09单号课程设计

茂茂 名名 学学 院院 高高 分分 子子 专专 业业 课课 程程 设设 计计 设计题目设计题目 xxxxxxxxxx 吨吨 年年 PVCPVC 生产车间工艺流程设计生产车间工艺流程设计 学学 院院 化工与环境工程学院化工与环境工程学院 班班 别别 高分子高分子 06 106 1 班班 姓姓 名名 学学 号号 指导教师指导教师 杨杨 鑫鑫 莉莉 学院院长学院院长 2008 年年 2 月月 28 日日 3 月月 11 日日 1 目目 录录 设计任务书设计任务书 2 第一章第一章 概述概述 6 1 1 原料的选择 6 1 2 原料的配比 7 1 3 主要工艺参数 7 1 4 设计所用物料的物理性质 9 1 5 聚合反应过程工艺流程叙述 10 第二章第二章 物料衡算物料衡算 12 2 1 年投料的物料衡算 12 2 2 车间物料的衡算 13 2 3 釡数及投料系数的台数的确定 13 附录1 14 第三章第三章 热量衡算热量衡算 15 附录2 15 第四章第四章 设备工艺设备工艺设计 15 4 1 13 5 m3不锈钢聚合釡 15 4 2 汽提塔 16 4 3 混料槽 16 4 4 离心机 16 4 5 干燥器 17 附录3 17 参考文献参考文献 18 附图附图 1 附图附图 2 2 设设 计计 任任 务务 书书 1 设计题目 xxxxxx 吨 年 PVC 生产车间工艺流程设计 2 学生完成全部设计之期限 2010 年 3 月 8 日 3 设计之原始数据 1 原料的配比 表1 原料配方 原料VCM水引发剂分散剂其他助剂 重量 份1001800 040 08适量 2 主要工艺参数 产品类型 选用疏松型 聚合反应时间 5h 聚合温度 57 OC 操作周期 9h 表2 乙烯悬浮聚合操作周期 工序设计值 min 1 水相加料 30 2 抽真空 15 3 加 VCM 15 4 加热到 570C 30 5 恒温聚合时间 300 6 回收单体 60 7 出料 30 8 清釡 60 聚合周期540 9 小时 年平均操作时数 7200h 转化率 90 根据要求生产的树脂牌号 氯乙烯单体的转化率选定 在 70 95 范围 过高的转化率需要更长的反应时间 因而经济上不 合算 而且超过 85 95 以后 树脂的热稳定性变坏 工业上生产硬 3 质 PVC 塑料制品用树脂 则转化率要求大约为 90 PVC 粉体特性 聚合度 1000 表观密度 0 55g ml 平均粒径 149 m 孔隙率 0 185ml g 系统损失率 表3 系统损失率 部位损失率 kg kg聚合物 回收损失0 25 放空损失0 51 浆料损失0 05 气提损失0 1 离心 干燥损失0 38 精馏损失3 5 包装0 21 总计5 4 3 设计所用物料的物理性质 表4 水的物理性质 温度 密度 kg m3 比热容 KJ kg 导热系 102 w m 粘度 105 Pa s 普兰德数 Pr 10999 74 19157 45130 779 52 30995 74 17461 7680 07 40992 24 17463 3865 604 32 57986 64 17565 1349 3 表5 VCM物理性质 温度 密度 kg m3 比热容 KJ kg 201 352 501 53 578371 57 701 63 表 5 PVC 的物理性能 性能指标 结晶数据 mm 工业 PVC 单晶 结晶度 聚合后 熔体 密度 未复配 g 3 总体 晶体 泊松比 硬 PVC 正交晶系 每个晶胞两个单体 a b c 1 06 0 54 0 51 1 024 0 524 0 508 1 9 4 9 1 39 1 53 0 41 5 折射率 玻璃化温度 线膨胀系数 未增塑 1 比热容 J g 硬 PVC 23 50 80 120 增塑的 PVC 50 份 DOP 23 52 80 120 热导率 未增塑 J s 介电强度 kv mm 溶解度参数 J 3 0 5 1 54 83 7 10 3 0 92 1 05 1 45 1 63 1 88 1 54 1 67 1 75 1 88 17 5 10 4 20 40 7 平均 4 计算及说明部分内容 1 概述 2 车间物料 热量衡算 3 设备工艺设计 5 绘图部分内容 1 聚合釜工艺条件图 2 或是计算机画图可用 A3 纸打印 2 PVC 生产车间工艺流程 2 或是计算机画图可用 A3 纸打印 设计指导教师 杨鑫莉 2010 年 3 月 8 日 6 第一章第一章 概述概述 1 1 原料的选择 1 单体 表1 1 单体指标 纯度 水 g g铁 g g醛 g g低沸物 g g 高沸物 g g 99 98 100 0 5 3 10 50 2 去离子水 表1 2 去离子水指标 控制项目导电率PH二氧化硅 指标 10 s cm5 8 5 0 2mg L 3 引发剂 分散剂 以EHP CPN为引发剂 分散剂为450gVCM 315gPVA 平均聚合 度2600 醇解度80 225gPVA 平均聚合度300 醇解度45 4 链终止剂 选用HEO 国内常用的终止剂ATSC终止效果优于双酚A ATSC使 产品分子量更均匀 白度也明显改善 双酚A加入后仍有反应温度渐渐 升高的过程 除此还在精馏系统中出现自聚现象 说明终止效果不彻底 尚有少部分引发剂未被破坏 反应继续进行 而HEO与ATSC相比 由于 HEO是复合配方 不仅终止效果好 而且其中有优良的热稳定配方 能 大幅度提高产品白度 试验表明 同样的配方和工艺条件 用ATSC最终 产品白度在74 76 而用HEO产品白度可达85 5 分子量调节剂 最常见的调节剂是三氯乙烯 投加用量在较高范围 0 5 1 对 单体 还对降低产品树脂分子量有显著效果 近年来 已见有巯基乙醇 作为分子量调节剂 当投加用量在100 g g 200 g g范围时 可降低反应 温度2 3 左右 依据发展趋势 选用巯基乙醇作为分子量调节剂 7 1 2 原料的配比 表1 3 原料配方 原料VCM水引发剂分散剂其他助剂 重量 份1001800 040 08适量 1 3 主要工艺参数 1 产品类型 选用疏松型 2 聚合反应时间 5 5h 3 聚合温度 57 OC 4 操作周期 9h 表1 4 乙烯悬浮聚合操作周期 工序设计值 min 1 水相加料 30 2 抽真空 15 3 加 VCM 15 4 加热到 570C 30 5 恒温聚合时间 300 6 回收单体 60 7 出料 30 8 清釡 60 聚合周期540 9h 5 年平均操作时数 7200h 6 转化率 90 根据要求生产的树脂牌号 氯乙烯单体的转化率选定 在 70 95 范围 工业上生产硬质 PVC 塑料制品用树脂 转化率要求大 约为 90 7 PVC 粉体特性 聚合度 1000 表观密度 0 55g ml 平均粒径 149 m 孔隙率 0 185ml g 8 8 系统损失率 表3 系统损失率 部位损失率 kg kg聚合物 回收损失0 25 放空损失0 51 浆料损失0 05 气提损失0 1 离心 干燥损失0 38 精馏损失3 5 包装0 21 总计5 9 1 4 设计所用物料的物理性质 表1 5 水的物理性质 温度 密度 kg m3 比热容 KJ kg 导热系 102w m 粘度 105 Pa s 普兰德数 Pr 10999 74 19157 45130 779 52 30995 74 17461 7680 07 40992 24 17463 3865 604 32 57986 64 17565 1349 3 表3 2 VCM物理性质 温度 密度kg m3比热容KJ kg 201 352 501 53 578371 57 701 63 表 1 6 PVC 的物理性能 性能指标 结晶数据 mm 工业 PVC 单晶 结晶度 聚合后 熔体 正交晶系 每个晶胞两个单体 a b c 1 06 0 54 0 51 1 024 0 524 0 508 1 9 4 9 10 密度 未复配 g 3 总体 晶体 泊松比 硬 PVC 折射率 玻璃化温度 线膨胀系数 未增塑 1 比热容 J g 硬 PVC 23 50 80 120 增塑的 PVC 50 份 DOP 23 52 80 120 热导率 未增塑 J s 介电强度 kv mm 溶解度参数 J 3 0 5 1 39 1 53 0 41 1 54 83 7 10 3 0 92 1 05 1 45 1 63 1 88 1 54 1 67 1 75 1 88 17 5 10 4 20 40 7 平均 1 5 聚合反应过程工艺流程叙述 工艺流程方框图 11 工艺流程叙述工艺流程叙述 1 聚合单元 首先将加热到48 左右的去离子水由泵计量后加入到聚合釜中 分 散剂配成一定浓度溶液 在搅拌下由泵经计量后加入聚合釜内 也可由 人孔直接投入 其他助剂配制成溶液通常由人孔投加 然后关闭人孔盖 通入氮气试压及排除系统中氧气 或借抽真空及充入氯乙烯方法 最后 将新鲜氯乙烯与回收后经处理的氯乙烯依一定比例 回收的VCM占总量 的10 送入计量槽内计量 再经单体过滤器过滤后加入釜内 开启多 级往复泵将引发剂计量后加入釜中 加料完毕后 于釜夹套内通入热水 将釜内物料升温至规定的温度 57 当氯乙烯开始聚合反应并释放出 热量时 夹套内改通冷却水以及时移除反应热 并使反应温度控制在 57 0 2 直至反应结束 当釜内单体转化率达到85 以上 这时釜内 聚合压力为0 5 MPa 由计量泵向釜内加入一定量的终止剂 未反应的氯 乙烯单体经自压回收后 当压力降至2 9 Kpa时 将釜内浆料升温至70 左右 进行真空回收 真空度为500 mmHg 550mmHg 最后浆料中的 氯乙烯含量在700 g g 然后进入放料操作 2 汽提 干燥工序 由聚合釜排出的浆料 为降低残留在其中的氯乙烯和减少氯乙烯对环境 的污染 用泵打入出料槽除去其中的大块物料 再将其送入汽提塔 在 12 塔内 13 与由塔底上升的蒸汽在塔板上进行逆流传质过程 该塔为真空操作 用 真空泵维持塔顶的真空度 并以此来保证塔顶的温度 塔顶逸出的含氯 乙烯气经冷凝 未凝的氯乙烯含氧量在1 以下时 经真空泵送至氯乙烯 气柜备用 塔釜之浆料含氯乙烯约400 g g 经热交换器冷却后进入混料 槽 再送往离心机进行离心分离 离心分离后PVC滤饼含水量为 23 27 经滤饼分散器机械分散并均匀地加入干燥器中进行干燥 干燥器内带有内加热和内冷却 第1 5室为干燥室 用热水盘管和热风 干燥 第6室为冷却室 干燥后的氯乙烯树脂含水量为0 3 0 4 经 过筛除去大颗粒 再由气流输送至贮料仓 最后由包装单元进行包装 12 3 VC回收工序 VC回收工序包括VC气体回收至气柜 VC气体压缩 精馏等部分 自压回收的氯乙烯 经VC气体洗涤塔以除去气体飞沫中夹带的 PVC 然后经气体冷却器进入气柜 真空回收的VCM 用回收风机抽至 气柜 由气柜出来的VC气体送至脱湿塔 用5 的冷冻盐水进一步冷凝 两个冷凝器所冷凝的VC送至精馏塔进行精馏 所得的精氯乙烯经过滤后 按比例送入氯乙烯计量槽与新鲜氯乙烯混合供聚合使用 未凝的气体送 至焚烧炉处理 塔釜的高沸物排放至塔底液罐中 加热以进一步回收部 分氯乙烯 14 第二章第二章 物料衡算物料衡算 2 2 1 1 年投料的物料衡算年投料的物料衡算 2 22 2 车间物料的衡算车间物料的衡算 2 32 3 釡数及投料系数的台数的确定釡数及投料系数的台数的确定 附附录录一 物料衡算汇总表一 物料衡算汇总表 第三章第三章 热量衡算热量衡算 根据热量衡算公式 Q进 Q循环水 H Q出 Q损 Q进 Q水 QVCM n水CP t nVCMCP t 附附录录二 热量衡算汇总表二 热量衡算汇总表 第四章第四章 设备工艺设计设备工艺设计 4 14 1 聚合釡聚合釡 4 24 2 汽提塔汽提塔 4