【正文】 （）Q1=(10580)+(10580)+(10580)= kJ/h ，Q2=() 247?！?，105℃時的汽化熱ΔHVCM= kJ /mol 水蒸氣：℃= kJ/kgK1)密度/(g/cm3)蒸汽壓/(kpa)焓值/( kJ /kg)80120CpPVC= kJ/kg 氯乙烯的部分物性參數(shù)溫度/℃熱容Cp/(cal/g 汽提塔物料平衡圖 汽提前后各物質的質量計算本步驟到篩分、包裝為連續(xù)過程，計算標準相應的轉換為kg/h。 物料衡算表。 混料槽物料平衡圖 混料前后各物質的質量計算混料槽中損失的PVC量為：M損==因此混料槽中含PVC量為：= kg/B設定混料槽中VCM占原料VCM的質量分數(shù)為：2%，出料中VCM的量為：105 2% =12530 kg/B因此回收的VCM量為：M回1=10024012530=87710 kg/B分散劑等其它助劑的量為： kg/B查閱相關資料[16]知此階段需要加入堿液和通入蒸汽，按工藝條件加入42%NaOH溶液72L，：72= kg/B， kg/B。 物料衡算表。 聚合釜物料平衡圖 反應前后各物質的質量計算本設計引發(fā)劑(%單體質量)全部結合到聚合物中，并且單體84%轉化為聚合物?！娣磻獣r間：7h原輔材料：脫鹽水，單體氯乙烯(VCM)，分散劑聚乙烯醇(PVC)，PH調節(jié)劑碳酸氫銨和氨水，聚合物分子量調節(jié)劑(巰基乙醇)，引發(fā)劑過氧化二碳酸二乙基己酯(EHP)和過氧化二碳酸二異丙酯(IPP)，防粘釜劑，終止劑二乙基羥胺(DEHA)，緩釋阻垢劑(H9)，堿液(40%)等。a1 轉化率：84%后處理損失：5%。a1 生產時間：300d物料平衡方程：∑F0=∑D+A+∑B （）式中： F0——輸入體系的物料質量； D——離開體系的物料質量；A——體系內積累的物料質量；B——過程損失的物料質量(如跑、冒、滴、漏)。在化學工程中，設計或改造工藝流程和設備，了解和控制生產操作過程，核算生產過程的經濟效益，確定主副產品的產率，確定原材料消耗定額，確定生產過程的耗損量，便于技術人員對現(xiàn)有的工藝過程進行分析，選擇最有效的工藝路線，確定設備容量、數(shù)量及主要尺寸，對設備進行最佳設計以及確定最佳操作條件等都要進行物料衡算。4. 離心脫水緊密型樹脂含水率 8％～15％疏松型樹脂含水率 15％～20％5. 干燥(1) 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％(2) 第二段沸騰床干燥干燥溫度 120℃物料停留時間 12min含水率 ％ 工藝流程圖[31,32]。聚合釜內物料即被輸送到出料罐，大部分未反應的VCM在此被回收，帶有未反應VCM的漿料隨后被泵送到汽提塔進料罐，繼續(xù)回收未反應VCM，殘留的VCM在漿料汽提塔內脫除并被送往回收系統(tǒng)，來自汽提塔的漿料通過離心機將大部分水脫去，進入流化床干燥器，合格的樹脂送至成品料倉，包裝出廠。設定好脫鹽水溫度，當所有原材料加料完成后，聚合釜中物料的溫度等于或接近反應溫度，加入引發(fā)劑，聚合開始。噴涂完畢后，根據(jù)配方量，在攪拌下，首先開始加入脫鹽水，然后依次開始VCM和分散劑、引發(fā)劑等物料的加入。同時由Daniel [28]對PVC懸浮聚合反應器的建模研究，可以合理的計算出由此產生的模型可以準確地預測引發(fā)負荷的影響和可操作性的反應堆冷卻劑溫度。 工況溫度的選擇根據(jù)王振華等[27]對太原市1916～2000年氣溫變化規(guī)律研究溫度的研究可知，太原市春季平均溫度變化范圍為：~℃；夏季平均溫度變化范圍為：~℃；秋季平均溫度變化范圍為：~℃；冬季平均溫度變化范圍為：﹣~﹣℃。床內的濕熱空氣從床頂部由干燥器引風機引出，經旋風分離器后排入廢氣洗滌塔，被分離下來的固態(tài)物料送回至干燥床。臥式多室內加熱沸騰床干燥流程簡述如下：由離心機分離出的濕基物料經破碎機破碎后均勻加入干燥床前部，由空氣吸入筒來的清凈空氣經空氣預熱器(用母液水預熱)預熱到一定溫度后進入空氣過濾器，然后由鼓風機經空氣加熱器(蒸汽加熱)升至一定溫度后送人干燥床底部風室。聚氯乙烯樹脂干燥時所用的氣流干燥速度一般為14～21m/s之間，停留時間在2s左右就可使物料表面的水分脫除。氣流干燥器實際上就是一根長管，約五分之一部分的管徑較細，屬加速干燥段。本設計采用的是螺旋沉降式離心機。母液水的熱能可用于干燥空氣的預熱及入料水的預熱等。目前PVC生產廠家普遍使用螺旋沉降式離心機。但進料溫度也不能過低，否則會嚴重影響干燥器床溫的穩(wěn)定，同時增加干燥系統(tǒng)的能耗?！?倍左右，這樣才能保證漿料有一定回流量，使?jié){料在槽內進一步混合，并使離心機進料量和功率穩(wěn)定且有一定的調節(jié)量。樹脂漿料進行離心脫水前，應盡量使?jié){料濃度均勻，故離心槽應設置攪拌裝置。工藝簡述如下：經汽提后的PVC漿料進入離心槽，離心槽中的漿料經漿料泵大部分送至離心機進行離心脫水，一部分回流至離心槽?，F(xiàn)有的塔式汽提技術基本上是引進技術，或在消化、吸收引進技術后再創(chuàng)新。將漿料預熱到80～100℃，送至塔頂，漿料在塔板與來自塔底的蒸汽逆流接觸，使PVC漿料中殘留VCM單體被解吸出來，從塔頂帶出，漿料從塔底送出。 氣提系統(tǒng)[20]本設計采用塔式汽提。外來的生產上水先進入循環(huán)水槽，由循環(huán)水泵加壓后，經循環(huán)水過濾器、循環(huán)水冷卻器進入循環(huán)水分配臺，循環(huán)水分配臺分別為一、二級冷卻器供水，為冷源。單體貯槽出口管通過氣動閥與原有單體泵入口管相連，按比例送入聚合釜，單體貯槽設有分水缸，每次壓料前向單體水分離器排水1次，單體水分離器夾套通熱水，排空管接入氣柜，水要不定期排至地溝。流程簡述如下。聚合需要時，回收VCM與新鮮VCM按一定比例混合使用。未反應VC氣體經汽液分離器和氣體過濾器除去夾帶的PVC顆粒，當回收VC氣體壓力高于冷凝器入口壓力時，直接進入冷凝器冷凝；當回收VC氣體壓力接近冷凝器人口壓力時，回收VC氣體經壓縮機壓縮后進入冷凝器冷凝。 氯乙烯單體回收冷凝系統(tǒng)[20]1. 回收氯乙烯（VCM）單體的選用參考邴涓林等[1,3]對國內各PVC生產廠的回收技術，即傳統(tǒng)的回收技術、日本信越回收技術和美國古德里奇回收技術的介紹，本設計采用主流的美國古德里奇回收技術。(4) 傳熱：傳熱系統(tǒng)由釜體傳熱系統(tǒng)、內冷擋板傳熱系統(tǒng)和體外冷凝器組成。 135m3聚合釜結構示意圖(2) 規(guī)格：釜內直徑4200mm，釜直通高度8510mm，容積135m3。%，PH值5~，粘度（4%水溶液 25℃）48177。 1. 135 m3聚合釜原料的選用標準選用的135 [26]。 反應機理[26]1. 引發(fā)劑的分解 　　 －d[I]/dt=[I] ()2. 鏈引發(fā) ?。璬[M*]/dt=[I] ()3. 鏈增長 －d[M]/dt=[M][M*] ()4. 向單體的轉移 [M][M*] () 本設計擬采用的工藝條件 聚合釜的選擇參考高象濤[26]對現(xiàn)階段聚合釜使用情況的敘述，本設計生產線配置的聚合釜由錦西化工機械集團制造，是從Oxy Vinyls公司引進的技術。氯乙烯的懸浮聚合是將液態(tài)的氯乙烯在攪拌的作用下分散成液滴(約50μm)，懸浮在溶有分散劑的水介質中，在水中形成分散和聚并動態(tài)平衡的小液滴，每個液滴相當于一個聚合體系，溶于單體的引發(fā)劑在聚合溫度下分解成自由基，引發(fā)氯乙烯單體的聚合。同時發(fā)現(xiàn)，相同△P時的氯乙烯轉化率隨CaCO3用量的增加而下降。而且對無機熱穩(wěn)定劑改性效果越好(如用硅烷或鋁酸酯改性)，對聚合的影響越小，聚合轉化率也越高。RTUPVC是發(fā)達國家近10余年來致力開發(fā)的PVC樹脂新產品，主要用于異型材及其他硬質制品的擠出成型加工。根據(jù)需要還可加入無機填料、抗沖改性劑和顏料等。因此，聚合工藝推薦使用熱水入料工藝，熱水入料不僅可降低水中含氧量，而且因為減少了聚合升溫時間，降低了相對分子量分散性，也提高了產品的加工熱穩(wěn)定。聚合反應溫度控制在177。因此在生產中，對于某一給定聚合度的PVC樹脂，可適當降低反應溫度，以利于PVC熱穩(wěn)定性的提高。在聚合系統(tǒng)中加人PH調節(jié)劑碳酸氫銨，維持釜內體系的PH值在中性范圍，確保分散劑和聚合體系的穩(wěn)定性，使PVC樹脂具有較好的粒度。此外，粘釜還影響聚合釜自動控制的實施。目前大部分生產企業(yè)選用復合引發(fā)劑體系，盡量避免反應放熱峰的出現(xiàn)或盡量減小峰高，使反應速率盡可能均勻，這樣聚合反應熱就能及時移出，達到安全平穩(wěn)生產的目的。另外，引發(fā)劑過量易使產品顆粒變粗，孔隙率降低。包永忠等[24]通過研究聚乙烯醇助分散劑對懸浮聚氯乙烯樹脂顆粒特性的影響發(fā)現(xiàn)，在復合主分散劑PVA/HPMC(羥丙基甲基纖維素)基礎上加入LM22(聚乙烯醇助分散劑)助分散劑，隨著含量增加分散體系水溶液—三氯乙烯界面張力和保膠能力降低，PVC樹脂的平均粒徑和增塑劑吸收量增加，PVC樹脂顆粒表面粗糙度增加并逐漸出現(xiàn)少皮膜的表層結構，顆粒內部孔隙率增加，初級粒子聚集程度降低，顆粒內部孔徑分布變窄。分散劑用量過多，不僅不經濟，還會增大體系粘度，造成懸浮液泡沫多，氣相粘釜嚴重，漿料汽提操作困難，VCM回收泡沫夾帶增加，樹脂顆粒變細，堵塞回收管路；分散劑用量少，則起不到應有的穩(wěn)定作用，體系穩(wěn)定性差，容易產生大顆粒物料，產品顆粒不規(guī)整，甚至造成聚合顆粒的粘結而釀成事故。 分散劑的影響[23]分散劑及適當?shù)臄嚢鑿姸瓤梢詢?yōu)化VCM液滴的分散，提高PVC顆粒粒徑的規(guī)整度、顆粒的多孔性和干流動性，改善PVC的塑化性能，提高PVC的白度和加工性能。鐵能與有機過氧化物引發(fā)劑反應，使聚合誘導期增長，反應速率減慢，產品的熱穩(wěn)定性變壞，還會降低產品的介電性能。一般入料純水通過真空脫氧后加入聚合釜。這種過氧化物能引發(fā)單體聚合，使大分子中存在該過氧化物鏈段，并且有較低的分解溫度，在聚合條件下易分解為氯化氫、甲醛和一氧化碳而降低反應介質的PH值。氯乙烯單體中的高沸物主要為二氯乙烷和乙醛，單體中含量低時，可以清除PVC大分子端基雙鍵，對PVC熱穩(wěn)定性有好處，二氯乙烷和乙醛等高沸物在較高含量下才顯著影響聚合度及反應速率。所產生的炔型游離基進行鏈增長反應，使PVC大分子中含烯丙基氯(或乙炔基)鏈節(jié)，導致PVC產品的熱穩(wěn)定性。乙炔含有叁鍵，氫原子又活潑，既可以和游離基加成，又可發(fā)生氫原子轉移反應，這種轉移反應速率比單體髙，但產生游離基的活性都比較低。此外，水質還會影響粘釜及魚眼。本設計采用的是間歇式操作方式。這些技術的應用，使聚合周期得到相對縮短，產品質量更加穩(wěn)定，生產成本也不斷降低。目前，大釜技術和先進的除熱手段在工業(yè)生產中已經得到廣泛應用，容積為200m3的聚合釜已屢見不鮮。因而具有較強的生命力。其技術開發(fā)的核心，依然是如何開發(fā)新型引發(fā)劑、分散劑、防粘釜劑以及其它助劑，以提高聚合反應速率，縮短聚合生產周期；關鍵工藝技術所面臨的也還是傳熱和攪拌這兩個基本問題。 本設計采用懸浮法PVC生產技術。另外，為進一步提高懸浮法生產的通用樹脂和專用樹脂的質量，提高產品的專用化、市場化水平，國外廠家在聚合工藝的工藝條件及配料體系等方面做了大量的研究工作，進一步提高了聚合轉化率，縮短了聚合周期，提高了生產效率，同時也開發(fā)出一系列性能好、易于加工的PVC專用樹脂如：超高(或超低)聚合度樹脂、高表觀密度樹脂、無皮樹脂、耐輻射樹脂、醫(yī)用樹脂、耐熱樹脂等。各種聚合方法的發(fā)展方向是逐步向懸浮法聚合生產路線傾斜，一些過去采用其它方法生產的樹脂品種已開始采用懸浮聚合工藝生產。現(xiàn)在懸浮法聚氯乙烯品種日益廣泛，應用領域越來越廣，除了通用型的樹脂外，特殊用途的專用樹脂的開發(fā)越來越引起PVC廠家的關注，球形樹脂、高表觀密度建材專用樹脂、消光樹脂、超高(或超低)分子質量樹脂等已成為開發(fā)的熱點[21]。近年來，為了提高聚合速度和生產效率，國外還研究成功兩步懸浮聚合工藝，一般是第一步聚合度控制在600左右，在第二步聚合前加入部分新單體繼續(xù)聚合。工藝特點：懸浮聚合法生產聚氯乙烯樹脂的一般工藝過程是在清理后的聚合釜中加入水和懸浮劑、抗氧劑，然后加入氯乙烯單體，在去離子水中攪拌，將單體分散成小液滴，這些小液滴由保護膠加以穩(wěn)定，并加入可溶于單體的引發(fā)劑或引發(fā)劑乳液，保持反應過程中的反應速度平穩(wěn)，然后升溫聚合，一般聚合溫度在45~70℃之間。這種次級粒子與增塑劑混合后，經剪切作用崩解為直徑更小的顆粒而形成不沉降的聚氯乙烯增塑糊，工業(yè)上稱之為聚氯乙烯糊。m，主要是20~40181。m聚氯乙烯初級粒子在水中的懸浮乳狀液。當反應轉化率達到60%~85%(根據(jù)配方而定)時終止反應，并在聚合釜中脫氣、回收未反應的單體，而后在釜內汽提，進一步脫除殘留在PVC粉料中的VCM，最后經風送系統(tǒng)將釜內PVC粉料送往分級、均化和包裝工序。當VCM的轉化率達到8%~12%停止反應，將生成的“種子”送人聚合釜內進行第2步反應。 本體聚合生產工藝[20]本體聚合生產工藝，其主要特點是反應過程中不需要加水和分散劑。 聚合工藝實踐方法目前，世界上PVC的主要生產方法有4種：懸浮法、本體法、乳液法和微懸浮法。引發(fā)劑的種類雖然依然還是偶氮化合物類、有機過氧化物類、無機過氧化類以及氧化還原體系等，但其品種的研究開發(fā)十分活躍，性能也不斷得到拓展。利用防粘釜技術和生產工藝計算機控制技術，目前的聚合輔助時