懸浮法生產聚氯乙烯流程設計

1、洛陽理工學院課程設計 I 3000噸/年聚氯乙烯懸浮聚合工藝設計 摘要 本設計為年產3000噸聚氯乙烯聚合工藝設計，整個設計文件由設計說明書和 設計圖紙兩部分組成。在設計說明書中，簡單介紹了聚氯乙烯的生產現(xiàn)狀、發(fā)展 趨勢、性能和主要用途，著重介紹以懸浮聚合法作為聚合的工藝生產方法。在設 計過程中，根據(jù)設計任務書的要求，進行了較為詳細的物料衡算和熱量衡算和聚 合釜計算，對設備進行了工藝計算和選型，同時對整個裝置進行了簡單的技術經(jīng) 濟評價。繪制了相應的設計圖紙，設計圖紙包括工藝流程圖、聚合釜裝配圖。 關鍵詞：聚氯乙烯，懸浮聚合工藝，干燥， 單體，生產工藝洛陽理工學院課程設計 2 Abstract

2、The design for the 3,000 tons of PVC polymerization processdesign throughout the design file is composed by two parts of the design specification and design drawings. In the design manual, a brief introduction of PVC production status, development trends, performance, and the main purposes highlight

3、ed by suspension polymerization as the polymerization process production methods. In the design process, according to the requirements of the design task book to conduct a more detailed material balance and heat balance and the the polymerizer calculation process calculation and selection of equipme

4、nt, a simple techno-economic evaluation of the entire device . Drawing of the design drawings, design drawings including process flow diagram of the polymerization reactor assembly drawing. Keywords: PVC ,suspension polymerization process, dry, monomer ,production process洛陽理工學院課程設計 III 目 錄 前 言 . 1 第

5、1章產品及原料說明 . 2 1.1產品性質及質量標準 . 2 1.1.1名稱及其結構 . 2 1.1.2產品性能 . 2 1.1.3產品質量標準 . 3 1.2單體氯乙烯（VCM ）的性質 . 5 1.3聚氯乙烯配方 . 6 第2章 聚氯乙烯生產工藝流程設計 . 7 2.1聚氯乙烯生產工藝流程簡述 . 7 2.2聚氯乙烯生產工藝流程操作步驟 . 7 2.2.1聚合單元 . 7 2.2.2汽提、干燥工序 . 8 2.2.3 VC回收工序 . 8 第3章物料衡算 . 10 3.1車間物料衡算 . 10 3.1.1主要工藝參數(shù) . 10 3.1.2生產任務的計算 . 10 3.1.3投入單體的計算

6、. 11 3.2聚合釜的物料衡算 . 12 3.2.2聚合釜的生產計算 . 12 第4章熱量衡算 . 14 4.1聚合釜熱量衡算 . 14 4.1.1參數(shù)設定 . 14 4.1.2混合熱和攪拌熱的考慮 . 15 4.2回流冷凝器熱負荷的考慮 . 15 4.3物料帶入聚合釜的熱量 . 15 洛陽理工學院課程設計 III 4.4聚合反應放出的熱量 . 164.5物料帶出聚合釜的熱量 .16 4.6反應過程需要加入的熱量 .16 4.7加熱水的用量： .16 4.8冷卻水的用量: 16 4.9傳熱面積 .17 第5章設備工藝設計 .19 5.1聚合釜的設計 .19 5.1.1生產周期或生產批數(shù) .1

7、9 5.1.2根據(jù)年產量確定每批進料量 .19 5.1.3選擇反應器裝料系數(shù) .19 5.1.4計算反應器體積 .19 5.1.5聚合釜壁厚的計算 .20 5.2汽提塔 .20 5.3混料槽 .20 5.4離心機 .21 5.5干燥器 .21 參考文獻 .22洛陽理工學院課程設計 1 前言 聚氯乙烯（PVQ是由氯乙烯單體（VCM均聚或與其他多種單體共聚 而制得的合成樹脂，聚氯乙烯再配以增塑劑、穩(wěn)定劑、高分子改性劑、填 料、偶聯(lián)劑和加工助劑，經(jīng)過提煉、塑化、成型加工成各種材料。在現(xiàn)代 工業(yè)生產和人類生活中起著舉足輕重的作用，因此 PVC的生產和技術的改 進越來越受到現(xiàn)代人的關注！ 本設計是以氯乙

8、烯單體為原料， 對年產能力為 3000噸的PVC聚合工藝 設計，以株化集團PVC廠為理論資料，并收集有關的化工設計資料作參考， 按課程設計大綱和設計任務書的要求進行設計。 本設計的內容是在簡要介紹聚氯乙烯發(fā)展狀況及其性質、用途，工藝 方法選擇的基礎上，重點介紹了采用懸浮聚合法生產 PVC的工藝過程，產 量為年產3000噸。設計的主要內容有：1.產品及原材料說明；2.生產方案 的比較與選擇；3.物料衡算與熱量衡算； 4.聚合釜計算；5.附屆設備的 設計及選型；5.經(jīng)濟效益分析。設計圖紙包括 1張工藝流程圖；1張聚合 釜裝配圖。 本設計旨在理論學習的基礎上，結合生產實踐，熟悉工藝流程、生產 方案的

9、選擇、設備的選型等，掌握工藝設計中的物料衡算、能量衡算、設 備的計算、選型，對參考文獻的查閱與學習等的方法。 由丁設計者的理論知識有限，設計經(jīng)驗的缺乏，在設計的過程中難免 會有一些不足和錯誤之處，敬請各位老師指評指正。洛陽理工學院課程設計 2 第1章產品及原料說明 1.1產品性質及質量標準 1.1.1名稱及其結構 名稱 懸浮法聚氯乙烯樹脂 簡稱PVC (Polyiny Chloride ) 分子式和結構式： 分子式： 十CH?CHCl 結構式為： H H 一 C-J H Cl 其中n為平均聚合度，一般為 分子量 30000100000 1.1.2產品性能 典型的物理性質 外觀 ：白色粉末 密度

10、 ：1.35 1.45g/cm3 表觀密 度：0.40.65 g/cm3 比熱容：1.045 1.463J/ (g.C) 熱導率：2.1kW/ (m.K) 顆粒大?。簯腋【酆?60-150pm 本體聚合：30-80叩 糊樹脂 3508000 洛陽理工學院課程設計 3 :0.1-2 H m 摻混:20-80 叩 熱性能 無明顯熔點 85C以下呈玻璃態(tài)，85-175 C呈彈態(tài)，175-190 C為熔融 狀態(tài)，190-200 C屆粘流態(tài)，軟化點：75-85 C，加熱到130 C以上時變成皮 革狀，同時分解變色，長期加熱后分解脫出氯化氫。 燃燒性能 PVC在火焰上能燃燒，并降解釋放出 HCl , CO

11、和苯等低分子量化 合物，離火自熄。 電性能 PVC耐電擊穿，它對丁交流電和直流電的絕緣能力可與硬橡膠媲美， 其介電性能與溫度，增塑性，穩(wěn)定性等因素有關。 老化性能 較耐老化，但在光照（尤其光波長為 270-310nm時）和氧化作用下會 緩慢分解，釋放出 HCl ,形成球基，共軸雙鍵而變色。 化學穩(wěn)定性 在酸，堿和鹽類溶液中較穩(wěn)定。 耐溶劑性 除了芳輕 （苯，二甲苯） ，苯胺，二甲基酰胺，四氫吠喃，含氯輕 （二 氯甲烷，四氯化碳，氯化烯）酮，酯類以外，對水，汽油和灑精均穩(wěn)定。 機械性能 聚氯乙烯抗沖擊強度較高，常溫常壓下可達 10MPa。 1 1.1.3產品質量標準 PVC生產中所需主要原料的規(guī)

12、格洛陽理工學院課程設計 4 表1-1 PVC的物理性能 性能 指標 洛陽理工學院課程設計 5 結晶數(shù)據(jù)/mm 工業(yè)PVC 單晶 結晶度/% 聚合后 熔體 密度（未復配） （g/ cm 3） 總體 晶體 泊松比（硬 PVC） 折射率 玻璃化溫度/C 線膨脹系數(shù)（未增塑） /C -1 比熱容/ （J/g C） 硬PVC 23 C 50 C 80 C 120 C 增塑的 PVC （ 50份DOP ） 23 C 52 C 80 C 120 C 熱導率（未增塑） /J/（ cm s C ） 介電強度/ （ kv/mm ） 溶解度參數(shù)/（J/ cm 3）0.5 正交晶系，每個晶胞兩個單體 a b c 1.

13、06 0.54 0.51 1.024 0.524 0.508 1.9 4.9 1.39 1.53 0.41 1.54 83 7 X 10-3 0.92 1.05 1.45 1.63 1.88 1.54 1.67 1.75 1.88 17.5 X 10-4 20 洛陽理工學院課程設計 表1-3水的物理性質 6 1.2單體氯乙烯(VCM )的性質 (1) 純度 ： 99.98% (wt) HCL 含量： 1 ppm (wt) (3)鐵含量： 1 ppm (wt) 水含量：書0 ppm (wt) 醛含量：5.0 ppm ( wt) (6)壓力為0.6MPa,溫度為常溫。 VCM主要性質 氯乙烯分子式

14、為 C2H3C1，分子量62.51 ,常溫常壓下為無色，帶有甜 香味氣體，易燃易爆，遇到空氣可形成燃燒爆炸，在空氣中爆炸范圍 為4 22% ,有蠹，性質活潑，能起加成反應和易起聚合反應。 沸點(0.1MPa)為-139 C，熔點為-159.7 C。 聚合放熱量1554KJ/kg.m，聚合時的體積收縮率為 35%。 導熱系數(shù)：0.17956J/ (nf.S.K )。 液體導熱系數(shù)：(20C) 0.142J/ (m2 .S.K)。1 表1-2 VCM物理性質 溫度 密度 比熱容 C kg/m 3 KJ/(kg. C) 20 1.352 50 1.53 57 837 1.57 70 1.63 洛陽理

15、工學院課程設計 7 溫度 C 密度 kg/m 3 比熱容 KJ/(kg. C) 導熱系 _ 2 入 X 102 w/(m. C ) 粘度 x 105/Pa.s 普蘭德數(shù) Pr 10 999.7 4.191 57.45 130.77 9.52 30 995.7 4.174 61.76 80.07 40 992.2 4.174 63.38 65.60 4.32 57 986.6 4.175 65.13 49.3 1.3聚氯乙烯配方 表1-4 聚氯乙烯生產配方 3 原料名稱 相對分子質里 摩爾比 質量/kg 投料量/kg 氯乙烯 62.50 1.0 62.5 100 軟水 18.02 6.9 125

16、.0 200 聚乙烯醇 0.75 1.2 IPP （引發(fā)劑） 206.19 -3 1.21 X0 0.25 0.4 抗魚眼劑 防粘釜劑 由于用量較少， 故可忽略不計 丙酮縮氨基硫 服（終止劑） 洛陽理工學院課程設計 8 第2章聚氯乙烯生產工藝流程設計 2.1聚氯乙烯生產工藝流程簡述 懸浮聚合過程是向聚合釜中加入無離子水和懸浮劑，加入引發(fā)劑后密 封聚合釜， 真 空脫除釜內空氣和溶丁物料中的氧， 然后加入單體氯乙烯之 后開始升溫、攪拌、反應開始后維持溫度在 50C左右，壓力0.881.22MPa , 當轉化率達到 70%左右開始降壓，在壓力降至0.130.48MPa時即可停止反 應。聚合完畢后抽出

17、未反應單體、漿料進行氣提，回收氯乙烯單體。抽出 氣體后的漿料進行離心分離，使氯乙烯含水 25%再進入干燥器干燥至含 水0.3%0.4%,過篩后即得產品。 聚合釜中，使用表面張力和用量均較小的分散劑，聚合的中后期采用 高速攪拌，有利丁生成體積較大、表面膨脹、表皮多孔、內部疏松的樹脂 顆粒疏松型樹脂。反之，則生成緊密型樹脂。 2.2聚氯乙烯生產工藝流程操作步驟 2.2.1聚合單元 首先將加熱到48 C左右的去離子水由泵計量后加入到聚合釜中，分散劑 配成一定濃度溶液，在攪拌下由泵經(jīng)計量后加入聚合釜內（也可由人孔直接 投入），其他助劑配制成溶液通常由人孔投加，然后關閉人孔蓋，通入氮氣 試壓及排除系統(tǒng)中

18、氧氣，或借抽真空及充入氯乙烯方法。最后將新鮮氯乙烯 與回收后經(jīng)處理的氯乙烯依一定比例（回收的 VCM占總量的10%）,送入計 量槽內計量，再經(jīng)單體過濾器過濾后加入釜內，開啟多級往復泵將引發(fā)劑計 量后加入釜中。加料完畢后，丁釜夾套內通入熱水將釜內物料升溫至規(guī)定的 溫度（57C）。當氯乙烯開始聚合反應并釋放出熱量時，夾套內改通冷卻水 以及時移除反應熱，并使反應溫度控制在 57 0.2 C,直至反應結束。當釜內 單體轉化率達到85%以上，這時釜內聚合壓力為 0.5 MPa,由計量泵向釜內加 入一定量的終洛陽理工學院課程設計 9 止劑，未反應的氯乙烯單體經(jīng)自壓回收后，當壓力降至 2.9 Kpa 時，將

19、釜內漿料升溫至 70C左右，進行真空回收，真空度為 500 mmHg 550mmHg，最后漿料中的氯乙烯含量在 700 g/g。然后進入放料操作。 2.2.2汽提、干燥工序 由聚合釜排出的漿料，為降低殘留在其中的氯乙烯和減少氯乙烯對環(huán)境 的污染，用泵打入出料槽除去其中的大塊物料，再將其送入汽提塔，在塔內 與由塔底上升的蒸汽在塔板上進行逆流傳質過程。該塔為真空操作，用真空 泵維持塔頂?shù)恼婵斩?，并以此來保證塔頂?shù)臏囟?。塔頂逸出的含氯乙烯氣?jīng) 冷凝，未凝的氯乙烯含氧量在 1%以下時，經(jīng)真空泵送至氯乙烯氣柜備用。塔 釜之漿料含氯乙烯約 400 V g/g經(jīng)熱交換器冷卻后進入混料槽，再送往離心 機進行離

20、心分離。離心分離后 PVC濾餅含水量為23% 27%,經(jīng)濾餅分散器 機械分散并均勻地加入干燥器中進行干燥。干燥器內帶有內加熱和內冷卻。 第1 5室為干燥室，用熱水盤管和熱風干燥，第 6室為冷卻室。干燥后的氯 乙烯樹脂含水量為 0.3% 0.4%。經(jīng)過篩除去大顆粒， 再由氣流輸送至貯料倉， 最后由包裝單元進行包裝。 12 2.2.3 VC回收工序 VC回收工序包括VC氣體回收至氣柜、 VC氣體壓縮、精僻等部分。 自壓回收的氯乙烯，經(jīng) VC氣體洗滌塔以除去氣體飛沫中火帶的 PVC,然 后經(jīng)氣體冷卻器進入氣柜，真空回收的 VCM ,用回收風機抽至氣柜。 由氣柜出來的VC氣體送至脫濕塔，用 5C的冷凍

21、鹽水進一步冷凝，兩個 冷凝器所冷凝的 VC送至精僻塔進行精僻， 所得的精氯乙烯經(jīng)過濾后， 按比例 送入氯乙烯計量槽與新鮮氯乙烯混合供聚合使用，未凝的氣體送至焚燒爐處 理，塔釜的高沸物排放至塔底液罐中，加熱以進一步回收部分氯乙烯。洛陽理工學院課程設計 10 產品口 圖2-1聚氯乙烯生產工藝流程 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 11 第3章物料衡算 3.1車間物料衡算 3.1.1主要工藝參數(shù) 產品類型：選用疏松型。 聚合反應時間：5h 聚合溫度：57 OC 操作周期：9h 3.1.2生產任務的計算 年產3000噸聚氯乙烯，以 300個工作日計，每年工作 8000小時，假 設各單元操作都連續(xù)進行， 采

22、用倒推法根據(jù)收率或損失率計算出原料投料， 然后按單元操作順序對各單元操作進行物料衡算。 聚氯乙烯小時生產量(8000h )計：8000 X 0.998 - 0.96 X 100 士 08000=72.3287(kg/h)( 以1小時為計算基準，以下計算中不再寫 h_1) 聚合物轉化率為 83% 83%x=72.3287 x=86.9864(kg) 即每小時要生產純 VCM 86.9864kg 產物氣冷凝，精僻等收率為 96.6% 進入精僻系統(tǒng)的 VCM的量： 86.9864 - 96.6%=90.1267(kg) 90.1267 士 62.5=1.44 (kmol) 表2-1乙烯懸浮聚合操作周

23、期 工序 設計值/min 1、水相加料 30 2、抽真空 15 洛陽理工學院畢業(yè)設計(論文) 12 3、加 VCM 15 4、加熱到 570C 30 5、恒溫聚合時間 300 6、回收單體 60 7、出料 30 8、清釜 60 聚合周期 540 ( 9h) 3.1.3投入單體的計算 投入單體的計算： 投料系數(shù)為0.80、金的體積為20m3、在20攝氏度 時，p VCM =911 kg/m 3 p H2O= 997.7kg/m 3 設每次投入單體的質量為 X 貝U X/911+ 1.8X/997.7=20 X 0.80 以20m3釜為例，每次投入單體 5513.7kg。因轉化率為90%,則反 應

24、得到樹脂 GI=5513.7 X 90%=4962.4kg,回收時損失的 VCM為0.25% 則 G2=4962.4 X 0.25%=12.4kg 放空時損失為 0.51%，貝U G3=4962.4 X 0.51%=25.3kg 漿料損失為 0.05%，貝U G4=4962.4 X 0.05%=2.5kg 汽提損失為 0.1%，則 G5=4962.4 x 0.1%=0.5kg 離心干燥損失為 0.38%，貝U G6=4962.4 X 0.38%=18.9kg 精僻時損失為 3.5%，貝U G7=4962.4 X 3.5%=173.7kg 包裝時損失為 0.21%，貝U G8=4962.4 X

25、0.21%=10.4kg 反應前物料 G=5513.7kg，根據(jù)物料平衡原理： G=G 1+G2+ , , +G9 =4962.4+12.4+25.3+2.5+0.5+18.9+173.7+10.4+307.6=5513.7kg洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 13 3.2聚合釜的物料衡算 3.2.1金數(shù)及投料系數(shù)的臺數(shù)的確定 因為每臺金年平均要工作 8000小時，而每生產一次的周期為 9小時，年 投料量(VCM )為40602.9噸，每金的出料量為 19.9噸，選擇投料系數(shù)為 0.8, 先用 80 m3的標準金， VVCM =40602.9 X 1000/837=48510.0 m 3 V水=1

26、.8 X 40602.9 X 1000/997.7=73253.7 m 3 所需要釜的臺數(shù)為 (48510.0 +73253.7 )/(80 X 0.8 X (8000/9) = 2.378 臺，取整數(shù)為3臺。調整后的投料系數(shù)為 0.63 實際的投料系數(shù)計算： (48510.0 +73253.7 )/( 80 X 3 X 800)=0.63 可 取 0.63 每個金所需的 VCM 的體積為： 48510.0/(3 X (8000/9) )=20.2 m3 每金所需的水的體積為： 73253.7/(3 X (8000/9) )=30.5 m3 根據(jù)表1-2原料的配方得 投料體積 4.53+6.9

27、7=11.5m 3 空余(氣相)體積 =20-11.5=8.5m 3 升溫到期60 C，單體重度 d依溫度t變化 2 d=0.9471-0.001746t-0.00000324t 表3-2原料配方 VCM 水 引發(fā)劑 分散劑 其他助劑 重重， kg 5513.7 9924.6 220.548 441.096 3.2.2聚合釜的生產計算 以20 m3釜生產為例，分述如下： 投料溫度為20 C，單體4.53m3,水6.97m3, (1)投料 (2)升溫 洛陽理工學院畢業(yè)設計(論文) 14 57 C 時 d=0.83 單體在 57C時體積增加到： 4.53 X 0.91/0.83=4.97m 3 物

28、料總體積：4.97+6.97=11.94 m 3 空余(氣相)體積： 20- 11.94=8.06m 3 (3)反應結束：轉化率為 90%，樹脂真實密度為 1.4 kg/m 3 則此時樹脂體積： 4.53 X 90% X 0.83/1.4=2.417m 3得：20 C 時 d=0.910 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 15 未聚合單體體積： 4.53 X 0.1=0.453m 3 物料總體積： 6.97+2.417+0.453=9.840m 3 空余（氣相）體積： 20-9.840=10.160m 3 表3-3物料衡算匯總表 損失 損失率/ % 損失前的重量 / t 篩分 0.21 3006.

29、3 干燥 0.13 3010.2 離心 0.25 3017.7 混料 0.01 3018.0 汽提 0.1 3021.0 出料 0.001 3021.3 聚合 0.79 3045.2 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 16 4.1聚合釜熱量衡算 4.1.1參數(shù)設定 QT設備或系統(tǒng)內物料與外界交換熱量之和 （傳入熱量為正，傳出熱 量為負）,KJ; QI由丁物料溫度變化，系統(tǒng)與外界交換的熱量（升溫為正，降溫 為負），KJ; Q2由丁物料發(fā)生各種變化， 系統(tǒng)與外界的交換的熱量 （吸熱為正， 放熱為負）,KJ; Q3由丁設備溫度改變，系統(tǒng)與外界交換的熱量（設備升溫為正， 設備降溫為負），KJ; Q4設備向

30、外界環(huán)境散失的熱量（操作溫度高丁環(huán)境溫度為正，操 作溫度低丁環(huán)境溫度為負），KJ。 根據(jù)熱量守包定律，得 QT=QI + Q2 + Q3 + Q4 其中 八 T2 QI=W .T CdT Q2= W?Hr?x/M Q3=2 Wi CPi ?Tm Q4=3.6 X2 Ai a i （Ti - TO）淀 固體和液體熱容可以采用柯普定律 5計算 C（KJ/Kg. C ）=4.184）CaXn/M 式中 Ca基團的比熱容, KJ/（Kg. C ） n分子中同一元素的原子數(shù) M - 化合物的分子量， Kg/Kmol 單體的熱容可以采用 Missenard法基團貢獻值6計算 表4-1 Missenard

31、法基團貢獻值 基團 CH3 -qn 一 O O=C O -C=O 貢獻J/mol K 9.55 5.7 7.0 13.8 10.2 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 17 則IPP的比熱為： Ci=4.184 X 9.55 4+5.7 2+7.0+13.8 2+10.2 2) /206.19=2.12 KJ/(Kg. C ) 經(jīng)查有關資料知： 氯乙烯的比熱為： C3=1.59KJ/(Kg. C ) 水的比熱為： C4=4.18 KJ/(Kg. C ) 聚乙烯醇比熱為： C5=1.67 KJ/(Kg. C) 聚氯乙烯的比熱為： C6=0.9675 KJ/(Kg. C ) 表4-2 物料比熱表( KJ

32、/(Kg. C ) 物料種類 比熱KJ/(Kg. C) IPP 2.12 氯乙烯 1.59 水 4.18 聚乙烯醇 1.67 聚氯乙烯 0.9675 氯乙烯的聚合熱為： 95.88KJ/mol=1534KJ/kg 4.1.2混合熱和攪拌熱的考慮 由丁溶質的量很少，混合熱可忽略不計。 攪拌設備中的物料為低黏度流體，攪拌熱也可忽略不計。 4.2回流冷凝器熱負荷的考慮 由丁反應中嚴格控制反應溫度包定，冷凝器中的回流量極少，所以對 冷凝器熱負荷不予考慮。 4.3物料帶入聚合釜的熱量 以0 C的一批物料為基準，設進料溫度為 20 C ,則物料帶入聚合釜的 熱量為：Ql=2.12 31.3128 X20+

33、1.59 X04375.957 20+4.18 X46126.34 X20+1.67 22.9627 X 20 =1.5537 X07KJ 4.4聚合反應放出的熱量 洛陽理工學院畢業(yè)設計(論文) 18 以一批物料為基準，則聚合反應放出的熱量為： Q2=24.64 86632.0443=2.135 X06KJ 4.5物料帶出聚合釜的熱量 以一批物料0C為基準，物料流出的溫度為 60C,則物料升溫所需要 的熱量為： Q3= (2.12 31.3+0.9675 86632.0443+4.18 X 146126.34+1.67 X22.9627+1.59 X1774 3.9127) X (60-0)

34、=4.34 X07KJ 4.6反應過程需要加入的熱量 根據(jù)熱量衡算進入系統(tǒng)的熱量 =出系統(tǒng)的熱量，則反應過程所需加入 的熱量為(設熱損失為 10%): ?Q= ( Q3+ Q2-Q1) / (1-10% ) = ( 4.34 X107+2.135 X06-1.5537 107) /90%=3.318 X 107kJ 4.7加熱水的用量： 根據(jù)式：Q=mCP T得 m=Q/ C PAT 熱水進口溫度為 99 C，出口溫度為 60 C。水 Cp=4.22kJ/kg.K m=3.318X 107/4.22 39 =2.02 X05kg 4.8冷卻水的用量： 根據(jù)式：Q= mC P T得 m=Q/ C

35、 PAT 冷卻水進口溫度為 29C，出口溫度為 26C。水 Cp=4.22kJ/kg.K m=2.14X 106/4.22 3 =1.69 X05kg洛陽理工學院畢業(yè)設計(論文) 19 表4-3整套裝置的熱量衡算表： 5 傳入熱量(x 10 KJ ) 5 傳出熱量(X10 KJ) 物料帶入聚合釜的熱 155 量Q1 聚合反應放出的熱量 19.6 Q2 物料帶出的熱量 Q3 434 反應過程需要加入的 331.778 熱量Q4 損失熱量 Q5 33.1778 486.778 486.778 加熱水用量 2.02kg 冷卻水用量 1.69kg 4.9傳熱面積 最高熱負荷 Qmax Qmax=330

36、GR/t 57 C時Ti/2(EHP)=2h 查表得熱負荷分布指數(shù) R=1.4 Qmax=330 X 52.5 X 1000 X 1.05 X 1.4/4.5=7835.7KW 平均溫差* t=(47-17)/In(47/17)=30 C 總傳熱面積 F F=Q/K t=7835.7 X 1000/(200 X 30)= 1305.95m 2洛陽理工學院畢業(yè)設計(論文) 20 表4-4熱量衡算匯總表 物料帶入熱量 Qi/ ( KJ/h ) 5 1.03 X 10 聚合熱 Q2水/ ( KJ/h ) 5.3 X 106 攪拌熱 H/ ( KJ/h ) 586800 物料升溫吸熱 Q3/ (KJ/

37、h) 1.64 X 105 物料帶出熱 Q4/ (KJ/h) 3.4 X 105 釜表面散熱 Q5/ ( KJ/h ) 2.65 X 106 冷卻水帶走熱 Q6/ ( KJ/h ) 2.84 X 106 循環(huán)水用量 W/ ( KJ/h ) 2.3 X 104 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 21 第5章設備工藝設計 5.1聚合釜的設計 5.1.1生產周期或生產批數(shù) _ -1 2P d1 5.1.2根據(jù)年產量確定每批進料量 W=250556.5725kg/P 5.1.3選擇反應器裝料系數(shù) 4 =V/VT7 ( 4 取 0.85) VR - 反應液體積， m3 VT - 反應器實際體積， m3 5.

38、1.4計算反應器體積 氯乙烯密度12伊=0.831 X03kg/ m3 過氧化二碳酸二異丙酯密度 12律=1.08 X03kg/ m3 聚乙烯醇密度12 3=1.0002 X03kg/ m3 水密度12伊=1.00 X03kg/ m3 算得 pm=0.9393 X103kg/ m3 pm - 反應液混合密度， kg m-3 VR=W/p m=250556.5725/0.9393 103=266.748 m 3 3 VT=266.748/0.85=313.821m VTi= VT/nT 3 VTi=313.821/10=31.38 m 取聚合釜VN=32 m 3 取 D=2650mm，則直邊高

39、H=5000mm 每一米圓筒容積 Vt=32/5=6.4m 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 22 釜體實際高度 H i=H+ 2 X D/4=5+2 X 2.65/4=6.4 m 5.1.5聚合釜壁厚的計算 由公式15 S= 一D得： 2司Pc 式中：Pc一計算壓力，取 Pc=1.1MPa ; Di=2650mm ;巾=09;設計溫度 為 150 C 查8得 16MnR 在 150 C 的b 畢170MPa S=1.1 2650/ （ 2刈70X0.9 -1.1 ） =9.58mm 取腐蝕余量 C2=1.1mm，鋼板厚度負偏差 C=0.8mm, 貝U Sn=S+C1+C2=9.58+0.8+1.1=11.48mm 圓整后取 Sn=12mm。復驗 Sn6%=1次 0.06=0.72 mm 0.8mm,故不能 取 C1=0.8，取 C1=0.7 重新計算：Sn=S+