【正文】 ??mdR WV ? 式（ ） 其中： RV 為物料總體積； dW 為反應(yīng)釜平均日產(chǎn)量； m? 為乳漿密度 ； ?為每天生產(chǎn)批數(shù) ； 將數(shù)據(jù)代入上述公式計(jì)算得： 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸 PVC 糊樹(shù)脂聚合工藝設(shè)計(jì) 25 173542 2RV ? ? 式（ ） ? 反應(yīng)釜體積 計(jì)算公式為： ?RT VV? 式（ ） 其中， TV 為反應(yīng)釜總體積； RV 為物料總體積； ?為反應(yīng)器裝料系數(shù) 將數(shù)據(jù)代入上述公式計(jì)算得： ?rV 式（ ） m? 由于，產(chǎn)量極大，擬定選用 4 臺(tái)反應(yīng)釜 每臺(tái)反應(yīng)釜的計(jì)算公式為： TTTi nVV ? 式（ ） 其中， TiV 為每臺(tái)反應(yīng)釜的體積； TV 為反應(yīng)釜總 體積； Tn 為反應(yīng)器臺(tái)數(shù) 將數(shù)據(jù)代入上述公式計(jì)算得： ?TiV 式（ ） m? 因此，可以選擇體積為 24 3m 的反應(yīng)釜 4 臺(tái) 釜體外形尺寸的設(shè)計(jì) （ 1） 、確定封頭形式 封頭是化工設(shè)備的重要組成部分，它與圓形直 筒部分一起組成設(shè)備的外殼。 整理 表 物料衡 算整理表 組 分 Kg/B 進(jìn) 料 氯乙烯單體 種子 催化劑 1800 引發(fā)劑 482 乳化劑 1810 后混合劑 724 水 出料 乳漿 86771 回收未反應(yīng)單體量 雜質(zhì)量 損失量 聚合工段物料衡算圖 圖 物料衡算圖 聚合工段 單體： 種子： 水： 催化劑： 1800kg 引發(fā)劑： 482kg 乳化劑： 1810kg 后混合劑： 724kg 乳漿 86771kg 回收未反 應(yīng)單體 雜質(zhì) 損失 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 本科生 課程 設(shè)計(jì) 24 第四 章 設(shè)備設(shè)計(jì)與選型 聚合攪拌釜的設(shè)計(jì) 釜體的設(shè)計(jì) 反應(yīng)釜體積的計(jì)算 從反應(yīng)釜出來(lái)的產(chǎn)物是乳 漿，依據(jù)物料衡算得，每批應(yīng)生產(chǎn)乳漿 ，每天生產(chǎn) 2 批。 計(jì)算主要物料的投料量 氯乙烯單體的計(jì)算 該生產(chǎn)裝置年產(chǎn)量為 20200 噸，年開(kāi)工時(shí)間為 330 天，每天生產(chǎn)兩批，聚合后處理?yè)p失率約為 % 每批應(yīng)生產(chǎn)聚合物數(shù)量為： Bkg / 1 4 0 29 6 3 0 102 0 0 0 0 3 ??? ? 式（ ） 聚合物中含有因引發(fā)劑 而引起的約 %的雜質(zhì)，令單體 100%轉(zhuǎn)化為聚合物，則氯乙烯單體的投料量為： Bkg / 2 ?? 式（ ） 由配方可知實(shí)際單體的轉(zhuǎn)化氯為 85%，則 氯乙烯單體的投料量為： Bkg /%85 ? 式（ ） 由于聚合時(shí)約有 1%的氯乙烯單體因泄露損失，則 氯乙烯單體的投料量為： Bkg / 7 2 3 8%)11( 6 8 6 0 ??? 式（ ） 單體的損失量為： Bkg / 7 6 8 6 7 2 3 8 ?? 式（ ） 回收未反應(yīng)單體量為： Bkg / ?? 式（ ） 本次設(shè)計(jì)采用的是種子乳液生產(chǎn)方法，在配方中應(yīng)加入 3%單體的種子，因此聚合產(chǎn)品中也包括種子的量， 則 種子的量為： 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸 PVC 糊樹(shù)脂聚合工藝設(shè)計(jì) 21 Bkg / 8410 238 ?? 式（ ） 實(shí)際加入聚合釜的純單體量為： Bkg / 6 1 5 0 8 7 2 3 8 ?? 式（ ） 單體的純度為 %，則 實(shí)際加入單體與雜質(zhì)的總量為： Bkg /% ?? 式（ ） 隨單體而引入的雜質(zhì)為： Bkg / 6 1 5 6 1 9 0 ?? 式（ ） 各配料用量的計(jì)算 依據(jù)配方得：催化劑 =%倍的單體； 引發(fā)劑 =%倍的單體； 乳化劑 =%倍的單體； 后混合劑 =%倍的單體 各配料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：催化劑： %；引發(fā)劑： 15%； 乳化劑： 1%；后混合劑： % 各配料的用量為： 催化劑： Bkg /% ?? 式（ ） 引發(fā)劑： Bkg /% ?? 式（ ） 乳化劑： Bkg /% ?? 式（ ） 后混合劑： Bkg /% ?? 式（ ） 各配料均以溶液的方式加入，則 引發(fā)劑溶液量為： Bkg /48 2% ?? 式（ ） 催化劑溶液量為： Bkg /18 00% ?? 式（ ） 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 本科生 課程 設(shè)計(jì) 22 乳化劑溶液量為： Bkg /1810% ?? 式（ ） 后混合劑溶液量為： Bkg /724% ?? 式（ ） 介質(zhì)水加入量的計(jì)算 由配方得，水的加入量為 倍的單體，所以水的加入量為： 3 6 1 5 4 .0 1 .4 5 0 6 1 5 .6 /k g B?? 式（ ） 主要出料量的計(jì)算 聚合后，主要的出料物質(zhì)為乳漿，乳漿 =水 +PVC 糊樹(shù)脂 +配料 聚合時(shí)加入的介質(zhì)水為： ， 應(yīng)生產(chǎn)的聚合物數(shù)量為： 則乳漿的質(zhì)量為： 31 33 9. 4 50 61 5. 6 18 10 72 4 48 2 18 0086 77 1 /k g B? ? ? ? ?? 式（ ） 乳漿固含量為： % 36. 1%86771 ? 式（ ） %不低于 35%，因此上述計(jì)算符合技術(shù)要求。 確定計(jì)算順序 由于產(chǎn)物與原料之間的化學(xué)計(jì)量關(guān)系比較簡(jiǎn)單，且整個(gè)聚合過(guò)程不是很復(fù)雜，容易得到產(chǎn)物與單體原料投料量之間的比例關(guān)系，故采用順流程的計(jì)算順序 。 五、干燥器出口溫度的控制 在冬季時(shí)一般控制在 60~62℃ ，夏季一般控制在 54~58℃ ，同時(shí)嚴(yán)格控制干燥器開(kāi)停車次數(shù)并及時(shí)調(diào)整 干燥器加水時(shí)的出口溫度。 (4)根據(jù)實(shí)際反應(yīng)情況及時(shí)調(diào)整 Cu劑的加入量，保證反應(yīng)正常。 (2)嚴(yán)格控制助劑的質(zhì)量 (特別是 Cu劑 )。大粒子粒徑在 ~ m? ，小粒子粒徑在~ m? 。 (4)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況適時(shí)適量增減 Cu劑的使用量。 (2)生產(chǎn)種子時(shí)由專人負(fù)責(zé)操作控制，避免由于操作人員控制 手法不同而造成種子粒徑重復(fù)性差。 五、干燥器出口溫度對(duì) PVC 樹(shù)脂質(zhì)量的影響 膠乳在噴霧干燥過(guò)程中，若干燥器出口溫度過(guò)高，則形成的二次粒子凝集很牢固，從而造成樹(shù)脂在調(diào)糊過(guò)程中不易崩解為一次粒子或崩解速度較慢，從而導(dǎo)致糊性能差。 四、瞬時(shí)乳化劑加入量對(duì) PVC 樹(shù)脂質(zhì)量的影響 在乳液聚合中乳液體系的穩(wěn)定性是非常重要的，乳化劑的加入量是否適宜將直接影響整個(gè)反應(yīng)體系的穩(wěn)定性。 三、前期不反應(yīng)或反應(yīng)極弱對(duì) PVC 樹(shù)脂質(zhì)量的影響 聚合反應(yīng)前期不反應(yīng)或反應(yīng)極弱現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為投入所需助劑及種子、單體、催化劑后反應(yīng)釜開(kāi)始沒(méi)出現(xiàn)反應(yīng)熱，甚 至為負(fù)值。種子粒徑過(guò)大或過(guò)小都會(huì)影響聚合反應(yīng)的平穩(wěn)進(jìn)行，造成反應(yīng)波動(dòng)大，難于控制，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)破乳，有時(shí)在使用某批種子的生產(chǎn)過(guò)程中未出現(xiàn)上述不良現(xiàn)象，但生產(chǎn)出的樹(shù)脂的 B 型黏度偏高 (或個(gè)別超標(biāo) )，這主 要是由于種子的內(nèi)在質(zhì)量稍差，造成膠乳中大小粒子匹配不合理，使樹(shù)脂的糊黏度升高。 ③ 生產(chǎn)人員在生產(chǎn)過(guò)程中要及時(shí)檢查，消除漏點(diǎn)。 在生產(chǎn)中應(yīng)注意以下問(wèn)題： ① 車間內(nèi)禁止使用明火；禁止穿帶釘子鞋進(jìn)入裝置現(xiàn)場(chǎng)；禁止吸煙；禁止隨意用鐵器碰擊設(shè)備；機(jī)動(dòng)車不經(jīng)許可不得進(jìn)入生產(chǎn)區(qū)。生產(chǎn)設(shè)備在使用前必須有嚴(yán)格的手續(xù)，以保證各種文件齊全。因此工作環(huán)境必須滿足這一系列工作條件。在設(shè)計(jì)建造 PVC安徽建筑工業(yè)學(xué)院 本科生 課程 設(shè)計(jì) 14 生產(chǎn)廠中含有 VCM 的各種容器時(shí)，必須有各種預(yù)防措施，在反應(yīng) 釜上要有卸放閥和防爆板，在 VCM 的管線中要設(shè)有雙閥門。 安全防護(hù)措施 該工段使用的氯乙烯單體（ VCM）沸點(diǎn)為 13℃ ，必須加壓才能液化。在旋風(fēng)分離器中，氣體 被排出，而固體通過(guò)振動(dòng)篩后，不合格的產(chǎn)品流入粗料貯槽，合格的產(chǎn)品流入研磨料倉(cāng)，進(jìn)入研磨工序。首先，膠乳通過(guò)膠乳過(guò)濾器和膠乳安全過(guò)濾器過(guò)濾，在霧化器中形成霧狀后進(jìn)入干燥室，同時(shí)經(jīng)過(guò)濾后的空氣由泵打入空氣加熱器加熱后與蒸汽會(huì)合，進(jìn)入干燥室，將膠乳汽化干燥。經(jīng)排氣剝離的乳漿固含量約為 35%，被送到乳漿貯槽中進(jìn)行儲(chǔ)存；而未 反應(yīng)單體則從槽上面消泡器出口進(jìn)入回收工序，先后經(jīng)過(guò)乳漿回收槽、 VCM 氣體回收槽， 除 去單體上所帶的雜質(zhì)后，由回收 VCM 氣體真空泵輸送到回收 VCM 氣體密封水槽中進(jìn)行處理，之后送到氣柜重新利用。反應(yīng)停止后，乳漿由下面的出料口 進(jìn)入卸料槽；而未反應(yīng)的單體 VCM 經(jīng)聚合釜冷凝器冷卻后送往卸料槽進(jìn)行回收。 聚合工序： 單體 VCM 經(jīng)過(guò) VCM 過(guò)濾器過(guò)濾后，進(jìn)入聚合釜，同時(shí)催化劑、引發(fā)劑、乳化劑、后混合劑及水也從各進(jìn)料口進(jìn)入聚合釜。 種子制備工序： 由種子聚合釜（ A）釜出來(lái)的乳漿經(jīng)過(guò)種子過(guò)濾器過(guò)濾后，被送往種子乳漿槽中儲(chǔ)存。貯槽中的氨水經(jīng)氨劑輸送泵送到鹽溶解器、乳化劑溶解槽配制引發(fā)劑和乳化劑；另外，氨水的另一條線被輸送到卸料槽進(jìn)行脫氣。 配料工序：主要是指氨鹽（引發(fā)劑）、催化劑、乳化劑和后混合劑的制備。隨后通入 Vc 氣柜，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后送入冷凝器，再通入低沸塔 和高沸塔，除去氣體雜質(zhì)，經(jīng)冷凝器冷凝后送入貯槽中進(jìn)行貯存，利用單體泵輸送到聚合工段。 氯乙烯合成工段 氯乙烯合成工藝主要分為四個(gè)系統(tǒng)，即 Vc 轉(zhuǎn)化系統(tǒng)、 Vc 水洗系統(tǒng)、 Vc 精餾系統(tǒng)和 Vc 貯槽系統(tǒng)。而電石分解后的稀電石漿，從溢流管流出，電石渣由發(fā)生器內(nèi)耙齒耙至渣至渣箱排渣。經(jīng)密封處理，通過(guò)振動(dòng)篩將電石加入發(fā)生器中。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 本科生 課程 設(shè)計(jì) 12 乙炔發(fā)生工序： 電石由吊頭送到葫蘆提升井口，經(jīng)電動(dòng)葫蘆吊至加料口加入。再沸器的作用有兩個(gè)：一個(gè)是提供大量蒸汽；第二個(gè)是將剩余的酸蒸汽通過(guò)四個(gè)石墨冷卻器，冷卻至低于 45℃ ，然后送入稀酸槽中。2℃ ，再經(jīng)過(guò)復(fù)檔除霧器和酸霧過(guò)濾器后，進(jìn)入氯乙烯合成工段。從解吸塔中出來(lái)的氣體（約 85177。其中罐區(qū)采用露天布置，其它采用產(chǎn)房?jī)?nèi)布置。 車間組成 該車間主要為聚合工段車間，主要由原料配制、罐區(qū)、計(jì)量、聚合等崗位組成。理論上說(shuō)，聚合溫度的升高，會(huì)使反應(yīng)速率加快，產(chǎn)物的分子量下降 ，但過(guò)高的溫度會(huì)影響乳膠的質(zhì)量。乳化劑用量為 %～ %單體，采用復(fù)合乳化劑體系，在聚合過(guò)程中先加入一半乳化劑，聚合結(jié)束再加入另一半。種子乳液的粒徑用量和乳化劑的用量及加入方式對(duì)乳液粒徑分布的影響極為重要。因此，在聚合過(guò)程中，采用陰離子型乳化劑，而聚合結(jié)束后再加入非離子型乳化劑，使用十二醇硫酸鈉與十二醇復(fù)合乳化劑體系作為乳化劑。它不僅決定了膠乳的性質(zhì)，而且決定了最終產(chǎn)品的性能。 C、引發(fā)劑的選擇 ： 依據(jù)資料得乳液聚合多選用氧化還原引