【正文】 得到的數(shù)據(jù)可知，除去氯乙烯的量為： 46922kg， 進(jìn)料： 187500+398836+11730=598006(kg) 其次，還除去了 90%的水和助劑，因此，粗產(chǎn)品經(jīng)處理后還含有 10%的水，則總的混物的質(zhì)量為： ? ?kg2 0 8 3 3 8 7 5 0 0 ? ， 其中，水的質(zhì)量占總質(zhì)量的 10%，因此水的質(zhì)量為： )2 0 8 3 3 . 3 ( k g%102 0 8 3 3 ???水m 則經(jīng)過第一工序處理減少水的質(zhì)量為： )( 7 8 0 0 0 8 3 33 9 8 8 3 61 kgm ??? 然后進(jìn)行氣流干燥，剛經(jīng)過離心干燥、氣流干燥后的產(chǎn)品中含有 5%的水，則可以求出： 未完全純化產(chǎn)品總量為： 聚 合 釜 離 心 機(jī) 氣流 干燥 沸騰 干燥 水，助劑 VC,PVC PVC 水 10% PVC 水 5% 水 % PVC 19 )(197368%95187500 kg? 而其中水的質(zhì) 量則為： 9 8 6 8 . 4 ( k g )%51 9 7 3 6 8 ???水m 減少水的質(zhì)量求得： )( 0 9 6 8 6 0 8 3 32 kgm ??? 最后為沸騰干燥，干燥處理后所得產(chǎn)品中含有 %的水分，產(chǎn)品總質(zhì)量為：)(188442% kg? 而其中水的質(zhì)量則為： 9 4 2 . 2 1 ( k g )% 8 8 4 4 2 ???水m； 減少水的質(zhì)量求得： )( 9 2 4 8 6 83 kgm ??? 在聚氯乙烯的干燥過程中，主要是向含水的聚氯乙烯產(chǎn)品中鼓入水沸點(diǎn)以上的熱空氣，利用熱空氣是水分蒸發(fā)，然后帶走蒸發(fā)的水分，完成干燥過程。設(shè)定熱空氣的溫度為 145℃然后根據(jù)空氣的 IH 圖 即可讀出相應(yīng)的參數(shù)。故溫度濕空氣在加熱時(shí)的含水量保持不變，即空氣由 ℃ 加熱至 145℃ 時(shí)熱空氣的濕度與冷空氣的濕度相同，因此可以由 ℃ 時(shí)所讀出的空氣濕度沿等濕線延長(zhǎng)使其與 145℃ 等溫線有交點(diǎn)，此交點(diǎn)記為 i點(diǎn)，此點(diǎn)記為濕空氣經(jīng)加熱后的焓：dkgJdkgk c a lI ????? 5145 （ 5） 每千克干空氣的增加焓 空氣在離開聚氯乙烯時(shí)溫度最大降低了 3℃ ，由圖中可知空氣在 142℃ 的濕度 ： dkgVkgH ??? 則增加的水蒸氣量為： dkgVkgHHH ???????? 0 1 0 2 21 所增加的熱量也可得出： dkgJkgk c a lIII ??????? 由以上計(jì)算可知，經(jīng)氣流干燥減少的水的質(zhì)量需要達(dá)到： ?? 假定干燥所需時(shí)間為 10 個(gè)小時(shí)，則單位時(shí)間內(nèi)需要干燥的水的質(zhì)量為：hdkgw ???? 2 4 3 1 90 1 9 8 9 1 ℃ 的空氣的比熱為： 2 7 32 7 3)2 4 7 7 ( tHv ???? 故得出： dkgmv ??????? / 7 3 7 3)0 0 4 7 ( 3 則 ℃ 的冷空氣的體積流量為： hmdkgmhdkgv / 1 2 8 9/????? 干燥后的空氣需要從干燥器中排出，則排出的空氣的流量為之前干空氣的質(zhì)量流量與干燥的水的質(zhì)量流量之和： hkgw 4 6 4 9 8 9 1 15 2 4 3 1 9 ??? 空氣加熱器熱 量衡算 每千克干空氣的熱量的增加值為： dkgJdkgc a lkI ?????? 由以上計(jì)算得知，干空氣的流量為： hdkgw ?? 則在加熱過程中需要外界提供的能量為： 22 hJIwQ55 2 4 3 1 9???????? 查閱資料得知，加熱器的壓力為 ，汽化熱： kglkcar 496? ； hkgkgk ca l hk ca lrQw /8358/476 /3 9 7 8 2 1 8 ??? 空氣加熱器的換熱器選用管殼型，其原理大致可用如下簡(jiǎn)圖表示： 對(duì)其逆流傳熱進(jìn)行模擬估算，其中， mt? 為對(duì)數(shù)平均溫度差： 12211221m211 6 4 .7 1 6 4 .71 4 5 1 5 .7t 1 9 .7 t 1 4 9tt 1 4 9 1 9 .7 1 2 9 .3t 6 3 .9t 1 4 9 2 .0 2 3 3lnln1 9 .7tT C T Ct C t CCCC? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ??? 查閱《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》（下冊(cè)） [12]知 : KmWhmlk c ak ????? 22 ℃44 蒸汽冷凝放出的熱量為： hJIwQ55 2 4 3 1 9???????? T1=℃ t2=145℃ T2=℃ t1=℃ 23 則可得出傳熱面積： 21 4 1 9 7 8 2 1 8 mtK QFm ????? 聚合設(shè)備選型計(jì)算 根據(jù)查閱資料，聚合所需基本數(shù)據(jù)選擇如下表： 表 6 聚合數(shù)據(jù)表 聚合條件 溫度 ℃ 蒸汽壓力/KPa 操作壓力 /KPa 3mkg水? 3mkgVC? 3mkg助劑? 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 50~70 8000~1250 1725 1725 1000 1090 反應(yīng)釜相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算 由 中能量衡算可知，在一個(gè)周期聚合所產(chǎn)生的總的熱量為： Q 總 =108(J) 由一個(gè)反應(yīng)周期需要六個(gè)小時(shí)，因此每小時(shí)的熱負(fù)荷： Q=Q 總 /t=108/6=107（ J/h） 記 Qmax 為所能承受的最大熱負(fù)荷量，取為平均熱負(fù)荷的 倍，即 : R=，則 Qmax=RQ=107=107（ J/h） 各物料體積為計(jì)算如下： 去離子水的體積： V 水 =m 水 /ρ 氺 =398836/1000=（ m3） 氯乙烯的體積： VVC=mVC/ρVC=234609/=（ m3） 助劑的體積： V 助劑 =m 助劑 /ρ 助劑 =11730/1090=（ m3） 反應(yīng)物料的總體積為： V 總 =V 水 +VVC+V 助劑 =++=(m3) 因此，所需聚合釜的聚合釜的投料系數(shù)設(shè)為 ， ,則選取聚合釜的容積至 24 少為 247。h 設(shè)投料系數(shù)為 ，則反應(yīng)所需總體積為 因此需要的反應(yīng)釜個(gè)數(shù)為 n=，取反應(yīng)釜個(gè)數(shù)為 24 個(gè)。 25 影響 α1 的主要反應(yīng)釜內(nèi)物料自身的性質(zhì)以及攪拌時(shí)所施加的強(qiáng)度。 在 PVC 的生產(chǎn)過程中，反應(yīng)釜內(nèi)為單體、聚合、水以及助劑的共存體系。 根據(jù)《聚氯乙烯工藝學(xué)》并且結(jié)合本次設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，選?。? )(1745 21 KmW ??? 聚合反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量的熱，若不能及時(shí)將多余的熱量帶走，便會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生損害，影響產(chǎn)品質(zhì)量，若持續(xù)升溫甚至?xí)l(fā)生爆炸造成人員傷亡，這就要求聚合釜擁有良好 的散熱性能。 表 8 不同物質(zhì)熱導(dǎo)率與厚度關(guān)系表 查閱《聚氯乙烯工藝學(xué)》、《化工原理》可得如下物性數(shù)據(jù)： 釜壁 (材料為不銹鋼 )熱阻 11?? ，代入數(shù)據(jù)得到： 物質(zhì) 不銹鋼 粘 釜物 水垢 熱導(dǎo)率 λW/（ m2?K） 17 厚度 δ（ mm） 3 26 )( 24511 KmW ?????? ???? 粘釜物（ PVC）熱阻22?? ，代入數(shù)據(jù)得到： )( 24322 KmW ?????? ???? 水垢（ CaCO3）熱阻33?? ，代入數(shù)據(jù)可得到： )( 24333 KmW ?????? ???? 釜壁的總熱阻332211 ???????? ???? ，代入數(shù)據(jù)得到： )(24444332211KmW ????????????????? ???????? 已知 ???? ????21111K ，代入 α α2 以及 ??? ，可求出 K 值： )(1 8 3 9 6 0 0)(5 1 1 22 KmJKmWK ???? 選泵相關(guān)數(shù)據(jù) 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 物料輸 送： VC 輸送溫度： 25℃ 輸送條件（ 25℃ ）下的物性數(shù)據(jù)如下： 物質(zhì) Mi 蒸汽壓（ MPa） 密度（ kg/m3） 動(dòng)力粘度（ Pa?S） VC 2104 貯罐液面壓力： ；聚合釜液面壓力 MPa 27 流量： 14mh3 泵的中心與液體入口高度之差 ： 泵的中心與液體出口高度之差 ： 吸入管相關(guān)數(shù)據(jù)見表 9； 表 9 吸入管 相關(guān)數(shù)據(jù)表 管長(zhǎng) 管徑 閘閥 止回閥 三通 900彎頭 20m ?25? 1 個(gè) 1 個(gè) 2 個(gè) 5 個(gè) 排出管 相關(guān)數(shù)據(jù)見表 10； 表 10 排出管 相關(guān)數(shù)據(jù)表 管長(zhǎng) 管徑 閘閥 止回閥 換熱器 出口變徑 三通 900彎頭 120m ?98?3mm 5 個(gè) 1 個(gè) 2 個(gè) 1 個(gè) 2 個(gè) 10 個(gè) 流量與揚(yáng)程的計(jì)算 流量的計(jì)算： 假設(shè)安全系數(shù)為 ，則可計(jì)算出流量為： hmQ ??? 揚(yáng)程 的計(jì)算： 以 泵中心線為基準(zhǔn)， 用 柏努利方式 表示 貯罐液面 與聚合釜液面之間 關(guān)系 ： H Z Z u ug p pg H f? ? ? ? ? ? ? ?2 1 12 22 2 12 ? 其中： ? ? ???出入 fff HHH gdlH rf 2)(2???? ???入 sm7 3 8 6 0 0 144 2 ??? ??入? 28 4 0 0 4 3 5 4 6 6 8 4 ??? ???R , 故，聚合釜內(nèi)的液體為湍流。 mH f 10100 3 ????? 換 液柱 mmmHHH fff ?????? ? ? 換出管出 m? ? ? ? ?? ? ?( . . ) ( . . ). . .6 5 4 5 0 45 0 02 10669 9 81 19 675 87 26液柱 i 代入相應(yīng)數(shù)據(jù)得： mH g 8 6 9 10)0 1 4 ( 6 ????? ??? 故設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將 泵 的裝置設(shè)備放置 在貯罐液面下 。 此型號(hào)的油泵 有關(guān)性能如下： 表 11 65Y1002A 型 油泵性能表 流量 揚(yáng)程 轉(zhuǎn)數(shù) 效率 許氣蝕 余量 葉輪 直徑 葉輪出口寬度 泵重 23mh3 75m 2950r/min 41％ 270mm 280kg 電機(jī) 的選擇 配套電機(jī)功率 40KW；軸功率： 。本次設(shè)計(jì)采取間歇式操作，根據(jù)物料守恒原則計(jì)算出了每種物料一次所需的用量，根據(jù)能量守恒則算出了過程能量損耗，綜合兩者對(duì)設(shè)備進(jìn)行了選型，最終選取了 24 個(gè) 33m3的聚 合釜，輸送泵采用 65Y100 2A 型， 電機(jī)功率 40KW，放置在貯罐液面下 ,軸功率： 。首先在本次設(shè)計(jì)的過程中，非常感謝田老師、陽老師在百忙之中對(duì)我的指導(dǎo)。然后感謝我的父母，感謝他們對(duì)我生活上的關(guān)心以及經(jīng)濟(jì)上的支持，在我失意時(shí)給我鼓勵(lì) ，在我驕傲?xí)r給我警醒。 四年來，我學(xué)到了很多，也成長(zhǎng)了許多，但每個(gè)人都不能作為一個(gè)獨(dú)立的個(gè)體而存在，再次對(duì)這些年給予我?guī)椭c關(guān)心的人道聲“謝謝”，我會(huì)繼續(xù)努力！ 王海云 20xx 年 05 月于 合肥學(xué)院 33 附 錄 1. PVC 干燥工藝 圖 :一 張（ A3） 2. PVC 聚合工藝流 程圖 :一 張（ A3） 3. 空氣加熱 器 :一 張（ A3） 4. 聚合 釜 :一張（ A3）