聚氯乙烯生產(chǎn)工藝

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 聚 氯 乙 烯 生 產(chǎn) 工 藝學(xué) 院: 材料與化工專 業(yè): 材料科學(xué)與工程 姓 名: 劉逾 學(xué) 號(hào)： 045任課老師：陳永引言 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(jī)械強(qiáng)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(gè)領(lǐng)域,尤其是近年來(lái)建筑市場(chǎng)對(duì)PVC產(chǎn)品的巨大需求,使其成為具備相當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)塑料品種。 PVC主要成份為聚氯乙烯， 色澤鮮艷、耐腐蝕、牢固耐用，由于在制造過(guò)程中增加了增塑劑、抗老化劑等一些有毒輔助材料來(lái)增強(qiáng)其耐熱性，韌性，延展性等，故其產(chǎn)品一般不存放食品和藥品。它是當(dāng)今世界上深受喜愛(ài)、頗為流行并且也被廣泛應(yīng)用的一種合成材料

2、。它的全球使用量在各種合成材料中高居第二。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅僅1995年一年， PVC在歐洲的生產(chǎn)量就有五百萬(wàn)噸左右，而其消費(fèi)量則為五百三十萬(wàn) 噸。在德國(guó)，PVC的生產(chǎn)量和消費(fèi)量平均為一百四十萬(wàn)噸。PVC正以4%的增長(zhǎng)速度在全世界范圍內(nèi)得到生產(chǎn)和應(yīng)用。近年來(lái)PVC 在東南亞的增長(zhǎng)速度尤為顯著，這要?dú)w功于東南亞各國(guó)都有進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的迫切需求。我國(guó)聚氯乙烯工業(yè)起步于于50年代，僅次于酚醛樹(shù)脂是最早工業(yè)化生產(chǎn)的熱塑性樹(shù)脂，第一個(gè)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(guó)各地的PVC裝置相繼建成投產(chǎn)，到目前為止，我國(guó)有PVC樹(shù)脂生產(chǎn)企業(yè)80余家，遍布全國(guó)29個(gè)省、市、自治

3、區(qū)，總生產(chǎn)能力達(dá)220萬(wàn)噸年7075萬(wàn)t/a。PVC樹(shù)脂在我國(guó)塑料工業(yè)中具有舉足輕重的地位，同時(shí)PVC作為氯堿工業(yè)中最大的有機(jī)耗氯產(chǎn)品，對(duì)維持氯堿工業(yè)的氯堿平衡具有極其重要的作用。 本設(shè)計(jì)為聚氯乙烯車間聚合工段工藝。本次設(shè)計(jì)采用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(guān)事項(xiàng)及合成聚氯乙烯的流程和設(shè)備，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)工藝做出了詳細(xì)的敘述。目錄引言第1章 總論41.1概述41.1.1意義與作用41.1.2國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀以發(fā)展前景41.1.3產(chǎn)品的性質(zhì)與特點(diǎn)51.1.4產(chǎn)品的主要用途61.1.5 產(chǎn)品的生產(chǎn)方法概述61.1.6產(chǎn)品的原料與規(guī)格 91.6.1主要原料規(guī)格及技術(shù)指標(biāo)91.6.

4、2產(chǎn)品規(guī)格10第2章 工藝設(shè)計(jì)原理與工藝流程圖說(shuō)明102.1工藝原理112.2工藝條件影響因素112.3工藝路線選擇132.3.1工藝路線選擇原則132.3.2具體工藝路線 142.3.2工藝流程示意圖 152.4工藝參數(shù)16第3章 物料衡算物料衡算163.1物料衡算的意義與作用173.2物料衡算的方法與步驟173.3物料衡算18第4章 熱量衡算194.1能量衡算的意義與作用194.2熱量衡算以所需熱質(zhì)的量20第5章 設(shè)備選型235.1選型原則235.2關(guān)鍵設(shè)備選擇235.2.1塔（釜）的計(jì)算235.2.2塔（釜）的高度與直徑的計(jì)算265.2.3塔（釜）的壁厚計(jì)算275.2.4傳熱元件的計(jì)算2

5、85.2.5攪拌器的選擇295.3其他設(shè)備的選擇34第6章 車間布置設(shè)計(jì)的原則346.1車間布置設(shè)計(jì)的原則356.1.1車間設(shè)備布置的原則356.1.2車間設(shè)備平面布置的原則356.1.3車間設(shè)備立面布置的原則356.2車間設(shè)備布置366.2.1車間設(shè)備平面布置366.2.2車間設(shè)備立面布置36第7章 環(huán) 境 保 護(hù) 與 安 全 措 施 363637 37 38參考文獻(xiàn)39第1章 總論1. 1 概述1.1.1意義與作用聚氯乙烯（PVC）是國(guó)內(nèi)外高速發(fā)展的合成材料中5大熱塑性合成樹(shù)脂之一，以其價(jià)廉物美的特點(diǎn)，占合成樹(shù)脂消費(fèi)量的29%左右，僅次于聚乙烯（PE），居第二位。由于它具有優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕

6、性、電絕緣性、陰燃性、物理及機(jī)械性能、抗化學(xué)藥品性能、質(zhì)輕、強(qiáng)度高且易加工、成本低，可通過(guò)模壓、層合、注塑、擠塑、壓延、吹塑中空等方式進(jìn)行加工，是一種能耗少、生產(chǎn)成本低的產(chǎn)品。因而聚氯乙烯（PVC）制品廣泛用二工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、電子電氣、交通運(yùn)輸、電力、電訊和包裝及人們生活中的各個(gè)領(lǐng)域。聚氯乙烯（PVC）硬質(zhì)制品可代替金屬制成各種工業(yè)行材、門窗、管道、閥門絕緣板及防腐材料等，還可以做收音機(jī)、電話、電視機(jī)、蓄電池外殼及家具、玩具等。其輕質(zhì)品可制成薄膜用以制作雨披、臺(tái)布、包裝材料以及農(nóng)膜，還可制成人造革、電線、電纜等的絕緣層1。1.1.2國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀及發(fā)展前景聚氯乙烯（PVC）廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)

7、、建筑、交通運(yùn)輸、電力電訊和包裝等各領(lǐng)域。2006年我國(guó)PVC生產(chǎn)能力約為972萬(wàn)噸，產(chǎn)量為920萬(wàn)噸，凈進(jìn)口量達(dá)151萬(wàn)噸，消費(fèi)年增長(zhǎng)率在9.5左右。隨著節(jié)水灌溉、建筑化學(xué)建材、包裝、電子電氣、汽車等下游行業(yè)對(duì)PVC需求的快速增長(zhǎng)，未來(lái)幾年我國(guó)對(duì)聚氯乙烯(PVC)的需求仍將保持較高的增長(zhǎng)速度。2007年全球PVC消費(fèi)量約為3100萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)到2010年我國(guó)PVC樹(shù)脂的需求量將達(dá)1100萬(wàn)噸，2020年將達(dá)到2160萬(wàn)噸。預(yù)計(jì)到2010年全球PVC的需求量將達(dá)到3490萬(wàn)噸，2020年將達(dá)到4600萬(wàn)噸。聚氯乙烯按聚合方法分四大類：懸浮法聚氯乙烯，乳液法聚氯乙烯、本體法聚氯乙烯、溶液法聚氯乙烯

8、2。1.1.3產(chǎn)品性質(zhì)與特點(diǎn)中文名稱： 聚氯乙烯英文名稱： Polyvinyl chloride polymer 簡(jiǎn)稱： PVC玻璃轉(zhuǎn)變溫度: 87 熔點(diǎn): 212導(dǎo)熱率(): 0.16 W/m·K 熱膨脹系數(shù)(): 810-5 /K 熱容(c): 0.9 kJ/(kg·K) 吸水率 (ASTM): 0.04-0.4% 聚氯乙稀是一種無(wú)毒、無(wú)臭的白色粉末。電絕緣性優(yōu)良，一般不會(huì)燃燒，在火焰上能燃燒并放出HCl，但離開(kāi)火焰即自熄，是一種“自熄性”、“難燃性”物質(zhì)。主要用于生產(chǎn)透明片、管件、金卡、輸血器材、軟、硬管、板材、門窗、異型材、薄膜、電絕緣材料、電纜護(hù)套、輸血料等3。聚

9、氯乙稀具有阻燃（阻燃值為40以上）、耐化學(xué)藥品性高（耐濃鹽酸、濃度為90的硫酸、濃度為60的硝酸和濃度20的氫氧化鈉）、機(jī)械強(qiáng)度及電絕緣性良好的優(yōu)點(diǎn)。但其耐熱性較差，軟化點(diǎn)為80，于130開(kāi)始分解變色，并析出HCI3。 聚氯乙烯由氯乙烯單體通過(guò)自由基聚合而成，聚合度n一般在50020000范圍內(nèi)，其分子結(jié)構(gòu)式如下：從產(chǎn)品分類看，PVC屬于三大合成材料(合成樹(shù)脂、合成纖維、合成橡膠)中的合成樹(shù)脂類，其中包括五大通用樹(shù)脂，聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS、ABS樹(shù)脂。1.1.4聚氯乙烯的主要用途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

10、，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(guò)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(wú)襯底的人造革則是直接由壓延機(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(lái)制作皮箱、皮包、書(shū)的封面、沙發(fā)及汽

11、車的坐墊等，還有地板革，用作建筑物的鋪地材料。4.PVC泡沫制品軟質(zhì)PVC混煉時(shí)，加入適量的發(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。也可用擠出機(jī)基礎(chǔ)成低發(fā)泡硬PVC板材和異型材，可替代木材試用，是一種新型的建筑才材料。5.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如月餅包裝盒。6. PVC糊樹(shù)脂將PVC分散在液體增塑劑中，使其溶脹塑化而成增塑溶膠，通常用乳液或微懸浮樹(shù)脂，還需加穩(wěn)定劑、填料、著色劑等，經(jīng)充分?jǐn)嚢?，脫氣泡后，配成PVC

12、糊，再用進(jìn)、浸漬、澆鑄或搪塑等加工成各種制品。如衣架、工具手柄、圣誕樹(shù)等。7.PVC硬板和板材PVC中加入穩(wěn)定劑、潤(rùn)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。8.PVC其他門窗有硬質(zhì)異型材料組裝而成。在有些國(guó)家已與木門窗鋁窗等共同占據(jù)門窗的市場(chǎng)；仿木材料、代鋼建材(北方、海邊)；中空容器4。1.1.5產(chǎn)品的生產(chǎn)方法概述聚氯乙烯由氯乙烯單體通過(guò)自由基聚合而成，聚合度n一般在500-2000

13、0范圍內(nèi)，其分子結(jié)構(gòu)式如下：聚氯乙烯按聚合方法分四大類：懸浮法聚氯乙烯，乳液法聚氯乙烯、本體法聚氯乙烯、溶液法聚氯乙烯。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)采用懸浮發(fā)生產(chǎn)聚乙烯。懸浮法(主要是水相懸浮法)生產(chǎn)的氯化聚氯乙烯為非均質(zhì)產(chǎn)品,溶解度相對(duì)于溶液法產(chǎn)品低,但熱穩(wěn)定性高,主要用于制造管材、管件、板材等5。1.5.1本體法聚合生產(chǎn)工藝 本體聚合生產(chǎn)工藝，其主要特點(diǎn)是反應(yīng)過(guò)程中不需要加水和分散劑。聚合分2步進(jìn)行，第1步在預(yù)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(qiáng)攪拌(相對(duì)第2步聚合過(guò)程)的作用下，釜內(nèi)保持恒定的壓力和溫度進(jìn)行預(yù)聚合。當(dāng)VCM的轉(zhuǎn)化率達(dá)到8%-12%停止反應(yīng)，將生成的“種子”送人聚合釜內(nèi)進(jìn)

14、行第2步反應(yīng)。聚合釜在接收到預(yù)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(chǔ)上繼續(xù)聚合，使“種子”逐漸長(zhǎng)大到一定的程度，在低速攪拌的作用下，保持恒定壓力進(jìn)行聚合反應(yīng)。當(dāng)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到60%一85%(根據(jù)配方而定)時(shí)終止反應(yīng)，并在聚合釜中脫氣、回收未反應(yīng)的單體，而后在釜內(nèi)汽提，進(jìn)一步脫除殘留在PVC粉料中的VCM，最后經(jīng)風(fēng)送系統(tǒng)將釜內(nèi)PVC粉料送往分級(jí)、均化和包裝工序。1.5.2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(shù)脂（E-PVC），工業(yè)生產(chǎn)分兩個(gè)階段：第一階段氯乙烯單體經(jīng)乳液聚合反應(yīng)生成聚氯乙烯膠乳，它是直徑0.

15、13微米聚氯乙烯初級(jí)粒子在水中的懸浮乳狀液。第二階段將聚氯乙烯膠乳，經(jīng)噴霧干燥得到產(chǎn)品聚氯乙烯糊樹(shù)脂，它是初級(jí)粒子聚集而成得的直徑為1100微米，主要是2040微米的聚氯乙烯次級(jí)粒子。這種次級(jí)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。1.5.3懸浮聚合生產(chǎn)工藝 因采用懸浮法PVC生產(chǎn)技術(shù)易于調(diào)節(jié)品種，生產(chǎn)過(guò)程易于控制，設(shè)備和運(yùn)行費(fèi)用低，易于大規(guī)模組織生產(chǎn)而得到廣泛的應(yīng)用，成為諸多生產(chǎn)工藝中最主要的生產(chǎn)方法。 工藝特點(diǎn)：懸浮聚合法生產(chǎn)聚氯乙烯樹(shù)脂的一般工藝過(guò)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

16、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,并加入可溶于單體的引發(fā)劑或引發(fā)劑乳液,保持反應(yīng)過(guò)程中的反應(yīng)速度平穩(wěn),然后升溫聚合,一般聚合溫度在4570之間。使用低溫聚合時(shí)(如4245),可生產(chǎn)高分子質(zhì)量的聚氯乙烯樹(shù)脂；使用高溫聚合時(shí)(一般在6271)可生產(chǎn)出低分子質(zhì)量(或超低分子質(zhì)量)的聚氯乙烯樹(shù)脂。近年來(lái),為了提高聚合速度和生產(chǎn)效率,國(guó)外還研究成功兩步懸浮聚合工藝,一般是第一步聚合度控制在600左右,在第二步聚合前加入部分新單體繼續(xù)聚合。采用兩步法聚合的優(yōu)點(diǎn)是顯著縮短了聚合周期,生產(chǎn)出的樹(shù)脂具有良好的凝膠性能、模塑性能和機(jī)械強(qiáng)度?，F(xiàn)在懸浮法聚氯乙烯品種日益廣泛,應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣,除了

17、通用型的樹(shù)脂外,特殊用途的專用樹(shù)脂的開(kāi)發(fā)越來(lái)越引起PVC廠家的關(guān)注,球形樹(shù)脂、高表觀密度建材專用樹(shù)脂、消光樹(shù)脂、超高(或超低)分子質(zhì)量樹(shù)脂等已成為開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)7。 懸浮法PVC的發(fā)展趨：在工業(yè)化生產(chǎn)PVC時(shí),以懸浮法產(chǎn)量最大,懸浮法生產(chǎn)具有設(shè)備投資少和產(chǎn)品成本低等優(yōu)點(diǎn)。各種聚合方法的發(fā)展方向是逐步向懸浮法聚合生產(chǎn)路線傾斜,一些過(guò)去采用其它方法生產(chǎn)的樹(shù)脂品種已開(kāi)始采用懸浮聚合工藝生產(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(kāi)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(shè)備費(fèi)用低,生產(chǎn)效率高,工藝難題少,已引起了各國(guó)科研院所和生產(chǎn)廠家的重視。另外,為進(jìn)一步提高懸浮法生產(chǎn)的通用

18、樹(shù)脂和專用樹(shù)脂的質(zhì)量,提高產(chǎn)品的專用化、市場(chǎng)化水平,國(guó)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(jìn)一步提高了聚合轉(zhuǎn)化率,縮短了聚合周期,提高了生產(chǎn)效率,同時(shí)也開(kāi)發(fā)出一系列性能好、易于加工的PVC專用樹(shù)脂如:超高(或超低)聚合度樹(shù)脂、高表觀密度樹(shù)脂、無(wú)皮樹(shù)脂、耐輻射樹(shù)脂、醫(yī)用樹(shù)脂、耐熱樹(shù)脂等?？梢?jiàn),各種專用料的開(kāi)發(fā)是懸浮聚合樹(shù)脂發(fā)展的標(biāo)志,是提高產(chǎn)品使用性能、開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域的重要手段81.4 原料與產(chǎn)品規(guī)格1.4.1主要原料規(guī)格及技術(shù)指標(biāo) 單體純度用于懸浮聚合的氯乙烯單體純度在99%以上，其他雜質(zhì)的含量如表1-3所示。表1-3 原輔材料規(guī)格序號(hào)名稱含量1乙烯0.00022丙

19、烯0.00023乙炔0.00024丁二烯0.00025-丁烯-炔06二氧化合物0.00017水0.058HCl0去離子水規(guī)格如表1-4所示。表1-4 去離子水的規(guī)格序號(hào)項(xiàng)目數(shù)值1導(dǎo)電率/0.52pH值7.03氧含量,0.000014硬度05SiO2,06SO3,0.000017氯,08蒸發(fā)殘留物01.4.2產(chǎn)品規(guī)格產(chǎn)品及副產(chǎn)品規(guī)格見(jiàn)表1-5。表1-5 產(chǎn)品規(guī)格序號(hào)純度單體含量其它雜質(zhì)H2OPH備注精聚氯乙烯99%0.10.60.32.7-3.7優(yōu)級(jí)品精聚氯乙烯98%0.11.00.92.5-3.8一等品精聚氯乙烯97%0.21.51.32.5-3.8合格精聚氯乙烯87%2.53.51.52.5

20、-3.8第2章 工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算2.1 工藝原理氯乙烯的聚合屬于自由基型聚合反應(yīng)。聚合時(shí)采用的引發(fā)劑為油溶性的偶氮類、有機(jī)過(guò)氧化物類和氧化還原引發(fā)體系。反應(yīng)迅速，同時(shí)放出大量的反應(yīng)熱。鏈增長(zhǎng)的方工為頭尾相連。聚合反應(yīng)過(guò)程存在著嚴(yán)重的增長(zhǎng)鏈向單體的轉(zhuǎn)移，是影響產(chǎn)物相對(duì)分子質(zhì)量的主要因素，這種鏈轉(zhuǎn)移隨溫度的升高而加快。聚氯乙烯由氯乙烯單體通過(guò)自由基聚合而成，聚合度n一般在500-20000范圍內(nèi)，其分子結(jié)構(gòu)式如下：氯乙烯的懸浮聚合是生產(chǎn)聚氯乙烯的主要方法。具有操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品質(zhì)量好，經(jīng)濟(jì)效益好，用途廣泛等特點(diǎn)，適于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。在樹(shù)脂質(zhì)量上，用懸浮聚合生產(chǎn)的樹(shù)脂的孔隙率提高了300%以

21、上，經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理的樹(shù)脂其單體氯乙烯的殘留量由原來(lái)的0.1%降到0.0005%以下。同時(shí)設(shè)備結(jié)構(gòu)改進(jìn)，大型化和采用計(jì)算機(jī)數(shù)控聯(lián)機(jī)質(zhì)量控制，使批次之間樹(shù)脂質(zhì)量更加穩(wěn)定。另外，清釜技術(shù)和殘留單體回收技術(shù)的發(fā)展，減少了開(kāi)釜次數(shù)，進(jìn)而減少了氯乙烯單體的釋放量；采用燒結(jié)，冷凝或吸收方法汽提品和處理廢氣，進(jìn)一步減少了氯乙烯單體的消耗。2.2 工藝條件影響因素聚氯乙烯聚合時(shí)主要影響因素討論如下:1.單體純度 用于懸浮聚合的氯乙烯單體純度在99.9%以上。生產(chǎn)原料對(duì)聚氯乙烯質(zhì)量很重要。氯乙烯雜質(zhì)含量應(yīng)盡可能低一些，其中脫鹽水PH值要近乎中性，為6.5-7.5，導(dǎo)率應(yīng)小于2um/cm。乙炔參與聚合后,形成不飽和鍵

22、使產(chǎn)物熱穩(wěn)定性變壞。不飽和多氯化物存在，不但降低聚合速率、降低產(chǎn)物聚合度還容易產(chǎn)生支鏈，使產(chǎn)品性能變壞。2.引發(fā)劑 多用有機(jī)過(guò)氧化物和偶氮類引發(fā)劑，其中有機(jī)過(guò)氧化物為過(guò)氧化二碳酸酯、過(guò)氧化酯類。它們可以單獨(dú)使用，也可以兩種或兩種以上引發(fā)活性不同的引發(fā)劑復(fù)合使用，復(fù)合使用的效果比單獨(dú)使用好，其優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)速度均勻，操作更加穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量好，同時(shí)使生產(chǎn)安全。引發(fā)劑的用量可以采用下式進(jìn)行估算，再通過(guò)少量實(shí)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整，即可確定，其計(jì)算公式如下： I（）=NrM×10-4/1-exp(-0.693t/t1/2)式中： I工業(yè)上引發(fā)劑用量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），； Nr引發(fā)劑理論消耗量，等于（1加減慢0.1

23、）mol/tpvc);用AIBN時(shí),取0.9;用DCPD、EHP等過(guò)氧化二碳酯時(shí)，取1.1;M引發(fā)劑的相對(duì)分子質(zhì)量；t聚合時(shí)間/h;t1/2引發(fā)劑分解半衰期/h。工業(yè)生產(chǎn)中聚合時(shí)間一般控制在510h，應(yīng)用選擇t1/2為23h的引發(fā)劑。如果采用復(fù)合型引發(fā)劑，最好是一種引發(fā)劑的t1/2為46h。3.分散劑 工業(yè)常用主要有明膠、聚乙烯醇、羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素、苯乙烯-順丁烯二酸酐等。工業(yè)上常以纖維素類（如羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素等）和醇解度7590的聚乙烯醇為主分散劑，以非離子山梨糖醇，如一月桂酸酯、一硬脂酸酯、三硬脂酸酯等為助分散劑，兩者進(jìn)行復(fù)合使用效果也很好。4.水質(zhì)與水量 氯乙烯懸

24、浮聚合用水應(yīng)是去離子，其規(guī)格要求如表去離子的規(guī)格所示。尤其水中的氯離子、鐵和氧等的含量要嚴(yán)格控制，其中氯離子超過(guò)一定含量會(huì)造成樹(shù)脂顆粒不均；水中的鐵會(huì)降低樹(shù)脂的熱穩(wěn)定性，并能終止反應(yīng)。水的用量與樹(shù)脂內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，緊密型樹(shù)脂（以吸膠為分散劑）的生產(chǎn)，單體與水的質(zhì)量比為1：1.11:1.3;疏松型樹(shù)脂（以聚乙烯醇為分散劑）的生產(chǎn)，單體與水的質(zhì)量比為1：11：2.0。5.系統(tǒng)中的氧 因?yàn)檠鯇?duì)聚合有緩聚和阻聚作用，在單體自由基存在下，氧能與單體作用生成過(guò)氧化高聚物-CH2-CHCL-O-O-n，該物質(zhì)易水解成酸類，破壞懸浮液和產(chǎn)品的穩(wěn)定性。所以，無(wú)論從聚合的角度還是從安全的角度都應(yīng)將各各原料中的氧和系

25、統(tǒng)中的氧徹底清除干凈。6.其他助劑 ： a. pH調(diào)節(jié)劑 氯乙烯懸浮聚合的pH值控制在78，即在偏堿性的條件下進(jìn)行聚合。這樣可確保引發(fā)劑良好的分解速率，分散劑的穩(wěn)定性防止因產(chǎn)物裂解時(shí)產(chǎn)生的HCL，造成懸浮液的不穩(wěn)定，進(jìn)而造成黏釜、清釜、傳熱的困難，并影響產(chǎn)品質(zhì)量。為此需要加入水溶性碳酸鹽、磷酸鹽、醋酸鈉等起緩沖作用的pH調(diào)節(jié)劑。b. 防止黏釜?jiǎng)?在氯乙烯的懸浮聚合中，存在著黏釜現(xiàn)象，它不但影響聚合的傳熱，也影響產(chǎn)品的質(zhì)量。另外，人工清釜?jiǎng)趧?dòng)強(qiáng)度大，條件惡劣，影響工人健康。常用的防止黏釜的方法有選擇合適的引發(fā)劑；在水相中加入水相阻聚劑如次甲基藍(lán)、硫化鈉等；在釜民壁、攪拌器等設(shè)備上噴涂一定量的防黏

26、釜?jiǎng)?，常?jiàn)的防黏釜?jiǎng)┤缢『?、亞硝基P鹽，還有多元酚的縮合物等。一旦發(fā)現(xiàn)有黏釜現(xiàn)象，采用高壓（14.739.2Mpa）水沖洗法清洗。c.泡沫抑制（消泡劑） 鄰苯二甲酸二丁酯、（未）飽和的C6C20羧酸甘油酯等。還有熱穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑等。7.聚合溫度與壓力a 聚合溫度 氯乙烯懸浮聚合溫度的高低決定著聚合產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量大小，因此，當(dāng)配方確定以后必須嚴(yán)格控制聚合的溫度。在實(shí)際生產(chǎn)中，一般控制在指定溫度的正負(fù)0.5范圍內(nèi)，最好是控制在正負(fù)0.2范圍內(nèi)。并且，要確保溫度控制平穩(wěn)，要有降溫處理手段，防止出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，一般采用大流量低溫差循環(huán)方式。最好采用計(jì)算機(jī)數(shù)控聯(lián)機(jī)質(zhì)量控制系統(tǒng)。b 聚合壓力 在聚合溫

27、度下，氯乙烯有相應(yīng)的蒸汽壓力，只有在聚合末期，大最單體聚合后，壓力才明顯下降7。2.3 工藝路線的選擇2.3.1工藝路線選擇原則工藝路線的選擇即生產(chǎn)方法的選擇。輕化工產(chǎn)品生產(chǎn)的特點(diǎn)之一就是生產(chǎn)方法的多樣化。如果，一種產(chǎn)品的生產(chǎn)只有一種定型的生產(chǎn)方法，那么在工藝路線上就無(wú)須選擇；如果，一種產(chǎn)品的生產(chǎn)有幾種不同的生產(chǎn)方法，這就要對(duì)不同的工藝路線逐個(gè)進(jìn)行分析研究，通過(guò)比較分析，從中找出一條符合實(shí)際的最好的工藝路線。工藝路線一經(jīng)確定，即可進(jìn)行工藝流程的設(shè)計(jì)，因此，工藝路線是工藝流程設(shè)計(jì)的依據(jù)。1.先進(jìn)性2.可靠性3.結(jié)合國(guó)情，因地制宜綜上所述，本設(shè)計(jì)采用乳液懸浮法在引發(fā)劑作用下發(fā)生加成反應(yīng)制取聚氯乙烯

28、樹(shù)脂。2.3.2聚氯乙烯懸浮法具體工藝路線如下：1.聚合 懸浮聚合的過(guò)程是先將去離子水用泵打入聚合釜中啟動(dòng)攪拌器,依次將分散劑溶液、引發(fā)劑及其他助劑加入聚合釜內(nèi)。然后，對(duì)聚合釜夾套內(nèi)通入蒸汽和熱水，當(dāng)聚合釜內(nèi)溫度升高至聚合溫度（5058）后，改通冷卻水，控制聚合溫度不超過(guò)規(guī)定溫度的正負(fù)0.5。當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)6070，有自加速現(xiàn)象發(fā)生，反應(yīng)加快，放熱現(xiàn)象激烈，應(yīng)加大冷卻水量。待釜內(nèi)壓力從最高0.6870.981Mpa時(shí),可泄壓出料,使聚合物膨脹。因?yàn)榫勐纫蚁┝５氖杷沙潭扰c泄壓膨脹的壓力有關(guān)，所以要根據(jù)不同要求控制泄壓壓力。未聚合的氯乙烯單體經(jīng)泡沫捕集器排入氯乙烯氣柜，循環(huán)使用。被氯乙烯氣體帶出的少量

29、樹(shù)脂在泡沫捕集器捕集下來(lái)，流至沉降池中，作為次品處理。2.堿處理 聚合物懸浮液送堿處理釜，用濃度為3642的NaOH溶液處理,加入量為懸浮液的0.05%0.2%,用蒸汽直接加熱至7080,維持1.52.0h,然后用氮?dú)膺M(jìn)行吹氣降溫至65雙下時(shí),再送去過(guò)濾和洗滌。堿處理的目的： 破壞殘存的引發(fā)劑、分散劑、低聚物和揮發(fā)性物質(zhì)，使其變成能溶于熱水的物質(zhì)，便于水洗清除。3.樹(shù)脂的干燥方法 聚氯乙烯樹(shù)脂的干燥方法多是采用二段干燥法，即氣流干燥管與沸騰床干燥器結(jié)合使用，其中氣流干燥管脫除的是樹(shù)脂上的表面非結(jié)合水，沸騰床干燥器脫除的是樹(shù)脂內(nèi)部結(jié)合水。這里的第二段干燥過(guò)程由于物料停留時(shí)間長(zhǎng)，投資較大，熱效率較

30、差，費(fèi)用較高，因此，國(guó)內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)改進(jìn)較大，如赫司特公司采用的MST旋風(fēng)干燥器，具有停留時(shí)間適用、熱效率利用好的特點(diǎn)。MST旋風(fēng)干燥器在旋轉(zhuǎn)流動(dòng)中使熱氣體和固體樹(shù)脂接觸干燥樹(shù)脂。干燥器為一個(gè)垂直的圓柱形塔，其中用環(huán)形擋板分成若干個(gè)干燥室。將熱氣和濕樹(shù)脂切向高速進(jìn)入最下面的室A，在A室利用離心力將固體樹(shù)脂顆粒與氣體分離開(kāi)來(lái)。粉粒在室A中旋轉(zhuǎn)流動(dòng)中通過(guò)擋板的中心開(kāi)口流入上層B室。同時(shí)，親的樹(shù)脂進(jìn)入室A，過(guò)一段時(shí)間后，這個(gè)室開(kāi)始充滿樹(shù)脂，這時(shí)，樹(shù)脂粒子開(kāi)始經(jīng)擋板的中心開(kāi)口逸入室B，先是最細(xì)顆粒，最后是最粗的顆粒進(jìn)入室B。返回錐形擋板的中心開(kāi)口時(shí)，旋轉(zhuǎn)的粉粒受離心力作用和固體粒子受室壁壓力散開(kāi)，在這里

31、它們停止運(yùn)動(dòng)，返回錐形擋板的中心開(kāi)口，這樣進(jìn)入下一個(gè)室。這時(shí)再次用旋轉(zhuǎn)氣流輸送這些樹(shù)脂顆粒。用這樣的方法使樹(shù)脂充滿每一個(gè)干燥室。攜帶著樹(shù)脂粉粒的氣體離開(kāi)干燥室的頂部輸送到氣固分離器。利用這種旋風(fēng)分離干燥器干燥的高度疏松聚氯乙烯樹(shù)脂，干燥前含水量為30%，干燥后的含苞欲放水量下降到0.2%以下。4脫水與成品：在臥式刮刀自動(dòng)離心機(jī)或螺旋沉降式離心機(jī)中，先進(jìn)行過(guò)濾，再用7080熱水洗滌二次。經(jīng)脫水后的樹(shù)脂具有一定含水量，經(jīng)螺旋輸送器送入氣流干燥管，以140150熱風(fēng)為載體進(jìn)行第一段干燥，出口樹(shù)脂含水量小于4%；再送入以120熱風(fēng)為載體的沸騰床干燥器中進(jìn)行第二段干燥，得到含水量小于0.3%的聚氯乙烯樹(shù)

32、脂。再經(jīng)篩分、包裝后入庫(kù)8。2.3.3 工藝流程示意圖離心分離槽氣提塔堿處理釜漿料排放槽聚合釜去離子水 聚乙烯 引發(fā)劑 助劑旋振篩旋風(fēng)干燥床成品儲(chǔ)存與包裝2.4 工藝配方和工藝參數(shù)2.4.1工藝配方（質(zhì)量份）： 去離子水 100 氯乙烯 5070懸浮劑（聚乙烯醇） 0.050.5 引發(fā)劑（過(guò)氧化二碳酸二異丙醇） 0. 020.3EHP過(guò)氧化二碳酸二（2-乙基己酯）緩沖劑（磷酸氫二鈉） 00.1 消泡劑（鄰苯二甲酸二丁酯） 00.002 2.4.2工藝參數(shù)：聚合聚合溫度 5058（依PVC型號(hào)而定）聚合壓力 初始0.6870.981Mpa 結(jié)束0.2490.196Mpa聚合時(shí)間 812h轉(zhuǎn)化率

33、90堿處理NaOH濃度 3642加入量 聚合漿液的0.050.2溫度 7080時(shí)間 1.52.0h脫水緊密型樹(shù)脂含水率 815疏松型樹(shù)脂含水率 1520干燥第一段氣流干燥管干燥 干燥溫度 140150風(fēng)速 15m/s物料停留時(shí)間 1.2s含水率 4第二段沸騰床干燥干燥溫度計(jì) 120物料停留時(shí)間 12min含水率 0.3第三章 物料衡算3.1物料衡算的意義和作用物料衡算是化工計(jì)算中最基本，最重要的內(nèi)容之一，是進(jìn)行化工計(jì)算的基礎(chǔ)。在化學(xué)工程中，為了導(dǎo)出某一過(guò)程的基本方程式和建立數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)或改造工藝流程和設(shè)備，了解和控制生產(chǎn)操作過(guò)程，核算生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)效益等都要進(jìn)行物料衡算。物料衡算在生產(chǎn)和設(shè)計(jì)

34、中都得到廣泛的應(yīng)用。在工廠設(shè)計(jì)中，物料衡算是在工藝流程及工藝參數(shù)確定后即開(kāi)始的一項(xiàng)化工計(jì)算工作。由此，設(shè)計(jì)工作從定性分析轉(zhuǎn)入定量計(jì)算。物料衡算是通過(guò)每一道工序的物料變化情況進(jìn)行平衡計(jì)算，從而得到在正常生產(chǎn)情況下各種物料的量。通過(guò)物料平衡，在已知產(chǎn)品生產(chǎn)任務(wù)情況下，算出所需原材料，生成的副產(chǎn)品及廢物等的生成量；或者在已知原材料投放的情況下算出產(chǎn)品，副產(chǎn)品及廢物量。此外，通過(guò)物料衡算，不僅可算出原材料消耗定額，算出生產(chǎn)過(guò)程所需的熱量或冷量，同時(shí)為設(shè)備選型和計(jì)算提供依據(jù)，物料衡算的結(jié)果直接關(guān)系到生產(chǎn)成本和車間運(yùn)輸量，對(duì)工廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有舉足輕重的影響。3.2物料衡算的方法與步驟1.收集計(jì)算數(shù)據(jù)（1）

35、原料，輔料，中間產(chǎn)物及產(chǎn)品的規(guī)格（2）過(guò)程中單位時(shí)間內(nèi)的物流量（3）有關(guān)消耗定額（4）有關(guān)轉(zhuǎn)化率，選擇性，單程收率（5）有關(guān)物理化學(xué)常數(shù)2.畫(huà)物料流程圖根據(jù)計(jì)算任務(wù)畫(huà)物料流程圖或物料衡算方框圖。畫(huà)圖的目的是為了物料衡算時(shí)分析問(wèn)題，便于展開(kāi)計(jì)算以及為建立方程式作好準(zhǔn)備。因此，這種圖要畫(huà)得相當(dāng)詳盡，不但所有已知數(shù)據(jù)要標(biāo)明在圖上，那些待求的未知數(shù)據(jù)（以恰當(dāng)?shù)姆?hào)表示）也應(yīng)一并標(biāo)明在圖上，還應(yīng)畫(huà)出所有物料線，并包括每股物料的名稱，數(shù)量，組成及流向，以及與計(jì)算有關(guān)的工藝條件（如溫度，壓力，流量，配比等）。3.確定衡算范圍在物料衡算中，會(huì)遇到較復(fù)雜的計(jì)算。為了便于計(jì)算，常采用劃定衡算范圍的方法。衡算范圍一

36、經(jīng)劃定，便可假想成為一個(gè)獨(dú)立的體系，凡是通過(guò)邊界進(jìn)入體系的物料屬于輸入項(xiàng)，凡是穿越邊界離開(kāi)體系的物料屬于輸出項(xiàng)。4.選定計(jì)算基準(zhǔn)若作為計(jì)算基準(zhǔn)的數(shù)量在流程中是已知的，如已知單位時(shí)間內(nèi)原料投放量，則以此數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，采用“順?biāo)惴ā?，就能方便的?jì)算出單位時(shí)間的產(chǎn)品，中間產(chǎn)品以及三廢的各股物料量。若已知產(chǎn)品量，而中間的計(jì)算步驟很多，很難一下子算出原料量，此時(shí)可采取“倒推法”，即由已知產(chǎn)品量從后往前反算出其他各股物料量。倘若年產(chǎn)量在數(shù)值上太大，計(jì)算起來(lái)不方便，則可先按100千克或100摩爾原料（也可按任何別的方便的數(shù)量）出發(fā)進(jìn)行計(jì)算。算出產(chǎn)品產(chǎn)量后，與實(shí)際產(chǎn)量進(jìn)行比較，求出相差的系數(shù)，以此系數(shù)分別乘以原

37、假設(shè)量，即可得到各股物料的實(shí)際量。5.列出輸入-輸出物料平衡表此表用來(lái)描述和識(shí)別所有進(jìn)入體系和離開(kāi)體系的物料。表中列出了已知量和要求解的未知量，有時(shí)還列出經(jīng)過(guò)導(dǎo)出和計(jì)算的有關(guān)數(shù)據(jù)。2.5.3物料衡算生產(chǎn)任務(wù)： 1天10千克每天生產(chǎn)量： 10千克每小時(shí)生產(chǎn)量： 10/24=0.417千克/小時(shí)1 聚合釜物料衡算去離子水純度 100% 氯乙烯純度 99% 懸浮劑（聚乙烯醇） 97% 引發(fā)劑（過(guò)氧化二碳酸二異丙醇） 97%緩沖劑（磷酸氫二鈉） 99% 消泡劑（鄰苯二甲酸二丁酯） 99%轉(zhuǎn)化率： 93%（1）進(jìn)料去離子水： 0.717千克/小時(shí)氯乙烯： 0.448千克/小時(shí)引發(fā)劑： 0.00015千克

38、/小時(shí)懸浮劑 0.00035千克/小時(shí)緩沖劑 0.00075千克/小時(shí) （2）出料去離子水： 0.68千克/小時(shí)聚氯乙烯： 0.427千克/小時(shí)氯乙烯： 0.0084千克/小時(shí)引發(fā)劑： 0.0017克/小時(shí)懸浮劑 0.00035千克/小時(shí)緩沖劑 0.00075千克/小時(shí)2堿中和釜物料衡算NaOH溶液濃度： 36NaOH溶液：聚氯乙烯 0.2：100溶劑水： 0.0067千克/小時(shí)聚氯乙烯： 0.4236千克/小時(shí)轉(zhuǎn)化率為 99.9%（1）進(jìn)料NaOH溶液： 0.0017克/小時(shí)溶劑水： 0.0067千克/小時(shí)聚氯乙烯： 0.4236千克/小時(shí)（2）出料NaOH溶液： 0.0017克/小時(shí)溶劑水

39、： 0.0067千克/小時(shí)聚氯乙烯： 0.4236千克/小時(shí)2.6 熱量衡算2.6.1熱量衡算的意義和作用精細(xì)化工生產(chǎn)一般在規(guī)定的壓力，溫度和時(shí)間等溫度等工藝條件下進(jìn)行，生產(chǎn)過(guò)程中包括有化學(xué)過(guò)程和物理過(guò)程，往往伴隨著能量變化。因此，必須進(jìn)行能量衡算。生產(chǎn)中一般無(wú)軸功或軸功相對(duì)較小，可以忽略不計(jì)。因此，能量衡算實(shí)質(zhì)上是熱量衡算。生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的化學(xué)熱效應(yīng)與物理變化熱效應(yīng)會(huì)使物料溫度上升或下降，為了保證生產(chǎn)過(guò)程在一定溫度條件下進(jìn)行則需要環(huán)境對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)有熱量的加入或放出，對(duì)于新車間設(shè)計(jì)，熱量衡算是在物料衡算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。通過(guò)熱量衡算，可以確定傳熱設(shè)備的熱負(fù)荷，即在規(guī)定時(shí)間中加入和移出的熱量，從而

40、確定傳熱劑的消耗量，選擇合適的傳熱方式，計(jì)算傳熱面積。熱量衡算和物料衡算相結(jié)合，通過(guò)工藝計(jì)算，可以確定設(shè)備的工藝尺寸，如設(shè)備的臺(tái)數(shù)，容積，傳熱面積等參數(shù)。2.6.2熱量衡算及所需的熱質(zhì)的量在解決實(shí)際問(wèn)題中，熱平衡方程為：Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6式中：Q1各股物料帶入的熱量Q2加熱劑（或冷卻劑）傳給設(shè)備和物料的熱量Q3各種熱效應(yīng)，如反應(yīng)熱，溶解熱等Q4各股物料帶走的熱量Q5消耗在加熱設(shè)備上的熱量Q6熱損失水的比熱為4.2KJ/（Kg·）乙烯的比熱為2.3KJ/（Kg·）引發(fā)劑和助劑的平均的比熱為2.7KJ/（Kg·）總熱損失（Q5+ Q6）為反應(yīng)熱的10%

41、1.聚合釜的熱量衡算聚合釜 氯乙烯 水25 水18 引發(fā)劑和助劑 聚乙烯=4.2×（100/146.3）+2.3×（46.3/146.3）=2.71 KJ/（Kg·） =2.7×（124.4/146.3）+2.9×（15/146.3）+2.3×（6.9/146.3）=2.7 KJ/（Kg·）Q3=911.46KJQ1=×m×t1Q4=×m×t2Q5+ Q6= Q2×10%利用Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6（Q2符號(hào)為負(fù)）可求得：Q2=829.4KJ2.堿中和的熱量衡算堿中

42、和釜 聚乙烯 聚乙烯18水水25 NaOH溶液 雜質(zhì)=2.7×（124.4/146.3）+2.9×（15/146.3）+2.3×（6.9/146.3）=2.7 KJ/（Kg·）=2.7×（131.7/146.3）+2.9×（10/146.3）+2.3×（4.63/146.3）=2.67 KJ/（Kg·）Q3=10.5×4.3868×73=0.5347KJQ1=×m×t1Q4=×m×t2Q5+ Q6= Q2×10%利用Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+

43、Q6（Q2符號(hào)為負(fù)）可求得：Q2=0.495KJ2 旋風(fēng)干燥床熱量衡算旋風(fēng)干燥床 聚乙烯 聚乙烯25水水40 易揮發(fā)雜質(zhì) 雜質(zhì)=2.7×（131.7/146.3）+2.9×（10/146.3）+2.3×（4.63/146.3）=2.67KJ/（Kg·）=2.7×（136.4/146.3）+2.9×（7/146.3）+2.3×（3.24/146.3）=2.69 KJ/（Kg·）Q3=34.43KJQ1=×m×t1Q4=×m×t2Q5+ Q6= Q2×10%利用Q1+Q

44、2+Q3=Q4+Q5+Q6（Q2符號(hào)為負(fù)）可求得：Q2=31.6KJ第5章 設(shè)備選型5.1 選型原則1.滿足工藝要求設(shè)備的選擇和計(jì)算必須充分考慮工藝上的要求，力求做到技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理，亦即選用的設(shè)備能與生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)，并應(yīng)獲得最大的單位產(chǎn)量；能適應(yīng)產(chǎn)品品種變化的要求，并確保產(chǎn)品的質(zhì)量；能降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；能降低原材料及相應(yīng)的公用工程（水，電，氣）的單耗；能改善環(huán)境保護(hù)，設(shè)備制造較易，材料易得，操作及維修保養(yǎng)方便。設(shè)備選擇時(shí)，要能完全滿足上述方面的條件是相當(dāng)困難的，但一定要參照上述幾個(gè)方面對(duì)擬采用個(gè)設(shè)備進(jìn)行詳盡地比較，并拿出最佳的方案來(lái)。2.設(shè)備成熟可靠作為工業(yè)生產(chǎn)，不允許把不

45、成熟或未經(jīng)生產(chǎn)考驗(yàn)的設(shè)備用于設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中所選用的設(shè)備不但技術(shù)性能要可靠，設(shè)備材質(zhì)也要可靠。對(duì)從國(guó)外引進(jìn)的設(shè)備，同樣必須強(qiáng)調(diào)設(shè)備及其所采用材質(zhì)的可靠性，特別對(duì)生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，一定要在充分調(diào)查研究和對(duì)比的基礎(chǔ)上，作出科學(xué)的選定。3.盡量采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備在設(shè)備選型時(shí)應(yīng)盡量采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備，這樣不僅可以節(jié)約外匯，而且可以促進(jìn)我國(guó)機(jī)械制造工業(yè)的發(fā)展。當(dāng)然根據(jù)條件和可能，引進(jìn)少量進(jìn)口裝置或關(guān)鍵設(shè)備也是不要的，但同樣必須堅(jiān)持設(shè)備先進(jìn)可靠，經(jīng)濟(jì)合理，并應(yīng)考慮在引進(jìn)的基礎(chǔ)上如何消化吸收以及仿制工作6。5.2 關(guān)鍵設(shè)備選擇5.2.1 釜的計(jì)算對(duì)于連續(xù)反應(yīng)釜6 (3-1)式中： Vh每小時(shí)處理的物料量反應(yīng)所需的時(shí)間n設(shè)備

46、備用系數(shù)裝料系數(shù) （1）聚合釜的主要參數(shù) 氯乙烯懸浮聚合采用的是釜式聚合反應(yīng)器。聚合釜的材質(zhì)有復(fù)合鋼板、全不銹鋼和搪瓷三種。聚合釜的趨勢(shì)是大型化，國(guó)內(nèi)普遍采用的是33m3復(fù)合鋼板釜。國(guó)外采用的聚合釜容積更大，如日本采用127m3聚合釜。（2）聚合釜的傳熱 聚合的傳熱能力在相當(dāng)程度上意味著釜的生產(chǎn)能力。聚合釜的傳熱能力可以用下式表示： Q=KAtm式中 Q傳熱能力或傳熱速度/（kJ·h）; A傳熱面積/； K傳熱系數(shù)/W/（·K） tm傳熱溫差/提高傳熱能力的途徑有三個(gè)：一是增大傳熱面積；二是提高傳熱系數(shù)；三是增大傳熱溫度差。傳熱面積 影響聚合釜傳熱面積的因素有聚合釜的高徑和

47、容積。 高徑比 高徑比（aspect ratio）等于L/D。高徑比越大（瘦長(zhǎng)型），則釜的傳熱面積越大；L/D=1時(shí)，釜的傳熱面積最小。 高徑比的大小不僅影響釜的傳熱面積，還影響攪拌器的安裝。按日本日立公司的觀點(diǎn)是，當(dāng)釜的容積小于30時(shí)，傳熱面積是主要矛盾，因此L/D應(yīng)大些；當(dāng)釜的容積大于30時(shí)，攪拌器是主要矛盾，因此L/D應(yīng)小些。按神鋼法德拉的觀點(diǎn)是，無(wú)論多大的釜，攪拌器是主要矛盾，因此，L/D要小些。我國(guó)的觀點(diǎn)與日立公司的觀點(diǎn)基本相同，一般L/D在1.54左右。比傳熱面積 聚合釜的傳熱面積大小，隨釜容積的增加而減小。一般用單位體積的傳熱面積，即比傳熱面積A/V（m2/m3）表示。如當(dāng)L/D

48、=1.2時(shí)，存在A=4.77V0.65關(guān)系,若將容積為14m3的釜放大到50 m3,后者的比傳熱面積將下降為前者的37%。為此，當(dāng)聚合釜的容積增大以后，但熱面積不夠時(shí)可采用釜內(nèi)加冷管或D型擋板或釜頂冷凝器等來(lái)增加傳熱面積。如國(guó)內(nèi)80m3聚合釜即有4組內(nèi)冷管又有釜頂冷凝器，德國(guó)200m3聚合釜無(wú)內(nèi)冷管而是加入少量擋板和釜頂冷凝器。注意加內(nèi)冷管后對(duì)攪拌和黏釜都有一定影響，因此，能不加還是不加，或盡量少加。傳熱系數(shù) 傳熱性能好的聚合釜傳熱系數(shù)姨般可達(dá)465582W/（·K），甚至在689 W/（·K）以上，搪瓷釜可以達(dá)349W/（·K）以上。當(dāng)傳熱系數(shù)在233 W/（·K）以下時(shí)，則認(rèn)為傳熱不能好應(yīng)該強(qiáng)化。影響傳熱系數(shù)的因素如下式所示。 1/K=1/a1+a1·a2 (修改)式中： K分別為釜內(nèi)和外給熱系數(shù)，W/（·K）； a1為釜壁黏釜物層、不銹鋼層、碳鋼層、搪瓷層、水垢層各層的厚度，m； a2為釜壁黏釜物層、不銹鋼層、碳鋼層、搪瓷層、水垢層各層的熱導(dǎo)率，W/（·K）；釜內(nèi)壁給熱系數(shù)a1 體系黏度愈小，攪拌強(qiáng)度愈大，則內(nèi)壁液膜愈薄，熱阻愈