聚合反應(yīng)工程

1、I目錄目錄第一章第一章 概述概述.1 1第二章第二章 產(chǎn)品原料技術(shù)規(guī)格產(chǎn)品原料技術(shù)規(guī)格.3 32.1 原料 .321.1 聚合配方.321.2 單體純度.3第三章第三章 設(shè)計數(shù)據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù).4 43.1 生產(chǎn)規(guī)模 .43.2 年生產(chǎn)時間 .43.3 消耗定額 .43.4 消耗分配 .43.5 操作時間-時間平衡 .43.5.1 聚合釜加料 .43.5.2 沉析槽 .43.6 生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)字 .43.7 操作條件為控制指標(biāo) .43.8 物化常數(shù) .5第四章第四章 計算過程計算過程.6 64.1 物料衡算 .64.1.1 聚合釜 .64.1.1.1 聚合釜物料衡算 .64.1.1.2 聚合釜的體積計算

2、 .74.1.1.3 聚合釜釜體的設(shè)計計算 .84.1.1.4 確定筒體高度 .84.1.1.5 釜體及夾套的強度計算.84.1.1.6 計算聚合釜重量.104.1.2 沉析槽 .114.1.2.1 沉析槽物料衡算.114.1.3 離心機 .134.1.3.1 離心脫水物料衡算.134.1.4 干燥 .144.1.4.1 氣流干燥物料衡算.144.1.4.2 沸騰干燥物料衡算.154.1.5 篩分包裝 .164.1.5.1 篩分包裝物料衡算.164.2 熱量衡算 .164.2.1 聚合釜熱量衡算 .16第五章第五章 PVCPVC 的懸浮聚合工藝流程敘述的懸浮聚合工藝流程敘述 .18185.1P

3、VC 的懸浮聚合工藝流程 .1851.1 懸浮法制備聚氯乙烯生產(chǎn)流程圖.18II5.1.2 準(zhǔn)備工作.185.1.3 聚合.185.1.4 分離.195.1.5 聚合物后處理.19參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).2020設(shè)計總結(jié)設(shè)計總結(jié).21211第一章第一章 概述概述1.11.1 PVCPVC 簡介簡介PVC 樹脂（polyvinylchloride）是重要的有機合成材料之一，是一個極性非結(jié)晶性高聚物，分子之間有較強的作用力，是一個堅硬而脆的材料；PVC 樹脂是一個極性非結(jié)晶性高聚物，分子之間有較強的作用力，是一個堅硬而脆的材料；抗沖擊強度較低。加入沖擊改性劑后，沖擊改性劑的彈性體粒子可以降低總的銀紋引發(fā)

4、應(yīng)力，并利用粒子自身的變形和剪切帶，阻止銀紋擴(kuò)大和增長，吸收掉傳人材料體內(nèi)的沖擊能，從而達(dá)到抗沖擊的目的。改性劑的顆粒很小，以利于增加單位重量或單位體積中改性劑的數(shù)量，使其有效體積份數(shù)提高，從而增強了分散應(yīng)力的能力。目前應(yīng)用比較廣泛的為有機抗沖擊改性劑。PVC 為無定形結(jié)構(gòu)的白色粉末，支化度較小。工業(yè)生產(chǎn)的 PVC 分子量一般在 5 萬12 萬范圍內(nèi)，具有較大的多分散性，分子量隨聚合溫度的降低而增加；無固定熔點，8085開始軟化，130變?yōu)檎硰棏B(tài)，160180開始轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)；有較好的機械性能，抗張強度 60MPa左右，沖擊強度 510kJ/m2；有優(yōu)異的介電性能。但對光和熱的穩(wěn)定性差，在 1

5、00以上或經(jīng)長時間陽光曝曬，就會分解而產(chǎn)生氯化氫，并進(jìn)一步自動催化分解，引起變色，物理機械性能也迅速下降，在實際應(yīng)用中必須加入穩(wěn)定劑以提高對熱和光的穩(wěn)定性。PVC 的生產(chǎn)方法主要有四種：懸浮聚合、本體聚合、乳液聚合和溶液聚合，其中懸浮法 PVC 樹脂產(chǎn)量最高，占 80%左右，溶液聚合法所占的比例很少，只用來生產(chǎn)涂料或特種產(chǎn)品。懸浮聚合和本體聚合法生產(chǎn)的 PVC 樹脂顆粒結(jié)構(gòu)和性能均相似，粒度約100160m,屬通用樹脂，廣泛用于建筑、輕工、農(nóng)業(yè)、電子電器、包裝等多方面，乳液聚合法的 PVC 樹脂的膠乳粒子粒度為 12m，經(jīng)噴霧干燥后，生成粒度分布1100m（平均 30m）的產(chǎn)品粒子，主要用作糊

6、樹脂。1.21.2 設(shè)計方案論證設(shè)計方案論證懸浮聚合法的典型生產(chǎn)工藝過程是將單體、水、引發(fā)劑、分散劑等加入反應(yīng)釜中，加熱，并采取適當(dāng)?shù)氖侄问怪３衷谝欢囟认逻M(jìn)行聚合反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后回收未反應(yīng)單體，離心脫水、干燥得產(chǎn)品。懸浮聚合所使用的單體或單體混合物應(yīng)為液體，要求單體純度99.98%。在工業(yè)生產(chǎn)中，引發(fā)劑、分子量調(diào)節(jié)劑分別加入到反應(yīng)釜中。引發(fā)劑用量為單體量的 0.1% 1%。2去離子水、分散劑、助分散劑、pH 調(diào)節(jié)劑等組成水相。水相與單體之比一般在75：2550：50 范圍內(nèi)。各種單體的懸浮聚合過程都采用間歇法操作。懸浮聚合是先將去離子水加到聚合釜內(nèi)，在攪拌下將聚合配方中的其他助劑如分散、緩

7、沖劑等加入，然后加引發(fā)劑，密封聚合釜并抽空。必要時可以用氮氣排除釜內(nèi)空氣使殘留氧含量降至最低，最后加入單體。單體的加入可通過計量或用合適的稱量容器按質(zhì)量加入。然后，通過反應(yīng)釜夾套中水和蒸汽混合的加熱裝置迅速將釜溫升至預(yù)定溫度并進(jìn)行聚合，為了縮短聚合周期，也可以在反應(yīng)釜脫氧后即開始加熱釜內(nèi)物料，到預(yù)定溫度時再加入單體，并開始聚合。聚合反應(yīng)開始后，釜內(nèi)就放熱。每 1kgVCM 生成 PVC 要釋放 1532kJ 熱量。這些熱量靠釜夾套冷卻水、內(nèi)冷管及釜頂冷凝器排去。釜內(nèi)需嚴(yán)格保持預(yù)定的聚合溫度以保證聚合物的分子量符合樹脂所要求的規(guī)格。反應(yīng)釜內(nèi)的壓力取決于聚合溫度下 VCM 的飽和蒸汽壓。如聚合反應(yīng)

8、溫度為 50，VCM 的飽和蒸汽壓為 0.7MPa,如聚合溫度為 60，VCM 的飽和蒸汽壓為 0.94MPa。在轉(zhuǎn)化率小于 70%時，由于有單體富相存在，釜內(nèi)壓力保持不變。當(dāng)轉(zhuǎn)化率大于 70%后，單體富相消失，釜壓開始下降。轉(zhuǎn)化率在 85%左右，釜壓大約下降 0.15MPa。對生產(chǎn)疏松型 PVC 顆粒，這時就可以加阻聚劑使聚合反應(yīng)終止。反應(yīng)釜可泄壓，剩余單體排入氣柜以待精制后再用。為確保釜溫釜壓恒定，常運用級聯(lián)控制系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)蒸汽和冷卻水或冷凍水的比例，逐漸降低冷卻水溫度來移去反應(yīng)逐漸加速所釋放出的越來越多的熱量，冷卻水的溫度在轉(zhuǎn)化率約 70%時為最低值。如改用高活性引發(fā)劑或以高活性引發(fā)劑為

9、主的復(fù)合引發(fā)劑，冷卻水溫就不會有這樣大的變化，因為這時聚合反應(yīng)的放熱比較均勻。PVC 淤漿中有殘余的 VCM。VCM 有致特殊肝癌的毒性。必須徹底脫除。VCM 的脫除可以在高壓釜中進(jìn)行，亦可在另一裝置中進(jìn)行。VCM 的脫除是采用汽提法，蒸汽溫度顯然應(yīng)高于 PVC 的 Tg，這樣方能使包裝在顆粒內(nèi)部的 VCM 脫除。VCM 的脫除速率還與顆粒的形態(tài)密切有關(guān)。疏松顆粒中的 VCM 較易脫除。脫除 VCM 后的 PVC 淤漿，經(jīng)中和、脫泡并經(jīng)離心分離、洗滌、干燥等工序，即可包裝成 PVC 樹脂產(chǎn)品。聚合釜內(nèi) PVC 淤漿出料后，如有黏釜現(xiàn)象，應(yīng)用高壓水沖洗，洗凈后方可投下一釜料。為了有效地防止黏釜，

10、在聚合投料前還可在釜壁涂防黏劑，優(yōu)良的防黏劑每涂一次，可經(jīng)許多次聚合而不發(fā)生黏釜，在聚合投料前還可以在釜壁涂脂的過程。3第二章第二章 產(chǎn)品原料技術(shù)規(guī)格產(chǎn)品原料技術(shù)規(guī)格2.12.1 原料原料21.1 聚合配方表 1 聚合反應(yīng)物料配方物料名稱單位投料量氯乙烯Kg32511軟水Kg55269分散劑 PVCKg3.7分散劑 HPMcKg2.4引發(fā)劑 EHPKg11.9NH4HCO3Kg2.8Na2SKg2.421.2 單體純度氯乙烯（VC） 控制項目單位技術(shù)指標(biāo)外觀無色透明液體,無機械雜質(zhì)純度%99.8聚合物含量10-614第三章第三章 設(shè)計數(shù)據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)3.13.1 生產(chǎn)規(guī)模生產(chǎn)規(guī)模年產(chǎn)聚氯乙烯 2.

11、3 萬噸。3.23.2 年生產(chǎn)時間年生產(chǎn)時間 年生產(chǎn)時間：8000h。3.33.3 消耗定額消耗定額 1.064 噸 VC/噸 PVC。3.43.4 消耗分配消耗分配聚合車間總收率 94%，總消耗 6%，根據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計各步驟的損失分配如下（以聚合釜內(nèi)反應(yīng)生成的聚合物為基準(zhǔn)）：聚合部分：粘壁、泄露、泡沫夾帶損失占 1%；沉析部分：破壞低聚物及吹風(fēng)降溫?fù)p失占 1%；離心部分：母液中帶走損失占 0.5%；干燥部分：飛揚、旋風(fēng)分離損失占 2%；篩分包裝部分：飛揚、旋風(fēng)分離及不合格損失占 1.5%。3.53.5 操作時間操作時間- -時間平衡時間平衡3.5.1 聚合釜加料水15minVC15min攪拌10

12、min升溫20min反應(yīng)5h30min 出料20min清釜置換等50min共計7h40min（取操作周期為 8 小時）3.5.2 沉析槽排氣、加料、回收51h升溫1h保溫0.5h冷卻0.5h出料6h共計9h取操作周期為 9h3.63.6 生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)字生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)字平均每釜產(chǎn)量：9250Kg/釜3.73.7 操作條件為控制指標(biāo)操作條件為控制指標(biāo)聚合溫度515出料壓力6 千克/m(表壓)轉(zhuǎn)化率90%沉析：溫度 75，操作規(guī)定加 42%液堿 19.83 升，加堿量 0.05-0.1%（母液內(nèi)含 NaOH 量） 。離心：為提高產(chǎn)品質(zhì)量，用 6075熱水洗滌，用水量取 2000 公斤。離心后含水約為 20

13、%。干燥：氣流干燥器出口物料含水 5%；沸騰干燥器出口物料含水 0.3%。3.83.8 物化常數(shù)物化常數(shù)42%堿液比重1.4510Kg/m鋼制設(shè)備比熱0.12Kcal/KgPVC 比熱0.42Kcal/KgVC 汽化6熱63 Kcal/Kg水蒸汽冷凝熱576 Kcal/Kg7第四章第四章 計算過程計算過程4.14.1 物料衡算物料衡算4.1.14.1.1 聚合釜聚合釜4.1.1.1 聚合釜物料衡算軟水、PVA、HPMc、EHP、NH4HCO3、Na2SVCPVC 產(chǎn)品 累計損失 PVC 聚合物料平衡圖1 平均每釜的 PVC 產(chǎn)量=（2.3107）（8103）h8h/4=5750/釜2 生成 P

14、VC 量=5750/釜/94%=6117.02/釜3 損失 PVC 量=6117.02/釜1%=61.17/釜4 PVC 向沉析槽出料量=6117.02kg/釜-61.17kg/釜=6055.85kg/釜5 VC 進(jìn)料量=5750/釜/94%/90%=6796.69/釜6 軟水進(jìn)料量=6796.69/釜（55269/32511）=11554.44/釜7 PVA 進(jìn)料量=6796.69kg/釜（3.7/32511）=0.77kg/釜8 HPMc 進(jìn)料量=6796.69kg/釜（2.4/32511）=0.50kg/釜9 EHP 進(jìn)料量=6796.69kg/釜（11.9/32511）=2.49kg/

15、釜10 NH4HCO3 進(jìn)料量=6796.69kg/釜（2.8/32511）=0.59kg/釜11 Na2S 進(jìn)料量=6796.69kg/釜（2.4/32511）=0.50kg/釜PVC裝置812 VC 出料量=6796.69kg/釜10%=679.67kg/釜聚合釜的物料平衡表4.1.1.2 聚合釜的體積計算查表得（常溫下）VC 密度 910m3 軟水密度 1000m3 1 VC=6796.69/釜910m3= 7.469m3釜2 軟水=11554.44/h1000m3= 11.554m3釜3 總=VC+軟水=（7.469+11.554）m3釜= 19.023m3釜4 R=總=19.023

16、m3釜/0.9=21.14m3釜物料名稱進(jìn)料量（/釜）出料量（ /釜）VC6796.69679.67軟水11554.4411754.44二次用水200-PVA0.770.77HPMc 0.500.50EHP2.492.49NH4HCO30.590.59Na2S0.500.50PVC06055.85損失 PVC061.17合計18555.9818555.9894.1.1.3 聚合釜釜體的設(shè)計計算 確定筒體和封頭的直徑 ：已計算出反應(yīng)釜容積為 21.14m3，查化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書P38 i=H/Di 可取 11.3，故取 i=1.3。從工藝上了解到反應(yīng)狀態(tài)，取裝料系數(shù) =0.9 。所以

17、反應(yīng)釜直徑計算如下：Di=（4Ri）13=2.75m圓整到公稱直徑系列標(biāo)準(zhǔn)，取 Di=2800mm.封頭取相同的內(nèi)徑。其曲面高度由表橢圓形封頭的幾何量與質(zhì)量 （化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書P113） ，查得曲面高度 hi=700mm ，直邊高度 h0取 40mm.4.1.1.4 確定筒體高度Di=2800mm, h0=40mm 時，查化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書P113 得：封=3.1198m筒體每一米高的容積由表圓柱形筒體的容積、內(nèi)表面積和質(zhì)量 （化工設(shè)備機械基礎(chǔ)P112）查得1=6.158m/m。筒體高度估算：H=(R -封)/1=2.93m取 H=2900mm于是 R=H/ Di=2

18、900/2800=1.04 所以取 R=1.3確定夾套直徑：由夾套直徑和筒體直徑的關(guān)系查得Dj= Di+200=3000mm夾套高度：Hj=(R -封)/ 1=2.58m4.1.1.5 釜體及夾套的強度計算 筒體及夾套的受力分析工藝提供的條件是：釜體內(nèi)的工作壓力 0.8MPa，夾套工作壓力 1.0 MPa。所以夾套的筒體及封頭承受 1.0 MPa 內(nèi)壓，而釜體和下封頭即承受 0.8MPa 內(nèi)壓又承受1.0 MPa 的外壓。最不好的工作條件是在停止操作時釜體內(nèi)壓而夾套的有蒸汽壓力。此時釜體將承受 1.0 MPa 的外壓作用。 計算夾套筒體與封頭厚度10夾套筒體與內(nèi)筒的環(huán)焊縫，因為無法損傷檢查，故

19、從表焊縫系數(shù)查得不帶墊板單面的環(huán)向?qū)雍缚p系數(shù)是 =0.6,從安全角度計算，夾套上所有的焊縫均取=0.6，封頭采用由鋼板拼制而成的標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，由已知工藝要求和參數(shù)，選用Q235-B 熱軋鋼板。查表壓力容器用碳素鋼的許用壓力 （化工設(shè)備機械基礎(chǔ)P125）得，在 5150C 下的許用壓力是t=113MPa,夾套加熱系統(tǒng)裝有安全閥，選取壓力 P=1.1Pw（化工設(shè)備機械基礎(chǔ)P123）.再由表鋼板圓度常用規(guī)格及其負(fù)偏差及表腐蝕余量 ，取壁厚附加量中的鋼板厚度負(fù)偏差 C1=0.9mm,單面腐蝕余量 C2=2mm。厚度計算如下：d=pDj/（2t-p）+C1+C2=27.435mm凸形封頭的壁厚附加量也

20、只考慮 C1，C2，加工成型的減薄量由制造廠根據(jù)加工條件來制定，以保證壁厚符合圖紙的數(shù)值。取 C1=0.9mm，C2=2mm.，C3=0.5mm。由下面公式計算出凸形封頭的壁厚d=pDj/(2t-0.5p)+C1+C2+C3=27.835mm圓整到 28mm。 計算內(nèi)筒體的厚度筒體材料也適用 Q235-B 熱軋鋼板， 為雙面焊接系數(shù)，取 =0.85，承受 0.8 MPa 內(nèi)壓，筒體厚度為d pDi/（2t-p）+C1+C2=15.785mm承受 1.0 MPa 外壓時厚度為簡化起見，首先假設(shè)名義壁厚 n=28mm,則e=n- C1-C2=28-0.9-2=25.1mm D0= Di+2n=28

21、00+228=2856mm已知：h0橢圓形封頭的直邊高度 ，由 Di=2800mm 查表橢圓形封頭的幾何量與質(zhì)量 （化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書P113）得 h0=40mm，hi橢圓形封頭的曲面高度查上表得 hi=700mm。 L= H+1/3hi=3133.3mm因此 L/ D01.2 D0/e =1.097查書化工設(shè)備機械基礎(chǔ)P150 表可得 A=0.0009由 P151 表可得 Q235-B 熱軋鋼板 1500C 時的 B=110MPaP=B/( D0/e)=0.967 MPa 1.0 MPa所以以上假設(shè)滿足設(shè)備工作需求，當(dāng)名義厚度 n=30mm 時，筒體可以穩(wěn)定工作。 內(nèi)筒體封頭承受

22、 0.8 MPa 內(nèi)壓，d pDi/（2t-0.5p）+C1+C2+C3=16.25mm承受 1.0 MPa 外壓，e=n-C1-C2=30-0.9-2=27.1mm標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭外壓計算當(dāng)球面半徑Ri=kDi=0.92800=2520mm由化工設(shè)備基礎(chǔ)P150,公式A=0.125/( Ri/e)=0.0013查書化工設(shè)備機械基礎(chǔ)P151 表可得，B=118 MPaP=B/( Ri/e)=1.24 MPa 0.81.1=0.88 MPa筒體可以穩(wěn)定工作。 計算結(jié)果釜體夾套筒體壁厚30mm28mm封頭壁厚30mm28mm124.1.1.6 計算聚合釜重量查表得 Q235-B 熱軋鋼板密度 p=7

23、850Kg/m。查化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書P112 表得：1 米高筒節(jié)鋼板重量W1=2094Kg/m。釜體筒體重量 Wi=HW1=2.92094=6072.6Kg標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭重量 W封=0.345(Di+)+ h0 （Di+) p10-9 =0.345(2800+30)+40 （2800+32）32785010-9 =2126.92Kg所以，21.14m的聚合釜自重為： W=Wi+2W封=6072.6+22126.92=10326.44Kg4.1.24.1.2 沉析槽沉析槽4.1.2.1 沉析槽物料衡算進(jìn)料除聚合釜來料外，尚需加液堿和通入直接蒸汽。按工藝條件規(guī)定加42%NaOH 溶液 1

24、9.83 升，重量為 1.4519.83=28.75Kg；其中含：純 NaOH 28.75Kg42%=12.08Kg；水 28.75Kg-12.08Kg=16.67Kg。假定未反應(yīng)的 VC 液體全部在沉析槽內(nèi)氣化返回氣柜予以回收。堿處理時，通直接蒸汽升溫所產(chǎn)生冷凝水量可由熱量衡算求得。設(shè)備及物料升溫（包括 VC 氣化）需熱量計算表13名稱重量Kgt 初t 終 TCKcal/Kg熱量KCal設(shè)備10326.442075550.1268154.504水11754.45075251293860PVC6055.85075250.4263585.9VC679.75075平均 6063Kcal/Kg(汽化

25、熱)42821.1合計28816.34468421.5注：明膠及堿等助劑所占比例甚微并入水中一起算。取熱損失為 10%，每個沉析槽在每次操作中需通入蒸汽量 W 為W=468421.51.1/576=894.55Kg沉析槽物料平衡表名稱進(jìn)料Kg出料KgPVC6055.855995.29水11754.4412612.01蒸汽冷凝水840.90-液堿，其中：水 NaOH16.6712.08-12.08PVA、HPMc、EHP、NH44.854.8514HCO3、Na2S未反應(yīng) VC679.67-氣化回收 VC-679.67損失 PVC-61.17合計19364.4619364.46注：舉例時為簡化計

26、算假定聚合過程及回收單體過程中均無單體損失，而實際生產(chǎn)是有損失的，應(yīng)予以考慮。由這一計算步驟可以看到，有些物料衡算的計算過程是與熱量衡量、設(shè)備設(shè)計結(jié)合在一起的，不僅間歇過程存在這種情況，連續(xù)過程的物料衡算也有這種情況。4.1.34.1.3 離心機離心機4.1.3.1 離心脫水物料衡算從這步操作開始轉(zhuǎn)入連續(xù)操作過程，計算基準(zhǔn)相應(yīng)轉(zhuǎn)換為 Kg/h，根據(jù)全年的生產(chǎn)任務(wù)和生產(chǎn)時間求出每小時 PVC 產(chǎn)量為： 23000 噸/8000h=2.875 噸/h產(chǎn)品中含水 0.3%，折合絕干樹脂量，應(yīng)為： 2875Kg/h0.997=2866.375Kg/h考慮到各步損失后，離心機進(jìn)料中應(yīng)含有絕干樹脂量為：

27、2866.3750.98/0.94=2988.35Kg/h按沉析槽出料的組成，以 2988.35Kg/h 為基準(zhǔn)求出離心機進(jìn)料中其它各組分相應(yīng)的量： 水： 12612.012988.35/5995.29=6286.45Kg/h15 PVA 等： （12.08+4.85）（2988.35/5995.29）=8.439Kg/h離心操作中 PVC 損失量為： 2866.375（0.005/0.94）=15.247Kg/h離心脫水后的濕物料內(nèi)仍含 20%水分，則含水量為： （2988.35-15.247）（0.20/0.80）=743.28Kg/h離心機物料平衡表名稱進(jìn)料Kg/h出料Kg/hPVC29

28、88.352866.375濕物料含水-743.28母液中含水6286.457649.898 PVA 等8.4398.439洗滌熱水2000-PVC 損失-15.247合計11283.23911283.2394.1.44.1.4 干燥干燥4.1.4.1 氣流干燥物料衡算PVC 損失量為 2866.3751%=28.66Kg/h,則出料 PVC 量為 2866.375-28.66=2837.715Kg/h含水量為 2837.715（0.05/0.95）=149.35Kg/h16物料平衡表名稱進(jìn)料Kg/h出料Kg/hPVC2866.3752837.715水743.28149.35PVC 損失-28.

29、66 脫走水分-593.93合計3609.6553609.655注：空氣量結(jié)合設(shè)備計算求得。54.1.4.2 沸騰干燥物料衡算PVC 損失量 2837.7151%=28.38Kg/h,出料 PVC 量 2837.715-28.38=2809.335Kg/h出口物料含水量 2809.335（0.003/0.997）=8.45Kg/h物料平衡表名稱進(jìn)料Kg/h出料Kg/hPVC2837.7152809.335水149.358.45PVC 損失-28.3817 脫走水分-140.9合計2987.0652987.065注：空氣量由設(shè)備計算求得。4.1.54.1.5 篩分包裝篩分包裝4.1.5.1 篩分

30、包裝物料衡算5.5.1 篩分包裝物料衡算絕干 PVC 損失量為 2809.3351.5%=42.14Kg/h,則包裝入庫的絕干 PVC 量應(yīng)為2809.335-42.14=2767.20Kg/h,隨 PVC 樹脂損失的相應(yīng)水量應(yīng)為42.140.3%=0.13Kg/h出水量：8.45-0.13=8.32Kg/h。物料平衡表名稱進(jìn)料Kg/h出料Kg/hPVC2809.3352767.20水8.458.32損失 PVC-42.14 損失水-0.13合計2817.792817.794.24.2 熱量衡算熱量衡算4.2.14.2.1 聚合釜熱量衡算聚合釜熱量衡算對數(shù)平均溫差：tm=(T-t1)-(T-t

31、2)/ln(T-t1)/ (T-t2)=(75-20)-(75-50)/ln(75-20)/(75-50)=38.05由前面計算可知傳熱量 Q=468421.5Kcal18通過查資料知總傳熱系數(shù) K=460 Kcal/m總傳熱面積 A=Q/(Ktm)=468421.5/(46038.05)=26.76m 查化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書P113 表得夾套封頭內(nèi)表面積 A封=10.1329m。夾套筒體面積 Aj=DjHj=32.58=24.30m總傳熱面積 A=Aj+A封=24.30+10.1329=34.43 m26.76m綜上熱量衡算中的 A 取值 34.43 m是可行的，此反應(yīng)釜設(shè)計合理。

32、19第五章第五章 PVC 的懸浮聚合工藝流程敘述的懸浮聚合工藝流程敘述5.15.1PVCPVC 的懸浮聚合工藝流程的懸浮聚合工藝流程51.1 懸浮法制備聚氯乙烯生產(chǎn)流程圖5.1.2 準(zhǔn)備工作先將去離子水經(jīng)計量后加入聚合釜中，開動攪拌，依次加入事先準(zhǔn)備好的分散劑溶液、水相阻聚劑硫化鈉溶液和緩沖劑碳酸氫銨溶液。5.1.3 聚合升溫至規(guī)定的溫度，加入溶有引發(fā)劑的單體溶液，聚合反應(yīng)即開始。夾套通低溫水（50）進(jìn)行冷卻，嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度，使反應(yīng)溫度波動范圍不超過5。PVC不溶于單體VC中，但PVC可吸收單體達(dá)27%（被單體所溶脹） ，形成具有黏性的凝膠，當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)70%以上時，游離的單體數(shù)目急劇減少，釜

33、內(nèi)壓力遂即開始下降，20而當(dāng)游離的單體消失時壓力明顯下降。然后，聚合反應(yīng)在凝膠內(nèi)進(jìn)行。此時，體系的黏度增加，鏈自由基由原來的伸展?fàn)顟B(tài)變?yōu)榫砬鸂顟B(tài)，鏈段重排受阻，鏈自由基末端被包裹，雙基終止困難，終止速率常數(shù)Kt顯著下降；但是，體系的黏度還不致于妨礙單體的擴(kuò)散，即鏈增長反應(yīng)還能進(jìn)行，鏈增長反應(yīng)速率常數(shù)Kp變化不大，Kp/(Kt)增加了近7倍8倍。因此，開始自動加速現(xiàn)象，聚合速率顯著增加。當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)80%85%時，單體數(shù)量減少，聚合速率下降；通常根據(jù)反應(yīng)釜壓達(dá)規(guī)定值后結(jié)束反應(yīng)，出料壓力為6千克/m(表壓)。5.1.4 分離終止反應(yīng)的方法是加入鏈終止劑。此時，迅速減壓脫除未反應(yīng)的單體，進(jìn)入單體回收系統(tǒng)，但此時 PVC 漿料中仍含有 2%3%的氯乙烯。由于氯乙烯是致癌物質(zhì)，產(chǎn)品 PVC 中單體氯乙烯含量要求低于 10-5甚至 10-6。因此，反應(yīng)物料應(yīng)進(jìn)行“單體剝離”或稱為“汽提” 。PVC 樹脂漿料自塔頂送入塔內(nèi)與塔底通入的水蒸氣逆向流動，氯乙烯與水蒸氣自塔頂逸出，用真空泵抽至油水分離器與水分離后進(jìn)入氣柜，經(jīng)壓縮精餾后循