聚合物生產(chǎn)工藝課件chap3part

1、1第三章 物料衡算 第一節(jié) 物料衡算的意義和作用 化工過程中的物料平衡是指:什么是物料平衡?“進(jìn)入一個裝置(設(shè)備)的全部物料質(zhì)量必定等于離開這個裝置(設(shè)備)的全部物料質(zhì)量，再加上損失掉的與累積起來的物料質(zhì)量.”F為進(jìn)料量D為出料量與損耗量W為累積量對于穩(wěn)態(tài)連續(xù)過程，W為零 31把損失的物料量并到出料量中，可得到如下關(guān)系式： 32適用于總物料, 當(dāng)沒有化學(xué)反應(yīng)時也可用于任一組分2物料衡算的理論基礎(chǔ): 質(zhì)量守恒定律物料衡算: 對物料平衡進(jìn)行計算對每股物料進(jìn)行分析和定量計算(1)確定它們的數(shù)量、組成和相互的比例關(guān)系(2)確定它們在物理變化或化學(xué)變化過程中相互轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的定量關(guān)系 物料衡算的內(nèi)容與任務(wù)

2、:第三章 物料衡算 第一節(jié) 物料衡算的意義和作用量包括數(shù)量和質(zhì)量(品質(zhì))：量：流量、產(chǎn)量、消耗量、排出量、循環(huán)量等度：純度、濃度、分離度等比: 配料比、循環(huán)比、回流比等率: 轉(zhuǎn)化率、單程收率、時空產(chǎn)率、回收率等3物料衡算的意義有二： 在已知產(chǎn)品生產(chǎn)任務(wù)下算出所需原料量、以及副產(chǎn)品和三廢生成量；或者在已知原料量情況下算出產(chǎn)品、副產(chǎn)品產(chǎn)量和三廢生成量. 算出原料消耗定額、做出能量平衡，算出動力消耗量和消耗定額，算出生產(chǎn)過程所需熱量(或冷量)，為設(shè)備選型、決定尺寸大小以及套數(shù)、臺數(shù)(或臺時)提供依據(jù). 第三章 物料衡算 第一節(jié) 物料衡算的意義和作用4物料衡算的類別 全流程(包括各個單元操作的全套裝置

3、)的物料衡算按計算范圍劃分按操作方式劃分物料衡算是工藝設(shè)計中最早開始的一項化工計算工作，當(dāng)方案設(shè)計階段確定了工藝路線，畫出流程示意草圖后即可進(jìn)行，從此，設(shè)計工作從定性分析轉(zhuǎn)入了定量計算. 第三章 物料衡算 第一節(jié) 物料衡算的意義和作用單元操作(或單個設(shè)備)的物料衡算間歇操作的物料衡算連續(xù)操作的物料衡算帶再循環(huán)流的過程的物料衡算5第三章 物料衡算 第二節(jié) 物料衡算的方法和步驟 一、畫出流程示意圖 物料的名稱, 數(shù)量, 組成, 流向 工藝條件(T, P, 流量, 配比) 已知量, 待求數(shù)據(jù)二、寫出主, 副反應(yīng)式 三、確定計算任務(wù) 四、收集數(shù)據(jù)資料 1. 設(shè)計任務(wù)數(shù)據(jù) (1) 生產(chǎn)規(guī)模 設(shè)計任務(wù)有直

4、接規(guī)定時即按規(guī)定數(shù)字計算。如是中間車間(例如聚合物的單體車間)，應(yīng)根據(jù)消耗定額來確定生產(chǎn)規(guī)模，同時要考慮物料在車間的回流，單體車間合成部分的規(guī)模要考慮到聚合車間回收的單體量，在精餾部分的規(guī)模中，也必須考慮處理回收單體的能力，否則計算出來的設(shè)備能力不能平衡。6第三章 物料衡算 第二節(jié) 物料衡算的方法和步驟 四、收集數(shù)據(jù)資料 1. 設(shè)計任務(wù)數(shù)據(jù)(cont.) (2) 生產(chǎn)時間 即年工作時數(shù) 應(yīng)根據(jù)全廠檢修、車間檢修、生產(chǎn)過程和設(shè)備特性來考慮每年有效的工作時數(shù)(確定物料衡算的時間基準(zhǔn))，算出每小時的生產(chǎn)任務(wù)，進(jìn)而計算出設(shè)備大小。 無特殊現(xiàn)象(如易堵、易波動、嚴(yán)重腐蝕)或者已設(shè)有備品, 且公用系統(tǒng)能保

5、障供應(yīng)者，年工作時數(shù)可采用80008400小時。 停車檢修時間較多的生產(chǎn)，年工作時數(shù)可采用8000小時(大型化工生產(chǎn)裝置所采用)。 生產(chǎn)難以控制、易出不合格產(chǎn)品，或因堵、漏常常停修的生產(chǎn)，或者試驗性車間，生產(chǎn)時數(shù)采用7200小時，甚至更少. 各車間或裝置(工序)之間的生產(chǎn)時數(shù)可以不同7第三章 物料衡算 第二節(jié) 物料衡算的方法和步驟 四、收集數(shù)據(jù)資料 1. 設(shè)計任務(wù)數(shù)據(jù)(cont.) (3)有關(guān)的定額、收率、轉(zhuǎn)化率 消耗定額是指生產(chǎn)每噸合格產(chǎn)品需要的原料、輔助原料及試劑等的消耗量. 反映生產(chǎn)技術(shù)水平的重要經(jīng)濟指標(biāo)，也是物料衡算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 轉(zhuǎn)化率 = (反應(yīng)掉的原料量) /(原料投料量) 100

6、% = (原料投料量- 反應(yīng)后原料剩余量) / (原料投料量) 100% 轉(zhuǎn)化率 收率 實際生產(chǎn)中轉(zhuǎn)化率的確定取決于聚合物產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備生產(chǎn)能力和經(jīng)濟效果 對于存在副反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)過程: 選擇性= (生成目的產(chǎn)物的原料量 ) /(反應(yīng)掉的原料量) 100% 單程收率=(生成目的產(chǎn)物的原料量) / (原料投料量) 100% =轉(zhuǎn)化率 選擇性 提高轉(zhuǎn)化率的時，必須考慮選擇性變化趨勢, 綜合考慮轉(zhuǎn)化率和選擇性才有助于確定合理的工藝指標(biāo), 達(dá)到最高單程收率.8 工業(yè)生產(chǎn)中還經(jīng)常遇到收率(或產(chǎn)率)這個專門名詞，它有時是指選擇性，有時是指單程收率。要區(qū)分清楚它到底代表什么，以免產(chǎn)生錯誤。 影響反應(yīng)收率和轉(zhuǎn)

7、化率的因素一般有原料組成、催化劑、反應(yīng)溫度和壓力、反應(yīng)物在反應(yīng)區(qū)域中的停留時間、設(shè)備的材料和結(jié)構(gòu)等，對于每一個反應(yīng)過程都有它的收率和轉(zhuǎn)化率的最適宜指標(biāo)。 當(dāng)反應(yīng)原料不止一種時，對不同的原料就有不同的轉(zhuǎn)化率、選擇性和單程收率，一般要著重考慮最昂貴的原料。比如，進(jìn)行丁烯氧化脫氫制取丁二烯的反應(yīng)中，是以昂貴的丁烯為計算基礎(chǔ)，而不把空氣考慮進(jìn)去。 另外，反應(yīng)產(chǎn)物一般也不只一種，因此每種產(chǎn)物的選擇性及單收也不一樣，其中最重要的是目的產(chǎn)物的選擇性和單收，但有時也要相應(yīng)地計算副產(chǎn)物的選擇性和單收，這要根據(jù)具體需要確定。 收集這類數(shù)據(jù)應(yīng)注意其可靠性和準(zhǔn)確性，并且仔細(xì)了解其單位和基準(zhǔn)，以免引用時發(fā)生錯誤。第三章

8、 物料衡算 第二節(jié) 物料衡算的方法和步驟 92. 原料、助劑、中間產(chǎn)物和產(chǎn)品的規(guī)格3. 有關(guān)的物理化學(xué)常數(shù) 物理化學(xué)常數(shù)，如密度、相平衡常數(shù)等，在查找數(shù)據(jù)時應(yīng)當(dāng)注意: (1)資料的可靠性：注意輾轉(zhuǎn)刊載中易發(fā)生訛誤，應(yīng)盡可能找原始資料。 (2)準(zhǔn)確性：應(yīng)注意對不同數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性(有效數(shù)字)要求。 (3)數(shù)據(jù)的適用范圍：許多常數(shù)往往只適用于一定的范圍，應(yīng)予以注意。五、選定計算基準(zhǔn) 選定計算基準(zhǔn)是化工計算的出發(fā)點: 年產(chǎn)量，原料年需要量, 中間產(chǎn)品, 三廢的年生成量。 (每小時的產(chǎn)量，每100kg或100mol原料為基準(zhǔn)) 必須把各個量的單位統(tǒng)一為同一單位制，并且在計算過程中保持前后一致。 第三章 物

9、料衡算 第二節(jié) 物料衡算的方法和步驟 10六、展開計算 已知原料量，欲求知可得多少產(chǎn)品時，則順流程從前往后算。 已知生產(chǎn)任務(wù)(年產(chǎn)量或每小時的產(chǎn)量)，欲求所需原料量，則逆流程由后向前推算。 對于復(fù)雜的化工過程以順流程計算較簡單。第三章 物料衡算 第二節(jié) 物料衡算的方法和步驟 七、校核與整理計算結(jié)果 在計算過程中，每算一步都要對計算結(jié)果進(jìn)行認(rèn)真校核，看物料是否平衡，數(shù)據(jù)有無差誤(首先要保證所用公式和假設(shè)的正確性)，以免錯誤延續(xù)造成大量返工。 每進(jìn)行到一個段落就把計算過程及結(jié)果整理出來，這樣做對以后的校核和查對，了解計算者的思考過程都提供了方便。一般說來，物料衡算用簡單的數(shù)學(xué)計算，但是步驟往往十分

10、繁雜，如果不把計算過程整理出來，當(dāng)校閱者需要弄清某個數(shù)字來源時，就需要重復(fù)進(jìn)行整個計算，這顯然是不符合設(shè)計工作要求的。整理好的計算結(jié)果填入物料表內(nèi)。11八、繪制物料流程圖 物料流程圖是表示物料衡算計算結(jié)果的一種簡單清楚的表示方法，它最大的優(yōu)點是查閱方便，并能表示出各物料在流程中的位置和相互關(guān)系。因此，除了在極簡單的情況下用表格形式說明外，大都采用物料平衡圖來表示。此圖作為設(shè)計成果編入設(shè)計文件。 在計算工作完畢之后，應(yīng)當(dāng)充分運用計算結(jié)果對全流程和其中的每一生產(chǎn)步驟以至每個設(shè)備，從技術(shù)經(jīng)濟的角度進(jìn)行分析評價、看它的生產(chǎn)能力、效率是否符合預(yù)期的要求，物料損耗是否合理以及分析工藝條件確定得是否合適，等

11、等。 藉助物料衡算成果，可以發(fā)現(xiàn)流程設(shè)計中存在的問題，從而使工藝流程設(shè)計得更趨完善。為了獲得最佳流程設(shè)計方案，物料衡算工作往往要進(jìn)行多次。 第三章 物料衡算 第二節(jié) 物料衡算的方法和步驟 12 現(xiàn)在結(jié)合年產(chǎn)30000噸聚丁二烯橡膠生產(chǎn)裝置的設(shè)計來說明連續(xù)過程物料衡算的一般方法。 【所舉例題都是為說明衡算方法而編制的，工藝數(shù)據(jù)并不反映生產(chǎn)實際。】第三章 物料衡算 第三節(jié) 連續(xù)過程的物料衡算 13預(yù)熱器 擠壓脫水機 振動篩 膠粒,熱水 油水分離槽 油中間罐(含雜質(zhì)、水分、溶劑和丁二烯) 水蒸汽、溶劑和丁二烯蒸氣 凝聚釜 混膠罐 終止釜(F202) 膨脹機 回流罐 含水的丁二烯,溶劑 脫水塔 膠粒含

12、水量0.5% 二烯回收塔 脫除丁二烯及水的溶劑與重組分 14(年產(chǎn)30000噸聚丁二烯橡膠生產(chǎn)裝置的設(shè)計/物料衡算)一、畫物料流程示意圖 由于生產(chǎn)采用的流程結(jié)構(gòu)很典型，可分解為配制、精制、聚合、凝聚、后處理和回收等工序，按這幾個工序劃分計算范圍十分方便，所以將示意圖分解成各個計算單元來畫。 二、寫出化學(xué)反應(yīng)方程式 nC4H6 -C4H6-n- -17600 kcal/kmol三、確定計算任務(wù) 在生產(chǎn)任務(wù)已定的前提下，根據(jù)消耗定額和工藝指標(biāo)可以求得聚合工序各項進(jìn)料量，然后按流程順序從前往后計算。 分析各個工序特點可知：聚合工序應(yīng)注重配比濃度的計算和聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率；凝聚工序涉及熱量平衡；后處理工序

13、是一些簡單的算術(shù)四則運算；回收工序則屬于多組元精餾系統(tǒng)的計算。對此可以有針對性地去收集有關(guān)數(shù)據(jù)和準(zhǔn)備計算方法。第三章 物料衡算 第三節(jié) 連續(xù)過程的物料衡算 15四、收集數(shù)據(jù) 1. 全裝置工藝數(shù)據(jù) (1) 生產(chǎn)規(guī)模 年產(chǎn)30000噸聚丁二烯橡膠 (2) 生產(chǎn)時間 年工作時數(shù)8000小時 (3) 每噸橡膠消耗定額 1.06噸100丁二烯 (4) 全裝置總收率按93.5計，損耗(包括工藝損耗和機械損耗)為6.5. 其分配如下(以1.06噸100%丁二烯為基準(zhǔn)計算收率和損耗)：1 聚合掛膠等損失2%2 聚合、凝聚的丁二烯機械泄漏損失1%3 凝聚振動篩聚丁二烯渣沫損失.0.5%4 油水分離器水相丁二烯溶

14、解損失2%5 包裝過程中不合格品和掃地料損失1%第三章 物料衡算 第三節(jié) 連續(xù)過程的物料衡算 162. 聚合工序(1) 聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率80，以81進(jìn)行計算.(2) 聚合工段基本配方 丁1016克/100毫升溶液 ?。憾《舛?Ni/丁=1.02.010 4 (mol比) Al/丁0.81.75103 (mol比) B/丁1.01.3103 (mol比) Al/Ni38 (mol比) 醇/Al6 (mol比)，聚合釜出口處添加的終止劑 防老劑/膠1 (重量)，聚合釜出口處添加的防老劑(3) 丁二烯規(guī)格 丁二烯99% 丁烯1% 羰基化合物100ppm 炔烴.20ppm 水20ppm 乙腈.檢不出

15、(4) 溶劑已烷的規(guī)格 沸程6080 I2值0.2毫克100克 水值20ppm 密度 066g/ml第三章 物料衡算 第三節(jié) 連續(xù)過程的物料衡算 172. 聚合工序(cont.)(5) Ni催化劑規(guī)格(配制濃度1克/升) Ni.含量7% 不皂化物含量.近于無 水.含量01%(6) A1催化劑規(guī)格(配制濃度2克升) 活性鋁含量.20克升 無懸浮鋁(7) B催化劑規(guī)格(BF3EtOEt, 配制時以300倍溶劑稀釋) BF3含量46% 折光率n 20D1.345 醛酮： 微量 沸點124.5126 密度1.121.14g/ml(8) 乙醇規(guī)格(終止劑) 工業(yè)品含乙醇95%(9) 防老劑2，6二叔丁基

16、對甲苯酚規(guī)格 熔點.6971 灰分0.05% 游離甲酚.005% 油溶性：合格 防老劑、終止劑和溶劑配制在一起，防老劑濃度136克/升, 密度 0.8g/ml(10) 聚合溫度3580；聚合時間34小時.第三章 物料衡算 第三節(jié) 連續(xù)過程的物料衡算 183. 凝聚工序 (1) 凝聚釜循環(huán)水量按水膠比78計。 (2) 采用9Kgcm2(表)蒸汽，耗汽量為6噸蒸汽/噸膠。 (3) 凝聚溫度90；凝聚釜壓力0.2Kgcm2 (表壓)。 (4) 膠粒內(nèi)含油2。 (5) 油水分離器內(nèi)，水在烴類中飽和溶解度100ppm(重量)； C6烴類在水中飽和溶解度0.0014(mol)(以上數(shù)據(jù)均系20時之值)。

17、(6) C6溶劑在90時的氣化熱76Kcal/Kg； 3090平均熱容0.58Kcal/Kg.第三章 物料衡算 第三節(jié) 連續(xù)過程的物料衡算 194. 后處理工序 (1) 經(jīng)過振動篩后自由水全部脫除，膠粒內(nèi)含水約60，含油約2. (2) 干燥脫水裝置使膠粒內(nèi)含水和油(即揮發(fā)分)1。 (3) 包裝入庫的成品膠質(zhì)量指標(biāo) 門尼粘度 4050 揮發(fā)分1 灰分0.5 凝膠合量1 順式1,4含量945回收工序(1) 脫水塔： 塔頂含丁二烯30，其余為溶劑、水。塔釜不含丁二烯, 水值15ppm。(2) 丁二烯回收塔：塔頂不含溶劑，塔底不含丁二烯。(3) 脫重塔：塔釜殘留物含量超過1，或餾程超出90時應(yīng)及時排放

18、。第三章 物料衡算 第三節(jié) 連續(xù)過程的物料衡算 20五、計算基準(zhǔn) 此過程屬于連續(xù)操作過程，選Kgh作為基準(zhǔn)。六、計算 1. 聚合 聚合衡算示意圖 第三章 物料衡算 第三節(jié) 連續(xù)過程的物料衡算 聚 合 B(B/油=1/300) Al(2g/L) Ni(1g/L) 溶劑 丁二烯 損失 至凝聚 防老劑、終止劑溶液 含防老劑136g/L21(1) 丁二烯進(jìn)料量每小時的生產(chǎn)量=30000 噸膠/8000小時=3.75噸需100丁二烯3.751.063.975噸=3975Kg以3975Kg為基準(zhǔn)，扣除損耗的3(2, 4)丁二烯則應(yīng)有: 聚丁二烯= 3975(10.03)3856Kg按轉(zhuǎn)化率81計，100丁

19、二烯進(jìn)料量為 3856Kg/0.81=4760Kg 折合mol數(shù)為：4760Kg/54g/mol=88.15kmol原料中含丁二烯99，則原料量應(yīng)為: 4760/0.99= 4808Kg其體積為: 4808Kg/(620Kg/m3)=7.75 m3(2) 溶劑進(jìn)料量丁二烯濃度為1016g/100mL, 每小時溶劑和丁二烯的進(jìn)料總體積約為: (4808Kg1000)/(1016g/100mL)=4830 m3 若除去7.75 m3丁二烯，則溶劑的進(jìn)料體積可在22.2540.25 m3范圍內(nèi)波動,考慮到催化劑進(jìn)料時還會帶進(jìn)部分溶劑，故決定溶劑進(jìn)料量為24m3/h溶劑(密度0.66噸/ m3)進(jìn)料量

20、: 240.6615.84噸/h溶劑和丁二烯進(jìn)料總體積: 247.7531.75 m3/h (假定聚合體系為理想溶液)第三章 物料衡算 第三節(jié) 連續(xù)過程的物料衡算 22(3) 催化劑用量 取Ni/丁1.5104; Al/丁1.0103; B/丁1.0103 (mol比) Ni用量: 881501.510458.7(Ni)776g 其溶液體積為: 776/(1g/L) = 776L Al用量： 88150 1.010327(Al)2380g 其溶液體積為: 2380g/(2g/L) = 1190L B用量： 88150 1.010 3 142(BF3EtOEt)12517g 其體積為: 1251

21、7g/(1130g/L) = 11.08L 溶劑體積為: 11.08升3003323L 三項催化劑的總體積為5300.08L， 其中含溶劑總量(約為)= 5300.08 660g/L = 3500Kg Ni、Al、B總用量為: 77623801251715673克(4) 聚丁二烯生成量為3856Kg/h, 其中掛膠損失為：39752=79.5Kg/h 送去凝聚的聚合物為385679.53776.5Kg/h 第三章 物料衡算 第三節(jié) 連續(xù)過程的物料衡算 23(5) 終止劑和防老劑用量 乙醇用量=(丁二烯mol數(shù)Al/丁醇/Al乙醇分子量)/(乙醇純度乙醇密度) =( 88150 mol/h 1.

22、0103 6 46g/mol)/(95% 810g/L)= 31.6L/h 乙醇總重量為810g/L31.6L25600g, 其中水占5, 重量為1280g; 乙醇量為24320g. 防老劑用量= (3856kg/h 1%)/(136g/L)= 283.5L/h由于終止劑和防老劑是用溶劑配在一起的, 所以, 283.5L/h的溶液中含乙醇和水25.6Kg, 防老劑38.556Kg (283.5 L136g/L), 溶劑約 163Kg (283.5L 0.8Kg/L-25.6-38.556= 162.644Kg ), 即約247L(6) 檢驗配方 進(jìn)料丁濃丁4760000g/(31.75106m

23、L)=15g/100mL 釜內(nèi)實際丁濃丁=4760000g/(31.75+5.3)106mL=12.8g/100mL 均符合丁1016g/100mL的要求 Al/Ni= 1.0103/1.5104 6.7(應(yīng)38) Al/B = 1.0103/1.0103 1.0 (應(yīng)0.81.35) 兩項配比也符合配方要求. 第三章 物料衡算 第三節(jié) 連續(xù)過程的物料衡算 24(后處理物料衡算略)第三章 物料衡算 第三節(jié) 連續(xù)過程的物料衡算 計算結(jié)果整理于下： 不可四舍五入! 25第三章 物料衡算 第三節(jié) 連續(xù)過程的物料衡算 作業(yè): 在本節(jié)課所舉的PBd生產(chǎn)裝置中(年產(chǎn)PBd 3萬噸), 若采用21m3聚合釜

24、, 單釜連續(xù)聚合3.5小時, 并按所給工藝條件實施生產(chǎn), 需幾個聚合釜? 若產(chǎn)能擴大到6萬噸/年, 其余條件不變, 需幾個聚合釜? 列出計算過程. (假定聚合體系為理想溶液. 提示: tR= VR/v ).26 間歇操作過程的物料衡算必須建立時間平衡 間歇操作設(shè)備的整個工作周期由一系列有固定程序的操作組成，必須把所有操作作為時間平衡的單獨一項而加以記載。這樣做不僅對物料衡算是需要的，而且對以后的熱量衡算、熱負(fù)荷計算以及某些設(shè)備尺寸的決定都有重要作用。 通過建立時間平衡關(guān)系，還可以使設(shè)備與設(shè)備之間處理物料的臺時(臺數(shù)與操作時間)平衡，而不至于造成設(shè)備之間生產(chǎn)能力大小相差懸殊。 在化工生產(chǎn)中還有間

25、歇過程與連續(xù)過程同時使用的情況 如懸浮法聚氯乙烯的生產(chǎn)過程。此時若進(jìn)行時間平衡，需考慮不均衡系數(shù)。 不均衡系數(shù)的選取應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)中的實際情況和經(jīng)驗數(shù)據(jù)決定。第三章 物料衡算 第四節(jié) 間歇過程的物料衡算 間歇過程有進(jìn)出料高峰, 而連續(xù)過程是勻速進(jìn)出料!27第三章 物料衡算 第四節(jié) 間歇過程的物料衡算/PVC 28第三章 物料衡算 第四節(jié) 間歇過程的物料衡算/PVC 一. 流程示意圖 29第三章 物料衡算 第四節(jié) 間歇過程的物料衡算/PVC 二. 反應(yīng)式 nCH2=CHCl -CH2-CHCl-n- -22900 kcal/kmol三. 確定計算任務(wù) 聚合與沉析均為間歇過程, 須建立時間平衡. 按間

26、歇過程和連續(xù)過程分別確定基準(zhǔn)依次順流程展開計算.四. 收集數(shù)據(jù)1. 生產(chǎn)規(guī)模 PVC樹脂30000t/a2. 生產(chǎn)時間 8000h3. 消耗定額 1.064tVC/tPVC4. 損耗分配 聚合車間總收率94%, 總損耗6%, 以聚合釜內(nèi)生成的PVC為準(zhǔn)各步損耗分配為: 聚合: 粘釜, 泄漏等, 1% 沉析: 破壞低聚物, 1% 離心: 0.5% 干燥: 2% 篩分包裝: 1.5% 30第三章 物料衡算 第四節(jié) 間歇過程的物料衡算/PVC 5. 聚合配方水: 6800kg(6.8m3) VC: 5000(5.5m3)AIBN: 2.5kg AIVN: 2.2kg明膠: 8kg NaHCO3: 1

27、kgNa2S: 0.25kg6. 操作周期-時間平衡 聚合釜水 15分 VC 15分 攪拌 10分 升溫 20分反應(yīng) 510分 出料 20分 清釜等 50分合計 640分 取操作周期為660分 沉析槽排氣/加料/回收 60分 升溫 60分 保溫 30分 冷卻 30分 出料 360分合計 540分 取操作周期為540分7. 生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)平均每釜(13.5m3)產(chǎn)PVC 4243kg31第三章 物料衡算 第四節(jié) 間歇過程的物料衡算/PVC 8. 操作條件與控制指標(biāo)聚合 溫度 510.5C 出料壓力 6kg/cm2 (表壓) 轉(zhuǎn)化率 90%沉析 溫度 75C, 加42%液堿7升, 加堿量0.050.

28、1%(液相NaOH含量)離心 用2000kg 60-75C熱水洗滌, 離心后物料含水20%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%9. 原料, 助劑和產(chǎn)品規(guī)格(略)10. 物化常數(shù)42%堿液密度 1.45g/ml 鋼制設(shè)備比熱 0.12kcal/kgCPVC比熱 0.42kcal/kgC VC汽化熱 63 kcal/kg水蒸汽冷凝熱 576kcal/kg五. 確定計算基準(zhǔn)間歇過程: kg/釜 連續(xù)過程: kg/h32第三章 物料衡算 第四節(jié) 間歇過程的物料衡算/PVC 六. 計算1. 聚合釜 (進(jìn)料按配方)出料生成PVC量 5000kg x 90% = 4500kg損

29、失PVC量 4500kg x 1% = 45kg向沉析槽出料量 4500kg 45kg = 4455kg未反應(yīng)VC量 5000kg 4500kg = 500kg聚合釜二次出料用水量 200kg33第三章 物料衡算 第四節(jié) 間歇過程的物料衡算/PVC 六. 計算(cont.) 2. 沉析槽 (19m3, 自重3290 kg, 鋼質(zhì))聚合釜來料, 液堿, 水蒸汽液堿: 7L x1.45 = 10.15kg其中純NaOH: 10.15 x 42% = 4.26 kg; 水: 10.15-4.26= 5.89 kg水相總重(將助劑合并計入: 水, 明膠, NaHCO3, Na2S, AIBN, AIVN, 液堿) : 7000+8+1+0.25 +2.5 +2.2+ 10.15 =7024.1kg 取熱損失為10%, 每個沉析槽在每次操作中需通入的水蒸汽量為280850 x 110%/576 = 536.3 kg34第三章 物料衡算 第四節(jié) 間歇過程的物料衡算/PVC 六. 計算(cont.) 2. 沉析槽 (cont.)35第三章 物料衡算 第四節(jié) 間歇過程的物料衡算/PVC 六. 計算(cont.) 3. 離心脫水每小時PVC產(chǎn)量: 30000t/8000h = 3750kg/h (含水0.3%)相當(dāng)于每