郭浩：从“圈地”10万亩到“圈钱”6亿港元.doc

长春工业大学课程设计说明书课程名称 高聚物合成工艺学课程设计班 级 090604 专 业 高分子材料与工程 学生姓名 指导教师 2012年5月24日目 录（一）.物料平衡计算1.1工艺流程示意图11.2化学反应方程式11.3确定计算任务11.4收集数据11.5确定计算基准31.6计算31、聚合釜物料平衡计算32、沉析槽物料平衡计算43、离心脱水54、气流干燥65、沸腾干燥76、筛分包装7（二）热量衡算2.1聚合热72.2搅拌热72.3总传热量72.4传热面积的计算7（三）设备选型计算3.1釜体积计算83.2反应釜及夹套设计计算8参考文献9（一）.物料平衡计算1.1工艺流程示意图水VCVC助剂旋风分离器蒸汽碱水沉析槽旋转干燥热水 包装图1 工艺流程示意图1.2化学反应方程式nCH2=CHCl CH2CHCln （2.29102 Kcal/kg）1.3确定计算任务 聚合过程是间歇操作过程，需要建立时间平衡，由设计任务和生产现场可知生产规模、生产时间、消耗定额、各步骤损失以及聚合配方工艺操作条件，可依据上述展开计算。1.4收集数据（1）、生产规模 年产聚氯乙烯树脂54000吨（2）、生产时间 8000小时（3）、消耗定额 1.064吨VC/吨PVC（4）、损耗分配 聚合车间总收率94%，总损耗为6%。根据生产统计各步骤的损失分配如下（以聚合釜内反应生成的聚合物为准）：聚合部分：粘壁、泄露、泡沫夹带损失占1%沉析部分：破坏低聚物及吹风降温损失占1%离心部分：母液中带走损失占0.5%干燥部分：飞扬、旋风分离损失占2%筛分包装部分：飞扬、旋风分离及不合格损失占1.5%（5）、聚合配方表1 聚合配方物料名称单位投料量氯乙烯kg22755软水kg38684分散剂PVAkg2.5分散剂HPMckg1.7引发剂EHPkg8.3碳酸氢钠kg2.0硫化钠kg1.6（6）、操作周期时间平衡聚合釜加料水15minVC15min搅拌10min升温20min反应8h30min出料20min清釜置换等50min共计 10h40min取操作周期为11h沉析槽排气、加料、回收1h升温1h保温0.5h冷却0.5h出料6h共计 9h取操作周期为9h（7）、生产统计数字平均每釜产量：(56000t/8000h11h)/4=19.25t=19250kg(PVC)（8）、操作条件与控制指标聚合温度510.5出料压力6kg/cm2（表压）转化率90%沉析：温度75，操作规定加42%液碱13.39升，加碱量0,050.1%（母液内含NaOH量）离心：为提高产品质量，用6075热水洗涤，用水量取1350kg。离心后湿物料含水约20%。干燥：气流干燥出口物料含水5%；沸腾干燥器出口物料含水0.3%。（9）、物化常数42%液碱比重1.45103kg/m3钢制设备比热0.12Kcal/（kg）PVC比热0.42Kcal/（kg）VC汽化热63 Kcal/kg水蒸汽冷凝热576 Kcal/kg1.5确定计算基准间歇过程以kg/釜为基准；连续过程以kg/h为基准。1.6计算1、聚合釜物料平衡计算（1）示意图水VC助剂图2 反应釜物料平衡计算示意图（2）计算基准 进料量=出料量1）进料按配方2）出料生成PVC量22755kg90%=20480kg损失PVC量20480kg1%=204.8kg向沉析槽出料量20480-204.8=20275.2kg未反应的VC量22755-20480=2275kg聚合釜二次出料用水量200kg/釜（操作规定）（3）配方：填料系数=0.9VC投料量MVC=192501.064/90%=22758kgVC体积VVC=22758kg/911kg/m3=25m3V水/VVC=1.7 V水=1.725=42.5m3V总=（V水+ VVC）/0.9=75m3（圆整到80m3）表2 聚合釜物料平衡表物料名称进料量，kg出料量，kgVC227552275分散剂PVA2.52.5分散剂HPMc1.71.7引发剂EHP8.38.3碳酸氢钠2.02.0硫化钠1.61.6水3868438884二次加水200PVC20275.2损失PVC204.8合计51655.161655.12、沉析槽物料平衡计算拟选用27m3沉析槽，进料除聚合釜来料外，尚需加碱液和通入直接蒸汽。按工艺条件规定加42%NaOH溶液13.06升，重量为13.06L1.45103kg/m3=18.94kg；其中含纯氢氧化钠18.94kg42%=7.96kg，水18.94kg-7.96kg=10.98kg。假定未反应的氯乙烯液体全部在沉析槽内气化返回气柜予以回收。碱处理时，通直接蒸汽升温所产生的冷凝水量可由热量衡算求得。Q=Cmt 气化热Q=mr r气化热表3 设备及物料升温（包括VC气化）需热量计算名称重量kgT初T终tC Kcal/（kg）热量Kcal设备47232075550.1220072.6水388585075251971473PVC16957.65075250.42212892VC2275507563 Kcal/kg143348总计1347785注：明胶及碱等助剂所占比例甚微并入水中一起算。取热损失为10%，每个沉析槽在每次操作中需通入蒸汽量W为W=13477851.1/576=2574kg表4 沉析槽物料平衡表物料名称进料量，kg出料量，kgPVC20275.220072.7水3881641422蒸汽冷凝水2595液碱，其中：水10.98 NaOH7.968.43明胶、分散剂、引发剂等23.7823.78未反应的VC2275气体回收2275损失PVC204.8合计64003.9264006.71注：假定聚合过程及单体回收过程中均无单体损失3、离心脱水从这步操作开始转入连续操作过程，计算基准相应转化为kg/h，根据全年的生产任务和生产时间求出每小时PVC的产量为：56000t/8000h=7t/h=7000kg/h产品中含水0.3%，折合绝干树脂量为： 7000kg/h0.997=6979kg/h考虑到聚合和沉析部分损失后，离心机进料中应含有绝干树脂量为： 6979kg/h0.98/0.94=7276kg/h按沉析槽出料的组成，以7276kg/h为基准求出离心机进料中其他各组分相应的量：水： 414227276/20072.7=15015kg/h明胶等： 31.747276/20072.7=11.51kg/h离心操作中PVC的损失量为： 6797kg/h0.005/0.94=36.15kg/h离心脱水后的湿物料内仍含有20%水分，则含水量为： （7276-36.15）0.20/0.80=1809.96kg/h表5 离心机物料平衡表物料名称进料量，kg/h出料量，kg/hPVC72767238.5湿物料含水1809.96母液中含水1501514521.67明胶等11.5111.51洗涤热水1317.5损失PVC36.15合计2362023617.794、气流干燥PVC损失量为73.8kg/h,则出料PVC量为： 7238.5-73.8=7164.7kg/h含水量为 7164.70.05/0.95=377.1kg/h表6 气流干燥物料平衡表物料名称进料量，kg出料量，kgPVC7238.57164.7水1809.96377.1PVC损失73.7脱去水355.7合计9048.467953.25、沸腾干燥PVC损失量为73.8kg/h,则出料PVC量为： 7164.7-73.8=7091kg/h出口物料含水量为： 70910.003/0.997=21.3kg/h表7 沸腾干燥物料平衡表物料名称进料量，kg出料量，kgPVC7164.77091水377.121.3PVC损失73.7脱去水355.7合计7541.87541.86、筛分包装绝干PVC损失量为110.7kg/h，则包装入库的绝干PVC量应：7091-110.7=6980.3kg/h损失的相应水量为： 110.70.3%=0.3321kg/h表8 筛分包装物料平衡表物料名称进料量，kg出料量，kgPVC70916980.3水21.321PVC损失110.7脱去水0.3321合计7112.37022.3（二）热量衡算2.1聚合热Q1=2.29102 Kcal/kg22755kg0.94.2 KJ / Kcal =1.97107KJ2.2搅拌热Q2=858.53600=2.60106 KJ2.3总传热量Q= Q1+ Q2=1.97107KJ+2.60106 KJ=2.23107KJ2.4传热面积的计算Q=KAtK=244 Kcal/（kg）4.2 KJ/ Kcal =1024.8 KJ/（m2）t=51-4=47冷水温度4，反应温度51A=Q/Kt=2.23107/(1024.847)=463.0m2（三）设备选型计算3.1釜体积计算填料系数=0.9VC投料量MVC=192501.064/90%=22758kgVC体积VVC=22758kg/911kg/m3=24.98m3V水/VVC=1.7 V水=1.724.98=42.5m3V总=（V水+ VVC）/0.9=74.9m3（圆整到80m3）3.2反应釜及夹套设计计算（1）确定筒体和封头的几何尺寸1）选择圆柱形筒体及椭圆形封头2）H1/Di=2 V=( Di2/4) H1Di=4V/(2)1/3=480/(2)1/3=3.707m圆整公称直径Di=3800mm封头内径取筒体内径值采用椭圆形封头，直边高度有文献1186页表查得初选h0=50mm3）确定筒体高度H1当Di=3800mm，h0=50mm由文献2表D-2查得椭圆形封头的容积V封=7.6364m3由表D-1查得筒体1米高的容积V1m=11.340 m3H1=（V-V封）/V1m=（80-7.6364）/11.340=6.38m取H1=6400mm4）选取夹套直径D0= Di+250=4050mm5）确定夹套高度H2（V- V封）/ V1m=（0.980-7.6364）/11.340=5.68m取H2=5800mm6）校核传热面积工艺要求传热面积为448.5m2,由表D-1，D-2查得封头表面积F封=16.1303m2，F1m=11.83 m2，则实际总传热面积F=F封+F筒=16.1303+5.