16700吨年PVC悬浮聚合工艺的设计说明

1、16700 吨 /年 PVC 悬浮聚合工艺设计摘 要【本设计是悬浮法生产聚氯乙烯（年产 16700 万吨）的工艺初步设计。该设计包括设计说明书和设计图纸两部分。设计说明书主要包括聚氯乙烯概述、制聚氯乙烯工艺方案的选择论证、悬浮法制聚氯乙烯的流程说明、工艺流程中助剂的选择及相关设备的选型等容，对悬浮法的工艺流程有一个较为详细的描述。设计图纸则包括工艺流程图。】关键词：悬浮法 ;聚氯乙烯 ;工艺流程说明Design of 16700 tons PVC suspension polymerization processABSTRACT【The design for the 16700 tons of

2、 PVC polymerization process design throughout the design file is composed by two parts of the design specification and design drawings. In the design manual, a brief introduction of PVC production status, development trends, performance, and the main purposes highlighted by suspension polymerization

3、 as the polymerization process production methods. In the design process, according to the requirements of the design task book to conduct a more detailed material balance and heat balance and the the polymerizer calculation process calculation and selection of equipment, a simple techno-economic ev

4、aluation of the entire device . Drawing of the design drawings, design drawings including process flow diagram of the polymerization reactor assembly drawing】KEYWORDS: PVC,suspensionpolymerizationprocess,productionprocess目录前言.3第 1章 概述 .41.1PVC 概述、发展状况及前景 .41.2聚合工艺实施方法 .5第 2章聚氯乙烯生产工艺流程设计 .102.1聚氯乙烯生产

5、工艺流程设计 .102.1.1聚氯乙烯生产工艺流程简述.102.1.2聚氯乙烯生产工艺流程图 .11图 2.1.2-1 聚氯乙烯生产工艺流程 .11图 2.1.2-2 工艺流程方框图 .12第 3章 物料衡算 .133.1主要工艺参数 .133.1.2车间物料衡算 .153.2釜数及投料系数的确定 .15第 4章热量衡算 .184.1热量衡算 .174.2循环冷却水用量 .19第 5章设备工艺设计 .205.1机器设备选型的原则 .205.2反应釜 .205.3汽提塔 .205.4混料槽 .205.5离心机 .21结论 .22辞 .23参考文献.24前言聚氯乙烯 (PVC) 是机械强度高等优异

6、性能年来建筑市场对PVC5 大通用塑料之一,具有耐腐蚀、电绝缘、阻燃性和,广泛用于工农业及日常生活等各个领域, 尤其是近产品的巨大需求,使其成为具备相当竞争力的一个塑料品种。世界PVC PVC糊树脂自20 世纪 30 年代开发以来, 已有近 80 年的历史。目前全糊树脂总生产能力约200 万吨 / 年 ,其中 ,西欧是PVC 糊树脂生产厂家最多、产量最大的地区。我国聚氯乙烯工业起步于上世纪50 年代，仅次于酚醛树脂是最早工业化生产的热塑性树脂，第一个PVC装置于1958年在锦西化工厂建成投产，生产能力为3000吨年。此后全国各地的PVC装置相继建成投产，到目前为止，我国有PVC树脂生产企业80

7、 余家，遍布全国29 个省、市、自治区，总生产能力达220 万吨年7075万 t/a 。PVC树脂在我国塑料工业中具有举足轻重的地位，同时PVC作为氯碱工业中最大的有机耗氯产品，对维持氯碱工业的氯碱平衡具有极其重要的作用。本设计针对PVC 生产工艺在国外的发展状况、工艺选择、产品性质、工艺流程及合成原理，相关的物料性质、物料衡算、能量衡算、设备选型、管道设计、经济分析以及尾气和三废的处理作了较为详细的阐述，以理论设计为基础，查阅了大量资料和书籍，力求与实际符合。本设计的容是在简要介绍聚氯乙烯发展状况及其性质、用途，工艺方法选择的基础上，重点介绍了采用悬浮聚合法生产PVC的工艺过程，产量为年产1

8、67000吨。设计的主要容有：1. 产品及原材料说明；2.生产方案的比较与选择；3. 物料衡算与热量衡算；4. 聚合釜计算；5.附属设备的设计及选型；设计图纸包括 1 工艺流程图；1 反应釜装配图由于经验不足，水平有限，设计中难免存在纰漏和不足之处，敬请指导老师批评指正。第1章概述1.1PVC 概述、发展状况及前景聚氯乙烯是仅次于聚乙烯的第二大通用塑料。自 1997 年以来， 聚氯乙烯的产量以3%/a 速度递增。 2001 年，全球聚氯乙烯生产能力已达到3 313万 t ，消费水平比2000 年略有增加，为 2882万 t 。 2003 年 7 月全球约有50 个国家、150 个厂家生产聚氯乙

9、烯，这一数据还在不断攀升4 。 2005年全球产量达3130 万吨，需求量达 3117 万吨。北美、欧洲(包括俄罗斯 )和非洲、远东地区超过全球聚氯乙烯产量和需求量4/5 ，悬浮聚合法树脂占生产聚氯乙烯树脂90% 以上， 2006 年世界聚氯乙烯产能3562 万吨，实际产量 3262万吨，产量的增长主要来自中国。2006 年我国 PVC 产业保持快速发展的态势，全年产能1099 万吨，实际产量 864.1 万吨，整体供求关系发生了较大的变化5 。预计到 2010 年我国 PVC 树脂的需求量将达1100万吨， 2020年将达到 2160万吨。预计到 2010 年全球 PVC 的需求量将达到 3

10、490 万吨， 2020 年将达到 4600 万吨。PVC 由氯乙烯 (VCM) 聚合而成，工业生产一般采用4 种聚合方式：悬浮聚合、本体聚合、乳液聚 合 ( 禽微悬 浮聚合 ) 、溶液 聚合。 其中悬浮法PVC(SPVC) 树脂产量最高，占80 ，其次是乳液法PVC(EPVC) ，本体法PVC(MPVC) 。VCM 悬浮聚合是以水为介质， 加入 VCM 、分散剂、 引发剂、pH 值调节剂等，在搅拌和一定温度条件下进行聚合反应；VCM 本体聚合仅在 VCM 和引发剂存在下进行，无分散剂、表面活性剂等助剂；VCM 乳液聚合在 VCM 、引发剂、 乳化剂、 H2O 以及其他助剂存在下进行而 VCM

11、溶液聚合是在 VCM 、；引发和溶剂存在下进行，这种方法有溶剂回收和残留污染问题，并且生产成本高，该方法已逐渐被悬浮法聚合或乳液法聚合代。目前，生产 PVC 树脂主要采用悬浮法， 少量采用乳液法及本体法。聚氯乙烯自工业化问世至今，七十多年来仍处不衰之势，占目前塑料消费总量的 29以上。到上世纪末，聚氯乙烯树脂大约以3的速度增长。这首先是由于新技术革命不断发展，产品性能也得到不断改进，促进用途市场的拓宽；其次是制造原料来源广，制造工艺简单，产品质量好。在耐燃、透明性及耐化学药品性能方面均较其它塑料优异。从目前世界主要聚氯乙烯生产国来说，一般耗用占其总量的20 30 。特别是60 年代以来，由于石

12、油化工的发展为聚氯乙烯工业提供廉价的乙烯资源，引起人们极大的注意，因而促进氯乙烯合成原料路线的转换和新制法以及聚合技术不断地更新，是聚氯乙烯工业获得迅速的发展。我国 PVC 树脂的消费主要分为两大类，一是软制品，约占总消费量的 37.o ，主要包括电线电缆、各种用途的膜( 根据厚度不同可分为压延膜、防水卷材、可折叠门等)、铺地材料、织物涂层、人造革、各类软管、手套、玩具、塑料鞋以及一些专用涂料和密封件等。二是硬制品，约占总消费量的53.0 ，主要包括各种型材、管材、板材、硬片和瓶等。预计今后几年我国 PVC 树脂的需求量将以年均约6.4的速度增长， 到 2011 年总消费量将达到约 1250

13、万吨，其中硬制品的年均增长速度将达到约7.0 ，而在硬制品中异型材和管材的发展速度增长最快，年均增长率将达到约10.1 。未来我国PVC 树脂消费将继续以硬制品为主的方向发展。中国聚氯乙烯工业有着广阔的发展前景,中国地大物博、人口众多,为聚氯乙烯产品提供了广大的市场。在进入21 世纪以后 ,我们要学习和借鉴国外的先进技术和发展模式,结合我国的具体情况,发展我国的聚氯乙烯工业。我们要发挥全行业的力量, 克服前进过程中的各种困难,一定能够在较短的时间赶上世界聚氯乙烯工业的先进水平。1.2 聚合工艺实施方法1.2.1 本体法聚合生产工艺本体聚合生产工艺，其主要特点是反应过程中不需要加水和分散剂。聚合

14、分2 步进行，第1 步在预聚釜中加人定量的VCM 单体、引发剂和添加剂，经加热后在强搅拌(相对第2 步聚合过程) 的作用下，釜保持恒定的压力和温度进行预聚合。当 VCM 的转化率达到8%-12% 停止反应， 将生成的“种子”送人聚合釜进行第2 步反应。聚合釜在接收到预聚合的“种子”后，再加人一定量的VCM单体、添加剂和引发剂，在这些“种子”的基础上继续聚合，使“种子”逐渐长大到一定的程度，在低速搅拌的作用下，保持恒定压力进行聚合反应。当反应转化率达到60%一 85%( 根据配方而定)时终止反应，并在聚合釜中脱气、回收未反应的单体，而后在釜汽提，进一步脱除残留在PVC 粉料中的VCM ，最后经风

15、送系统将釜PVC 粉料送往分级、均化和包装工序。1.2.2 乳液法聚合生产工艺氯乙烯乳液聚合方法的最终产品为制造聚氯乙烯增塑糊所用的的聚氯乙烯糊树脂（E-PVC ），工业生产分两个阶段：第一阶段氯乙烯单体经乳液聚合反应生成聚氯乙烯胶乳，它是直径0.13微米聚氯乙烯初级粒子在水中的悬浮乳状液。第二阶段将聚氯乙烯胶乳，经喷雾干燥得到产品聚氯乙烯糊树脂，它是初级粒子聚集而成得的直径为1100微米，主要是2040 微米的聚氯乙烯次级粒子。这种次级粒子与增塑剂混合后，经剪切作用崩解为直径更小的颗粒而形成不沉降的聚氯乙烯增塑糊，工业上称之为聚氯乙烯糊。1.2.3 悬浮法聚合生产工艺因采用悬浮法PVC生产技

16、术易于调节品种，生产过程易于控制，设备和运行费用低，易于大规模组织生产而得到广泛的应用，成为诸多生产工艺中最主要的生产方法。工艺特点：悬浮聚合法生产聚氯乙烯树脂的一般工艺过程是在清理后的聚合釜中加入水和悬浮剂、抗氧剂, 然后加入氯乙烯单体, 在去离子水中搅拌 , 将单体分散成小液滴, 这些小液滴由保护胶加以稳定, 并加入可溶于单体的引发剂或引发剂乳液, 保持反应过程中的反应速度平稳, 然后升温聚合 , 一般聚合温度在4570之间。使用低温聚合时 ( 如 4245 ), 可生产高分子质量的聚氯乙烯树脂；使用高温聚合时( 一般在6271 ) 可生产出低分子质量 ( 或超低分子质量) 的聚氯乙烯树脂

17、。 近年来 , 为了提高聚合速度和生产效率 , 国外还研究成功两步悬浮聚合工艺, 一般是第一步聚合度控制在 600 左右 , 在第二步聚合前加入部分新单体继续聚合。采用两步法聚合的优点是显著缩短了聚合周期, 生产出的树脂具有良好的凝胶性能、模塑性能和机械强度。现在悬浮法聚氯乙烯品种日益广泛, 应用领域越来越广 , 除了通用型的树脂外 , 特殊用途的专用树脂的开发越来越引起PVC厂家的关注 ,球形树脂、高表观密度建材专用树脂、消光树脂、超高( 或超低 ) 分子质量树脂等已成为开发的热点。本设计采用悬浮法PVC生产技术。1.3 产品原料及说明1.3.1产品性质及结构PVC聚氯乙稀是一种无毒、无臭的

18、白色粉末。电绝缘性优良，一般不会燃烧，在火焰上能燃烧并放出HCl，但离开火焰即自熄，是一种“自熄性”、“难燃性”物质。主要用于生产透明片、管件、金卡、输血器材、软、硬管、板材、门窗、异型材、薄膜、电绝缘材料、电缆护套、输血料等。聚氯乙稀具有阻燃（阻燃值为40 以上）、耐化学药品性高（耐浓盐酸、浓度为90的硫酸、浓度为60 的硝酸和浓度20的氢氧化钠）、机械强度及电绝缘性良好的优点。但其耐热性较差，软化点为80，于130开始分解变色，并析出HCL。聚 氯 乙 烯由 氯乙 烯 单 体 通过 自 由 基聚 合 而 成， 聚 合度 n 一般 在 50020000 围，其分子结构式如下：分子式：其中 n

19、CH2为平均聚合度， 一般为 CHCln350 8000 ，分子量为30000 1000001.3.1产品性能（1）典型的物理性质外观白色1.45g/cm3表观 密 度 0.4 0.65g/cm3（ g. ）热导率 2.1kW/ （ m.K）聚合 60-150 m本体聚合30 80 m混 20-80 m。粉末密度1.35 比 热 容 1.045 1.463J/颗粒大小悬浮糊树脂 0.1-2 m掺（ 2）热性能：无明显熔点85以下呈玻璃态，85-175呈弹态，175-190为熔融状态，190-200属粘流态，软化点75-85，加热到130以上时变成皮革状，同时分解变色，长期加热后分解脱出氯化氢。

20、（ 3）燃烧性能： PVC在火焰上能燃烧，并降解释放出 HCl，CO和苯等低分子量化合物，离火自熄。（ 4）电性能： PVC耐电击穿，它对于交流电和直流电的绝缘能力可与硬橡胶媲美，其介电性能与温度，增塑性，稳定性等因素有关。（ 5）老化性能：较耐老化，但在光照（尤其光波长为270-310nm 时）和氧化作用下会缓慢分解，释放出HCl ，形成羰基，共轭双键而变色（ 6）化学稳定性：在酸，碱和盐类溶液中较稳定。（ 7）耐溶剂性：除了芳烃（苯，二甲苯），苯胺，二甲基酰胺，四氢呋喃，含氯烃（二氯甲烷，四氯化碳，氯化烯）酮，酯类以外，对水，汽油和酒精均稳定。（ 8）机械性能聚氯乙烯抗冲击强度较高，常温常

21、压下可达10MPa。1.3.2单体氯乙烯（VCM ）的性质 纯度 99.98% （ wt ） HCL 含量1 ppm （ wt ） 铁含量 1 ppm（ wt ） 水含量 60 ppm（ wt ） 醛含量 5.0 ppm（ wt ） 压力 为 0.6MPa ，温度 为常 温 。 VCM主要性氯乙烯分子式为C2H3Cl，分子量 62.51 ，常温常压下为无色，带有甜香味气体，易燃易爆，遇到空气可形成燃烧爆炸，在空气中爆炸围为4 22%，有毒，性质活泼，能起加成反应和易起聚合反应。沸 点（ 0.1MPa ）为 -139，熔点为-159.7 。 聚合放热量 1554KJ/kg.m ，聚合时的体积收缩

22、率为35%。 导热系数 0.17956J/ （ .S.K）。液体导热系数：（ 20 ）0.142J/ （ .S.K ）第 2 章聚氯乙烯生产工艺流程设计2.1 聚氯乙烯生产工艺流程设计2.1.1聚氯乙烯生产工艺流程简述氯乙烯单体和软水、引发剂及其他助剂加入聚合釜中，升温发生聚合反应，反应结束后，将釜悬浮液送到碱处理槽，未反应氯乙烯从碱处理槽排出，经泡沫捕集器送至气柜。将碱处理槽升温进行碱处理生成物，然后将生成物送至离心机进行脱水和冲洗。脱水后的生成物经螺旋输送机送至气流干燥器干燥，再经沸腾床干燥器干燥，干燥好的树脂经滚筒筛过筛，成品经计量包装送至仓库。其主要操作流程如下：（ 1）聚合 悬浮聚合

23、的过程是先将去离子水用泵打入聚合釜中启动搅拌器 ,依次将分散剂溶液、引发剂及其他助剂加入聚合釜。然后，对聚合釜夹套通入蒸汽和热水，当聚合釜温度升高至聚合温度（50 58）后，改通冷却水，控制聚合温度不超过规定温度的正负0.5 。当转化率达6070 ，有自加速现象发生，反应加快，放热现象激烈，应加大冷却水量。待釜压力从最高 0.687 0.981Mpa 时 ,可泄压出料 ,使聚合物膨胀。 因为聚氯乙烯粒的疏松程度与泄压膨胀的压力有关，所以要根据不同要求控制泄压压力。未聚合的氯乙烯单体经泡沫捕集器排入氯乙烯气柜，循环使用。被氯乙烯气体带出的少量树脂在泡沫捕集器捕集下来，流至沉降池中，作为次品处理。

24、（ 2）碱处理 聚合物悬浮液送碱处理槽， 用浓度为 36 42的 NaOH溶液处理 ,加入量为悬浮液的0.05% 0.2%, 用蒸汽直接加热至70 80 ,维持 1.5 2.0h, 然后用氮气进 行吹气降温至 65 双 下时 ,再 送去过滤和洗涤。碱处理的目的：破坏残存的引发剂、分散剂、低聚物和挥发性物质，使其变成能溶于热水的物质，便于水洗清除。（ 3）树脂的干燥 聚氯乙烯树脂的干燥方法采用二段干燥法，即气流干燥器与沸腾床干燥器结合使用，其中气流干燥器脱除的是树脂上的表面非结合水，沸腾床干燥器脱除的是树脂部结合水。（ 4）脱水与成品 在卧式刮刀自动离心机或螺旋沉降式离心机中，先进行过滤， 再用

25、 70 80热水洗涤二次。 经脱水后的树脂具有一定含水量，经螺旋输送器送入气流干燥器，以140 150 热风为载体进行第一段干燥，出口树脂含水量小于4%；以 150160 热风吹送至旋风分离器组分离，树脂含水降至1% 左右；再送入以120热风为载体的沸腾床干燥器中进行第二段干燥，得到含水量小于 0.3% 的聚氯乙烯树脂。再经筛分、包装后入库。2.1.2聚氯乙烯生产工艺流程图图 2.1.2-1 聚氯乙烯生产工艺流程图 2.1.2-2 工艺流程方框图第3章物料衡算3.1 主要工艺参数1、产品类型：选用疏松型。2、聚合反应时间： 5h3、聚合温度 ： 57 O C4、操作周期： 9h表 3.1-1乙

26、烯悬浮聚合操作周期工序设计值 min1、水相加料302、抽真空153、加 VCM154、加热到 570 C305、恒温聚合时间3006 、回收单体607 、出料308、清釡60聚合周期540（ 9h）5、年平均操作时数：7200小时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%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、系统损失率表 3.1-2系统损失率部位损 失 率（ kg/kg 聚 合物）回收损失0.25

27、%放空损失0.51%聚合浆料损失0.03%出料浆料损失0.01%汽提损失0.1%混料浆料损失0.01%离心损失0.25%干燥损失0.13%筛分0.21%精馏损失3.5%3.1.1年投料的物料衡算因为产品的最后产量为16700 吨，由表 2.1 系统损失率可以计算出系统年初始投料量：筛分损失率为0.21%则筛分时产量为： 36000 （ 1-0.21% ） =16735.1 吨干燥时损失率为0.13% 则干燥时产量为： 16735.1 （ 1-0.13% ） =16756.9 吨离心时损失率为0.25% 则离心时产量为：16756.9（ 1-0.25% ） =16798.9 吨混料时损失率为0.

28、01% 则混料时产量为：16798.9（ 1-0.01% ） =16800.6 吨汽提时损失率为0.1%则汽提时产量为：16800.6（ 1-0.1% ） =16817.4 吨出料时损失率为0.01% 则出料量的产量为： 16817.4 （ 1-0.01% ） =16819.1 吨聚合时损失率为 0.03%+0.25%+0.51% 则聚合时 VCM投料量为： 16819.1 （ 1-0.03%-0.25%-0.51% ）=16953 吨因为聚合时的转化率为 90% 则聚合时共投料量为：36545.5/90%=18836.7吨3.1.2车间物料衡算投入单体的计算：假设投料系数为0.8 ，釡的体积

29、为80m3，在 57时， =837 kg/m3= 986.6kg/m3VCMH2 O设每次投入单体的质量为X ，则X/837+ 1.8X/986.6=80 0.8得： X=21197.7kg以 80m3釡为例，每次投入单体 21197.7kg 。因转化率为90%，则反应得到聚合物G1=21197.7 90%=19077.9kg,回收时损失的VCM为 0.25%，则 G2 =19077.9 0.25%=47.7kg放空时损失为0.51%，则 G3=19077.9 0.51%=97.3kg聚合损失 0.03%，则 G4=19077.9 0.03%=57.2kg出料前的树脂重量为G5= G1 G2

30、G3 - G 4 =19037kg3.2 釜数及投料系数的确定因为每台釡年平均要工作7200小时，而每生产一次的周期为9小时，年投料量（ VCM）为 18836.7 吨，每釡的出料量为G（ 19吨），选择投料系数为10.9 ，先用 80 m3 的标准釡，V VCM=18836.7 1000/837=22505 m 33V 水 =1.8 18836.7 1000/986.6=34366.4 m 所需要釡的台数为(22505 +34366.4) /(80 0.8 (7200/9)= 0.98台，取整数为 1台。调整后的投料系数为0.89实际的投料系数计算：(22505 +34366.4)/( 80

31、 1 800)=0.89 可取 0.89 。每个釡所需的VCM的体积为：22505 /(7200/9)=28.1 m每釡所需的水的体积为： 34366.4 /(7200/9)=43.0 m 根据原料的配方得：33表 3.2-1原料VCM水引发剂分散剂其他助剂重量， kg25319.742423.89.4118.84适量反应釜体积为 80 m3（1） 投料投料温度为 20，单体 23544.8911=25.85m 3，水 42380.6 997.7= 42.48m 3，投料体积 28.85+42.48=68.33m 3 ；空余（气相）体积 =80-68.33=11.67m 3（ 2） 升温升温到

32、期 57，单体重度d依温度 t 变化d=0.9471-0.001746t-0.00000324t2得： 20时 d=0.910； 57 时 d=0.83在 57 时体积：单体23544.8 837=28.12m 3 ，水 42380.6 986.6=42.96m 3 ，物料总体积： 28.12+42.96 =71.08m3空余（气相）体积：80-71.08 =8.92m3（ 3） 反应结束：转化率为 90%，树脂真实密度为 1.4 t/m 3则此时树脂体积： 23544.8 90%（ 1-0.51%-0.25%-0.03%）=21022.92kg21022.92/1.4=15.02m3未聚合单

33、体体积：28.12 0.1=2.81m 33物料总体积：42.96+15.02+2.81=60.79m空余（气相）体积：80-60.79=19.21m 3第4章热量衡算4.1 热量衡算设夹套热水温度为62将聚合釜加热至57 ；其热损失为5%。进入聚合釜的VCM量 W3W=每个釡所需的VCM的体积 57下的 VCM的密度（ 837kg/m ）VCM比热容 C p20 =1.352J/(g.K)Cp50 =1.53J/(g.K)C p57C70=1.63J/(g.K)=1.57J/(g.K)p水的参数20 10 30 C 水=（ C水+C水） /2=4.182 J/(g.K) 20 水 = （ 水

34、10 + 水30 ） /2=997.7kg/m 3VCM聚合热 1540 KJ/kg聚合搅拌功率 163KW单体转化率 90%设 VCM进料温度 20 聚合温度 57 基准温度 0 1、进入聚合釜的热量Q入A、单体带入热量20.t5Q =WC1=23544.8 1.352 20=6.37 10 KJ1pB、聚合反应热Q2=W.90%.1540=23544.8 0.9 1540=3.26 107 KJC、搅拌热H=163KW 7=163 3600 7 =4107600KJD、单体升温吸热Q=W. C6pt=23544.8 (1.352+1.57)/2 (57-20) =1.27 10 KJ3E、

35、去离子水带入热量水20 .t 1 =42380.6 4.182 20=3.54 106KJQ4=W C水F、去离子水升温吸热水t=42380.6 (4.182+4.175)/26Q5=W C水 (57-20) =6.55 10 KJ2、从釜带走的热量Q出A、有机物带出热量Q6=WCpt=23544.8 1.57 57=2.11 10 6KJB、釜表面散热Q 7 =5%Q入 =5%（ Q1 +Q2 +H+Q3+Q4 +Q5） =2.44 106 KJC、去离子水带出热量Q8=W水 C水 t=42380.64.175 57 =1.01 107 KJD、冷却水带走热量由Q入=Q出得Q9=Q1+Q2

36、+H+Q3+Q4+Q5 -Q6 -Q7 -Q8 =3.42 10 7KJ4.2 循环冷却水用量设循环冷却水从 10升到 4010时 Cp 水 =4.194KJ/(kg. )40时 C p水 =4.174KJ/(kg. )C pm=4.183KJ/(kg. )=Q9p75W/(Ct)= 3.42 10 /(4.18310 kg水V 水 = W 水 / =2.73 105/996 =273.63m 3因恒温时间为300min ，假设冷却水主要在此期间通入，则冷却水的流量：273.63/(30060)=0.015 m3/s表 4.2-1热量衡算汇总表物料带入热量Q 1/ （KJ）6.37 105聚合

37、热 Q2水/ （ KJ）3.26 107搅拌热 H/ （ KJ）4.11 106单体升温吸热Q 3/ （KJ）1.27 106去离子水带入热量43.546Q /（ KJ） 10去离子水升温吸热Q5/（ KJ）6.55 106有机物料带出热 Q6 / （ KJ）2.11 106第 5章设备工艺设计5.1机器设备选型的原则设备的选择和计算必须充分考虑工艺上的要求，力求做到技术上先进，经济上合理，亦即选用的设备能与生产规模相适应，并应获得最大的单位产量；能适应产品品种变化的要求，并确保产品的质量；能降低劳动强度，提高劳动生产率；能降低原材料及相应的公用工程（水，电，气）的单耗；能改善环境保护，设备制

38、造较易，材料易得，操作及维修保养方便。设备选择时，要能完全满足上述方面的条件是相当困难的，但一定要参照上述几个方面对拟采用个设备进行详尽地比较，并拿出最佳的方案来。作为工业生产，不允许把不成熟或未经生产考验的设备用于设计。设计中所选用的设备不但技术性能要可靠，设备材质也要可靠。对从国外引进的设备，同样必须强调设备及其所采用材质的可靠性，特别对生产中的关键设备，一定要在充分调查研究和对比的基础上，作出科学的选定。5.2反应釜聚合釜是 PVC生产中的关键设备， 聚合釜技术水平的提高保证了先进的生产工艺得以实现。在小型釜时期，其容量为十几立方，釜体的材质是搪瓷釜和不锈钢釜并存的，以釜壁光洁、粘釜较轻

39、、造价低廉而优于不锈钢釜。其后不锈钢釜的抛光技术有所改进，粘釜问题在应用了涂布、高压水清釜技术后有所缓解，由于复合钢板造价低，易于加工，可向大型化发展，并具绝对优势。80 m 3的聚合釡主要工艺参数如下：体积：80 m3直筒长：5000mm径：4000mm长径比：1.25:1电机功率：2228 kW搅拌转速：197250r/min加 VCM： 1014.44kg/min加水：1127.16kg/min聚合釜的结构特点如下：（ 1）采用二层三叶后掠式搅拌器。该搅拌器的设计是经过搅拌冷模试验，运用搅拌放大技术进行的优化设计，从而保证了最佳的树脂产品质量( 颗粒型态与粒径分布) 和最低的能量消耗。（

40、 2）良好的传热结构和传热能力为聚合釜可以达到高的生产强度提供了可靠的保证。（ 3）搅拌传动系统置于釜体下部，采用底伸式搅拌轴，运行平稳，检修方便。（ 4）轴封采用双端面机械密封，机封上部在釜物料和上密封面之间设有连续注水通道，有效地隔离物料与密封面的接触，保证机封长期可靠运行。（ 5）釜体表面采用复合电解研磨抛光，表面粗糙度Ra0.1 m，釜上还配有喷淋涂釜装置，所以该釜的防黏釜问题已经得到很好的解决。5.3汽提塔选用穿流式（无溢流管）的筛板的汽提塔。这种处理浆料的筛板塔，采用无溢流管式大孔径筛板，筛孔直径选用20mm，筛板有效开孔率选用11%。为使浆料经处理后，残留单体降到400ppm以下，汽提塔设置20块筛板保持板间距离 300mm。为保证气液接触时筛板上泡沫高度的均匀，空塔气速在1m/s ，筛板孔速 10m/s ，物料停留时间表48分钟。