前言聚氯乙烯由VCM單體聚合而成，具有巨多用途，但在技術(shù)上是不可能的。目前我國(guó)已經(jīng)成為世界第二大聚氯乙烯生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。聚氯乙烯的有關(guān)公司尋求先進(jìn)的技術(shù)，在中國(guó)國(guó)內(nèi)獨(dú)立創(chuàng)新，設(shè)備生產(chǎn)日臻完善，產(chǎn)品得到了完好的優(yōu)化，降低了能耗。我國(guó)是一個(gè)資源大國(guó)，也是聚氯乙烯的消費(fèi)和出口大國(guó)。2011年，中國(guó)PVC企業(yè)的擴(kuò)大生產(chǎn)量達(dá)到489萬噸，且上季基本為電石法PVC擴(kuò)建工程。由于國(guó)內(nèi)聚氯乙烯產(chǎn)能過剩，價(jià)格持續(xù)走低。2012年，國(guó)內(nèi)PVC增長(zhǎng)的來源多數(shù)仍在新疆這樣一個(gè)原料相對(duì)充足的區(qū)域。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括:1、產(chǎn)品描述:2、工藝方法選擇:3、物熱衡算:4、選型及其他。本次的設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)了產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)之后進(jìn)行的一次實(shí)踐，目的是為今后進(jìn)一步開展產(chǎn)品設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)以理論與實(shí)踐相結(jié)合為主，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)，懂得生產(chǎn)方法、方案的選擇，設(shè)備的選擇等等，掌握其物熱衡算，設(shè)備選型等，及有關(guān)文獻(xiàn)之閱讀與了解。1.1PVC的重要性PVC是目前全球生產(chǎn)的第一大塑料品，其產(chǎn)量在PE之后。本次的設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)了產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)之后進(jìn)行的一次實(shí)踐，目的是為今后進(jìn)一步開展產(chǎn)品設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。目前，世界各國(guó)對(duì)聚氯乙烯產(chǎn)品都采取嚴(yán)格限制和控制的政策。當(dāng)世界塑料年產(chǎn)量達(dá)到13500萬噸時(shí),PVC可以達(dá)到25%?，F(xiàn)在全世界每年消耗的塑料原料中，大約有一半是用于制造塑料制品的，而這些塑料制品又被廣泛地使用在我們生活當(dāng)中。PVC在一些方面有很大發(fā)展空間，如氯堿的生產(chǎn)中。PVC制造的物品，其各項(xiàng)屬性與表現(xiàn)十分突出，因此呢，人們常常將PVC應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中。因?yàn)樗脑S多特性讓人們可以使用它來制造其他很多行業(yè)，比如建筑建材，電子工業(yè)等等。再者PVC還具有另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)，即能耗極低，所需生產(chǎn)資金較小。因?yàn)樗羞@樣一些優(yōu)勢(shì)，所以我們就可以把它叫做是節(jié)能環(huán)保材料。這些優(yōu)勢(shì)呢，使PVC在塑料這個(gè)家族中站穩(wěn)腳跟。它不僅可以用來制作管材、管件等產(chǎn)品，還可以制成薄膜材料來包裝食品。然后總結(jié)其特征：（1）在性能上非常全面（2）易于制造，許多物品可用（3）生產(chǎn)成本不高。這就使得它成為許多國(guó)家和地區(qū)發(fā)展塑料工業(yè)的首選材料之一。也因四大聚合之法，目前使用最多的仍是懸浮聚合法，所以懸浮聚合就顯得特別重要。1.2PVC性質(zhì)聚氯乙烯樹脂是一種白色粉末，其比重為1.35-1.46（20°C），不溶于水、酒精、汽油、在、酮、在氯化脂肪烴及芳香烴中均可溶脹，也可溶溶出。它也是一種很重要的化工材料，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。由于它具有良好的加工性能，因此廣泛地用于塑料制造行業(yè)。PVC也能阻燃，因此在防火方面有更好的應(yīng)用前景。聚氯乙烯是目前使用最廣泛的塑料之一，但由于它含有大量毒性物質(zhì)—氯乙烯單體，因此對(duì)人體健康有很大危害。令人感到棘手的是，其點(diǎn)燃時(shí)產(chǎn)生有毒氣體。所以在生產(chǎn)中必須加入一些阻燃劑來提高其阻燃性，使之達(dá)到使用要求。硬質(zhì)聚氯乙烯不加入增塑劑，機(jī)械強(qiáng)度好，耐燃性好，他可以一個(gè)人做結(jié)構(gòu)材料，應(yīng)用于制造管道。1.3PVC生產(chǎn)方法溶液聚合和本體聚合，乳液聚合，懸浮聚合等4種常用于PVC制備。它有很高的耐熱性，在空氣中受熱會(huì)發(fā)生熔融而分解，具有良好的耐油性。這4種聚合方法都是被限制在企業(yè)掌握的生產(chǎn)技術(shù)和索取商標(biāo)準(zhǔn)上，進(jìn)行某些變革，因而這四種聚合方法通常所處的領(lǐng)域也會(huì)有差異。其中溶液聚合由于其本身具有很多優(yōu)點(diǎn)而得到人們?cè)絹碓綇V泛的重視。本體聚合所用原料單一，所出產(chǎn)品加工方便，各方面的性能都很出色，但是，始終存在著一些難以突破的難點(diǎn)，也就是生產(chǎn)中傳熱很難加工，能耗高的各企業(yè)對(duì)這一做法有較大的抵觸，后來法國(guó)的ATO公司經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新終于解決了這些難題，歐美國(guó)家部分公司剛剛推出本體聚合相關(guān)設(shè)備與技術(shù)。乳液聚合在國(guó)外發(fā)展很快，因?yàn)樗姆磻?yīng)溫度不高并且可以得到很好的結(jié)果，因此很多國(guó)家的企業(yè)紛紛效仿并取得不錯(cuò)的成果。乳液聚合最早出現(xiàn)于一個(gè)方法，但他存在的問題更是基礎(chǔ)費(fèi)用過高、利潤(rùn)低下、發(fā)展遲緩。溶液聚合，由于原料易得而且成本低廉，所以應(yīng)用最廣泛。溶液聚合、使用比較單一，對(duì)產(chǎn)品數(shù)量要求不高。懸浮聚合雖然成本低廉，但是由于操作復(fù)雜，在工業(yè)化上還有許多困難，因此它的應(yīng)用受到限制。懸浮聚合工藝過程簡(jiǎn)便，無任何副反應(yīng)，所制得PVC具有良好的物理化學(xué)性質(zhì)，并適合本廠連續(xù)生產(chǎn)，因此，懸浮聚合獲得長(zhǎng)期發(fā)展。目前國(guó)內(nèi)外的研究人員在這一方面做了大量的工作，但仍然存在一些問題有待解決和完善?？傊驹O(shè)計(jì)使用懸浮聚合法制備PVC。1.4近年來國(guó)內(nèi)PVC行業(yè)發(fā)展溶液聚合和本體聚合，乳液聚合，懸浮聚合等4種常用于PVC制備。直到2011年，我國(guó)PVC產(chǎn)量才達(dá)到驚人的2068萬噸。2003-2007年伴隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,PVC產(chǎn)量之大，產(chǎn)量之快，亦日新月異，而2005年，中國(guó)PVC生產(chǎn)增長(zhǎng)也達(dá)到空前水平。但與之相伴的，卻是一場(chǎng)風(fēng)景和危機(jī)，PVC在我國(guó)發(fā)展速度顯著減緩，但在基層，有很多企業(yè)，造成許多企業(yè)的破產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)的退步。時(shí)至今日，國(guó)內(nèi)聚氯乙烯也在不斷地進(jìn)步，既符合我國(guó)各產(chǎn)業(yè)的需求，也可以還有余量到出口，增加國(guó)內(nèi)GDP,推動(dòng)國(guó)內(nèi)PVC行業(yè)持續(xù)進(jìn)步（1）隨著日益強(qiáng)大PVC剩余，這樣過去國(guó)內(nèi)全行業(yè)進(jìn)入惡性循環(huán)惡劣狀態(tài)。據(jù)有關(guān)資料介紹，我國(guó)剛剛投產(chǎn)PVC時(shí)，常呈供不應(yīng)求之勢(shì)。2004年才開始出現(xiàn)，漸入佳境，產(chǎn)量與銷量相等；久而久之，一年后,PVC在國(guó)內(nèi)開始供大于求，而且到了后來歲數(shù)，這一現(xiàn)象愈演愈烈。由于各個(gè)企業(yè)為了更多的盈利，較好地提高了生產(chǎn)規(guī)模，提高生產(chǎn)速度，生產(chǎn)PVC超標(biāo)，造成產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)重滑坡，利潤(rùn)的減少根本不可能和外來進(jìn)口PVC分高下。直到2008年才開始，國(guó)內(nèi)企業(yè)擁有裝置能產(chǎn)值遠(yuǎn)不及理論產(chǎn)量，這一現(xiàn)象的存在，使我國(guó)部分企業(yè)舉步維艱，度日維艱，有可能破產(chǎn)。（2）從進(jìn)口PVC緩慢減少，受國(guó)內(nèi)產(chǎn)量過剩影響，國(guó)內(nèi)企業(yè)為求得生存和出路，都開始找機(jī)會(huì)了，這些人中，從事外貿(mào)的人數(shù)最多，出口其PVC到世界各地。在符合國(guó)內(nèi)PVC用途，年外貿(mào)趨勢(shì)，這樣就大大地緩和了國(guó)內(nèi)PVC過多的問題，與此同時(shí)，它還壯大了中國(guó)經(jīng)濟(jì)，使GDP持續(xù)增長(zhǎng)。中國(guó)生產(chǎn)的PVC,在當(dāng)今國(guó)際上也占有不可取代的地位，各國(guó)均有使用。（3）PVC價(jià)格上近年來我國(guó)聚氯乙烯用量出現(xiàn)了一定程度的供不應(yīng)求，相當(dāng)大的比例幾乎完全靠國(guó)外進(jìn)口，出現(xiàn)了一個(gè)糟糕局面，即國(guó)內(nèi)外PVC銷售價(jià)格幾乎同時(shí)上升或下降。2000年時(shí)，我國(guó)各公司PVC銷售價(jià)格基本上是6500-7300元一噸，但一直到2001年才被世界經(jīng)濟(jì)大格局制裁，我們國(guó)內(nèi)價(jià)格不斷下跌，利潤(rùn)不斷下降，最低時(shí)達(dá)到5000元一噸低端價(jià)格。但車到山前必有路，伴隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)大范圍的宏觀調(diào)控，2002年，價(jià)格回升到6000元一噸。2003年，受國(guó)際社會(huì)打壓，中國(guó)PVC出口受阻，使我們沒有辦法引進(jìn)外國(guó)的材料，以致國(guó)內(nèi)產(chǎn)量持續(xù)減少，供不應(yīng)求，全行業(yè)一片緊張。由于產(chǎn)品不多，順應(yīng)而來，是賣價(jià)飛漲，以后一兩年，盡管仍是節(jié)節(jié)攀升，但將穩(wěn)定地徘徊于8500元一噸的高價(jià)位左右。（4）PVC在國(guó)內(nèi)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用近些年P(guān)VC在我國(guó)各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用情況如下表所示：圖2-1各行業(yè)PVC使用情況（6）PVC銷售情況表2-1近些年的PVC銷售狀況年份產(chǎn)量進(jìn)口量出口量表觀消費(fèi)量國(guó)內(nèi)自給率%199070.571674119199189.014.28.1101.587.6199290.135.03.0135.976.41993103.643.23.2138.670.51994123.450.612.1165.376.21995139.460.99.5192.170.21996156.793.24.8230.965.61997158.5120.06.0280.656.81998163.7162.64.3321.152.01999196.6176.21.3368.754.6

2聚合工段工藝流程2.1工藝流程聚合工段采用向去離子水中，加入VCM的方法,部分助劑置于聚合釜中，在既定溫度，壓力下反應(yīng)制備PVC料漿。反應(yīng)完成之后呢，產(chǎn)生的粗產(chǎn)品通過泵送入料槽中。然后繼續(xù)篩選1次，過濾完成時(shí)，利用汽提塔進(jìn)料泵將濾出的料漿輸送至塔中并在上方。此時(shí)應(yīng)開始加熱，料漿自上而下進(jìn)行，熱蒸汽自下而上流動(dòng)，接著，兩股交換了熱量，又稱作相互傳熱的過程。傳熱完成后要將料漿中的VCM單體剝離，這種混合氣體在到達(dá)塔頂后，會(huì)在冷凝器中凝結(jié)。再后將流入冷凝水槽，其余不凝結(jié)者送入氣柜，能凝結(jié)的則變成液體狀態(tài)，最后置于廢液槽中。汽提完成之后，應(yīng)該到離心機(jī)，離心機(jī)其離心作用大，多往轉(zhuǎn)股內(nèi)壁送大，離心機(jī)里有一螺旋槳將其擊落，再?gòu)呐旁趻伋鋈?。分離出的地清夜通過堰板的開口從轉(zhuǎn)鼓中排出。在離心機(jī)離心之后怎么辦，這些材料進(jìn)入干燥工段。入干氣體應(yīng)提前過濾下來，再由鼓風(fēng)機(jī)送進(jìn)。在風(fēng)機(jī)里安裝一個(gè)帶風(fēng)扇的電機(jī)，電機(jī)通過導(dǎo)線連接著一個(gè)帶有散熱片的風(fēng)管道。送至散熱片處對(duì)空氣升一個(gè)溫度以便烘干。這樣干燥之后的空氣溫度也很高，因此，我們可以利用這個(gè)熱來加熱。升溫的風(fēng)進(jìn)入氣流干燥管之后,PVC中樹脂隨著熱風(fēng)升高，由于氣流的速度很快，因此，帶樹脂進(jìn)入旋風(fēng)干燥器。樹脂通過旋風(fēng)分離器里的一個(gè)小孔之后，一部分樹脂被分離出來，另一些樹脂則留在上面，這樣便形成了樹脂的層。經(jīng)過旋風(fēng)干燥器內(nèi)的烘干去除水分。經(jīng)過冷卻之后，合格的產(chǎn)品從旋風(fēng)分離機(jī)里出來。烘干后合格產(chǎn)品進(jìn)入旋風(fēng)分離器，基本大部分在振動(dòng)篩上下沉，最后進(jìn)行篩選包裝，得到最終產(chǎn)品。它的聚合過程：圖2-1聚合流程圖根據(jù)生產(chǎn)配方的各種助劑，分別在規(guī)定的濃度下進(jìn)行制備。將反應(yīng)液放入帶有攪拌器和溫度計(jì)的容器里。添加去離子水；VCM單體，在其他助劑之后，持續(xù)攪拌5~10min,使這些成分溶解或均勻分散，停止攪拌。把反應(yīng)混合物放入反應(yīng)釜里進(jìn)行聚合反應(yīng)。采用N2對(duì)釜內(nèi)部空氣進(jìn)行變換。如果在這期間沒有其它反應(yīng)發(fā)生，那么它就會(huì)被擠出，然后再冷卻凝固成塊即得成品。然后將VCM新增和收回，全部放入聚合釜中（有比例）。這樣就能保證反應(yīng)完全了。有時(shí)等得太久，通常應(yīng)將其降低到。有時(shí)聚合1~2h即可進(jìn)行，聚合釜內(nèi)壓力升高至一定水平后，它能將凝縮的氣體擠在氣柜中數(shù)次。加料完畢打開攪拌，向夾套內(nèi)注入熱水，使聚合釜內(nèi)溫度達(dá)到反應(yīng)要求的預(yù)設(shè)溫度。如果在這段時(shí)間內(nèi)沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的話，就可以停止加熱。這一反應(yīng)啟動(dòng)后，以保持反應(yīng)溫度平穩(wěn)，能夠利用冷卻水加入聚合釜夾套中或利用冷凝器將反應(yīng)中反應(yīng)熱取出。這樣的操作方式使聚合釜內(nèi)部保持著一定的溫差。釜內(nèi)溫度可以用電腦經(jīng)儀表系統(tǒng)控制。如果溫度不達(dá)標(biāo)，則必須重新加入料漿。經(jīng)過一段時(shí)間的反應(yīng)，當(dāng)此轉(zhuǎn)化率達(dá)標(biāo)后，（通常在85%）的壓力降至0.46~0.56Mpa,便可隨時(shí)將料漿取出。聚合完成后，合格粗產(chǎn)品進(jìn)入沉析槽，未參與響應(yīng)，返回氣柜。沉析槽中PVC料漿將進(jìn)行堿處理，中和了其中的酸味，順帶著，引發(fā)劑被分解。2.2PVC生產(chǎn)原理PVC懸浮聚合是一種非均相游離基型加聚合反應(yīng)，反應(yīng)中活性中心為游離基。單體分子在引發(fā)劑的輔助下進(jìn)行預(yù)熱，吸收部分能量成為活性分子，再在未活化單體分子上聚合，所產(chǎn)生的中間產(chǎn)物依然具有活性，它最初的能量并沒有消失所以，然后執(zhí)行步驟，和另外未活化單體分子聚合，如此持續(xù)，直至能量消失，反應(yīng)才告結(jié)束。氯乙烯懸浮聚合是以偶氮化合物（如AIBN、ABVN）或過氧化物（如EHP、DCPD、BPPD）為引發(fā)劑，以纖維素醚為引發(fā)劑，聚乙烯醇作分散劑，水作分散與傳熱介質(zhì)，在混合的條件下反應(yīng)，它的反應(yīng)式為：nCH2＝CHCl→(CH2－CHCl)n+96.3kJ/mol式中：n–聚合度。2.3原料配方經(jīng)調(diào)查文獻(xiàn)得，PVC相關(guān)配方如下：表3-1PVC原料配方成分規(guī)格外觀備注氯乙烯純度>99.9%無色氣體易液化乙炔純度<0.001%無色氣體易燃高沸物純度<0.001%--引發(fā)劑EHP含量>40%白色乳狀液體-ABVN含量>98%白色菱形狀晶體-分散劑L-9聚合度700淡黃色粉末狀結(jié)晶-420H聚合度1800白色粉末狀結(jié)晶-PH緩沖劑碳酸氫銨-工業(yè)品熱穩(wěn)定劑液體鋅-工業(yè)品消泡劑MEA（聚醚）-工業(yè)品終止劑KZ液-工業(yè)品防粘釜?jiǎng)?-工業(yè)品2.3.1引發(fā)劑在國(guó)內(nèi)較早的PVC生產(chǎn)中，所用為ABIN作引發(fā)劑，但ABIN也存在著一些限制與不足，正是這一引發(fā)劑，其限制與不足在于其引發(fā)效率高，要求反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，也有在整個(gè)反應(yīng)完成時(shí)，產(chǎn)品中存在不同程度殘留，除此以外，該引發(fā)劑中還包含腈基，具有一定毒性。所以，后來很多的國(guó)家就開始研究新型的引發(fā)劑。受技術(shù)限制，早出晚歸我國(guó)目前正在用一些低毒類引發(fā)劑如:BPPD、DCPD、BPPIBCP。這些引發(fā)劑雖然可以起到很好的效果，但也會(huì)產(chǎn)生大量的廢水以及廢氣，而且還會(huì)造成環(huán)境污染，所以現(xiàn)在越來越多的企業(yè)開始選擇綠色環(huán)保型引發(fā)劑。社會(huì)在前進(jìn)，科技在發(fā)展，這種既不環(huán)保又危害身體的引發(fā)劑已逐步被取代并淘汰。如今，聚合釜工藝在國(guó)內(nèi)已經(jīng)發(fā)展得較為完善，目前，主要采用EHP,ABVN兩種引發(fā)劑,兩種引發(fā)劑均是環(huán)境友好的，不含毒、對(duì)身體無危害，且聚合時(shí)活性強(qiáng)、反應(yīng)安穩(wěn)，顯著縮短聚合反應(yīng)時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，使這兩類引發(fā)劑在聚合反應(yīng)中處于不二之選。2.3.2分散劑聚合釜內(nèi)反應(yīng)充分最后出產(chǎn)物，產(chǎn)品形態(tài)除受到攪拌作用，還受分散劑影響較大。所以，選擇合適的分散劑對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量有重要意義。若僅選用某一分散劑，則難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)上述功能，目前，行業(yè)內(nèi)選用的分散劑有L-9、420H等，2種組合制得的制品具有良好的熱穩(wěn)定性，凝膠化的時(shí)間縮短，減少了魚眼，便于后續(xù)加工包裝銷售等。2.3.3終止劑為使產(chǎn)品純度高，品質(zhì)好，可選擇用終止劑外出殘余。所以，選擇合適的分散劑對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量有重要意義。在國(guó)內(nèi)，雙酚A最先被考慮在內(nèi),經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)得知，雙酚A有終止能力，并能讓PVC樹脂更加潔白。在我國(guó)使用最多的還是乙基苯酚。還有不少公司選擇了用ATSC做終止劑，他不但能與自由基相結(jié)合，有引發(fā)劑，可以去除多余的殘留物，一箭雙雕更令人滿意，美中不足,ATSC具有毒性，危害身體。因此，在實(shí)際應(yīng)用中必須要謹(jǐn)慎地對(duì)待終止劑。該設(shè)計(jì)是以KZ液為終止劑。2.3.4防粘釜?jiǎng)﹪?guó)內(nèi)較早從事PVC聚合反應(yīng)工藝的研究，常發(fā)生黏釜現(xiàn)象，這一現(xiàn)象的產(chǎn)生，引發(fā)了很多問題，比如，他會(huì)對(duì)聚合過程中傳熱產(chǎn)生影響，同時(shí)，也會(huì)對(duì)最終產(chǎn)品質(zhì)量及純度產(chǎn)生影響。國(guó)外使用終止劑時(shí)一般都要加入一定量的抗氧劑。最初面臨黏釜，企業(yè)全部采用人工清洗，這雖能去除此題，但這就延誤了工期，影響了企業(yè)盈利，在人工清洗的情況下，釜內(nèi)條件差，多種物質(zhì)還危害職工健康。另外在使用這種方法后還會(huì)對(duì)生產(chǎn)效率產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。因此，聚合釜中預(yù)防黏釜，也就成為迫切需要解決的課題，久而久之，有關(guān)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，預(yù)防黏釜，也成為PVC聚合反應(yīng)的重要步驟。通過對(duì)設(shè)備的改造以及對(duì)材料的使用等一系列措施，能夠有效地預(yù)防黏釜的產(chǎn)生。設(shè)有聚合釜，避免黏釜，該反應(yīng)傳熱效果更佳，產(chǎn)品在純度，質(zhì)量等方面還將提高一個(gè)等級(jí)。所以我們要不斷地研發(fā)新型的防止黏釜技術(shù)。目前最尖端的技術(shù)就是沖洗、噴涂與防黏釜?jiǎng)?fù)合使用。2.3.5其他助劑pH調(diào)節(jié)劑：聚合釜內(nèi)發(fā)生PVC聚合，一般pH可控制在6.5-8.5,但最佳環(huán)境為偏堿特性，因?yàn)樗茌^好地維持引發(fā)劑及分散劑的良好性能。由于黏釜會(huì)給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，所以為了避免黏釜現(xiàn)象的發(fā)生就需要對(duì)其加以預(yù)防和處理。該設(shè)計(jì)以碳酸銨為pH調(diào)節(jié)劑。2.4聚合系統(tǒng)向聚合釜內(nèi)的脫鹽水總管內(nèi)添加緩沖劑，脫鹽水隨緩沖劑進(jìn)入聚合釜。在脫鹽過程當(dāng)中，如果要讓他升溫的話，他必須不斷地將緩沖劑加進(jìn)去。放進(jìn)去幾個(gè)VCM,過段時(shí)間怎么辦，他這氣溫漸漸升高。這時(shí)，你要把這個(gè)溶液放到一個(gè)攪拌器上，把它均勻地分散開。這次可要?jiǎng)邮謹(jǐn)?。開始時(shí)，氯乙烯溶液是緩慢流動(dòng)著，很快流進(jìn)反應(yīng)器里。在歲月的緩緩流動(dòng)中，氯乙烯液滴緩緩流出，加入分散劑然后混合均勻，然后在一定的時(shí)間內(nèi)加入引發(fā)劑，然后反應(yīng)開始。開始時(shí)添加冷卻水，流量隨釜內(nèi)溫度改變，為了使釜內(nèi)反映平穩(wěn)。在此條件下進(jìn)行間歇釜式反應(yīng)器中乙烯與丙烯共聚實(shí)驗(yàn)。反應(yīng)完成之后，添加終止劑使反應(yīng)終止。2.5汽提系統(tǒng)位于汽提塔底的全部所得漿液經(jīng)破碎機(jī)破碎，經(jīng)板式換熱器傳熱，一半從塔頂再次進(jìn)入汽提塔，另一半則返回漿料槽內(nèi)，通入蒸汽。通過此裝置將蒸汽與漿料進(jìn)行熱交換。蒸汽將多余VCM帶走,汽提完成漿料，由分離器進(jìn)行分離，冷凝液進(jìn)入廢水槽，漿液輸送到干燥工段。2.6干燥系統(tǒng)汽提塔送漿料，由漿料泵送入離心機(jī)，無法分離的漿料將回到混料槽中，分離出漿液母液流入母液池，沉淀之后排出，濾餅經(jīng)粉碎后送入干燥器，烘干后樹脂進(jìn)入分離器進(jìn)行氣固分離并排出氣體，固體就是產(chǎn)品，合格產(chǎn)品進(jìn)包裝車間打包銷售。（1）干燥過程能耗低在干燥系統(tǒng)中，旋風(fēng)分離器內(nèi)部通過大部分熱空氣（一般是75%），不需要太多的加熱，大大降低了能耗。（2）投資少約20%的氣體通過干燥床，在很大程度上縮小了裝置的有效容積和采購(gòu)資金。（3）控制簡(jiǎn)單本實(shí)用新型能夠?qū)M(jìn)口熱風(fēng)溫度進(jìn)行控制，以更靈活對(duì)整體溫度及運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)控。

3聚合釜設(shè)計(jì)及選型3.1聚合釜物料衡算本設(shè)計(jì)50000t/a則在一年內(nèi)生產(chǎn)時(shí)間300天，一天三批制作，具有實(shí)習(xí)經(jīng)驗(yàn)得到，聚氯乙烯轉(zhuǎn)化率一般在80%-92%之間，這次拿轉(zhuǎn)化率85%。3.2聚合釜容積計(jì)算本設(shè)計(jì)生產(chǎn)PVC采用的懸浮聚合法采用5個(gè)釜同時(shí)生產(chǎn)，每年運(yùn)行300天，每天分3批次生產(chǎn)，則每釜產(chǎn)量：本設(shè)計(jì)的VCM轉(zhuǎn)化率為85%，則每個(gè)釜所需VCM：水油比為1.5:1，則用水量VCM密度為所以聚合釜有效體積又聚合釜填裝系數(shù)取0.85則所需體積為則根據(jù)釜的容積我們選用48m3的聚合釜。驗(yàn)證可得由物料衡算可知每年所需VCM單體質(zhì)量每次生產(chǎn)需要VCM質(zhì)量：去離子水質(zhì)量：助劑質(zhì)量：進(jìn)料的總質(zhì)量：聚合釜的填裝系數(shù)取VCM密度：水的密度：助劑體積不大可以忽略，設(shè)VCM體積為V1,水體積為V2,反應(yīng)液體積VR，所需反應(yīng)器體積VT，則反應(yīng)液的體積為：所需反應(yīng)器體積：又我們選用的是48m3的反應(yīng)釜，所以符合生產(chǎn)3.3聚合釜熱量計(jì)算由上文物料衡算可知：VCM單體質(zhì)量去離子水質(zhì)量助劑質(zhì)量進(jìn)料總質(zhì)量反應(yīng)釜熱量計(jì)算公式：(3-1)物料代入反應(yīng)釜的熱；反應(yīng)啟動(dòng)所需熱量物料聚合反應(yīng)熱；反應(yīng)后物料帶出反應(yīng)釜的熱設(shè)備的熱損失進(jìn)料溫度時(shí)2.當(dāng)進(jìn)料溫度為時(shí)，反應(yīng)溫度為，那么3.轉(zhuǎn)化率為85%，那么4.物料流出溫度=-2.36×107kJ5.熱損失為10%6.熱循環(huán)水用量：當(dāng)熱水進(jìn)口溫度為時(shí)，出口溫度時(shí)，反應(yīng)溫度需要的熱水量：7.冷水量冷水進(jìn)溫度20℃，出口40℃，所需冷水量表3-1聚合釜熱量衡算一覽表項(xiàng)目進(jìn)去熱量出去熱量物料帶入聚合釜的熱量Q12.520×107kJ物料加熱所需要的熱量Q22.87×107kJ聚合放出的熱量Q38.35×107kJ出料帶出的熱量Q4-2.36×107kJ損失熱量Q5-1.374×107kJ冷卻水帶出的熱量.-8.35×107kJ反應(yīng)釜熱水用量148.72×103kg冷卻水用量492.77×103kg3.4聚合釜釜體設(shè)計(jì)取聚合釜高徑比為：，忽略封頭容積，所以整合得到：將整合得：規(guī)整后取整則聚合釜筒體直徑筒體高度計(jì)算得：其中：是封頭容積，采用橢圓形封頭，封頭直徑等于筒體公稱直徑取，查表得封頭則圓規(guī)取整聚合釜全容積：實(shí)際高徑比：實(shí)際的填裝系數(shù)：3.5夾套設(shè)計(jì)夾套的直徑，憑經(jīng)驗(yàn)取為3500mm,所述夾套封頭的直徑同樣取為3500mm,聚合釜筒體與上封頭相連通，所以法蘭和夾套之間的間距取為200mm,那么查表筒體封頭直邊高40mm,曲面高800mm,夾套封頭的直邊長(zhǎng)40mm,曲面高度875mm,因此，夾套的直邊長(zhǎng)度是：3.6夾套和筒體設(shè)計(jì)及材料選擇3.6.1夾套厚度計(jì)算材料選用16MnR,當(dāng)處于設(shè)計(jì)溫度時(shí)，許用應(yīng)力為，則其中：Pc計(jì)算壓力D夾夾套內(nèi)徑，即公稱直徑3500mm夾套在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，焊接接頭系數(shù)，取0.85C2腐蝕裕量，取2mm則厚度為：查下表鋼板負(fù)偏差可得C1取0.8mm，所以實(shí)際厚度=14.2+0.8=15.0mm所以取16mm的16MnR容器鋼表3-2鋼板負(fù)偏差表鋼板負(fù)偏差參數(shù)鋼板厚度22.22.52.8-33.2-3.53.8-4.04.5-5.5負(fù)偏差0.180.190.20.220.250.30.5鋼板厚度6.0-7.08.0-2526-3032-3436-4042-5055-60負(fù)偏差0.60.80.911.11.21.33.6.2夾套封頭厚度計(jì)算計(jì)算公式：(3-2)其中K=1，則附加高度所以封頭厚度：，根據(jù)規(guī)準(zhǔn)，取封頭厚度為16mm，剛好相等于夾套厚度。3.6.3筒體厚度設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)可知，筒體的內(nèi)壓大于壓，即算內(nèi)壓2MPa，則式中：Pc計(jì)算壓力，取2MPaDi筒內(nèi)內(nèi)徑，即公稱直徑3200mm夾套在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，焊接接頭系數(shù)，取0.85C2腐蝕裕量，取2mm筒體材料選用鋼材，則查上表得鋼板的負(fù)偏差為0.8，那么實(shí)際厚度，規(guī)整后取26mm3.6.4筒體封頭厚度同上：規(guī)整后取26mm，同筒體厚度3.7攪拌器選型PVC聚合反應(yīng)以VCM彌散于水相為條件，以使板料和反應(yīng)完全，選擇了三葉后掠式攪拌器，從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)中得出，通常攪拌槳漿徑取為1/2Di-2/3Di，該工藝采用直徑為1.4m、葉寬為0.2m、轉(zhuǎn)速為115r/min的葉片3.7.1攪拌器附件設(shè)置擋板數(shù)量4塊寬度：3.7.2攪拌功率式中：攪拌功率功率數(shù)值被攪拌介質(zhì)的密度攪拌器的直徑攪拌器轉(zhuǎn)速式中=3.9[9]由上文可得（反應(yīng)液混合密度）則=3.8反應(yīng)釜傳熱系數(shù)以及傳熱面積的計(jì)算此次設(shè)計(jì)選擇48m3聚合釜，聚合釜內(nèi)有蛇管進(jìn)行熱水加熱。釜內(nèi)的蛇管自下而上環(huán)繞釜體。當(dāng)管內(nèi)的熱阻忽略不計(jì)的時(shí)候，那么：（3-3）式中：又因?yàn)橛辛鲃?dòng)的二次效應(yīng)，因此，所以。即。查文獻(xiàn)得出傳熱系數(shù)能夠用以下的經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算：（3-4）式中：（3-5）式中：（3-6）由上述計(jì)算可得：反應(yīng)釜攪拌槽直徑所以努塞爾特準(zhǔn)數(shù)：所以：外傳熱膜系數(shù)：綜上所得：原料加料時(shí)t1=20℃,加熱到t2=57℃,熱水進(jìn)口溫度t3=68℃，出口溫度t4=62℃，水比熱容Cp=4.173kJ/（kg·K）,氯乙烯單體比熱容Cp1=91.52J/（mol·K），氯乙烯比熱容Cp2=1.013kJ/（kg·K）。不考慮熱量流失則：查文獻(xiàn)得：所以：那么：3.9熱水流量以及加熱時(shí)間計(jì)算反應(yīng)前加熱至反應(yīng)結(jié)束冷卻瞬間熱量衡算及傳熱速率方程：（3-7）式中：整理得：設(shè)在某時(shí)刻，物料溫度為T，水出口溫度,經(jīng)d后，反應(yīng)物料溫度變化dT,則時(shí)間內(nèi)的熱量衡算式為：（3-8）整理得：積分上式即求出時(shí)間。列任一瞬間的熱衡算及傳熱速率方程，得：（3-8）即：于是：整理得：（3-9）將式（5-8）代入式（5-7），積分：3.10冷卻水流量聚合反應(yīng)是放熱反應(yīng)，如果要在保持不變，就要用蛇管冷凝夾套把多余的熱量給移出去，其反應(yīng)熱如下式：（3-10）式中：那么：于是不考慮熱損失的時(shí)候：（3-11）式中：聚合釜的液面在反應(yīng)初期將降低，壓力隨之減輕，為確保反應(yīng)壓力的穩(wěn)定性，應(yīng)在中途注入水。注水主要功能如下:1。使液面恒定；二；三；四。沖洗的釜內(nèi)壁上的反應(yīng)液。恒溫反應(yīng)40min,開始注水。以0.9m3/h的速度注水，持續(xù)180分鐘。注水為293K下的常溫水，因此應(yīng)考慮注水所吸的熱量。（3-12）式中:注水所吸收的熱量：冷卻水帶走的熱量：（3-13）冷卻水瞬間帶走熱量：（3-14）式中：本設(shè)計(jì)的聚合周期為8小時(shí)。聚合反應(yīng)通冷卻水的時(shí)間取4小時(shí)，即240min.那么：假設(shè)：冷卻水的進(jìn)口溫度為293K，冷卻水的出口溫度為303K（3-15）（3-16）解得：而要在（1～1.25）F即（9.24～11.55）之間才合理，上述明顯不合理。假設(shè)冷卻水出口溫度為296K,300K,305K,310K,315K按照上面的計(jì)算再來一次，然后得到在比較好點(diǎn)3.11進(jìn)出料計(jì)算3.11.1進(jìn)料計(jì)算由生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)得，一般，助劑質(zhì)量/VCM質(zhì)量=時(shí)產(chǎn)率最大，各個(gè)工段的損耗：出料槽；汽提：；；干燥0.3%；總和為2%。每年所需VCM單體質(zhì)量每次生產(chǎn)需要VCM質(zhì)量：去離子水質(zhì)量：助劑質(zhì)量：進(jìn)料的總質(zhì)量：3.11.2出料計(jì)算每次生產(chǎn)的聚合物質(zhì)量：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得單體一般損失1%，去離子水和助劑質(zhì)量沒有變化單體損失量：剩余VCM單體重量：出料懸浮液質(zhì)量：表3-3聚合釜物料衡算表進(jìn)料質(zhì)量/t出料質(zhì)量/tVCM64.1PVC54.5去離子水96.15VCM9助劑0.1水96.15--助劑0.1--VCM單體損失0.641總計(jì)160.35總計(jì)160.483.11.3出料槽計(jì)算此工段是把不參與的氯乙烯除掉。如果有(按照進(jìn)料計(jì)算），PVC損失回收的VCM質(zhì)量：剩余VCM質(zhì)量：損失PVC質(zhì)量：剩余PVC質(zhì)量：出料溶液質(zhì)量：表3-4出料槽物料衡算一覽表序號(hào)品名進(jìn)料量/t出料量/t1PVC54.554.4損失0.12VCM93.2回收5.83水96.1596.154助劑0.10.1合計(jì)159.75153.85

4汽提塔相關(guān)計(jì)算4.1汽提塔物料計(jì)算此過程回收單體，PVC預(yù)計(jì)損失，由經(jīng)驗(yàn)得水和助劑無損失除去VCM質(zhì)量：PVC損失質(zhì)量：出料PVC質(zhì)量：料漿的質(zhì)量：表4-1汽提塔物料衡算表序號(hào)品名進(jìn)料量/t出料量/t1PVC54.554.32VCM3.2回收3.23水96.1596.154助劑0.10.1合計(jì)153.95153.754.2汽提塔熱量衡算1.每小時(shí)進(jìn)料量：水：助劑：PVC：VCM：進(jìn)料溫度：取塔頂溫度：，塔底溫度對(duì)于VCM:VCM熱容：VCM汽化熱：水熱容：水的蒸發(fā)焓：計(jì)算熱量設(shè)：蒸汽冷凝放熱量Q放，通入蒸汽量xkg/h物料吸收熱量Q1,VCM氣化吸熱Q2根據(jù)實(shí)習(xí)經(jīng)驗(yàn)得蒸汽的冷凝量為80-90%，綜上所述列等式：得

5離心機(jī)和旋風(fēng)干燥器相關(guān)計(jì)算5.1離心機(jī)物料衡算本工段除去80%的水和全部助劑除去水的質(zhì)量：假設(shè)損耗的PVCPVC質(zhì)量：則剩下的PVC和水的質(zhì)量：5.2旋風(fēng)干燥器物料衡算由實(shí)習(xí)經(jīng)驗(yàn)可知，樹脂的臨界含水率為，產(chǎn)品含水率<，然后PVC損耗除水分：PVC質(zhì)量：則PVC年產(chǎn)量為：表5-1聚合工段物料衡算一覽表序號(hào)VCM單體/tPVC/t水/t助劑/t其他/t聚合釜進(jìn)料64.196.150.1樹脂懸浮液954.696.150.1損失單體0.641出料槽出料3.254.496.150.1回收單體3.5汽提塔出料幾乎無54.396.150.1回收單體5.8離心分離53.419.23除水76.92PVC損耗0.8%干燥段出料54.1PVC損耗0.2%總計(jì)50500干產(chǎn)品5.3旋風(fēng)干燥器熱量計(jì)算大約有的水被分離出去，如果到了旋風(fēng)干燥器里的的物料含水量為。則：每小時(shí)PVC和水：每小時(shí)除水：水的蒸發(fā)焙：；水的熱容：水蒸氣熱容：熱空氣進(jìn)口溫度：；干燥床進(jìn)口溫度：空氣熱熔為：熱空氣溫度：1.物料升溫所需熱量：ΔT水蒸氣=130-100=30℃2.水氣化所需熱量出料數(shù)值含水量大約有0.3%，則3.水蒸氣冷凝放熱量水蒸氣冷凝量取85%4.設(shè)熱空氣流量ykg/h，進(jìn)口溫度130℃，泛氣溫度80℃解之得：

6其他設(shè)備設(shè)計(jì)與選型6.1底座的選擇由于聚合釜外有保溫層，所以選擇JB/T4725-92耳座BN7類型懸掛式支座表6-1聚合釜參數(shù)一覽表項(xiàng)目參數(shù)公稱直徑，mm3200容積系數(shù)0.85容器內(nèi)公稱壓力，MPa1.1夾套內(nèi)公稱壓力，m20.6攪拌器型號(hào)三葉后掠式攪拌器攪拌軸公稱直徑，m2攪拌軸轉(zhuǎn)速，r/min98電機(jī)功率，KW50支座型號(hào)懸掛式支座軸密封機(jī)械密封6.2人孔的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)選用公稱壓力1.6MP水平吊蓋帶頸平焊法蘭人孔（HG21523-95），人孔公稱直徑取500mm,結(jié)構(gòu)一覽表見下表：表6-2人孔結(jié)構(gòu)一覽表件號(hào)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)名稱數(shù)量材料/類別代號(hào)/V1筒節(jié)120R2HGJ46—48—91法蘭120（鍛件）HGJ69—91石棉橡膠墊片3HGJ70—91墊片1柔性石墨復(fù)合墊HGJ71—91聚四氟乙烯包覆墊4HGJ61—63—91法蘭蓋120R5HGJ75—91螺柱20356HGJ75—91螺母40257吊環(huán)1Q235—A.F8轉(zhuǎn)臂1Q235—A.F9GB95—85墊圈201100HV10GB41—86螺母M2024級(jí)11吊鉤1Q235—A.F12環(huán)1Q235—A.F13無縫鋼管12014支承板120R6.3計(jì)量槽設(shè)計(jì)（1）VCM計(jì)量槽設(shè)計(jì)規(guī)整后取25m3（2）去離子水計(jì)量槽設(shè)計(jì)規(guī)整后取31m3（3）助劑計(jì)量槽設(shè)計(jì)由于助劑量少故將其計(jì)量槽擴(kuò)大至取5m3（4）料漿槽設(shè)計(jì)規(guī)整取22m3表6-3容器匯總表序號(hào)設(shè)備公稱容積m31VCM計(jì)量槽252去離子水計(jì)量槽313助劑計(jì)量槽54料漿計(jì)量槽226.4主要管道設(shè)計(jì)與選型碳鋼管計(jì)算公式：式中：物料進(jìn)量：表6-4進(jìn)料表物料質(zhì)量t相對(duì)密度kg/m3氯乙烯12.820.831×103去離子水96.151×103助劑0.10.25×103（1）氯乙烯進(jìn)料管計(jì)算選型進(jìn)料時(shí)間：質(zhì)量流量：體積流量：查《化工原理》上冊(cè)得取m查《化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》選擇（2）去離子水進(jìn)料管計(jì)算選型進(jìn)料時(shí)間：質(zhì)量流量：體積流量：查《化工原理》上冊(cè)得取查《化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》得選用（3）助劑進(jìn)料管計(jì)算選型進(jìn)料時(shí)間：質(zhì)量流量：體積流量：查《化工原理》上冊(cè)得取查《化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》得選用（4）出料管計(jì)算選型進(jìn)料時(shí)間：質(zhì)量流量：體積流量：查《化工原理》上冊(cè)得取查《化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》得選用熱水管計(jì)算選型進(jìn)料時(shí)間：質(zhì)量流量：體積流量：查《化工原理》上冊(cè)得取查《化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》得選用（6）冷卻水計(jì)算選型進(jìn)料時(shí)間：質(zhì)量流量：體積流量：查《化工原理》上冊(cè)得取查《化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》得選用6.5泵的計(jì)算和選型（1）氯乙烯進(jìn)料泵揚(yáng)程計(jì)算：，其中：查閱《化工原理》可知90°彎頭則所需揚(yáng)程為：根據(jù)流量查閱《化工原理》得選用型號(hào)為的泵（2）去離子水進(jìn)料泵方法同（1）：選用泵型號(hào)：的泵。（3）助劑進(jìn)料泵方法同（1）：選用泵型號(hào)：的泵。（4）出料泵方法同（1）：選用泵型號(hào)：的泵。（5）熱水泵方法同（1）：選用泵型號(hào)：的泵。（6）冷水泵方法同（1）：選用泵型號(hào)：的泵。

7廢水處理7.1廢水的處理VC在聚合過程中，部分廢水存在污染問題，但可通過多種思路方式，使其pH降至可排放中性。例如通過物理方法或者是化學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行治理。也正因?yàn)檫@樣，才會(huì)有某些有毒有害廢固生成，這一切也都不可能被直接排出，還要進(jìn)行嚴(yán)格的加工。如果不經(jīng)處理就排放的話，將會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致資源浪費(fèi)。直到符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，才能排放。7.2廢水處理標(biāo)準(zhǔn)表7-1廢水排放標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目指標(biāo)pH6–9CODCr≦100mg/lSS≦25mg/lNH3-N≦15mg/l7.3廢水的處理方法廢水的通常處理，就是按他這流量和他含有害物質(zhì)說。例如通過物理方法或者是化學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行治理。若要按其作用原理，并將分為這樣幾個(gè)大類，即物理，化學(xué)、一種生物班的加工方法。在這三類中，物理方法和化學(xué)法都有其自身特點(diǎn)，而生物則是比較新的一種處理方法。這三種方法各有千秋，需要觀察廢水的度利用情況。（1）物理處理法通常情況下，物理處理法包括這幾種：過濾法、重力分離法，吸附等。這些方法都是把廢水中的大部分固體和液體分離出來。這類方法通