【正文】 R Mk? ??? iR? － d[M*]/dt= i2fk [I] () 3. 鏈增長 p**x1R M M R Mk ?? ??? pR? － d[M]/dt= pk [M][M*] () 4. 向單體的轉(zhuǎn)移 t r M**xxR M M R M Mk? ???? ? trMR? trMk [M][M*] () 本設(shè)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(shè)計生產(chǎn)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(shù)。 1. 135 m3聚合釜原料的選用標準 選用的 135 m3聚合釜生產(chǎn) PVC 樹脂使用原料如表 [26]。%， PH 值 5~，粘度 （ 4%水溶液 25℃ ） 48177。 圖 135m3 聚合釜結(jié)構(gòu)示意圖 XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 13 頁 共 81 頁 (2) 規(guī)格：釜內(nèi)直徑 4200mm，釜直通高度 8510mm，長徑比為 ，容積 135m3。 (4) 傳熱：傳熱系統(tǒng)由釜體傳熱系統(tǒng)、 內(nèi)冷擋板傳熱系統(tǒng)和體外冷凝器組成。 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(nèi)各 PVC 生產(chǎn)廠的回收技術(shù)，即傳統(tǒng)的回收技術(shù)、日本信越回收技術(shù)和美國古德里奇回收技術(shù)的介紹，本設(shè)計采用主流的美國古德里奇回收技術(shù)。未反應 VCM 氣體經(jīng)汽液分離器和氣體過濾器除去夾帶 的 PVC 顆粒，當回收 VCM 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 VCM 氣體壓力接近冷凝器人口壓力時，回收 VCM 氣體經(jīng)壓縮機壓縮后進入冷凝器冷凝。聚合需要時，回收VCM 與新鮮 VCM 按一定比例混合使用。流程簡述如下。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(shè)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。外來的生產(chǎn)上水先進入循環(huán)水槽，由循環(huán)水泵加壓后，經(jīng)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。 氣提系統(tǒng) [20] 本設(shè)計采用塔式汽提。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?，F(xiàn)有的塔式汽提技術(shù)基本上是引進技術(shù)，或在消化、吸收引進技術(shù)后再創(chuàng)新。工藝簡述如下：經(jīng)汽提后的 PVC 漿料進入離心槽，離心槽中的漿料經(jīng)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。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(shè)置攪拌裝置。離心脫水的漿料泵的輸送能力應大于離心機進料量的 ～ 2 倍左右，這樣才能保證漿料有一定回流量，使?jié){料在槽內(nèi)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(diào)節(jié)量。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。 目前 PVC 生產(chǎn)廠家普遍使用螺旋沉降式離心機。母液水的熱能可用于干燥空氣的預熱及入料水的預熱等。 本設(shè)計采用的是螺旋沉降式離心機。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。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。臥式多室內(nèi)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(jīng)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(jīng)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(jīng)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。床內(nèi)的濕熱空氣從床頂部由干燥器引風機引出，經(jīng)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。 工況溫度的選擇 根據(jù)王振華等 [27]對太原市 1916～ 2020 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：﹣ ~﹣ ℃ 。同時由 Daniel [28]對 PVC 懸浮聚合反應XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 16 頁 共 81 頁 器的建模研究，可以合理的計算出由此產(chǎn)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。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。設(shè)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。聚合釜內(nèi)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(nèi)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。 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 XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 17 頁 共 81 頁 (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] 工藝流程圖如圖 。在化學工程中，設(shè)計或改造工藝流程和設(shè)備，了解和控制生產(chǎn)操作過程，核算生產(chǎn)過程的經(jīng)濟效益，確定主副產(chǎn)品的產(chǎn)率，確定原材料消耗定額，確定生產(chǎn)過程的耗損量，便于技術(shù)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(shè)備容量、數(shù)量及主要尺寸，對設(shè)備進行最佳設(shè)計以及確定最佳操作條件等都要進行物料衡算。 物料平衡方程： ∑F0=∑D+A+∑B （ ） 式中： F0——輸入體系的物料質(zhì)量； D——離開體系的物料質(zhì)量； A——體系內(nèi)積累的物料質(zhì)量； B——過程損失的物料質(zhì)量 (如跑、冒、滴、漏 )。a1 生產(chǎn)時間： 300da1 轉(zhuǎn)化率： 84% 后處理損失： 5%?！? 反應時間： 7h 原輔材料：脫鹽水，單體氯乙烯 (VCM)，分散劑聚乙烯醇 (PVC)， PH 調(diào)節(jié)劑碳酸氫銨和氨水，聚合物分子量調(diào)節(jié)劑 (錯誤 !未找到引用源。 40%)等。 引發(fā)劑VCM分散劑緩沖劑脫鹽水終止劑防粘釜劑反應調(diào)節(jié)劑消泡劑注入水 回收 VCM損失 PVC引發(fā)劑VCM分散劑緩沖劑脫鹽水終止劑防粘釜劑反應調(diào)節(jié)劑消泡劑PVC圖 聚合釜物料平衡圖 反應前后各物質(zhì)的質(zhì)量計算 本設(shè)計引發(fā)劑 (%單體質(zhì)量 )全部結(jié)合到聚合物中，并且單體 84%轉(zhuǎn)化為聚合物。 kg/B 脫鹽水的質(zhì)量為： M2==105 kg/B 引發(fā)劑的質(zhì)量為： M3= M1=終止劑的質(zhì)量為： M4= M1=分散劑的質(zhì)量為： M5= M1= kg/B PH 緩沖劑質(zhì)量為： M6= M1=反應調(diào)節(jié)劑的質(zhì)量為： M7= M1= kg/B 防粘釜劑的質(zhì)量為： M8= M1= kg/B M1+M2+M3+ M4+ M5+M6 + M7+M8= kg/B 所生成的 PVC 質(zhì)量為： M9== kg/B 損失 PVC 的質(zhì)量為： M 損 ==對聚合釜做物料衡算知： M1=M9+ M 損 + M10 () ，可知計算物料衡算結(jié)果是XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 20 頁 共 81 頁 正確的，見表 。 表 聚合釜物料衡算一覽表 物料名稱 進料 kg/B 出料 kg/B VCM 105 100240 脫鹽水 105 105 引發(fā)劑 終止劑 分散劑 PH緩沖劑 反應調(diào)節(jié)劑 防粘釜劑 消泡 劑 PVC 0 損失 PVC 0 合計 混料槽物料衡算 [16,31,34] 物料平衡圖 混料槽的物料平衡圖 。 需要加入水蒸氣量為： 4800kg/B 出料水量為： 105 +4800+( )= kg/B 對混料槽做物料衡算知：物料衡算結(jié)果是正確的，見表 。 表 混料槽物料衡算一覽表 物料名稱 進料 kg/B 出料 kg/B VCM 100240 12530 水 105 蒸汽（水助劑） 其它助 劑 4800 0 堿液 PVC XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 22 頁 共 81 頁 回收 VCM 0 87710 損失 PVC 0 合計 汽提塔物料衡算 [16,34] 物料平衡圖 汽提塔的物料平衡圖 。根據(jù)全年的生產(chǎn)任務(wù)和生產(chǎn)時間可以求出每小時生產(chǎn)的 PVC 量為： M1=104kg/h 考慮到聚合釜和混料槽內(nèi) PVC 的損失，則進入汽提塔內(nèi)樹脂量為： M3=以 M3為基準求出汽提塔進料中其他各組分相應的量： 因此進入汽提塔內(nèi)的水量為： M3/= kg/h 進入汽提塔內(nèi)的其它助劑為： M3/=進入汽提塔內(nèi)的 VCM 單體為： 12530M3/= kg/h 損失的 PVC 的量為： 104= kg/h 出料中含 PVC 量為： 設(shè)定出料中 VCM 含量為 17mg/kg ， 故 出 料 中 含 VCM 的量為：17106=查閱相關(guān)文獻可設(shè)定如下條件：塔頂溫度 80℃ ，塔底溫度 105℃ ， 壓強為XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 23 頁 共 81 頁 ，氯乙烯和水蒸汽的部分物性參數(shù)如表 ，表 ?！?) 密度 /(g/cm3) 蒸汽壓 /(kpa) 汽化熱 /( kJ /mol) 80 1496 120 2214 表 水蒸氣的部分物性參數(shù) 溫度 /℃ 熱容 Cp/(kJ/kg℃ 用內(nèi)插法可求的：氯乙烯： ℃ = cal/gK1 ， 105 ℃ 時 的 焓 值H=。1000= /h 由式 可知 y= 對汽提塔做物料衡算知：物料衡算結(jié)果是正確的，見表 。 表 汽提塔物料衡算一覽表 物料名稱 進料 kg/h 出料 kg/h PVC 水 蒸汽 XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 24 頁 共 81 頁 分散劑等其它助劑 VCM 回收 VCM 0 損失 PVC 0 合計 離心部分物料衡算 物料平衡圖 離心部分的物料平衡圖 。 排出水的量為： =。 物料衡算表 離心部分 物料衡算一覽表 。 PVC PVC H2O H2O 脫去水 損失 PVC 圖 氣流干燥部分物料平衡圖 干燥前后各物質(zhì)的質(zhì)量計算 [31] 氣流干燥損失的 PVC 量為： 104= kg/h。 已只氣流干燥后的含水量為 3%，則含水量為： 。 物料衡算表 氣流干燥部分 物料衡算一覽表 。 PVC PVC H2O H2O 脫去水 損失 PVC 圖 沸騰干燥物料平衡圖 干燥前后各物質(zhì)的質(zhì)量計算 [31] 氣流干燥損失的 PVC 量為： 104=。 已只氣流干燥后的含水量為 %則含水量為： 。 物料衡算表 沸騰干燥部分 物料衡算一覽表 。 PVC PVC 損失 PVC 圖 篩分包裝部分物料平衡圖 篩分包裝前后各物質(zhì)的質(zhì)量計算 篩分包裝部分 PVC 損失量為： 104= kg/h。 對篩分包裝部分做物料衡算知：物料衡算結(jié)果是正確的，見表 。 表 篩分包裝部分物料衡算一覽表 物料名稱 進料 kg/h 出料 kg/h PVC PVC 損失 0 合計 全過程物料衡算 間歇操作過程物料衡算 聚合釜及混料槽屬于間歇操作，計算標準為 kg/B，由前面計算結(jié)果可知：投入 VCM 單體的量為： 105 kg/B，經(jīng)過聚合釜及出混料槽減壓后的量為：12530kg/B， PVC 的總損失為： kg/B。 表 間歇部分物料 衡算 一覽表 物料名稱 進料 kg/B