【正文】 由于攪拌釜中液體運(yùn)動的狀況十分復(fù)雜， 攪拌功率目前尚不能用理論算出，只能通過實驗獲得它和該系統(tǒng)其它變量之間的經(jīng)驗關(guān)系型，然后再按經(jīng)驗關(guān)系型計算出攪拌功率。 攪拌裝置的設(shè)計 （ 1） 攪拌器的結(jié)構(gòu)型式： 選定為單層開啟式直葉渦輪槳 （ 2） 攪拌器尺寸的計算 取渦輪式攪拌器的直徑 DJ 與釜內(nèi)徑 DN 比為 知 DN=3600mm DJ==3600= mm 取攪拌器離底高度 h= h=3600= 取攪拌器的寬度 b= b== mm 取槳葉數(shù) Z=3 （ 3）攪拌附件的設(shè)置 擋板數(shù)目： 4 塊 寬度： 1/10DN=1/103600=360mm 方式：緊貼著釜壁且垂直于釜壁。該夾套可用 12mm厚的 0Cr18Ni9 鋼板制造。 夾套的設(shè)計 （ 1） 夾 套直 徑 和高度的確定 對 于筒體的 內(nèi)徑 Di=3000～ 4000mm， 夾套內(nèi)徑 Dj=Di+200 =3400+200 =3600mm 查文獻(xiàn)得：封頭體積 VH=，表面積 FH= 由下式確定高度： Hj= HtVVV?? =()/= 圓整，得 Hj=4000mm （ 2） 夾套的材料和壁厚 選用 0Cr18Ni9為夾套材料，設(shè)計溫度為 150℃ ，查得 許 用 應(yīng) 力 [σ]t=137 MPa 設(shè)計壓力為 MPa， ф= C1= C2=1 mm 由公式 S= cit cPD2[ ] P? ??得： S=3600/（ 2137） = 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=12mm。因此，本 設(shè)計 中未做外 壓 的 設(shè)計 。復(fù)驗 Sn6%=15= mm＞ ，故能取 C1=， 該聚合釜體可用 15mm厚的 16MnR 鋼板制造。 VTi= 對液－液相類型選取 H/D＝ 估算筒體的內(nèi)徑為： Di=34??????? DHV 帶入數(shù)據(jù)可得 Di= 圓整取筒體內(nèi)徑為 3400mm，據(jù)標(biāo)準(zhǔn)橢圓，可得 h1=3400/4=850mm, 查附表可得 Vh= 內(nèi)表面積 Fh= 再查附表得每一米高筒體容積 V1=,表面積 F1＝ 筒體高度 H=(VVh)/V1=()/= 圓整可得 H=4800mm 于是 H/Di=4800/3400= 復(fù)核結(jié)果基本符合給定的范圍。G） HG2152995. 聚合釜相關(guān)裝置的選型、設(shè) 計 和校核 釜體的 設(shè)計 半 連續(xù) 操作 生 產(chǎn) 周期或生 產(chǎn) 批 數(shù) 3P ℃ ）， 78501374290 3600 8 7 2 2 . 3 7 4 9 m 21 0 0 2 5mQA Kt ?? ? ???需 ? ?3 . 1 4 0 . 0 5 5 . 7 3 0 9 4 1 8 7 4 7 5 8 . 1 5 6 2 m 2tnA n d l?? ? ? ? ? ? ?實 際 ∵ A 實際 ﹥ A 需要 ∴ 能滿足要求 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計 35 殼體大于 400mm用鋼板卷焊而成， 殼體內(nèi)徑 D 取決于傳熱管數(shù) n，排列方式和管心距 ? ? ? ? 0c d3~21ntD ??? 式中 ： t—— 管心距 ， t= d0—— 換熱管外徑 nc—— 橫過管束中心線的管數(shù)，該值與管子排列有關(guān) 本設(shè)計采用正三角排列，則 1 .1 1 .1 3 0 9 4 6 1 .1 8 6n? ? ? t== ? ? 01 2 . 0 0 . 0 7 1 2 5 ( 6 1 . 8 6 1 ) 2 . 0 0 . 0 5 7 4 . 4 0 2 2 6 mcD t n d? ? ? ? ? ? ? ? ? 圓整到 4500mm 參考文獻(xiàn)，為了滿足及時轉(zhuǎn)移反應(yīng)放出的熱，從而保證反應(yīng)溫度不超過最高限額，采用把轉(zhuǎn)化器換熱分為三層，三層同時進(jìn)行散熱。下蓋內(nèi)自下而上充以瓷環(huán)、活性炭作為填料，支撐列管內(nèi)的催化劑，防止催化劑粉塵進(jìn)入管道。內(nèi)有列管 ， [1]用脹管法固定于兩端花板上，管內(nèi)裝催化劑，管間的兩塊隔板將整個圓柱部分隔為三層，每層均有冷卻水進(jìn)出口用以通冷卻水，帶走反應(yīng)熱。轉(zhuǎn)化器的主要作用是裝載催化劑，進(jìn)行合成反應(yīng)和移走反應(yīng)放熱，因此要求轉(zhuǎn)化器保證傳熱良好，能及時移走反應(yīng)熱，并且使反應(yīng)氣體分布均勻，以避免局部過熱。 ℃ ） 故 2( 5 5 5 2 2 5 2 3 2 0 3 6 0 0 ) 6 7 2 . 8 41 0 0 2 2 . 6 0 5mQSmKt ?? ? ??? 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計 32 取 7 臺石墨冷卻器，每臺 2m 查文獻(xiàn)，浮頭列管式石墨換熱器系列參數(shù)組合， 參考查文獻(xiàn) [3]， 選用換熱管長度為 4000mm， 公稱直徑 800 mm, 公稱壓力 4Mpa,管程為 2 的A 型設(shè)備 型號： GHA800105 式中 ,G—— 列管式 H—— 換熱 設(shè)備 A—— 換熱 管型號 公稱面積為 105 2m ＞ 2m 故可行 . 石墨預(yù)熱器的選型 已知條件： 總熱負(fù)荷： Q=循環(huán) 水流量： 進(jìn)口溫度 T1： 110℃ 出口溫度 T2： 95℃ 混合氣 進(jìn)口溫度 t1： 14℃ 出口溫度 t2： 75℃ 計算兩流體的平均溫度差 ? ?? ? ? ? 5 1589ln951 101475ln1212 ??????????????tttttm℃ 而： ? ?? ? 14110 147511 12 ??? ?????? tT ttP ? ? 16 9511 012 21 ??? ????? tt TTR 查文獻(xiàn) 得 ??t? 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計 33 4 8 5 ???????? ? mtm tt ? ℃ 查文獻(xiàn)，列管式換熱器中的總傳熱系數(shù) K 的經(jīng)驗植 設(shè) K=100w/（ m2 (注：數(shù)據(jù)是參照烏?；べY料數(shù)據(jù) ) 水 CP=℃ m=107/(50) =105kg (9) 冷卻水的用量 根據(jù)式 : Q= mCPΔT 得 m=Q/ CPΔT 冷卻水 進(jìn) 口 溫 度 為 29℃ ,出口溫度為 26℃ 。 （ 3） 回流冷凝器熱負(fù)荷的考慮 由于反應(yīng)中嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度恒定，冷凝器中的回流量極 少，所以對冷凝器熱負(fù)荷不予考慮。 根據(jù)熱量守恒定律，得 QT=Q1＋ Q2＋ Q3＋ Q4 其中 Q1= ?21TT CdTW Q2= W?Hr?x/M Q3=ΣWi CPi ?Tm Q4=ΣAiαi (Ti－ T0)t 固體和液體熱容可以采用柯普定律 [5]計算 C(kJ/kg.℃ )=Can/M 式中 Ca—— 基團(tuán)的比熱容， kJ/(kg.℃ ) n—— 分子中同一元素的原子數(shù) M—— 化合物的分子量， kg/kmol 氯乙烯的聚合熱為： 查手冊得： 氯乙烯的比熱 C1= kJ/(kg.℃ ) 水的比熱 C2= kJ/(kg.℃ ) 聚氯乙稀的比熱 C3= kJ/(kg.℃ ) （ 2） 混合熱和攪拌熱的考慮 由于溶質(zhì)的量很少，混合熱可忽略不計。 ℃ )1 同種物質(zhì)的平均比熱容 Cp=2p1p2p1pnCCLCC ? 平均pC =2p1p2p1pnCCLCC ? = L? =(kg 95℃ 時， C 水蒸氣 = kJ(kg ℃ )1 同種物質(zhì)的平均比熱容 Cp=2p1p2p1pnCCLCC ? 平均pC =2p1p2p1pnCCLCC ? = L? =(kg 95℃ 時， C 水蒸氣 = kJ(kg ℃ )1。 (mol (mol (mol ℃ )1 計算： Q1：進(jìn)料溫度 13℃ ，則 Q1=0 Q3=0 Q4 =Q 乙炔 ＋ Q 氯化氫 ＋ Q 氧氣 ＋ Q 水 (g) = 20852 （ 75 ＋ 13）＋ （ 75＋ 13 ）＋年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計 25 （ 75＋ 13）＋ （ 75＋ 13） =＋ ＋ ＋ = Q2: 5%Q2=Q5 ∵ Q1＋ Q2＋ Q3=Q4＋ Q5 ∴ 0＋ Q2＋ 0=＋ 5%Q2 ∴ Q2=5988989kJ Q5= kJ 表 17 石墨預(yù)熱器熱量衡算表 項目 入方 /kJ 項目 出方 /kJ CH≡CH 0 CH≡CH HCl 0 HCl O2 0 O2 H2O 0 H2O 蒸汽加熱 損失 Σ Σ 轉(zhuǎn)化器 已知表 表 18 轉(zhuǎn)化器物料表 進(jìn)料 質(zhì)量 /kg 出料 質(zhì)量 /kg CH≡CH 20852 CH2=CHCl HCl CH≡CH O2 HCl H2O O2 H2O CH3CHCl2 Σ Σ 根據(jù)：此處熱損失率為： % 以 298k(25℃ )時 1h 為計算標(biāo)準(zhǔn)。 ℃ )1 C 氯化氫 = kJ(kg [4] 則 HCl 溶于水放出的熱量為： ()/= 水液化放出的熱： Q= ()= ∴ Q3=+= ∴ Q4=Q 乙炔 ＋ Q 氯化氫 ＋ Q 氧氣 ＋ Q 水蒸氣 ＋ Q 鹽酸 = 20852 （ 1325 ）＋ （ 1325 ）＋ （ 1325）＋ （ 1325）＋ 3214 （ 1325） = 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計 24 = Q2: 5%Q2=Q5 ∵ Q1＋ Q2＋ Q3=Q4＋ Q5 ∴ 0＋ Q2＋ = ＋ 5%Q2 ∴ Q2= kJ Q5= kJ 表 15 石墨冷卻器熱量衡算表 項目 入方 /kJ 項目 出方 /kJ CH≡CH 0 CH≡CH HCl 0 HCl O2 0 O2 H2O 0 H2O 冷凝熱 鹽酸 鹽水吸熱 損失 Σ Σ 石墨預(yù)熱器 已知表 表 16 石墨預(yù)熱器物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量 /kg W/% 出料 質(zhì)量 /kg W/% CH≡CH 20852 CH≡CH 20852 HCl HCl O2 O2 H2O H2O Σ Σ 進(jìn)料溫度： 13℃ ，出料溫度： 75℃ 以 13℃ 計算為基準(zhǔn) C 乙炔 = kJ(kgkmol 1= kJ ℃ )1 C40%鹽酸 =3214 kJ(kg ℃ )1 C 水（ l） = kJ(kg ℃ )1 C 氯化氫 = kJ(kg ℃ ） 乙炔 25 75 110 HCl 25 75 110 水蒸氣 25 75 110 O2 25 75 110 氯乙烯 25 75 110 鹽酸（ 40%） [5] 35 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計 23 主要設(shè)備熱量衡算 石墨冷卻器 已知表： 表 15 石墨冷卻器物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量 /kg W/% 出料 質(zhì)量 /kg W/% CH≡CH 20852 CH≡CH 20852 HCl HCl O2 O2 H2O H2O 鹽酸 Σ Σ 進(jìn)料溫度： 25℃ ，出料溫度： 13℃ 25℃ 為計算基準(zhǔn) C 乙炔 = kJ(kg即 ?? iiwcC ，含量少的物質(zhì)對混合體系熱容地方影響可不計。 設(shè) 5Q 是 2Q 的 5% “ ” 表示吸熱， “ ＋ ” 表示放熱。= 103kg 90％＝ 103kg 剩余的為聚氯乙稀溶液的質(zhì)量為 M 溶 ＝ M 料 － M 水 39。 pvc 氯乙烯 水 助劑 氣提塔 pvc 水 助劑 氯乙烯回收 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計 21 所以物料平衡。＋ M 料 ＝ 103kg＋ 103kg＝ 103kg＝ M39。= 103kg 2%= 103kg 料漿的質(zhì)量： M 料 ＝ M139。＋ M 除 ＝ 103kg＋ 103kg= 103kg=M’ 物料平衡