年产7万吨pvc的氯乙烯合成设计-答辩稿

年产8万吨PVC的氯乙烯合成工段设计,答辩人：,主要内容,综述,致谢,物料衡算,设备计算,能量衡算,工艺流程,1 综述 聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride）结构式：聚氯乙烯是一种使用一个氯原子取代聚乙烯中的一个氢原子的高分子材料，是含有少量结晶结构的无定形聚合物。在PVC分子链上存在短的间规立构规整结构。随着聚合反应温度的降低，间规立构规整度提高。聚氯乙烯大分子结构中存在着头头结构、支链、双键、烯丙基氯、叔氯等不稳定性结构、使得耐热变形及耐老化差等缺点。故作交联后，可将该类缺点消除。,2 工艺流程,3 物料衡算,计算依据：年产量：8 w t 年工作日：300 天 日产量：266.666 t 转化率：99% 收率：98.1% 物料计算以日产量为基准。聚合釜进料：单体及水的加入量：单体加入量=23.81m/釜 水加入量=26.76m/釜引发剂用量：实际加入量=9.25Kg/釜分散剂用量：分散剂=23.95Kg/釜终止剂：ATSC=5.47Kg/釜缓冲剂用量：缓冲剂用量=7.0Kg/釜出料：,出料中的PVC量=18441.9kg损失的PVC量=186.3kg未反应的VCM=1619.8kg脱盐水=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损失PVC=91.75kg离心机出料中PVC量=18075.37kg损失PVC量=182.58kg,排出水、助剂的量=22678.6kg旋风干燥床出料中PVC的量=17894.62kg/h损失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包装损失PVC=268.42kg得到的产品=17626.2kg,4 能量衡算聚合釜夹套传热系数的校核已知数据：釜内径：T=4000mm 釜内壁厚：3+33mm三叶后掠式桨叶直径：D=（0.40.55）T夹套半管外径：114.3mm夹套冷却水温度：t进=7 t出=12其他参数的确定搅拌转数：N=97.5rpm,釜内径：T=4000mm=4.0m取桨叶直径：D=0.5T=0.48*4.0=1.905m热量衡算取洪峰放热的数据，转化率为92A：悬浮液对壁面的传热膜系数；Di：釜内径；D：搅拌浆叶直径；N：搅拌器转数；Uw：壁温下流体的粘度；,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则悬浮体系总体积：26.76+7.35+7.14+10.12=51.37 m各组分体积分率：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悬浮液的比热CmVCM质量=23.810.380.44850.4=3385.47kg,H2O质量=(26.76+7.35)984.7=33588.12kg PVC质量=23.8192%1400= 30667.28kg 总质量=3385.47 +33588.12+30667.28= 67640.75kg各组分的质量分率： 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釜外壁给热系数0的计算0=0.023(/De)(De/)0.8(Cp3600/)0.4(1+1.77 De/Rj),式中：De：螺槽的当量直径 Rj：夹套的曲率半径 ：冷却水在夹套中的流速冷却水的体积流量为： Q=0.3872106/999.71=387.3 m3/ hr冷却水的流速： =体积流量/截面积= Q/(r/2) =387.3/ 3.143600(0.1/2)/2 =27.41m/s螺槽的当量直径De的计算De=4液体流过的面积/液体润湿周边 =43.14(0.1/2)2/2/2(3.140.1/2+0.1)=0.0611m 夹套的曲径Rj Rj=0.1143/22+3.81/2+(0.033+0.003)=1.9696m,冷却水的Cp，值Cp9.5=1.001 Kcal/ kg 水9.5=1.331910-3mPas 0=55.1310-2w/m 10=57.4510-2w/m内差法得：9.5=57.3310-2w/m=49.310-2 Kcal/ hr m 釡外壁给热系数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夹套传热系数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综上热量衡算中的K取值510 Kcal/ hr m2是可行的。,5设备计算,聚合釜聚合釜体积： 查阅相关文献，2000年以前采用的都是70m以下的聚合釜，现在国内PVC行业多采用70m的大型聚合釜，目前国外先进厂商有的采用更为大的聚合釜，例如100m,135m的聚合釜。因此按照过捏需求本次设计采用的是70m的聚合釜。由于VCM聚合过程中体积会减少，为了提高设备利用率，取聚合釜的装料系为=0.72，则所需聚合釜的有效容积为： Vg=700.72=50.4m釜体设计：根据PVC聚合工艺，结合物料属于气-液相物料，取聚合釜的高径比1.5:1，为了便于计算，忽略封头的容积,将聚合釜高径比带入上式得 V=/4DiH 将V=Vg/ 带入上式，并整理得 Di4*50.57/（3.14*1.5*0.72）=3.91m经圆整后取聚合釜筒体直径iD=4000mm 所以，筒体高度 H=（V-V0）/Di/4式中：0V为封头容积，本设计采用椭圆封头，取封头直径和筒体公称直径相同，即取筒体封头公称直径为4000，查表得封头V0=9.02m,曲面高度h1=1000m直边高度H2=50mm, 则 H=（70.23-9.02）/3.14*4.0/4=4.87m 圆整后取H=5000mm， 所以聚合釜的全容积为筒体体积再加上下封头的容积，即 V=/4DiH+V0=70m 则实际高径比 H/Di=1.25，实际装料系数=50.4/70=0.72,因为氯乙烯聚合主要是VCM分散在水相中在引发剂的条件下发生聚合反应，因此该搅拌器主要是为了实现物料的均匀混合和分散，所以涡轮式、推进式、折叶开启涡轮式三叶后掠式都可以选择。本设计考虑聚合釜容积较大，为了使反应物料充分混合在水相中并分散，选用三叶后掠式搅拌器，且搅拌器从反应釜的底部伸入反应釜。 根据实际生产经验