【正文】 （和PVC結(jié)合）合計(jì) 包裝圖6. 包裝過(guò)程中的物料平衡圖%得到的產(chǎn)品損失PVC：= kg/h損失PVC：= kg/h核算：24300=9978048t≈1萬(wàn)噸表26 包裝物料平衡表序號(hào) 品名 進(jìn)料量（㎏／h） 出料量（㎏／h）1 PVC 2 VCM 3 水 合計(jì) 把聚合車間各部分的物料用圖形標(biāo)注，即可得到如圖7所示的物料流程圖。聚合釜出料槽汽提塔離心機(jī)干燥包裝VCM：20000kg水：26000kg助劑：40 kg引發(fā)劑：10kgVCM：450kg水：26000kg助劑：40kgPVC：16800kgVCM：450kg水：26000kg助劑：40kgPVC：16632kgVCM：水： kg/hPVC：VCM：水： kg/h助劑：PVC：VCM：水： kg/hPVC：圖27 聚合車間的物料流程圖 熱量衡算 聚合釜聚合釜的熱量衡算包括升溫階段和恒溫階段。恒溫反應(yīng)階段，由于本設(shè)計(jì)中單體聚合的反應(yīng)為放熱反應(yīng)。本設(shè)計(jì)采用進(jìn)口溫度為5℃的冷卻水，其出口溫度為7℃。具體如下圖所示， Q1 VC、水、助劑聚合釜 反應(yīng)熱 Q45℃水95℃水7℃水92℃水PVC、VC、水、助劑 Q3Q2Q5將20℃的VC、水、助劑升溫至55℃所需的熱量20℃時(shí)VC、水、助劑的熱量冷卻水帶走的熱量反應(yīng)熱55℃時(shí)VC、水、助劑、PVC的熱量圖28 聚合過(guò)程中的熱量過(guò)程模擬①20℃時(shí)VCM、水、助劑的熱量Q1.設(shè)以0℃為基準(zhǔn)，各助劑的熱量可以忽略不計(jì)。Q4=154017000=26180000 kJ⑤冷卻水帶走的熱量Q5Q1+ Q2 +Q4= Q3 +Q5Q5= Q1+ Q2 +Q4 Q3=23523653 kJ反應(yīng)過(guò)程，Q1：20℃時(shí)VCM、水、助劑的熱量39900000Q2：熱水提供的熱量4827200Q3：55℃時(shí)PVC、VCM、水、助劑的熱量47383547Q4：聚合釜反應(yīng)熱26180000Q5：冷卻水帶走的熱量23523653總計(jì)7090720070907200 干燥部分圖29 PVC干燥示意圖干燥過(guò)程中的總熱量：Q=式中，——加熱空氣的熱量；——PVC干燥過(guò)程中補(bǔ)充的熱量；——干燥過(guò)程中損失的熱量。℃，相對(duì)濕度80％。本設(shè)計(jì)中在干燥器中不補(bǔ)充加熱，即=0。圖210 濕空氣的I—H圖①風(fēng)機(jī)進(jìn)出口空氣濕度℃的等溫線與Φ＝80％的等相對(duì)濕度線的交點(diǎn)為A。V/kg②風(fēng)機(jī)進(jìn)口空氣焓值通過(guò)A點(diǎn)作等焓線交左縱軸于E點(diǎn)，℃＝9kcal/kgd。所以，由進(jìn)入加熱器空氣狀態(tài)點(diǎn)A沿等濕度線向上與t＝145℃的等溫度線相交與i點(diǎn)，由i點(diǎn)讀出濕空氣離開加熱器時(shí)的焓值為I145℃＝41kcal/kgd。V/kg因此，每1kg干空氣中增加的水蒸汽量△H＝H145℃－℃＝－＝d每1kg干空氣中增加的熱量△I＝I145℃－℃＝41－9＝32kcal/kgd⑤空氣流量的確定由物料衡算可知，=如果干燥時(shí)間為5小時(shí)，則總共要干燥的水量為5= kg則每小時(shí)干空氣流量為冷空氣（℃）比容所以冷空氣（℃）體積流量⑥ 放空尾氣流量計(jì)算該點(diǎn)質(zhì)量流量包含兩部分：一部分是干空氣質(zhì)量流量，另一部分是脫附的水蒸汽質(zhì)量流量。d=105J/kgd/h℃的冷空氣加熱到145℃所需熱量為：Q=Wd/h 32kcal/kg所以加熱蒸汽量：第三章 化工設(shè)備的選型和設(shè)計(jì)計(jì)算 聚合釜的選型已知聚合過(guò)程的生產(chǎn)時(shí)間如下：操作水相加料密封、試壓加VCM加熱升溫恒溫聚合回收單體出料清釜涂布合計(jì)時(shí)間/min3015204030040306053520℃時(shí)，查表得VCM的密度為910 kg/ m3，則每批處理VCM體積為：VVCM=20000/910=，則每天處理的H2O的體積為：VH2O = 26000/1000=26m3 擬選定的聚合釜型號(hào)和臺(tái)數(shù)忽略引發(fā)劑和助劑的體積，則每批處理總體積為：V總= VVCM+ VH2O= m3取裝料系數(shù)η=，故聚合釜的容積至少為 m3的釜4臺(tái)。(nd2ρ/μ)為攪拌雷諾數(shù)NRe ，(3600cμ/λ)為普蘭特準(zhǔn)數(shù)Pr，常數(shù)C隨聚合釜結(jié)構(gòu)和攪拌漿型式等而變。① 懸浮液的密度懸浮體系各組分體積如下：（轉(zhuǎn)化率為70%）脫鹽水：26 m3VCM量：30%=PVC量：70%則懸浮體系總體積： 26++= m3各組分體積分率：水：x1=26/=； ρ1= kg/ m3VCM：x2=；ρ2= kg/ m3PVC：x3=；ρ3=1400 kg/ m3∴ρ=∑xiρi=++1400=1054kg/ m3② 浮液導(dǎo)熱系數(shù)λ的計(jì)算λ=λc轉(zhuǎn)化率達(dá)70%的VCM懸浮聚合體系，有機(jī)粒子本身可看作聚氯乙烯分散在氯乙烯中的懸浮體系，再由有機(jī)粒子在水中構(gòu)成總的懸浮體系。ρVCM（ρVCM/M）1/3其中，ρVCM=㎝3；C VCM= Kcal/ kg℃；Cpvc= Kcal/ kg℃；C水60℃= kJ/kg℃= Kcal/ kg℃④ 懸浮液的平均粘度μ和μwμ=（1+∮s）μ水/（1∮s）4式中：∮s為分散相體積分率；μ水為反應(yīng)溫度下水的粘度。s ；μ水60℃=103mPasμ=（1+∮s）μ/（1∮s）4=[1+(+)] 103/[1(+)]4=103mPat進(jìn)=5℃，t出=7℃ ∴t平均=6℃ μ水0℃=103mPas內(nèi)差法得：μ水6℃=103mPas⑤ 其它參數(shù)的確定攪拌轉(zhuǎn)數(shù)：n=197r/min釡內(nèi)徑： D=1600mm=取槳葉直徑：d===∴釡內(nèi)壁給熱系數(shù)αi=（）（1971054/60106）（3600106/）0。即釜夾套不設(shè)導(dǎo)流板，冷卻水自?shī)A套下口進(jìn)入，經(jīng)夾套環(huán)隙直升而上由上口溢出。此時(shí)水流按自然對(duì)流方式進(jìn)行傳熱。S夾T——反應(yīng)液溫度，℃。熱負(fù)荷Q=23523653103/(30060)= W因?yàn)榫酆戏磻?yīng)不是勻速放熱反應(yīng)，所以在聚合釜傳熱設(shè)計(jì)時(shí)，要知道最大放熱速率，即最大熱負(fù)荷，聚合釜的最大傳熱能力要大于最大熱負(fù)荷。Qmax== WS m3的聚合釜。稍加壓力即可得到液態(tài)氯乙烯。液體的飽和蒸汽壓比較高，在輸送過(guò)程中極易氣化，造成泵的氣蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致流量下降，壓頭與效率降低。因此，不應(yīng)選用屏蔽泵輸送。 確定流量與揚(yáng)程（1）已知數(shù)據(jù)輸送介質(zhì)：氯乙烯操作溫度：20℃貯罐液面壓力：； MPa入口液面至泵中心距離：出口液面至泵中心距離：吸入管管長(zhǎng)：直管20 m (管徑：f114180。 m m；閘閥1個(gè)；止回閥1個(gè)；標(biāo)準(zhǔn)彎頭2個(gè))（2）流量()流量：Q＝180。圖31 簡(jiǎn)易示意圖取儲(chǔ)槽液面為下游截面為11，聚合釜液上游截面 22，并以截面11為基準(zhǔn)水平面。104pa，p2= Mpa=180。20℃時(shí)，查表得VCM的密度為910 kg/ m3。hf＝229。Hf,b①吸入管路上的能量損失229。hf，a==式中，——進(jìn)口管對(duì)流傳熱系數(shù)；zc——進(jìn)口阻力系數(shù)（本設(shè)計(jì)中zc=）；——進(jìn)口管長(zhǎng)（ =20m）；——進(jìn)口彎頭，閥門等的當(dāng)量直徑；——進(jìn)口管子直徑（=114－24=106mm=）；——進(jìn)口管的流速。查表得20℃時(shí)，氯乙烯單體的910kg/m3，104Pa s。故②排出管路上的能量損失229。hf，b=式中，——出口管對(duì)流傳熱系數(shù)；ze——出口阻力系數(shù)（本設(shè)計(jì)中ze=1）；——出口管長(zhǎng)（ =60m）；——出口彎頭，閥門等的當(dāng)量直徑；——出口管子直徑（=89－2=82mm=）——出口管的流速。查表得20℃時(shí)，氯乙烯單體的910kg/m3，104Pa s。故③管路系統(tǒng)的總能量損失229。 選泵根據(jù)輸送物料的流量、揚(yáng)程及性質(zhì)確定選擇Y型油泵。有關(guān)性能如下：流量：23揚(yáng)程：175 m轉(zhuǎn)數(shù)：2950r/min效率：41％允許氣蝕余量：葉輪直徑：270 mm葉輪出口寬度：泵重：280kg 選電機(jī)配套電機(jī)功率40KW；軸功率：。=229。 空氣加熱器用于加熱干燥介質(zhì)（空氣）的換熱器稱為空氣加熱器。（2） 空氣加熱器換熱面積的計(jì)算本設(shè)計(jì)空氣加熱器采用管殼式換熱器，為一殼程二管程型，其流程圖如下：T1=℃t2=145℃ t1=℃ T2=℃圖32 空氣加熱器簡(jiǎn)單示意圖對(duì)數(shù)平均溫度差為，近似擬逆流傳熱估算：根據(jù)《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》（下冊(cè)），管殼式換熱器總傳熱系數(shù)推薦值，取k=44kcal/㎡℃=㎡，加熱蒸汽汽化熱r=496kcal/h,則：Q=496kcal/h==109J/h傳熱面積F=所以可以采用管殼式換熱器，為一殼程二管程型。/h,H=44m,IH1006520022公用水泵Q=44m179。/h,H=,ESH80250C14料漿輸送泵Q=120m179。n=197rpm，55KW57料漿排放槽V=110m179。19汽提塔DN1500x20000110料漿貯槽DN=6000x5500 Vn=167m179。右旋112氣流干燥管1550x4x12800113旋風(fēng)干燥塔3500x19400114離心機(jī)TRH050215空氣加熱器殼管式（一管程二管程型）1第四章 車間布置 車間設(shè)計(jì)的原則1 從經(jīng)濟(jì)和壓降觀點(diǎn)出發(fā)，設(shè)備布置應(yīng)順從工藝流程，但若與安全、維修和施工有矛盾時(shí)，允許有所調(diào)整。3 明火設(shè)備必須布置在處理可燃液體或氣體設(shè)備的全年最小頻率風(fēng)向的下側(cè)，并集中布置在裝置（車間）邊緣。5 充分考慮本裝置（車間）與其他部門在總平面布置圖上的位置，力求緊湊、聯(lián)系方便，縮短輸送管線，達(dá)到節(jié)省管材費(fèi)用及運(yùn)行費(fèi)用的目的。8 有毒、有腐蝕性介質(zhì)的設(shè)備應(yīng)分別集中布置，并設(shè)圍堰，以便集中處理。10 設(shè)備布置應(yīng)整齊，盡量使主要管道走向一致[15]。其次，必須從生產(chǎn)需要出發(fā)，最大限度的滿足生產(chǎn)包括設(shè)備維修的要求。第三，生產(chǎn)要安全。第四，要考慮將來(lái)擴(kuò)建及增建的余地，為今后生產(chǎn)發(fā)展、品種改革、技術(shù)改造提供方便。 車間設(shè)立面布置的原則廠房的立面形式有單層、多層和單層與多層相結(jié)合的形式。采用單層還是多層主要應(yīng)根據(jù)工藝生產(chǎn)的需要。 車間設(shè)備布置 車間設(shè)備平面布置車間平面布置按其外形一般分為長(zhǎng)方形、L形、T形和Ⅱ形等。長(zhǎng)方形便于總平面圖的布置，節(jié)約用地，有利于設(shè)備排列，縮短管線，易于安排交通出入口，有較多可供自然采光和通風(fēng)的墻面。一般來(lái)說(shuō)單層廠房建設(shè)費(fèi)用較低，因此除了由于工藝流程的需要必須設(shè)計(jì)成多層外，工程設(shè)計(jì)中一般多采用單層。本車間采用單層設(shè)計(jì)。因?yàn)椤氨┚邸奔靶孤┒伎梢詫?dǎo)致聚合釜的重大火災(zāi)、爆炸及中毒事故的發(fā)生。 防止“暴聚”的發(fā)生1．聚合反應(yīng)熱的散放①聚合釜良好的傳熱能力可以增加散熱，在相當(dāng)程度上意味著聚合釜的安全情況。在使用釜頂冷凝器時(shí)要注意向釜中加料時(shí)排盡不凝氣體，否則會(huì)使傳熱系數(shù)下降；還應(yīng)避免采用揮發(fā)性引發(fā)劑，防止釜內(nèi)泡沫進(jìn)入冷凝器，因結(jié)垢使傳熱系數(shù)降低。在聚合過(guò)程中，視放熱情況控制閥門調(diào)節(jié)水量，在反應(yīng)出現(xiàn)自動(dòng)加速時(shí)可通過(guò)調(diào)節(jié)補(bǔ)充水量和循環(huán)水量的比例降低水溫來(lái)保證放熱增加的要求?！罢掣睍?huì)導(dǎo)致聚合釜散熱能力下降，引發(fā)暴聚。 防止泄漏的發(fā)生氯乙烯泄漏是火災(zāi)、爆炸及中毒事故的源頭，可從以下3個(gè)方面采取安全措施防止泄漏。目前國(guó)產(chǎn)聚合釜多采用。2. 防止“暴聚”時(shí)安全閥泄壓造成的物料排放。3. 壓力容器管道的防泄漏技術(shù)。因此堅(jiān)持開釜前嚴(yán)格執(zhí)行檢查，定期更換和試壓制度等對(duì)壓力容器管道的安全管理。本文對(duì)聚氯乙烯國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀的研究，生產(chǎn)和應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的概述。并在基礎(chǔ)上進(jìn)行了物料衡算，熱量衡算，設(shè)備選型等。經(jīng)過(guò)這次對(duì)車間的初步設(shè)計(jì),我進(jìn)一步了解化工工藝生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)和實(shí)施步驟,掌握了化工設(shè)計(jì)的基本步驟和方法。在對(duì)聚合車間的設(shè)計(jì)中，最主要的是要防止聚合釜發(fā)生爆聚以及VCM的泄露。通過(guò)對(duì)聚合過(guò)程中夾套的傳熱能力來(lái)選定合適的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)繪制了PVC聚合工段的基本工藝流程圖、帶控制點(diǎn)的物料流程圖、PVC聚合反應(yīng)釜的裝配圖以及設(shè)備布置圖。致謝回顧起本人的“年產(chǎn)1萬(wàn)噸PVC聚合車間工藝的畢業(yè)設(shè)計(jì)”，至今我仍感慨頗多。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的。我要特別感謝我的指導(dǎo)老師王亞琴老師的熱情關(guān)懷與悉心指導(dǎo)。在此表示真誠(chéng)地感謝和深深的謝意。感謝所有關(guān)心、支持、幫助過(guò)我的良師益友們！最后，向在百忙中抽出時(shí)間對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)審，并提出寶貴意見的各位專家表示衷心地