【正文】 5 計(jì)算結(jié)果整理 物料名稱 進(jìn)料 kg/B 出料 kg/B VC 水 分散劑等 PVC 回收 PVC 損失 PVC 合計(jì) 汽提塔物料衡算 從這一步開始到篩分包裝為連續(xù)過程，因此，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換為千克 /小時(shí)。 則物料升溫所需熱量衡算表如下： 表 6 物料升溫所需熱量衡算 重量 kg/h t 初 t 末 Δt CP kj/(kg.℃ ) 吸熱 kj/h 水 66 80 14 1962479.99 VC 66 80 14 PVC 66 80 14 8 吸收的熱量：水： 14= VC:14= PVC:14= 19 又因?yàn)閱误w的擴(kuò)散能為：（ ） /10371=故所需的總熱量： Q 總 =+++=設(shè)汽的流量為 V，則 Q 總 =（ 14286） V+=故得 V=計(jì)算結(jié)果整理成表得： 表 7 計(jì)算結(jié)果整理 物料名稱 進(jìn)料 kg/h 出料 kg/h PVC 水 蒸汽冷凝 分散劑等 未反應(yīng)的 VC 回收 VC 損失 PVC 合計(jì) 離心部分物料衡算 離心操作中 PVC 的損失量為： =離心脫水后的濕物料中仍含有 20%的水分，則含水量為： （ ） 計(jì)算結(jié)果整理成表得： 表 8 結(jié)果整理 物料名稱 進(jìn)料 kg/h 出料 kg/h PVC 濕物料含水 母液含水 20 分散劑等 PVC 損失 合計(jì) 氣流干燥部分物料衡 算 氣流干燥損失的 PVC 量為： =則出料 PVC 量為： =已只氣流干燥后的含水量為 5%，則含水量為： 整理計(jì)算結(jié)果得： 表 9 計(jì)算結(jié)果 物料名稱 進(jìn)料 kg/h 出料 kg/h PVC 水 PVC 損失 脫走水分 合計(jì) 沸騰干燥部分物料衡算 PVC 損失量為： =所以出料的 PVC 量為： =出料物料中含水量為： 整理計(jì)算結(jié)果得： 表 10 沸騰干燥部分物料衡算 物料名稱 進(jìn)料 kg/h 出料 kg/h PVC 水 PVC 損失 脫走水分 21 合計(jì) 篩分包裝部分物料衡算 絕干 PVC 損失量為： =則包裝入庫的絕干 PVC 樹脂量為： =隨著 PVC 樹脂損失的相應(yīng)的水的量為： 整理計(jì)算結(jié)果得： 表 11 篩分包裝部分物料衡算 物料名稱 進(jìn)料 kg/h 出料 kg/h PVC 水 PVC 損失 損失水分 合計(jì) 物料衡算總平衡 (1)聚合釜及出料槽屬于間歇操作，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)為 kg/B，由前面計(jì)算結(jié)果可知：投入VC 單體的量為 ，經(jīng)過聚合釜及出料槽減壓后的量為 ，出料為， PVC 的總損失為 由以上結(jié)果可得間歇部分物料總平衡表如下： 22 表 12 物料衡 算總平衡 物料名稱 進(jìn)料 kg/h 出料 kg/h VC 水 二次進(jìn)水 1050 分散劑等 PVC 損失 PVC 回收 PVC 合計(jì) (2)從氣提開始一直到篩分包裝都是連續(xù)操作，計(jì)算基準(zhǔn)為 kg/h。 整理可得連續(xù)操作部分總物料平衡表如下： 表 13 總物料平衡 物料名稱 進(jìn)料 kg/h 出料 kg/h VC 水 蒸汽冷凝水 分散劑等 PVC 回收 PVC 濕物料中含水 損失 PVC 母液 損失水 合計(jì) 23 (3)整理以上結(jié)果，繪制物料平衡關(guān)系示意圖如下： 圖 3 物料平衡關(guān)系示意圖 概念配方 概念配方 (此概念配方是一單體質(zhì)量為基準(zhǔn)的質(zhì)量分?jǐn)?shù) ) 表 14 概念配方 名 稱 用量 去離子水 150 單體 100 引發(fā)劑 分散劑 PH 緩沖劑 終止劑 反應(yīng)調(diào)節(jié)劑 緩蝕 阻垢劑 24 消泡劑 第五章 熱量衡算 反應(yīng)體系升溫過程的熱量衡算 升溫階段 : 升溫階段是物料由 25℃ 加熱至 ℃ ，升溫時(shí)間是 小時(shí)此階段加熱介質(zhì)為飽和蒸汽，壓力為 ，溫度為 142℃ 。 即 Q1+Q2+Q3=Q4 其中 Q1——水升溫?cái)?shù)所需的熱量（由于分散劑等含量甚微，故并入水中一起計(jì)算）。 Q3——釜體升溫所需的熱量。 已知條件如 下表： 表 15 已知條件 重量 kg/h t 初 t 末 △ t Cp kj/(kg.℃ ) 水 25 VC 25 釜體 6600 25 計(jì)算如下： Q1:無離子水（分散劑等）升溫消耗熱量 Q1=qm1Cp1△ t=（ ） =106kj/h Q2:單體升溫消耗的熱量 Q2= qm2Cp2△ t=（ ） =106kj/h Q3:聚合壺升溫消耗熱量 Q3= qm3Cp3△ t=6600/()=105kj/h Q4:蒸汽所提供能量 25 Q4=Q1+Q2+Q3 =106 kj/h +106 kj/h +105kj/h =106 kj/h 恒溫反應(yīng)階段 : (1)求總傳熱系數(shù) K 總傳質(zhì)系數(shù) K 的倒數(shù)稱為總熱阻與分熱阻有以下關(guān)系： 1/K=1/a1+1/a2 +Sd/λ α α2分別代表釜內(nèi)壁和釜外液膜給熱系數(shù) w/m2k ? ??/ 代表釜壁導(dǎo)熱部分的熱阻，其中 ? 為厚度， ? 為導(dǎo)熱率。 2? 可由以下準(zhǔn)數(shù)方程計(jì)算： )( RdPRd eree ?? ?? 式中 ed 為螺距的當(dāng)量直徑， R 為彎曲半徑，因釜徑較大，一般校正因子 26 )( Rde? 的數(shù)據(jù)不大，因此可以取 ，又因?yàn)樗膶?dǎo)熱系數(shù) kmw ?? /? ，螺距 ed =，水的普蘭特?cái)?shù) ?rP ，水的流速 smu /2? ，故代入以上數(shù)據(jù)得： kmw ????? ????? ? /)10550 ( ? 由于縫隙泄露一般的實(shí)測值約為計(jì)算值的 80%，因此 %???? 對于國產(chǎn) 48 3m 不銹鋼聚合釜而言，其釜壁熱阻 ? ??/ 一般為 kmw ??? ? 24 / ，故總傳熱系數(shù)為： kmwk ???????? ? 2/21/???? 由物料衡算可知： VC 的每批投料量 Bkgw B /? ，總轉(zhuǎn)化率 ?x ，反應(yīng)時(shí)間?? ，高峰時(shí)反應(yīng)速率是平均反應(yīng)速率的 倍，聚合反應(yīng)熱 m o lKJH /??? ，反應(yīng)溫度 CT ?? ,總傳熱系數(shù) kmwk ?? 2/ ，冷卻水的進(jìn)口溫度 Ct ?5? ,冷卻水出口溫度差為 C?5 ，則： 氯乙烯的相對分子質(zhì)量 kmo lkgM /? ，平均反應(yīng)速率： hm olM xw Br / 41 4???? ????? ? 故平均熱負(fù)荷 ????? ?? HrQ . 令最大熱負(fù)荷 maxQ 與平均熱負(fù)荷 _Q 之比等于熱負(fù)荷分布指數(shù) _max /R? ,查《聚氯乙烯工藝學(xué)》，對于本聚合反應(yīng)取 ?R , 故 WhKJR 666_m a x ???????? ， 又因?yàn)?mtKAQ ??max 對數(shù)平均溫差： CtTtTtTtTtm ?)()(ln)()(2121 ?????????????? , 27 總傳熱面積： 26m a x mtkQA m ??????， 最大水流量為 )/( hkgqm ，則 6m a x )510( ??????? mpm qtcqq ， 故 hkgq m / 5?? 。料漿 從氣提他上部進(jìn)入，下部通蒸汽進(jìn)行氣提， VCM 通過擴(kuò)散的方式進(jìn)入蒸汽，并與蒸汽逸出，蒸汽在塔頂冷凝，VCM 進(jìn)入回收系統(tǒng)。進(jìn)入氣提塔蒸氣的初始溫度為 142℃ ，物料的升溫以及 VC 單體向蒸氣的擴(kuò)散能由氣的潛熱和顯熱提供，而且單體的擴(kuò)散能為 71kj/mol，假定在塔內(nèi)有 35%的蒸氣冷凝，其余在塔頂冷凝。 熱負(fù)荷： Q=w1r== 水耗量： w2=Q/[Cp(t2t1)]=(2820)=平均溫差： △ tm=[(8620)(8628)]/ln(8620)/(8628)]=℃ 對于列管式換熱器中總傳熱系數(shù) K 的經(jīng)驗(yàn)值，當(dāng)汽流體為水，熱流體為蒸氣時(shí)， K在 ℃ 1范圍內(nèi)取 K=2800 ℃ 1，估計(jì)傳熱面積 S=Q/(K△ tm)=103/(2800)= 從腐蝕性傳熱面積和價(jià)格三方面考慮后，選用 f25 無縫鋼管，此管的內(nèi)徑di=，綜合考慮管內(nèi) Re，管程壓降 △ p 及單程管數(shù)三方面的因素，水的流束選為u=，故單程管數(shù) n/=w2/（ diρ） =4（ 998） =78 根 單程管長為 l= S/（ n/πd02） =（ 78） = 所以選定換熱器管長 L=，則管程數(shù) Np=1/=，取 Np=1，則總管數(shù) n= n/=78根。 2）空氣狀況：進(jìn)預(yù)熱器溫度 t0=15℃ ， Ho= 水 /kg 絕干空氣，離開預(yù)熱器 t1=140℃ ,離開干燥器 t2=58℃ 。 （ 1）分蒸發(fā)量 w x1=w1/（ 1w1） =()= x2= w2/（ 1w2） =()= Gc=,故 w=Gc（ x1x2） =（ ） =（ 2）空氣消耗量 L 氣流干燥管中不補(bǔ)充加熱，現(xiàn)干燥所需熱量全部由預(yù)熱器供給熱量衡算得： Qp=L（ I1I0），由 t1=140℃ ， H1= 水 /kg 絕干氣，查 HI 圖得： I1=160kj/kg 絕干氣， tw=40℃ ，由 t0=15℃ ， H0= 水 /kg 絕干氣，查 HI 圖知 I0=34 kj/kg 絕干氣，物料離開干燥器時(shí)的比熱為： Cm=Cs+Cwx2=+= kj/kg. ℃ ，所以， L(16034)=(5815)+(2490+58)+(5015) 得 L=空氣離開干燥器的濕度 H2由物料衡算求得，即， L=w/(H2H1) H2=w/L+H0=+= （ 3）干燥塔直徑 D 采用等直徑干燥塔根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取干燥管入口的空氣速度 u=20m/s，干燥塔直徑可用下列式計(jì)算 D=（ 4LVH/ uπ） 1/2，當(dāng) t=140℃ 時(shí)， VH=（ 103+103H ） (t+273)=(103+103) (140+273) 30 =D=（ 4） 1/2= （ 4） 干燥塔高度 Z 干燥塔高度由下式計(jì)算，即 Z=τ(ugu0), 下面分別求出等號右邊的三個(gè)參數(shù)， u0沉降速度， m/s，可用試差法求得，設(shè) Re=1—1000，即屬于過渡流區(qū)，則 u0=[4(ρsρ)]1/, 空氣的物性，按絕干空氣在平均溫度 tm=(140+58)/2=99℃ 下查得： λ=105 ， vg=105m2/s, ρg=, 故， u0=[41400 （ 103 ）（ 105） ]1/=校核， Re=d u0/ vg=103105=，可知 Re 范圍正確， u0=為所求。 Vh 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下濕空氣的比體積流量 m3/h , Va 表面風(fēng)速 m/s 因標(biāo)準(zhǔn)狀況下濕空氣的比體積為 (+)m3/kg,所以受風(fēng)面積 Aa=(+)/3600/= 根據(jù)受風(fēng)面積及排管形式由表選擇合適的翅片式空氣加熱器查得，用 S4R2478,而S4R2478 中單排管數(shù)為 3，散熱面積為 ，通風(fēng)凈面