年產(chǎn)15萬噸PVC全工段工藝設(shè)計(jì)

摘要本設(shè)計(jì)采用電石法、懸浮法聚合生產(chǎn)PVC。對年產(chǎn)15萬噸聚氯乙烯(PVC)全工段工藝設(shè)計(jì)，進(jìn)行了乙炔段物料衡算、氯乙烯合成物料衡算、聚合段物料衡算、汽提段物料衡算、離心枯燥段物料衡算和乙炔段熱量衡算、氯乙烯合成熱量衡算、聚合釜熱量衡算。得出本次設(shè)計(jì)需采用九個(gè)48〔Ⅱ型〕不銹鋼聚合釜并聯(lián)操作，五臺(tái)70出料槽，21臺(tái)WL-630型離心機(jī)。同時(shí)繪制了帶控制點(diǎn)的PVC合成工藝流程圖、帶控制點(diǎn)的PVC汽提工藝流程圖、聚合工段主要設(shè)備平面布置圖、聚合工段主要設(shè)備立面布置圖以及聚合釜裝配圖等。全套圖紙，加153893706關(guān)鍵詞：聚氯乙烯；電石法；懸浮聚合；聚合釜；工藝流程AbstractThisdesignusescalciumcarbidemethod,suspensionpolymerizationofPVC.Oftheannualoutputof150,000tonsofPVC(PVC)fullsectioninprocessdesign,carriedoutacetylenesegmentmaterialbalance,materialbalancesynthesisofvinylchloridepolymerizationsectionofmaterialbalance,strippingsectionmassbalance,materialbalancecentrifugaldryingsectionOperatorsandacetylenesegmentheatbalance,heatbalanceofvinylchloridesynthesis,polymerizationreactorheatbalance.Thisdesignrequirestheuseofderived948(Ⅱtype)stainlesssteelpolymerizationreactoroperatinginparallel,five70trough,21unitsWL-630centrifuge.ControlpointsaredrawnwiththePVCsyntheticprocessflowchart,withthecontrolpointflowchartofPVCstrippingthepolymerizationsectioninthemainequipmentfloorplan,elevationpolymerizationSectionofmajorequipmentlayoutandassemblydrawingsandotherpolymerizationreactor.Keywords：PVC；calciumcarbideprocess；suspensionpolymerization；polymerizingpot；processflows目錄摘要 IAbstract II目錄 III第一章文獻(xiàn)綜述 11.1聚氯乙烯的性質(zhì) 2物理性質(zhì) 2化學(xué)性質(zhì) 2聚氯乙烯的用途 31.2聚氯乙烯生產(chǎn)工藝介紹 4世界聚氯乙烯工藝技術(shù)進(jìn)展 41.2.3國內(nèi)聚氯乙烯工業(yè)技術(shù)進(jìn)展 41.3聚氯乙烯生產(chǎn)方法及工藝流程的介紹 5聚氯乙烯生產(chǎn)方法介紹 5聚氯乙烯的工藝流程介紹 6第二章工藝流程說明 92.1乙炔發(fā)生及氯乙烯合成階段 92.2懸浮聚合工藝流程： 102.3料漿汽提工藝流程： 122.4離心枯燥工藝流程： 12第三章物料衡算 143.1物料衡算依據(jù) 143.2物料衡算條件 153.3各個(gè)設(shè)備物料衡算 17乙炔發(fā)生段與氯乙烯合成段物料衡算 17聚合釜物料衡算 20出料槽物料衡算 22汽提塔物料衡算 23離心機(jī)物料衡算 26氣流枯燥物料衡算 26沸騰枯燥物料衡算 27篩分包裝物料衡算 283.4物料衡算總平衡 29第四章熱量衡算 314.1乙炔發(fā)生器的熱量衡算 31設(shè)計(jì)條件 31水解反響放熱 314.2氯乙烯工序階段物料衡算 334.3聚合釜熱量衡算 354.4汽提塔熱量衡算 384.5列管式換熱器熱量衡算 394.6氣流枯燥塔熱量衡算 404.7空氣加熱器熱量衡算 43第五章設(shè)備選型計(jì)算 455.1聚合釜的選型 455.2料漿排放槽的選型 455.3離心機(jī)的選型 465.4氣流枯燥塔鼓風(fēng)機(jī)的選型 475.5列管式換熱器的選型 48設(shè)備一覽表 49第六章平安生產(chǎn)及環(huán)境保護(hù) 516.1氯乙烯的燃燒爆炸性能 516.2氯乙烯的防火防爆措施 516.3聚合釜平安生產(chǎn) 526.4環(huán)境保護(hù) 53的環(huán)境保護(hù) 53減少氯乙烯污染的預(yù)防措施 546.5今后國內(nèi)聚氯乙烯工業(yè)的開展目標(biāo)和對策 55參考文獻(xiàn) 56致謝 57第一章文獻(xiàn)綜述聚氯乙烯(PVC)具有阻燃、絕緣、耐磨損、耐腐蝕、價(jià)格低廉、原材料來源廣泛等優(yōu)良的綜合性能,其加工方法主要有：擠出、注塑、壓延和吹塑等。聚氯乙烯經(jīng)加工后可以制成管材、管件、棒材、型材、薄膜、片、電線電纜絕緣材料、人造革、地板磚、玩具、鞋、瓶子、唱片、防腐材料、防水材料等制品，廣泛用于輕工、建筑、農(nóng)業(yè)、電力、電子電器、包裝、日常生活等多方面。聚氯乙烯是五大熱塑性合成樹脂之一，其產(chǎn)量僅次于聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)，居第3位,其消費(fèi)量占合成樹脂總消費(fèi)量的29%左右，也居第3位。由于聚氯乙烯消耗氯堿生產(chǎn)中30%的氯氣，因此，聚氯乙烯對堿、氯平衡和氯堿工業(yè)的開展具有極其重要的作用。以美國為例，聚氯乙烯產(chǎn)品在17種塑料產(chǎn)品中占有相當(dāng)大的比例。1993年，美國聚氯乙烯建材的消費(fèi)量占總消費(fèi)量的52.6%；相應(yīng)的電子用品占25.6%；家庭用品占12.3%；工業(yè)器具占10%；在塑料家具中占6.9%；在玩具中占4.5%。在包裝用品中占2.8%；在運(yùn)輸工具中占5.9%。有如在日本，聚氯乙烯產(chǎn)品在塑料工業(yè)中也占有相當(dāng)大比例，1991年日本塑料制品總產(chǎn)量為552.6噸。聚氯乙烯樹脂的消費(fèi)量占合成樹脂的消費(fèi)量的30%，其中軟質(zhì)聚氯乙烯制品在塑料制品中約占12%，硬制品占20%，充分顯示了聚氯乙烯產(chǎn)品在塑料產(chǎn)品中的重要位置。我國聚氯乙烯工業(yè)起于1958年，在短短幾十年中已開展成為亞洲地區(qū)第二大聚氯乙烯生產(chǎn)國，生產(chǎn)能力在國內(nèi)合成樹脂中位居首位，樹脂產(chǎn)量僅次與聚乙烯，居第二位，制品產(chǎn)量與聚乙烯并駕齊驅(qū)，在國內(nèi)合成材料起著舉足輕重的作用?，F(xiàn)在，聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)廠家已遍布國內(nèi)29個(gè)省市自治區(qū)，無論是生產(chǎn)技術(shù)還是產(chǎn)品品種較過去都有了長足的開展，原料生產(chǎn)路線已開始從電石路線向石油路線過渡。許多生產(chǎn)廠家從單體生產(chǎn)到聚合后處理都實(shí)現(xiàn)了微機(jī)質(zhì)量控制，通過引進(jìn)國外先進(jìn)的技術(shù)硬件和軟件，主要生產(chǎn)廠家懸浮和乳液聚合生產(chǎn)技術(shù)水平已到達(dá)國外興旺國家80年代初的水平，并引進(jìn)本體聚合工藝和設(shè)備。1.1聚氯乙烯的性質(zhì)物理性質(zhì)外觀：白色粉末分子量：40600~111600密度：1.35~1.45g/mL表觀密度：0.40~0.65g/mL熱導(dǎo)率：0.1626W/〔m·K〕折射率：QUOTED20n=1.544比熱容〔0~100℃〕：1.045~1.463J/〔g·℃〕軟化點(diǎn)：75~85熱分解點(diǎn)：＞100℃顆粒直徑：緊密(XJ)型:30~100QUOTEμm疏松(SG)型:60~150QUOTEμm糊樹脂：1.2~2QUOTEμm溶解性：不溶于水、汽油、酒精、氯乙烯。溶于酮類、酯類和氯烴類溶劑毒性：無毒、無臭1.1.2化學(xué)性質(zhì)〔1〕熱穩(wěn)定性沒有明顯熔點(diǎn)，在80~83℃開始軟化，加熱高于180℃時(shí)，開始流動(dòng)。約在200℃〔2〕光穩(wěn)定性純PVC在日光或紫外線單色光照射下，發(fā)生老化，使色澤變暗?！?〕電性能聚氯乙烯相鄰高分子間有強(qiáng)的偶極鍵，其介電常數(shù)及介電損耗比非極性及弱極性聚合物較高，不宜用作高壓電纜及通訊電纜，但可用作低壓電纜及電纜護(hù)套的加工?！?〕化學(xué)穩(wěn)定性聚氯乙烯塑化加工制品的化學(xué)穩(wěn)定性較高，常溫下能耐任何濃度的鹽酸，能耐90%的硫酸，能耐50%~60%的硝酸，能耐25%以下的燒堿，對鹽類也很穩(wěn)定。1.1.3聚氯乙烯的用途〔1〕PVC一般軟制品。

利用擠出機(jī)可以擠成軟管、電纜、電線等；利用注射成型機(jī)配合各種模具，可制成塑料涼鞋、鞋底、拖鞋、玩具、汽車配件等。

〔2〕PVC薄膜。

PVC與添加劑混合、塑化后，利用三輥或四輥壓延機(jī)制成規(guī)定厚度的透明或著色薄膜，用這種方法加工薄膜，成為壓延薄膜。也可以通過剪裁，熱合加工包裝袋、雨衣、桌布、窗簾、充氣玩具等。寬幅的透明薄膜可以供溫室、塑料大棚及地膜之用。經(jīng)雙向拉伸的薄膜，所受熱收縮的特性，可用于收縮包裝。

〔3〕PVC涂層制品。

有襯底的人造革是將PVC糊涂敷于布上或紙上，然后在100攝氏度以上塑化而成。也可以先將PVC與助劑壓延成薄膜，再與襯底壓合而成。無襯底的人造革那么是直接由壓延機(jī)壓延成一定厚度的軟制薄片，再壓上花紋即可。人造革可以用來制作皮箱、皮包、書的封面、沙發(fā)及汽車的坐墊等，還有地板革，用作建筑物的鋪地材料?！?〕PVC泡沫制品。

軟質(zhì)PVC混煉時(shí)，參加適量的發(fā)泡劑做成片材，經(jīng)發(fā)泡成型為泡沫塑料，可作泡沫拖鞋、涼鞋、鞋墊、及防震緩沖包裝材料?！?〕PVC透明片材。

PVC中加沖擊改性劑和有機(jī)錫穩(wěn)定劑，經(jīng)混合、塑化、壓延而成為透明的片材。利用熱成型可以做成薄壁透明容器或用于真空吸塑包裝，是優(yōu)良的包裝材料和裝飾材料。

〔6〕PVC硬板和板材。

PVC中參加穩(wěn)定劑、潤滑劑和填料，經(jīng)混煉后，用擠出機(jī)可擠出各種口徑的硬管、異型管、波紋管，用作下水管、飲水管、電線套管或樓梯扶手。將壓延好的薄片重疊熱壓，可制成各種厚度的硬質(zhì)板材。板材可以切割成所需的形狀，然后利用PVC焊條用熱空氣焊接成各種耐化學(xué)腐蝕的貯槽、風(fēng)道及容器等。1.2聚氯乙烯生產(chǎn)工藝介紹1.2.1世界聚氯乙烯工藝技術(shù)進(jìn)展〔1〕VCM生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展VCM是生產(chǎn)PVC樹脂的主要原料，對PVC樹脂質(zhì)量及本錢影響極大。國外VCM生產(chǎn)工藝絕大局部已用乙烯路線取代了老式的電石乙炔法路線，近十年來在簡化生產(chǎn)工藝、減少設(shè)備投資的新工藝、新技術(shù)等方面開展。以乙烯為根底的VCM生產(chǎn)工藝采用直接氯化乙烯生產(chǎn)二氯乙烷，在二氯乙烷裂解生產(chǎn)氯乙烯過程中副產(chǎn)品氯化氫經(jīng)氧化生成氯，再返回到直接氯化段使用，去掉了氧氯化單元，節(jié)約了大量的工藝操作和維護(hù)費(fèi)用?！?〕PVC生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展PVC行業(yè)經(jīng)過60多年的開展，雖然受環(huán)境生態(tài)保護(hù)、石油危機(jī)的影響以及其他塑料品種的劇烈競爭，但由于PVC生產(chǎn)新技術(shù)不斷推出，品種不斷更新，其市場需求仍持續(xù)增長。國外PVC生產(chǎn)廠家普遍采用大釜技術(shù)和高效的防粘釜工藝，實(shí)現(xiàn)密閉加料，除此之外，還對VCM懸浮工藝進(jìn)行改良，實(shí)施“倒加料〞〔即無離子水——全部VCM——無離子水〕、“熱水加料〞工藝、改變攪拌工藝、變溫聚合等手段提高產(chǎn)能及樹脂質(zhì)量。1.2.3國內(nèi)聚氯乙烯工業(yè)技術(shù)進(jìn)展目前我國PVC工業(yè)處于成長期向成熟期過渡的階段，其主要特點(diǎn)是產(chǎn)業(yè)的增長速度超常規(guī)開展，技術(shù)趨于成熟，產(chǎn)品差異化程度低，行業(yè)進(jìn)入門檻低，一些電力、制鹽、煤炭、塑料加工等行業(yè)的企業(yè)大量介入，導(dǎo)致競爭的進(jìn)一步加劇。我國石油資源緊缺，而煤炭、石灰石的資源極為豐富，決定了電石法路線在一定時(shí)期內(nèi)長期存在，國內(nèi)PVC工業(yè)技術(shù)的開展方向表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：(1)設(shè)備大型化電石爐向大型全密閉爐〔＞5.5QUOTE>5.5萬噸/年·臺(tái)〕采用爐氣回收技術(shù)和廢熱鍋爐副產(chǎn)蒸汽方向開展，推廣使用中空電極?！?〕乙炔發(fā)生器作為乙炔生產(chǎn)的主要設(shè)備，近幾年開發(fā)的QUOTE逐步取代的發(fā)生器，產(chǎn)氣能力提高到4萬噸/年·臺(tái)?！?〕轉(zhuǎn)化器目前國內(nèi)VCM轉(zhuǎn)化器仍然以為主，列管數(shù)為610~895根，雖然現(xiàn)在有企業(yè)開始開發(fā)使用轉(zhuǎn)化器，但僅是簡單的放大。(4)水洗三合一塔三合一塔采用了專用的填料塔和板式塔設(shè)計(jì)、組合、制造技術(shù)，選擇多種塔型組合于一塔之中〔即包括一、二級(jí)泡沫水洗塔、填料水洗塔〕，配置適宜的酸循環(huán)泵、冷卻器等輔助設(shè)備，具有以下特點(diǎn)：=1\*GB3①流程簡化、設(shè)備少、占地面積小。=2\*GB3②壓降低、彈性大。=3\*GB3③粗氯乙烯中過量的氯化氫吸收完全等優(yōu)點(diǎn)，表達(dá)了廢酸回收與水洗的統(tǒng)一?！?〕氣體輸送設(shè)備乙炔輸送的水環(huán)壓縮機(jī)送氣能力在2400m3/h以上，已取代原來的SZ-3、SZ-4、YLJ-1250/3.5等設(shè)備。單體壓縮機(jī)逐漸由活塞式壓縮機(jī)向螺桿機(jī)過渡，單臺(tái)送氣能力由1200m3/h增至3600m3/h。1.3聚氯乙烯生產(chǎn)方法及工藝流程的介紹1.3.1聚氯乙烯生產(chǎn)方法介紹〔1〕懸浮聚合懸浮聚合法生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂的工藝過程是在清理后的聚合釜中參加水和懸浮劑、抗氧劑，然后參加氯乙烯單體，在去離子水中攪拌，將單體分散成小液滴，這些小液滴由保護(hù)膠加以穩(wěn)定，并參加可溶于單體的引發(fā)劑或引發(fā)劑乳液，保持反響過程中的反響速度穩(wěn)定，然后升溫聚合，一般聚合溫度在45~70℃〔2〕乳液聚合乳液聚合與懸浮聚合根本類似，只是要采用更為大量的乳化劑，并且不是溶于水中而是溶于單體中。這種聚合體系可以有效防止聚合物粒子的凝聚，從而得到粒徑很小的聚合物樹脂，一般乳液法生產(chǎn)的PVC樹脂的粒徑為0.1-0.2mm，懸浮法的為20—200mm。由于不可能將乳化劑完全除去，因此用乳液法生產(chǎn)的樹脂不能用于生產(chǎn)需要高透明性的制品如包裝薄膜或要求吸水性很低的制品如電線絕緣層。一般乳液聚合PVC樹脂的價(jià)格高于懸浮聚合的樹脂?！?〕本體聚合本體法生產(chǎn)工藝在無水、無分散劑，只參加引發(fā)劑的條件下進(jìn)行聚合，不需要后處理設(shè)備，投資小、節(jié)能、本錢低。用本體聚合生產(chǎn)的PVC制品透明度高、電絕緣性好、易加工，用來加工懸浮法樹脂的設(shè)備均可用于加工本體法樹脂。由于懸浮聚合和本體聚合樹脂不能混合，即使少量混合也會(huì)因靜電效應(yīng)導(dǎo)致聚合物粉末的流動(dòng)性降低，而懸浮聚合樹脂更易得到的，因此大多數(shù)工廠放棄了本體聚合樹脂。由于懸浮聚合生產(chǎn)的PVC產(chǎn)量比例最大，且工藝過程操作簡單，本錢低，因此懸浮法生產(chǎn)PVC占有首要地位。1.3.2聚氯乙烯的工藝流程介紹〔1〕乙炔發(fā)生工段發(fā)生：經(jīng)破碎好的電石裝進(jìn)電石吊斗，推到提升口，由電動(dòng)葫蘆吊到三樓，送到發(fā)生器加料貯斗，用置換其中乙炔氣后，電石在繼續(xù)通的情況下，經(jīng)第一貯斗蝶閥放入第二貯斗，第二貯斗電石經(jīng)電磁振動(dòng)加料器參加發(fā)生器內(nèi)。電石在發(fā)生器內(nèi)遇水產(chǎn)生乙炔氣，從發(fā)生器頂部逸出，電石水解時(shí)放出大量熱，可借連續(xù)參加發(fā)生器內(nèi)的水來維持發(fā)生器溫度，電石水解之后電石渣漿從溢流管不斷排出，以維持發(fā)生器液面，渣漿從排渣口排到地溝，流到沉淀池集中處理，頂部逸出的乙炔氣經(jīng)噴淋冷卻后，分別進(jìn)入氣柜或水環(huán)壓縮機(jī)。清凈：由發(fā)生器送來并經(jīng)冷卻的乙炔氣，經(jīng)水環(huán)壓縮機(jī)加壓到0.05~0.1mPa左右，進(jìn)入第一第二清凈塔，NaOCl溶液由泵打到第二清凈塔，從塔底流出再由泵打至第一清凈塔頂。其塔底流出的NaOCl溶液與冷卻塔出來的廢水回至廢水回至廢水貯槽，用泵打到發(fā)生器作為補(bǔ)充水用。經(jīng)清凈后的乙炔氣帶有酸性，進(jìn)入中和塔用堿液除去，中和塔出來的乙炔氣進(jìn)入二臺(tái)串聯(lián)的列管冷凝器除去大量水份后，送氯乙烯工序。(2)氯乙烯合成工段Ⅰ.混合脫水：由乙炔工段送來的粗乙炔氣經(jīng)砂封與來自HCL工序的HCL經(jīng)緩沖罐通過孔板流量計(jì)調(diào)節(jié)配比在混合器內(nèi)充分混合，進(jìn)入石墨冷卻器內(nèi)在-35℃鹽水下進(jìn)行冷卻到-14℃℃，C2H2、HCL混合氣體在此溫度下，局部水分以40%左右酸霧析出，局部酸霧夾帶與氣相中進(jìn)入多筒過濾器中，由含氟硅油棉捕集別離。然后，經(jīng)二臺(tái)石墨預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入轉(zhuǎn)換器。Ⅱ.合成轉(zhuǎn)化：枯燥、預(yù)熱后的氣體由轉(zhuǎn)化器上部進(jìn)入，通過列管中填裝的吸附于活性炭上的HgCL2觸媒轉(zhuǎn)化為粗氯乙烯，轉(zhuǎn)化過程反響放熱那么通過熱水循環(huán)的熱水移去。粗氯乙烯在高溫下帶逸的升華物在填裝活性炭的吸附器中脫除，然后進(jìn)入精餾系統(tǒng)。Ⅲ.水洗、堿洗、氯乙烯壓縮：除汞后的粗氯乙烯進(jìn)入三合一水洗組合塔，經(jīng)堿洗塔，除去剩余的微量HCL后進(jìn)入VC氣柜或經(jīng)機(jī)前冷卻器，除去局部夾帶液，經(jīng)螺桿壓縮機(jī)加壓到0.5~0.6mPa〔表壓〕，經(jīng)機(jī)后冷卻器除去夾帶水和油后，送精餾。Ⅳ.精餾：由單壓機(jī)出來的粗氯乙烯進(jìn)入全凝器，使大局部氣體冷凝液化經(jīng)低沸加料貯槽，進(jìn)入低沸塔，未凝氣體進(jìn)入尾氣冷凝器，其冷凝器全部進(jìn)入低沸塔。低沸塔釜加熱將冷凝液中低沸物蒸出，經(jīng)塔頂冷凝器用7℃水或5℃由低沸塔進(jìn)入高沸塔的氯乙烯，經(jīng)調(diào)節(jié)閥控制流量，減壓后進(jìn)入高沸塔。高沸塔加熱器經(jīng)氯乙烯逸出，經(jīng)塔板別離氯乙烯，經(jīng)塔頂控制局部回流，大局部氯乙烯進(jìn)入成品冷凝器，然后進(jìn)入單體貯槽，按需送聚合工序，在高塔釜?jiǎng)e離收集到得1，1-二氯乙烷〔EDC〕為主的高沸物進(jìn)入殘液槽，定期壓送到廢液處理塔，將殘液中的二氯乙烷精制，包裝外銷，未凝VC氣體回到氣柜。Ⅴ.冷凍站：ⅰ.+5℃水系統(tǒng)：從液氨貯槽出來的液氨經(jīng)5℃水分配臺(tái)流入蒸發(fā)器，液氨變成氣氨帶走蒸發(fā)器外工業(yè)水熱量，合格的的5℃水由5ⅱ.-35℃鹽水系統(tǒng)：從液氨貯槽出來的液氨首先進(jìn)入經(jīng)濟(jì)冷卻器過冷后，獲得的低溫液氨經(jīng)鹽水分配臺(tái)節(jié)流膨脹進(jìn)入蒸發(fā)器盤管，吸收管外鹽水的熱量而汽化，使管外鹽水溫度降低，合格的-35℃鹽水由泵送往合成、聚合使用。氣氨自蒸發(fā)器吸入螺旋桿壓縮機(jī)內(nèi)，經(jīng)壓縮后的過熱氣氨進(jìn)入油別離器，別離出油后進(jìn)入蒸發(fā)式冷凝器，被水間接冷凝為液氨，流入熱虹吸氨貯液器，再溢流到液氨貯槽，完成制冷循環(huán)。在池內(nèi)加工業(yè)水，再加氯化鈣，將鹽水比重調(diào)制ⅲ.溴化鋰系統(tǒng)：溴化鋰制冷是以蒸汽為動(dòng)力，利用“溴化鋰與水〞組成的二元溶液為工質(zhì)對，在真空狀態(tài)下，水蒸發(fā)作為制冷劑，從而吸收載冷劑熱負(fù)荷，到達(dá)所需要的合格7℃〔3〕氯乙烯聚合工段Ⅰ.聚合崗位：本工藝流程全過程控制采用DCS集散控制。首先將合格的脫離子水、VCM單體、分散劑、引發(fā)劑及其其他助劑按配方要求精確計(jì)量后，由泵參加到經(jīng)閃蒸真空防粘釜處理后的聚合釜中，用循環(huán)熱水升溫至指定溫度后進(jìn)行恒溫反響，當(dāng)最短反響時(shí)間、壓力降到達(dá)配方要求后參加終止劑終止反響。泵料由泵送至料漿貯槽，未反響的單體氣經(jīng)回收單體真空泵回收至VC氣柜，去回收裝置進(jìn)行加壓冷凝回收。Ⅱ.汽提崗位：來自料漿槽的PVC料漿經(jīng)過濾器、料漿泵、螺旋板換熱器由塔底排出的熱漿料預(yù)熱后，進(jìn)入汽提塔進(jìn)行受熱汽提。塔底排出的熱漿料經(jīng)過同一換熱器被進(jìn)塔冷漿料冷卻后至離心枯燥崗位。由塔頂出來的VCM/H2O混合氣經(jīng)過塔頂冷凝器除水后，VCM去壓縮冷凝崗位冷凝成液態(tài)至回收單體貯槽。Ⅲ.離心枯燥及包裝崗位：由汽提塔出來的PVC料漿，以離心機(jī)別離大局部水份后得到含水約的濕PVC樹脂，之后由螺旋輸送器送到枯燥系統(tǒng)進(jìn)行枯燥。樹脂枯燥器采用脈沖氣流枯燥塔及旋風(fēng)枯燥床，熱風(fēng)為枯燥熱源，枯燥好的PVC從圓盤振動(dòng)篩篩選后被羅茨鼓風(fēng)機(jī)抽入料倉。料倉里的PVC成品經(jīng)過全自動(dòng)縫包、稱量、碼垛、分析合格后入庫。第二章工藝流程說明在常溫下，氯乙烯〔VCM〕為氣體〔BP=-13.4℃〕，加壓后才轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w。氯乙烯懸浮聚合系將液態(tài)VCM在攪拌的作用下分散成液滴、懸浮于水中的聚合過程。溶于單體中的引發(fā)劑，在聚合溫度〔45~65PVC在VCM中的溶解度甚微〔﹤0.1%〕，但VCM卻能以相當(dāng)量溶于PVC中使之溶脹〔PVC:VCM≈70:30重〕。因此在0.1~70%轉(zhuǎn)化率內(nèi)，以氯乙烯單體相和聚氯乙烯富相兩相存在。兩相各自的組成不變，只是單體的相不斷減少，而聚合物富相〔~70%PVC〕量相應(yīng)增加；釜內(nèi)壓力就相當(dāng)于VCM的飽和蒸汽壓。此后，聚合物富相中單體繼續(xù)聚合，其蒸汽壓將低于VCM的飽和蒸汽壓，釜壓漸降。生產(chǎn)疏松型樹脂時(shí)，壓降0.1~0.15MPa，即可參加雙酚A一類終止劑停止聚合。壓降過多，將不利于疏松樹脂的形成。生產(chǎn)緊密型樹脂時(shí)，壓降不妨為0.2~0.25MPa〔轉(zhuǎn)化率約90%〕而后終止。欲使VCM完全聚合，并不經(jīng)濟(jì)，樹脂質(zhì)量也差。因此，其余的10~15%單體應(yīng)加以回收，也就是使泄壓，將VCM排入氣柜內(nèi)，經(jīng)精制后回用。PVC料漿經(jīng)處理、汽提脫除殘留單體、離心別離、洗滌、枯燥等工序，即可包裝成PVC樹脂產(chǎn)品。本次設(shè)計(jì)采用九個(gè)48〔Ⅱ型〕不銹鋼聚合釜并聯(lián)操作，生產(chǎn)核心包括本次設(shè)計(jì)的生產(chǎn)核心包括乙炔發(fā)生工藝、氯乙烯合成工藝、聚合工藝、汽提工藝、離心枯燥工藝五大工藝過程。下面分別給予介紹。2.1乙炔發(fā)生及氯乙烯合成階段①濕試乙炔發(fā)生工藝倉庫中經(jīng)破碎的小顆粒電石送入裝有水的發(fā)生器中，生成的粗乙炔氣體由發(fā)生器頂部逸出，經(jīng)噴淋冷卻器及正水封進(jìn)入噴淋冷卻塔及氣柜中，維持發(fā)生器溫度在85±5oC為標(biāo)準(zhǔn)。②乙炔清凈塔由發(fā)生器送來并經(jīng)冷卻的乙炔氣，經(jīng)水環(huán)壓縮機(jī)加壓到0.05~0.1mPa左右,進(jìn)入第一第二清凈塔，NaClO溶液由泵打到第二清凈塔頂，從塔底流出再由泵打至第一清凈塔頂。其塔底流出的廢NaClO溶液與冷卻塔出來的廢水回至廢水儲(chǔ)槽，用泵打到發(fā)生器作為補(bǔ)充水用。經(jīng)清凈后的乙炔氣帶有酸性，進(jìn)入中和塔用堿液除去，中和塔出來的乙炔氣進(jìn)入二臺(tái)串聯(lián)的列管冷凝器除去大量水份后，送入氯乙烯工序。③氯乙烯合成乙炔與氯化氫混合、脫水、預(yù)熱后進(jìn)入列管式反響器，反響器列管內(nèi)裝有以活性炭為載體的氯化汞〔含量一般為載體質(zhì)量的10.5%~12.5%〕冷卻，以除去反響熱，并使床層溫度控制在180℃以內(nèi)。乙炔轉(zhuǎn)化率為98%，氯乙烯收率在95%以上。副產(chǎn)物是1,1-二氯乙烷〔約1%〕,也有少量的乙烯基乙炔、二氯乙烯、三氯乙烷等。④粗氯乙烯凈化壓縮工藝粗氯乙烯在高溫下帶逸的氯化高汞升華物，在填裝活性炭的汞吸附器〔除汞器〕中除去，然后由石墨冷卻器將合成器冷卻到15℃以下，通入水洗泡沫塔回收過量的氯化氫。泡沫塔頂是以高位槽低溫水噴淋，一次〔不循環(huán)〕接觸制得20%的鹽酸，由塔頂借位差流入鹽酸大儲(chǔ)槽供灌裝外銷。氣體再經(jīng)堿洗泡沫塔去剩余的微量氯化氫后，送至氯乙烯氣柜，氣柜中氯乙烯經(jīng)冷堿塔進(jìn)一步除去微量酸性氣體，至機(jī)前冷卻器和水別離器，別離出局部冷凝水，借往復(fù)式壓縮機(jī)加壓至0.5~0.6mPa〔表壓〕，并經(jīng)機(jī)后油別離器，冷卻器及別離器等設(shè)備，進(jìn)一步除去油及水后送精餾系統(tǒng)。⑤氯乙烯精餾工藝由壓縮機(jī)來的0.5~0.6mPa〔表壓〕粗氯乙烯，先送入全凝器，借0℃冷凍鹽水間接冷卻，使大局部氯乙烯氣體冷凝液化，經(jīng)水別離器除水后，進(jìn)入低沸塔，未冷凝氣體進(jìn)入尾氣冷凝器，其冷凝液作為回流液全部返入低沸塔。低沸塔加熱釜借轉(zhuǎn)化器的熱水間接加熱，將向下流的低沸物蒸出，經(jīng)塔頂冷凝器冷凝作為塔頂回流，不冷凝的氣體由塔頂經(jīng)全凝器通入尾氣冷凝器處理，塔釜脫除低沸物的氯乙烯錯(cuò)位差進(jìn)入中間槽。尾氣冷凝器排出的未冷凝氣體，經(jīng)尾氣吸附裝置回收其中氯乙烯后，惰性氣體經(jīng)減壓閥〔自控〕排空。自低沸塔流入中間控制槽的粗氯乙烯，借閥門減壓后連續(xù)參加高沸塔，向下流的液體經(jīng)高沸塔加熱釜，將氯乙烯蒸出，經(jīng)塔身精餾別離，由塔頂排出精氯乙烯氣體，經(jīng)塔頂冷凝器冷凝作為塔頂回流，大局部精氯乙烯氣體進(jìn)入成品冷凝器，借工業(yè)廢水或冷凍鹽水間接冷卻，使氯乙烯被冷凝，貯放在成品槽中，按需要借氯乙烯氣化槽中氯乙烯氣化壓力，將成品氯乙烯間歇壓送至聚合裝置使用。2.2懸浮聚合工藝流程：氯乙烯懸浮聚合過程大致如下。先將無離子水參加聚合釜內(nèi)，在攪拌下繼續(xù)參加分散劑水溶液和其他助劑，后加引發(fā)劑，密閉抽真空，必要時(shí)以氮排除釜內(nèi)的空氣。最后參加單體，升溫至預(yù)定溫度進(jìn)行聚合。為了縮短聚合時(shí)間，也可以將排氧后的釜內(nèi)物料加熱至預(yù)定溫度，而后引入單體聚合。采用這一加料方案易使引發(fā)劑分散不均勻，局部過濃局部易形成透明塑化粒子，加工時(shí)產(chǎn)生魚眼，為了克服這一缺點(diǎn)，可將引發(fā)劑配成溶液或乳液，在VCM參加后，再參加釜內(nèi)。當(dāng)釜內(nèi)單體轉(zhuǎn)化率大到達(dá)87%時(shí)，根據(jù)釜內(nèi)壓力下降的情況進(jìn)行出料操作，釜內(nèi)懸浮液借余壓壓2入出料槽，并于出料槽通入蒸汽升溫到75℃該聚乙烯聚合系統(tǒng)屬于放熱反響，聚合熱約為1540kJ/kg

。放出的熱量由夾套中冷卻水帶走。放熱速度與傳熱速度應(yīng)該相等，以保證聚合溫度恒定。氯乙烯聚合機(jī)理上的特點(diǎn)是向單體鏈轉(zhuǎn)移顯著，PVC的聚合度僅決定于溫度，而于引發(fā)劑濃度、轉(zhuǎn)發(fā)率無關(guān)。因此，聚合溫度要求控制得十分嚴(yán)格〔如±0.2℃表2.2聚合過程的工藝指標(biāo)如下表：序號(hào)工程代號(hào)條件備注溫度℃壓力MPa1低壓純水LDW室溫0.35低壓無離子水2高壓純水HDW室溫1.5高壓無離子水3循環(huán)水CW320.34低溫冷卻水2-50.35℃5置換壓縮空氣室溫0.556儀表用壓縮空氣CA室溫0.57蒸汽STM1510.48氮?dú)釲N室溫0.59一般用水RW室溫0.3自來工業(yè)水10低溫冷凍水CHW-320.5鹽水11低溫純水2-50.3低溫?zé)o離子水12升溫?zé)崴?50.352.3料漿汽提工藝流程：來自出料槽的料漿，經(jīng)樹脂過濾器有料漿泵送經(jīng)熱交換器，與汽體塔排出的高溫料漿進(jìn)行熱交換并被升溫后，進(jìn)入汽提塔頂部，料漿經(jīng)塔內(nèi)篩板小孔流下，與塔底的直接蒸汽逆流接觸，進(jìn)行傳熱傳質(zhì)過程，樹脂及水相中殘留的單體即被上升的蒸汽汽提帶逸，其中的水分在塔頂冷凝器冷凝，借管間通入冷卻水冷凝后回流至塔內(nèi)。塔頂排出不冷凝的氯乙烯氣體借塔頂真空泵抽送至氣柜回收。汽提后VCM的含量為≤13.6ppm，塔底經(jīng)汽提脫除大局部殘留單體后的料漿，由料漿泵抽出經(jīng)熱交換器降溫后，送入混料槽，待離心枯燥處理。表2.3料漿汽提崗位工藝指標(biāo)如下表：序號(hào)控制工程控制指標(biāo)控制點(diǎn)控制者紀(jì)錄1汽提頂溫80-85指示主操紀(jì)錄表2汽提底溫93-97指示主操紀(jì)錄表3壓力Pa指示主操紀(jì)錄表4差壓Pa指示主操紀(jì)錄表5料漿含固量25-30%分析工紀(jì)錄表6液位30-50%指示主操紀(jì)錄表7流量7-14/h指示主操紀(jì)錄表8蒸汽壓力0.04MPa指示主操紀(jì)錄表2.4離心枯燥工藝流程：枯燥工藝過程包括兩個(gè)階段：氣流枯燥和沸騰枯燥。本工藝采用氣流和沸騰兩段枯燥裝置來完成樹脂的枯燥過程。氣提后的料液有進(jìn)料泵參加離心機(jī)進(jìn)行別離，得到含水量為20%左右的PVC濾餅，并有螺旋輸送器送入枯燥器對樹脂進(jìn)行枯燥，經(jīng)篩分后得到含揮發(fā)物為0.3%~0.4%的PVC樹脂旋風(fēng)枯燥器是有一個(gè)帶夾套的圓柱行桶體組成，內(nèi)有一定角度的多層環(huán)形擋板。將枯燥器分成假設(shè)干室，擋板中間是導(dǎo)流板。高速的氣流帶著濕的PVC顆粒，從枯燥器的切線方向進(jìn)入最下一個(gè)枯燥室，熱氣流和樹脂顆粒在床中高速盤旋，離心力將固體顆粒與氣體分開，經(jīng)過在床內(nèi)進(jìn)行傳質(zhì)、傳熱，樹脂顆粒再次作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，離心力和重力作用在不同粒徑的顆粒上，造成氣體和顆粒之間的速度出現(xiàn)差異，小離子滯留時(shí)間短，大顆粒滯留時(shí)間長，這樣不同粒徑的都能得到很良好的枯燥。沸騰枯燥器是有多孔花板把枯燥器分隔成上下兩個(gè)局部。熱氣流通過多孔花板把物料吹沸騰，不斷向前移動(dòng)，然后吹冷風(fēng)，離心后的濾餅經(jīng)機(jī)械分散器均勻進(jìn)入枯燥器，物料中的水分不斷蒸發(fā)，被熱風(fēng)連續(xù)的帶入大氣中，從而到達(dá)枯燥的目的，最后進(jìn)行冷卻以便過篩包裝。表2.4離心枯燥崗位工藝指標(biāo)控制如下表：序號(hào)控制工程控制指標(biāo)控制者紀(jì)錄1風(fēng)機(jī)進(jìn)口風(fēng)壓4-8kPa操作工紀(jì)錄表2風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓0--3.5kPa操作工紀(jì)錄表3蒸汽壓力Pa操作工紀(jì)錄表4壓縮空氣壓力0.5mPa操作工紀(jì)錄表5出口風(fēng)溫100-155操作工紀(jì)錄表6底部風(fēng)溫70-100操作工紀(jì)錄表7物料入口溫度60-80操作工紀(jì)錄表8物料出口溫度50-65操作工9離心機(jī)電流100-289A操作工10離心機(jī)油泵壓力Pa操作工紀(jì)錄表第三章物料衡算3.1物料衡算依據(jù)〔1〕畫出示意流程圖3.1，略去與計(jì)算無關(guān)的設(shè)備。物料平衡關(guān)系示意圖如下：M水MHCl精餾塔混合器發(fā)生器M電石M乙炔M氯乙烯精餾塔混合器發(fā)生器 M3M4M5M10M12M聚合釜出料槽M1聚合釜出料槽汽提塔M9M11M14汽提塔M2M6M7M8M15M17M19離心機(jī)沸騰枯燥氣流枯燥M16M18M20離心機(jī)沸騰枯燥氣流枯燥包裝M21包裝圖3.1物料平衡關(guān)系圖M1—氯乙烯單體 M2—去離子水M3—引發(fā)劑〔偶氮二異庚腈〕M4—終止劑M5—調(diào)節(jié)劑M6—防粘釜?jiǎng)㎝7—懸浮劑M8—二次用水M9—聚合物混合溶液1M10—回收VC單體1M11—聚合物混合溶液2M12—回收VC單體2M13—蒸汽M14—聚合物混合溶液3M15—母液M16—濕物料1M17—脫去水1M18—濕物料2M19—脫去水分2M20—成品1M21—成品23.2物料衡算條件(1)明確物料發(fā)生是化學(xué)變化,寫出主要反響方程式。=1\*GB3①對于單純物料配置，無相變化和化學(xué)變化，因此不做物料衡算。=2\*GB3②在聚合釜內(nèi)發(fā)生反響，由引發(fā)劑引發(fā)單體進(jìn)行自由基聚合，其反響式如下：(2)搜集根本數(shù)據(jù)①生產(chǎn)規(guī)模設(shè)計(jì)任務(wù)規(guī)定的年生產(chǎn)量為15萬噸/年。②生產(chǎn)時(shí)間年工作日300天/年〔24小時(shí)/天〕。聚合局部屬于間歇操作，采用五釜并聯(lián)，每天生產(chǎn)三批。汽提，離心及枯燥局部屬于連續(xù)操作。③消耗定額1.05噸VC/噸PVC。④消耗分配聚合總收率94%，總損失6%。根據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)字，各步驟損失分配如下〔以聚合釜內(nèi)反響生成的聚合物為準(zhǔn)〕：聚合：粘壁﹑泄露﹑泡沫夾帶等占1%；沉析：粘壁﹑氣化等占1%；汽提：破壞低聚物等占1%；離心脫水：母液夾帶占1%；枯燥：飛揚(yáng)〔掃地料〕﹑旋風(fēng)別離占1%〔其中氣流枯燥及沸騰枯燥各占0.5%〕；包裝：篩分﹑包裝﹑不合格品占1%?！?〕聚合分配〔以SG-5型為準(zhǔn)，按48m計(jì)量〕各組分百分比方下：去離子水與VC單體體積比：1.4：1；引發(fā)劑〔偶氮二異庚腈〕為VC量：0.1%；分散劑〔KH-21﹑HPMC〕為VC量：0.2%；調(diào)節(jié)劑〔β-巰基乙醇〕為VC量：0.01%；終止劑〔丙酮縮氨基巰脲〕為VC量：0.01%；防粘釜?jiǎng)睭-9〕為VC量：0.1%?！?〕表3.2操作周期-時(shí)間平衡操作進(jìn)水進(jìn)VC攪拌升溫反響出料清釜置換共計(jì)時(shí)間/min151520302702020390操作周期取6.5h?！?〕操作條件和控制指標(biāo)。①聚合階段聚合溫度：560.2℃；加料壓力：0.8mPa；出料壓力：0.45mPa；反響轉(zhuǎn)化率：88%；二次用水量：700m。②出料階段出料中VCM的含量為≤456.3ppm。③汽提階段汽提頂溫：95～105℃；汽提底溫：110～120℃；壓力：-0.035～-0.040mPa；汽提后VCM的含量為≤13.6ppm。④離心階段離心后濕物料的含水量約為20%。⑤枯燥階段氣流枯燥后出口含水量為5%，沸騰枯燥器出口物料含水0.3%。〔6〕確定計(jì)算基準(zhǔn)間歇操作過程以㎏/釜為基準(zhǔn)，連續(xù)過程以㎏/h為基準(zhǔn)?！?〕計(jì)算主要原料投料量每批應(yīng)生產(chǎn)的聚合物數(shù)量為：采用9釜〔48m〕并聯(lián)，那么每釜每批投料量應(yīng)為：㎏/B反響的轉(zhuǎn)化率為88%，那么應(yīng)投入的VC單體的質(zhì)量為：㎏/B3.3各個(gè)設(shè)備物料衡算3.3.1乙炔發(fā)生段與氯乙烯合成段物料衡算乙炔發(fā)生段和氯乙烯合成段物料平衡關(guān)系示意圖如下：M水MHCl精餾塔混合器發(fā)生器M電石M乙炔M粗聚乙烯M聚乙烯精餾塔混合器發(fā)生器圖乙炔發(fā)生段和氯乙烯合成段物料平衡關(guān)系圖電石：分子式GaC2，分子量64.10。性質(zhì)：化學(xué)純的碳化鈣幾乎是無色透明的結(jié)晶體，工業(yè)用電石呈灰色.棕黃色或黑色。18°C時(shí)的比重為2.22，電石比重隨著GaC2含量的減少而增加。不容于所有有機(jī)溶劑中，熔點(diǎn)2300oC〔純〕電石與水作用生成乙炔和氫氧化鈣。規(guī)格：GaC2含量不小于67.17%〔重量〕；GaO含量不大于22.08%；C含量不大于1.0%；MgO含量不大于0.4%；H2S含量小于等于0.15%；PH3含量小于等于0.08%；發(fā)氣量：在20o，0.1mPa壓力下〔760毫米汞柱〕，285L/kg以上；粒度：25~200mm，當(dāng)粒度＞80mm時(shí)，視比重為1~1.3kg/L。氯化氫分子式HCl，分子量36.5.性質(zhì)：是一種無色有刺激性的氣體，遇到濕空氣那么呈白色煙霧。標(biāo)準(zhǔn)狀況下比重為1.639kg/m3，低溫低壓下可以成為液體，熔點(diǎn)為-114oC，沸點(diǎn)為-85.03oC。易溶于水，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1升水可溶解525.2升氣體。乙炔又稱電石氣。結(jié)構(gòu)簡式HC≡CH，是最簡單的炔烴?；瘜W(xué)式C2H2分子結(jié)構(gòu)：C原子以sp雜化軌道成鍵、分子為直線形的非極性分子。無色、無味、易燃的氣體，微溶于水，易溶于乙醇、丙酮等有機(jī)溶劑?；瘜W(xué)性質(zhì)很活潑，能起加成、氧化、聚合及金屬取代等反響。能使高錳酸鉀溶液的紫色褪去。3CH≡CH+10KMnO4+2H2O→6CO2↑+10KOH+10MnO2↓乙炔的實(shí)驗(yàn)室制法：CaC2+2H－OH→Ca(OH)2+CH≡CH↑化學(xué)性質(zhì)：〔1〕氧化反響：a．可燃性：2C2H2+5O2→4CO2+2H2O現(xiàn)象：火焰明亮、帶濃煙,燃燒時(shí)火焰溫度很高〔＞3000℃〕，用于氣焊和氣割。其火焰稱為氧炔焰。b．被KMnO4氧化：能使紫色酸性高錳酸鉀溶液褪色。〔2〕加成反響：可以跟Br2、H2、HX等多種物質(zhì)發(fā)生加成反響。如：溴水褪色或Br2的CCl4溶液褪色所以可用酸性KMnO4溶液或溴水區(qū)別烯烴與烷烴。與H2的加成CH≡CH+H2→CH2＝CH2與HX的加成如：CH≡CH+HCl→CH2=CHCl氯乙烯用于制聚氯乙烯〔3〕“聚合〞反響：三個(gè)乙炔分子結(jié)合成一個(gè)苯分子：由于乙炔與乙烯都是不飽和烴，所以化學(xué)性質(zhì)根本相似。在適宜條件下，三分子乙炔能聚合成一分子苯。金屬取代反響：將乙炔通入溶有金屬鈉的液氨里有氫氣放出。乙炔與銀氨溶液反響，產(chǎn)生白色乙炔銀沉淀。因?yàn)橐胰卜肿永锾細(xì)滏I是以SP-S重疊而成的。碳?xì)淅锾荚訉﹄娮拥奈Ρ葦M大些，使得碳?xì)渲g的電子云密度近碳的一邊大得多，而使碳?xì)滏I產(chǎn)生極性，給出H+而表現(xiàn)出一定的酸性。乙炔可用以照明、焊接及切斷金屬〔氧炔焰〕，也是制造乙醛、醋酸、苯、合成橡膠、合成纖維等的根本原料。由上計(jì)算得知需年產(chǎn)單體的噸數(shù)= 15×104/0.88=170454.5t/y=x×62.5×24×300×10-6那么得出n氯乙烯=378787.8mol/hC2H2+HCl=CH2CHCl 111那么n乙炔=n氯化氫=378787.8mol/h：乙炔/氯化氫= 95% ；乙炔的轉(zhuǎn)化率=98%那么需要n乙炔=378787.8/98%=386518.2mol/hn氯化氫=378787.8/95%=398724mol/hCaC2+2H2O=C2H2+Ca(OH)264362674電石純度為80%,CaO10%，不計(jì)其余雜質(zhì)的反響那么需要電石量為m=378787.8×64×10-6/80%=30.3t/h轉(zhuǎn)化出口處〔即為反響后的物質(zhì)〕有未反響的乙炔、氯化氫和粗VC； 那么未反響的C2H2=〔386518.2–378787.8〕=7730.4mol/h那么未反響的HCl=〔398724–386518.2〕=12205.8mol/h經(jīng)過凈化后氯化氫含量接近為零，只含有VC和少量的高沸物、乙炔；那么經(jīng)過精餾以后乙炔氣體去變壓吸附，高沸物經(jīng)儲(chǔ)罐后運(yùn)出，單體到儲(chǔ)槽中 那么繪制物料平衡圖如下HCl的摩爾數(shù)為398724mol/h乙炔的轉(zhuǎn)化率為98% 反響后的物質(zhì)轉(zhuǎn)化器混合器HCl的摩爾數(shù)為12205.8mol/h轉(zhuǎn)化器混合器C2H2的摩爾數(shù)為7730.4moL/hC2H2的摩爾數(shù)為386518.2mol/h凈化凈化后的物質(zhì) 氯化氫的含量接近為零 凈化少量的C2H2精餾VC單體精餾VC的摩爾數(shù)為378787.8moL/h少量高沸物去變壓吸附去變壓吸附圖乙炔段物料平衡3.3.2聚合釜物料衡算聚合釜物料平衡關(guān)系示意圖如下： M3M4M5聚合釜M1聚合釜M9M2M6M7M8圖聚合釜物料平衡關(guān)系圖M1—氯乙烯單體 M2—去離子水M3—引發(fā)劑〔偶氮二異庚腈〕M4—終止劑M5—調(diào)節(jié)劑M6—防粘釜?jiǎng)㎝7—懸浮劑M8—二次用水M9—聚合物混合溶液125℃時(shí)氯乙烯密度為0.9017g/cm，水密度為0.997g/cm。=1\*GB3①進(jìn)入聚合釜內(nèi)VC單體質(zhì)量M=22319.8kg，據(jù)配方比可得：去離子水質(zhì)量M=㎏/B引發(fā)劑的質(zhì)量M=㎏/B終止劑的質(zhì)量M=㎏/B反響調(diào)節(jié)劑的質(zhì)量M=㎏/B防粘壺劑的質(zhì)量M=㎏/B分散劑的質(zhì)量M=㎏/B二次用水的質(zhì)量M=700kg/BM+M+M+…+M=57663.54kg/B助劑總劑量為：44.64+2.23+22.32+2.23+22.32=93.74㎏/B=2\*GB3②出料生成PVC量：㎏/B未反響的VC量：㎏/B卸到出料槽物料量〔所生成的聚合物質(zhì)量〕：22319.8×88%×99%=19445kg/B損失PVC的質(zhì)量：M=22319.8×88%×1%=196.4kg/B聚合物的混合溶液M=M(未轉(zhuǎn)化的PVC)+M+M+…+M+2678.4=57467.3kg/B對聚合釜作全物料衡算得：M+M+M+…+M=M+M表2.1聚合釜物料平衡表物料名稱進(jìn)料㎏/B出料㎏/BVC22319.82678.4分散劑44.6444.64調(diào)節(jié)劑2.232.23引發(fā)劑22.3222.32終止劑2.232.23防粘釜?jiǎng)?2.3222.32水3455035250二次用水700——PVC——19445損失PVC——196.4合計(jì)57663.5457663.54出料槽物料衡算出料槽物料平衡關(guān)系示意圖如下： M10出料槽出料槽M9M11圖出料槽物料平衡關(guān)系圖M9—聚合物混合溶液1M10—回收VC單體1M11—聚合物混合溶液2出料槽中損失的PVC量為M=22319.8×88%×1%=196.4kg/B出料槽中含PVC量為:19445-196.4=19248.6㎏/B由于出料槽中VCM含量為456.3ppm，過出料中VCM的量為：19248.6×456.3×10-6=8.78kg/B因此回收的VCM量M=2678.4-8.78=2669.62kg/B聚合物混合溶液M包括分散劑等：93.74kg水：35250kgVC單體：8.78kgPVC:19248.6kg合計(jì)M=54601.12kg對出料槽做總物料衡算：M=M+M+M=57467.3kg說明物料衡算結(jié)果是正確的。表出料槽物料平衡表物料名稱進(jìn)料㎏/B出料㎏/BPVC1944519248.6水3525035250助劑93.7493.74VC2678.48.78回收VC——2669.62損失PVC——196.4合計(jì)57467.1457467.14汽提塔物料衡算汽提塔物料平衡關(guān)系示意圖如下： M12M13汽提塔汽提塔M11M14圖汽提塔物料平衡關(guān)系圖M11—聚合物混合溶液2M12—回收VC單體2M13—蒸汽M14—聚合物混合溶液3從這步操作開始轉(zhuǎn)入連續(xù)操作過程，計(jì)算基準(zhǔn)相應(yīng)轉(zhuǎn)化為㎏/h。=1\*romani.根據(jù)全年的生產(chǎn)任務(wù)和生產(chǎn)時(shí)間求出每小時(shí)PVC產(chǎn)量為：㎏/h產(chǎn)品中含水0.3%，折合絕干樹脂量應(yīng)為：㎏/h考慮到各步損失后，那么進(jìn)入汽提塔內(nèi)絕干樹脂量為：㎏/h按出量槽出料的組成，以21034.6㎏/h為基準(zhǔn)求出汽提塔進(jìn)料中其它各組分相應(yīng)的量，因此進(jìn)入汽提塔內(nèi)的水量為：㎏/h助劑量為：㎏/hVC單體量為：㎏/hPVC損失量為：㎏/h出料槽中含PVC量為：㎏/h出料中VCM含量為13.6ppm，故出料中含VCM量為：㎏/h因此回收的VCM量為：㎏/h=2\*romanii.求蒸汽冷凝量條件：進(jìn)入汽提塔內(nèi)的物料初始溫度為66℃，汽提塔內(nèi)壓強(qiáng)為0.06mPa，在此壓強(qiáng)下水的沸點(diǎn)為86℃，潛熱為2293.9kJ/kg，水蒸氣的比熱容Cp=2.31kJ/(kg·℃)。進(jìn)入汽提塔蒸汽的初始溫度為142℃表.1物料熱量表物料名稱重量㎏/h℃℃△℃kJ/〔㎏·℃〕QkJ/h水38131.66680144.22242138.1VC9.56680140.848112.8PVC21034.66680141.764519470.5合計(jì)2761721.4助劑所占比例甚微并入水中一起計(jì)算。單體的擴(kuò)散能為：kJ/h故所需的總熱量為：kJ/h設(shè)蒸汽的流量為V，那么得V=2973.7㎏/h表3.3.4物料名稱進(jìn)料㎏/B出料㎏/BPVC21034.620820水38131.641105.3蒸汽冷凝水2973.7——助劑101.4101.4未反響VC9.50.28汽化回收VC——9.22損失PVC——214.6合計(jì)62250.862250.8離心機(jī)物料衡算離心機(jī)物料平衡關(guān)系示意圖如下：M15離心機(jī)離心機(jī)M14M16圖離心機(jī)物料平衡關(guān)系示意圖M14—聚合物混合溶液3M15—母液M16—濕物料1離心操作中PVC的損失量為：㎏/h離心脫水后濕物料內(nèi)仍含水20%水份，那么含水量為：㎏/h表離心機(jī)物料平衡表物料名稱進(jìn)料㎏/h出料㎏/hPVC2082020605.4濕物料含水——5151.4母液含水41105.335953.9助劑101.4101.4PVC損失——214.6合計(jì)62026.762026.7氣流枯燥物料衡算氣流枯燥物料平衡關(guān)系示意圖如下：M17氣流枯燥氣流枯燥M16M18圖氣流枯燥物料平衡關(guān)系圖M16—濕物料1M17—脫去水1M18—濕物料2PVC損失量為：㎏/h出料PVC量為：㎏/h由于氣流枯燥后的含水量為5%，那么含水量為：㎏/h表氣流枯燥物料平衡表物料名稱進(jìn)料㎏/h出料㎏/hPVC20605.420498.1水5151.41078.8PVC損失——107.3脫走水分——4072.6合計(jì)25756.825756.83.3.7沸騰枯燥物料衡算沸騰枯燥物料平衡關(guān)系示意圖如下：M19沸騰枯燥M18M20沸騰枯燥圖沸騰枯燥物料平衡關(guān)系示意圖M18—濕物料2M19—脫去水分2M20—成品1PVC損失量為：㎏/h出料PVC量為：㎏/h出料物料含水量為：㎏/h表沸騰枯燥物料平衡表物料名稱進(jìn)料㎏/h出料㎏/hPVC20498.120390.8水1078.861.4PVC損失——107.3脫走水分——1017.4合計(jì)21576.921576.9篩分包裝物料衡算篩分包裝物料平衡關(guān)系示意圖如下：包裝M20M21包裝圖篩分包裝物料平衡關(guān)系圖M20—成品1M21—成品2絕干PVC損失量為：㎏/h包裝入庫的絕干PVC量應(yīng)為：㎏/h隨PVC樹脂損失的相應(yīng)水的量為：㎏/h表3.物料名稱進(jìn)料㎏/h出料㎏/hPVC20390.820216.2水61.460.75PVC損失——214.6脫走水分——0.65合計(jì)20452.220452.23.4物料衡算總平衡〔1〕聚合釜及出料槽屬于間歇操作，計(jì)算基準(zhǔn)為㎏/B投入VC單體的量為22319.8㎏/B，經(jīng)聚合釜和出料槽減壓后的量為2678.4㎏/B，出料為8.78㎏/B，PVC的總損失為22319.8×0.88×2%=392.8㎏/B表3.4.1物料名稱進(jìn)料㎏/B出料㎏/BVC22319.88.78水3455035250二次用水700——助劑93.7493.74PVC——19248.6損失PVC——392.8回收VC——2669.62合計(jì)57663.5457663.54〔2〕從汽提塔到篩分包裝為連續(xù)操作，計(jì)算基準(zhǔn)為㎏/h進(jìn)入汽提塔的VC量為9.5㎏/h，經(jīng)過汽提后VC單體的量降為0.28㎏/h，進(jìn)入汽提塔以及在汽提塔內(nèi)冷凝的水的總量為38131.6+2973.7=41105.3kg/h。離心后母液總量為35953.9㎏/h，PVC損失總量為㎏/h。表連續(xù)操作物料總平衡表物料名稱進(jìn)料㎏/h出料㎏/hVC9.50.28水38131.6——蒸汽冷凝水2973.7——助劑101.4101.4PVC21034.620216.2回收VC——9.22濕物料含水——60.75母液——35953.9損失PVC——858.6損失水——5090.65合計(jì)6225162251⑶整理以上結(jié)果，繪制物料平衡關(guān)系示意圖VC:9.5kg/hVC:9.5kg/h水：41105.3kg/hPVC:21034.6kg/h助劑等：101.4kg/hVC:22319.8kg/hVC:22319.8kg/h水：35250kg/h助劑等：93.74kg/hPVC水PVC水PVC水PVC水PVC:20820PVC:20820kg/h母液含水41105.3kg/h助劑101.4kg/hPVC:19445kg/hVC:2678.4kg/h助劑：93.74kg/h聚合釜排放槽汽提塔離心機(jī)氣流枯燥沸騰枯燥篩分包裝去母液池PVC成品PVC成品圖3.4物料平衡圖第四章熱量衡算4.1乙炔發(fā)生器的熱量衡算4.1.1設(shè)計(jì)條件①電石純度：80%②CaO：10%③反響溫度：85oC④乙炔85oC時(shí)的比熱容：1.85J/(goC)⑤發(fā)生收率：98%⑥85oC時(shí)飽和水蒸汽壓力：0.58atm⑦水的氣化潛熱：2299.5kJ/kg⑧干渣比熱容：1.088J/(goC)不計(jì)入其余9.4%雜質(zhì)的反響，此外不計(jì)熱損失和電石加料等帶入的熱量碳化鈣和石灰水解的平衡方程式如下所示CaC2+2H2O→C2H2+Ca(OH)2+129.8kJ/molCaO+H2O→Ca(OH)2+63.6kJ/mol水解反響放熱由反響式可得：CaC2水解放熱Q1=kJ/hCaO水解放熱Q2=kJ/h總放熱量Q=Q1+Q2=kJ/h乙炔、水蒸氣和干渣帶走熱Q乙炔帶走熱Q3，在溫度20oC、壓力760mmHg時(shí)，每噸純度80%的電石與水反響，可得干乙炔氣300m3。發(fā)生收率98%那么可獲得的乙炔質(zhì)量是：kJ/hQ3=9710.8×1.85×85=1.53×106kJ/h水蒸汽帶走熱Q4設(shè)發(fā)生器操作壓力〔表壓〕1000mmH2O=1.0133+0.1=1.1133atm那么粗乙炔中水蒸氣對乙炔的分壓比〔也即摩爾比〕為：C2H2那么蒸發(fā)水量：kJ/hkJ/h干渣帶走熱Q5由反響式可得生成的總干渣量：kJ/hkJ/h因此，乙炔、水蒸氣和干渣帶走熱是：Q=kJ/h乙炔工序：70×103×4.270×103×4.2×103××2＝0.6×106kJ/h乙炔、水蒸氣和干渣帶走熱量2.1×107kJ/h360m3/h75℃70m3/h溫差冷卻塔冷卻塔發(fā)生器反響產(chǎn)生總熱7.36×107kJ/h30.3t/h85℃發(fā)生器反響產(chǎn)生總熱7.36×107kJ/h水80m3/h20℃70×1070×103×4.2×103××6＝1.75×106kJ/h電石反響熱：5.26×107kJ循環(huán)水〔28-34〕℃70m3/h溫差10℃圖乙炔工序圖4.2氯乙烯工序階段物料衡算氯乙烯工序熱量衡算根據(jù)物料衡算，從混脫到石墨冷出口處；:乙炔m乙炔進(jìn)=n乙炔進(jìn)×M=386518.2mol/h×26g/mol=10049.5kg/hC乙炔=1.683kJ/kg·℃；t乙炔進(jìn)=35℃；t乙炔出=Q乙炔=C乙炔×m乙炔進(jìn)×△t乙炔=1.683kJ/kg·℃×10049.5kg×[35-(-15)]=8.5×108(J/h)：氯化氫mHCl進(jìn)=nHCl進(jìn)×M=398724mol/h×36.5g/moL=14553.4kg/hCHCl=0.8kJ/kg·℃；tHCl進(jìn)=35℃；tHCl出=QHCl=CHCl×mHCl進(jìn)×△tHCl=0.8kJ/kg·℃×14553.4kg×[35-(-15)]=5.8×108(J/h)Q總放=QHCl+Q乙炔=8.5×108J/h+5.8×108J/h=1.43×109J/h：鹽水m水進(jìn)=V×ρ=80m3×1000kg/m3=8×104kgC水=4.2×103kJ/kg·℃；t水進(jìn)=-26℃；tH2O出=Q水吸=C水×m水進(jìn)×△t水=4.2×103kJ/kg·℃×8×104kg×[-20-(-26)]=2.01×109(J/h)其余為熱損失從進(jìn)熱水到進(jìn)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)Q乙炔=C乙炔×m乙炔進(jìn)×△t乙炔=1.683kJ/kg·℃×10049.5kg×[90-(-15)]=1.8×109(J/h)QHCl=CHCl×mHCl進(jìn)×△tHC=0.8kJ/kg·℃×14553.4kg×[90-(-15)]=1.2×109(J/h)Q總吸=QHCl+Q乙炔=1.8×109J/h+1.2×109J/h=3.0×109J/hQ水吸=C水×m水進(jìn)×△t水=4.2×103kJ/kg·℃×20×104kg×〔94-88)=5.0×109(J/h)其余為熱損失C2H2+HCl=CH3CHCl+124.8kJ/molQ=386518.2mol/h×124.8kJ/mol=4.8×1010J/hQ水吸=C水×m水進(jìn)×△水=4.2×103kJ/kg·℃×280×104kg×〔94-90)=47.04×109(J/h)氯乙烯工序：圖4.2氯乙烯工序圖4.3聚合釜熱量衡算聚合過程分兩個(gè)階段，升溫階段和恒溫階段。=1\*GB3①升溫階段升溫階段是物料由25℃加熱至56.2℃，升溫時(shí)間是0.5小時(shí)此階段加熱介質(zhì)為飽和蒸汽，壓力為0.4mPa，溫度為142其中——水升溫所需的熱量〔由于分散劑等含量甚微，故并入水中一起計(jì)算〕——VC單體升溫所需的熱量——壺體升溫所需的熱量——蒸汽所提供的熱量條件如下表：表4.3.1名稱重量㎏/h℃℃△t℃kJ/〔㎏·℃〕水345502556.231.24.2VC22319.82556.231.20.848釜體66002556.231.20.504：去離子水〔助劑等〕升溫消耗熱量kJ/h：單體升溫消耗的熱量kJ/h：聚合釜升溫消耗熱量kJ/h：蒸汽所提供熱量kJ/h=2\*GB3②恒溫反響階段=1\*romani.求總傳熱系數(shù)K總傳熱系數(shù)K的倒數(shù)稱為總熱阻，與分熱阻有如下關(guān)系：〔1〕式〔1〕中——釜內(nèi)壁和釜外液膜給熱系數(shù)，W/㎡?k——釜壁導(dǎo)熱局部的熱阻，其中為厚度，為熱導(dǎo)率對于攪拌內(nèi)壁給熱系數(shù)可用以下準(zhǔn)數(shù)方程計(jì)算：〔2〕式〔2〕中D為釜內(nèi)徑，d為攪拌葉直徑，為密度，為粘度，〕為攪拌雷諾數(shù)，為熱導(dǎo)率，c為比熱容，g為重力因子，〔〕為普蘭特準(zhǔn)數(shù)，為近壁處粘度，系數(shù)C為常數(shù)。國產(chǎn)48m釜經(jīng)實(shí)驗(yàn)標(biāo)核C=0.5，將D=3m，d=1212㎜，=0.6W/㎡?k，=998㎏/，，n=95r/min，流體冷卻時(shí)，=0.95。將以上數(shù)據(jù)代入公式〔2〕得：=2083.95W/㎡?k對于釜外壁給熱系數(shù)，采用夾套內(nèi)裝設(shè)螺旋導(dǎo)流板?！?〕式〔3〕中為螺距的當(dāng)量直徑，R為彎曲直徑，因釜徑較大，一般較正因子的數(shù)值不大，因此可以取1.05，又因?yàn)樗膶?dǎo)熱系數(shù)W/㎡?k，螺距=0.55m，水的普蘭特?cái)?shù)，水的流速u=2m/s，故代入以上數(shù)據(jù)于式〔3〕得：=5198.68W/㎡?k由于縫隙泄露一般的實(shí)測值約為計(jì)算值的80%，因此W/㎡?k對于國產(chǎn)48m不銹鋼聚合釜而言，其釜壁熱阻一般為W/㎡?k，故由式〔1〕知總傳熱系數(shù)為：=652.18W/㎡?k=2\*romanii.求總傳熱面積A由物料衡算可知：VC的每批投量㎏/B,總轉(zhuǎn)化率x=88%，反響時(shí)間，頂峰時(shí)反響速率是平均反響速率的1.5倍，聚合反響熱，反響溫度T=56.2℃，總傳熱系數(shù)k=652.18W/㎡?k，冷卻水進(jìn)口溫度為5℃，冷卻水進(jìn)口溫度差為5℃。氯乙烯的相對分子質(zhì)量M=62.5g/mol，那么平均反響速率為：mol/h故平均熱負(fù)荷kJ/h反響放出的熱量QRkJ/h令最大熱負(fù)荷與平均熱負(fù)荷之比等于熱負(fù)荷分布指數(shù),對于本聚合反響R=1.5，故對數(shù)平均溫差為：℃又因?yàn)?，那么總傳熱面積為：由于最大水流量kg/h故kg/h對于48〔〕不銹鋼聚合釜，其夾套傳熱面積A=69㎡〈88.23㎡，此傳熱面積不滿足要求，故需要增加內(nèi)冷管。整理以上計(jì)算結(jié)果得：表反響熱量表反響過程Q入，kJ/釜Q出，kJ/釜升溫階段Q1：水、明膠等升溫吸收的熱量4.53×106Q2：單體升溫吸收的熱量5.91×105Q3：設(shè)備升溫吸收的熱量1.04×105Q4：加熱蒸氣帶入的熱量5.23×106恒溫反響階段QR：反響放出的熱量3.03×107Q水：冷卻水帶走的熱量3.03×107總計(jì)3.6×1073.6×1074.4汽提塔熱量衡算料漿從汽提塔上部進(jìn)入，下部通入蒸汽進(jìn)行汽提，VCM通過擴(kuò)散的方式進(jìn)入蒸汽，并與蒸汽逸出，蒸汽在塔頂冷凝，VCM那么進(jìn)入回收系統(tǒng)。進(jìn)入汽提塔內(nèi)的物料初始溫度為66℃，汽提塔內(nèi)壓強(qiáng)為0.06mPa，在此壓強(qiáng)下水的沸點(diǎn)為86℃，潛熱為2293.9kJ/kg，水蒸氣的比熱容Cp=2.31kJ/(kg·℃)。進(jìn)入汽提塔蒸汽的初始溫度為142℃表4.4升溫所需熱量表物料名稱重量㎏/h℃℃△t℃kJ/〔㎏·℃〕QkJ/h水38131.66680144.21705443.43VC9.56680140.84889.400PVC21034.66680141.764409944.46合計(jì)2115477.29助劑所占比例甚微并入水中一起計(jì)算單體的擴(kuò)散能為：kJ/h故所需的總熱量為：kJ/h設(shè)蒸汽的流量為V，那么得V=2973.7㎏/h4.5列管式換熱器熱量衡算在0.06MPa下冷凝水蒸氣，冷凝量kg/s,冷凝溫度T=86℃，冷凝潛熱kJ/kg,用冷水進(jìn)行冷凝，冷凝水入口溫度為20℃，出口溫度為28℃熱負(fù)荷：水耗量：平均溫差：℃對于列管式換熱器中總傳熱系數(shù)的K的經(jīng)驗(yàn)值，當(dāng)氣流體為水，熱流體為蒸汽時(shí)，K在范圍內(nèi)取，估算傳熱面積為從腐蝕性、傳熱面積和價(jià)格三方面考慮后，選用無縫鋼管，此管的內(nèi)徑，綜合考慮管內(nèi)、管程壓降及單程管數(shù)三方面的因素，取水的流速為u=1.2m/s，故：單程管數(shù)取根單程管長，選定換熱器管長，那么管程數(shù)，取,那么總管數(shù)根。4.6氣流枯燥塔熱量衡算〔1〕設(shè)計(jì)條件①生產(chǎn)能力：枯燥器每小時(shí)枯燥濕物料20605.4㎏。②空氣狀況：進(jìn)預(yù)熱器溫度，離開預(yù)熱器，離開枯燥器。③物料狀況：物料初濕含量，物料進(jìn)枯燥器溫度℃，物料出枯燥器時(shí)溫度℃，物料密度絕干物料比熱,顆粒平均直徑d=0.125mm。〔2〕設(shè)計(jì)計(jì)算①水分汽化量W進(jìn)、出枯燥器的含水量為：㎏/㎏干料㎏/㎏干料絕干物料的處理量為：=20605.4/3600=5.7kg/s那么水分汽化量為：kg/s②空氣用量L汽化水分耗熱kw物料升溫耗熱其中因此kw廢氣帶走熱量式中因此由熱量衡算式得即得L=39.84kg干氣/s③出口氣體濕度由物料衡算式得：④枯燥塔直徑D采用等直徑枯燥塔根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取枯燥管入口的空氣速度u=20m/s，枯燥塔直徑那么⑤枯燥塔高度Z枯燥塔高度，現(xiàn)分別求出參數(shù)、、。=1\*romani.——沉降速度m/s，可用試差法求得。設(shè)，即屬于過渡流區(qū)，那么空氣的物性按絕干空氣在平均溫度℃下查的：。故：校核，可知范圍正確。即=m/s為所求。=2\*romanii.——空氣流速，應(yīng)為平均溫度下的速度。那么=3\*romaniii.——停留時(shí)間，物料在此時(shí)間內(nèi)完成熱量傳遞。故其中每秒進(jìn)料具有的總外表積℃又=2862.36kw所以即枯燥管高度為4.7空氣加熱器熱量衡算本設(shè)計(jì)采用翅片式空氣加熱器，由氣流枯燥塔熱量衡算中的數(shù)據(jù)可知絕干空氣的流量為，空氣進(jìn)加熱器空氣溫度為15℃，空氣加熱器溫度為100℃，空氣濕度為0.0075kg設(shè)計(jì)步驟如下：=1\*GB3①翅片式空氣加熱器中加熱蒸汽的飽和溫度為滿足傳熱要求，取=155℃.=2\*GB3②計(jì)算參數(shù)F由F值查的3R型和4R型排管均適合，它們分別有3個(gè)排管和4個(gè)排管，外表風(fēng)速為2.7m/s和5.5m/s，以上兩種型式的排管中3R型外表風(fēng)速過低，傳熱效果差，應(yīng)選用4R型排管。=3\*GB3③根據(jù)翅片式空氣加熱器中空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積流量，由以下計(jì)算排管受風(fēng)面積式中——排管受風(fēng)面積，㎡——標(biāo)準(zhǔn)狀況下濕空氣的比體積流量，——外表風(fēng)速，m/s因標(biāo)準(zhǔn)狀況下的濕空氣的比體積為4R型外表風(fēng)速=5.5m/s故根據(jù)受風(fēng)面積及排管型式表由表選擇適宜的翅片式空氣加熱器查的，用S-4R-24-78,單排管數(shù)位2，散熱面積為58.5，通風(fēng)凈截面積為0.936。④計(jì)算翅片式空氣加熱器加熱濕空氣所需的熱量⑤計(jì)算翅片式空氣加熱器的傳熱系數(shù)對于S型翅片式空氣加熱器，采用蒸汽加熱空氣的情況，其總傳熱系數(shù)計(jì)算式為式中K——總傳熱系數(shù)，，G——濕空氣質(zhì)量流速，——總傳熱系數(shù)修正系數(shù)，——通風(fēng)凈截面積，，其中通風(fēng)凈截面積=0.936，查的4R型排管的傳熱系數(shù)修正系數(shù)=0.94，故那么⑥計(jì)算傳熱推動(dòng)力℃⑦核算傳熱面積是否滿足要求濕空氣在翅片式空氣加熱器中從15℃預(yù)熱到100℃，所需的傳熱面積，而三臺(tái)S-4R-24-78型的翅片式空氣加熱器的總傳熱面積，那么，所以該換熱器能滿足工藝要求。第五章設(shè)備選型計(jì)算5.1聚合釜的選型該聚合反響采用攪拌釜式反響器，攪拌釜式反響器對各種反響體系適應(yīng)性強(qiáng)，操作彈性大，適應(yīng)溫度和壓力范圍廣，既可用于間歇操作也可用于連續(xù)操作。用于間歇操作時(shí)生產(chǎn)靈活性大，更換品種方便，適應(yīng)市場需求能力強(qiáng)；用于連續(xù)操作時(shí)，反響器操作過程穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量均一，且多釜串聯(lián)連續(xù)操作產(chǎn)量大。=1\*GB3①設(shè)計(jì)條件日產(chǎn)量：生產(chǎn)周期：，式中為一個(gè)生產(chǎn)周期時(shí)間；為反響所需的時(shí)間；為投料、出料、升溫等輔助操作時(shí)間。對于本反響=4.5h，=2h，那么=6.5h。裝料系數(shù)，式中為反響液體積。此攪拌釜反響器沒有起泡沸騰時(shí)，，此反響取。=2\*GB3②計(jì)算反響器體積及臺(tái)數(shù)所以由于設(shè)計(jì)任務(wù)量大，需選用多臺(tái)反響器，為便于設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造，降低設(shè)備費(fèi)，可取每個(gè)反響器體積相同。對于此反響可選用國產(chǎn)48不銹鋼釜，所需臺(tái)數(shù)，因此可以取n=9臺(tái)。5.2料漿排放槽的選型料漿排放槽在工藝流程中起到連接EF工序的作用，即間歇操作的聚合過