【正文】 設(shè)備選型 選型原則設(shè)備的選擇應首先考慮到工藝上的要求，爭取做到技術(shù)先進，合理經(jīng)濟，即選用的設(shè)備能適應相關(guān)生產(chǎn)規(guī)模，并在此同時獲得最大的產(chǎn)率，而且能適應不同產(chǎn)品的品種變化，并且確保相應產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量?！妫㏎3=73=Q1=mt1Q4=mt2Q5+ Q6= Q210%利用Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6（Q2符號為負）可求得：Q2=2999KJ（3） 旋風干燥床熱量衡算旋風干燥床 聚乙烯 聚乙烯25℃ 水 水 40℃ 易揮發(fā)雜質(zhì) 雜質(zhì)=（）+（10/）+（）=（Kg℃）Q3=124400=Q1=mt1 Q4=mt2Q5+ Q6= Q210%利用Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6（Q2符號為負）可求得：Q2=（2） 堿中和的熱量衡算堿中和釜 聚乙烯 聚乙烯18℃ 水 水 25 ℃ NaOH溶液 雜質(zhì)=（）+（15/）+（）= KJ/（Kg℃）總熱損失（Q5+ Q6）為反應熱的10%（1） 聚合釜的熱量衡算聚合釜 氯乙烯 水25 ℃ 水 18 ℃ 引發(fā)劑和助劑 聚乙烯=（100/）+（）= KJ/（Kg℃）（Kg通過結(jié)合熱量與物料衡算，則可以確定設(shè)備的工藝尺寸，型號參數(shù)等。生產(chǎn)中一般無軸功或軸功相對較小，可以忽略不計，所以能量衡算實質(zhì)上是熱量衡算。再表中列出已知量和未知量，以及經(jīng)過導出和計算的有關(guān)數(shù)據(jù)。在此設(shè)計中，直接采用順算法進行物料計算。若已知產(chǎn)品量且中間計算步驟較多則難以一下子算出原料量，此時可采取“倒推法”，即由已知產(chǎn)品量反向計算算出其他各物料的量。（2） 確定衡算范圍在物料衡算中，有時會遇到較復雜的計算，為便于計算常采用劃定衡算范圍的方法，即衡算范圍一經(jīng)劃定，便可假想成為一個獨立體系，凡是通過邊界進入體系的量屬于輸入項，而穿越邊界離開體系的量屬于輸出項。（1） 畫物料流程圖為了物料衡算時分析問題更簡便，便于展開計算以及為準備建立方程式，需根據(jù)計算任務畫出物料流程圖或物料衡算方框圖。此外通過物料衡算不僅可算出原材料消耗數(shù)額，計算出生產(chǎn)過程所產(chǎn)生的熱量變化，同時也為設(shè)備選型提供了依據(jù)，物料衡算的結(jié)果直接關(guān)系到車間運輸量以及生產(chǎn)成本，對工廠技術(shù)經(jīng)濟指標有重要影響。物料衡算是通過每一道工序的物料變化情況來進行平衡計算，從而得到在正常生產(chǎn)情況下各種物料數(shù)量。物料衡算廣泛應用于生產(chǎn)和設(shè)計。 工藝流程示意圖離心分離槽氣提塔堿處理釜漿料排放槽聚合釜去離子水 聚乙烯 引發(fā)劑 助劑 旋風干燥床旋振篩 成品儲存與包裝 工藝配方與工藝參數(shù) 工藝配方（質(zhì)量份）： 去離子水 100 氯乙烯 50～70懸浮劑（聚乙烯醇） ～ 引發(fā)劑（過氧化二碳酸二異丙醇） 0. 02～EHP過氧化二碳酸二（2乙基己酯）緩沖劑（磷酸氫二鈉） 0～ 消泡劑（鄰苯二甲酸二丁酯） 0～ 工藝參數(shù)：(1) 聚合聚合溫度 50～58℃（依PVC型號而定）聚合壓力 ～ ～聚合時間 8～12h轉(zhuǎn)化率 90％(2) 堿處理NaOH濃度 36％～42％加入量 ％～％溫度 70～80％時間 ～(3) 脫水緊密型樹脂含水率 8％～15％疏松型樹脂含水率 15％～20％(4) 干燥第一段氣流干燥管干燥 干燥溫度 140～150℃風速 15m/s物料停留時間 含水率 ＜4％第二段沸騰床干燥干燥溫度計 120℃物料停留時間 12min含水率 ＜％ 物料衡算 物料衡算的意義與作用物料衡算在化工計算中是最基本，最重要的內(nèi)容之一，是進行化工計算的基礎(chǔ)。經(jīng)脫水后的樹脂含有一定量的水，此時再經(jīng)螺旋輸送器送入氣流干燥管，以140～150℃熱風進行第一段干燥，出口樹脂的含水量將小于4%；再通入沸騰床干燥器中以120℃熱風進行第二段干燥，%的聚氯乙烯（PVC）樹脂。由于物料再次停留時間很長，存在投資較大、熱效率較差、費用較高等缺點，國內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)往往會進行較大的改進，例如赫司特公司就采用MST旋風干燥器，其具有停留時間適用、熱效率利用高等特點。采取堿處理的目的是破壞殘存的引發(fā)劑、分散劑、低聚物等揮發(fā)性物質(zhì)，使其轉(zhuǎn)化為能溶于熱水的物質(zhì)，以便于水洗清除。而氯乙烯氣體中帶出的少量樹脂在可在泡沫捕集器中捕集下來，流至沉降池作為次品處理。因為聚氯乙烯（PVC）粒的疏松程度與泄壓膨脹的壓力有關(guān)，因此要根據(jù)不同要求控制泄壓時的壓力。 懸浮法聚氯乙烯（PVC）工藝流程具體工藝路線(1) 聚合懸浮聚合的過程是先利用水泵將去離子水打入聚合釜中并啟動攪拌器,然后依次將分散劑、引發(fā)劑及其他助劑溶液加入聚合釜，再在聚合釜夾套內(nèi)通入蒸汽和熱水，當聚合釜內(nèi)溫度升高至聚合所需溫度（50～58℃）后，改為通冷卻水，℃。工藝流程設(shè)計的應注意其可靠性、先進性以及可操作性三點。許多輕化工產(chǎn)品生產(chǎn)的一個特點就是生產(chǎn)方法的多樣化。（B） 聚合壓力 在反應溫度下，氯乙烯有一定的蒸汽壓力，只有在聚合末期，大最單體聚合后，其蒸氣壓力才會有一定程度的下降[6]。在實際生產(chǎn)中，℃范圍內(nèi)，并且要確保溫度控制平穩(wěn)，采取適當降溫處理手段，防止出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。（C） 泡沫抑制（消泡劑） 消泡劑在此選用鄰苯二甲酸二丁酯或（未）飽和的C6～C20羧酸甘油酯。常用的防黏釜劑是可以在水相中加入水相阻聚劑如次甲基藍、硫化鈉等；或在釜民壁、攪拌器等設(shè)備上均勻噴涂一定量的水浴黑、亞硝基P鹽或多元酚的縮合物等。（B） 防黏釜劑 在氯乙烯的懸浮聚合中，存在黏釜現(xiàn)象，不但影響聚合的傳熱，也影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量，而且人工清釜勞動強度大，會影響到工人健康，所以應采用一定措施防止黏釜現(xiàn)象的產(chǎn)生。這樣可確保引發(fā)劑有良好的分解速率，；另分散劑更穩(wěn)定，防止因產(chǎn)物裂解產(chǎn)生HCL從而造成懸浮液的不穩(wěn)定，進而造成黏釜、清釜和傳熱困難，最終影響產(chǎn)品質(zhì)量。（5） 系統(tǒng)中的氧由于氧對聚合有緩聚和阻聚作用，在單體自由基存在下，氧能與單體作用生成過氧化高聚物[CH2CHCLOO]n，此物質(zhì)易水解行成酸類物質(zhì)破壞懸浮液和產(chǎn)品的穩(wěn)定性，因此從聚合角度以及安全角度考慮，應將各種原料中的氧和系統(tǒng)中的氧完全清除干凈。尤其水中的氯離子、鐵和氧等的含量應嚴格控制，其中氯離子若超過一定含量會造成樹脂顆粒形成不均；水中的鐵會降低樹脂的熱穩(wěn)定性，并可能組織反應繼續(xù)進行。工業(yè)上常以纖維素類（如羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素等）和醇解度75％～90％的聚乙烯醇作為主分散劑，以非離子山梨糖醇（如一月桂酸酯、一硬脂酸酯、三硬脂酸酯等）作為輔助分散劑，也可兩者進行復合使用。如果采用復合型引發(fā)劑，最好是一種引發(fā)劑的t1/2為4～6h。引發(fā)劑的用量可以采用下式進行估算后，再通過少量實驗進行微量調(diào)整，其計算公式如下： I（％）=NrM104/[1exp()式中： I：工業(yè)上引發(fā)劑用量（質(zhì)量分數(shù)），％；Nr：引發(fā)劑理論消耗量，等于（）mol/tpvc)；用AIBN時,；用DCPD、EHP等過氧化二碳酯時，；M：引發(fā)劑的相對分子質(zhì)量；t：聚合時間/h；t1/2：引發(fā)劑分解半衰期/h。（2） 引發(fā)劑反應中引發(fā)劑多采用有機過氧化物和偶氮類引發(fā)劑，其中有機過氧化物指的是過氧化二碳酸酯、過氧化酯類。氯乙烯中雜質(zhì)的含量應盡可能低一些，其中脫鹽水PH值最好近乎中性，導率應小于2um/cm。 工藝條件影響因素 聚氯乙烯（PVC）聚合主要影響因素（1） 單體純度%以上。在樹脂質(zhì)量上，用懸浮聚合生產(chǎn)的聚氯乙烯（PVC）樹脂的孔隙率提高了300%以上，%%以下。聚合反應過程存在著很大程度的增長鏈向單體的轉(zhuǎn)移，是影響產(chǎn)物相對分子質(zhì)量的主要因素，這種鏈轉(zhuǎn)移會隨溫度的升高而加快。其反應迅速并且同時會放出大量的反應熱。表16 主要原料購買途徑原料名稱購買途徑氯乙烯杭州力科化工有限公司丙烯杭州力科化工有限公司乙炔上海佳杰特種氣體丁二烯吉益化工1 – 丁烯 – 3 – 炔吉益化工去離子水上海沈氏環(huán)?？萍加邢薰綡CL愛康尼克公司2工藝設(shè)計與計算 工藝原理氯乙烯的聚合屬于自由基型聚合反應。表14 去離子水的規(guī)格序號項目數(shù)值1導電率/2pH值3氧含量,％4硬度05SiO2,％06SO3,％7氯,％08蒸發(fā)殘留物％0產(chǎn)品及副產(chǎn)品規(guī)格見下表。 用于懸浮聚合的氯乙烯單體純度在99%以上，其他雜質(zhì)的含量見下表。在本設(shè)計中，采用傳統(tǒng)懸浮聚合法生產(chǎn)聚氯乙烯。溶液聚合反應專門用于生產(chǎn)特種氯乙烯與醋酸乙烯共聚物（通產(chǎn)醋酸乙烯含量在1025%）。此法生產(chǎn)過程簡單，產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)成本也較低。待轉(zhuǎn)化率達85%～90%，排出殘余單體，再經(jīng)粉碎、過篩即得成品。 本體聚合法聚合裝置比較特殊，主要由立式預聚合釜和帶框式攪拌器的臥式聚合釜構(gòu)成。乳液聚合法的聚合周期短，較易控制，得到的樹脂分子量高，聚合度較均勻，適用于作聚氯乙烯糊，制人造革或浸漬制品。聚合方法有間歇法、半連續(xù)法和連續(xù)法三種。在乳液聚合中，除水和氯乙烯單體外，還要加入烷基磺酸鈉等表面活性劑作乳化劑，使單體分散于水相中而成乳液狀，以水溶性過硫酸鉀或過硫酸銨為引發(fā)劑，還可以采用“氧化還原”引發(fā)體系，聚合歷程和懸浮法不同。以聚乙烯醇和纖維素醚類等為懸浮穩(wěn)定劑制得的聚氯乙烯（PVC）一般較疏松，孔隙多，表面積大，容易吸收增塑劑和塑化。為了降低生產(chǎn)成本，反應釜的容積已由幾立方米、十幾立方米逐漸向大型化發(fā)展，最大已達到200m。樹脂的質(zhì)量以粒度和粒度分布、分子量和分子量分布、表觀密度、孔隙度、魚眼、熱穩(wěn)定性、色澤、雜質(zhì)含量及粉末自由流動性等性能來表征。聚合時為保證獲得規(guī)定的分子量和分子量分布范圍的樹脂并防止爆聚，必須控制好聚合過程的溫度和壓力。然后流入混合釜，水洗再離心脫水、干燥即得樹脂成品。聚合是在帶有攪拌器的聚合釜中進行的。 懸浮聚合法[6]使單體呈微滴狀懸浮分散于水相中，選用的油溶性引發(fā)劑則溶于單體中，聚合反應就在這些微滴中進行，聚合反應熱及時被水吸收，為了保證這些微滴在水中呈珠狀分散，需要加入懸浮穩(wěn)定劑，如明膠、聚乙烯醇、甲基纖維素、羥乙基纖維素等。本設(shè)計計劃采用懸浮法生產(chǎn)聚乙烯。[4]表1