年產(chǎn)8萬(wàn)噸PVC的氯乙烯合成工段設(shè)計(jì),答辯人：,主要內(nèi)容,綜述,致謝,物料衡算,設(shè)備計(jì)算,能量衡算,工藝流程,1 綜述 聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride）結(jié)構(gòu)式：聚氯乙烯是一種使用一個(gè)氯原子取代聚乙烯中的一個(gè)氫原子的高分子材料，是含有少量結(jié)晶結(jié)構(gòu)的無(wú)定形聚合物。在PVC分子鏈上存在短的間規(guī)立構(gòu)規(guī)整結(jié)構(gòu)。隨著聚合反應(yīng)溫度的降低，間規(guī)立構(gòu)規(guī)整度提高。聚氯乙烯大分子結(jié)構(gòu)中存在著頭頭結(jié)構(gòu)、支鏈、雙鍵、烯丙基氯、叔氯等不穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)、使得耐熱變形及耐老化差等缺點(diǎn)。故作交聯(lián)后，可將該類缺點(diǎn)消除。,2 工藝流程,3 物料衡算,計(jì)算依據(jù)：年產(chǎn)量：8 w t 年工作日：300 天 日產(chǎn)量：266.666 t 轉(zhuǎn)化率：99% 收率：98.1% 物料計(jì)算以日產(chǎn)量為基準(zhǔn)。聚合釜進(jìn)料：?jiǎn)误w及水的加入量：?jiǎn)误w加入量=23.81m/釜 水加入量=26.76m/釜引發(fā)劑用量：實(shí)際加入量=9.25Kg/釜分散劑用量：分散劑=23.95Kg/釜終止劑：ATSC=5.47Kg/釜緩沖劑用量：緩沖劑用量=7.0Kg/釜出料：,出料中的PVC量=18441.9kg損失的PVC量=186.3kg未反應(yīng)的VCM=1619.8kg脫鹽水=26350.6kg回收VCM=1490.3kg剩余VCM=129.5kg汽提塔回收VCM=30.22kg通入蒸汽量=2314.13kg/h出料中VCM=0.98kg出料中PVC=18257.95kg損失PVC=91.75kg離心機(jī)出料中PVC量=18075.37kg損失PVC量=182.58kg,排出水、助劑的量=22678.6kg旋風(fēng)干燥床出料中PVC的量=17894.62kg/h損失PVC的量=180.75kg/h出料中PVC含水量=54.23kgVCM=0.21kg排出水=5970.57kg回收VCM=0.77kg包裝損失PVC=268.42kg得到的產(chǎn)品=17626.2kg,4 能量衡算聚合釜夾套傳熱系數(shù)的校核已知數(shù)據(jù)：釜內(nèi)徑：T=4000mm 釜內(nèi)壁厚：3+33mm三葉后掠式槳葉直徑：D=（0.40.55）T夾套半管外徑：114.3mm夾套冷卻水溫度：t進(jìn)=7 t出=12其他參數(shù)的確定攪拌轉(zhuǎn)數(shù)：N=97.5rpm,釜內(nèi)徑：T=4000mm=4.0m取槳葉直徑：D=0.5T=0.48*4.0=1.905m熱量衡算取洪峰放熱的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化率為92A：懸浮液對(duì)壁面的傳熱膜系數(shù)；Di：釜內(nèi)徑；D：攪拌漿葉直徑；N：攪拌器轉(zhuǎn)數(shù)；Uw：壁溫下流體的粘度；,v=cw/12(1-2)=70%26.76850.4(1400-850.4)(850.41400)=7.35 mVCM量：23.8130%=7.14mPVC量：23.8170%850.4/1400=10.12 m則懸浮體系總體積：26.76+7.35+7.14+10.12=51.37 m各組分體積分率：水：x1=(26.76+7.74)/51.37=0.6721=984.7kg/m3VCM：x2=7.14/51.37=0.1392=850.4kg/m3PVC：x3=10.12/51.37=0.1973=1400kg/m3m=xii=0.672984.7+0.139850.4+0.1971400=1055.72kg/m3懸浮液的比熱CmVCM質(zhì)量=23.810.380.44850.4=3385.47kg,H2O質(zhì)量=(26.76+7.35)984.7=33588.12kg PVC質(zhì)量=23.8192%1400= 30667.28kg 總質(zhì)量=3385.47 +33588.12+30667.28= 67640.75kg各組分的質(zhì)量分率： Xvcm=3385.47/67640.75=0.05 Xpvc=30667.28/67640.75=0.453 xH2O=33588.12/67640.75=0.497 Cm=xici=0.380.05+0.440.453+0.9980.497 =0.714Kcal/ kg釜外壁給熱系數(shù)0的計(jì)算0=0.023(/De)(De/)0.8(Cp3600/)0.4(1+1.77 De/Rj),式中：De：螺槽的當(dāng)量直徑 Rj：夾套的曲率半徑 ：冷卻水在夾套中的流速冷卻水的體積流量為： Q=0.3872106/999.71=387.3 m3/ hr冷卻水的流速： =體積流量/截面積= Q/(r/2) =387.3/ 3.143600(0.1/2)/2 =27.41m/s螺槽的當(dāng)量直徑De的計(jì)算De=4液體流過(guò)的面積/液體潤(rùn)濕周邊 =43.14(0.1/2)2/2/2(3.140.1/2+0.1)=0.0611m 夾套的曲徑Rj Rj=0.1143/22+3.81/2+(0.033+0.003)=1.9696m,冷卻水的Cp，值Cp9.5=1.001 Kcal/ kg 水9.5=1.331910-3mPas 0=55.1310-2w/m 10=57.4510-2w/m內(nèi)差法得：9.5=57.3310-2w/m=49.310-2 Kcal/ hr m 釡外壁給熱系數(shù)0 0=0.023(49.310-2/0.0611)0.061127.41999.71/(1.331910-310-3)0.81.0011.3319360010-310-3/(49.310-2)0.4(1+1.770.0611/ 1.9696) =584217.84 Kcal/ hr m夾套傳熱系數(shù)K1/k=1/i+1/0+/ =1/15919.6+1/584217.84+1.7809510-3 解得：K=542.3Kcal/ hr m2510 Kcal/ hr m2綜上熱量衡算中的K取值510 Kcal/ hr m2是可行的。,5設(shè)備計(jì)算,聚合釜聚合釜體積： 查閱相關(guān)文獻(xiàn)，2000年以前采用的都是70m以下的聚合釜，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)PVC行業(yè)多采用70m的大型聚合釜，目前國(guó)外先進(jìn)廠商有的采用更為大的聚合釜，例如100m,135m的聚合釜。因此按照過(guò)捏需求本次設(shè)計(jì)采用的是70m的聚合釜。由于VCM聚合過(guò)程中體積會(huì)減少，為了提高設(shè)備利用率，取聚合釜的裝料系為=0.72，則所需聚合釜的有效容積為： Vg=700.72=50.4m釜體設(shè)計(jì)：根據(jù)PVC聚合工藝，結(jié)合物料屬于氣-液相物料，取聚合釜的高徑比1.5:1，為了便于計(jì)算，忽略封頭的容積,將聚合釜高徑比帶入上式得 V=/4DiH 將V=Vg/ 帶入上式，并整理得 Di4*50.57/（3.14*1.5*0.72）=3.91m經(jīng)圓整后取聚合釜筒體直徑iD=4000mm 所以，筒體高度 H=（V-V0）/Di/4式中：0V為封頭容積，本設(shè)計(jì)采用橢圓封頭，取封頭直徑和筒體公稱直徑相同，即取筒體封頭公稱直徑為4000，查表得封頭V0=9.02m,曲面高度h1=1000m直邊高度H2=50mm, 則 H=（70.23-9.02）/3.14*4.0/4=4.87m 圓整后取H=5000mm， 所以聚合釜的全容積為筒體體積再加上下封頭的容積，即 V=/4DiH+V0=70m 則實(shí)際高徑比 H/Di=1.25，實(shí)際裝料系數(shù)=50.4/70=0.72,因?yàn)槁纫蚁┚酆现饕荲CM分散在水相中在引發(fā)劑的條件下發(fā)生聚合反應(yīng)，因此該攪拌器主要是為了實(shí)現(xiàn)物料的均勻混合和分散，所以渦輪式、推進(jìn)式、折葉開啟渦輪式三葉后掠式都可以選擇。本設(shè)計(jì)考慮聚合釜容積較大，為了使反應(yīng)物料充分混合在水相中并分散，選用三葉后掠式攪拌器，且攪拌器從反應(yīng)釜的底部伸入反應(yīng)釜。 根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)