聚氯乙烯生產工藝技術模板

年4月19日聚氯乙烯生產工藝技術模板資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系改正或者刪除。目錄第1章總論……………11.1概述………………11.1.1意義與作用…………………11.1.2國內外的現(xiàn)狀以發(fā)展前景…………………11.1.3產品的性質與特點…………21.1.4產品的主要用途………21.1.5產品的生產方法概述…………41.2設計依據……………41.3廠址選擇………41.4設計規(guī)模與及原料與產品規(guī)格……61.4.1設計規(guī)模……………………61.5.1主要原料規(guī)格及技術指標…………………71.5.2產品規(guī)格……………………6第2章工藝設計與計算………………72.1工藝原理…………72.2工藝條件影響因素………………82.3工藝路線選擇……………………102.3.1工藝路線選擇原則…………112.3.2具體工藝路線……………112.3.2工藝流程示意圖……………122.4工藝參數(shù)……………142.4.1工藝配方2.4.2工藝參數(shù)……………2.5物料衡算……………142.5.1物料衡算的意義與作用………142.5.2物料衡算的方法與步驟………142.5.3物料衡算………152.6熱量衡算……………182.6.1能量衡算的意義與作用………182.6.2熱量衡算以所需熱質的量……19第3章設備選型…………213.1選型原則……………213.2關鍵設備選擇………223.2.1塔(釜)的計算………………223.2.2塔(釜)的高度與直徑的計算………………233.2.3塔(釜)的壁厚計算…………253.2.4傳熱元件的計算………………273.2.5攪拌器的選擇…………………283.3其它設備的選擇……………………33第4章車間布置設計的原則……………334.1車間布置設計的原則………………334.1.1車間設備布置的原則…………334.1.2車間設備平面布置的原則……344.1.3車間設備立面布置的原則……344.2車間設備布置………354.2.1車間設備平面布置……………354.2.2車間設備立面布置……………35第5章自動控制…………355.1主要的控制原理……………………355.2自控水平與控制點…………………36第6章環(huán)境保護…………366.1三廢產生情況………36第7章公用工程…………377.1供水…………………377.2供電…………………387.3供暖…………………387.4通風…………………38結束語……………………39致謝…………………40參考文獻…………………41第1章總論1概述1.1.1意義與作用聚氯乙烯(PVC)是國內外高速發(fā)展的合成材料中5大熱塑性合成樹脂之一,以其價廉物美的特點,占合成樹脂消費量的29%左右,僅次于聚乙烯(PE),居第二位。由于它具有優(yōu)良的耐化學腐蝕性、電絕緣性、陰燃性、物理及機械性能、抗化學藥品性能、質輕、強度高且易加工、成本低,可經過模壓、層合、注塑、擠塑、壓延、吹塑中空等方式進行加工,是一種能耗少、生產成本低的產品。因而聚氯乙烯(PVC)制品廣泛用二工業(yè)、農業(yè)、建筑、電子電氣、交通運輸、電力、電訊和包裝及人們生活中的各個領域。聚氯乙烯(PVC)硬質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,還能夠做收音機、電話、電視機、蓄電池外殼及家具、玩具等。其輕質品可制成薄膜用以制作雨披、臺布、包裝材料以及農膜,還可制成人造革、電線、電纜等的絕緣層[1]。1.1.2國內外的現(xiàn)狀及發(fā)展前景聚氯乙烯(PVC)廣泛應用于工業(yè)、農業(yè)、建筑、交通運輸、電力電訊和包裝等各領域。中國PVC生產能力約為972萬噸,產量為920萬噸,凈進口量達151萬噸,消費年增長率在9.5％左右。隨著節(jié)水灌溉、建筑化學建材、包裝、電子電氣、汽車等下游行業(yè)對PVC需求的快速增長,未來幾年中國對聚氯乙烯(PVC)的需求仍將保持較高的增長速度。全球PVC消費量約為3100萬噸,預計到中國PVC樹脂的需求量將達1100萬噸,2020年將達到2160萬噸。預計到全球PVC的需求量將達到3490萬噸,2020年將達到4600萬噸。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[2]。1.1.3產品性質與特點中文名稱:聚氯乙烯英文名稱:Polyvinylchloridepolymer簡稱:PVC玻璃轉變溫度:87℃熔點:212℃導熱率(λ):0.16W/m·K熱膨脹系數(shù)(α):810-5/K熱容(c):0.9kJ/(kg·K)吸水率(ASTM):0.04-0.4%聚氯乙稀是一種無毒、無臭的白色粉末。電絕緣性優(yōu)良,一般不會燃燒,在火焰上能燃燒并放出HCl,但離開火焰即自熄,是一種”自熄性”、”難燃性”物質。主要用于生產透明片、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、電纜護套、輸血料等[3]。聚氯乙稀具有阻燃(阻燃值為40以上)、耐化學藥品性高(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)、機械強度及電絕緣性良好的優(yōu)點。但其耐熱性較差,軟化點為80℃,于130℃開始分解變色,并析出HCI[3]聚氯乙烯由氯乙烯單體經過自由基聚合而成,聚合度n一般在500~0范圍內,其分子結構式如下:從產品分類看,PVC屬于三大合成材料(合成樹脂、合成纖維、合成橡膠)中的合成樹脂類,其中包括五大通用樹脂,聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS、ABS樹脂。1.1.4聚氯乙烯的主要用途1.PVC一般軟制品利用擠出機能夠擠成軟管、電纜、電線等;利用注射成型機配合各種模具,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。也能夠經過剪裁,熱合加工包裝袋、雨衣、桌布、窗簾、充氣玩具等。寬幅的透明薄膜能夠供溫室、塑料大棚及地膜之用。經雙向拉伸的薄膜,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。也能夠先將PVC與助劑壓延成薄膜,再與襯底壓合而成。無襯底的人造革則是直接由壓延機壓延成一定厚度的軟制薄片,再壓上花紋即可。人造革能夠用來制作皮箱、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。4.PVC泡沫制品軟質PVC混煉時,加入適量的發(fā)泡劑做成片材,經發(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。也可用擠出機基礎成低發(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錫穩(wěn)定劑,經混合、塑化、壓延而成為透明的片材。利用熱成型能夠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糊樹脂將PVC分散在液體增塑劑中,使其溶脹塑化而成增塑溶膠,一般見乳液或微懸浮樹脂,還需加穩(wěn)定劑、填料、著色劑等,經充分攪拌,脫氣泡后,配成PVC糊,再用進、浸漬、澆鑄或搪塑等加工成各種制品。如衣架、工具手柄、圣誕樹等。7.PVC硬板和板材PVC中加入穩(wěn)定劑、潤滑劑和填料,經混煉后,用擠出機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板材。板材能夠切割成所需的形狀,然后利用PVC焊條用熱空氣焊接成各種耐化學腐蝕的貯槽、風道及容器等。8.PVC其它門窗有硬質異型材料組裝而成。在有些國家已與木門窗鋁窗等共同占據門窗的市場;仿木材料、代鋼建材(北方、海邊);中空容器[4]。1.1.5產品的生產方法概述聚氯乙烯由氯乙烯單體經過自由基聚合而成,聚合度n一般在500--0范圍內,其分子結構式如下: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。本實驗設計采用懸浮發(fā)生產聚乙烯。懸浮法(主要是水相懸浮法)生產的氯化聚氯乙烯為非均質產品,溶解度相對于溶液法產品低,但熱穩(wěn)定性高,主要用于制造管材、管件、板材等[5]。1.2設計依據《設計任務書》北京化工大學《化工設計》化學工業(yè)出版社《畢業(yè)設計(論文)工作手冊》北京化工大學《化工工藝設計手冊》化學工業(yè)出版社《輕化工廠設計概論》中國輕化工業(yè)出版社《化工容器及設備實用手冊》1.3廠址選擇廠址選擇是基本建設前期工作的重要組成部分,是根據國民經濟建設計劃和工業(yè)布局的要求,選擇和確定工廠的建設位置。一個工廠廠址選擇是否合理,將對建廠速度,建設投資,對項目建成后的經濟效益,社會效益和環(huán)境效益的發(fā)揮,對輕化工業(yè)的合理布局和地區(qū)經濟文化的發(fā)展具有深遠意義,因此廠址選擇是一項政策性和科學性很強的綜合性工作。廠址選擇的基本原則:廠址選擇必須遵守國家法律法規(guī),貫徹執(zhí)行國家方針、政策,堅持基本建設程序,符合國家長遠規(guī)劃及行政布局、國土開發(fā)整治規(guī)劃、城鎮(zhèn)發(fā)展規(guī)劃。從全局出發(fā),正確處理工業(yè)與農業(yè)、城市與鄉(xiāng)村、遠期與近期以及協(xié)作配套等各種關系,并因地制宜,節(jié)約用地,不占或少占耕地及林地。注意資源合理開發(fā)和綜合利用、節(jié)約能源、節(jié)約勞動力;注意環(huán)境保護和生態(tài)平衡、保護風景和名勝古跡;同時,還要做到有利生產、方便生活、便于施工,并提供有多個可供選擇的方案進行比較和評價。廠址選擇的一般要求:1.場地地形:要滿足生產工藝流程,運輸要求和留有適當?shù)陌l(fā)展余地。便于排除雨水,不受洪水,海潮的影響或大型水壩潰壩的威脅。2.區(qū)域地質和工程地質:要避開地震斷層及大斷裂交匯區(qū)和基本烈度高于八度(不包括八度)的地震區(qū)(若必須在地震區(qū)選廠時,應慎重選擇對抗地震有利的地形)。3.水文地質:地下水最好對建筑材料無侵蝕性或具微侵蝕性,其水位最好低于地下結構深度。4.氣象:必須考慮日照方向,方位對建筑物的排列影響5.資源、原料、燃料及產品銷售:要求資源,原料,燃料來源可靠,質量符和要求。6.交通運輸:廠址要求交通方便。7.給水排水:廠址宜靠近水源,保證供水的可靠性,并滿足對水質,水量,水溫的要求、8.動力供應:要求工業(yè)電源及其它動力來源可靠。9.生活區(qū):有污染氣體排放的工廠應位于生活區(qū)的下風方向,并與廠區(qū)有一定的防護地帶。10..安全防護:要符合城市及區(qū)域規(guī)劃,并滿足人防的要求12.施工條件:應盡可能利用當?shù)毓慕ㄖ牧?3.其它如必須滿足當?shù)睾娇照?機場),通訊設施(廣播電臺,電報臺)和軍工工程對間隔距離和技術上的要求,并取得有關部門同意。廠址地下如有古墓,遺址或有地下建筑物,文物時,事先應征得文化部門的處理意見[6]。綜合上述要求,我將建廠地點選在內蒙土默特旗。生產原料便于取得,利于生產。同時近年政府又提出振興西部工業(yè)基地的號召,因此在東北建廠將享有一定的政策優(yōu)惠。這里交通運輸也較方便,各種公用條件都能夠滿足要求。這里的氣象條件及自然條件也允許建廠。設計規(guī)模及原料與產品規(guī)格1.4.1設計規(guī)模本廠的設計規(guī)模為年產20萬噸丙酮氰醇,年實際工作日為330天,日生產能力為606噸。1.4.2主要原料規(guī)格及技術指標單體純度用于懸浮聚合的氯乙烯單體純度在99%以上,其它雜質的含量如表1-3所示。表1-3原輔材料規(guī)格序號名稱含量％1乙烯0.00022丙烯0.00023乙炔0.00024丁二烯0.00025１-丁烯-３-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)格序號項目數(shù)值1導電率/0.52pH值7.03氧含量,％0.000014硬度05SiO2,％06SO3,％0.000017氯,％08蒸發(fā)殘留物％01.5.2產品規(guī)格產品及副產品規(guī)格見表1-5。表1-5產品規(guī)格序號純度單體含量其它雜質H2OPH備注精聚氯乙烯≥99%≤0.1≤0.6≤0.32.7-3.7優(yōu)級品精聚氯乙烯≥98%≤0.1≤1.0≤0.92.5-3.8一等品精聚氯乙烯≥97%≤0.2≤1.5≤1.32.5-3.8合格精聚氯乙烯≥87%≤2.5≤3.5≤1.52.5-3.8第2章工藝設計與計算2.1工藝原理氯乙烯的聚合屬于自由基型聚合反應。聚合時采用的引發(fā)劑為油溶性的偶氮類、有機過氧化物類和氧化還原引發(fā)體系。反應迅速,同時放出大量的反應熱。鏈增長的方工為頭尾相連。聚合反應過程存在著嚴重的增長鏈向單體的轉移,是影響產物相對分子質量的主要因素,這種鏈轉移隨溫度的升高而加快。聚氯乙烯由氯乙烯單體經過自由基聚合而成,聚合度n一般在500--0范圍內,其分子結構式如下:氯乙烯的懸浮聚合是生產聚氯乙烯的主要方法。具有操作簡單,生產成本低,產品質量好,經濟效益好,用途廣泛等特點,適于大規(guī)模的工業(yè)生產。在樹脂質量上,用懸浮聚合生產的ＰＶＣ樹脂的孔隙率提高了300%以上,經過適當處理的樹脂其單體氯乙烯的殘留量由原來的0.1%降到0.0005%以下。同時設備結構改進,大型化和采用計算機數(shù)控聯(lián)機質量控制,使批次之間樹脂質量更加穩(wěn)定。另外,清釜技術和殘留單體回收技術的發(fā)展,減少了開釜次數(shù),進而減少了氯乙烯單體的釋放量;采用燒結,冷凝或吸收方法汽提品和處理廢氣,進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。生產原料對聚氯乙烯質量很重要。氯乙烯雜質含量應盡可能低一些,其中脫鹽水PH值要近乎中性,為6.5-7.5,導率應小于2um/cm。乙炔參與聚合后,形成不飽和鍵使產物熱穩(wěn)定性變壞。不飽和多氯化物存在,不但降低聚合速率、降低產物聚合度還容易產生支鏈,使產品性能變壞。2.引發(fā)劑多用有機過氧化物和偶氮類引發(fā)劑,其中有機過氧化物為過氧化二碳酸酯、過氧化酯類。它們能夠單獨使用,也能夠兩種或兩種以上引發(fā)活性不同的引發(fā)劑復合使用,復合使用的效果比單獨使用好,其優(yōu)點是反應速度均勻,操作更加穩(wěn)定,產品質量好,同時使生產安全。引發(fā)劑的用量能夠采用下式進行估算,再經過少量實驗進行調整,即可確定,其計算公式如下:I(％)=NrM×10-4/[1-exp(-0.693t/t1/2)式中:I——工業(yè)上引發(fā)劑用量(質量分數(shù)),％;Nr——引發(fā)劑理論消耗量,等于(1加減慢0.1)mol/tpvc);用AIBN時,取0.9;用DCPD、EHP等過氧化二碳酯時,取1.1;M——引發(fā)劑的相對分子質量;t——聚合時間/h;t1/2——引發(fā)劑分解半衰期/h。工業(yè)生產中聚合時間一般控制在5～10h,應用選擇t1/2為2～3h的引發(fā)劑。如果采用復合型引發(fā)劑,最好是一種引發(fā)劑的t1/2為4～6h。3.分散劑工業(yè)常見主要有明膠、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75％～90％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,兩者進行復合使用效果也很好。4.水質與水量氯乙烯懸浮聚合用水應是去離子,其規(guī)格要求如表去離子的規(guī)格所示。特別水中的氯離子、鐵和氧等的含量要嚴格控制,其中氯離子超過一定含量會造成樹脂顆粒不均;水中的鐵會降低樹脂的熱穩(wěn)定性,并能終止反應。水的用量與樹脂內部結構有關,緊密型樹脂(以吸膠為分散劑)的生產,單體與水的質量比為1:1.1～1:1.3;疏松型樹脂(以聚乙烯醇為分散劑)的生產,單體與水的質量比為1:1～1:2.0。5.系統(tǒng)中的氧因為氧對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氧化高聚物[-CH2-CHCL-O-O-]n,該物質易水解成酸類,破壞懸浮液和產品的穩(wěn)定性。因此,無論從聚合的角度還是從安全的角度都應將各各原料中的氧和系統(tǒng)中的氧徹底清除干凈。6.其它助劑:a.pH調節(jié)劑氯乙烯懸浮聚合的pH值控制在7～8,即在偏堿性的條件下進行聚合。這樣可確保引發(fā)劑良好的分解速率,分散劑的穩(wěn)定性防止因產物裂解時產生的HCL,造成懸浮液的不穩(wěn)定,進而造成黏釜、清釜、傳熱的困難,并影響產品質量。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調節(jié)劑。b.防止黏釜劑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,也影響產品的質量。另外,人工清釜勞動強度大,條件惡劣,影響工人健康。常見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、硫化鈉等;在釜民壁、攪拌器等設備上噴涂一定量的防黏釜劑,常見的防黏釜劑如水浴黑、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(14.7～39.2Mpa)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C6～C20羧酸甘油酯等。還有熱穩(wěn)定劑、潤滑劑等。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物的相對分子質量大小,因此,當配方確定以后必須嚴格控制聚合的溫度。在實際生產中,一般控制在指定溫度的正負0.5℃范圍內,最好是控制在正負0.2b．聚合壓力在聚合溫度下,氯乙烯有相應的蒸汽壓力,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方法的選擇。輕化工產品生產的特點之一就是生產方法的多樣化。如果,一種產品的生產只有一種定型的生產方法,那么在工藝路線上就無須選擇;如果,一種產品的生產有幾種不同的生產方法,這就要對不同的工藝路線逐個進行分析研究,經過比較分析,從中找出一條符合實際的最好的工藝路線。工藝路線一經確定,即可進行工藝流程的設計,因此,工藝路線是工藝流程設計的依據。1.先進性2.可靠性3.結合國情,因地制宜綜上所述,本設計采用乳液懸浮法在引發(fā)劑作用下發(fā)生加成反應制取聚氯乙烯樹脂。2.3.2聚氯乙烯懸浮法具體工藝路線如下:1.聚合懸浮聚合的過程是先將去離子水用泵打入聚合釜中啟動攪拌器,依次將分散劑溶液、引發(fā)劑及其它助劑加入聚合釜內。然后,對聚合釜夾套內通入蒸汽和熱水,當聚合釜內溫度升高至聚合溫度(50～58℃)后,改通冷卻水,控制聚合溫度不超過規(guī)定溫度的正負0.5℃。當轉化率達60～70％,有自加速現(xiàn)象發(fā)生,反應加快,放熱現(xiàn)象激烈,應加大冷卻水量。待釜內壓力從最高0.687～0.981M未聚合的氯乙烯單體經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樹脂在泡沫捕集器捕集下來,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36％～42％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70～80℃,維持1.5～2.0h,然后用氮氣進行吹氣降溫至65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,使其變成能溶于熱水的物質,便于水洗清除。3.樹脂的干燥方法聚氯乙烯樹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合使用,其中氣流干燥管脫除的是樹脂上的表面非結合水,沸騰床干燥器脫除的是樹脂內部結合水。這里的第二段干燥過程由于物料停留時間長,投資較大,熱效率較差,費用較高,因此,國內外工業(yè)生產改進較大,如赫司特公司采用的MST旋風干燥器,具有停留時間適用、熱效率利用好的特點。MST旋風干燥器在旋轉流動中使熱氣體和固體樹脂接觸干燥樹脂。干燥器為一個垂直的圓柱形塔,其中用環(huán)形擋板分成若干個干燥室。將熱氣和濕樹脂切向高速進入最下面的室A,在A室利用離心力將固體樹脂顆粒與氣體分離開來。粉粒在室A中旋轉流動中經過擋板的中心開口流入上層B室。同時,親的樹脂進入室A,過一段時間后,這個室開始充滿樹脂,這時,樹脂粒子開始經擋板的中心開口逸入室B,先是最細顆粒,最后是最粗的顆粒進入室B。返回錐形擋板的中心開口時,旋轉的粉粒受離心力作用和固體粒子受室壁壓力散開,在這里它們停止運動,返回錐形擋板的中心開口,這樣進入下一個室。這時再次用旋轉氣流輸送這些樹脂顆粒。用這樣的方法使樹脂充滿每一個干燥室。攜帶著樹脂粉粒的氣體離開干燥室的頂部輸送到氣固分離器。利用這種旋風分離干燥器干燥的高度疏松聚氯乙烯樹脂,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:在臥式刮刀自動離心機或螺旋沉降式離心機中,先進行過濾,再用70～80℃熱水洗滌二次。經脫水后的樹脂具有一定含水量,經螺旋輸送器送入氣流干燥管,以140～150℃熱風為載體進行第一段干燥,出口樹脂含水量小于4%;再送入以120℃熱風為載體的沸騰床干燥器中進行第二段干燥,得到含水量小于0.3%的聚氯乙烯樹脂。再經篩分、包裝后入庫[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離心分離槽氣提塔堿處理釜漿料排放槽聚合釜聚乙烯 引發(fā)劑 助劑 旋振篩旋風干燥床旋振篩旋風干燥床 成品儲存與包裝 成品儲存與包裝2.4工藝配方和工藝參數(shù)2.4.1工藝配方(質量份):去離子水100氯乙烯50～70懸浮劑(聚乙烯醇)0.05～0.5引發(fā)劑(過氧化二碳酸二異丙醇)0.02～0.3EHP過氧化二碳酸二(2-乙基己酯)緩沖劑(磷酸氫二鈉)0～0.1消泡劑(鄰苯二甲酸二丁酯)0～0.0022.4.2工藝參數(shù):①聚合聚合溫度50～58℃(依PVC型號而定)聚合壓力初始0.687～0.981Mpa結束0.249～0.196Mpa聚合時間8～12h轉化率90％②堿處理NaOH濃度36％～42％加入量聚合漿液的0.05％～0.2％溫度70～80％時間1.5～2.0h③脫水緊密型樹脂含水率8％～15％疏松型樹脂含水率15％～20％④干燥第一段氣流干燥管干燥干燥溫度140～150℃風速15m/s物料停留時間1.2s含水率＜4％第二段沸騰床干燥干燥溫度計120℃物料停留時間12min含水率＜0.3％2.5物料衡算2.5.1物料衡算的意義和作用物料衡算是化工計算中最基本,最重要的內容之一,是進行化工計算的基礎。在化學工程中,為了導出某一過程的基本方程式和建立數(shù)學模型,設計或改造工藝流程和設備,了解和控制生產操作過程,核算生產過程的經濟效益等都要進行物料衡算。物料衡算在生產和設計中都得到廣泛的應用。在工廠設計中,物料衡算是在工藝流程及工藝參數(shù)確定后即開始的一項化工計算工作。由此,設計工作從定性分析轉入定量計算。物料衡算是經過每一道工序的物料變化情況進行平衡計算,從而得到在正常生產情況下各種物料的量。經過物料平衡,在已知產品生產任務情況下,算出所需原材料,生成的副產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品,副產品及廢物量。另外,經過物料衡算,不但可算出原材料消耗定額,算出生產過程所需的熱量或冷量,同時為設備選型和計算提供依據,物料衡算的結果直接關系到生產成本和車間運輸量,對工廠技術經濟指標有舉足輕重的影響。2.5.2物料衡算的方法與步驟1.收集計算數(shù)據(1)原料,輔料,中間產物及產品的規(guī)格(2)過程中單位時間內的物流量(3)有關消耗定額(4)有關轉化率,選擇性,單程收率(5)有關物理化學常數(shù)2.畫物料流程圖根據計算任務畫物料流程圖或物料衡算方框圖。畫圖的目的是為了物料衡算時分析問題,便于展開計算以及為建立方程式作好準備。因此,這種圖要畫得相當詳盡,不但所有已知數(shù)據要標明在圖上,那些待求的未知數(shù)據(以恰當?shù)姆柋硎?也應一并標明在圖上,還應畫出所有物料線,并包括每股物料的名稱,數(shù)量,組成及流向,以及與計算有關的工藝條件(如溫度,壓力,流量,配比等)。3.確定衡算范圍在物料衡算中,會遇到較復雜的計算。為了便于計算,常采用劃定衡算范圍的方法。衡算范圍一經劃定,便可假想成為一個獨立的體系,凡是經過邊界進入體系的物料屬于輸入項,凡是穿越邊界離開體系的物料屬于輸出項。4.選定計算基準若作為計算基準的數(shù)量在流程中是已知的,如已知單位時間內原料投放量,則以此數(shù)據為基準,采用”順算法”,就能方便的計算出單位時間的產品,中間產品以及三廢的各股物料量。若已知產品量,而中間的計算步驟很多,很難一下子算出原料量,此時可采取”倒推法”,即由已知產品量從后往前反算出其它各股物料量。倘若年產量在數(shù)值上太大,計算起來不方便,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)進行計算。算出產品產量后,與實際產量進行比較,求出相差的系數(shù),以此系數(shù)分別乘以原假設量,即可得到各股物料的實際量。5.列出輸入-輸出物料平衡表此表用來描述和識別所有進入體系和離開體系的物料。表中列出了已知量和要求解的未知量,有時還列出經過導出和計算的有關數(shù)據。2.5.3物料衡算生產任務:年產20萬噸噸丙酮氰醇生產時間:330天/年每天生產量:(00噸×1000)/330天=6.06×105千克/天每小時生產量:(6.06×105)/24=2.53×103千克/小時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%轉化率:93%(1)進料去離子水:4.35×103千克/小時氯乙烯:2.72×103千克/小時引發(fā)劑:0.87千克/小時懸浮劑2.10千克/小時緩沖劑4.5千克/小時消泡劑0.1千克/小時(2)出料去離子水:3.93×103千克/小時聚氯乙烯:2.57×103千克/小時氯乙烯:50千克/小時引發(fā)劑:0.01千克/小時懸浮劑2.10千克/小時緩沖劑4.5千克/小時消泡劑0.1千克/小時雜質:0.4千克/小時聚合釜進料量見表2-2。表2-2聚合釜進料量名稱質量(千克/小時)去離子水:4.35×103千克/小時氯乙烯:2.72×103千克/小時引發(fā)劑:0.87千克/小時懸浮劑2.10千克/小時緩沖劑4.5千克/小時消泡劑0.1千克/小時聚合釜出料量見表2-3。表2-3聚合釜出料量名稱質量(千克/小時)去離子水:3.93×103千克/小時聚氯乙烯:2.57×103千克/小時氯乙烯:50千克/小時引發(fā)劑:0.01千克/小時懸浮劑2.10千克/小時緩沖劑4.5千克/小時消泡劑0.1千克/小時2堿中和釜物料衡算NaOH溶液濃度:36％NaOH溶液:聚氯乙烯0.2:100溶劑水:40千克/小時聚氯乙烯:2.57×103千克/小時轉化率為99.9%(1)進料NaOH溶液:64千克/小時溶劑水:40千克/小時聚氯乙烯:2.57×103千克/小時雜質:0.4千克/小時(2)出料NaOH溶液:0.05千克/小時溶劑水:40千克/小時聚氯乙烯:2.56×103千克/小時雜質:23千克/小時堿中和進料量見表2-4。表2-4堿中和釜進料量名稱質量(千克/小時)NaOH溶液64千克/小時溶劑水40千克/小時聚氯乙烯2.57×103千克/小時雜質0.4千克/小時堿中和出料量見表2-5。表2-5堿中和釜出料量NaOH溶液0.05千克/小時溶劑水40千克/小時聚氯乙烯2.56×103千克/小時雜質23千克/小時NaOH溶液0.05千克/小時2.6熱量衡算2.6.1熱量衡算的意義和作用精細化工生產一般在規(guī)定的壓力,溫度和時間等溫度等工藝條件下進行,生產過程中包括有化學過程和物理過程,往往伴隨著能量變化。因此,必須進行能量衡算。生產中一般無軸功或軸功相對較小,能夠忽略不計。因此,能量衡算實質上是熱量衡算。生產過程中所產生的化學熱效應與物理變化熱效應會使物料溫度上升或下降,為了保證生產過程在一定溫度條件下進行則需要環(huán)境對生產系統(tǒng)有熱量的加入或放出,對于新車間設計,熱量衡算是在物料衡算的基礎上進行的。經過熱量衡算,能夠確定傳熱設備的熱負荷,即在規(guī)定時間中加入和移出的熱量,從而確定傳熱劑的消耗量,選擇合適的傳熱方式,計算傳熱面積。熱量衡算和物料衡算相結合,經過工藝計算,能夠確定設備的工藝尺寸,如設備的臺數(shù),容積,傳熱面積等參數(shù)。2.6.2熱量衡算及所需的熱質的量在解決實際問題中,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)傳給設備和物料的熱量Q3——各種熱效應,如反應熱,溶解熱等Q4——各股物料帶走的熱量Q5——消耗在加熱設備上的熱量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)為反應熱的10%1.聚合釜的熱量衡算聚合釜氯乙烯水聚合釜25℃水 18引發(fā)劑和助劑聚乙烯SKIPIF1<0=4.2×(100/146.3)+2.3×(46.3/146.3)=2.71KJ/(Kg·℃)SKIPIF1<0=2.7×(124.4/146.3)+2.9×(15/146.3)+2.3×(6.9/146.3)=2.7KJ/(Kg·℃)Q3=10.5×4.3868×124400=5468798.16KJQ1=SKIPIF1<0×m×t1Q4=SKIPIF1<0×m×t2Q5+Q6=Q2×10%利用Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6(Q2符號為負)可求得:Q2=4974148.4KJ2.堿中和的熱量衡算堿中和釜聚乙烯聚乙烯堿中和釜18℃ 水 水 25NaOH溶液雜質SKIPIF1<0=2.7×(124.4/146.3)+2.9×(15/146.3)+2.3×(6.9/146.3)=2.7KJ/(Kg·℃)SKIPIF1<0=2.7×(131.7/146.3)+2.9×(10/146.3)+2.3×(4.63/146.3)=2.67KJ/(Kg·℃)Q3=10.5×4.3868×73=3208.2KJQ1=SKIPIF1<0×m×t1Q4=SKIPIF1<0×m×t2Q5+Q6=Q2×10%利用Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6(Q2符號為負)可求得:Q2=2999KJ旋風干燥床熱量衡算旋風干燥床聚乙烯聚乙烯旋風干燥床25℃ 水 水 40℃易揮發(fā)雜質雜質SKIPIF1<0=2.7×(131.7/146.3)+2.9×(10/146.3)+2.3×(4.63/146.3)=2.67KJ/(Kg·℃)SKIPIF1<0=2.7×(136.4/146.3)+2.9×(7/146.3)+2.3×(3.24/146.3)=2.69KJ/(Kg·℃)Q3=10.5×4.3868×4700=206618.6KJQ1=SKIPIF1<0×m×t1Q4=SKIPIF1<0×m×t2Q5+Q6=Q2×10%利用Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6(Q2符號為負)可求得:Q2=189637.3KJ第3章設備選型3.1選型原則1.滿足工藝要求設備的選擇和計算必須充分考慮工藝上的要求,力求做到技術上先進,經濟上合理,亦即選用的設備能與生產規(guī)模相適應,并應獲得最大的單位產量;能適應產品品種變化的要求,并確保產品的質量;能降低勞動強度,提高勞動生產率;能降低原材料及相應的公用工程(水,電,氣)的單耗;能改進環(huán)境保護,設備制造較易,材料易得,操作及維修保養(yǎng)方便。設備選擇時,要能完全滿足上述方面的條件是相當困難的,但一定要參照上述幾個方面對擬采用個設備進行詳盡地比較,并拿出最佳的方案來。2.設備成熟可靠作為工業(yè)生產,不允許把不成熟或未經生產考驗的設備用于設計。設計中所選用的設備不但技術性能要可靠,設備材質也要可靠。對從國外引進的設備,同樣必須強調設備及其所采用材質的可靠性,特別對生產中的關鍵設備,一定要在充分調查研究和對比的基礎上,作出科學的選定。3.盡量采用國產設備在設備選型時應盡量采用國產設備,這樣不但能夠節(jié)約外匯,而且能夠促進中國機械制造工業(yè)的發(fā)展。當然根據條件和可能,引進少量進口裝置或關鍵設備也是不要的,但同樣必須堅持設備先進可靠,經濟合理,并應考慮在引進的基礎上如何消化吸收以及仿制工作[6]。3.2關鍵設備選擇3.2.1釜的計算對于連續(xù)反應釜SKIPIF1<0[6](3-1)式中:Vh——每小時處理的物料量τ——反應所需的時間n——設備備用系數(shù)SKIPIF1<0——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器。聚合釜的材質有復合鋼板、全不銹鋼和搪瓷三種。聚合釜的趨勢是大型化,國內普遍采用的是33m3復合鋼板釜。國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程度上意味著釜的生產能力。聚合釜的傳熱能力能夠用下式表示:Q=KA△tm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: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。①傳熱面積影響聚合釜傳熱面積的因素有聚合釜的高徑和容積。高徑比高徑比(aspectratio)等于L/D。高徑比越大(瘦長型),則釜的傳熱面積越大;L/D=1時,釜的傳熱面積最小。高徑比的大小不但影響釜的傳熱面積,還影響攪拌器的安裝。按日本日立公司的觀點是,當釜的容積小于30㎡時,傳熱面積是主要矛盾,因此L/D應大些;當釜的容積大于30㎡時,攪拌器是主要矛盾,因此L/D應小些。按神鋼法德拉的觀點是,無論多大的釜,攪拌器是主要矛盾,因此,L/D要小些。中國的觀點與日立公司的觀點基本相同,一般L/D在1.5～4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L/D=1.2時,存在A=4.77V0.65關系,若將容積為14m3的釜放大到50m為此,當聚合釜的容積增大以后,但熱面積不夠時可采用釜內加冷管或D型擋板或釜頂冷凝器等來增加傳熱面積。如國內80m3聚合釜即有4組內冷管又有釜頂冷凝器,德國200m3聚合釜無內冷管而是加入少量擋板和釜頂冷凝器。注意加內冷管后對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。②傳熱系數(shù)傳熱性能好的聚合釜傳熱系數(shù)姨般可達465～582W/(㎡·K),甚至在689W/(㎡·K)以上,搪瓷釜能夠達349W/(㎡·K)以上。當傳熱系數(shù)在233W/(㎡·K)以下時,則認為傳熱不能好應該強化。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、水垢層各層的熱導率,W/(㎡·K);釜內壁給熱系數(shù)a1體系黏度愈小,攪拌強度愈大,則內壁液膜愈薄,熱阻愈小,a1值愈大。釜外壁給熱系數(shù)a2釜外夾套內通有冷卻水,以散除聚合熱。釜外壁給熱系數(shù)一般波動在582～5820W/(㎡·K)之間,主要由水流動狀況而定。傳熱性能良好的聚合釜一般要求a2在2326～3489W/(㎡·K)以上。1對于聚合釜去離子水:4.35×103千克/小時密度:1.0×103氯乙烯:2.72×103千克/小時密度:0.972×103引發(fā)劑:0.87千克/小時密度:1.328×103懸浮劑2.10千克/小時密度:1.110×103緩沖劑4.5千克/小時密度:1.328×103消泡劑0.1千克/小時密度:1.120×103Vh=V1+V2+V3=(4.35×103/1.0×103+2.72×103/0.972×103+0.87/1.328×103+4.5/1.328×103+3/2120)/0.8=5.2mSKIPIF1<0=7.2m32.堿中和釜聚氯乙烯流量:2.57×103千克/小時密度:0.93×103水流量:103.5千克/小時密度:0.7972×103堿水流量:47.6千克/小時密度:0.6876×103雜質流量:3千克/小時.密度:2.12×103Vh=V1+V2+V3+V4=2.57×103/930+103.5/792.2+47.6/687.6+3/2120=3.3mSKIPIF1<0=8.3m33.2.2塔(釜)的高度與直徑的計算1.對于聚合釜設釜內徑為DO,筒高為H,高徑比r=1SKIPIF1<0=SKIPIF1<0DO2SKIPIF1<0[8]SKIPIF1<0——封頭容積DO=SKIPIF1<0查《壓力容器與化工設備實用手冊》P256表2-2-6橢圓形封頭尺寸與質量取DO=1100mm,則封頭直邊高度h0=25mm,曲邊高度h1=275mm,容積VO=0.198mSKIPIF1<0SKIPIF1<02對于堿中和釜設釜內徑為DO,筒高為H,高徑比r=1SKIPIF1<0=SKIPIF1<0DO2SKIPIF1<0SKIPIF1<0——封頭容積DO=SKIPIF1<0查《壓力容器與化工設備實用手冊》P256表2-2-6橢圓形封頭尺寸與質量取DO=1300mm,則封頭直邊高度h0=25mm,曲邊高度h1=325mm,容積VO=0.321mSKIPIF1<0SKIPIF1<03.2.3釜壁厚計算根據《化工設備設計基礎》選用鋼號0Cr18Ni9鋼板標準GB4237參考《鋼板許用應力》計算厚度SKIPIF1<0SKIPIF1<0[8](3-2)實際壁厚SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0式中:C——壁厚附加量C1——鋼板負偏差C2——腐蝕裕量1.對于聚合釜SKIPIF1<0殼體加工成形后(不包括腐蝕裕量)的最批小壁厚按下列條件確定:碳素鋼和低合金鋼制容器不小于3mm高合金鋼制容器不小于2mm[9]因此SKIPIF1<0查《化工設備設計基礎》鋼板副偏差表3-13C1=0.13mmC2=2mm壁厚附加量SKIPIF1<0取SKIPIF1<0實際壁厚SKIPIF1<02.對于堿中和釜SKIPIF1<0殼體加工成形后(不包括腐蝕裕量)的最小壁厚按下列條件確定:素鋼和低合金鋼制容器不小于3mm高合金鋼制容器不小于2mm因此SKIPIF1<0查《化工設備設計基礎》鋼板副偏差表3-13C1=0.13mmC2=2mm壁厚附加量SKIPIF1<0取SKIPIF1<0實際壁厚SKIPIF1<03.對于旋風干燥釜SKIPIF1<0殼體加工成形后(不包括腐蝕裕量)的最小壁厚按下列條件確定:素鋼和低合金鋼制容器不小于3mm高合金鋼制容器不小于2mm因此SKIPIF1<0查《化工設備設計基礎》鋼板副偏差表3-13C1=0.13mmC2=2mm壁厚附加量SKIPIF1<0取SKIPIF1<0實際壁厚SKIPIF1<03.2.4傳熱元件計算1.換熱面積的計算(1)聚合釜冷卻劑移走的熱量Q2=4974148.4×6.9=34321623.96KJSKIPIF1<0(2)堿中和釜堿中和移走的熱量Q2=299983×6.9=2069882.7KJSKIPIF1<0(3)旋風干燥釜旋風干燥移走的熱量Q2=189637.3×6.9=1308497.37KJSKIPIF1<02夾套高度SKIPIF1<0[10](3-3)查《化工設備機械基礎》殼體直徑在800mm~1800mm時,夾套直徑取Di+100mm3.2.5攪拌器的選擇1.攪拌器的選擇聚氯乙烯產品及其原料均為低黏度流體,因此采用推進式攪拌器。SKIPIF1<02.葉輪葉片螺距的確定SKIPIF1<0SKIPIF1<03.攪拌功率的計算攪拌器的攪拌功率為SKIPIF1<0SKIPIF1<0[11](3-4)ρ——液體的密度Kg/m3n——攪拌器的轉速r/sDj——攪拌器的直徑mμ——液體的黏度Pa·SK——功率準數(shù)校正總系數(shù)Po——攪拌功率準數(shù)4.攪拌軸直徑的計算SKIPIF1<0[12](3-5)A——許用剪應力[τ]變化的系數(shù)Ps——軸上傳遞的功率kwn——軸轉速r/sd——軸最小直徑(1)聚合釜攪拌器的選擇a)縮合釜攪拌器的選擇SKIPIF1<0b)葉輪葉片螺距的確定SKIPIF1<0c)攪拌功率的計算攪拌器的攪拌功率為SKIPIF1<0SKIPIF1<0(3-6)ρ——868Kg/m3n——6.5r/sDj——0.3667mμ——2.5Pa·SK——功率準數(shù)校正總系數(shù)Po——攪拌功率準數(shù)K1=0.8;K2由SKIPIF1<0攪拌器的攪拌功率為P5=K×P0×n3×ρ×Dj5=1.6×20×6.53×868×0.36675=7781.3Wd)攪拌軸直徑的計算SKIPIF1<0(2)堿中和釜攪拌器的選擇a)堿中和釜攪拌器的選擇SKIPIF1<0b)葉輪葉片螺距的確定SKIPIF1<0c)攪拌功率的計算攪拌器的攪拌功率為SKIPIF1<0SKIPIF1<0(3-7)ρ——868Kg/m3n——6.5r/sDj——0.3667mμ——2.5Pa·SK——功率準數(shù)校正總系數(shù)Po——攪拌功率準數(shù)K1=0.8;K2由SKIPIF1<0攪拌器的攪拌功率為P5=K×P0×n3×ρ×Dj5=1.6×20×6.53×868×0.36675=7781.3Wd)攪拌軸直徑的計算SKIPIF1<0(3)深冷釜攪拌器的選擇a)縮合釜攪拌器的選擇SKIPIF1<0b)葉輪葉片螺距的確定SKIPIF1<0c)攪拌功率的計算攪拌器的攪拌功率為SKIPIF1<0SKIPIF1<0(3-8)ρ——868Kg/m3n——6.5r/sDj——0.3667mμ——2.5Pa·SK——功率準數(shù)校正總系數(shù)Po——攪拌功率準數(shù)K1=0.8;K2由SKIPIF1<0攪拌器的攪拌功率為P5=K×P0×n3×ρ×Dj5=1.6×20×6.53×868×0.36675=7781.3Wd)攪拌軸直徑的計算SKIPIF1<03.3其它設備的選擇其它的設備主要是泵的選擇。工業(yè)生產中有進料泵、回流泵、塔底泵、循環(huán)泵、產品泵等,石油化工泵的選擇應該滿足流量,揚程、壓力、溫度、氣蝕余量等工藝參數(shù)的要求,滿足介質特性的要求和現(xiàn)場安裝的要求。在選泵時(1)要綜合考慮泵的流量。一方面,應按設計要求達到的能力確定泵的流量,并使之與其它設備能力協(xié)調平衡;另一方面,也要根據生產需要確定泵的流量。在確定泵的流量時應綜合考慮裝置的富裕能力及裝置內各設備能力的協(xié)調平衡。(2)根據生產要求確定泵的揚程。選泵時,由于工藝過程設計中管道系統(tǒng)壓力降計算比較復雜,因此泵的揚程要留有適當?shù)挠嗔?一般為正常需要揚程的1.05～1.1倍。(3)根據流體輸送設備的特性曲線確定蚌型選泵時,確定哪一種設備,應在生產上所需要的流量和揚程后進行。第4章車間設備布置設計4.1車間設備布置的原則4.1.1車間設備布置的原則1從經濟和壓降觀點出發(fā),設備布置應順從工藝流程,但若與安全、維修和施工有矛盾時,允許有所調整。2根據地形、主導風向等條件進行設備布置,有效的利用車間建筑面積(包括空間)和土地(盡量采用露天布置及建筑物能合并者盡量合并)。3明火設備必須布置在處理可燃液體或氣體設備的全年最小頻率風向的下側,并集中布置在裝置(車間)邊緣。4控制室和配電室應布置在生產區(qū)域的中心部位,并在危險區(qū)外。5充分考慮本裝置(車間)與其它部門在總平面布置圖上的位置,力求緊湊、聯(lián)系方便,縮短輸送管線,達到節(jié)省管材費用及運行費用的目的。6留有發(fā)展的余地7所采取的勞動保護、防火要求、防腐蝕措施要符合有關標準、規(guī)范的要求。8有毒、有腐蝕性介質的設備應分別集中布置,并設圍堰,以便集中處理。9設備安全通道、人流、物流方向應錯開。10設備布置應整齊,盡量使主要管道走向一致[13]。4.1.2車間設備平面布置的原則車間平面布置首先必須適合全廠總平面布置的要求,應盡可能使個車間的平面布置在總體上達到協(xié)調、整齊、緊湊、美觀,相互融合,渾成一體。其次,必須從生產需要出發(fā),最大限度的滿足生產包括設備維修的要求。即要符合流程、滿足生產、便于管理、便于運輸、利于設備安裝和維修。第三,生產要安全。即要全面妥善的解決防火、防爆、防毒、防腐、衛(wèi)生等方面的問題,符合國家的各項有關規(guī)定。第四,要考慮將來擴建及增建的余地,為今后生產發(fā)展、品種改革、技術改造提供方便。但這些一定要最有效的利用車間的建筑面積(包括空間)和土地(設備裝置能露天布置的盡量露天布置,建筑物能合并的應盡量合并)。4.1.3車間設立面布置的原則廠房的立面形式有單層、多層和單層與多層相結合的形式。多層廠房占地少但造價高,而單層廠房占地多但造價低。采用單層還是多層主要應根據工藝生產的需要。例如制堿車間的碳化塔,根據工藝要求須放在廠房內,但塔有比較高,且操作崗位安排在塔的中部以便觀察塔內情況,這樣就需要設計多層廠房;另一種情況是:設備大部分露天布置,廠房內只需要安置泵或風機,這種情況可設計成單層廠房。對于為新產品工業(yè)化生產而設計的廠房,由于生產過程中對工藝流程和設備需要不斷改進和完善,一般都設計一個較高的單層廠房,利用便于移動、拆裝、改建的鋼制操作平臺代替鋼筋混凝土操作臺,以適應工藝流程和設備變化的需要。4.2車間設備布置4.2.1車間設備平面布置車間平面布置按其外形一般分為長方形、L形、T形和Ⅱ形等。長方形便于總平面圖的布置,節(jié)約用地,有利于設備排列,縮短管線,易于安排交通出入口,有較多可供自然采光和通風的墻面;但有時由于廠房總長度較長,在總圖布置有困難時,為了適應地形的要求或者生產的需要,也有采用L形、T形和Ⅱ形的,此時應充分考慮采光、通風和立面等各方面的因素。4.2.2車間設備立面布置化工廠廠房可根據工藝流程的需要設計成單層、多層或單層與多層相結合的形式。一般來說單層廠房建設費用較低,因此除了由于工藝流程的需要必須設計成多層外,工程設計中一般多采用單層。有時因受建設場地的限制或者為了節(jié)約用地,也有設計成多層的。對于為新產品工業(yè)化生產而設計的廠房,由于在生產過程中對于工藝路線還需不斷改進和完善,因此一般都設計成一個高單層廠房,利用便于移動、拆裝、改建的鋼操作臺代替鋼筋混凝土操作臺或多層廠房的樓板,以適應工藝流程改變的需要。第5章自動控制5.1主要的控制原理自動控制作為一種技術手段已經廣泛的應用于工業(yè)、農業(yè)、國防乃至日常生活和社會科學許多領域。所謂自動控制就是指在脫離人的直接干預,利用控制裝置(簡稱控制器)使被控制對象(如設備生產過程等)的工作狀態(tài)或簡稱被控量(如溫度、壓力、流量、速度、PH值等)