【正文】 料中含PVC量為：設定出料中VCM含量為17mg/kg，故出料中含VCM的量為：17106=查閱相關文獻可設定如下條件：塔頂溫度80℃，塔底溫度105℃。℃)密度/(g/cm3)蒸汽壓/(kpa)汽化熱/( kJ /mol)8014961202214 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= 對汽提塔做物料衡算知：物料衡算結果是正確的。 汽提塔物料衡算一覽表物料名稱進料kg/h出料kg/hPVC水蒸汽分散劑等其它助劑VCM回收VCM0損失PVC0合計 離心部分物料衡算 物料平衡圖。排出水的量為：=。 物料衡算表。氣流干燥 PVC PVC H2O H2O 脫去水 損失PVC 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 PVC PVC H2O H2O 脫去水 損失PVC 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=。%則含水量為：。 物料衡算表。篩分包裝 PVC PVC 損失PVC 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：物料衡算結果是正確的。 篩分包裝部分物料衡算一覽表物料名稱進料 kg/h出料kg/hPVCPVC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。 間歇部分物料衡算一覽表物料名稱進料kg/B出料kg/BVCM10512530水105二次進水4800 0分散劑等堿液PVC 0損失PVC 0回收VCM 087710合計 連續(xù)操作過程物料衡算氣提、離心、篩分和包裝過程都是連續(xù)操作，計算基準為kg/h。根據(jù)設備的熱負荷的大小、所處理物料的性質(zhì)及工藝要求在選擇傳熱面的形式，計算傳熱面積、確定設備的主要工藝尺寸。本設計中由于混料、離心、包裝部分的熱量衡算對后續(xù)工藝設計的影響較小，在此不作具體計算。熱平衡方程式為： Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 ()式中：Q1——各股物料帶入的熱量；Q2——加熱劑（或冷卻劑）傳給設備和物料的熱量；Q3——各種熱效應，如反應熱，溶解熱等；Q4——各股物料帶走的熱量；Q5——消耗在加熱設備上的熱量；Q6 ——熱損失。h進料直接用95℃熱水，實施等溫人料，無升溫操作。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，夏季平均溫度變化范圍為：~℃，℃,具體操作方式如下。Q1:脫鹽水(分散劑等)降溫放出熱量Q1=qm1Cp1△t=105(9555)=147352800 kJ/BQ2:單體降溫放出熱量Q2= qm2Cp2△t=105(9555)=39870460 kJ/BQ3:聚合釜升溫消耗熱量Q3=15KS△t=152800()= 130898460 kJ/BQ4:冷卻水消耗能量Q1+Q2+Q5=Q3+Q4 ()由于改聚合反應為恒溫聚合，而反應為放熱反應，因此需要通循環(huán)冷卻水冷卻，聚合反應的聚合熱查文獻[34]，因此可求出每批的反應熱為Q5=105=793593450 kJ/B?！?，105℃時的汽化熱ΔHVCM= kJ /mol，水蒸氣：℃= kJ/kg設通入水蒸氣量y kg/h，則蒸汽冷凝放熱量為Q放=y()。1000= /h= 。 汽提塔熱量衡算平衡一覽表物料名稱輸出kJ/h輸入kJ/h脫鹽水VCMVCM汽化熱：0PVC水蒸氣0合計 氣流干燥部分熱量衡算[34,37]氣流干燥部分的計算可借用以下的物料和熱量衡算式解得： 物料衡算式：W(ω0－ω1)=G(H2－H0) ()熱量衡算式：Gi1+W(cm+ω0)tm0+Q補= Gi2+W(cm+ω1)tm1 + Q損 ()濕空氣的焓的表達式：I=(+)t+2490H ()式中：G——干空氣的重量，kg/h；W——干樹脂的重量，kg/h；ω0，ω1——樹脂在氣流前后的濕含量，%(干基)；H2，H0——樹脂在氣流干燥前后的濕含量，kg(水)/ kg(干空氣)；i1，i2——空氣在氣流干燥前后的熱焓，kJ/ kg(干空氣)；cm——樹脂比熱容，kJ/ kg 氣流干燥部分的相關數(shù)據(jù)[31,34,38]濕物料預熱后進口溫度：55℃(含水23%)；產(chǎn)品PVC出口溫度： 75℃(含水3%)；空氣預熱后的溫度：145℃；空氣離開干燥器的溫度：85℃；絕干PVC的熱容：cm=(kg廠址的氣溫和濕度：夏季平均氣溫：℃ 平均相對濕度：% 熱量衡算由XI圖可查的，H0= kg(水)/ kg(干空氣)。(1－)=，ω1=247。濕物料比熱容為：cm1=+= kJ/(kg℃)氣體的焓為：i0=(+) +2490 = kJ/ kg(干空氣)h1。h1氣化水分耗熱量 Q1= (2490+85－55)= kJh1廢氣帶走熱量 Q3=(85－)= kJh1補充的熱量 Q補= Q1 +Q2 +Q3+Q損－Q = kJ 夏季氣流干燥熱量衡算平衡一覽表名稱輸出kJ/h輸入kJ/h氣化水分耗熱量 0物料升溫耗熱量損失的熱量 00廢氣帶走熱量0補充的熱量 0預熱器的熱負荷0合計 沸騰床的熱量計算[16,34,39] 相關數(shù)據(jù)的選擇和設定濕物料進口溫度：θ1=65℃(含水3% )產(chǎn)品PVC出口溫度：θ3=40℃(% )濕物料在第Ⅴ室的出口溫度：θ2=75℃熱風的入口溫度：t1=120℃熱風經(jīng)沸騰床Ⅰ到Ⅴ室，出第Ⅴ室溫度：t2=60℃第Ⅵ室冷風溫度： 夏季：進口20℃ 出口：35℃熱水入口溫度：90℃，經(jīng)Ⅰ到Ⅴ室出口溫度：80℃其中：熱空氣提供的熱量是干燥所需總熱量的的15%； 熱水提供的熱量是干燥所需總熱量的的85%； 冷風用量占熱風用量的1/5(體積流量)； 第Ⅵ室通冷卻水進口溫度：10℃，出口溫度：30℃； 單位面積的風量是相等的； PVC絕干物料進料為： kg/ h，H2O： kg/ h；廠址的氣溫和濕度為： 夏季平均氣溫：℃ 平均相對濕度：49% 熱量衡算1. 干空氣用量的計算(1) 被蒸發(fā)的水分質(zhì)量公式：W=G1(H1H2) ()式中：G1：絕干物料進沸騰床的流量，G1= kg/ hH1：干燥前干濕基含水量 H1= kg/kg絕干物料H2：干燥后干基含水量 H2= kg/kg絕干物料則W =()= kg/ h由設定值知有15%的熱量由空氣提供，所以有15%的水分被熱風干燥W15%== kg/ h。(3) 熱量計算① 蒸發(fā)出的水分吸熱吸熱公式為：Q=W (I2I1) ()75℃時：I2= kJ/ kg ， 65℃時：I1= kJ/ kg可知Q1=()= kJ/ h。CPK) ，CP,H2O= kJ/(kg℃ ()夏季：Qˊ=(+)(12060)CPK) ，Cp,H2O= kJ/(kg 水和氯乙烯的部分物性參數(shù)[34,37]溫度/℃水的密度/(kg/m3)氯乙烯的密度/(g/cm3)5060 在55℃時由內(nèi)插法可得：水的密度：ρ水= kg/m3，ρVCM= g/cm3由于PVC在此溫度下的密度為：ρPVC=1400 kg/m3，可知在反應過程中每批的最大體積為：。釜后備系數(shù)=(實際釜臺數(shù)理論臺數(shù))/理論臺數(shù)=()/=% 聚合釜外形尺寸的設計[42]1. 確定封頭的外形與本設采用的聚合釜配套的封頭為標準橢圓封頭，由相關文獻查知，應取得封頭直邊高度為：h1=50 mm，封頭高度為：h==4200=1050 mm，封頭側面積為：S側= D2= m2，封頭體積為：V封= D3=。3. 長徑比和釜體內(nèi)徑由135 m3的聚合釜的相關參數(shù)知：H/D=，釜體內(nèi)徑：D=4200 mm。 攪拌裝置的設計[42]由135 m3的聚合釜的相關參數(shù)知，本設計的攪拌裝置采用的是三層兩葉平漿攪拌器。葉片厚度b=(~) Dj ()，則可設b==315 mm。攪拌軸總長為10600mm。 工藝管口的設計[31,42,43]1. 氯乙烯進料管口通過查閱相關文獻，設定原料進口的速度為u1= 1m/s，可知進料管直徑的計算公式為：d12= ( nT7060u1) ()代入相關數(shù)據(jù)可得進料口的直徑為：d1= mm，選用熱軋無縫鋼管，圓整為102mm11mm。2. 去離子水進料管口通過查閱相關文獻，設定原料進口的速度為u1= 2m/s，可知進料管直徑的計算公式為：d12= ( nT7060u1) ()代入相關數(shù)據(jù)可得進料口的直徑為：d1= mm，選用熱軋無縫鋼管，圓整為76mm。3. 聚合后的物料出料管口通過查閱相關文獻，設定原料進口的速度為u2= m/s，可知出料管直徑的計算公式為：d22= ( nT2560u2) () VRˊ=+M1(+(1－)/)= mm，則知：d2= mm選用黃銅管，圓整為146mm3mm。4. 壓縮空氣進管口 通過查閱相關文獻，可設定壓縮空氣管口為25mm，材質(zhì)為冷拔無縫鋼管。5. 儀表測量口通過查閱相關文獻，可設定溫度測量口和壓力測壓口的管徑為45mm，材質(zhì)為冷拔無縫鋼管。其中測溫口3個，測壓口2個，均勻分布于釜體上。接口采用89mm，接管與封頭內(nèi)表面磨平。7. 觀測口(視鏡)本設計擬采用用不帶頸的視鏡，視鏡尺寸為DN100mm，D=200mm，D1=165mm，b1=40mm，b2=28mm，H=105mm，螺柱數(shù)量n=6，直徑d=M12。配用突面板式平焊管法蘭：HG20593 法蘭 RF 0Cr18Ni10Ti。 視鏡(HGJ 501—86) 8. 人孔由135 m3的聚合釜的相關參數(shù)知，本釜有兩個人孔，分別位于上段和中段，,由聚合釜直徑3000mm，按照相關標準，應選用的人孔為DN600mm。若設定進入混料槽時的溫度為50℃，由相關文獻可知ρ水= kg/m3，ρVCM= g/cm3，ρPVC=1390 kg/m3，粗略估計進入混料槽的物料的體積為：V混料=+100240/+。所用的混料槽個數(shù)為n1=247。 汽提塔的選擇[20,34]由135 m3的聚合釜的相關設計參數(shù)知，采用的料漿汽提塔為無堰穿流式篩板塔，設螺旋板換熱器?！嫦碌奈锪厦芏确謩e為，ρ水= kg/m3，ρVCM= g/cm3，ρPVC=1330 kg/m3。25=≈5 (個)，為確保設備維修是不影響生產(chǎn)，選用一臺備用機，所以本設計選6個汽提塔。廣泛選用的原因如下：(1)因該離心機實行連續(xù)運行、連續(xù)進出料、操作簡便，所以單機生產(chǎn)能力大，適合工業(yè)大生產(chǎn)與自動集中控制的需要。查閱相關文獻知：本設計擬采用臥式螺旋沉降式離心機，且為逆流型。根據(jù)目前國內(nèi)離心機生產(chǎn)廠家提供的有關資料分析知可采用LW—720A型臥螺離心機，LW—720A用于分離PVC時，單機小時濕基產(chǎn)量可達8~22 t/h，濕基含濕量可符合要求。由上可知滿足生產(chǎn)所需的臺數(shù)n3=(+) 247。為確保設備維修是不影響生產(chǎn)，選用一臺備用機，所以本設計選8臺LW—720A型臥螺離心機。由物料衡算知， kg/h，干空氣的用量最大為秋季G= kg(干空氣)/h，干空氣在口預熱后進口的溫度為145℃，在此溫度下的比容為：VA=1247。本設計設定值：加料段：50m/s，直管段：23m/s，擴大段：8m/s。查閱相關文獻，可知對于PVC懸浮聚合的系統(tǒng)，考慮效益，最合適的氣流干燥床為型號為MQG—1500具體參數(shù)如下：水分蒸發(fā)量：150