【50kta聚氯乙烯聚合工段工艺设计12000字（论文）】

I[关键词]聚氯乙烯；悬浮聚合法；反应釜设计与选型 11.1PVC的重要性 1 11.3PVC生产方法 21.4近年来国内PVC行业发展 21.4.1目前我国PVC行业的特点 21.5国外PVC发展状况 1.6PVC技术的发展 61.7PVC发展前景 61.8PVC工业发展趋势 7 82.1工艺流程 82.2PVC生产原理 92.3原料配方 102.3.1引发剂 102.3.2分散剂 2.3.3终止剂 2.3.4防粘釜剂 Ⅱ2.3.5其他助剂 2.4聚合系统 112.5汽提系统 2.5.1浆料汽提系统 2.6干燥系统 2.6.1旋流干燥长处 3聚合釜设计及选型 3.1聚合釜物料衡算 3.2聚合釜容积计算 3.3聚合釜热量计算 3.4聚合釜釜体设计 3.5夹套设计 3.6夹套和筒体设计及材料选择 3.6.1夹套厚度计算 3.6.2夹套封头厚度计算 183.6.3筒体厚度设计 193.6.4筒体封头厚度 193.7搅拌器选型 203.7.1搅拌器附件设置 203.7.2搅拌功率 203.8反应釜传热系数以及传热面积的计算 3.9热水流量以及加热时间计算 23.10冷却水流量 3.11进出料计算 3.11.1进料计算 3.11.2出料计算 3.11.3出料槽计算 4汽提塔相关计算 4.1汽提塔物料计算 4.2汽提塔热量衡算 5离心机和旋风干燥器相关计算 5.1离心机物料衡算 5.2旋风干燥器物料衡算 5.3旋风干燥器热量计算 6其他设备设计与选型 6.1底座的选择 336.2人孔的设计 6.3计量槽设计 6.4主要管道设计与选型 6.5泵的计算和选型 7废水处理 407.1废水的处理 407.2废水处理标准 7.3废水的处理方法 40致谢 参考文献 4111牢固耐用，但是由PVC所产出的东西，普遍不会放到食用的东西里。是因为在造PVC的时候放进去了一些不利于健康的添加剂。在世界上的塑料年产13500万吨的时候，PVC就能有25%的比例。PVC在某些领域有着极大的在防火上有着较好的用途。让人难搞的是它在被点燃的22溶液聚合，本体聚合，乳液聚合和悬浮聚合是用来生产PVC的四大常用的来法国的ATO公司经过大量的实验和创新终于解决了这些难题，欧美国家的一33了谋生存，求出路，纷纷开始寻找机会，其中最多的就是进行外贸，将自己的PVC出口向世界各地。在满足我国的PVC使用情况下，每年的外贸趋势都在不不断增长。中国制造的PVC如今也在世界上占据着不可替代的重要位置，各个格在2002年又有所回升达到了6000元一吨。2003年由于国际社会对中国出口4其他5%电线电缆6%_管材40%软膜、片14%.软棒、管9%_吹塑制品6%_硬膜、片6%_铺地资料2%_图2-1各行业PVC使用情况55出口量国内自给率%7几近乎占据了约90%的份额。在大环境的驱使下，由于我国现在以出口为主，而以前向我国售卖PVC的国家只能领求出路去消化自家多余的PVC,以保住自己另类的也导致了房地产行业的不景气，其使用PVC的用量自然而然的下降，发利润。当下的情况是用乙烯作为基础材料合成PVC的国家高达90%,代表国家66上世纪的时候，电石乙炔是当时主要生产PVC的战过后，电石乙炔的发掘有了极大的发展，生产量在不断的上涨，1965年的时候，有统计说各个国家的总和量有750万吨。虽然总量很多，但是这种方法能耗较高，也使得电石增值，原材料的价格上升，直接导致了PVC产量的下降。为表2-2生产VC所用需成本原料成本(美分/磅)乙炔法聚合法乙烯氧氯化法乙烷氧氯化法4农村城镇化的进行，一时间PVC的需求量又开始有了大幅度的提升，农村以及新兴的灌溉技术，也会使用不少的PVC管，种菜的大棚需要PVC膜等等。所以PVC的技术需要不断的创新，永不止步，因此长久来看，我国的PVC前途77所替代。出现越来越多的环保可降解对环境友好的PVC,且工艺更加简单，能88干燥。当加热后的风进到气流干燥管以后，PVC的树99按生产配方中各助剂分别按规定浓度配制。加入去离子水，VCM单体，其他助剂后，继续搅拌510min使这些组分溶解或分散均一，把搅拌停掉。用N₂转换釜内空气。接着把VCM新的还有回收来的，都放到聚合釜里面(有比例)。压力下降至0.460.56Mpa,就可以准备把料浆弄出来了。nCH₂=CHCl→(CH₂-CHCl)n外观备注氯乙烯易液化乙炔易燃高沸物引发剂白色乳状液体白色菱形状晶体分散剂淡黄色粉末状结晶白色粉末状结晶工业品热稳定剂液体锌工业品消泡剂MEA(聚醚)工业品终止剂工业品防粘釜剂-工业品以上的效果，目前工业上选择使用L-9和420H型分散剂，两种结合生产出来的是双酚A,经过实际生产可知双酚A具有一定的终止能力，而且会使PVC树脂有能除去多余残留的引发剂，一箭双雕较为满意，美中PVC聚合反应中的一道重要工序。有一个防止黏釜的聚合釜，这个反应的传热里面。放进去一些VCM,过一段时间以后呢，他的这个温度就逐渐升起来了。的VCM,汽提结束后的浆料，被分离器分离，冷凝液进去废水槽，浆液送至干(1)干燥过程能耗低干燥系统中，旋风分离器里面会经过大部分的热空气(一般是75%),不太(2)投资少大约有20%的气体经过干燥床，很大程度上减少了设备的有效体积，减少了(3)控制简单3.1聚合釜物料衡算经验得，通常聚氯乙烯的转化率为80%-92%,此次取85%的转化率。3.2聚合釜容积计算本设计的VCM转化率为85%,则每个釜所需VCM:助剂质量：M₃=M×0水的密度：P₂=1.0×10³kg/m³V₁=M₁/p₁=64.1×10³kg/0.831×10³kg/m³=7V₂=M₂/P₂=96.15×10³kg/1.0×10³kg/m³=n=199.179m348m3=4.15个)=5个)3.转化率为85%,那么Q₃=1532kJ/kg×64.1?10³kg×8冷水进温度20℃,出□40℃,所需冷水量出去热量物料带入聚合釜的热量Q₁物料加热所需要的热量Q₂聚合放出的热量Q₃出料带出的热量Q4损失热量Q₅其中：V。是封头容积，采用椭圆形封头，封头直径等于筒体公称直径取夹套直径根据经验取3500mm,夹套封头直径也取3500mm,聚合釜筒体和上封头连接，因此法兰与夹套距离取200mm,则查表的筒体封头直边高度为40mm,曲面高度800mm,夹套封头直边长度为40mm,曲面高度为875mm,所以夹套直边长度为：材料选用16MnR,当处于设计温度时，许用应力为170MPa,则D------夹套内径，即公称直径3500mm表3-2钢板负偏差表2负偏差负偏差1其中K=1,则所以封头厚度：δ=12.1+2.8=14.9mm,根据规准，取封头厚度为16mm,根据实际生产经验可知，筒体的内压大于压，即算内压2MPa,则C------腐蚀裕量，取2mm筒体材料选用16MnR钢材，则查上表得钢板的负偏差为0.8,那么实际厚度δ=24.3+0.8=25.1mm,规整后取2规整后取26mm,同筒体厚度数量4块N----功率数值此次设计选择48m³聚合釜，聚合釜内有蛇管进行热水加热。釜内的蛇管自当管内的热阻忽略不计的时候，那么:式中：α-蛇管内传热系数又因为有流动的二次效应，因此α₁>α₀,所以即K≈α。式中：Nu-努赛尔特准数由上述计算可得：反应釜搅拌槽直径所以综上所得：K≈α₀=4352.4W/(m²K)水比热容Cp=4.173kJ/那么:将式(5-8)代入式(5-7),积分：3.10冷却水流量聚合反应是放热反应，如果要在57℃保持不变，就要用蛇管冷凝夹套把多式中：m-反应应物的质量g;H-每摩尔反应物的反应热J/mol;注水速度为0.9m³/h,连续注水180分钟。注水为293K下的常温水，因此应考虑M-中间间注水的质量kg;式中：K-总传热系数，W/(m²K)Cp-冷却水的比热却水kJ/(kgK);T₂-冷却水的人口温度，K。本设计的聚合周期为8小时。聚合反应通冷却水的时间取4小时，即240min.假设：冷却水的进口温度为293K,冷却水的出口温度为303K解得：F₁=16.5m²而F₁要在(11.25)F即(9.2411.55)之间才合理，上述明显不合理。按照上面的计算再来一次，然后得到在296K比较好点由生产经验得，一般去离离子/VCM质量=1.5:1,助剂质量/VCM质量=0.15%时产率最大，各个工段的损耗：出料槽0.2%;汽提：0.2%;离心：0.8%;干燥0.3%;总和为2%。每年所需VCM单体质量M₀=50000t助剂质量：M₃=M×0.0015=64.1×0.0015=0.10(t)进料的总质量：M=M₁+M₂+M₃=160.4(t)根据经验得单体一般损失1%,去离子水和助剂质量没有变化M₃'=M₁-M'-M₂'=64.1-54.5-0.64M=M+M₃'+M₂+M₃=54.5+9+96.15+0.1质量/t出料质量/t去离子水9助剂助剂总计总计如果有9%(按照进料计算),PVC损失0.2%剩余VCM质量：W₂=M₃'-W₁=9-5.8=3.2(t)损失PVC质量：W₃=M×0.2%=54.5×0.2%=0.11(t)M=W₂+W₄+M₂+M₃=3.2+54.4+96.15+0.序号品名进料量/t出料量/t1损失0.129回收5.83水4助剂此过程回收2%VCM单体，PVC预计损失0.2%,由经验得水和助剂无损失除去VCM质量：W₁'=M₁×2%=64.1×2%=1.3(t)PVC损失质量：W₄×0.2%=54.4出料PVC质量：W₂'=W₄×99.8%=54.4×99.8%=54.3(t)序号品名进料量/t出料量/t12回收3.23水4助剂进料温度：60℃取塔顶温度：80-90℃,塔底温度110℃对于VCM:T(平均)=95℃水的蒸发焓：2259.33kJkgxkg/h×0.85×2259.33kJ/kg=Q₁+Q₂=3139.33×10³kg/h得x=1634.75离心机和旋风干燥器相关计算本工段除去80%的水和全部助剂除去水的质量：96.15×80%=76.92(t)假设损耗0.8%的PVC则剩下的PVC和水的质量：损耗0.3%除水分：96.15×20%×99.7%=19.2(t)PVC质量：54.3×99.7%=54.则PVC年产量为：54.3×300=50500(t/a)序号VCM单体/t水/t助剂/t其他/t聚合釜进料9损失单体0.641出料槽出料回收单体3.5几乎无回收单体5.8离心分离除水76.92PVC损耗0.2%总计干产品5.3旋风干燥器热量计算大约有80%的水被分离出去，如果到了旋风干燥器里的的物料含水量为20%。则：水的蒸发焙：2259.33kJkg;热空气进口温度：取130℃;干燥床进口温度：取80℃热空气温度：取120℃出料数值含水量大约有0.3%,则=2.875×10₃kg×2259.33kJ/k水蒸气冷凝量取85%4.设热空气流量ykg/h,进口温度130℃,泛气温度80℃ykg/h×0.9545kJ/kg.k×50+Q₃=Q₁+Q₂解之得：x=163.8×10³kg/h6其他设备设计与选型JB/T4725-92耳座BN7夹套内公称压力，m2搅拌器型号2电机功率，KW支座型号悬挂式支座件号标准号名称材料/类别代号/V1筒节12法兰120(锻件)石棉橡胶垫片3垫片柔性石墨复合垫聚四氟乙烯包覆垫4法兰盖15螺柱6螺母7吊环18转臂19垫圈2024级吊钩1环1无缝钢管1支承板1V₁=64.1×10³/4/0.381×10³=规整后取25m³(2)去离子水计量槽设计V₁=96.15×10³/4/1×10³=24规整后取31m³(3)助剂计量槽设计由于助剂量少故将其计量槽扩大至取5m³(4)料浆槽设计V₁=54.4×10³/4/1.28×10规整取22m³序号设备公称容积m312去离子水计量槽3546.4主要管道设计与选型碳钢管计算公式：D=282G⁰52p-0.37质量t相对密度kg/m³氯乙烯去离子水(1)氯乙烯进料管计算选型质量流量：m,=12.82×10³/0.25=5.1×10⁴kg/h(2)去离子水进料管计算选型质量流量：m,=19.23×10³/0.25=7.7×10⁴kg/h取u=8m/s,由Vs=uπD²/4得(3)助剂进料管计算选型质量流量：m,=0.02×10³/0.25=80kg/h体积流量：(4)出料管计算选型质量流量：mg=10.9×10³/0.25=4.36×10⁴kg/h查《化工原理》上册得(5)热水管计算选型进料时间：1h质量流量：mg=10.9×10³/1=29750kg/h取u=1m/s,由Vs=uπD²/4得(6)冷却水计算选型进料时间：6h质量流量：m,=32.85×10³/6=54750kg/h(1)氯乙烯进料泵查阅《化工原理》可知λ=0.03590°弯头ζ=0.75根据流量Vs=0.017m³/sHe=7.7m(2)去离子水进料泵方法同(1):选用泵型号：IS100-65-200的泵。(3)助剂进料泵方法同(1):选用泵型号：IS50-32-250的泵。(4)出料泵方法同(1):选