年產(chǎn)3萬(wàn)噸PVC工藝與設(shè)備設(shè)計(jì)說(shuō)明

.PAGE.《工藝與設(shè)備設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目：年產(chǎn)3萬(wàn)噸PVC工藝與設(shè)備設(shè)計(jì)學(xué)校：大學(xué)姓名：張超專(zhuān)業(yè)：化學(xué)工程與工藝完成日期：20XX月日設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)年產(chǎn)3萬(wàn)噸PVC裝置。操作條件油水比1：1.8,裝料系數(shù)0.9。反應(yīng)時(shí)間：6hr。聚合溫度：60oC工作日生產(chǎn)時(shí)間:8000小時(shí)/a.廠址XX地區(qū)設(shè)計(jì)內(nèi)容1.聚合配方的計(jì)算2消耗定額的確定3操作周期的確定4全車(chē)間主要物料衡算5主要設(shè)備物料衡算6、設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選型7、其他設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算8、繪制生產(chǎn)工藝流程圖目錄1、年產(chǎn)3萬(wàn)噸PVC車(chē)間工藝設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介32、工藝計(jì)算及主要設(shè)備設(shè)計(jì)32.1聚合配方的計(jì)算32.2引發(fā)劑用量計(jì)算42.3分散劑用量42.4其他助劑用量42.5配方計(jì)算匯總表52.6消耗定額的確定52.7操作周期的確定72.8全車(chē)間主要物料衡算73、設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選型83.1聚合釜的選型和攪拌裝置的設(shè)置83.2干燥器的選型93.3輔助設(shè)備的選型94.生產(chǎn)工藝流程圖115、參考文獻(xiàn)131、年產(chǎn)3萬(wàn)噸PVC車(chē)間工藝設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介聚氯乙烯樹(shù)脂〔PVC是我國(guó)重要的有機(jī)合成材料。其產(chǎn)品具有良好的物理性能和化學(xué)性能,廣泛用于工業(yè)、建筑、農(nóng)業(yè)、日用生活、包裝、電力、公用事業(yè)等領(lǐng)域。本設(shè)計(jì)闡述了PVC的車(chē)間設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝流程、發(fā)展及其應(yīng)用,對(duì)PVC樹(shù)脂懸浮聚合生產(chǎn)工藝、干燥以及后處理進(jìn)行了進(jìn)行了探討,從聚合車(chē)間工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備結(jié)構(gòu)和選型等方面進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。2、工藝計(jì)算及主要設(shè)備設(shè)計(jì)2.1聚合配方的計(jì)算XX地區(qū)平均氣溫是14.8℃,本設(shè)計(jì)選用的溫度為15℃。聚合溫度為選用國(guó)產(chǎn)33m3水油比為1:1.8裝料系數(shù)0.9查得：15℃時(shí)ρ水=0.9913g/cm60℃時(shí)ρ水=0.9832g/cm2.2物料量的計(jì)算d=0.9471－0.001746t－0.00000324t215℃時(shí)dvcm=0.9471－0.001746×15－0.00000324×152=0.9202g/cm60℃時(shí)dvcm=0.9471－0.001746×60－0.00000324×602=0.8307g/cm設(shè)60℃時(shí),需要V1體積的VCM,V2V1×0.8307/〔V2×0.9832=1：1.8V2＋V1=33×0.9=29.7V1=11.78V2=17.92實(shí)際15℃V1=11.78×0.8307／0.9202=10.6mV2=17.92×0.9832／0.9913=17.8m質(zhì)量：Gvc=10.6×0.8307=8.805427T油水比為1：1.8總重：G=Gvc+G水=26.4502T2.2引發(fā)劑用量計(jì)算由InKp=B-A/T<其中A=4101.90,B=15.34>InKp=15.34-4101.90/<273.15+60>=3.0275Kp=20.65InKd=C-A/T<其中A=14615,C=43.00>=43.00-14615/<273.15+60>=-0.8691Kd=0.4193引發(fā)劑用量計(jì)算式：100n=Kp[τ0]×[te+1/Kd<e-Kdte-1>]其中n—轉(zhuǎn)化率[τ0]—引發(fā)劑濃度mol/TPVCte—聚合用周期hrn=85%則85=20.65×[τ0][6+1/0.4193〔e-0.4193×6-1]總重量：G﹙τ0﹚=[τ0]×8.805427×248.2×10﹣3=2.45Kg2.3分散劑用量分散劑用量為單體的0.06%,用復(fù)合分散體系HPMC、PVA其中配方比為3:2助分散劑LL—02為單體重量的0.019%分散劑總重量G=8.805427×0.06%×103=5.44㎏其中HPMC重量=5.44×3/〔2+3=3.264㎏PVA重量=5.44×2/﹙2＋3﹚=0.96助分散劑LL—02重量=8.805427×0.019%×103=1.72㎏2.4其他助劑用量疏基乙醇8.805427×103×0.075%=0.66㎏十六醇8.805427×103×0.013%=1.14㎏雙酚A8.805427×103×0.025%=2.20㎏有機(jī)錫8.805427×103×0.05%=8.30㎏G7-9酸鋅8.805427×103×0.0055%=0.48㎏Na2S8.805427×103×0.021%=4.84㎏CaABS8.805427×103×0.056%=4.93㎏NH4HCO38.805427×103×0.22%=19.37㎏2.5配方計(jì)算匯總表表2-133m3聚合釜生產(chǎn)SG-5型樹(shù)脂配方<15℃物料用量物料用量VCM10.6m雙酚A2.2㎏軟水17.92m有機(jī)錫8.3㎏HPMC3.264㎏G7-9酸鋅0.48㎏PVA2.176㎏Na2S4.84㎏LL—021.72㎏CaABS4.93㎏疏基乙醇0.66㎏NH4HCO319.73㎏十六醇1.14㎏ZnPS0.34㎏注：CaABS在轉(zhuǎn)化率為75%時(shí)。2.6消耗定額的確定〔1聚合釜的單位損失計(jì)算<以每釜計(jì)>單體投料量：8.805427T聚合溫度：60℃確定在轉(zhuǎn)化率為85%時(shí)料60℃ρH2O=0.9832T/mρVCM=0.8307T/m3ρPVC=1.391T/m3據(jù)天原廠經(jīng)驗(yàn),反應(yīng)結(jié)束后余壓壓料至出料槽內(nèi),余壓力為2㎏/cm3此時(shí)釜內(nèi)剩余單體量為〔1+2×0.9672×13.5×103=0.082×n×<273.15+60>n=1.461×103molG剩=1.461×6.25×103/103=91.3㎏/釜設(shè)其他泄露及回收后精制等損失后回收量的7%,則VCM損失量為91.3×7%=6.4㎏/釜實(shí)際回收VCM量91.6-6.4=84.9㎏/釜〔2出料槽單體損失計(jì)算〔以每釜計(jì)根據(jù)XX電化廠數(shù)據(jù),出料槽汽提后,漿料中含VCM量如下〔11.1934×10m3-91.3+300×210×10-6進(jìn)入出料槽的單體量為：3.9569×103×〔1-85%－91.3=502.2㎏/釜回收單體量為502.2-2.3=499.9㎏/釜設(shè)其他泄露及回收精制等共損失7%,則其損失量為：499.9×7%=35.0㎏/釜實(shí)際回收VCM量為499.9-35=464.9㎏/釜聚合釜和出料兩部分VCM總損失量為：6.4+35.0+2.3=43.7㎏/釜〔3干燥崗位樹(shù)脂損失計(jì)算〔以成品絕干PVC為基準(zhǔn)已知：旋風(fēng)分離器回收塵效率為99%級(jí),則損失量為：1015×〔1-0.99/0.992=0.104㎏/TPVC加上其他泄露確定冷風(fēng)管損失PVC為1.3㎏/TPVC旋風(fēng)分離器進(jìn)入震動(dòng)篩的樹(shù)脂較少,約30%,但扣去其他泄露后,還要扣清床料,也定為1.1㎏/TPVC,則干燥崗位PVC損失總量為1.3+1.1=2.4㎏/TPVC.〔4其他設(shè)備PVC樹(shù)脂損耗分配表3-2其他設(shè)備PVC樹(shù)脂損耗分配設(shè)備釜損失原因損失量〔㎏/TPVC聚合釜粘釜,泡沫夾帶1.5出料槽泡沫夾帶,塑化片等1.2混合槽泡沫夾帶0.7離心機(jī)母液夾帶2.0篩分廢次品14.0稱(chēng)量偏差1.0總計(jì)20.4全車(chē)間PVC總損失為：2.4+20.4=22.8㎏/TPVC聚合總效率為1/<1+22.8×10-3>=97.77%每釜可生產(chǎn)絕干樹(shù)脂：8.805427×0.85×97.77%=7.318T以成品絕干PVC為基準(zhǔn),聚合單體損失為：43.7/7.318=6.0㎏/TPVC其中聚合釜損失為6.4/7.318=0.875㎏/TPVC出料槽：464.9/7.318=63.53㎏/TPVC單體消耗定額為：1000+5.7+22.8=1028.5㎏/TPVC=1.029TVC/TPVC2.7操作周期的確定表3-3操作周期的確定反應(yīng)操作時(shí)間〔min反應(yīng)操作時(shí)間〔min加水助劑15N2試壓15加VC10冷攪拌30升溫20反應(yīng)6hr降溫20出料10回收VCM20清釜10涂布等15小計(jì)8hr45min取整：操作周期為9hr2.8全車(chē)間主要物料衡算已知：生產(chǎn)能力：30000T生產(chǎn)時(shí)間：8000小時(shí)操作周期：9小時(shí)樹(shù)脂含水量及揮發(fā)率：0.5%則：每釜可生產(chǎn)樹(shù)脂7.318/〔1-0.5%=7.36T/釜每年可生產(chǎn)的釜數(shù)8000/9=889釜年產(chǎn)力7.36×889=6543.04T/Y完成年產(chǎn)30000TPVC所需釜數(shù)：30000/6543.04=4.59臺(tái)〔圓整取5臺(tái)全年投入聚合釜中的VCM量8.805427×5×889=39140.12T/Y全年回收VCM量〔84.9+464.9×10-3×5×899=2443,86T/Y全年VCM損失量43.7×10-3×5×889=194.25T/Y原料消耗量計(jì)算單體VCM39140.12-2443.86=36696.26T/Y聚合用軟水17.92×0.9913×5×889=789614.41T/Y引發(fā)劑ABVN2.45×5×889×10-3=10.89T/Y分散劑總量5.44×5×889×10-3=24.175T/Y其中HPMC11.604T/YPVA7.716T/Y助分散劑LL-021.72×5×889×10-3=7.65T/Y疏基乙醇0.66×5×889×10-3=2.94/Y十六醇1.14×5×889×10-3=5.06/Y雙酚A2.2×5×889×10-3=9.78/Y有機(jī)錫8.3×5×889×10-3=36.89T/YG7-9酸鋅0.48×5×889×10-3=2.14T/YZnPS0.34×5×889×10-3=1.5T/YNa2S4.84×5×889×10-3=21.51T/YCaABS4.93×5×889×10-3=21.91T/YNH4HCO319.37×5×889×10-3=86.1T/Y3、設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選型3.1聚合釜的選型和攪拌裝置的設(shè)置選用我國(guó)33m3И聚合釜,材質(zhì)是復(fù)合鋼板,牌號(hào)16MnR+0Cr18Ni9,筒體厚度14+3〔3為不銹鋼板。長(zhǎng)徑比為2.08,內(nèi)設(shè)可拆卸管/式冷卻管,共四根,外有Φ114×表3-1釜的參數(shù)V/m3F/m2F/Vm2/m3L直線mmD-minL/D33511.55540026002.083.2干燥器的選型〔1氣流干燥管氣流干燥速度：15m/s物料停留時(shí)間：1.2s〔2MST旋風(fēng)干燥器物料停留時(shí)間：30min進(jìn)料速度：500kg/h氣流速度：5000m3床夾套溫度：75℃旋風(fēng)床內(nèi)溫度：46～70氣流管進(jìn)口風(fēng)壓：4～6Kpa3.3輔助設(shè)備的選型.料槽、混料槽選型出料槽體積為150m3,混料槽攪拌轉(zhuǎn)速為50r/min離心機(jī)選型WG-800臥式刮刀卸料離心機(jī),脫水后PVC樹(shù)脂含水量20％～25％旋風(fēng)分離器選型冷風(fēng)管用旋風(fēng)分離器二臺(tái)風(fēng)機(jī)選擇氣流干燥器用風(fēng)機(jī)一臺(tái)冷風(fēng)管用風(fēng)機(jī)一臺(tái)槽類(lèi)選擇去離子水貯槽一個(gè)熱水貯槽一個(gè)助劑計(jì)量槽一個(gè)去離子水計(jì)量槽一個(gè)單位計(jì)量槽一個(gè)單位貯槽一個(gè)泵類(lèi)選擇熱水泵一臺(tái)軟水泵一臺(tái)出料泵一臺(tái)漿料泵兩臺(tái)進(jìn)塔泵、出塔泵各一臺(tái)汽提熱水噴淋泵一臺(tái)脫單體真空泵一臺(tái)循環(huán)水泵一臺(tái)3.3.7過(guò)濾器選擇單體過(guò)濾器兩臺(tái)軟水過(guò)濾器一臺(tái)樹(shù)脂過(guò)濾器兩臺(tái)空氣過(guò)濾器一臺(tái)其他設(shè)備選擇加料小罐兩個(gè)漿料換熱器一臺(tái)氣提熱水噴淋罐一個(gè)水氣分離器兩臺(tái)螺旋輸送器一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)一臺(tái)一級(jí)、二級(jí)冷卻器各一臺(tái)沉淀槽一個(gè)引風(fēng)機(jī)一臺(tái)振動(dòng)篩一臺(tái)泡沫捕集器一臺(tái)壓縮機(jī)一臺(tái)4.生產(chǎn)工藝流程圖圖4-1車(chē)間生產(chǎn)工藝流程圖工藝流程圖圖解：脫鹽水17、懸浮劑罐33、旋轉(zhuǎn)干燥器穩(wěn)定劑18、進(jìn)料料斗34、空氣加熱器抗氧劑19、漿料罐35、袋式過(guò)濾器高壓反應(yīng)釜20、汽提塔進(jìn)料泵36、空氣過(guò)濾器穩(wěn)定劑罐21、汽提塔37、鼓風(fēng)機(jī)穩(wěn)定劑泵22、冷凝器38、旋風(fēng)分離器催化劑罐23、真空罐39、粉料料倉(cāng)回流冷凝器24、真空泵40、聚氯乙烯產(chǎn)品催化劑25、傳輸泵41、去回收氣柜10、催化劑泵26、旋轉(zhuǎn)閥42、放空11、冷凍水27、攪拌器43、空氣12、冷凍水回水28、離心進(jìn)料罐44、氯乙烯單體13、漿料輸送泵29、離心進(jìn)料泵45、懸浮劑14、反應(yīng)器攪拌釜30、離心分離器46、懸浮劑泵15、