【正文】 最后，感謝粉體一班的各位同學，四年來的朝夕相處，有歡笑，有淚水，但每一種都是彌足珍貴的回憶。從選題到答辯，其中的每一步都包含著他們的心血，可以說，是他們過硬的專業(yè)知識以及不厭其煩的指點讓我能夠為大學畫上一個圓滿的句號。 31 參考文獻 [1] 川島義 一， 張弘 .聚氯乙烯類熱塑行彈性體 [J]， 橡膠參考資料 ， 1986， ，： 1119. [2] 楊惠娣 .我國聚氯乙烯行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 [J],塑料助劑 ,20xx， ， ：16. [3] 劉嶺梅 ,中國 PVC 發(fā)展存在幾個瓶頸 [J],聚合物和塑料， 20xx,， ：1219. [4] 汪麗，宋軍 .影響聚氯乙烯質量的因 素研究 [J],國外油田工程， 20xx， ，： 710. [5] 張亨 .PVC 纖維及其應用 [J],中國氯堿 ,20xx， ， ： 2324. [6] 張強，劉穎 .懸浮法 PVC 的生產(chǎn)與發(fā)展 [J]， 聚氯乙烯， 20xx,， ：2634. [7] 李建軍 .PVC 聚合釜溫度控制方法 [J],山西化工， 20xx,， ： 16. [8] 王軍營，趙旭 .試論氯乙烯聚合粘釜的形成及防范技術措施，中國石油和化工標準與質量， 20xx， ， ： 16. [9] 鄭洽馀 ,魯鐘 琪 .流體力學 [Z]， 機械工業(yè)出版社， 1980， 16. [10] 梁錫偉 ， 劉立成 .電石法 PVC生產(chǎn)原料現(xiàn)狀及前景預測 [J]，聚氯乙烯， 20xx，. [11] Mecham, ,Shobha,etc. ACS Polymer Preprints[J],20xx， ， No. 02： 247. [12] 魏崇光 .化工工程制圖 [Z]， 化學工業(yè)出版社， 1994， 5587. [13] 潘永亮，劉玉良 .化工設備機械設計基礎 [Z]， 科學出版社， 20xx,199200. [14] 賀匡國 .化工容器及設備簡明設計手冊 [Z]，化學工業(yè)出版社， 1995， 688. [15] 靳士蘭，巨勇智 .化工設備機械基礎 [Z]，吉林出版社， 20xx， 138236. 32 致 謝 經(jīng)過幾個月的努力，畢業(yè)設計終于按時完成。 30 第三章 總結 本文根據(jù)實際生產(chǎn)情況，對所需設備進行了計算與選型。 選泵 然后，按照計算得結果、所輸送流體的流量以及揚程等數(shù)據(jù)，然后 查《化工工藝設計手冊》上冊 P798 表 711，認為 65Y1002A 型油泵 為最優(yōu)選擇 [15]。 查 閱 《化工原理》上冊 P45 表 11? ，取 ? ? ，則?d ? 003.； 查閱 P46 圖 131 得： ?＝ ； 查 閱 P53 表 13 得：三通： ?＝ ；閘閥全開： ?＝ ；止回閥全開： ?＝2 ； ?入＝ ； 900彎頭 ： ?＝ ?5＝ 代入數(shù)據(jù)計算得： 則： mHf 2 ????????? ??????? 入 ? ? ??? 換出管出 fff HHH gdlH rf 22???? ? ?????? ??出管 6 0 0 144 2 ??? ??出? 4 0 0 4 3 5 4 6 6 8 4 ??? ???R 故為湍流 查《化工原理》上冊 P45 表 11： 取 ?＝ ，則?d ? 003.57； 再查 P46 圖 13 得： ?＝ ； 查 P53 表 13 得： 三通： ?＝ ?2＝ ；閘閥 1/2 開： ?＝ ?5＝ ；止回閥全開： ?＝ 2；900彎頭 ： ?＝ ?10＝ ； ?出 ＝ mH f 4 3 2 00 2 2 ????????? ???????? 出管 液柱 29 根據(jù) 《化工原理》上冊 P240，換熱器的壓降范圍在 ～ ， 根據(jù)實際需要，取值 50 KPa，選擇四臺，總壓降為 200 KPa。目前反應釜的散熱系數(shù)一般處于： )(5 8 2 0~5 8 2 2 KmW ? 散熱性能較好的反應釜的外壁給熱系數(shù)則能達到： )(3 4 8 9~2 3 2 6 2 KmW ? 經(jīng)查閱相關文獻與實際所得數(shù)據(jù)相結合，選?。? )(3 4 8 9 22 KmW ??? 不繡鋼熱阻、粘釜物（ PVC）熱阻及水垢熱阻為釜壁熱阻主要組成部分。在反應初期，由 可知，反應的水油比設為 ，隨著反應的進行，單體的含量逐漸減少，而 PVC 樹脂的含量不斷增加，由于樹脂的疏松表面會吸附部分水，因此水分的比重較初期而言會明顯降低， α1 也會降低，最終可能會達 1163 W/m2?K，從攪拌電流的增加也可以看出此項特點。通常來講，隨著攪拌輕度的增加，反應釜內(nèi)壁的液膜厚度也會越小，因此熱阻也會相應減小，液膜給熱則會增大 [13]。 （ 1）傳熱系數(shù) K 的計算 傳熱系數(shù)與熱阻之間為反比例關系，總熱阻即為傳熱系數(shù)的倒數(shù) [12]，且與分熱阻有如下關系： ???? ???? 21111K 式中 α1 表示 釜內(nèi)壁液膜給熱，單位（ W/m2?K）； α2 表示釜外壁液膜給熱，單位（ W/m2?K）； ??? —釜壁團體導熱部分的熱阻，其中厚度由 δ 表示，熱導率由 λ 表示，釜壁是由碳鋼、不銹鋼、搪瓷、粘釜物、水垢等幾個部分組成。℃ ）］ KF（㎡ /? ） F/V KF/V 7m3 搪瓷釜 200 3500 500 14m3 搪瓷釜 26 360 9360 670 合不銹鋼釜 200～ 300 6900～ 10350 510～ 770 33m3 復合不銹鋼釜 67 500～ 550 3350～ 36800 2 100～ 11000 80m3 釜 107 480 520xx 650 其中 KF/V 的值代表反應釜的傳熱性能，由表可知， 33m3 反應釜的傳熱性能較其他類型優(yōu)異，因此決定一般選用此類型的反應釜作為本次設計的反應釜。=(m3) 查閱資料我們可知，不同反應釜的傳熱 系數(shù)具有差異，具體見下表： 表 7 不同聚合釜性能比較 釜型 F/(m2) K/ ［ kcal/（㎡ 圖 5 空氣的 IH 圖 20 （ 1）進口空氣的濕度 圖中虛線為等溫線，因此在 ℃ 與濕度曲線的交點即為空氣進口濕度，將此交點記為 A 點，由 A 點向橫軸引垂線，垂線與 x 軸的交點坐標即為進口的空氣濕度 [10]： dkgVkgH ??? 0 0 (2)水蒸汽的分壓 由 A 點向 x 軸引垂線，垂線與最底方斜線（水蒸氣分壓線）的交點即為水蒸氣的分壓，此點記為 B 點，得知水蒸氣分壓為： mmHgP 12? （ 3） 進口空氣的焓 在濕度為 80%，溫度為 ℃ 的條件下，找出等焓線與 y 軸的交點，記此交點為 E 點， E 點即為空氣在入口條件下的焓值 [11]： dkgJdkgk c a lI ????? （ 4）出口熱空氣的焓 因為加熱器僅僅能使物質的溫度升高，而不改變物質其他的外界性質。設 定未加熱的空氣為的溫度為 ℃ ,濕度為 80％ 左右。 mPVC m 助劑 m 水 m VCmm 助劑 m 水 m VCm根據(jù)查閱資料得知，氯乙烯聚合的最佳溫度范圍在 40℃ 60℃ ，本次設計選取反應溫度為 55℃ 。m 助劑 m 水 m VCm℃ )、助劑的質量 11730 千克比熱容為C 助劑 =103J /(kg 起始熱量 Q1 的計算 已知： VC 的質量 234609 千克，比熱容 CVC =103J /(kg能量衡算直接關系到設備的型號、臺數(shù)的選擇以及物料通入的速度，合理的能量衡算不僅可以提高聚合產(chǎn)品的質量，而且可以降低企業(yè)生產(chǎn)成本 [9]。=234375（千克） 氯乙烯的純度為 %，通入釜內(nèi)的 VC 的量為： 234375247。=（噸） 一個周期生產(chǎn)的聚氯乙烯量為 15107247。10=800（個）； 一個周期聚合反應的時間為六小時，則一年內(nèi)聚合反應所需的時間為 t=8006=4800（小時） 氯乙烯的轉化率為 80%，氯乙烯的 純度為 %，則通入氯乙烯的量 15 m=150000247。 所需單體 —— 氯乙烯純度 % 氯乙烯單體的轉化率 80% 聚合反應釜的投料比 ，反應時間 10 小時 冷卻水的溫度為 10℃ 物料的計算 根據(jù)上述所給條件，進料所需要的時間為 2 小時，出料所需時間為兩小時，發(fā)生聚合所需時間為六小時，一個周期共需十個小時。 圖 4 溫度控制程序圖 14 第二章 設計數(shù)據(jù)計算 物料衡算 物料的選擇 聚氯乙烯的合成步驟： ； 、蒸餾水、以及助劑；然后加入引發(fā)劑，密封并抽真空。隨著反應的進行，反應的放熱速率與反應速率便在一個定值上下波動，此時段的主要目的就是使反應溫度控制在一個較小的波動范圍內(nèi)，此階段便是第三階段 [7]。這一階段需要借助外部能量，使聚合釜內(nèi)部達到反應的最佳溫度。 溫度控制方法 聚合釜內(nèi)的溫度控制可以劃分為三個步驟。聚合工序控制主要就是對反應釜內(nèi)溫度的控制，使其波動的范圍盡量減小。反應單體在進行聚合反應的過程中，溫度需要保持在設 定溫度的正負 ℃范圍內(nèi)。 PVC 聚合釜溫度控制方法 生產(chǎn)工藝 向聚合釜中按照化學計量比依次加入蒸餾水， VC,以及催化劑，混合后進行攪拌至各物質均勻分布 [7]。 因此，如果能單純從物理方面阻止粘附即可克服上述三種方法的不足經(jīng)過不斷的探索與研究，現(xiàn)在已經(jīng)有公司設 計出一種雙攪拌聚合釜，這種聚合釜在反應 12 釜的最底端和反應釜的頂端各安裝了一個攪拌器，并且頂端與底端的攪拌器的分布于反應釜的對角線上。 （ 2） 第二種方法是一種純粹的物理機械清洗法，首先用高壓水對粘附物質進行沖洗，粘附物質受到水的壓力作用會從內(nèi)壁上剝離脫落，但是此種方法不能徹底清潔。對人體也無害。 釜壁粘附的防止 單體在聚合過程中，粘度會逐漸增大，在交辦的作用下便會不可避免的粘附到反應釜的內(nèi)壁上，從而造成了單體的浪費和聚合物分子大小不均等情況的出現(xiàn)。在優(yōu)化散熱方面，國外主要采用回流冷凝，水冷弧形擋板以及底伸式攪拌模式，不僅能夠使物料分散得更加均勻，也增加了傳熱 面積，從而優(yōu)化了散熱。聚合釜在聚氯乙烯生產(chǎn)中是一種不可或缺的設備，大型聚合釜可以節(jié)約生產(chǎn)時間，縮短生產(chǎn)周期，簡化生產(chǎn)操作，從而降低了生產(chǎn)成本，改善生產(chǎn)環(huán)境等諸多優(yōu)點。如今，由于工藝的限制，本體法的應用并不是非常廣泛，甚至可以說是處于停滯不前的狀態(tài)。然而，在實際生產(chǎn)中，廠家并不會將懸浮法與本體聚合同時使用。 本體法較懸浮法而言，應用主要集中 在西歐地區(qū)，并且此項專利頒發(fā)給了法國的阿托公司。 懸浮法能夠得到大規(guī)模應用主要是由于此種聚合方法具有流程簡單，設備便于操控，可規(guī)?；a(chǎn)等優(yōu)點。 10 其主要特征見下表： 表 5 聚合方法比較表 項目 懸浮聚合 本體聚合 乳液聚合 溶液聚合 配方組成 單體、引發(fā)劑、分散劑、水 單體、引發(fā)劑 單體、引發(fā)劑、乳化劑、水 單體、引發(fā)劑 聚合場所 單體液滴內(nèi) 本體內(nèi) 膠束和乳膠粒 溶液內(nèi) 溫度控制 容易 困難 容易 容易 聚合速度 較大 中等 大 小 分子量控制 較困難 困難 容易 容易 生產(chǎn)特性 間歇操作 間歇操作 可連續(xù)生產(chǎn) 可連續(xù)生產(chǎn) 主要特性及用途 適合于注塑或擠塑樹脂 聚合物純凈、硬質注塑品 涂料 、黏合劑 涂料、黏合劑 根據(jù)調(diào)查研究，利用懸浮法生產(chǎn)聚氯乙烯在美國所占的比例高達 %，而溶液聚合僅僅占到了 %。乳液聚合法的概念提出較早，但由于生產(chǎn)所需成本較高，并且生產(chǎn)工藝較為復雜，一直未得到大規(guī)模商業(yè)化應用。然而，在生產(chǎn)過程中的最棘手的問題就是如何處理廢棄的電石渣，經(jīng)過我國科研人員與廠家之 間的不斷努力，形成了電石渣再生產(chǎn)利用一條產(chǎn)業(yè)鏈，將電石渣制成磚塊等建筑材料使得乙炔法成為乙烯法未能全面使用時的一種長效可替代方法。眾所周知，石油資源是中國的軟肋，除此之外，國際方面石油價格也是居高不下， 因此，結合中國這樣