年產(chǎn)5萬噸聚氯乙烯車間工藝設計

97/103畢業(yè)設計題目:年產(chǎn)萬噸聚氯乙烯生產(chǎn)車間工藝設計院系:材料科學與工程學院專業(yè):高分子材料與工程班級:學生姓名:指導教師: 論文提交日期：2011年6月21日論文答辯日期：2011年6月28日內容摘要本文講述了我國聚氯乙烯工業(yè)生產(chǎn)技術的進展進程和目前狀況，包括原料路線、工藝設備、聚合方法等。本設計采納懸浮法生產(chǎn)聚氯乙烯，介紹了采納懸浮法生產(chǎn)PVC樹脂工聚合機理，工藝過程中需要注意的問題，包括質量阻礙因素，工藝條件及合成工藝中的各種助劑選擇，對聚合工藝過程進行詳細的敘述。同時從物料衡算、熱量衡算和設備計算和選型三個方面進行準確的工藝計算，對廠址進行了選擇，采取了防火防爆防雷等重要措施，對三廢的處理回收等進行了敘述，畫出了整個工藝的流程圖。關鍵詞：聚氯乙烯；生產(chǎn)技術；懸浮法；乙炔法；乙烯法；防粘釜技術；目錄第一章總論 61.1國內外pvc進展狀況及進展趨勢 61.2單體合成工藝路線 71.2.1乙炔路線 71.2.2乙烯路線 81.3聚合工藝實踐方法 91.3.1本體法聚合生產(chǎn)工藝 91.3.2乳液聚合生產(chǎn)工藝 91.3.3懸浮聚合生產(chǎn)工藝 101.4最佳的配方、后處理設備的選擇 111.4.1配方的選擇 111.4.2后處理設備側選擇 111.5防粘釜技術 131.6原料及產(chǎn)品性能 131.7聚合機理 151.7.1自由基聚合機理 151.7.2鏈反應動力學機理 161.7.3成粒機理與顆粒形態(tài) 161.8阻礙聚合及產(chǎn)品質量的因素 171.9工藝流程敘述 181.10.1加料系統(tǒng) 181.10.2聚合系統(tǒng) 201.10.3漿料汽提及廢水汽提系統(tǒng) 211.10廠址的選擇 22第二章工藝計算 232.1物料衡算 232.1.1聚合釜 232.1.2混料槽 262.1.3汽提塔 272.1.4離心機 302.1.5沸騰床 312.1.6包裝 332.2熱量衡算 342.2.1聚合釜 342.2.2沸騰床的熱量計算 392.3設備的計算及選型 452.3.1聚合釜 453.3.2混料槽 463.3.3汽提塔 473.3.4離心機 473.3.5內熱式沸騰床的計算 482.3.6泵、鼓風機、過濾器 53第三章非工藝部分 563.1廠內的防火防爆措施 563.2車間照明及采暖措施 563.3防靜電，防雷措施 573.4三廢處理情況 583.4.1電石渣的處理 583.4.2電石渣上清液的處理 583.4.3熱水的綜合利用 583.4.4尾氣的回收利用 593.4.5轉化水洗塔水的回收利用 59結束語 60附錄 62引言聚氯乙烯(PVC)是5大通用塑料之一,具有耐腐蝕、電絕緣、阻燃性和機械強度高等優(yōu)異性能,廣泛用于工農(nóng)業(yè)及日常生活等各個領域,尤其是近年來建筑市場對PVC產(chǎn)品的巨大需求,使其成為具備相當競爭力的一個塑料品種。PVC糊樹脂自20世紀30年代開發(fā)以來,已有近70年的歷史。目前全世界PVC糊樹脂總生產(chǎn)能力約200萬t/a,其中,西歐是PVC糊樹脂生產(chǎn)廠家最多、產(chǎn)量最大的地區(qū)。我國聚氯乙烯工業(yè)起步于于50年代，僅次于酚醛樹脂是最早工業(yè)化生產(chǎn)的熱塑性樹脂，第一個PVC裝置于1958年在錦西化工廠建成投產(chǎn)，生產(chǎn)能力為3000噸／年。此后全國各地的PVC裝置相繼建成投產(chǎn)，到目前為止，我國有PVC樹脂生產(chǎn)企業(yè)80余家，遍布全國29個省、市、自治區(qū)，總生產(chǎn)能力達220萬噸／年70~75萬t/a。PVC樹脂在我國塑料工業(yè)中具有舉足輕重的地位，同時PVC作為氯堿工業(yè)中最大的有機耗氯產(chǎn)品，對維持氯堿工業(yè)的氯堿平衡具有極其重要的作用。本設計為年產(chǎn)量3.26萬噸聚氯乙烯車間聚合工段工藝。本次設計采納了氯乙烯單體懸浮聚合工藝。介紹了PVC的聚合工藝，建廠的有關事項及合成聚氯乙烯的流程和設備，對整個生產(chǎn)工藝做出了詳細的敘述。第一章總論1.1國內外pvc進展狀況及進展趨勢聚氯乙烯（PVC）是五大熱塑性合成樹脂之一，塑料制品是最早實現(xiàn)工業(yè)化的品種之一。可通過模壓、層合、注塑、擠塑、壓延、吹塑中空等方式進行加工，而且具有較好的機械性能、耐化學腐蝕性和難燃性等特點，以其低廉的價格和特不突出的性能而廣泛地用于生產(chǎn)板材、門窗、管道和閥門等硬制品，也用于生產(chǎn)人造革、薄膜、電線電纜等軟制品。近年來，盡管在發(fā)達國家受到來自環(huán)保等多方面的壓力，但世界對的總需求量仍出現(xiàn)穩(wěn)定的增長態(tài)勢。1992年，世界生產(chǎn)能力約為二千二百萬噸，需求量為1900萬噸；2002年世界總產(chǎn)能約為三千四百萬噸，消費量約為二千八百萬噸；2009年世界生產(chǎn)能力已上升到約三千九百萬噸，需求量約為三千七百萬噸；2010年世界生產(chǎn)能力為4300萬噸，需求量4200萬噸。盡管目前世界對PVC的生產(chǎn)和使用存在許多爭議，特不在歐洲，對PVC生產(chǎn)和制品的環(huán)保制約政策越來越嚴厲，但由于性能優(yōu)良，生產(chǎn)成本低廉，仍具有較強的活力，特不在塑料門窗、塑料管道等建材領域。我國聚氯乙烯(PVC)工業(yè)起步于50年代，僅次于酚醛樹脂是最早工業(yè)化生產(chǎn)的熱塑性樹脂，第一個PVC裝置于1958年在錦西化工廠建成投產(chǎn)，生產(chǎn)能力為3000噸／年[1]。此后全國各地的PVC裝置相繼建成投產(chǎn)，到目前為止，我國有PVC樹脂生產(chǎn)企業(yè)80余家，遍布全國29個省、市、自治區(qū)，總生產(chǎn)能力達220萬噸／年。PVC由氯乙烯(VCM)聚合而成，工業(yè)生產(chǎn)一般采納4種聚合方式：懸浮聚合、本體聚合、乳液聚合(禽微懸浮聚合)、溶液聚合。其中懸浮法PVC(SPVC)樹脂產(chǎn)量最高，占80％，其次是乳液法PVC(EPVC)，本體法PVC(MPVC)。VCM懸浮聚合是以水為介質，加入VCM、分散劑、引發(fā)劑、pH值調節(jié)劑等，在攪拌和一定溫度條件下進行聚合反應；VCM本體聚合僅在VCM和引發(fā)劑存在下進行，無分散劑、表面活性劑等助劑；VCM乳液聚合在VCM、引發(fā)劑、乳化劑、H2O以及其他助劑存在下進行{而VCM溶液聚合是在VCM、；引發(fā)劉和溶劑存在下進行，這種方法有溶劑回收和殘留污染問題，同時生產(chǎn)成本高，該方法已逐漸被懸浮法聚合或乳液法聚合代。目前，生產(chǎn)PVC樹脂要緊采納懸浮法，少量采納乳液法及本體法?，F(xiàn)在，國內引進PVC生產(chǎn)技術及設備的項目有二十項左右，其中生產(chǎn)能力最大的兩套設備是上海氯堿股份有限公司和齊魯石化總公司的年產(chǎn)20萬噸懸浮法PVC樹脂裝置，采納日本信越公司技術。北京化工二廠、錦西化工廠、福州化工二廠引進美國B．F古德里奇公司懸浮法PVC樹脂生產(chǎn)技術，生產(chǎn)高型號樹脂，其它還有引進美國西方化學公司的高型號樹脂和釜式汽提技術及設備，法國阿托公司、前德國布納公司、日本吉昂公司、日本鐘淵公司、日本三菱公司的糊樹脂生產(chǎn)裝置和技術、法國本體聚合技術和設備等，這些技術和設備的引進，使我國PVC樹脂的生產(chǎn)技術和水平有了專門大提高，產(chǎn)品品種有所增加，帶動了我國PVC工業(yè)的進展[2]。我國PVC樹脂的消費要緊分為兩大類，一是軟制品，約占總消費量的37.o％，要緊包括電線電纜、各種用途的膜(依照厚度不同可分為壓延膜、防水卷材、可折疊門等)、鋪地材料、織物涂層、人造革、各類軟管、手套、玩具、塑料鞋以及一些專用涂料和密封件等。二是硬制品，約占總消費量的53.0％，要緊包括各種型材、管材、板材、硬片和瓶等?？赡芙窈髱啄晡覈鳳VC樹脂的需求量將以年均約6.4％的速度增長，到2011年總消費量將達到約1250萬噸，其中硬制品的年均增長速度將達到約7.0％，而在硬制品中異型材和管材的進展速度增長最快，年均增長率將達到約10.1％。以后我國PVC樹脂消費將接著以硬制品為主的方向進展[3]。中國聚氯乙烯工業(yè)有著寬敞的進展前景,中國地大物博、人口眾多,為聚氯乙烯產(chǎn)品提供了寬敞的市場。在進入21世紀以后,我們要學習和借鑒國外的先進技術和進展模式,結合我國的具體情況,進展我國的聚氯乙烯工業(yè)。我們要發(fā)揮全行業(yè)的力量,克服前進過程中的各種困難,一定能夠在較短的時刻內趕上世界聚氯乙烯工業(yè)的先進水平[4]。1.2單體合成工藝路線1.2.1乙炔路線原料為來自電石水解產(chǎn)生的乙炔和氯化氫氣體，在催化劑氧化汞的作用下反應生成氯乙烯。具體工藝為：從乙炔發(fā)生器來的乙炔氣經(jīng)水洗一塔溫度降至35℃以下，在保證乙炔氣柜至一定高度時，進入升壓機組加壓至80kpa·G左右，加壓后的乙炔氣先進入水洗二塔深度降溫至10℃以下，再進入硫酸清凈塔中除去粗乙炔氣中的S、P等雜質。最后進入中和塔中和過多的酸性氣體，處理后的乙炔氣經(jīng)塔頂除霧器除去飽和水分，制得純度達98.5%以上，不含S、P的合格精制乙炔氣送氯乙烯合成工序。乙炔法路線VCM工業(yè)化方法，設備工藝簡單，但耗電量大，對環(huán)境污染嚴峻。目前，該方法在國外差不多上差不多被淘汰，由于我國具有豐富廉價的煤炭資源，因此用煤炭和石灰石生成碳化鈣電石、然后電石加水生成乙炔的生產(chǎn)路線具有明顯的成本優(yōu)勢，我國的VCM生產(chǎn)目前仍以乙炔法工藝路線為主。乙炔與氯化氫反應生成可采納氣相或液VCM相工藝，其中氣相工藝使用較多[5]。1.2.2乙烯路線乙烯氧氯化法由美國公司Goodrich首先實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，該工藝原料來源廣泛，生產(chǎn)工藝合理，目前世界上采納本工藝生產(chǎn)的產(chǎn)能VCM約占總產(chǎn)能的VCM95%以上。乙烯氧氯化法的反應工藝分為乙烯直接氯化制二氯乙烷（EDC）、乙烯氧氯化制EDC和EDC裂解3個部分，生產(chǎn)裝置要緊由直接氯化單元、氧氯化單元、EDC裂解單元、EDC精制單元和VCM單元精制等工藝單元組成。乙烯和氯氣在直接氯化單元反應生成EDC。乙烯、氧氣以及循環(huán)的HCl在氧氯化單元生成EDC。生成的粗EDC在EDC精制單元精制、提純。然后在精EDC裂解單元裂解生成的產(chǎn)物進入VCM單元，VCM精制后得到純VCM產(chǎn)品，未裂解的EDC返回EDC精制單元回收，而HCl則返回氧氯化反應單元循環(huán)使用。直接氯化有低溫氯化法和高溫氯化法；氧氯化按反應器型式的不同有流化床法和固定床法，按所用氧源種類分有空氣法和純氧法；EDC裂解按進料狀態(tài)分有液相進料工藝和氣相進料工藝等。具有代表性的司的Inovyl工藝是將乙烯氧氯化法提純的循環(huán)EDC和VCM直接氯化的EDC在裂解爐中進行裂解生產(chǎn)VCM。HCl經(jīng)急冷和能量回收后，將產(chǎn)品分離出HCl（循環(huán)用于氧氯化）、高純度VCM和未反應的EDC（循環(huán)用于氯化和提純）。來自VCM裝置的含水物流被汽提，并送至界外處理，以減少廢水的生化耗氧量（BOD）。采納該生產(chǎn)工藝，乙烯和氯的轉化率超過98%，目前世界上差不多有50多套裝置采納該工藝技術，總生產(chǎn)能力差不多超過470萬噸/年[6]。本設計采納乙烯路線生產(chǎn)氯乙烯單體。1.3聚合工藝實踐方法目前,世界上PVC的要緊生產(chǎn)方法有4種:懸浮法、本體法、乳液法和微懸浮法。其中以懸浮法生產(chǎn)的PVC占PVC總產(chǎn)量的近90%,在PVC生產(chǎn)中占重要地位,近年來,該技術已取得突破性進展。1.3.1本體法聚合生產(chǎn)工藝本體聚合生產(chǎn)工藝，其要緊特點是反應過程中不需要加水和分散劑。聚合分2步進行，第1步在預聚釜中加人定量的VCM單體、引發(fā)劑和添加劑，經(jīng)加熱后在強攪拌(相對第2步聚合過程)的作用下，釜內保持恒定的壓力和溫度進行預聚合。當VCM的轉化率達到8%-12%停止反應，將生成的“種子”送人聚合釜內進行第2步反應。聚合釜在接收到預聚合的“種子”后，再加人一定量的VCM單體、添加劑和引發(fā)劑，在這些“種子”的基礎上接著聚合，使“種子”逐漸長大到一定的程度，在低速攪拌的作用下，保持恒定壓力進行聚合反應。當反應轉化率達到60%一85%(依照配方而定)時終止反應，并在聚合釜中脫氣、回收未反應的單體，而后在釜內汽提，進一步脫除殘留在PVC粉料中的VCM，最后經(jīng)風送系統(tǒng)將釜內PVC粉料送往分級、均化和包裝工序。1.3.2乳液聚合生產(chǎn)工藝氯乙烯乳液聚合方法的最終產(chǎn)品為制造聚氯乙烯增塑糊所用的的聚氯乙烯糊樹脂（E-PVC），工業(yè)生產(chǎn)分兩個時期：第一時期氯乙烯單體經(jīng)乳液聚合反應生成聚氯乙烯膠乳，它是直徑0.1~3微米聚氯乙烯初級粒子在水中的懸浮乳狀液。第二時期將聚氯乙烯膠乳，經(jīng)噴霧干燥得到產(chǎn)品聚氯乙烯糊樹脂，它是初級粒子聚攏而成得的直徑為1~100微米，要緊是20~40微米的聚氯乙烯次級粒子。這種次級粒子與增塑劑混合后，經(jīng)剪切作用崩解為直徑更小的顆粒而形成不沉降的聚氯乙烯增塑糊，工業(yè)上稱之為聚氯乙烯糊。1.3.3懸浮聚合生產(chǎn)工藝因采納懸浮法PVC生產(chǎn)技術易于調節(jié)品種，生產(chǎn)過程易于操縱，設備和運行費用低，易于大規(guī)模組織生產(chǎn)而得到廣泛的應用，成為諸多生產(chǎn)工藝中最要緊的生產(chǎn)方法。工藝特點：懸浮聚合法生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂的一般工藝過程是在清理后的聚合釜中加入水和懸浮劑、抗氧劑,然后加入氯乙烯單體,在去離子水中攪拌,將單體分散成小液滴,這些小液滴由愛護膠加以穩(wěn)定,并加入可溶于單體的引發(fā)劑或引發(fā)劑乳液,保持反應過程中的反應速度平穩(wěn),然后升溫聚合,一般聚合溫度在45~70℃之間。使用低溫聚合時(如42~45℃),可生產(chǎn)高分子質量的聚氯乙烯樹脂；使用高溫聚合時(一般在62~71℃)可生產(chǎn)出低分子質量(或超低分子質量)的聚氯乙烯樹脂。近年來,為了提高聚合速度和生產(chǎn)效率,國外還研究成功兩步懸浮聚合工藝,一般是第一步聚合度操縱在600左右,在第二步聚合前加入部分新單體接著聚合。采納兩步法聚合的優(yōu)點是顯著縮短了聚合周期,生產(chǎn)出的樹脂具有良好的凝膠性能、模塑性能和機械強度?，F(xiàn)在懸浮法聚氯乙烯品種日益廣泛,應用領域越來越廣,除了通用型的樹脂外,專門用途的專用樹脂的開發(fā)越來越引起PVC廠家的關注,球形樹脂、高表觀密度建材專用樹脂、消光樹脂、超高(或超低)分子質量樹脂等已成為開發(fā)的熱點[7]。懸浮法PVC的進展趨：在工業(yè)化生產(chǎn)PVC時,以懸浮法產(chǎn)量最大,懸浮法生產(chǎn)具有設備投資少和產(chǎn)品成本低等優(yōu)點。各種聚合方法的進展方向是逐步向懸浮法聚合生產(chǎn)路線傾斜,一些過去采納其它方法生產(chǎn)的樹脂品種已開始采納懸浮聚合工藝生產(chǎn)。自從乳液聚合法工業(yè)化以后,歐洲、日本在連續(xù)懸浮聚合工藝方面開展了大量的研究工作,目前尚未工業(yè)化生產(chǎn),但連續(xù)法設備費用低,生產(chǎn)效率高,工藝難題少,已引起了各國科研院所和生產(chǎn)廠家的重視。另外,為進一步提高懸浮法生產(chǎn)的通用樹脂和專用樹脂的質量,提高產(chǎn)品的專用化、市場化水平,國外廠家在聚合工藝的工藝條件及配料體系等方面做了大量的研究工作,進一步提高了聚合轉化率,縮短了聚合周期,提高了生產(chǎn)效率,同時也開發(fā)出一系列性能好、易于加工的PVC專用樹脂如:超高(或超低)聚合度樹脂、高表觀密度樹脂、無皮樹脂、耐輻射樹脂、醫(yī)用樹脂、耐熱樹脂等?？梢?各種專用料的開發(fā)是懸浮聚合樹脂進展的標志,是提高產(chǎn)品使用性能、開發(fā)新的應用領域的重要手段[8]。本設計采納懸浮法PVC生產(chǎn)技術。1.4最佳的配方、后處理設備的選擇1.4.1配方的選擇①單體：氯乙烯純度99.98%以上。②分散劑：主分散劑要緊是纖維素醚和部分水解的聚乙烯醇。纖維素應為水溶性衍生物，如甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素等，聚乙烯醇應由聚醋酸乙烯酯經(jīng)堿性水解得到，阻礙其分散效果的因素為其聚合度和水解度，而且-OH基團為嵌段分布時效果最好；副分散劑要緊是小分子表面活性劑和地水解度聚乙烯醇。常用非離子型的脫水山梨醇單月硅酸酯。本設計采納88%聚乙烯醇和72.5%的聚乙烯醇。③引發(fā)劑：由于聚乙烯懸浮聚合溫度50~60度上下，應依照反應溫度選擇合適的引發(fā)劑，其原則為在反應溫度條件下引發(fā)劑的半衰期約為2小時最佳。常用過氧化乙酰環(huán)己烷硫酰、過氧化二月桂酰、過碳酸二環(huán)己酯等。本設計采納過氧化二碳酸-2-乙基己酯。④終止劑：反應結束后殘余的自由基和引發(fā)劑殘留在樹脂內,為了保證產(chǎn)品質量,需要消除它們,故而加入終止劑。本設計的終止劑為丙酮縮氨基硫脲。當反應出現(xiàn)緊急事故時，采納緊急終止劑ON終止反應。⑤阻聚劑：本設計采納壬基苯酚作為阻聚劑。⑥緩沖劑：碳酸鈉、三聚磷酸鈉、磷酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鈣、碳酸銨。本設計采納磷酸三鈣。1.4.2后處理設備側選擇①聚合釜容積：工業(yè)化大生產(chǎn)使用問歇懸浮法聚合釜容量一般為60~107立方米。我國已開發(fā)出70立方米聚合釜，樣機已在錦西化工機械廠研制成功。本設計采納76立聚合釜。采納微機操縱，提高了批次之間樹脂質量的穩(wěn)定性，且消耗定額低。②傳熱方式：傳熱能力直接阻礙著聚合反應的速度和生成物的質量，也阻礙著產(chǎn)量。在大型聚合釜上，國外采納了體外回流冷凝器，體內增設內冷管等除熱手段。近幾年，美國古德里奇公司又研制出一種薄不銹鋼襯里聚合釜，以便提高釜壁的傳熱能力，為使薄壁能承受反應壓力，在不銹鋼襯里與聚合釜套之間安裝了支撐內襯套的加強筋，這種釜的結構大大提高了聚合釜傳熱效率，且有較好的承壓能力[9]。③攪拌方式：攪拌能力是聚合釜的關鍵技術指標之一，攪拌能力直接阻礙著傳質、傳熱及樹脂的粒態(tài)分布，最終阻礙產(chǎn)品的質量，而不同的工藝方法對攪拌的要求又不盡相同。過去，PVC聚合釜大都采納平槳和折葉槳，攪拌效果不甚理想。隨著攪拌技術的不斷進步及攪拌試驗手段的不斷提高，使我們有條件為PVC釜配備更理想的攪拌器。大量的攪拌實驗研究證明，三葉后掠式攪拌器的傳質效果好，循環(huán)和剪切性能均適合于PVC生產(chǎn)的需要，因此，本設計在PVC生產(chǎn)中采納三葉后掠式攪拌器。④干燥機：干燥器進展迅速，要緊有2種方式,即氣流干燥和流態(tài)化干燥。我國PVC工業(yè)化生產(chǎn)最初要緊用的是氣流干燥器,然而隨著聚合工藝技術的進展,聚合生產(chǎn)能力提高,樹脂產(chǎn)品也朝著疏松型進展,氣流干燥器從生產(chǎn)能力和干燥效果等方面差不多不能滿足生產(chǎn)的需要,后來進展到氣流干燥器,沸騰床干燥器和冷風冷卻3段干燥技術。但如此動力消耗大,產(chǎn)品質量不是專門好。目前要緊用的是旋風干燥器和臥式內加熱流化床。旋風干燥器結構簡單,投資較少,目前專門多裝置都在用。臥式內加熱流化床綜合能耗比旋風干燥器要低,要緊有多室沸騰床和兩段沸騰床2種。但在生產(chǎn)中發(fā)覺多室沸騰床的花板容易漏料,不同牌號切換時比較苦惱,且生產(chǎn)能力有限。兩段流化床改進了,操作穩(wěn)定性好,易于產(chǎn)品牌號的切換,生床的花板產(chǎn)能力較大。本設計中采納臥式內加熱流化床。⑤離心機：對漿料進行離心脫水，得到含水量25%的聚氯乙烯。PVC生產(chǎn)過程中需要大量的邏輯推斷和離散操縱，因此本設計采納二位式操縱組件，如通/斷式二位開關閥操縱各種物料的傳輸，和二位操縱的電機和泵機。⑥氣體塔：汽提技術及設備也有改進汽提塔朝著節(jié)能、高效的方向進展?，F(xiàn)在常用的汽提塔要緊有溢流堰篩板塔和無堰篩板塔,有堰篩板塔傳質傳熱僅在篩板上進行,在板間移動時只有傳熱沒有傳質,而無堰篩板塔在塔內一直都在傳質,目前傳熱。因此無堰篩板塔效率高于有溢流堰的塔，無堰篩板塔的塔盤設計也逐漸合理科學化,塔盤的厚度,開孔率在實踐中逐漸優(yōu)化,并被納入設計體系中。專門多無堰篩板塔塔盤是整體裝卸的,隨著生產(chǎn)能力的提高,設備整體裝卸專門不方便,目前,生產(chǎn)能力較大的的增大汽提塔的塔盤,能夠采納可拆卸式的塔盤。汽提塔的塔頂操作壓力也逐漸從微正壓操作向微負壓操作進展,使得塔頂物料沸騰溫度低,節(jié)約了蒸汽卻提高了單體脫出效率。為了強化汽提效果,漿料通過汽提后利用重力作用進入閃蒸罐,進一步汽提,降溫[10]。因此，本設計采納無堰篩板塔。1.5防粘釜技術聚合釜的防粘釜是聚合生產(chǎn)中最重要的工序之一。防粘釜效果好的釜,能有較好的傳熱系數(shù),能減少因此產(chǎn)生的塑化片。防粘釜一直是聚合生產(chǎn)的重要工作,這方面得到了專門大的進展。首先,聚合釜的表面拋光質量有了專門大的提高且內件簡單化、圓滑化。其次,通過專用的設備使用高效的防粘釜劑,實行聚合釜自動噴涂防粘釜液和自動水沖洗釜。釜涂布與水洗設備分開,釜內設置雙伸縮頭自動噴洗高壓水槍,設定雙固定或者可伸縮涂布設備(如費閥,噴吐環(huán)等)。目前,先進的防粘釜技術是沖洗、噴涂與高效防粘釜劑的結合體。整個防粘技術過程全部采納DCS自動操作。首先打開蒸汽進料閥噴入適量的蒸汽,用泵將已配制成規(guī)定濃度的涂壁劑注入蒸汽管路,借助蒸汽流速使其霧化進釜,在釜壁形成一層均勻的疏油親水膜,在聚合過程中此膜有效地防止有機相與釜壁接觸,從而起到防粘釜的作用。為了達到較好的涂壁效果,關于噴涂的蒸汽,防粘釜劑的壓力逐步優(yōu)化,關于防粘釜劑的量也依照釜的特點而定。涂壁完成后,冷卻一段時刻使防粘釜劑更好地粘在釜上,之后用清洗水沖釜以完全沖掉多余的防粘劑[11]。目前國內生產(chǎn)用的防粘釜劑要緊有意大利黃,美PVC國紅,英國藍。通過實踐,意大利黃在防粘釜效果和對產(chǎn)品白度的阻礙方面有利于生產(chǎn),但價格較高。為了生產(chǎn)更高質量的聚乙烯，產(chǎn)品本設計采納意大利黃防粘釜劑。1.6原料及產(chǎn)品性能①氯乙烯：CH2=CHCl

分子量

62.50，無色易液化的氣體。液體的密度0．912lg／cm3。沸點-13．9℃。凝固點-160℃。自燃點472℃。臨界溫度142℃。臨界壓力55.2Pa。難溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮和二氯乙烷。易聚合，能與丁二烯、乙烯、丙烯、內烯腈、醋酸乙烯、兩烯酸酯和馬來酸酯等共聚。能與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限3．6-26．4％。遇明火、高溫有燃燒爆炸的危險。無空氣和水分的純氯乙烯專門穩(wěn)定，對碳鋼無腐蝕作用。有氧存在時，氯乙烯過氧化物，它可與水生成鹽酸從而腐蝕設備，過氧化物還能夠使氯乙烯產(chǎn)生自聚作用。長距離運輸時應加入阻聚劑氫醌。②PVC樹脂：密度1.4 ；工業(yè)品是白色或淺黃色粉末；低分子量的易溶于酮類、酯類和氯代烴類溶劑，高分子量的則難溶；用于制塑料、涂料和合成纖維等。依照所加增塑劑的多少，可制成軟質和硬質塑料。前者可用于制透明薄膜（如雨衣、臺布、包裝材料、農(nóng)膜等）、人造革、泡沫塑料和電線套層等。后者可用于制板材、管道、閥門和門窗等；具有極好的耐化學腐蝕性，但熱穩(wěn)定性和耐光性較差，在100℃以上或長時刻陽光暴曬開始分解出氯化氫，制造塑料時需加穩(wěn)定及，電絕緣性優(yōu)良。可不能燃燒。③磷酸鈣不名磷酸三鈣：化學式Ca3(PO4)2，分子量310.18。白色無定形粉末。溶于稀鹽酸、硝酸、磷酸、乙酸、亞硫酸，生成可溶性酸式磷酸鹽，也能溶于銨鹽溶液。不溶于水、乙醇和乙醚。熔點1670℃，密度3.14g/cm3。用于制乳色玻璃、陶瓷、涂料、媒染劑、藥物、肥料、家畜飼料添加劑、糖漿澄清劑、塑料穩(wěn)定劑等。天然礦物叫磷灰石礦，純品可用氰化鈣和磷鈉酸溶液作用或者用氫氧化鈣跟磷酸作用制得。④聚乙烯醇：是一種高分子聚合物，無臭、無毒，外觀為白色或微黃色絮狀、片狀或粉末狀固體。分子式為（C2H4O）n，絮狀PVA的假比重為（0.21～0.30）g/cm3，片狀PVA的假比重為（0.47±0.06）g/cm3。

聚乙烯醇有較好的化學穩(wěn)定性及良好的絕緣性、成膜性。具有多元醇的典型化學性質，能進行酯化、醚化及縮醛化等反應。⑤過氧化二碳酸（2－乙基己基）酯：本品為無色透明液體，EHP活性氧≥2.70%，NaCl含量≤0.20%；相對密度0.964。商品為50%~65%的甲苯、二甲苯、礦物油溶液；理論活性氧含量4.62%。含量為46%的EHP溶液的半衰期為40℃，10.33h；50℃，1.5h；受熱或見光易分解，儲運溫度＜－15℃，時刻少于3個月。⑥丙酮縮氨基硫脲：為白色片狀結晶,熔點179-180℃。溶于酸,微溶于水和乙醇。

用途;丙酮縮氨基硫脲要緊用于合成2-（2-異亞丙基肼基）-4-取代基噻唑、2-肼基-4-取代基噻唑及2-（2-取代肼基）-4-取代基噻唑系列抗菌素。如2-（2-甲酰肼基）-4-（5-硝基-2-呋喃基）噻唑,即硝呋噻唑。

⑦對壬基苯酚：淡黃色粘稠液體。略有苯酚氣味。相對密度0.94-0.95（20/20℃）。沸點（95%）283-302℃。不溶于水，略溶于石油醚，溶于丙酮、四氯化碳、乙醇和氯仿。用于制備合成洗滌劑、增濕劑、潤滑油添加劑、增塑劑等。由壬烯與苯酚在酸性催化劑存在下縮合而成。1.7聚合機理1.7.1自由基聚合機理氯乙烯懸浮聚合反應，屬于自由基鏈鎖加聚反應，它的反應一般由鏈引發(fā)，鏈增長，鏈終止，鏈轉移及基元反應組成。①鏈引發(fā)過氧化物引發(fā)劑受熱后過氧鏈斷裂生成兩個自由基:初級自由基與VCM形成單體自由基。②鏈增長單體自由基具有專門高的活性，因此打開單體的雙鍵形成自由基，新的自由基活性并不衰減，接著與其它單體反應生成更多的鏈自由基。③鏈終止聚合反應不斷進行，當達到一定的聚合度，分子鏈己足夠長，單體的濃度逐漸降低，使大分子的活動受到限制，就會大分子失去活性即失去電子而終止與其它氯乙烯活性分子反應。終止有偶合終止和歧化終止。l)偶合終止兩個活性大分子自由基相遇時，兩個自由基頭部獨立電子對配對形成共價鍵所形成的飽和大分子叫偶合終止。2)歧化終止兩個活性大分子自由基相遇時，其中一個自由基奪取另一個自由基上的氫原子而飽和，另一個高分子自由基失去一個氫原子而帶有不飽和基團，這種終止反應的方式叫雙基歧化終止。有時活性大分子自由基與金屬器壁中的自由電子結合而終止，即形成粘釜。④鏈轉移在氯乙烯聚合反應中，大分子自由基能夠從單體，溶劑，一個氯原子或氫原子而終止，失去原子的分子將成為自由基，引發(fā)劑或大分子上奪取接著進行新的鏈增長反應。包括向單體的氯轉移、向溶劑鏈轉移、向引發(fā)劑鏈轉移、向大分子。1.7.2鏈反應動力學機理鏈反應動力學來看，依照轉化率可分為三時期：①轉化率＜5%時期。聚合反應發(fā)生在單體相中，由于所產(chǎn)生的聚合物數(shù)量甚少，反應速度服從典型的動力學方程，聚合反應速度與引發(fā)劑用量的平方根成正比，當聚合物的生產(chǎn)量增加后，則聚合速度由于kt降低而發(fā)生偏差。②轉化率5%～65%時期。聚合反應在富單體和聚氯乙烯——單體凝膠中間是進行，同時產(chǎn)生自動加速現(xiàn)象。其緣故在于鏈終止反應要緊在兩個增長的大分子自由基之間進行，而他們在粘稠的聚合物——單體凝膠相的擴散速度顯著降低，因而鏈終止速度減慢，因此聚合速度加快，呈現(xiàn)自動加速現(xiàn)象。③轉化率＞65%時期。轉化率超過65%以后，游離的氯乙烯差不多上消逝，釜內壓力開始下降，現(xiàn)在聚合反應發(fā)生在聚合物凝膠相中，由于殘存的氯乙烯逐漸消耗，凝膠相得粘度迅速增高，因此聚合反應速度仍接著上升，大到最大值后逐漸降低。當聚合反應速率低于總反應速率以后，使反應終止。1.7.3成粒機理與顆粒形態(tài)關于氯乙烯懸浮聚合過程生成多孔性不規(guī)整的理論解釋，認為成粒過程分為兩部分；①單體在水中的分散和發(fā)生在水相和氯乙烯——水相界面發(fā)生的反應，此過程要緊操縱聚氯乙烯顆粒的大小及其分布。②在單體液滴內和聚氯乙烯凝膠相內發(fā)生的化學與物理過程，此過程要緊操縱所得聚氯乙烯顆粒的形態(tài)。在聚合反應釜中液態(tài)氯乙烯單體在強力攪拌和分散劑的作用下，被破裂為平均直徑30～40μm的液珠分散于水相中，單體液珠與水相得界面上吸附了分散劑。當聚合反應發(fā)生以后，界面層上的分散劑發(fā)生氯乙烯接枝聚合反應，使分散劑的活動性和分散愛護作用降低，液珠開始由于碰擊而合并為較大粒子，并處于動態(tài)平衡狀態(tài)?，F(xiàn)在單體轉化率約為4%～5%。當轉化率進一步提高，達到20%左右后，由于分散劑接枝反應的色深入，能夠阻止粒子碰擊合并，因此所得聚氯乙烯顆粒數(shù)目開始處于穩(wěn)定不變的狀態(tài)，因而此后的攪拌速度關于產(chǎn)品的平均粒徑不再發(fā)生阻礙。最終產(chǎn)品的粒徑在100～180μm范圍，個商品牌號的粒徑個有其具體范圍，取決于生產(chǎn)的聚氯乙烯樹脂用途、分散劑類型、用量和反應起始時期的攪拌速度等參數(shù)。通常是使用的分散劑濃度高，則易得空隙率低（≤10%）的圓球狀樹脂顆粒，尤其是使用明膠作為分散劑是，其阻礙最為明顯。由于地孔隙率樹脂的反應結束后，脫除殘存的單體較困難，而且汲取增塑劑速度慢，難以塑化因此逐漸淘汰。產(chǎn)品的平均粒徑因不同用途而有所不同要求：用于生產(chǎn)軟質制品的聚氯乙烯樹脂平均粒徑要求低些在100～130μm左右；用于生產(chǎn)硬質制品者要求在150～180μm范圍；分子量較低的牌號則要求在130～160μm范圍。此數(shù)據(jù)不能絕對化，因工廠生產(chǎn)條件的不同而有所不同。轉移。1.8阻礙聚合及產(chǎn)品質量的因素因素有攪拌、分散劑、聚合溫度等,結合樹脂的成粒過程等。①攪拌：在懸浮聚合過程中,攪拌對聚氯乙烯樹脂顆粒形態(tài)的阻礙要緊表現(xiàn)在阻礙PVC樹脂的粒徑及分布、孔隙率等,但攪拌的作用與分散劑的性質互相阻礙、互相補充。增加攪拌度將使懸浮分散體系內液滴變細,PVC樹脂平均粒子變小,但攪拌強度過大,又將促使體系內液滴碰撞聚并,使PVC樹脂的平均粒徑變大。PVC樹脂平均粒徑與攪拌轉速的關系曲線呈馬鞍形。隨著攪拌轉速的增加,能使聚氯乙烯樹脂的初級直徑變小,孔隙率增加,吸油率增大。②分散劑：在攪拌特性固定的條件下,分散劑種類、性質和用量則成為操縱樹脂顆粒性的關鍵因素。在聚合過程中,分散劑影樹脂顆粒的宏觀微觀兩層次的成粒。就宏觀而言,要求分散劑應具有降低單體和的界面張力,以利于VCM的分散和愛護滴或顆粒,減少聚并。單一分散劑較難同時滿足上兩方面要求,為制得顆粒規(guī)整、粒度分布中,既疏松表觀密度又適合的聚氯乙烯脂,往往將兩種和兩種以上分散劑復合用。其中一分散劑以降低界面張力、提高散能力為主,另一則保證有足夠的保能力。有時為了滿足專門性能要求,在此礎上再添加油溶性輔助分散劑或表面活劑,調節(jié)分散劑在VCM中的分配系數(shù),使散劑的作用深入到顆粒的微觀層次[12]。③聚合溫度：在VC懸浮聚合中不存在鏈轉移劑時,聚氯乙烯的分子量幾乎取決于聚合溫度,按照生產(chǎn)樹脂牌號的要求,聚合溫度一般在45～65℃范圍內選擇。在較高溫度下聚合,樹脂粒徑增長減慢,最終平均粒徑減小。聚合溫度對聚氯乙烯樹脂顆粒形態(tài)的阻礙要緊表現(xiàn)在溫度對PVC樹脂的孔隙率有阻礙。聚合溫度低,形成的樹脂結構較疏松；高溫下聚合由于初級粒子熔合成團以及初級粒子聚攏體的緊密堆砌排列,從而制得的PVC樹脂孔隙率較低,這是因為隨著聚合溫度的升高,初級粒子變少,熔結程度加深,粒子呈球形,而聚合溫較低時,則容易形成不規(guī)則的聚結體,從而使孔隙率增加。通過以上的理論了解更加深了對聚合反應的理解。④汽提操縱的阻礙：汽提工藝要緊阻礙聚氯乙烯樹脂中單體殘留量和雜質粒子數(shù)等指標。所謂聚氯乙烯樹脂殘留VCM的含量是指聚氯乙烯樹脂之中所吸附或溶解的未聚合的VCM,由于VCM和聚氯乙烯的大分子結構,導致相互間具有較大的親和力,這也是殘留VCM難以完全脫除的緣故。1.9工藝流程敘述1.9.1加料系統(tǒng)(1)VCM的貯存與加料：從VCM車間運送來的新奇單體VCM，通過過濾器（1）進入VCM貯槽（2）中貯存，同時由VCM回收工序來的回收VCM貯存在回收VCM貯槽（7）中。用VCM泵（3）連續(xù)從回收貯槽抽料、并通過VCM加料過濾器（5a，b）過濾，循環(huán)回收到VCM貯槽（7）中。目的是保留VCM加料的壓力，使VCM不汽化，以幸免再加料時損壞流量計。加料時（4）泵先加回收單體，（6）泵后加新奇單體，回收和新奇單體有一定配比。(2)脫鹽水的貯存與加料：冷脫鹽水（來自界區(qū)）經(jīng)計量進入冷脫鹽水貯槽（13）中或熱脫鹽水貯槽（17）中。冷脫鹽水經(jīng)加熱器（15）加熱到要求溫度后進入熱脫鹽水貯槽（17）中，待加料用，該槽有溫度范圍或液位低時聚合釜不能入料。加料時，依照聚合溫度的要求把冷熱脫鹽水混合，用冷脫鹽水加料泵（14）和熱脫鹽水加料泵（18）打入聚合釜中，混合溫度在兩泵出口匯總管處由冷、熱脫鹽水量來調節(jié)。(3)注入水與沖洗水的加料：注入水泵（20），從冷脫鹽水貯槽（13）抽水向各脫鹽水用戶供水，泵出口壓力2.1Pa用于聚合釜軸封、漿料泵（46）、塊料破裂機（48）等。此泵有穩(wěn)壓系統(tǒng)，另外該泵出口脫鹽水還用于聚合釜的注入水，比保證釡內容積恒定。沖洗水泵泵出口壓力1.1MPa，用于沖洗治理，并為助劑配制提水，同時為沖洗水增壓泵（16）提供水及設備沖洗水，沖洗水泵的水經(jīng)沖洗水增壓泵（16）增壓后向聚合釡（42）、回收分離器（54）、汽提加料槽（61）等提供1.4MPa的沖洗水。(4)助劑的配制及加料：①緩沖劑系統(tǒng)緩沖劑是在配制槽（37）中配制，配制時需15～30分鐘，不設單獨貯槽，加緩沖劑時，計算機程序關閉循環(huán)線，打開充料伐，經(jīng)（38）充裝泵，將緩沖劑加到稱重槽（39）中到規(guī)定時刻用加料泵（40）加入到聚合釜（42）中，同時重新使用循環(huán)系統(tǒng)使緩沖劑配制槽中物料續(xù)循環(huán)。②分散劑系統(tǒng)本設計采納兩種分散劑混合使用。分散劑A：分散劑在配制槽（31）中配制，分散劑加料時，先將分散劑打入計量槽（現(xiàn)在循環(huán)已停），達到定量后，啟動循環(huán)系統(tǒng)，同時計量槽中分散劑用充裝泵（36）打入聚合釜。分散劑B：配置過程如分散劑（I），然后將配制好的分散劑（II）放入分散劑貯槽（33）中單獨貯存，同樣有個冷凍鹽水冷卻并用充裝泵（34）循環(huán)。此溶液攪拌較強烈，以防分散劑分離。③調節(jié)劑的配制調節(jié)劑在有局部攪拌的調節(jié)劑貯槽（9）內貯存，加料時用調節(jié)劑充裝泵（10）計量加入聚合釜（42），此管線帶壓無需沖洗。④引發(fā)劑系統(tǒng)引發(fā)劑在引發(fā)劑配制槽（25）中配制，配制合格后放入引發(fā)劑貯槽（26）中貯存待用。引發(fā)劑貯槽（26）用冷卻水冷卻到規(guī)定的低溫，攪拌并用循環(huán)泵（27）打循環(huán)。加引發(fā)劑時，先由貯槽（26）放到引發(fā)劑稱重槽（28）中，然后用加料泵（29）定量加入聚合釜（42）內。⑤終止劑系統(tǒng)終止劑在帶攪拌和排空裝置的不銹鋼容器（11）中配制，先將定量的脫鹽水和NaOH加入到終止劑配制槽（11）中，開動攪拌后將定量的終止劑加入到配制槽（11）中，當聚合達到規(guī)定轉化率時，需加終止劑。加終止劑時，按規(guī)定的程序，用終止劑充裝泵（12）從終止劑貯槽（11）中抽出，配方量的終止劑經(jīng)計量后從注入管加入聚合釜，加終止劑時應關閉注入水切斷閥，加完終止劑后應關閉聚合釜終止劑閥及終止劑泵出口閥，停泵。事故終止劑NO，在停車或停電等緊急情況下加入聚合釜、迅速終止聚反應。⑥涂壁系統(tǒng)涂壁劑溶液在配制槽（22）中按規(guī)定配方進行配度和貯存。聚合出料完畢后，用高壓水（14Kg/㎝2G）沖洗釜90秒鐘，廢水用漿料泵（43），打至廢水貯罐（57）中，洗滌后進行涂壁操作。1.9.2聚合系統(tǒng)聚合：若聚合釜打開過釡蓋，則需抽真空真空度為710mmHg柱，將緩沖劑加到脫鹽水總管內，然后用脫鹽水把緩沖劑帶入到聚合釜。脫鹽水啟動后，加入VCM、開動攪拌，當脫鹽水和VCM加完后，釜內溫度應接近聚合溫度，接著攪拌一定時刻，使VCM液滴在水中形成，然后加入分散劑，接著攪拌一定時刻，以保證分散體系形成，最后加入引發(fā)劑，使聚合反應開始。聚合反應開始后，向擋板通入冷卻水并達到最大流量，然后向夾套中通入冷卻水，并保持反應溫度，冷卻水流量由計算機依照聚合釜上、中、下溫度操縱，同時計算機計算出反應放出的熱量，并與聚氯乙烯聚合動力浮模型的理論計算值比較，計算出VCM到PVC的轉化率。聚合反應開始后，兩股注入水應加入聚合釜，以保證釡內容積恒定，一股注入水來自聚合釜攪拌器的軸封襯套、另一股由釡頂注入。聚合反應終點，可依據(jù)反應時溫度或測定單體轉化率及依照壓力降來確定，通常按壓力降來確定，當聚合反應到達終點時，定量的終止劑將自動加入到聚合釜內以終止聚合反應。出料結束后，用1.4Mpa的水沖洗后即可即可進行涂壁操作預備。1.9.3回收系統(tǒng)（1）漿料汽提系統(tǒng)由汽提塔漿料槽（47）底部來的漿料，經(jīng)塊料破裂機（48）破裂后，用汽提塔供給泵（49）經(jīng)板式換熱器（50）與汽提完畢的漿料換熱，一部分從塔頂加入汽提塔，另一部分回流到漿料槽（47），同時蒸汽由汽提塔底部進入；VCM由蒸汽汽提帶走。塔釜漿料由塔底漿料泵(46)送出，并與漿料槽（47）來的漿料換熱后，一部分送到漿料混料槽（84），另一部分返回塔釜液位同時防止?jié){料中PVC沉降，汽提完畢的漿料中，VCM殘留量在30PPm左右，塔頂出來的含VCM的蒸汽，用冷凝器（53）冷凝，由分離器（54）分離，冷凝液用分離器底泵（56）送至廢水貯槽（57），未凝的汽提通過濾器（55）過濾，送至VCM回收工序，漿料送至干燥工序。（2）廢水汽提系統(tǒng)這些廢水貯存在廢水貯槽（57）中，由塔底泵（58）打出與廢水汽提塔（61）底出來的熱水換熱器（59）后，一部分由塔頂加入廢水汽提塔（61）中，另一部分循環(huán)，同時蒸汽由塔底加入與廢水進行傳質交換后，廢水中VCM提出并由塔頂帶走，隨后進入塔頂冷凝器（62）冷凝，不凝液去壓縮機（63）壓縮回收，冷凝液回收到廢水貯槽（57），廢水汽提塔塔釜的廢水用泵（60）打出，經(jīng)換熱器（59）換熱后進入廢水池，并與離心機母液，一起排除界區(qū)。（3）VCM回收系統(tǒng)聚合反應結束后，未反應的VCM，一部分隨漿料進入汽提塔加料槽（47），這部分VCM從槽頂出來，經(jīng)汽液分離器（54）除去水分，并通過濾器（65）過濾后用壓縮機（66）升壓至0.35Mpa以上，送至回收冷凝器（67）中；另一部分是殘留在聚合釜中的單體，這部分未反應的單體是在聚合釜出料達50m3時回收，在塔頂壓力大于0.35mPa時，單體進入回收冷凝器（67），當釡頂壓力小于0.35mPa時，啟動間斷回收壓縮機（66），把單體壓縮送到冷凝器（67），經(jīng)漿料汽提，廢水汽提等來回收VCM。1.9.4干燥系統(tǒng)混料槽（84）的PVC漿料，用漿料泵（85）送至沉降式離心機（86a-d），超過離心機能力的部分漿料返回混料槽（84），這兩個槽有保溫系統(tǒng)同時槽底部還有氮氣和蒸汽管路，通過槽中以便攪拌或清洗換型時用。漿料經(jīng)離心機分離，母液進入母液池沉降后排放，濾餅用螺旋輸送器（87）、破裂機（93）,破裂輸送沸騰干燥床內，用熱風熱水來脫除樹脂內部水分。干燥所用的熱風使用主風機（90）加入，主風機皆有過濾器（88、94），潔凈的空氣用加熱器（91）加熱后，從沸騰床底部進入干燥器。干燥所需冷風，由冷風機（99）經(jīng)空氣過濾器（100）過濾后進入沸騰床六室。干燥好的樹脂由星型加料器（96）和排風機（102）抽至旋風分離器，使氣固相分離，氣相在用2#雙筒旋風分離器（110）分離，氣體排空，（107）（110）兩個分離器分離出的樹脂經(jīng)雙重闡（112）和星型加料器（109）進入圓型振動篩（111）進行篩分，合格的成品進入中間料倉（113）然后由工人包裝送至倉庫。1.10廠址的選擇廠址選擇是一項包括政治、經(jīng)濟、技術的綜合性工作。必須貫徹國家建設的各項方針政策，多方案比較論證，選出投資省、建設快、運營費低、具有最佳經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益的廠址。原則：符合所在地區(qū)、都市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)總體規(guī)劃布局；節(jié)約用地，不占用良田及經(jīng)濟效益高的土地，并符合國家現(xiàn)行土地治理、環(huán)境愛護、水土保持等法規(guī)有關規(guī)定；有利于愛護環(huán)境與景觀，盡量遠離風景巡游區(qū)和自然愛護區(qū)，不污染水源，有利于三廢處理，并符合現(xiàn)行環(huán)境愛護法規(guī)規(guī)定。本設計廠址選擇在沈陽經(jīng)濟開發(fā)區(qū)化學工業(yè)園。第二章工藝計算2.1物料衡算2.1.1聚合釜（1）物料平衡圖圖1聚合釜物料平衡圖（2）已知數(shù)據(jù)釡有效容積V有效=68m3裝料系數(shù)η=0.874轉化率x%=85%水油比1.3﹕1收率=99%熱負荷分布指數(shù)R=1.2～1.4(R取1.3)夾套傳熱系數(shù)K夾套=510Kcal/m2hr℃擋板傳熱系數(shù)K擋板=946Kcal/m2hr℃夾套進出口水溫：t進=7℃t出=12℃擋板進出口水溫：t進=7℃t出=15℃夾套傳熱面積：F夾套=80m2擋板傳熱面積：F擋板=18m2注入水溫度t=20℃聚合溫度t=57℃假定聚合釡回收的VCM占未反應單體的85%（3）計算①單體及水加入量計算單體密度ρ60℃=0.8363g/cm3ρ50℃=0.8564g/cm3依照內差法求出57℃時單體的密度：ρ57℃=[(57-60)/(50-60)]×(0.8564-0.8363)+0.8363=842.3kg/m3水的密度ρ60℃=988.1kg/m3ρ50℃=983.2kg/m3用內差法求出57℃時水的密度：ρ57℃=986.6kg/m3設單體加入量為xm3/釡水加入量為ym3/釡釡有效容積V有效=68m3，裝料系數(shù)η=0.874，水油比1.3﹕1列方程組x+y=68×0.874（ρ水57℃×y）/（ρ單體57℃×x）=1.3﹕1解得：x=28.14m3/釡y=31.29m3/釡②注入水用量注入水體積Δv=cw∕ρ1ρ2×（ρ1-ρ2）式中c:單體VCM轉化率W：VCM加入量（質量kg）ρ1ρ2分不是單體和PVC樹脂密度Δv=85%×28.14×842.3×（84203-1400）÷（842.3×1400）=9.53m3/釜由已知注入水溫20℃，現(xiàn)在ρ水20℃=998.2kg/m3注入水量為9.53×988.2=9512.8kg/釜③聚合反應時刻a夾套傳熱量=傳熱面積×傳熱系數(shù)×Δtm夾Δtm夾=[(57-7)-(57-12)]/ln[(57-7)-(57-12)]=47.5℃∴Q夾=510×80×47.5=1.938×106kcal/hb同理可計擋板傳熱量Q擋=F擋×K擋×Δtm擋Δtm擋=[(57-7)-(57-15)]/ln[(57-7)-(57-15)]=45.9℃Q擋=946×18×45.9=7.816×105kcal/hc注入水流量Q注=CpwΔt注入水溫由20℃升到57℃平均水溫t平均=（20+57）/2=38.5℃注入水比熱容Cp20℃=4.183KJ/（kg℃）Cp40℃=4.174KJ/（kg℃）其平均比熱容Cp平均=4.180KJ/（kg℃）=0.997kmol/（kg℃）∴Q注=0.997×9512.8/τ反×37=350917.679/τ反最大移熱量Qmax=Q夾+Q擋+Q注=2719585.2+350917.679/τ反物料總放熱量Q總=G×X%×ΔH℃加入總物料量G=28.14×842.3=23702.3kgΔHx=366kcal/kg·VCMx%為轉化率取熱負荷指數(shù)R=1.3R=(Qmax-τ反)/Q總τ反=R·Q總/Qmax=1.3×23702.3×0.85×366/（2719585.2+350917.679）=3.4h④引發(fā)劑用量引發(fā)劑用量Nr=N0(1-[I]/[I0])=N0(1-e-0.693τ/τ1/2)∴N0=Nr（1-e-0.693τ/τ1/2）引發(fā)劑的理論消耗量取Nr1.1mol/tvcm引發(fā)劑的半衰期lnτ1/2=A/T-B式中A=15108B=45.484T=273.15+57=330.154Lnτ1/2=15108/330.15-45.484=0.277τ1/2=1.32hN0=Nr（1-e0.6933×3.4/1.32）=1.32mol/tvcm實際加入量EHP量（分子量346）：1.32×346×842.3×28.14×106=10.83kg/釜⑤緩沖劑用量緩沖劑=單體×3.5/104緩沖劑用量=（3.5/104）×28.17×842.3=8.30kg/釜⑥分散劑用量88%PVA4.8kg72.5%PVA11.238kg⑦終止劑（ATSC）ATSC=[I]/2=10.83/2=5.41kg/釜出料（以釜為標準）出料中的PVC量：28.14×842.3×0.85×0.99=19945.5kg損失的PVC量：28.14×842.3×0.85×0.01=201.5kg未反應VCM：28.14×842.3×0.15=3555.3kg脫鹽水：31.29×984.7=30811.3kg回收VCM：28.14×842.3×0.15×0.85=3022kg剩余VCM：3555.3-3022=533.3kg（4）物料平衡表表一物料衡算表序號品名進料量（kg）出料量（kg）1VCM23702.3回收3022剩余533.32PVC19945.5損失201.53脫鹽水30811.330811.344注入水9512.89512.85EHP10.8310.836ATSC5.415.417緩沖劑8.308.308分散劑16.03816.038合計64066.978364066.9782.1.2混料槽（1）物料平衡圖圖2混料槽物料平衡圖（2）已知數(shù)據(jù)進料PVC：19945.5kg收率99.5%水、助劑：30811.3+9512.8+10.83+5.41+8.30+16.038=40364.678kg進料VCM533.3kg出混料槽VCM含量為7000ppm（3）計算出料中的PVC量：19945.5×0.995=19845.77kg損失的PVC量：19945.5×0.005=99.73kg設出料中VCM為XkgX/(19845.77+40364.78+X)=7000×10-6∴X=422.68kg回收VCM：533.3-422.68=110.62kg（4）物料平衡表表二混料槽物料平衡圖序號品名進料量（kg）出料量（kg）1PVC19945.519845.77損失99.732VCM533.3422.68回收110.623水、助劑40364.67840364.678合計60843.47860843.4782.1.3汽提塔（1）物料平衡圖圖3汽提塔物料平衡圖（2）已知數(shù)據(jù)塔頂數(shù)據(jù)：75～80℃塔底溫度：t底=110℃出汽提塔的VCM為50ppm收率：99.5%產(chǎn)量為3.26萬噸/年年工作時刻數(shù)：8000hPVC含水量：0.3%（3）計算①PVC的進料量每小時生產(chǎn)純干：3.26×107×（1-0.003）/8000=4062.8kg/h考慮以下各步收率汽提塔：99.5%離心機：99%沸騰床：99%包裝：98.5%故汽提塔進料中含PVCGPVC=4062.8/(0.995×0.99×0.99×0.985)=4229.57kg以PVC為基準轉化系數(shù)4229.57/19845.77②水、助劑的量水、助劑：（4229.57/19845.77）×40364.678=8602.6kg/h③VCM的量VCM：（4229.57/19845.77）×422.68=90.08kg/h④熱量計算a.取塔頂溫度為80℃，塔底溫度為110℃關于VCMt平均=（80+100）/2=95℃VCM比熱Cp90℃=26.602cal/克分子℃Cp100℃=27.19cal/克分子℃用內插法求得Cp95℃=26.605cal/克分子℃=0.4257kcal/kg℃110℃VCM汽化熱ΔHVCM=3034cal/克分子=48.5kcal/kg水的比熱Cp90℃=4.22J/kg℃Cp100℃=4.208KJ/kg·℃Cp95℃=4.214KJ/kg·℃=1.007kcal/kg·℃b、3atm大氣壓下求水蒸氣的焓及溫度（3atm=304Pa）水蒸氣的焓ΔH300kPa=2728.5KJ/kgΔH350kPa=2736.1KJ/kg水蒸氣的溫度t300kPa=133.3℃t350kPa=138.8℃分不用內插法得ΔH3atm=2729.1KJ/kg=651.98kcal/kgt3atm=133.7℃C、1atm大氣壓下110℃水的焓=461.34KJ/kg=110.21kcal/kg設蒸汽冷凝放熱量為Q放，通入蒸汽量為ykg/h∴Q放=y（651.98-110.21）=541.77y設物料汲取熱量為Q1部分VCM氣化吸熱為Q2∴Q吸=Q1+Q2=Q放Q1=CpPVCWPVCt+CpPVCWVCMt+CpH2otCp=1.8422KJ/kg℃=0.44kcal/kg℃∴Q1=0.44×4229.57×（110-80）+0.4257×90.08×（110-80）+1.007×8602.6×（110-80）=316865.26kcal/h設從塔頂回收xkg/hVCM∴Q2=48.5x∴Q吸=Q1+Q2=316865.26+48.5x=541.77y（1）汽提塔出料中VCM含量為50ppm（90.08-x）/[4229.57×0.995+8602.6+(90.08-x)+y]=50×10-6（2）聯(lián)立（1）（2）解得：x=89.41y=592.62∴出料中VCM：90.08-89.41=0.67kg/h出料中PVC:4229.57×0.995=4208.42kg/h損失PVC:4229.57-4208.42=21.15kg/h（4）物料平衡表表三汽提塔物料平衡表序號品名進料量（kg）出料量（kg）1PVC4229.574208.42損失21.152VCM90.080.67回收89.413水、助劑8602.68602.64蒸汽592.62592.62合計13514.8713514.872.1.4離心機（1）物料平衡圖表4離心機物料平衡表（2）已知數(shù)據(jù)收率99%出料PVC含水量25%助劑及少量VCM隨母液排出，假設在這一步，助劑和少量VCM全部除掉（3）計算出料中PVC量：4208.42×0.99=4166.34㎏/h損失PVC量:4208.42－4166.34=42.08kg/h設出料含水x㎏/h∴x/﹙4166.34＋x＋0.67﹚=25%解得：x=1389kg/h排出水、助劑的量：8602.6＋592.62－1389=7806.22㎏/h（4）物料平衡圖表四離心機物料平衡表序號品名進料量（kg）出料量（kg）1PVC4208.424166.34損失42.082VCM0.670.673水、助劑8602.6+592.627806.221389（和PVC結合）合計13404.3113404.312.1.5沸騰床（1）物料平衡圖表5沸騰床物料平衡表﹙2﹚已知數(shù)據(jù)收率99%PVC含水量0.3%含VCM5ppm﹙3﹚計算出料中PVC的量：4166.34×0.99=4124.68㎏/h損失PVC的量：4166.34－4124.68=41.66㎏/h設出料中PVC含水量x㎏/h，VCMy㎏/h﹙4166.34＋x＋y﹚×0.003=xy/﹙4124.68＋x＋y﹚=5×10﹣6∴解得：x=12.54㎏/hy=0.021㎏/h排出水：1389-12.54=1376.46㎏/h回收VCM：0.67-0.021=0.649kg/h﹙4﹚物料平衡表表五沸騰床物料平衡表序號品名進料量㎏／h出料量㎏／h1PVC4166.344124.68損失41.662VCM0.670.021回收0.6493水138912.54﹙結合水﹚1376.46合計5556.015556.012.1.6包裝﹙1﹚物料平衡圖表6包裝物料平衡圖﹙2﹚已知數(shù)據(jù)收率98.5%﹙3﹚計算損失PVC：4124.68×﹙1－0.985﹚=61.87㎏／h得到的產(chǎn)品：4124.68－61.87=4062.81㎏／h核算：4062.81×8000=32502480≈3.25萬噸﹙4﹚物料平衡表表六包裝物料平衡表序號品名進料量（㎏／h）出料量（㎏／h）1PVC4124.684062.81損失61.872VCM0.0210.0213水12.5412.54合計4137.434137.432.2熱量衡算2.2.1聚合釜夾套傳熱系數(shù)的校核已知數(shù)據(jù)：釡內徑：T=3810㎜釡內壁厚：3+33㎜三葉后掠式槳葉直徑：D=（0.4～0.55）T夾套半管外徑：114.3㎜夾套冷卻水溫度：t進=7℃t出=12℃δ碳鋼層：33㎜δ不銹鋼：3㎜δ粘釡物：0.1㎜δ水垢層：≤0.2㎜熱量衡算取洪峰放熱的數(shù)據(jù)，轉化率為70%（1）釡內壁給熱系數(shù)αi的計算αi=A·(λm/T)·(NRe)a·(NPr)b·(Vis)c=A·(λm/T)·(ρm·N·D2/μm)a·(Cpm·μm/λm)b(μb/μw)c式中:A:懸浮液對壁面的傳熱膜系數(shù)；T：釡內徑；D：攪拌槳葉直徑；N：攪拌器轉數(shù)；μw：壁溫下流體的粘度；λm，Cpm，ρm，μb：分不為懸浮液在