【正文】 大，反應(yīng)溫度不好控制，峰溫偏低，吹除壓年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸 PVC 糊樹(shù)脂聚合工藝設(shè)計(jì) 15 力高，甚至還出現(xiàn)破乳現(xiàn)象，回收過(guò)程中帶料嚴(yán)重，膠乳黏稠，打料困難，干燥的樹(shù)脂 B 型黏度超標(biāo)。當(dāng)乳化劑加入量過(guò)低時(shí)，僅部分膠乳粒子表面被乳化劑分子覆蓋保護(hù)，易造成大部分膠乳凝聚，甚至出現(xiàn)破乳情況；而乳化劑加入量過(guò)多又會(huì)造成反應(yīng)劇烈，不易控制，使小粒子數(shù)增多，粒 徑分布不合理，同樣會(huì)影響樹(shù)脂質(zhì)量。 相應(yīng)措施及對(duì)策 一、對(duì)種子品質(zhì)的控制 在配方不改變的情況下，生產(chǎn)過(guò)程中時(shí)常出現(xiàn)種子粒徑重復(fù)性差及固含量不穩(wěn)定的現(xiàn)象，基于此，可以采用如下措施： (1)固定種子聚合釜 (A 釜 ) 避免由于變換聚合釜而造成種子粒徑重復(fù)性差。 (3)影響種子粒徑大小相當(dāng)明顯的 Cu 劑由工藝人員專門配制，并且配制的種子Cu劑只用在種子生產(chǎn)中，使每批種子使用的 Cu劑濃度保持一致。 二、對(duì)樹(shù)脂顆粒粒徑分布的合理控制 一般情況下膠乳中小粒子與大粒子的數(shù)量比為 15~30 倍為好；膠乳中大粒子占總粒子質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為 50%~70%較佳。 三、對(duì)前期不反應(yīng)或反應(yīng)極弱的現(xiàn)象采取的措施 (1)保證單體質(zhì)量滿足入料要求。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 本科生 課程 設(shè)計(jì) 16 (3)保證去離子水質(zhì)量，使其 pH 值在 ~。 四、對(duì)乳化劑瞬時(shí)加入量進(jìn)行調(diào)整 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。 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸 PVC 糊樹(shù)脂聚合工藝設(shè)計(jì) 17 第三章 物料衡算 物料平衡關(guān)系 圖 物料平衡關(guān)系圖 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) （ 1） 生產(chǎn)規(guī)模：年產(chǎn)量 20200t/a （ 2） 生產(chǎn)時(shí)間：年開(kāi)工日 330d/a（ 24h/d） （ 3） 相關(guān)技術(shù)指標(biāo) （如下表 ） [5]： 表 相關(guān)技術(shù)指標(biāo)表 單體純度 % 單體轉(zhuǎn)化率 85% 引發(fā)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù) 15% 引發(fā)劑密度 1200 3/mkg 催化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù) % 催化劑密度 1050 3/mkg 乳化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù) 1% 乳化劑密度 1100 3/mkg 后混合劑質(zhì)量分?jǐn)?shù) % 后混合劑密度 1100 3/mkg PVC 糊密度 1400 3/mkg 乳漿固含量 35% 產(chǎn)品純度 % 水密度 1000 3/mkg 配料 聚 合 脫氣 干燥 水 單體 種 子 20200tpvc 糊樹(shù)脂 RVCM 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 本科生 課程 設(shè)計(jì) 18 （ 4） 各步驟損失分配 a、 聚合部分：粘壁、泄露、泡沫夾帶等損失約占 1% b、 干燥部分：飛揚(yáng)旋風(fēng)分離損失約占 2% c、 篩分包裝部分：飛揚(yáng)旋風(fēng)分離及不合格產(chǎn)品損失約占 % 計(jì)算基準(zhǔn)與計(jì)算單位 因?yàn)槭情g歇操作過(guò)程，所以采用 “批 ”為計(jì)算基準(zhǔn)， “kg/B”為計(jì)算單位 。 聚合配方 [6] 表 聚合配方列表 原 料 用 量 氯乙烯單體 100 介質(zhì)（水） 110～ 140 引發(fā)劑 催化 劑 乳化劑 后混合劑 種子 一代 1 二代 2 操作周期 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸 PVC 糊樹(shù)脂聚合工藝設(shè)計(jì) 19 （ 1） 聚合操作時(shí)間估計(jì) 表 聚合釜操作時(shí)間統(tǒng)計(jì)表 加水及配料 15 分 加單體 15 分 攪拌 10 分 升溫 30 分 反應(yīng) 8 小時(shí) 出料 20 分 清釜置換 50 分 共計(jì) 10 小時(shí) 20 分 （ 2） 出料系統(tǒng) 沉析時(shí)間估計(jì) 表 出料系統(tǒng)操作時(shí)間統(tǒng)計(jì)表 排氣、加料、回收 1 小時(shí) 升溫 1 小時(shí) 保溫 小時(shí) 冷卻 小時(shí) 出料 6 小時(shí) 共計(jì) 9 小時(shí) （ 3） 干燥時(shí)間估計(jì) 干燥 約 3 小時(shí) 通過(guò)上述數(shù)據(jù)計(jì)算可得，整個(gè) PVC 糊樹(shù)脂生產(chǎn)周期約為 22 小時(shí) 20 分，但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，在聚合的同時(shí)可以進(jìn)行脫氣和干燥，所以每生產(chǎn)一批料約需要 12 小安徽建筑工業(yè)學(xué)院 本科生 課程 設(shè)計(jì) 20 時(shí)，取每天生產(chǎn) 2 批 。 檢驗(yàn) 進(jìn)料量 =出料量 +回收量 +損失量 +排出雜質(zhì)量 進(jìn)料量主要有單體、種子、水、配料，所以進(jìn)料量為： 36 19 0. 2 10 84 .6 50 61 5. 6 48 2 18 00 18 10 72 492 70 6. 4 /k g B? ? ? ? ? ?? 式（ ） 出料量主要為乳漿 86771kg/B 回收量主要為回收未反應(yīng)單體的量 損失量為 排出氣體雜質(zhì)量為 8 6 7 7 1 5 5 2 0 . 6 3 7 8 . 6 3 6 . 2 9 2 7 0 6 . 4 /k g B? ? ? ? 式（ ） 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸 PVC 糊樹(shù)脂聚合工藝設(shè)計(jì) 23 因此，上述計(jì)算正確 。因此，可以計(jì)算得到聚合釜平均每天能夠生產(chǎn)乳漿： 86 77 1 2 17 35 42kg?? 式（ ） 乳漿的固含量為 %， PVC 糊樹(shù)脂顆粒密度為： 31 /1400 mkg?? 水的密度為： 32 1000 /kg m? ? 乳漿的密度為： 0 . 3 6 1 1 4 0 0 0 . 6 3 9 1 0 0 0m? ? ? ? ? 式（ ） /kg m? 查找資料 [7]得，攪拌釜反應(yīng)器的裝料系數(shù)可以取 ～ [7]。攪拌安徽建筑工業(yè)學(xué)院 本科生 課程 設(shè)計(jì) 26 釜反應(yīng)器常用的封頭形式有標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭、蝶封頭、錐封頭等，在我的設(shè)計(jì)中選擇標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，釜體上下均用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭。標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的直邊高度與封頭的直徑有關(guān)： 封頭的高度： 封頭側(cè)面積： D 封頭體積： D 從力學(xué)角度，標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的應(yīng)力分布均勻，封頭的強(qiáng)度與和其相連的筒體強(qiáng)度相等，所以攪拌反應(yīng)器的封頭大都選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭。在糊樹(shù)脂的聚合中，聚合釜的直徑較大，對(duì)密封要求較高，故采用焊接連接。 （ 3） 、選擇長(zhǎng)徑比（ H/D） H——釜體總高度（包括封頭高度） D——釜體直徑 一般攪 拌釜的長(zhǎng)徑比為 1～ 2，在本次設(shè)計(jì)中初步選擇長(zhǎng)徑比 H/D=[10] （ 4） 、計(jì)算釜體內(nèi)徑 PVC 糊樹(shù)脂聚合工藝操作方式為間歇操作，反應(yīng)液體積 RV 為 3m ，反應(yīng)釜總體積 TV 為 3m ，每臺(tái)反應(yīng)釜體積 TiV 24 3m 。 （ 2） 、顆粒沉降速率的計(jì)算 顆粒與水的比重差為： /40))(/(221221????????????????cmscmsg 其中， ? ——乳漿的黏度 g/（ s）（ m）， 1? ——PVC 顆粒的比重 2? ——水的比重 顆粒的平均直徑為 ，即 m?2102? ，經(jīng)查資料 [9] 得極限沉降速率min/ mut ? ； 乳漿固含量為 %，經(jīng)查資料 [9]得，校正因數(shù) ?wf ， 設(shè)計(jì)沉降速率 du 為： twd ufu ? 式（ ） 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得 min/ mud? ?? 式（ ） （ 3） 、攪拌器葉片直徑的計(jì)算 由于本次設(shè)計(jì)選用的是螺旋式攪拌器，其葉片一般為 3 葉，葉片直徑與攪拌釜內(nèi)徑之比為 ～ [7]，本次設(shè)計(jì)中取 ，即： 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 本科生 課程 設(shè)計(jì) 30 ?TD 式（ ） 其中， D——葉片直徑， m； T——攪拌釜內(nèi)徑， m 已知，攪拌釜內(nèi)徑為 3m，則： mTD ??? ? 式（ ） （ 4） 、攪拌器轉(zhuǎn)速的計(jì)算 已知 D/T 比為 ，攪拌級(jí)別選定為 1 級(jí)，經(jīng)查資料 [9]得 101010??? 則， duDN ??? 式（ ） 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得： r p mN4 8 110??????? ? ??? 式（ ） （ 5） 、攪拌功率計(jì)算 已知顆粒的比重為 ，水的比重為 ，則： 乳漿的比重為； 1 4 3 6 ? ????XS 式（ ） 攪拌器功率計(jì)算公式為： 353 ?? DNnSP X 式（ ） 其中， P——功率， kw； N——葉輪個(gè)數(shù)； N——攪拌器轉(zhuǎn)速， rpm； D——葉輪直徑， m； XS ——乳漿比重 將數(shù)據(jù)代入公式得： 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸 PVC 糊樹(shù)脂聚合工藝設(shè)計(jì) 31 KWP353?????? 式（ ） 配料罐的設(shè)計(jì) 由于每天生產(chǎn)兩批，故每天配料系統(tǒng)應(yīng)該一次性配制至少夠兩批使用的配料。s； 飽和蒸汽壓 P= 無(wú)毒無(wú)腐蝕性 經(jīng)離心泵輸送的水的流速范圍為 1～ 2m/s 管的內(nèi)徑為 200mm （ ⅱ ）離心泵的特性 [11] 流量： ～ 30000 hm/3 ，流量不 穩(wěn)定； 揚(yáng)程： 10～ 2600m，對(duì)應(yīng)一定流量只能達(dá)到一定揚(yáng)程； 效率： ～ ，在設(shè)計(jì)點(diǎn)最高，偏離愈遠(yuǎn)，效率愈低； 使用范圍：黏度較低的各種介質(zhì) 流量的確定 已知水的流速 u 為 1～ 2m/s，取流速為 ，且管徑 d 為 200mm， 流量 Vq 的計(jì)算公式為： 42udqV ?? 式（ ） 其中， d——管內(nèi)徑， m； Vq ——體積流量， sm/2 ； U——流速， m/s 將數(shù)據(jù)代入上述公式得： 2 33 . 1 4 0 . 2 1 . 6 0 . 0 5 /4Vq m s???? 式（ ） 即 3180 /Vq m h? 在選擇泵的型號(hào)時(shí)，應(yīng)以 正常流量的 ～ 倍為依據(jù)，故 泵的流量為 318 0 1. 1 19 8 /vQ m h? ? ? 式（ ） 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 本科生 課程 設(shè)計(jì) 36 揚(yáng)程的確定 圖 聚合釜夾套泵流程 如圖，取 21,zz 兩截面， 根據(jù)伯努力方程式得： ????????fhuuPPgzzW 2)(21221212 ? 式（ ） 其中， W——外加機(jī)械能 ， J/kg； 21,zz ——所選取 兩 截面距離地面的高度 ， m； 21PP， ——所選取 兩 截面的壓力 ， Pa； 21,uu ——所選取兩截面的 液體流速， m/s； ?fh ——兩截面間管路中的壓頭損失， J/kg 由于聚合釜夾套泵是循環(huán)泵，所選取的兩截面為同一截面。在整個(gè)管路中，共有 3 個(gè) 90176。經(jīng)查表 [8]可得： 。 第二、本次設(shè)計(jì)所選的操作方式為間歇操作，對(duì)泵流量的均勻性無(wú)特定要求，可以選用任何泵。 軸功率及電機(jī)的計(jì)算 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 本科生 課程 設(shè)計(jì) 38 泵有效功率的計(jì)算公式為： gHQP Ve ?? 式（ ） 其中，