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：任課教師：陳永引言聚氯乙烯(PVC)是5大通用塑料之一,具備耐腐蝕、電絕緣、阻燃性和機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)秀性能,廣泛用于工農(nóng)業(yè)及尋常生活等各個(gè)領(lǐng)域,特別是近年來建筑市場對PVC產(chǎn)品巨大需求,使其成為具備相稱競爭力一種塑料品種。PVC重要成分為聚氯乙烯，色澤鮮艷、耐腐蝕、牢固耐用，由于在制造過程中增長了增塑劑、抗老化劑等某些有毒輔助材料來增強(qiáng)其耐熱性，韌性，延展性等，故其產(chǎn)品普通不存儲食品和藥物。它是當(dāng)今世界上深受愛慕、頗為流行并且也被廣泛應(yīng)用一種合成材料。它全球使用量在各種合成材料中高居第二。據(jù)記錄，僅僅1995年一年，PVC在歐洲生產(chǎn)量就有五百萬噸左右，而其消費(fèi)量則為五百三十萬噸。在德國，PVC生產(chǎn)量和消費(fèi)量平均為一百四十萬噸。PVC正以4%增長速度在全世界范疇內(nèi)得到生產(chǎn)和應(yīng)用。近年來PVC在東南亞增長速度尤為明顯，這要?dú)w功于東南亞各國均有進(jìn)行基本設(shè)施建設(shè)迫切需求。國內(nèi)聚氯乙烯工業(yè)起步于于50年代，僅次于酚醛樹脂是最早工業(yè)化生產(chǎn)熱塑性樹脂，第一種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。此后全國各地PVC裝置相繼建成投產(chǎn)，到當(dāng)前為止，國內(nèi)有PVC樹脂生產(chǎn)公司80余家，遍及全國29個(gè)省、市、自治區(qū)，總生產(chǎn)能力達(dá)220萬噸／年70~75萬t/a。PVC樹脂在國內(nèi)塑料工業(yè)中具備舉足輕重地位，同步PVC作為氯堿工業(yè)中最大有機(jī)耗氯產(chǎn)品，對維持氯堿工業(yè)氯堿平衡具備極其重要作用。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。簡介了PVC聚合工藝，建廠關(guān)于事項(xiàng)及合成聚氯乙烯流程和設(shè)備，對整個(gè)生產(chǎn)工藝做出了詳細(xì)論述。目錄引言………………………Ⅰ第1章總論……………41.1概述………………41.1.1意義與作用…………………41.1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀以發(fā)展前景…………………41.1.3產(chǎn)品性質(zhì)與特點(diǎn)…………51.1.4產(chǎn)品重要用途………61.1.5產(chǎn)品生產(chǎn)辦法概述……………61.1.6產(chǎn)品原料與規(guī)格…………91.6.1重要原料規(guī)格及技術(shù)指標(biāo)…………………91.6.2產(chǎn)品規(guī)格……………………10第2章工藝設(shè)計(jì)原理與工藝流程圖闡明………………102.1工藝原理……………………112.2工藝條件影響因素………………112.3工藝路線選取……………………132.3.1工藝路線選取原則…………132.3.2詳細(xì)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物料衡算意義與作用………173.2物料衡算辦法與環(huán)節(jié)………173.3物料衡算………18第4章熱量衡算……………194.1能量衡算意義與作用………194.2熱量衡算以所需熱質(zhì)量……20第5章設(shè)備選型…………235.1選型原則……………235.2核心設(shè)備選取………235.2.1塔（釜）計(jì)算………………235.2.2塔（釜）高度與直徑計(jì)算………………265.2.3塔（釜）壁厚計(jì)算…………275.2.4傳熱元件計(jì)算………………285.2.5攪拌器選取…………………295.3其她設(shè)備選取……………………34第6章車間布置設(shè)計(jì)原則……………346.1車間布置設(shè)計(jì)原則………………356.1.1車間設(shè)備布置原則…………356.1.2車間設(shè)備平面布置原則……356.1.3車間設(shè)備立面布置原則……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…………367.1廠內(nèi)防火防爆措施 ……………367.2車間照明及采暖措施 …………377.3防靜電，防雷措施 ………………377.4三廢處理情況 ………………38參照文獻(xiàn)…………………39第1章總論1概述1.1.1意義與作用聚氯乙烯（PVC）是國內(nèi)外高速發(fā)展合成材料中5大熱塑性合成樹脂之一，以其價(jià)廉物美特點(diǎn)，占合成樹脂消費(fèi)量29%左右，僅次于聚乙烯（PE），居第二位。由于它具備優(yōu)良耐化學(xué)腐蝕性、電絕緣性、陰燃性、物理及機(jī)械性能、抗化學(xué)藥物性能、質(zhì)輕、強(qiáng)度高且易加工、成本低，可通過模壓、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)送、電力、電訊和包裝及人們生活中各個(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、臺布、包裝材料以及農(nóng)膜，還可制成人造革、電線、電纜等絕緣層[1]。1.1.2國內(nèi)外現(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)、建筑、交通運(yùn)送、電力電訊和包裝等各領(lǐng)域。國內(nèi)PVC生產(chǎn)能力約為972萬噸，產(chǎn)量為920萬噸，凈進(jìn)口量達(dá)151萬噸，消費(fèi)年增長率在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PVC需求迅速增長，將來幾年國內(nèi)對聚氯乙烯(PVC)需求仍將保持較高增長速度。全球PVC消費(fèi)量約為3100萬噸，預(yù)測到國內(nèi)PVC樹脂需求量將達(dá)1100萬噸，將達(dá)到2160萬噸。預(yù)測到全球PVC需求量將達(dá)到3490萬噸，將達(dá)到4600萬噸。聚氯乙烯按聚合辦法分四大類：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(chǎn)品性質(zhì)與特點(diǎn)中文名稱：聚氯乙烯英文名稱：Polyvinylchloridepolymer簡稱：PVC玻璃轉(zhuǎn)變溫度：87℃熔點(diǎn)：212℃導(dǎo)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、無臭白色粉末。電絕緣性優(yōu)良，普通不會燃燒，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(zhì)。重要用于生產(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]。聚氯乙稀具備阻燃（阻燃值為40以上）、耐化學(xué)藥物性高（耐濃鹽酸、濃度為90％硫酸、濃度為60％硝酸和濃度20％氫氧化鈉）、機(jī)械強(qiáng)度及電絕緣性良好長處。但其耐熱性較差，軟化點(diǎn)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通過自由基聚合而成，聚合度n普通在500~0范疇內(nèi)，其分子構(gòu)造式如下：從產(chǎn)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)中合成樹脂類，其中涉及五大通用樹脂，聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS、ABS樹脂。1.1.4聚氯乙烯重要用途1.PVC普通軟制品運(yùn)用擠出機(jī)可以擠成軟管、電纜、電線等；運(yùn)用注射成型機(jī)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，運(yùn)用三輥或四輥壓延機(jī)制成規(guī)定厚度透明或著色薄膜，用這種辦法加工薄膜，成為壓延薄膜。也可以通過剪裁，熱合加工包裝袋、雨衣、桌布、窗簾、充氣玩具等。寬幅透明薄膜可以供溫室、塑料大棚及地膜之用。經(jīng)雙向拉伸薄膜，所受熱收縮特性，可用于收縮包裝。3.PVC涂層制品有襯底人造革是將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。無襯底人造革則是直接由壓延機(jī)壓延成一定厚度軟制薄片，再壓上花紋即可。人造革可以用來制作皮箱、皮包、書封面、沙發(fā)及汽車坐墊等，尚有地板革，用作建筑物鋪地材料。4.PVC泡沫制品軟質(zhì)PVC混煉時(shí)，加入適量發(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)基本成低發(fā)泡硬PVC板材和異型材，可代替木材試用，是一種新型建筑才材料。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、壓延而成為透明片材。運(yùn)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，通慣用乳液或微懸浮樹脂，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、圣誕樹等。7.PVC硬板和板材PVC中加入穩(wěn)定劑、潤滑劑和填料，經(jīng)混煉后，用擠出機(jī)可擠出各種口徑硬管、異型管、波紋管，用作下水管、飲水管、電線套管或樓梯扶手。將壓延好薄片重疊熱壓，可制成各種厚度硬質(zhì)板材。板材可以切割成所需形狀，然后運(yùn)用PVC焊條用熱空氣焊接成各種耐化學(xué)腐蝕貯槽、風(fēng)道及容器等。8.PVC其她門窗有硬質(zhì)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(jù)門窗市場；仿木材料、代鋼建材(北方、海邊)；中空容器[4]。1.1.5產(chǎn)品生產(chǎn)辦法概述聚氯乙烯由氯乙烯單體通過自由基聚合而成，聚合度n普通在500--0范疇內(nèi)，其分子構(gòu)造式如下：聚氯乙烯按聚合辦法分四大類：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(重要是水相懸浮法)生產(chǎn)氯化聚氯乙烯為非均質(zhì)產(chǎn)品,溶解度相對于溶液法產(chǎn)品低,但熱穩(wěn)定性高,重要用于制造管材、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，其重要特點(diǎn)是反映過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VCM單體、引起劑和添加劑，經(jīng)加熱后在強(qiáng)攪拌(相對第2步聚合過程)作用下，釜內(nèi)保持恒定壓力和溫度進(jìn)行預(yù)聚合。當(dāng)VCM轉(zhuǎn)化率達(dá)到8%-12%停止反映，將生成“種子”送人聚合釜內(nèi)進(jìn)行第2步反映。聚合釜在接受到預(yù)聚合“種子”后，再加人一定量VCM單體、添加劑和引起劑，在這些“種子”基本上繼續(xù)聚合，使“種子”逐漸長大到一定限度，在低速攪拌作用下，保持恒定壓力進(jìn)行聚合反映。當(dāng)反映轉(zhuǎn)化率達(dá)到60%一85%(依照配方而定)時(shí)終結(jié)反映，并在聚合釜中脫氣、回收未反映單體，而后在釜內(nèi)汽提，進(jìn)一步脫除殘留在PVC粉料中VCM，最后經(jīng)風(fēng)送系統(tǒng)將釜內(nèi)PVC粉料送往分級、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辦法最后產(chǎn)品為制造聚氯乙烯增塑糊所用聚氯乙烯糊樹脂（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)乳液聚合反映生成聚氯乙烯膠乳，它是直徑0.1~3微米聚氯乙烯初級粒子在水中懸浮乳狀液。第二階段將聚氯乙烯膠乳，經(jīng)噴霧干燥得到產(chǎn)品聚氯乙烯糊樹脂，它是初級粒子匯集而成得直徑為1~100微米，重要是20~40微米聚氯乙烯次級粒子。這種次級粒子與增塑劑混合后，經(jīng)剪切作用崩解為直徑更小顆粒而形成不沉降聚氯乙烯增塑糊，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)過程易于控制，設(shè)備和運(yùn)營費(fèi)用低，易于大規(guī)模組織生產(chǎn)而得到廣泛應(yīng)用，成為諸多生產(chǎn)工藝中最重要生產(chǎn)辦法。工藝特點(diǎn)：懸浮聚合法生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂普通工藝過程是在清理后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,并加入可溶于單體引起劑或引起劑乳液,保持反映過程中反映速度平穩(wěn),然后升溫聚合,普通聚合溫度在45~70℃之間。使用低溫聚合時(shí)(如42~45℃),可生產(chǎn)高分子質(zhì)量聚氯乙烯樹脂；使用高溫聚合時(shí)(普通在62~71℃)可生產(chǎn)出低分子質(zhì)量(或超低分子質(zhì)量)聚氯乙烯樹脂。近年來,為了提高聚合速度和生產(chǎn)效率,國外還研究成功兩步懸浮聚合工藝,普通是第一步聚合度控制在600左右,在第二步聚合前加入某些新單體繼續(xù)聚合。采用兩步法聚合長處是明顯縮短了聚合周期,生產(chǎn)出樹脂具備良好凝膠性能、模塑性能和機(jī)械強(qiáng)度。當(dāng)前懸浮法聚氯乙烯品種日益廣泛,應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣,除了通用型樹脂外,特殊用途專用樹脂開發(fā)越來越引起PVC廠家關(guān)注,球形樹脂、高表觀密度建材專用樹脂、消光樹脂、超高(或超低)分子質(zhì)量樹脂等已成為開發(fā)熱點(diǎn)[7]。懸浮法PVC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)具備設(shè)備投資少和產(chǎn)品成本低等長處。各種聚合辦法發(fā)展方向是逐漸向懸浮法聚合生產(chǎn)路線傾斜,某些過去采用其他辦法生產(chǎn)樹脂品種已開始采用懸浮聚合工藝生產(chǎn)。自從乳液聚合法工業(yè)化后來,歐洲、日本在持續(xù)懸浮聚合工藝方面開展了大量研究工作,當(dāng)前尚未工業(yè)化生產(chǎn),但持續(xù)法設(shè)備費(fèi)用低,生產(chǎn)效率高,工藝難題少,已引起了各國科研院所和生產(chǎn)廠家注重。此外,為進(jìn)一步提高懸浮法生產(chǎn)通用樹脂和專用樹脂質(zhì)量,提高產(chǎn)品專用化、市場化水平,國外廠家在聚合工藝工藝條件及配料體系等方面做了大量研究工作,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,同步也開發(fā)出一系列性能好、易于加工PVC專用樹脂如:超高(或超低)聚合度樹脂、高表觀密度樹脂、無皮樹脂、耐輻射樹脂、醫(yī)用樹脂、耐熱樹脂等?？梢?各種專用料開發(fā)是懸浮聚合樹脂發(fā)展標(biāo)志,是提高產(chǎn)品使用性能、開發(fā)新應(yīng)用領(lǐng)域重要手段[8]原料與產(chǎn)品規(guī)格1.4.1重要原料規(guī)格及技術(shù)指標(biāo)單體純度用于懸浮聚合氯乙烯單體純度在99%以上，其她雜質(zhì)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去離子水規(guī)格序號項(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)格見表1-5。表1-5產(chǎn)品規(guī)格序號純度單體含量其他雜質(zhì)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(shè)計(jì)與計(jì)算2.1工藝原理氯乙烯聚合屬于自由基型聚合反映。聚合時(shí)采用引起劑為油溶性偶氮類、有機(jī)過氧化物類和氧化還原引起體系。反映迅速，同步放出大量反映熱。鏈增長方工為頭尾相連。聚合反映過程存在著嚴(yán)重增長鏈向單體轉(zhuǎn)移，是影響產(chǎn)物相對分子質(zhì)量重要因素，這種鏈轉(zhuǎn)移隨溫度升高而加快。聚氯乙烯由氯乙烯單體通過自由基聚合而成，聚合度n普通在500--0范疇內(nèi)，其分子構(gòu)造式如下：氯乙烯懸浮聚合是生產(chǎn)聚氯乙烯重要辦法。具備操作簡樸，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)模工業(yè)生產(chǎn)。在樹脂質(zhì)量上，用懸浮聚合生產(chǎn)ＰＶＣ樹脂孔隙率提高了300%以上，通過恰當(dāng)解決樹脂其單體氯乙烯殘留量由本來0.1%降到0.0005%如下。同步設(shè)備構(gòu)造改進(jìn)，大型化和采用計(jì)算機(jī)數(shù)控聯(lián)機(jī)質(zhì)量控制，使批次之間樹脂質(zhì)量更加穩(wěn)定。此外，清釜技術(shù)和殘留單體回收技術(shù)發(fā)展，減少了開釜次數(shù)，進(jìn)而減少了氯乙烯單體釋放量；采用燒結(jié)，冷凝或吸取辦法汽提品和解決廢氣，進(jìn)一步減少了氯乙烯單體消耗。2.2工藝條件影響因素聚氯乙烯聚合時(shí)重要影響因素討論如下:1.單體純度用于懸浮聚合氯乙烯單體純度在99.9%以上。生產(chǎn)原料對聚氯乙烯質(zhì)量很重要。氯乙烯雜質(zhì)含量應(yīng)盡量低某些，其中脫鹽水PH值要近乎中性，為6.5-7.5，導(dǎo)率應(yīng)不大于2um/cm。乙炔參加聚合后,形成不飽和鍵使產(chǎn)物熱穩(wěn)定性變壞。不飽和多氯化物存在，不但減少聚合速率、減少產(chǎn)物聚合度還容易產(chǎn)生支鏈，使產(chǎn)品性能變壞。2.引起劑多用有機(jī)過氧化物和偶氮類引起劑，其中有機(jī)過氧化物為過氧化二碳酸酯、過氧化酯類。它們可以單獨(dú)使用，也可以兩種或兩種以上引起活性不同引起劑復(fù)合使用，復(fù)合使用效果比單獨(dú)使用好，其長處是反映速度均勻，操作更加穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量好，同步使生產(chǎn)安全。引起劑用量可以采用下式進(jìn)行估算，再通過少量實(shí)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，即可擬定，其計(jì)算公式如下：I（％）=NrM×10-4/[1-exp(-0.693t/t1/2)式中：I——工業(yè)上引起劑用量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），％；Nr——引起劑理論消耗量，等于（1加減慢0.1）mol/tpvc);用AIBN時(shí),取0.9;用DCPD、EHP等過氧化二碳酯時(shí)，取1.1;M——引起劑相對分子質(zhì)量；t——聚合時(shí)間/h;t1/2——引起劑分解半衰期/h。工業(yè)生產(chǎn)中聚合時(shí)間普通控制在5～10h，應(yīng)用選取t1/2為2～3h引起劑。如果采用復(fù)合型引起劑，最佳是一種引起劑t1/2為4～6h。3.分散劑工業(yè)慣用重要有明膠、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％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)合使用效果也較好。4.水質(zhì)與水量氯乙烯懸浮聚合用水應(yīng)是去離子，其規(guī)格規(guī)定如表去離子規(guī)格所示。特別水中氯離子、鐵和氧等含量要嚴(yán)格控制，其中氯離子超過一定含量會導(dǎo)致樹脂顆粒不均；水中鐵會減少樹脂熱穩(wěn)定性，并能終結(jié)反映。水用量與樹脂內(nèi)部構(gòu)造關(guān)于，緊密型樹脂（以吸膠為分散劑）生產(chǎn)，單體與水質(zhì)量比為1：1.1～1:1.3;疏松型樹脂（以聚乙烯醇為分散劑）生產(chǎn)，單體與水質(zhì)量比為1：1～1：2.0。5.系統(tǒng)中氧由于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(zhì)易水解成酸類，破壞懸浮液和產(chǎn)品穩(wěn)定性。因此，無論從聚合角度還是從安全角度都應(yīng)將各各原料中氧和系統(tǒng)中氧徹底清除干凈。6.其她助劑：a.pH調(diào)節(jié)劑氯乙烯懸浮聚合pH值控制在7～8，即在偏堿性條件下進(jìn)行聚合。這樣可保證引起劑良好分解速率，分散劑穩(wěn)定性防止因產(chǎn)物裂解時(shí)產(chǎn)生HCL，導(dǎo)致懸浮液不穩(wěn)定，進(jìn)而導(dǎo)致黏釜、清釜、傳熱困難，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pH調(diào)節(jié)劑。b.防止黏釜?jiǎng)┰诼纫蚁腋【酆现?，存在著黏釜現(xiàn)象，它不但影響聚合傳熱，也影響產(chǎn)品質(zhì)量。此外，人工清釜?jiǎng)趧?dòng)強(qiáng)度大，條件惡劣，影響工人健康。慣用防止黏釜辦法有選取適當(dāng)引起劑；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)備上噴涂一定量防黏釜?jiǎng)?，常用防黏釜?jiǎng)┤缢『凇喯趸鵓鹽，尚有多元酚縮合物等。一旦發(fā)既有黏釜現(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C6～C20羧酸甘油酯等。尚有熱穩(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高低決定著聚合產(chǎn)物相對分子質(zhì)量大小，因而，當(dāng)配方擬定后來必要嚴(yán)格控制聚合溫度。在實(shí)際生產(chǎn)中，普通控制在指定溫度正負(fù)0.5℃范疇內(nèi)，最佳是控制在正負(fù)0.2℃范疇內(nèi)。并且，要保證溫度控制平穩(wěn)，要有降溫解決手段，防止浮現(xiàn)異?，F(xiàn)象，普通采用大流量低溫差循環(huán)方式。最佳采用計(jì)算機(jī)數(shù)控聯(lián)機(jī)質(zhì)量控制系統(tǒng)。b．聚合壓力在聚合溫度下，氯乙烯有相應(yīng)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工藝路線選取2.3.1工藝路線選取原則工藝路線選取即生產(chǎn)辦法選取。輕化工產(chǎn)品生產(chǎn)特點(diǎn)之一就是生產(chǎn)辦法多樣化。如果，一種產(chǎn)品生產(chǎn)只有一種定型生產(chǎn)辦法，那么在工藝路線上就不必選??；如果，一種產(chǎn)品生產(chǎn)有幾種不同生產(chǎn)辦法，這就要對不同工藝路線逐個(gè)進(jìn)行分析研究，通過比較分析，從中找出一條符合實(shí)際最佳工藝路線。工藝路線一經(jīng)擬定，即可進(jìn)行工藝流程設(shè)計(jì)，因而，工藝路線是工藝流程設(shè)計(jì)根據(jù)。1.先進(jìn)性2.可靠性3.結(jié)合國情，因地制宜綜上所述，本設(shè)計(jì)采用乳液懸浮法在引起劑作用下發(fā)生加成反映制取聚氯乙烯樹脂。2.3.2聚氯乙烯懸浮法詳細(xì)工藝路線如下：1.聚合懸浮聚合過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、引起劑及其她助劑加入聚合釜內(nèi)。然后，對聚合釜夾套內(nèi)通入蒸汽和熱水，當(dāng)聚合釜內(nèi)溫度升高至聚合溫度（50～58℃）后，改通冷卻水，控制聚合溫度不超過規(guī)定溫度正負(fù)0.5℃。當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)60～70％，有自加速現(xiàn)象發(fā)生，反映加快，放熱現(xiàn)象激烈，應(yīng)加大冷卻水量。待釜內(nèi)壓力從最高0.687～0.981Mpa時(shí),可泄壓出料,使聚合物膨脹。由于聚氯乙烯粒疏松限度與泄壓膨脹壓力關(guān)于，因此要依照不同規(guī)定控制泄壓壓力。未聚合氯乙烯單體經(jīng)泡沫捕集器排入氯乙烯氣柜，循環(huán)使用。被氯乙烯氣體帶出少量樹脂在泡沫捕集器捕集下來，流至沉降池中，作為次品解決。2.堿解決聚合物懸浮液送堿解決釜，用濃度為36％～42％NaOH溶液解決,加入量為懸浮液0.05%～0.2%,用蒸汽直接加熱至70～80℃,維持1.5～2.0h,然后用氮?dú)膺M(jìn)行吹氣降溫至65℃雙下時(shí),再送去過濾和洗滌。堿解決目：破壞殘存引起劑、分散劑、低聚物和揮發(fā)性物質(zhì)，使其變成能溶于熱水物質(zhì)，便于水洗清除。3.樹脂干燥辦法聚氯乙烯樹脂干燥辦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是樹脂上表面非結(jié)合水，沸騰床干燥器脫除是樹脂內(nèi)部結(jié)合水。這里第二段干燥過程由于物料停留時(shí)間長，投資較大，熱效率較差，費(fèi)用較高，因而，國內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)改進(jìn)較大，如赫司特公司采用MST旋風(fēng)干燥器，具備停留時(shí)間合用、熱效率運(yùn)用好特點(diǎn)。MST旋風(fēng)干燥器在旋轉(zhuǎn)流動(dòng)中使熱氣體和固體樹脂接觸干燥樹脂。干燥器為一種垂直圓柱形塔，其中用環(huán)形擋板提成若干個(gè)干燥室。將熱氣和濕樹脂切向高速進(jìn)入最下面室A，在A室運(yùn)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(zhuǎn)流動(dòng)中通過擋板中心開口流入上層B室。同步，親樹脂進(jìn)入室A，過一段時(shí)間后，這個(gè)室開始布滿樹脂，這時(shí)，樹脂粒子開始經(jīng)擋板中心開口逸入室B，先是最細(xì)顆粒，最后是最粗顆粒進(jìn)入室B。返回錐形擋板中心開口時(shí)，旋轉(zhuǎn)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(yùn)動(dòng)，返回錐形擋板中心開口，這樣進(jìn)入下一種室。這時(shí)再次用旋轉(zhuǎn)氣流輸送這些樹脂顆粒。用這樣辦法使樹脂布滿每一種干燥室。攜帶著樹脂粉粒氣體離開干燥室頂部輸送到氣固分離器。運(yùn)用這種旋風(fēng)分離干燥器干燥高度疏松聚氯乙烯樹脂，干燥前含水量為30%，干燥后含苞欲放水量下降到0.2%如下。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)行過濾，再用70～80℃熱水洗滌二次。經(jīng)脫水后樹脂具備一定含水量，經(jīng)螺旋輸送器送入氣流干燥管，以140～150℃熱風(fēng)為載體進(jìn)行第一段干燥，出口樹脂含水量不大于4%；再送入以120℃熱風(fēng)為載體沸騰床干燥器中進(jìn)行第二段干燥，得到含水量不大于0.3%聚氯乙烯樹脂。再經(jīng)篩分、包裝后入庫[8]。2.3.3工藝流程示意圖離心分離槽氣提塔堿解決釜漿料排放槽聚合釜去離子水離心分離槽氣提塔堿解決釜漿料排放槽聚合釜聚乙烯 引起劑 助劑 旋振篩旋風(fēng)干燥床旋振篩旋風(fēng)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(zhì)量份）：去離子水100氯乙烯50～70懸浮劑（聚乙烯醇）0.05～0.5引起劑（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(jié)束0.249～0.196Mpa聚合時(shí)間8～12h轉(zhuǎn)化率90％②堿解決NaOH濃度36％～42％加入量聚合漿液0.05％～0.2％溫度70～80％時(shí)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(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物料衡算意義和作用物料衡算是化工計(jì)算中最基本，最重要內(nèi)容之一，是進(jìn)行化工計(jì)算基本。在化學(xué)工程中，為了導(dǎo)出某一過程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，理解和控制生產(chǎn)操作過程，核算生產(chǎn)過程經(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)中都得到廣泛應(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)擬定后即開始一項(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。物料衡算是通過每一道工序物料變化狀況進(jìn)行平衡計(jì)算，從而得到在正常生產(chǎn)狀況下各種物料量。通過物料平衡，在已知產(chǎn)品生產(chǎn)任務(wù)狀況下，算出所需原材料，生成副產(chǎn)品及廢物等生成量；或者在已知原材料投放狀況下算出產(chǎn)品，副產(chǎn)品及廢物量。此外，通過物料衡算，不但可算出原材料消耗定額，算出生產(chǎn)過程所需熱量或冷量，同步為設(shè)備選型和計(jì)算提供根據(jù)，物料衡算成果直接關(guān)系到生產(chǎn)成本和車間運(yùn)送量，對工廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有舉足輕重影響。3.2物料衡算辦法與環(huán)節(jié)1.收集計(jì)算數(shù)據(jù)（1）原料，輔料，中間產(chǎn)物及產(chǎn)品規(guī)格（2）過程中單位時(shí)間內(nèi)物流量（3）關(guān)于消耗定額（4）關(guān)于轉(zhuǎn)化率，選取性，單程收率（5）關(guān)于物理化學(xué)常數(shù)2.畫物料流程圖依照計(jì)算任務(wù)畫物料流程圖或物料衡算方框圖。畫圖目是為了物料衡算時(shí)分析問題，便于展開計(jì)算以及為建立方程式作好準(zhǔn)備。因而，這種圖要畫得相稱詳盡，不但所有已知數(shù)據(jù)要標(biāo)明在圖上，那些待求未知數(shù)據(jù)（以恰當(dāng)符號表達(dá)）也應(yīng)一并標(biāo)明在圖上，還應(yīng)畫出所有物料線，并涉及每股物料名稱，數(shù)量，構(gòu)成及流向，以及與計(jì)算關(guān)于工藝條件（如溫度，壓力，流量，配比等）。3.擬定衡算范疇在物料衡算中，會遇到較復(fù)雜計(jì)算。為了便于計(jì)算，常采用劃定衡算范疇辦法。衡算范疇一經(jīng)劃定，便可假想成為一種獨(dú)立體系，凡是通過邊界進(jìn)入體系物料屬于輸入項(xiàng)，凡是穿越邊界離開體系物料屬于輸出項(xiàng)。4.選定計(jì)算基準(zhǔn)若作為計(jì)算基準(zhǔn)數(shù)量在流程中是已知，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?，就能以便?jì)算出單位時(shí)間產(chǎn)品，中間產(chǎn)品以及三廢各股物料量。若已知產(chǎn)品量，而中間計(jì)算環(huán)節(jié)諸多，很難一下子算出原料量，此時(shí)可采用“倒推法”，即由已知產(chǎn)品量從后往前反算出其她各股物料量。倘若年產(chǎn)量在數(shù)值上太大，計(jì)算起來不以便，則可先按100公斤或100摩爾原料（也可按任何別以便數(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，求出相差系數(shù)，以此系數(shù)分別乘以原假設(shè)量，即可得到各股物料實(shí)際量。5.列出輸入-輸出物料平衡表此表用來描述和辨認(rèn)所有進(jìn)入體系和離開體系物料。表中列出了已知量和規(guī)定解未知量，有時(shí)還列出通過導(dǎo)出和計(jì)算關(guān)于數(shù)據(jù)。2.5.3物料衡算生產(chǎn)任務(wù)：1天10公斤每天生產(chǎn)量：10公斤每小時(shí)生產(chǎn)量：10/24=0.417公斤/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%引起劑（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(zhuǎn)化率：93%（1）進(jìn)料去離子水：0.717公斤/小時(shí)氯乙烯：0.448公斤/小時(shí)引起劑：0.00015公斤/小時(shí)懸浮劑0.00035公斤/小時(shí)緩沖劑0.00075公斤/小時(shí)（2）出料去離子水：0.68公斤/小時(shí)聚氯乙烯：0.427公斤/小時(shí)氯乙烯：0.0084公斤/小時(shí)引起劑：0.0017克/小時(shí)懸浮劑0.00035公斤/小時(shí)緩沖劑0.00075公斤/小時(shí)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：0.0067公斤/小時(shí)聚氯乙烯：0.4236公斤/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公斤/小時(shí)聚氯乙烯：0.4236公斤/小時(shí)（2）出料NaOH溶液：0.0017克/小時(shí)溶劑水：0.0067公斤/小時(shí)聚氯乙烯：0.4236公斤/小時(shí)2.6熱量衡算2.6.1熱量衡算意義和作用精細(xì)化工生產(chǎn)普通在規(guī)定壓力，溫度和時(shí)間等溫度等工藝條件下進(jìn)行，生產(chǎn)過程中涉及有化學(xué)過程和物理過程，往往隨著著能量變化。因而，必要進(jìn)行能量衡算。生產(chǎn)中普通無軸功或軸功相對較小，可以忽視不計(jì)。因而，能量衡算實(shí)質(zhì)上是熱量衡算。生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生化學(xué)熱效應(yīng)與物理變化熱效應(yīng)會使物料溫度上升或下降，為了保證生產(chǎn)過程在一定溫度條件下進(jìn)行則需要環(huán)境對生產(chǎn)系統(tǒng)有熱量加入或放出，對于新車間設(shè)計(jì)，熱量衡算是在物料衡算基本上進(jìn)行。通過熱量衡算，可以擬定傳熱設(shè)備熱負(fù)荷，即在規(guī)定期間中加入和移出熱量，從而擬定傳熱劑消耗量，選取適當(dāng)傳熱方式，計(jì)算傳熱面積。熱量衡算和物料衡算相結(jié)合，通過工藝計(jì)算，可以擬定設(shè)備工藝尺寸，如設(shè)備臺數(shù)，容積，傳熱面積等參數(shù)。2.6.2熱量衡算及所需熱質(zhì)量在解決實(shí)際問題中，熱平衡方程為：Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6式中：Q1——各股物料帶入熱量Q2——加熱劑（或冷卻劑）傳給設(shè)備和物料熱量Q3——各種熱效應(yīng)，如反映熱，溶解熱等Q4——各股物料帶走熱量Q5——消耗在加熱設(shè)備上熱量Q6——熱損失水比熱為4.2KJ/（Kg·℃）乙烯比熱為2.3KJ/（Kg·℃）引起劑和助劑平均比熱為2.7KJ/（Kg·℃）總熱損失（Q5+Q6）為反映熱10%1.聚合釜熱量衡算聚合釜氯乙烯水聚合釜25℃水 18℃引起劑和助劑聚乙烯=4.2×（100/146.3）+2.3×（46.3/146.3）=2.71KJ/（Kg·℃）=2.7×（124.4/146.3）+2.9×（15/146.3）+2.3×（6.9/146.3）=2.7KJ/（Kg·℃）Q3=911.46KJQ1=×m×t1Q4=×m×t2Q5+Q6=Q2×10%運(yùn)用Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6（Q2符號為負(fù)）可求得：Q2=829.4KJ2.堿中和熱量衡算堿中和釜聚乙烯聚乙烯堿中和釜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）=2.7KJ/（Kg·℃）=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=0.5347KJQ1=×m×t1Q4=×m×t2Q5+Q6=Q2×10%運(yùn)用Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6（Q2符號為負(fù)）可求得：Q2=0.495KJ旋風(fēng)干燥床熱量衡算旋風(fēng)干燥床聚乙烯聚乙烯旋風(fēng)干燥床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）=2.69KJ/（Kg·℃）Q3=34.43KJQ1=×m×t1Q4=×m×t2Q5+Q6=Q2×10%運(yùn)用Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6（Q2符號為負(fù)）可求得：Q2=31.6KJ第5章設(shè)備選型5.1選型原則1.滿足工藝規(guī)定設(shè)備選取和計(jì)算必要充分考慮工藝上規(guī)定，力求做到技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理，亦即選用設(shè)備能與生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)，并應(yīng)獲得最大單位產(chǎn)量；能適應(yīng)產(chǎn)品品種變化規(guī)定，并保證產(chǎn)品質(zhì)量；能減少勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；能減少原材料及相應(yīng)公用工程（水，電，氣）單耗；能改進(jìn)環(huán)保，設(shè)備制造較易，材料易得，操作及維修保養(yǎng)以便。設(shè)備選取時(shí)，要能完全滿足上述方面條件是相稱困難，但一定要參照上述幾種方面對擬采用個(gè)設(shè)備進(jìn)行詳盡地比較，并拿出最佳方案來。2.設(shè)備成熟可靠作為工業(yè)生產(chǎn)，不容許把不成熟或未經(jīng)生產(chǎn)考驗(yàn)設(shè)備用于設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中所選用設(shè)備不但技術(shù)性能要可靠，設(shè)備材質(zhì)也要可靠。對從國外引進(jìn)設(shè)備，同樣必要強(qiáng)調(diào)設(shè)備及其所采用材質(zhì)可靠性，特別對生產(chǎn)中核心設(shè)備，一定要在充分調(diào)查研究和對比基本上，作出科學(xué)選定。3.盡量采用國產(chǎn)設(shè)備在設(shè)備選型時(shí)應(yīng)盡量采用國產(chǎn)設(shè)備，這樣不但可以節(jié)約外匯，并且可以增進(jìn)國內(nèi)機(jī)械制造工業(yè)發(fā)展。固然依照條件和也許，引進(jìn)少量進(jìn)口裝置或核心設(shè)備也是不要，但同樣必要堅(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)基本上如何消化吸取以及仿制工作[6]。5.2核心設(shè)備選取5.2.1釜計(jì)算對于持續(xù)反映釜[6](3-1)式中：Vh——每小時(shí)解決物料量τ——反映所需時(shí)間n——設(shè)備備用系數(shù)——裝料系數(shù)（1）聚合釜重要參數(shù)氯乙烯懸浮聚合采用是釜式聚合反映器。聚合釜材質(zhì)有復(fù)合鋼板、全不銹鋼和搪瓷三種。聚合釜趨勢是大型化，國內(nèi)普遍采用是33m3復(fù)合鋼板釜。國外采用聚合釜容積更大，如日本采用127m3聚合釜。（2）聚合釜傳熱聚合傳熱能力在相稱限度上意味著釜生產(chǎn)能力。聚合釜傳熱能力可以用下式表達(dá)：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。①傳熱面積影響聚合釜傳熱面積因素有聚合釜高徑和容積。高徑比高徑比（aspectratio）等于L/D。高徑比越大（瘦長型），則釜傳熱面積越大；L/D=1時(shí)，釜傳熱面積最小。高徑比大小不但影響釜傳熱面積，還影響攪拌器安裝。按日本日立公司觀點(diǎn)是，當(dāng)釜容積不大于30㎡時(shí)，傳熱面積是重要矛盾，因而L/D應(yīng)大些；當(dāng)釜容積不不大于30㎡時(shí)，攪拌器是重要矛盾，因而L/D應(yīng)小些。按神鋼法德拉觀點(diǎn)是，無論多大釜，攪拌器是重要矛盾，因而，L/D要小些。國內(nèi)觀點(diǎn)與日立公司觀點(diǎn)基本相似，普通L/D在1.5～4左右。比傳熱面積聚合釜傳熱面積大小，隨釜容積增長而減小。普通用單位體積傳熱面積，即比傳熱面積A/V（m2/m3）表達(dá)。如當(dāng)L/D=1.2時(shí)，存在A=4.77V0.65關(guān)系,若將容積為14m3釜放大到50m3,后者比傳熱面積將下降為前者37%。為此，當(dāng)聚合釜容積增大后來，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增長傳熱面積。如國內(nèi)80m3聚合釜即有4組內(nèi)冷管又有釜頂冷凝器，德國200m3聚合釜無內(nèi)冷管而是加入少量擋板和釜頂冷凝器。注意加內(nèi)冷管后對攪拌和黏釜均有一定影響，因而，能不加還是不加，或盡量少加。②傳熱系數(shù)傳熱性能好聚合釜傳熱系數(shù)姨般可達(dá)465～582W/（㎡·K），甚至在689W/（㎡·K）以上，搪瓷釜可以達(dá)349W/（㎡·K）以上。當(dāng)傳熱系數(shù)在233W/（㎡·K）如下時(shí)，則以為傳熱不能好應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化。影響傳熱系數(shù)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，熱阻愈小，a1值愈大。釜外壁給熱系數(shù)a2釜外夾套內(nèi)通有冷卻水，以散除聚合熱。釜外壁給熱系數(shù)普通波動(dòng)在582～5820W/（㎡·K）之間，重要由水流動(dòng)狀況而定。傳熱性能良好聚合釜普通規(guī)定a2在2326～3489W/（㎡·K）以上。1對于聚合釜去離子水：0.717公斤/小時(shí)氯乙烯：0.448公斤/小時(shí)引起劑：0.00015公斤/小時(shí)懸浮劑0.00035公斤/小時(shí)緩沖劑0.00075公斤/小時(shí)Vh=V1+V2+V3=86.7cm3=120cm32.堿中和釜NaOH溶液：0.0017克/小時(shí)溶劑水：0.0067公斤/小時(shí)聚氯乙烯：0.4236公斤/小時(shí)Vh=V1+V2+V3+V4==55cm3=138cm33.2.2塔（釜）高度與直徑計(jì)算1.對于聚合釜設(shè)釜內(nèi)徑為DO，筒高為H，高徑比r=1=DO2[8]——封頭容積DO=查《壓力容器與化工設(shè)備實(shí)用手冊》P256表2-2-6橢圓形封頭尺寸與質(zhì)量取DO=1100mm，則封頭直邊高度h0=25mm，曲邊高度h1=275mm，容積VO=0.198m32對于堿中和釜設(shè)釜內(nèi)徑為DO，筒高為H，高徑比r=1=DO2——封頭容積DO=查《壓力容器與化工設(shè)備實(shí)用手冊》P256表2-2-6橢圓形封頭尺寸與質(zhì)量取DO=1300mm，則封頭直邊高度h0=25mm，曲邊高度h1=325mm，容積VO=0.321m33.2.3釜壁厚計(jì)算依照《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基本》選用鋼號0Cr18Ni9鋼板原則GB4237參照《鋼板許用應(yīng)力》計(jì)算厚度[8](3-2)實(shí)際壁厚式中：C——壁厚附加量C1——鋼板負(fù)偏差C2——腐蝕裕量1.對于聚合釜?dú)んw加工成形后（不涉及腐蝕裕量）最批小壁厚按下列條件擬定：碳素鋼和低合金鋼制容器不不大于3mm高合金鋼制容器不不大于2mm[9]因此查《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基本》鋼板副偏差表3-13C1=0.13mmC2=2mm壁厚附加量取實(shí)際壁厚2.對于堿中和釜?dú)んw加工成形后（不涉及腐蝕裕量）最小壁厚按下列條件擬定：素鋼和低合金鋼制容器不不大于3mm高合金鋼制容器不不大于2mm因此C1=0.13mmC2=2mm壁厚附加量取實(shí)際壁厚3.對于旋風(fēng)干燥釜?dú)んw加工成形后（不涉及腐蝕裕量）最小壁厚按下列條件擬定：素鋼和低合金鋼制容器不不大于3mm高合金鋼制容器不不大于2mm因此C1=0.13mmC2=2mm壁厚附加量取實(shí)際壁厚5.2.4傳熱元件計(jì)算1.換熱面積計(jì)算（1）聚合釜冷卻劑移走熱量Q2=4974148.4×6.9=34321623.96KJ（2）堿中和釜堿中和移走熱量Q2=299983×6.9=2069882.7KJ（3）旋風(fēng)干燥釜旋風(fēng)干燥移走熱量Q2=189637.3×6.9=1308497.37KJ2夾套高度[10](3-3)殼體直徑在800mm~1800mm時(shí)，夾套直徑取Di+100mm5.2.5攪拌器選取1.攪拌器選取聚氯乙烯產(chǎn)品及其原料均為低黏度流體，因此采用推動(dòng)式攪拌器。2.葉輪葉片螺距擬定3.攪拌功率計(jì)算攪拌器攪拌功率為[11](3-4)ρ——液體密度Kg/m3n——攪拌器轉(zhuǎn)速r/sDj——攪拌器直徑mμ——液體黏度Pa·SK——功率準(zhǔn)數(shù)校正總系數(shù)Po——攪拌功率準(zhǔn)數(shù)4.攪拌軸直徑計(jì)算[12](3-5)A——許用剪應(yīng)力[τ]變化系數(shù)Ps——軸上傳遞功率kwn——軸轉(zhuǎn)速r/sd——軸最小直徑（1）聚合釜攪拌器選取a)縮合釜攪拌器選取b)葉輪葉片螺距擬定c)攪拌功率計(jì)算攪拌器攪拌功率為(3-6)ρ——868Kg/m3n——6.5r/sDj——0.3667mμ——2.5Pa·SK——功率準(zhǔn)數(shù)校正總系數(shù)Po——攪拌功率準(zhǔn)數(shù)K1=0.8;K2=2;由攪拌器攪拌功率為P5=K×P0×n3×ρ×Dj5=7781.3Wd)攪拌軸直徑計(jì)算（2）堿中和釜攪拌器選取a)堿中和釜攪拌器選取b)葉輪葉片螺距擬定c)攪拌功率計(jì)算攪拌器攪拌功率為(3-7)ρ——868Kg/m3n——6.5r/sDj——0.3667mμ——2.5Pa·SK——功率準(zhǔn)數(shù)校正總系數(shù)Po——攪拌功率準(zhǔn)數(shù)K1=0.8;K2=2;由攪拌器攪拌功率為P5=K×P0×n3×ρ×Dj5=1.6×20×6.53×868×0.36675=7781.3Wd)攪拌軸直徑計(jì)算（3）深冷釜攪拌器選取a)縮合釜攪拌器選取b)葉輪葉片螺距擬定c)攪拌功率計(jì)算攪拌器攪拌功率為(3-8)ρ——868Kg/m3n——6.5r/sDj——0.3667mμ——2.5Pa·SK——功率準(zhǔn)數(shù)校正總系數(shù)Po——攪拌功率準(zhǔn)數(shù)K1=0.8;K2=2;由攪拌器攪拌功率為P5=K×P0×n3×ρ×Dj5=1.6×20×6.53×868×0.36675=7781.3Wd)攪拌軸直徑計(jì)算5.3其她設(shè)備選取其他設(shè)備重要是泵選取。工業(yè)生產(chǎn)中有進(jìn)料泵、回流泵、塔底泵、循環(huán)泵、產(chǎn)品泵等，石油化工泵選取應(yīng)當(dāng)滿足流量，揚(yáng)程、壓力、溫度、氣蝕余量等工藝參數(shù)規(guī)定，滿足介質(zhì)特性規(guī)定和現(xiàn)場安裝規(guī)定。在選泵時(shí)（1）要綜合考慮泵流量。一方面，應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)定達(dá)到能力擬定泵流量，并使之與其她設(shè)備能力協(xié)調(diào)平衡；另一方面，也要依照生產(chǎn)需要擬定泵流量。在擬定泵流量時(shí)應(yīng)綜合考慮裝置富裕能力及裝置內(nèi)各設(shè)備能力協(xié)調(diào)平衡。（2）依照生產(chǎn)規(guī)定擬定泵揚(yáng)程。選泵時(shí)，由于工藝過程設(shè)計(jì)中管道系統(tǒng)壓力降計(jì)算比較復(fù)雜，因而泵揚(yáng)程要留有恰當(dāng)余量，普通為正常需要揚(yáng)程1.05～1.1倍。（3）依照流體輸送設(shè)備特性曲線擬定蚌型選泵時(shí)，擬定哪一種設(shè)備，應(yīng)在生產(chǎn)上所需要流量和揚(yáng)程后進(jìn)行。第6章車間設(shè)備布置設(shè)計(jì)6.1車間設(shè)備布置原則6.1.1車間設(shè)備布置原則1從經(jīng)濟(jì)和壓降觀點(diǎn)出發(fā)，設(shè)備布置應(yīng)順從工藝流程，但若與安全、維修和施工有矛盾時(shí)，容許有所調(diào)節(jié)。2依照地形、主導(dǎo)風(fēng)向等條件進(jìn)行設(shè)備布置，有效運(yùn)用車間建筑面積（涉及空間）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(shè)備必要布置在解決可燃液體或氣體設(shè)備全年最小頻率風(fēng)向下側(cè)，并集中布置在裝置（車間）邊沿。4控制室和配電室應(yīng)布置在生產(chǎn)區(qū)域中心部位，并在危險(xiǎn)區(qū)外。5充分考慮本裝置（車間）與其她部門在總平面布置圖上位置，力求緊湊、聯(lián)系以便，縮短輸送管線，達(dá)到節(jié)約管材費(fèi)用及運(yùn)營費(fèi)用目。6留有發(fā)展余地7所采用勞動(dòng)保護(hù)、防火規(guī)定、防腐蝕辦法要符合關(guān)于原則、規(guī)范規(guī)定。8有毒、有腐蝕性介質(zhì)設(shè)備應(yīng)分別集中布置，并設(shè)圍堰，以便集中解決。9設(shè)備安全通道、人流、物流方向應(yīng)錯(cuò)開。10設(shè)備布置應(yīng)整潔，盡量使重要管道走向一致[13]。6.1.2車間設(shè)備平面布置原則車間平面布置一方面必要適合全廠總平面布置規(guī)定，應(yīng)盡量使個(gè)車間平面布置在總體上達(dá)到協(xié)調(diào)、整潔、緊湊、美觀，互相融合，渾成一體。另一方面，必要從生產(chǎn)需要出發(fā)，最大限度滿足生產(chǎn)涉及設(shè)備維修規(guī)定。即要符合流程、滿足生產(chǎn)、便于管理、便于運(yùn)送、利于設(shè)備安裝和維修。第三，生產(chǎn)要安全。即要全面妥善解決防火、防爆、防毒、防腐、衛(wèi)生等方面問題，符合國家各項(xiàng)關(guān)于規(guī)定。第四，要考慮將來擴(kuò)建及增建余地，為此后生產(chǎn)發(fā)展、品種改革、技術(shù)改造提供以便。但這些一定要最有效運(yùn)用車間建筑面積（涉及空間）和土地（設(shè)備裝置能露天布置盡量露天布置，建筑物能合并應(yīng)盡量合并）。6.1.3車間設(shè)立面布置原則廠房立面形式有單層、多層和單層與多層相結(jié)合形式。多層廠房占地少但造價(jià)高，而單層廠房占地多但造價(jià)低。采用單層還是多層重要應(yīng)依照工藝生產(chǎn)需要。例如制堿車間碳化塔，依照工藝規(guī)定須放在廠房內(nèi)，但塔有比較高，且操作崗位安排在塔中部以便觀測塔內(nèi)狀況，這樣就需要設(shè)計(jì)多層廠房；另一種狀況是：設(shè)備大某些露天布置，廠房內(nèi)只需要安頓泵或風(fēng)機(jī)，這種狀況可設(shè)計(jì)成單層廠房。對于為新產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)而設(shè)計(jì)廠房，由于生產(chǎn)過程中對工藝流程和設(shè)備需要不斷改進(jìn)和完善，普通都設(shè)計(jì)一種較高單層廠房，運(yùn)用便于移動(dòng)、拆裝、改建鋼制操作平臺代替鋼筋混凝土操作臺，以適應(yīng)工藝流程和設(shè)備變化需要。6.2車間設(shè)備布置6.2.1車間設(shè)備平面布置車間平面布置按其外形普通分為長方形、L形、T形和Ⅱ形等。長方形便于總平面圖布置，節(jié)約用地，有助于設(shè)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(fēng)墻面；但有時(shí)由于廠房總長度較長，在總圖布置有困難時(shí)，為了適應(yīng)地形規(guī)定或者生產(chǎn)需要，也有采用L形、T形和Ⅱ形，此時(shí)應(yīng)充分考慮采光、通風(fēng)和立面等各方面因素。6.2.2車間設(shè)備立面布置化工廠廠房可依照工藝流程需要設(shè)計(jì)成單層、多層或單層與多層相結(jié)合形式。普通來說單層廠房建設(shè)費(fèi)用較低，因而除了由于工藝流程需要必要設(shè)計(jì)成多層外，工程設(shè)計(jì)中普通多采用單層。有時(shí)因受建設(shè)場地限制或者為了節(jié)約用地，也有設(shè)計(jì)成多層。對于為新產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)而設(shè)計(jì)廠房，由于在生產(chǎn)過程中對于工藝路線還需不斷改進(jìn)和完善，因此普通都設(shè)計(jì)成一種高單層廠房，運(yùn)用便于移動(dòng)、拆裝、改建鋼操作臺代替鋼筋混凝土操作臺或多層廠房樓板，以適應(yīng)工藝流程變化需要。第7章環(huán)保與安全辦法7.1廠內(nèi)防火防爆辦法可燃物質(zhì)達(dá)到了它燃點(diǎn)就能引起燃燒。而導(dǎo)線及各種電氣設(shè)備絕緣大都是可燃材料。電氣設(shè)備過熱以及電火花、電弧甚至靜電都能引起火災(zāi)。設(shè)備過熱大體有如下幾種:(1)短路電力網(wǎng)中火災(zāi)大都是由短路引起。短路后電流急劇增長可達(dá)正常值幾百倍引起過熱。導(dǎo)致短路因素,一是電氣設(shè)備或?qū)Ь€失去應(yīng)有絕緣能力，二是在安裝檢修或操作使用中工作疏忽引起短路。前者有因絕緣老化或局部磨損腐蝕失去絕能力。(2)過載線路或設(shè)備長期國負(fù)荷運(yùn)營。過載后電流增長，時(shí)間一長也會引起火災(zāi)。撲滅電氣火災(zāi)辦法切斷電源切斷電源就切除了電氣火災(zāi)來源,同步也減少了救火人員觸電危險(xiǎn),切斷電源后還可采用普通滅火器滅火。切除電源時(shí)應(yīng)盡量做到如下幾點(diǎn)電氣設(shè)備如水淋、煙熏后絕緣限度下降,切斷電源時(shí)應(yīng)使用絕緣工具,以防觸電。操作時(shí)應(yīng)先斷開接觸器或斷路器切斷電深再拉開隔離開關(guān)或刀開關(guān)。如果采用剪斷電線辦法切除電源時(shí),應(yīng)做到對的剪線。如果條件限制,必要帶電滅火時(shí)應(yīng)注意做到電氣設(shè)備起火,不能用普通泡沫滅火劑,只能用干砂覆蓋,或用二氧化碳，二氧二溴甲烷或干粉滅火劑,防止人員觸電。用四氯化碳滅火器,要防止中毒。因四氯化碳受熱,與空氣中作用,會生成有毒光氣COCl2和Cl2，要打開門窗或戴上防毒面具。用二氧化碳滅火時(shí),要注意防止凍傷和室息。因二氧化碳是液態(tài),噴射后,大量吸熱可形成達(dá)一78.5℃低溫,并隔絕氧氣[13]。7.2車間照明及采暖辦法照明用電是工廠公司最為基本電力需求，照明質(zhì)量好壞對生產(chǎn)安全、勞動(dòng)生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)衛(wèi)生均有直接關(guān)系。采用高效節(jié)能電光源及其照明電器附件。電光源種類繁多，用途各異，但均規(guī)定三高，即：高發(fā)光效率、高壽命、高顯色性。因而在工廠照明中，應(yīng)優(yōu)先選用高強(qiáng)度氣體放電燈(高壓鈉燈和金屬鹵化物燈)，特別是金屬鹵化物燈是第3代光源中佼佼者，是光色和顯色指數(shù)規(guī)定較高儀表裝配車間、機(jī)加車間、汽機(jī)房運(yùn)轉(zhuǎn)層等工業(yè)廠房首選光源。當(dāng)一種光源不能滿足色溫或顯色性規(guī)定期，也可采用兩種光源混光光源，混光光源能充分發(fā)揮高強(qiáng)氣體放電燈長處，達(dá)到節(jié)約能耗、提高照度，改進(jìn)光色照明效果。照明電器附件推廣使用低損耗、性能優(yōu)光源電子附件(涉及電子鎮(zhèn)流器、電子變壓器、電子觸發(fā)器等)。選用高效率、配光合理照明燈評價(jià)燈具核