釡外壁給熱系數(shù)α0的計(jì)算夾套按普通方式進(jìn)水。sμw=(1+∮s)μ/(1∮s)4=[1+(+)] 103/[1(+)]4=103mPas ;μ水10℃=103mPas近似認(rèn)為釡內(nèi)壁溫度為夾套冷卻水溫度。s內(nèi)差法得μ水55℃=103mPaμ水50℃=103mPa℃懸浮液各組分的質(zhì)量分率:VCM質(zhì)量== kgH2O質(zhì)量=26= kgPVC質(zhì)量=1400=12964kg總質(zhì)量=++12964=∴各組分的質(zhì)量分率:xvcm=xH2O =xpvc =12964/=∴c =∑xici=++= Kcal/ kg℃內(nèi)差法得:C水55℃= kJ/kg℃查表C水50℃=℃ ;M=;A=∴λPVC連=()1/3= Kcal/ hr m℃λPVC分= Kcal/ hr m℃∴λ=[2+()]/[2++()]= Kcal/ hr m℃λ水50℃=102W/M℃ λ水60℃=102W/M℃內(nèi)差法得λ水55℃= W/M℃= Kcal/ hr m℃λ=[2+(+)()]/[2++(+) ( )]= Kcal/ hr m℃③ 懸浮液的比熱c55℃時(shí):Cvcm= Kcal/ kgC VCMa.PVC分散在VCM中的懸浮體系—有機(jī)粒子的λPVCVCMφPVC=(+)=液態(tài)VCM導(dǎo)熱系數(shù)公式λVCM=A[2λc+λd2φd(λcλd)]/[ 2λc+λd+φd(λcλd)]式中:λc,λd分別為連續(xù)相和分散相的導(dǎo)熱系數(shù);φd為分散相體積分率。此操作下無擋板,選C=。釡內(nèi)徑:T=1600㎜釡內(nèi)壁厚:3+24㎜斜漿式槳葉導(dǎo)流板夾套, m2δ碳鋼層:24㎜ δ不銹鋼:3㎜δ粘釡物:㎜ δ水垢層:≤㎜夾套進(jìn)出口水溫:t進(jìn)=5℃;t出=7℃物料進(jìn)口溫度t=20℃;聚合溫度t=55℃ 驗(yàn)算式中,——釜內(nèi)壁給熱系數(shù);——釜外壁給熱系數(shù);——壁厚;——釜壁傳熱系數(shù)(1) 釡內(nèi)壁給熱系數(shù)α1的計(jì)算式中,D:釡內(nèi)徑(1600㎜);d:攪拌槳葉直徑;n:攪拌器轉(zhuǎn)數(shù);λ:釜內(nèi)物料的導(dǎo)熱系數(shù);ρ:釜內(nèi)物料的密度;c:釜內(nèi)物料的比熱;μ:釜內(nèi)物料的黏度;μw:壁溫下流體的粘度。d ==109J/h,℃,氣化熱為r=496kcal/kg?!鱅=d干空氣流量為W=即:3 空氣加熱器熱量衡算(1)加熱蒸汽量的計(jì)算每1kg干空氣增加的熱量△I=32kcal/kgd=105J/kgV/kgd。④每1kg干空氣中增加的水蒸汽量和熱量計(jì)算因?yàn)榭諝怆x開PVC時(shí)的最低溫度為145℃,該點(diǎn)的濕度H145℃ =d=105J/kg③空氣加熱器出口熱空氣焓值濕空氣通過加熱器僅升高其溫度而濕度是不變的。d =104J/kgd。由A點(diǎn)沿等濕度線交水平軸于C點(diǎn),℃ =故Q=用空氣濕焓圖(即濕空氣的I—H圖)確定相關(guān)參數(shù)??諝庠诒患訜岬?45℃后送入干燥器,離開干燥器時(shí)溫度為45℃。PVC干燥過程,是先用風(fēng)機(jī)抽吸大氣,然后用蒸汽加熱到145℃,此熱空氣再通過PVC,以此達(dá)到干燥目的。20℃下查表得,CVCM=℃= kJ/(kg.℃;CH2O= kJ/(kg.℃),則Q1= CVCMWVCMt + CH2OWH2Ot=20000(20+)+26000(20+)=39900000 kJ②將20℃VCM、水、助劑升溫至55℃所用的熱量Q2(也即熱水提供的熱量)55℃下查表得,CVCM= kcal/kg.℃=(kg.℃),則(20+55)/2=℃時(shí),CVCM= kJ/(kg.℃)Q2= CVCMWVCM△t + CH2OWH2O△t=2000035+2600035=4827200 kJ③55℃時(shí)PVC、VCM、水、助劑的熱量Q3查表得,CPVC= kJ/(kg.℃),則Q3= CVCM WVCMt + CH2OWH2Ot+ CPVCWPVCt=3000(55+)+26000(55+)+17000(55+)=47383547 kJ④聚合釜反應(yīng)熱Q4VCM的聚合熱約為1540kJ/kg。進(jìn)料20℃,聚合溫度55℃;熱水進(jìn)口溫度95℃,出口溫度92℃;冷卻水進(jìn)口溫度為5℃,出口溫度7℃。要保持恒溫的話,必須把反應(yīng)熱移走。升溫階段是將20℃的進(jìn)料升至55℃所需要的熱量,這部分熱值由95℃的水來提供,其出口溫度為92℃。從圖中可以明確看出各部分的進(jìn)料量和出料量。出料中PVC量:= kg/h損失的PVC量:= kg/h設(shè)出料含水x㎏/h∴x/﹙+x+﹚=25%解得:x=排出水的量:-=㎏/h表24 離心機(jī)物料平衡表序號(hào) 品名 進(jìn)料量(kg/h) 出料量(kg/h)1 PVC 2 VCM 3 水 (和PVC結(jié)合)4 助劑 合計(jì) 干燥系統(tǒng)本設(shè)計(jì)采用沸騰床進(jìn)行干燥。圖24 離心
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