年产X万吨聚氯乙生产工艺设计(万能模板)

诚信申明本人申明：我所呈交的本科毕业设计〔论文〕是本人在导师指导下对四年专业知识而进行的研究工作及全面的总结。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中创新处不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京化工大学北方学院或其它教育机构的学位或证书而已经使用过的材料。与我一同完成毕业设计〔论文〕的同学对本课题所做的任何奉献均已在文中做了明确的说明并表示了谢意。假设有不实之处，本人承当一切相关责任。本人签名：年月日年产7万吨聚氯乙生产工艺设计闫朋龙高分子材料与工程专业化材1104班学号110120235指导教师刘艳霞老师摘要该设计为年产7万吨聚氯乙烯聚合工艺设计。首先介绍了设计依据生产方案、生产规模、厂址的选择、设计厂址的自然环境、制造聚氯乙烯的原材料以及聚氯乙烯的特征。工艺路线论证包括典型工艺的介绍、工艺流程的选定及其具体的操作。物料衡算涵盖了该设计的主要设备：聚合釜、汽提塔、离心机和沸腾枯燥工段和气流枯燥工段的物料衡算。然后对聚合釜、换热器等主要设备进行了热量衡算，并计算了设备选型，由计算得出该设计需采用70不锈钢聚合釜3个并联操作，1台70出料槽，9台WL-630型离心机，设计的最后说明了聚氯乙烯聚合过程中的本钱核算、平安考前须知及三废处理问题。绘制了带控制点的PVC聚合工艺流程图、车间布置图。关键词：聚氯乙烯悬浮聚合法生产工艺Annualoutputof70000tonsofpolyvinylchloride(PVC)productionprocessdesignAbstractThedesignforanannualoutputof70，000tonsofPVCdrypolymerizationprocessesofthepreliminarydesign，thedesigndocumentsfromdesignspecificationanddesigndrawingscomposedoftwoparts.Inthedesignofbrochures，abriefintroductionofthePVCproductionstatus，trends，performanceandthemainpurposeofthecurrentPVCalsointroducedthefourcommonindustrialpolymerproductionmethods.Andacomparison，finalDeterminedtosuspensionpolymerizationasapolymerizationtechnologyproductionmethods.Inthedesignprocess，inaccordancewiththerequirementsofthemissiondesign，amoredetailedmaterialbalanceandenergybalance，theequipmentwascalculatedandtheselectionprocess，whiletheproductionofPVCintheprocessofattentiontosafetyissuesand"Threewastes"governancemadenoteoftheentiredevicetoasimpletechnical.Drawingthecorrespondingdesigndrawings，includingprocessmaps，equipmentlayoutplans.Keywords:polyvinylchloridesuspensionpolymerizationProductivetechnology目录TOC\o"1-2"\h\u6173第1章绪论125290第1.1节设计依据127270第1.2节生产方案及生产规模112599第1.3节厂址的选择及设计的自然条件217380第1.4节主要原材料和聚氯乙烯的特征35709第2章工艺路线论证6945第2.1节PVC树脂的典型聚合工艺616856第2.2节PVC树脂的工艺流程的选定814863第2.3节悬浮聚合的具体操作129634第3章物料衡算1328580第3.1节物料衡算依据138669第3.2节各个设备物料衡算1630501第3.3节物料衡算总平衡227527第4章热量衡算2614977第4.1节聚合釜的热量衡算2627908第4.2节列管式换热器热量衡算2919383第4.3节气流枯燥塔热量衡算3120952第4.4节空气加热器热量衡算342551第5章设备工艺计算及选型3611913第5.1节聚合釜的设计365300第5.2节料浆排放槽的选型3830330第5.3节离心机的设计389350第6章本钱核算4012218第6.1节生产本钱4024516第6.2节盈亏平衡 4126019第7章平安与环保4212605第7.1节平安防火设计426462第7.2节环境保护456527结论4726079参考文献4830600致谢49第1章绪论第1.1节设计依据设计所参考和依据：〔1〕以学校发布的发布的《毕业设计任务书》作为主要依据。〔2〕以《聚氯乙烯生产与操作》，《化工设计》，《聚合物合成工艺设计》，《聚氯乙烯工艺学》等作为辅助。第1.2节生产方案及生产规模厂址选定之后进行工厂总平面设计。结合建厂地区的自然、气候、地形、地质、水文资料、以及厂内外运输、公共设备、厂区协作等条件设计总图，整个生产工艺过程按照原料进厂到成品出厂的顺序，经济合理地布置厂区内的建筑物，厂内外的交通运输要通常等。所有的过程应该严格遵照国家的有关方针政策，结合厂区地形、地质情况，按照厂区的卫生、防火的技术要求等因素，充分利用厂区周围的自然资源、运输、动力和水源等条件，在充分做好调查研究的根底上进行分析综合，并须进行总平面设计方案的比拟，以到达工艺流程合理、总体布置紧凑、投资节省、用地节约、建成后较快投产的目的[1]。建厂投资、生产管理、平安生产、降低本钱要求总平面布置合理，不仅与直接相关，而且也会严重影响工厂实施科学管理和文明生产，所以工厂平面设计需遵循以下原那么：1.2.1满足生产和运输的要求按照生产工艺流程的要求合理进行平面布置，就禁不止有联系或者和有关的的车间，尽量防止迂回交叉、往返。注意噪声污染、风向和粉尘的相互关系。厂区内的道路径直短捷，布局紧凑，用地节约，厂容整齐。1.2.2满足平安和卫生的要求厂区布置应严格遵守防火，卫生等平安标准、标准和有关规定。产生明火的车间尽量远离可燃性气体的车间；有腐蚀性介质散发、可能有酸雾产生的车间、有粉尘飘散的车间、有污水排放的车间应有防护措施。1.2.3满足有关的标准和标准常用标准与标准有：建筑设计防火标准〔GB-50016-2006〕；工业企业总平面设计标准〔GB-50187-93〕；化工企业总图运输设计标准〔HG/T-20649-1998〕工业企业卫生防护距离标准〔GB-18083-2000〕[2].1.2.4厂区管网线路的布置应尽可能的使管线取直线，管线集中设施应铺设在建筑物和道路直接。1.2.5布置建筑物建筑物应尽可能坐北向南，防止日光直射，充分利用自然光和自然通风。1.2.6分道人流、货流通道分开，防止交叉；同时考虑门的不同作用。总平面设计包括平面设计、竖向布置设计、运输设计管线综合设计、绿化设计等，平面设计中车间平面布置、车间设备布置都在总图纸中表达。第1.3节厂址的选择及设计的自然条件1.3.1化工厂的地理位置厂址的地理位置茌平县位于山东省鲁西平原1.3.2设计地区的自然条件本工程拟建在济邯铁路以南，位于茌平县城西，该地区拥有开阔平坦的地势、拆迁量小，三通一平工作量较小，交通、供水、供电条件好。水文大气降水及地表径流为场地地下水提供主要补给，地表蒸发及工农业用水为其主要排泄方式，2.6-4.4m为地下水的埋深，地下水类型属第四系孔隙潜水。气候该地区春季枯燥、少雨，夏季炎热、降雨集中，秋季凉爽，冬季寒冷枯燥，属大陆性气候。地形厂址周围地势平坦，地貌单元单一，位于黄河下游，属冲洪积平原。地质拟建场地为第四系沉积地层50m深度范围内土层，土层主要构成为粘土、粉土、粉砂土。根据其岩性及物理力学性质自上而下分为16层。场地稳定，适宜建筑。建筑场地类别为III类，土为中软型。第1.4节主要原材料和聚氯乙烯的特征本设计采用悬浮聚合法。所以采用的原材料是VCM以及其他助剂。悬浮聚合法的原理：烯类单体在光和热或辐射能的作用下，有可能发生自由基而聚合。由于碳碳键具有较大的键能，所以烯类单体均裂成自由基须在300～400℃高温作用下才能开始。一般的聚合达不到这样高的温度。因此，氯乙烯悬浮聚合的引发剂采用过氧化物或偶氮化合物，连同液态氯乙烯单体在水中经过搅拌，氯乙烯单体分散成小液滴、悬浮于水介质中发生聚合反响。在聚合温度〔45～65℃〕下，溶于单体中的引发剂分解成自由基，从而引发氯乙烯聚合，在水中溶于分散剂，以防止VCM液滴的并聚和防止到达一定转化率后PVC-VCM溶胀粒子的粒并。氯乙烯聚合反响热约为95.9KJ/mol，因此该氯乙烯的聚合反响为放热反响，聚合釜夹套中冷却水带走放出的热量，用来恒定聚合温度。〔1〕VCM名称：氯乙烯分子式：CH2CHCl分子量：62.50溶解性：溶于多数有机溶剂〔乙醇、乙醚、丙酮等〕，在水中微凉溶解〔2〕分散剂名称﹕聚乙烯醇〔PVA〕分子结构式﹕聚合度为﹕m+l分子量为﹕2600挥发份﹕﹤5%灰分﹕﹤1%溶解性﹕PVA在不同的聚合度和醇解度下对水的溶解度也会不同。在常温下，完全不溶于有机溶剂。〔3〕引发剂名称﹕偶氮二异庚腈，又称之为ABVN化学结构式：分子量为﹕248.37分子式：C14H24N4性质：受热分解，易燃易爆，白色结晶或粉末。不溶于水，溶于有机溶剂〔醇、醚等〕。毒性：低毒产品规格〔标准：Q/45071769-0.2-1998〕主要指标如下：熔点范围：40～70℃，在甲醇中不溶物小于0.1%纯度：≥98%含水量：＜1%〔4〕反响调节剂名称﹕巯基乙酸2-乙基己脂化学结构式﹕外观性状﹕液体，色或淡黄色，有的巯醇臭味。分子量﹕204.3分子量﹕204.3〔5〕反响终止剂名称﹕RS-1〔一种苛性钠水溶液〕配方﹕无离子水84.6%氢氧化钠4.4%双酚-A11.0%结构式﹕分子量﹕223.3〔6〕防粘釜剂的性质性质﹕RS-1是与酚类化合物的混合物，一种名为环戊二烯基树脂的石油树脂。配方﹕聚醅酚100kg石油树脂700kg对甲基磺酸0.15kg反响温度﹕160-170℃[4]第2章工艺路线论证第2.1节PVC树脂的典型聚合工艺有四种典型的聚氯乙烯工业化生产方法：悬浮法、乳液法、本体法、微悬浮法。2.1.1悬浮聚合氯乙烯悬浮聚合液态氯乙烯悬浮于水介质中在搅拌作用下分成液滴发生的聚合过程。悬浮聚合法是最主要的生产方法，生产过程易于控制，设备和运行费用低，易于调节品种，易于组织大规模生产才得到的广泛应用。工艺特点：悬浮聚合法生产PVC树脂的一般工艺过程是在聚合釜被清理干净以后，在釜中参加水、悬浮剂、抗氧剂、VCM单体，搅拌混合浆液，VCM单体在水中呈小液滴状分散开，由保护胶对这些混合浆液中的小液滴加以稳定，随后在混合浆料中参加可溶于水的引发剂，反响速度在反响过程中应该保持平稳，随后升温聚合，局和温度应该稳定在45-70℃。42-45℃低温聚合时，生产的聚氯乙烯树脂的分子质量较高；62-71℃高温聚合时会生产出的聚氯乙烯树脂分子质量低或超低。国外近年来还研究成功了两步悬浮聚合工艺，该工艺提高了聚合速度和生产效率，两步法第一步是将聚合度控制在600℃左右，然后参加局部新单体继续聚合。聚合周期在两步法聚合中明显短了，凝胶性能、机械强度和模塑性能较其他的方法有所提升。随着现代科技的开展悬浮法聚氯乙烯应用领域随着聚氯乙烯品种日益广泛而越来越广，现在的PVC厂家越来越对特殊的PVC专用树脂感兴趣，兴趣已经不局限在通用型的树脂上了，其中开发的热点集中于高表观密度建材专用树脂、球形树脂、消光树脂、超高(或超低)分子质量树脂等[3]。悬浮法PVC的开展趋势：悬浮聚合法在工业生产时产量最大，更加具有设备投资少和产品本钱低等优点。现在聚氯乙烯的其他聚合方法都在逐步向悬浮法聚合生产路线倾斜，悬浮聚合工艺生产方法已经在其他树脂品种的生产中被逐渐采用。目前虽然PVC乳液聚合法已经工业化，但是欧美和日本在连续悬浮聚合工艺的研究工作依然被他们看重，即使距离工业化生产尚有距离，但是连续法的诸多优点已引起了生产厂家和各国科研院所的高度重视。国外厂家大量研究了悬浮聚合的聚合工艺以及聚合过程的配料体系，使得聚合转化率得到进一步的提升。专用树脂在生产周期明显缩产率提高的情况下，其性能也得到了提升。与此同时通用树脂的专用化、市场化水平随着产品质量的提升而逐渐提高。近年来超高(或超低)聚合度树脂、高表观密度树脂、无皮树脂、耐辐射树脂、医用树脂、耐热树脂等的广泛应用就是很好的例证。聚氯乙烯专用树脂的使用性能的提高和新的应用领域的开发是悬浮法聚合树脂开展的标志。2.1.2本体聚合本体聚合工艺只有单体和引发剂发生反响生产聚氯乙烯，不同于悬浮聚合法以水为介质，也不参加分散剂等各种助剂，悬浮法的离心枯燥过程也被删除了。⑴本体聚合法的简介PVC的本体聚合方法生产，在1963年由法国罗纳-普朗克公司开发出来，该公司创造了两段本体聚合法并实现了该法的工业化，从而使得聚氯乙烯生产采用的本体聚合法在聚氯乙烯生产中确立了很重要的地位。并于1974年在世界上率先投产了年产十万吨大型装置。顾名思义两段法就是在两种不同的控制条件下单体完成树脂颗粒的成形即：①首先在反响釜里参加一半儿的单体和引发剂进行预聚合，控制好预聚合的反响温度〔60℃～70℃〕，到达一定的转化率〔8%～12%〕时，作为反响结束，其总周期约1～1.5h；②后聚合是将预聚合釜排除的流体作为聚合的种子参加到聚合釜内，随后另一半单体和引发剂参加到反响釜中，稳定控制产品的聚合反响温度使反响稳定进行，反响产生的热量与夹套和流冷凝器移除的热量持平，7.5～9h后总体的转化率到达75%～80%时结束反响，将未反响的单体进行回收。⑵本体聚合法的特点本体法与悬浮等法比拟，成为世界上主要的聚氯乙烯的生产技术之一，具有生产效率高、工艺操作简单、产品颗粒无“皮膜〞、表观密度高、电性能及透明度好等优点，生产本钱降低，该技术的使用也很多。2.1.3乳液聚合与悬浮聚合类似乳液聚合采用了与其相同的分散介质水，但是与之不同的是乳化剂和引发剂均为水溶性的。把水溶性引发剂H2O2或K2S2O8等、氯乙烯单体以及其他助剂参加聚合釜中进行聚合反响是常用的做法。⑴乳液法聚氯乙烯的生产方法乳液法目前分为连续法和间歇法，在PVC的工业生产中种子聚合法又称为间歇法。种子聚合法的具体原理为：将颗粒较细的一代种子连同较粗的二代种子按比例混合，为制取具有一定粒度并且较大粒径的产品，需要使其在种子乳胶粒子提前生长。⑵乳液聚合法的特点：①乳液聚合的反响温度较低，因此更好控制传热及反响的操作；②H2O2或K2S2O8为水溶性，因此反响速率较快；③乳胶的粒径、聚合反响的速率和产品的聚合度等性能与乳化剂的使用量有关，分散剂的使用量也较多；④反响完成后的胶乳粒径很细。乳液聚合由于所加的助剂数量较多，并且没有离心和水洗，所以整体工艺比不上悬浮聚合。2.1.4微悬浮聚合在聚合釜中通入VCM单体以及助剂，连同去离子水、油溶性乳化剂、引发剂按比例混合均化后进行聚合。第2.2节PVC树脂的工艺流程的选定本设计采用悬浮聚合。2.2.1悬浮聚合工艺流程介绍常温下，氯乙烯加压后转变为液体。氯乙烯和其他助剂的混合浆料在通入聚合釜后经过搅拌，氯乙烯在分散剂中分散成液滴，然后发生聚合产生聚氯乙烯。引发剂在45℃-65℃时分解为自由基引发氯乙烯聚合。分散剂能使聚氯乙烯和氯乙烯到达一定转化率后不发生粘并。聚氯乙烯微溶于氯乙烯，但VCM能大量溶解于PVC中，让VCM的体积变大。〔PVC:VCM≈70:30重〕。由于在转换率为零点一到百分之七十的工段里，VCM和PVC两种组分都是有的。只是VCM和PVC的各自质量分数不发生变化，而是其各自的相持续缩小，但是共聚物却持续进行反响；反响容器内的压强就是聚乙烯的饱和蒸汽压强。接着，共聚物中的VCM继续发生反响，反响釜内的压力就比刚刚降低。制造稀疏型PVC的时候，压力下降的范围是零点一到零点一五Mpa，此时就参加反响终止剂，让反响终止。压力下降的太大，将使反响的产率变低。而制造紧凑型PVC时，可以让压力下降零点二到零点二五左右MPa的时候停止。此时产品的转化率约为百分之九十。如果聚乙烯的转化率为百分之百，此时在实际生产中经济效益不高，产品的质量也不高。所以未反响的VCM应该再次利用，做法是将聚乙烯放入气柜里，在处理过后二次利用。聚氯乙烯料浆通过各种离心，洗涤，枯燥处理之后，就可以成为聚氯乙烯成品了。该设计年产7万吨聚氯乙生产工艺设计，该设计主要工段工艺包括聚合工艺、汽提工艺和离心枯燥工艺，以下主要论述各工段过程。2.2.2悬浮聚合工艺流程氯乙烯悬浮聚合过程大致如下。先将无离子水参加聚合釜内，在搅拌下继续参加分散剂水溶液和其他助剂，后加引发剂，密闭抽真空，必要时以氮排除釜内的空气。最后参加单体，升温至预定温度进行聚合。为了缩短聚合时间，也可以将排氧后的釜内物料加热至预定温度，而后引入单体聚合。采用这一加料方案易使引发剂分散不均匀，局部过浓局部易形成透明塑化粒子，加工时产生鱼眼，为了克服这一缺点，可将引发剂配成溶液或乳液，在VCM参加后，再参加釜内。当釜内单体转化率大到达87%时，根据釜内压力下降的情况进行出料操作，釜内悬浮液借余压压2入出料槽，并于出料槽通入蒸汽升温到75℃左右，脱除的未聚合的单体借槽内压力排入气柜回收。经脱气后的料浆至出料槽底部排出，经树脂过滤器及料浆泵进入汽提阶段[4]。该聚乙烯聚合系统属于放热反响，聚合热约为1540kJ/kg。放出的热量由夹套中冷却水带走。放热速度与传热速度应该相等，以保证聚合温度恒定。氯乙烯聚合机理上的特点是向单体链转移显著，PVC的聚合度仅决定于温度，而于引发剂浓度、转发率无关。因此，聚合温度要求控制得十分严格〔如±0.2℃〕。这就要求引发体系有平缓的聚合放热速度，要求聚合釜有良好的传热性能，保证及时散热。表2.2聚合过程的工艺指标如下表：序号工程代号条件备注温度℃压力MPa1低压纯水LDW室温0.35低压无离子水2高压纯水HDW室温1.5高压无离子水3循环水CW320.34低温冷却水2-50.35℃水5置换压缩空气室温0.556仪表用压缩空气CA室温0.57蒸汽STM1510.48氮气LN室温0.59一般用水RW室温0.3自来工业水10低温冷冻水CHW-320.5盐水11低温纯水2-50.3低温无离子水12升温热水850.352.2.3料浆汽提工艺流程来自出料槽的料浆，经树脂过滤器有料浆泵送经热交换器，与汽体塔排出的高温料浆进行热交换并被升温后，进入汽提塔顶部，料浆经塔内筛板小孔流下，与塔底的直接蒸汽逆流接触，进行传热传质过程，树脂及水相中残留的单体即被上升的蒸汽汽提带逸，其中的水分在塔顶冷凝器冷凝，借管间通入冷却水冷凝后回流至塔内。塔顶排出不冷凝的氯乙烯气体借塔顶真空泵抽送至气柜回收。汽提后VCM的含量为≤13.6ppm，塔底经汽提脱除大局部残留单体后的料浆，由料浆泵抽出经热交换器降温后，送入混料槽，待离心枯燥处理。表2.3料浆汽提岗位工艺指标如下表：序号控制工程控制指标控制点控制者纪录1汽提顶温80-85℃指示主操纪录表2汽提底温93-97℃指示主操纪录表3压力指示主操纪录表4差压指示主操纪录表5料浆含固量25-30%分析工纪录表6液位30-50%指示主操纪录表7流量7-14/h指示主操纪录表8蒸汽压力0.04MPa指示主操纪录表2.2.4离心枯燥工艺流程枯燥工艺过程包括两个阶段：气流枯燥和沸腾枯燥。本工艺采用气流和沸腾两段枯燥装置来完成树脂的枯燥过程。气提后的料液有进料泵参加离心机进行别离，得到含水量为20%左右的PVC滤饼，并有螺旋输送器送入枯燥器对树脂进行枯燥，经筛分后得到含挥发物为0.3%-0.4%的PVC树脂旋风枯燥器是有一个带夹套的圆柱行桶体组成，内有一定角度的多层环形挡板。将枯燥器分成假设干室，挡板中间是导流板。高速的气流带着湿的PVC颗粒，从枯燥器的切线方向进入最下一个枯燥室，热气流和树脂颗粒在床中高速盘旋，离心力将固体颗粒与气体分开，经过在床内进行传质、传热，树脂颗粒再次作旋转运动，离心力和重力作用在不同粒径的颗粒上，造成气体和颗粒之间的速度出现差异，小离子滞留时间短，大颗粒滞留时间长，这样不同粒径的都能得到很良好的枯燥。沸腾枯燥器是有多孔花板把枯燥器分隔成上下两个局部。热气流通过多孔花板把物料吹沸腾，不断向前移动，然后吹冷风，离心后的滤饼经机械分散器均匀进入枯燥器，物料中的水分不断蒸发，被热风连续的带入大气中，从而到达枯燥的目的，最后进行冷却以便过筛包装。表2.4离心枯燥岗位工艺指标控制如下表：序号控制工程控制指标控制者纪录1风机进口风压4-8kPa操作工纪录表2风机出口风压0--3.5kPa操作工纪录表3蒸汽压力操作工纪录表4压缩空气压力0.5mPa操作工纪录表5出口风温100-155℃操作工纪录表6底部风温70-100℃操作工纪录表7物料入口温度60-80℃操作工纪录表8物料出口温度50-65℃操作工9离心机电流100-289A操作工10离心机油泵压力操作工纪录表第2.3节悬浮聚合的具体操作在清洗好的不锈钢聚合釜中，打入软水、聚乙烯醇、氯乙烯单体和引发剂偶氮二异庚腈〔ABVN〕，抗鱼眼剂，防粘釜剂，夹套通入蒸汽，使聚合釜内升温至50-60℃进行聚合反响。反响放热开始后于夹套中通入工业水及5℃水以调节聚合温度。反响6-9h后即有85%-90%单体氯乙烯聚合，借釜内压力压至沉析槽，釜内剩余氯乙烯以灌水排气法回收至气柜。树脂悬浮液进入沉析槽后，回收单体氯乙烯。该悬浮液经离心机脱水，得到含水10%—15%的湿树脂，经过螺旋加料器送入气流枯燥管内，以150-160℃热风吹送至旋风别离器组别离，树脂含水降至1%左右。经料柱阀参加沸腾枯燥器在100-120℃下进一步枯燥至含水0.3%，溢流物料再经文氏加料器吸入冷风管冷却至40-50℃，经旋风别离器别离，参加滚筒筛筛去粗料，进行包装。第3章物料衡算第3.1节物料衡算依据⑴画出物料平衡关系示意图M1—氯乙烯单体 M2—去离子水M3—二次用水M4—终止剂M5—调节剂M6—防粘釜剂M7—分散剂M8—引发剂M9—助剂溶液M10—聚合物混合溶液1M11—回收VCM单体1M12—聚合物混合溶液2M13—回收VCM单体2M14—蒸汽M15—聚合物混合溶液3M16—母液M17—湿物料1M18—脱去水分1M19—湿物料2M20—脱去水分2M21—成品1M22—成品2V101—助剂储槽R101—聚合釜V102—出料槽T101—汽提塔C101—离心机X101—气流枯燥X102—沸腾枯燥X103—包装图3.1物料平衡关系图⑵注明变化过程在V101中是单纯的物料混合配制，无相变与化学变化。在R101中引发剂引发单体进行自由基聚合，其反响方程式如下：⑶收集数据资料生产规模。设计任务书规定的年产量〔年产能力〕：7万吨∕年生产时间。年工作日：300天∕年〔24小时∕天〕确定生产周期或每天生产批数，式中为一个生产周期时间；为反响所需的时间；为投料、出料、升温等辅助操作时间。对于本反响，，所以，式中—每天生产批数，聚合局部属于间歇操作，每天生产3批。汽提、离心、枯燥及包装局部属于连续操作。相关技术指标表3.1聚合分配〔以SG-5型为准，按70m3计量〕技术指标工程内容技术指标工程内容技术指标聚合物后处理损失率6%聚合物生成的量聚合中损失量2%的聚合物生成量去离子水体积1.4单位体积沉析的损失量1%的聚合物生成量引发剂用量0.1%的单体质量汽提中的损失1%的聚合物生成量分散剂用量0.2%的单体质量离心中的损失1%的聚合物生成量调节剂用量0.01%的单体质量气流枯燥损失0.5%的聚合物生成量终止剂用量0.01%的单体质量沸腾枯燥损失0.5%的聚合物生成量防粘釜剂用量0.1%的单体质量包装损失量1%的聚合物生成量表3.2操作周期-时间平衡操作进水进VCM搅拌升温反响出料清釜置换共计时间/min151520302702020390操作条件和控制指标㈠聚合阶段聚合温度：560.2℃；加料压力：0.8mPa；出料压力：0.45mPa；反响转化率：90%；二次用水量：700m。㈡出料阶段出料中VCM的含量为≤456.3ppm。㈢汽提阶段汽提顶温：95～105℃；汽提底温：110～120℃；压力：-0.035～-0.040mPa；汽提后VCM的含量为≤13.6ppm。㈣离心阶段离心后湿物料的含水量约为21%。㈤枯燥阶段气流枯燥后出口含水量为5%，沸腾枯燥器出口物料含水0.3%。⑷选择计算基准与计算单位对于间歇生产过程，物料是一批批参加生产装置进行加工处理的，属于非定态操作过程。物料衡算基准为“批〞，以Kg•B-1为计算单位。对于连续生产过程，物料是连续不断地参加生产装置，同时连续不断地流出，属于定态操作，作物料衡算时应选择时间为计算基准，工艺设计计算用Kg•h-1为计算单位。⑸确定计算顺序由于产物与原料之间的化学计量关系比拟简单，且整个工艺过程比拟简单，容易得到产量与单体原料投料量之间的比例关系，所以采用顺流程的计算顺序。第3.2节各个设备物料衡算此聚合及枯燥包装过程属于较复杂的生产过程，先将生产过程分解到工序，对各工序的各个设备进行物料衡算。3.2.1R101〔聚合釜〕的物料衡算M1—氯乙烯单体 M2—去离子水M3—二次用水M4—终止剂M5—调节剂M6—防粘釜剂M7—分散剂M8—引发剂M9—助剂溶液M10—聚合物混合溶液图3.2聚合釜物料平衡关系图⑴计算主要原料投料数量用顺流程的计算顺序进行物料衡算必须先求出主要原料每批投料量。该生产装置年产量7万吨，年开工300天，每天生产3批，后处理中聚合物损失率6%。计算主要原料投料量每批应生产的聚合物数量＝采用3釜并联，那么每釜每批投料量为：②反响的转化率为90%，那么应投入的VCM单体的质量为：25℃时VCM单体的密度为0.9017，水密度为0.997。⑵V101〔助剂储槽〕中助剂量终止剂：调节剂：防粘釜剂：分散剂：引发剂：合计：用水量去离子水：二次用水：合计：R101〔聚合釜〕物料衡算VCM〔氯乙烯〕单体：进料量：聚合过程转化率为90%，水及助剂均不发生反响。那么生成的PVC量：未反响的单体质量：出料中的PVC：损失的PVC：聚合物混合溶液1：对聚合釜做全物料衡算那么有：说明聚合釜的物料衡算过程是正确的。3.2.2V102出料储槽物料衡算M10—聚合物混合溶液1M11—回收VCM单体1M12—聚合物混合溶液2图3.3出料槽物料平衡关系图出料槽中损失的PVC量：出料槽出去的PVC量：由于过出料槽的VCM含量为456.4ppm〔即456.4〕，过出料中VCM的量为：回收的VCM量：树脂悬浮液包括：助剂、水、VCM单体、PVC聚合物混合溶液2：对出料槽作物料衡算：说明出料槽的物料衡算过程是正确的。3.2.3T101〔汽提塔〕的物料衡算M12—聚合物混合溶液2M13—回收VCM单体2M14—蒸汽M15—聚合物混合溶液3图3.4汽提塔的物料平衡关系图⑴由全年任务可得每小时PVC产量为：产品中含水0.3%，折合成绝干树脂量应为：进入汽提塔内的绝干树脂量为：按出料槽的出料组成，以28872.9314kg/h为基准求出汽提塔进料中其它各组分相应的量：用水量：助剂量：VCM单体量：PVC损失量：出料中含PVC量：汽提后VCM含量为13.5ppm，故出料中含VCM量为：出料中含VCM量：回收的VCM单体2：那么进入汽提塔的聚合物混合溶液2：⑵求冷凝蒸汽量条件：进入汽提塔内的物料初始温度为66℃，汽提塔内压强为0.06mPa，在此压强下水的沸点为86℃，潜热为2293.9kJ/kg，水蒸气的比热容Cp=2.31kJ/(kg·℃)。进入汽提塔蒸汽的初始温度为142℃，物料的升温以及VCM向蒸汽的扩散能由蒸汽的潜热和显热提供，而且单体的扩散能为71kJ/mol，假定在塔内有36%蒸汽冷凝，其余在塔顶冷凝，那么物料升温所需热量如下：查资料得各物料的比热容如下表表3.3各物料的比热容物料名称℃℃△℃kJ/〔㎏·℃〕水6680144.2VCM6680140.848PVC6680141.764VCM单体的扩散能：加热水所需的热量：加热单体所需的热量：加热PVC所需的热量：合计〔总热量〕：设蒸汽的流量为M14，加热各物料所需的总热量是由蒸气提供的，那么由上式得：那么混合液中含水量：聚合物混合溶液3：进料量：出料量：说明汽提塔的物料衡算过程是正确的。3.2.4C101〔离心机〕的物料衡算M15—聚合物混合溶液3M16—母液M17—湿物料1图3.5离心机的物料平衡关系图离心操作PVC损失量：离心脱水后湿物料约含20%的水分离心后PVC量：湿物料含水量：湿物料量1：离心后的清液中还含有水分、助剂，一起被脱除掉水：母液量：合计：进料：说明离心机的物料衡算过程是正确的。3.2.5X101〔气流枯燥〕的物料衡算M17—湿物料1M18—脱去水分1M19—湿物料2图3.6气流枯燥的物料平衡关系图气流枯燥中PVC损失量：枯燥后的绝干树脂量：由于气流枯燥后的含水量为5%，那么湿物料2含水量：湿物料2的量：脱去水分1的量：出料量：由此说明气流枯燥的衡算过程是正确的。3.2.6X102〔沸腾枯燥器〕的物料衡算M19—湿物料2M20—脱去水分2M21—成品1图3.7沸腾枯燥的物料平衡关系图沸腾枯燥中PVC损失量：沸腾枯燥后的绝干树脂量：沸腾枯燥后物料含水量为0.3%，那么成品含水量：成品1的量：沸腾枯燥过程脱去的水分2：出料量：进料量：由此说明沸腾枯燥的物料衡算过程是正确的。第3.3节物料衡算总平衡由筛分包装出来的成品2的量为9722.2222，由设计任务书生产时间为300天〔每天24小时〕，那么可得出年生产能力：由上述计算可得能满足生产任务的要求。〔1〕聚合釜及出料槽属于间歇操作，计算基准为M1—氯乙烯单体 M2—去离子水M3—二次用水M4—终止剂M5—调节剂M6—防粘釜剂M7—分散剂M8—引发剂M9—助剂溶液M10—聚合物混合溶液1M11—回收VCM单体1M12—聚合物混合溶液2图3.8间歇操作总的物料衡算关系图投入VCM单体的量为30645.3205，PVC的总损失为30645.3205×0.88×2%=525.3480表3.4间歇操作物料衡算表物料名称进料㎏/B出料㎏/BVCM单体M130645.3025＼去离子水M238802.4242＼二次用水M3697.9＼助剂M9128.71021＼聚合物混合液M12＼66670.5274损失PVC＼551.6154回收VCMM11＼3052.1942合计70274.336970274.3370〔2〕从汽提塔到筛分包装为连续操作，计算基准为M12—聚合物混合溶液2M13—回收VCM单体2M14—蒸汽M15—聚合物混合溶液3M16—母液M17—湿物料1M18—脱去水分1M19—湿物料2M20—脱去水分2M21—成品1M22—成品2图3.9连续操作的物料平衡关系图进入汽提塔的PVC浆料量为，经过汽提后回收大量单体，再进入离心别离除去母液，再经气流枯燥和沸腾枯燥过程，最后筛分包装损失的量有PVC及其所带的少量水分。总共损失的量有：表3.5连续操作物料表汽提塔物料名称出料㎏/h进料㎏/hPVC损失〔M损3〕294.6217＼回收VCM单体〔M13〕4.4772＼聚合物混合溶液3〔M15〕25991.9765＼蒸汽〔M14〕＼1173.1279聚合物混合溶液〔M12〕＼24926.4434合计26099.571326099.5713离心机物料名称出料㎏/h进料㎏/hPVC损失〔M损4〕103.1176＼湿物料M1712374.1135＼母液M1613514.7454＼聚合物混合溶液〔M15〕＼25991.9765合计25991.976525991.9765气流枯燥物料名称出料㎏/h进料㎏/h脱水1M181956.521＼湿物料M1910366.0337＼PVC损M损551.5588＼湿物料=1\*ROMANI＼12374.1135合计12374.113512374.1135沸腾枯燥器物料名称出料㎏/h进料㎏/h脱水2M20488.8247＼成品1M219826.6502＼PVC损M损651.5588＼湿物料=2\*ROMANII＼10366.0337合计10366.033710366.0337第4章热量衡算热平衡方程：QT——设备或系统内物料与外界交换热量之和(传入热量为正、传出热量为负〕，kJ；Q1——由于物料温度变化，系统与外界交换的热量〔当有相变时，应分段计算，升温为正、降温为负〕，kJ；Q2——由于物料发生各种变化〔化学反响、相变、溶解、混合等〕，系统与外界的交换的热量〔吸热为正、放热为负〕，kJ；Q3——由于设备温度改变，系统与外界交换的热量〔设备升温为正、设备降温为负〕，kJ；Q4——设备向外界环境散失的热量〔操作温度高于环境温度为正、操作温度低于环境温度为负〕，kJ。其中：第4.1节聚合釜的热量衡算聚合釜的操作控制，主要是升温和反响操作。由于聚合反响中链的引发阶段是吸热过程，需要从釜外供应所需热量。在链的增长阶段那么是放热过程，需要将釜内的热量及时移除，将反响温度平稳的控制在规定值〔选用偶氮二异庚腈为引发剂，聚合反响在57℃左右时发生〕。这两个过程可分别向夹套中通入加热蒸汽和冷却水来完成。=1\*GB3①升温阶段升温阶段是物料由25℃加热至56.2℃，升温时间是0.5小时此阶段加热介质为饱和蒸汽，压力为0.4mPa，温度为142℃。也即此阶段所需的总热量是釜体及釜内物料升温到达聚合条件所消耗的热量。即升温过程中，釜内物料主要是去离子水〔分散剂含量甚微，可并入水中一起计算〕，VCM单体。条件如下表：表4.1物料热量表名称重量℃℃△t℃kJ/〔㎏·℃〕水38802.42422557324.2单体30645.30252557320.848釜体66002557320.504去离子水〔助剂等〕升温所需消耗的热量：VCM单体升温消耗的热量：釜体升温消耗的热量：消耗的热量都是由加热介质饱和蒸汽提供的。当到达聚合条件〔温度升到57℃〕，进入恒温反响阶段。=2\*GB3②恒温反响阶段=1\*romani.求总传热系数K总传热系数K的倒数称为总热阻，与分热阻有如下关系：〔4·1〕式〔4·1〕中——釜内壁和釜外壁给热系数，W/㎡•k——釜壁导热局部的热阻，其中为厚度，为热导率对于搅拌内壁给热系数可用以下准数方程计算：〔4·2〕式〔4·2〕中D为釜内径，d为搅拌叶直径，为密度，为粘度，〕为搅拌雷诺数，为热导率，c为比热容，g为重力因子，〔〕为普兰特准数，为近壁处粘度，系数C为常数。国产70m釜经实验标核C=0.5，将D=4m，d=1212㎜，=0.6W/㎡•k，=998㎏/，，n=95r/min，流体冷却时，=0.95。将以上数据代入公式〔4·2〕得：对于釜外壁给热系数，采用夹套内装设螺旋导流板。〔4·3〕式〔4·3〕中为螺距的当量直径，R为弯曲直径，因釜径较大，一般较正因子的数值不大，因此可以取1.05，又因为水的导热系数W/㎡•k，螺距=0.55m，水的普兰特数，水的流速u=2m/s，故代入以上数据于式〔4·3〕得：由于缝隙泄露一般的实测值约为计算值的79%，因此对于国产70m不锈钢聚合釜而言，其釜壁热阻一般为，故由式〔4·1〕知总传热系数为：=2\*romanii.求总传热面积A由物料衡算可知：VCM的每批投投量，总转化率x=90%，反响时间，顶峰时反响速率是平均反响速率的1.5倍，聚合反响热，反响温度T=57℃，总传热系数k=650.8899W/㎡•k，冷却水进口温度为5℃，冷却水进出口温度差为5℃，氯乙烯的相对分子质量M=62.5g/mol。一釜料的总聚合热取决于氯乙烯投料量W单和最终转化率。平均热负荷：令最大热负荷与平均热负荷之比等于热负荷分布指数，对于本聚合反响R=1.5，故最高热负荷：对数平均温差为：℃又因为，那么总传热面积为：冷却水是用来移除聚合放出的热量，故：对于70〔〕不锈钢聚合釜，其夹套传热面积A=80㎡〈116.17㎡，此传热面积不满足要求，故需要增加内冷管。第4.2节列管式换热器热量衡算料浆从汽提塔上部进入，下部通入蒸汽进行汽提，VCM通过扩散的方式进入蒸汽，并与蒸汽逸出，蒸汽在塔顶冷凝，VCM那么进入回收系统。进入汽提塔内的物料初始温度为66℃，汽提塔内压强为0.06mPa，在此压强下水的沸点为86℃，潜热为2293.9kJ/kg，水蒸气的比热容Cp=2.31kJ/(kg·℃)。进入汽提塔蒸汽的初始温度为142℃，物料的升温以及VCM向蒸汽的扩散能由蒸汽的潜热和显热提供，而且单体的扩散能为71kJ/mol，假定在塔内有36%蒸汽冷凝，其余在塔顶冷凝。汽提塔的热量衡算已与前面物料衡算中算出。加热蒸汽的用量已由前面汽提塔的物料衡算过程算出，为1173.1279。在0.06MPa下冷凝水蒸气的冷凝量：冷凝温度T=86℃，冷凝潜热kJ/kg，用冷水进行冷凝，冷却水入口温度为20℃，出口温度为28℃。⑴热负荷：⑵冷却水用量：⑶对数平均温差：℃⑷选择换热器型号对于列管式换热器中总传热系数的K的经验值，当气流体为水，热流体为蒸汽时，K在范围内取，估算传热面积为从腐蚀性、传热面积和价格三方面考虑后，选用无缝钢管，此管的内径，综合考虑管内、管程压降及单程管数三方面的因素，取水的流速为u=1.2m/s，故：单程管数：取根单程管长：，选定换热器管长为m那么管程数：，取，那么总管数根⑸核算总传热系数：传热面积：总传热系数：，那么初选的换热器适宜。第4.3节气流枯燥塔热量衡算〔1〕设计条件①生产能力：枯燥器每小时枯燥湿物料9899.2908kg。②空气状况：进预热器温度℃，，离开预热器℃，离开枯燥器℃。③物料状况：初始物料湿基含水量，终了物料湿基含水量，物料进枯燥器温度℃，物料出枯燥器时温度℃，物料密度绝干物料比热，颗粒平均直径d=0.125mm。〔2〕设计计算①水分汽化量W进、出枯燥器的含水量为：绝干物料的处理量为：那么水分汽化量为：②空气用量V汽化水分耗热：物料升温耗热：，其中因此废气带走热量：式中因此由热量衡算式得空气在预热器中获得的热量：式中I1，I0为气体进、出预热器的焓。即得③出口气体湿度由物料衡算式得：④枯燥塔直径D采用等直径枯燥塔根据经验取枯燥管入口的空气速度u=20m/s，枯燥塔直径式中VH为湿空气的比体积。那么⑤枯燥塔高度Z枯燥塔高度，现分别求出参数、、。=1\*romani.——沉降速度m/s，可用试差法求得。设，即属于过渡流区，那么空气的物性按绝干空气在平均温度℃下查的：。故：校核，可知范围正确。即=m/s为所求。=2\*romanii.——空气流速，应为平均温度下的速度。那么=3\*romaniii.——停留时间，物料在此时间内完成热量传递。故其中每秒进料具有的总外表积：℃又所以即枯燥管高度为第4.4节空气加热器热量衡算本设计采用翅片式空气加热器，由气流枯燥塔热量衡算中的数据可知绝干空气的流量为，空气进加热器空气温度为15℃，空气加热器温度为100℃，空气湿度为0.0075kg水/kg干气。设计步骤如下：=1\*GB3①翅片式空气加热器中加热蒸汽的饱和温度为满足传热要求，取=155℃.=2\*GB3②计算参数F由F值查的3R型和4R型排管均适合，它们分别有3个排管和4个排管，外表风速为2.7m/s和5.5m/s，以上两种型式的排管中3R型外表风速过低，传热效果差，应选用4R型排管。=3\*GB3③根据翅片式空气加热器中空气在标准状况下的体积流量，由以下计算排管受风面积式中——排管受风面积，㎡——标准状况下湿空气的比体积流量，即76449.15——外表风速，m/s因标准状况下的湿空气的比体积为4R型外表风速=5.5m/s故根据受风面积及排管型式表由表选择适宜的翅片式空气加热器查的，用S-4R-24-78，单排管数位2，散热面积为58.5，通风净截面积为0.936。④计算翅片式空气加热器加热湿空气所需的热量⑤计算翅片式空气加热器的传热系数对于S型翅片式空气加热器，采用蒸汽加热空气的情况，其总传热系数计算式为式中K——总传热系数，，G——湿空气质量流速，——总传热系数修正系数，——通风净截面积，，其中通风净截面积=0.936，查的4R型排管的传热系数修正系数=0.94，故那么⑥计算传热推动力℃⑦核算传热面积是否满足要求湿空气在翅片式空气加热器中从15℃预热到100℃，所需的传热面积，而三台S-4R-24-78型的翅片式空气加热器的总传热面积，那么，所以该换热器能满足工艺要求。第5章设备工艺计算及选型第5.1节聚合釜的设计5.1.2釜体的设计⑴反响器体积的计算氯乙烯的聚合属于间歇操作①根据年产量确定日产量Wd，②确定生产周期或每天生产批数，式中为一个生产周期时间；为反响所需的时间；为投料、出料、升温等辅助操作时间。对于本反响，，所以，式中—每天生产批数，③选择反响器装料系数搅拌釜反响器，取0.7～0.8。本设计④计算反响器体积及台数查物性手册得：VCM密度：；聚乙烯醇〔PVA〕密度：；水密度：；算得混合液的密度：。查阅相关资料得悬浮聚合参加的初始物料总量与最后得到的产品产量的比值接近。反响液体积：由于间歇操作设计任务量大，需选用多台反响器并联。为便于设备设计与制造，降低设备费，可取每个反响器体积〔VTi〕相同。取反响器台数为3，那么反响器体积为：⑵釜体外形尺寸的设计查相关资料得标准椭圆封头的体积为0.131D3、。令：h为釜体直边高度、H为反响器釜体总高度，那么：假设取，那么有：又每个反响器的体积为：那么椭圆封头的直径：虽然反响器属于非标准设备，但用于制造反响器的上下封头仍应选用标准封头。因为取得较小，所以此处按公称尺寸选定釜体直径为4m.釜体的直边高度：釜体的实际高度为：取封头直边高度为50mm，釜体圆形直筒局部高度：反响器的实际体积为：反响器实际长径比：可选用国产70m3聚合釜，查阅化工设备图册得70m3(古德里奇)型聚合釜筒体Φ3800×4928，釜体高6834，总高9111可以满足该设计聚合釜的尺寸。5.1.3搅拌装置的设计根据对氯乙烯悬浮聚合成粒过程和搅拌的分析，悬浮聚合釜要求搅拌操作具备一定的剪切强度、循环次数，并且釜内能量应分布均匀。搅拌桨：层数：单层三叶后掠式桨叶挡板：型式：圆管8枚第5.2节料浆排放槽的选型料浆排放槽在工艺流程中起到连接EF工序的作用，即间歇操作的聚合过程于连续操作的汽提离心枯燥过程之间的缓冲作用。根据聚合釜容积和台数，出料槽常见有18.8，45及70几种规格。本设计的处理总体积，因此可选用1台70出料槽。第5.3节离心机的设计在氯乙烯聚合反响完成后形成的悬浮浆料中，一般含有60%～70%的水分，靠位差进入离心机脱水，脱去大局部水后，含水20%的湿物料进入气流枯燥器进行进一步枯燥，离心机的选型主要是依据其对湿物料的处理量来选。本设计的生产能力为26.948t/h，可选用卧式螺旋沉降离心机LW-630型，其生产能力为3t/h〔以聚氯乙烯悬浮液计〕，因此采用的离心机台数台即需要9台。LW-630型离心机规格如下：表5.3WL-630型离心机型号WL-630转鼓规格内径长/mm6301605转速/(r/min)2000别离因素1400生产能力t/h3电机功率kw45外形尺寸〔长宽高mm〕310024501120重量kg4000第6章本钱核算查有关资料得到7wt/a聚氯乙烯〔PVC〕树脂生产装置建设总投资为工程总投资89664万元，其中建设投资70000万元。根据化工装置的投资费用和生产能力之间存在的函数关系、——分别表示其他条件相同而尺寸不同的两台设备或两套装置的生产能力；、——分别为其对应的投资；n——能力指数，一般取0.6。那么：7万吨聚氯乙烯装置的设备投资为万元所以7万吨聚氯乙烯装置的建设总投资为70000+8210.5=78210.5万元第6.1节生产本钱1、原料计算氯乙烯：4000×30645.3025×400/1000=48081.643万元/年乳化剂：17500×641.41×400/1000=448.99万元/年去离子水：10×160352.34×400/1000=64.14万元/年引发剂：1100×21.38×400/1000=0.94万元/年PH调节剂：1570×64.14×400/1000=4.03万元/年终止剂：50000×21.38×400/1000=42.76年消泡剂：17000×21.38×400/1000=14.54万元/年防粘附剂：2000×2.14×400/1000=0.17万元/年其他费用：70000×1000=7000万元/年总费用52257.213万元/年2、车间费用总费用×10%=5225.7213万元/年3、工人工资60000×150=900万元/年4、水电气费用总费用×10%=5225.7213万元/年5、总本钱总费用+车间费用+工人工资+水电费=63608.6556万元/年第6.2节盈亏平衡盈亏计算如下所示：1、销售收入：70000×1.3=91000万元/年2、税金：105000×0.17=17850万元/年3、利润：105000-17850-63608.6556=18541.3444万元/年4、回收期：78210.5/18541.3444=4.22年按表测算，本工程的税后内部收益率为21.91%，投资利润率为23.7%，远远大于传统的石油化工联合企业的基准收益率9%。说明该工程经营风险小，经营的平安率相当高。分析可知，所有不利因素的效益计算值内部收益率均在石化行业的基准收益率9%之上。故可以认为，7万吨的聚氯乙烯工程的抗风险能力相当强、经济效益良好。表6-1主要技术经济指标装置规模/kt·a70装置建设总投资/万元78210.5其中：建设投资/万元70000年均销售收入/万元91000总本钱/万元63608.6556年均税后利润/万元18541.3444投资利润率%23.7第7章平安与环保第7.1节平安防火设计在工业生产的整个过程中，都要涉及到平安问题。平安工程同时也是一项系统工程。不管是哪一种生产行业，从科学研究开始，经过小型试验，中间试验和扩大试验，再经过设计，建设和压力测试，无时无刻不涉及到平安问题。平安设计是完成设计工作中的一个重要环节。平安问题要由每个设计人员具体考虑。在设计工作中安排所需的平安措施，同时还要由专业平安设计人员进行集中管理，通盘考虑方能到达总体平安的目的。提高化工行业的平安性主要从两方面着手：在硬件方面，提高设备的可靠性；在软件方面，加强现代化的平安管理。对于小型化工企业，应加速技术改造，在设备操作上加强密闭化，机械化和集中控制，增强防护措施，使操作人员脱离不良的劳动环境。实践证明，只有通过有效的管理才能对危险性进行有效的控制。近年来，随着化学工业技术的进步，平安管理方式也有很大的开展，其中最主要的是引入系统工程的方法，解决危险性的辨识和评价问题。从生产的角度看，工业平安有两个侧面。一个是以防火、防爆为主要的平安措施；另一个侧面是防止污染扩散形成的暴露源对人身造成的健康危害。火灾和爆炸是化工行业最大的威胁，但是由于化工行业人员吸取过去的经验教训和在平安方面所做的不懈努力，在生产中的不平安因素正在逐渐克服。有害和有毒物质对于人身健康的危害有时虽然是急性的，但大多数是属于慢性的。急性健康危害容易引起人们的重视，慢性健康危害却常常被人们无视[6-10]。7.1.1防火防爆〔1〕根据中华人民共和国国家标准〔GBJ16—87〕建筑设计防火标准，本厂属于甲级防火防爆单位，各工序岗位的管理均应符合标准要求[5]。〔2〕在厂范围内，30米以内严禁烟火，严禁携带易燃、易爆品和穿钉鞋进入生产区域，生产所用的易燃品〔棉纱、油类等〕应放在指定地点，并妥善保管。〔3〕盛装和输送易燃易爆物料的设备，管道应该严密无泄露，发现泄露应及时检修，假设开车无法检修，又严重威胁平安生产，应立即停车检修。〔4〕所有盛装易燃易爆物料的设备和运输管道，均应有良好的静电接地装置，接地总电阻不得大于4欧姆，厂房和装置的避雷装置应保持良好，不得损坏，每年要检测校验一次，接地线的测试由动力厂负责，检测记录应报生产单位和生产机动部、安环质检部各一份，以备待查。〔5〕所有的电动机和电器设备均应有良好的接地装置，机械传动设备应有完整的平安防护罩。〔6〕当班工人，不得任意脱离工作岗位，传动设备合闸前，要按操作法规定，严格细致检查，注意设备内外是否有人工作。〔7〕下釜、下槽和进入其他设备容器工作应做到：①切断电源，拿下保险，并挂上严禁合闸的警示牌。②物料管道等断开并堵盲板，切断物料等。容器内用N2或水置换，进行取样分析，易燃易爆或有毒物质含量小于规定范围，含氧量在18-21%，并保持良好通风，方可进行操作。③如需动火处理，应按规定办理动火手续。④进缸工作，应戴好平安带和平安帽等防护用具，并按规定办好票证。⑤外面应留一人监护，监护人应高度负责，不得随意离开岗位。〔8〕登高作业2米以上，应带好平安带和平安帽，并携带好材料、工具、切勿落下伤人。〔9〕平安阀、防爆膜、压力表要经常保持灵活好用，均应按照受压容器管理标准要求，按期进行核验，并作好记录，打好铅封，记录上应有检验人签字存档备查，如遇特殊情况，例如平安阀误操作跳开，低改高型号树脂生产，要随时调校平安阀。〔10〕砂封、阻火器等平安装置每半年清理检查一次。〔11〕系统设备管道停车检修，必须将物料处理干净，排N2置换。经分析化验合格，办理动火证后，方可动火检查。〔12〕系统设备，管道开车，应用N2置换，分析含氧在3%以下，方可进行开车。〔13〕盛装和输送C2H2、VCM的管道，设备严禁用铁器敲打，以免发生火花。〔14〕盛装和输送C2H2的设备及其附件、管道和管件、阀门等，不得采用铜、银、汞等金属材质，防止产生爆炸物，如需采用铜材，其含量不得超过70%，如需采用汞做压力计时，要加甘油等做隔离液。〔15〕电石库应保持枯燥、通风良好，排尘装置完善，盛装电石的吊斗和加料贮斗等的衬里应完整。发生器加料前，电石贮斗应按照操作法排N21-2分钟。〔16〕VCM单体贮槽、计量槽的VCM填充系数不大于85%。〔17〕凡来厂的新工人或外来实习培训人员在进岗前必须进行三级平安教育并经考试合格，方能进岗工作。〔18〕凡本厂职工及外来实习参观人员都必须严格执行。〔19〕凡厂马路及消防通道上，不得堆放任何阻碍交通的物质，确保马路及消防通道畅通无阻[11-14]。7.1.2防毒生产中所用的反响物品大多对人身有健康危害，化学物品经吸入、食入、经皮吸收等途径向人体侵入。防护措施：〔1〕皮肤防护①严禁直接接触剧毒物品。②在生产岗位工作的职工根据有毒物的性质穿戴工作帽、工作服、防护面具、防护镜、手套、工作鞋、口罩等劳动保护用品以及在外露的皮肤上涂抹皮肤防护剂。〔2〕呼吸防护进入有毒物料的设备内作业或有毒物质浓度超标区域，应戴防毒面具及防护用品。呼吸防护面具包括防毒面具、氧气呼吸器等。〔3〕个人卫生保健①不准在被污染的环境中存放食品及就餐、饮水。饭前应洗手、漱口。②正确穿戴防护用品，下班后应洗澡。工作服不应与非工作服混放。③增加保健食品，增加营养，增强体质、增强身体抗毒害能力。④定期检查身体健康情况。⑤应备有一定数量的应急解毒药品。〔4〕中毒后应采取急救措施，有以下四个要领：①平安进入毒物污染区②迅速抢救生命③彻底去除毒物污染，防止继续吸收④送医院治疗7.1.3平安防护:〔1〕乙炔、合成、聚合三个工序属于甲级防爆单位；冷冻、离心枯燥岗位分别为乙级和丁级防火防爆岗位。〔2〕为了防止C2H2、VCM等气体、液体在设备管道中高速流动摩擦产生静电积蓄而起火爆炸的可能，一般液体的流速不超过4-5m/s，气体流速不超过10-15m/s，同时所有设备管道应设有消除静电装置，以使静电较快地导至地下。由于各工序都有可燃性气体向空气中排放，故在房顶均应设置防雷装置，各易燃气体放空管应装阻火器，以防雷击起火倒抽入设备内。〔3〕加强岗位操作的平安责任感，生产实践证明，操作不当，巡回检查不及时或误操作均会造成重大事故。〔4〕发生火警时，首先应力求镇静，看清火源及着火相关物质的性质，采用不同的灭火材料，并立即报告有关部门[15-18]。第7.2节环境保护废水的治理针对含悬浮物废水的治理一般是作为一级处理。常用的方法有筛分法、沉降法、过滤法、气泡浮上法、离心别离法等，使废水与悬浮物别离排放。本设计中对废水的治理采用混凝沉降法。混凝沉降法混凝沉降常用于处理沉降速度小于1cm/min的细小悬浮物以及去除重金属盐类、有机物、颜色、油份等。混凝沉降即在混凝沉降设备内投放一定数量的混凝剂，经急速搅拌、缓速搅拌，使之混合后发生反响生成絮状物，进行沉降〔约60-90min〕后别离。投入混凝剂的作用是水中胶体悬浮颗粒附聚搭接成较大颗粒或絮状物，便于沉淀别离。当单用混凝剂不能取得良好效果时，那么需投加助凝剂[19]。采用聚合氯化铝作为混凝剂、水玻璃作为助凝剂。聚合氯化铝作为混凝剂的特点：1除悬浮物效率高，药剂用量少，过滤性能好，温度影响小，适用于PH=5-9和含高悬浮物浓度的废水。2操作方便，腐蚀性小，劳动条件较好。3使用设备简单，处理费用低。水玻璃作为助凝