18500吨每年聚氯乙烯悬浮聚合工艺设计课程设计说明书讲解

1、洛阳理工学院课程设计18500吨/年聚氯乙烯悬浮聚合工艺设计摘要本文讲述了我国聚氯乙烯工业生产技术的发展进程和目前状况，包括原料路 线、工艺设备、聚合方法等。本设计采用悬浮法生产聚氯乙烯，介绍了采用悬浮 法生产PVC树脂工聚合机理，工艺过程中需要注意的问题，包括质量影响因素, 工艺条件及合成工艺中的各种助剂选择，对聚合工艺过程进行详细的叙述。并且 从物料衡算、热量衡算和设备计算和选型三个方面进行准确的工艺计算，对厂址 进行了选择，采取了防火防爆防雷等重要措施，对三废的处理回收等进行了叙述, 画出了整个工艺的流程图。关键词：聚氯乙烯，生产技术，悬浮法，防粘釜技术洛阳理工学院课程设计Design

2、of 16500 tons / year PVC suspension polymerizationprocessABSTRACTThis article tells the story of China's PVC industry production technology of the development process and current situation, including raw material route, process equipment, polymerization methods and so on. The design and producti

3、on of PVC by suspension method, the paper introduces the production of PVC by suspension method resin polymerization mechanism, need to be aware of the problems in the process of technology, including the quality influencing factors, technical condition and various additives in the synthesis process

4、 selection, description of how the polymerization process in detail. And from material balance, heat balance, and equipment selection three aspects to carry on the accurate calculation and process calculation, on the site selection, adopted the lightning protection and other important measuresfor fi

5、re and explosion prevention, the treatment to three wastes recycling and so on has carried on the narration.KEY WORDS: polyvinyl chloride, the production technology, the suspension method, anti-sticking reactor technologyII洛阳理工学院课程设计目录前 言 1第1章总论21.1 国内pvc发展状况及发展趋势 21.2 聚合工艺31.2.1 单体合成工艺路线 31.2.2 聚合工

6、艺实践方法 41.2.3 原料的选择51.2.4 原料的配比 61.2.5 设计所用物料的物理性质 71.2.6 主要工艺参数 81.2.7 聚合反应过程工艺流程叙述 10第2章工艺计算132.1 物料衡算132.1.1 年投料的物料衡算 132.1.2 车间的物料衡算 142.1.3 金数及投料系数的确定 142.1.4 热量衡算162.1.5 循环冷却水用量 17第3章设备工艺设计193.1 机械设备选项的原则 193.1.1 满足工艺要求 193.1.2 设备成熟可靠 193.1.3 尽量采用国内设备 193.1.4 100立方米反应釜 193.2 汽提塔203.3 混料梢203.4 离

7、心机203.5 干燥器21iii洛阳理工学院课程设计结论22谢辞23参考文献24IV洛阳理工学院课程设计前言聚氯乙烯（PVC）是由氯乙烯单体（VCM ）均聚或与其他多种单体共 聚而制得的合成树脂，聚氯乙烯再配以增塑剂、稳定剂、高分子改性剂、 填料、偶联剂和加工助剂，经过提炼、塑化、成型加工成各种材料。在现 代工业生产和人类生活中起着举足轻重的作用，因此PVC的生产和技术的改进越来越受到现代人的关注！本设计是以氯乙烯单体为原料，对年产能力为18500吨的PVC聚合工艺设计， 以有关化工设计资料作参考，按课程设计大纲和设计任务书的要求进行设计。本设计的内容是在简要介绍聚氯乙烯发展状况及其性质、用途

8、，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18500吨。设计的主要 内容有：1、生产能力计算；2、原料及制备；3、物料衡算、热量衡算；4、工艺参数确定；5、聚合反应釜计算； 6、产物后处理工序。设计图纸包括 1张工艺流程图；1张聚合釜装配图。本设计旨在理论学习的基础上，结合生产实践，熟悉工艺流程、生产方案的选择、设备的选型等，掌握工艺 设计中的物料衡算、能量衡算、设备的计算、选型，对参考文献的查阅与 学习等的方法。洛阳理工学院课程设计第1章总论1.1 国内外PVC发展状况及发展趋势聚氯乙烯(PVC)是五大热塑性合成树脂之一，塑料制品是最早实现 工业化的

9、品种之一。可通过模压、层合、注塑、挤塑、压延、吹塑中空等 方式进行加工，而且具有较好的机械性能、耐化学腐蚀性和难燃性等特点，以其低廉的价格和非常突出的性能而广泛地用于生产板材、门窗、管道和 阀门等硬制品，也用于生产人造革、薄膜、电线电缆等软制品。近年来， 尽管在发达国家受到来自环保等多方面的压力，但世界对的总需求量仍出 现稳定的增长态势。1992年，世界 生产能力约为二千二百万吨，需求量为1900万吨；2002年世界总产能约为三千四百万吨，消费量约为二千八百万吨；2009年世界生产能力已上升到约三千九百万吨，需求量约为三千七百万吨；2010年世界生产能力为4300万吨，需求量4200万吨。尽管

10、目前世界对 PVC的生产和使用存在许多争议，特别在欧洲，对 PVC生产和制品的环保制 约政策越来越严厉，但由于性能优良，生产成本低廉，仍具有较强的活力， 特别在塑料门窗、塑料管道等建材领域。我国聚氯乙烯(PVC)工业起步于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1。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余家，遍布全国29个省、市、自 治区，总生产能力达 220万吨/年。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

11、 、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 溶液聚合是在 VCM、；引发刘和溶剂存在下进行，这种方法有溶剂回收和 残留污染问题，该方法已逐渐被悬浮法聚合或乳液法聚合代替。目前，生洛阳理工学院课程设计产PVC树脂主要采

12、用悬浮法，少量采用乳液法及本体法现在，国内引进PVC生产技术及设备的项目有二十项左右，其中生产能力最大的两套设备是上海氯碱股份有限公司和齐鲁石化总公司的年产 20万吨悬浮法 PVC树脂装置，采用日本信越公司技术。北京化工二厂、 锦西化工厂、福州化工二厂引进美国B. F古德里奇公司悬浮法 PVC树脂生产技术，生产高型号树脂，其它还有引进美国西方化学公司的高型号树 脂和釜式汽提技术及设备，法国阿托公司、前德国布纳公司、日本吉昂公 司、日本钟渊公司、日本三菱公司的糊树脂生产装置和技术、法国本体聚 合技术和设备等，这些技术和设备的引进，使我国PVC树脂的生产技术和 水平有了很大提高，产品品种有所增加，

13、带动了我国 PVC工业的发展2。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 %0未来我国PV

14、C树脂消费将继续以硬制品为主的方向发展3。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内赶上世界聚氯乙烯工业的先进水平1.2 聚合工艺1.2.1 单体合成工艺路线乙快路线：原料为来自电石水解产生的乙快和氯化氢气体，在催化剂氧化汞的作 用下反应生成氯乙烯。具体工艺为：从乙快发生器来的乙快气经水洗一塔温度降至35 C以下，在保证乙快气柜至一定高度时，进入升压机组加压至80kpa

15、G左右，加压后洛阳理工学院课程设计的乙快气先进入水洗二塔深度降温至10C以下，再进入硫酸清净塔中除去粗乙快气中的 S、P等杂质。 最后进入中和塔中和过多的酸性气体，处理 后的乙快气经塔顶除雾器除去饱和水分，制得纯度达98.5%以上，不含S、P的合格精制乙快气送氯乙烯合成工序。乙快法路线 VCM工业化方法，设备工艺简单，但耗电量大，对环境 污染严重。目前，该方法在国外基本上已经被淘汰，由于我国具有丰富廉 价的煤炭资源，因此用煤炭和石灰石生成碳化钙电石、然后电石加水生成 乙快的生产路线具有明显的成本优势，我国的VCM生产目前仍以乙快法工艺路线为主。乙快与氯化氢反应生成可采用气相或液 VCM相工艺，

16、其中气相工艺使用较多5o 乙烯路线：乙烯氧氯化法由美国公司Goodrich首先实现工业化生产，该工艺原料来源广泛，生产工艺合理，目前世界上采用本工艺生产的产能VCM约占总产能的 VCM 95%以上。乙烯氧氯化法的反应工艺分为乙烯直接氯化制二氯乙烷（EDC）、乙烯氧氯化制 EDC和EDC裂解3个部分，生产装置主要由直接氯化单元、 氧氯化单元、EDC裂解单元、EDC精制单元和VCM单元精制等工艺单元 组成。乙烯和氯气在直接氯化单元反应生成EDC。乙烯、氧气以及循环的HCl在氧氯化单元生成 EDC。生成的粗 EDC在EDC精制单元精制、 提纯。 然后在精EDC裂解单元裂解生成的产物进入VCM单元，V

17、CM精制后得到纯VCM产品，未裂解的 EDC返回EDC精制单元回收，而 HCl则返回 氧氯化反应单元循环使用。直接氯化有低温氯化法和高温氯化法；氧氯化按反应器型式的不同有流化床法和固定床法，按所用氧源种类分有空气法和纯氧法；EDC裂解按进料状态分有液相进料工艺和气相进料工艺等。具 有代表性的司的Inovyl工艺是将乙烯氧氯化法提纯的循环EDC和VCM直接氯化的 EDC在裂解炉中进彳T裂解生产VCM 。 HCl经急冷和能量回收后，将产品分离出HCl （循环用于氧氯化）、高纯度 VCM和未反应的EDC （循环用于氯化和提纯）。来自 VCM装置的含水物流被汽提，并送 至界外处理，以减少废水的生化耗氧

18、量（ BOD）。采用该生产工艺，乙烯 和氯的转化率超过 98%,目前世界上已经有 50多套装置采用该工艺技术。本设计采用乙烯路线生产氯乙烯单体。1.2.2 聚合工艺实践方法因采用悬浮法 PVC生产技术易于调节品种，生产过程易于控制，设备4洛阳理工学院课程设计和运行费用低，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

19、升温聚合，一般聚合温度在 4570c之间。使用低温聚合时 （如4245 C）,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 C）可生产出低 分子质量（或超低分子质量）的聚氯乙烯树脂。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

20、光树脂、超高（或超低）分子质量树脂等已成为开发的热点7。悬浮法PVC的发展趋：在工业化生产 PVC时，以悬浮法产量最大，悬浮 法生产具有设备投资少和产品成本低等优点。各种聚合方法的发展方向是 逐步向悬浮法聚合生产路线倾斜，一些过去采用其它方法生产的树脂品种已开始采用悬浮聚合工艺生产。自从乳液聚合法工业化以后，欧洲、日本在连续悬浮聚合工艺方面开展了大量的研究工作，目前尚未工业化生产，但连续法设备费用低，生产效率高，工艺难题少，已引起了各国科研院所和生产厂 家的重视。另外，为进一步提高悬浮法生产的通用树脂和专用树脂的质量 ， 提高产品的专用化、 市场化水平,国外厂家在聚合工艺的工艺条件及配料体 系

21、等方面做了大量的研究工作，进一步提高了聚合转化率，缩短了聚合周期， 提高了生产效率，同时也开发出一系列性能好、易于加工的PVC专用树脂如: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。可见 ，各种专用料的开发是悬浮聚合树脂发展的标 志，是提高产品使用性能、开发新的应用领域的重要手段。1.2.3 原料的选择1、单体洛阳理工学院课程设计表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工 0.5<3< 10工 502、去离子水表1-2去黄十水指标导电率PH二氧化硅指标&l

22、t; 10s/cm5 8.5< 0.2mg/L3、引发剂、分散剂以EHP （过氧化二碳酸双（2-乙基）己酯）、CPN （过氧化异丙苯新葵 酸酯）为引发剂；分散剂为450gVCM （氯乙烯）、315gPVA （聚乙烯醇：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，除此还在精储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H

23、EO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% o5、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，已见有琉基乙醇作为分子量 调节剂，当投加用量在 100卜g/g- 200 g g/光围时，可降低反应温度 2c3c 左右。依据发展趋势，选用琉基乙醇作为分子量调节剂。1.2.4 原料的配比洛阳理工学院课程设计表1-3原料配方原料VCM水引发剂分散剂剂其他助份1001800.040

24、.081.2.5 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 0c4、操作周期：9h表1-4乙烯悬浮聚合操作周期工序设计值 min1、水相加料302、抽真空153、力口 VCM154、加热到 570C305、恒温聚合时间3006、回收单体607、出料308、清金60聚合周期540 ( 9h)5、年平均操作时数：7200小时6、转化率：90% o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% o7、PVC粉体特性：聚合度1000,表观密度 0.55g/ml ,平均粒径149小，

25、孔隙率0.185ml/g8、系统损失率洛阳理工学院课程设计表1-5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%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%精微损失3.5%图1-1各工序物料损失1.2.6 设计所用物料的物理性质洛阳理工学院课程设计表1-6水的物理性质温度密比热容导热系粘度普兰德C度KJ/(kg.入 X 2w/(m.X105/Pa.s数kC)C )Pr,3 g/m1094.19157.45130.779.5299.73094.17461.7680.0795.74

26、094.17463.3865.604.3292.25794.17565.1349.386.6表 1-7,VCM物理性质温度c密度kg/m 3比热容KJ/(kg. C )209911.352501.53578371.57701.63表1-8PVC的物理性能性能指标结晶数据/mm止交晶系，每个晶胞两个单体abc工业PVC1.060.540.51单晶1.0240.524结晶度/%0.508聚合后1.9熔体4.9密度（未复配）（3、g/ cm )总体1.39晶体1.539洛阳理工学院课程设计泊松比（硬PVC ）0.41折射率1.54玻璃化温度/C83线膨胀系数（未增塑） /C-17X10-3比热容/

27、（J/g C）硬PVC23 C0.9250 C1.0580 C1.45120 c1.63增塑的 PVC （50 份 DOP）1.8823 C52 C1.5480 C1.67120 c1.75热导率（未增塑）/J/（ cm s ：C ）1.88介电强度 /（ kv/mm ）17.5M0-4溶解度参数/（J/ cm 3）0.52040.7 （平均）1.2.7聚合反应过程工艺流程叙述: 工艺流程方框图：图1-210洛阳理工学院课程设计工艺流程叙述1、聚合单元首先将加热到48c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

28、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（57C） o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 C,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

29、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 70c左右，进行真空回收，真空度为500 mmHg550mmHg ,最后浆料中的氯乙烯含量在700仙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，在塔内 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/（g经热交换器冷却后进

30、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15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。 123、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、精储等部分。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 5c的冷冻盐水进一步

31、冷凝，两个 冷凝器所冷凝的 VC送至精储塔进行精储，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11洛阳理工学院课程设计理，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。12洛阳理工学院课程设计第二章 物料衡算2.1物料衡算2.1.1 年投料的物料衡算表2-1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%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%精微损失3.5%因为产品的最后产量为18500吨，由表2.1系统损失

32、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：18500+ (1-0.21%) =18538.9 吨干燥时损失率为0.13%则干燥时产量为： 18538.9 + ( 1-0.13%) =18563.0 吨离心时损失率为0.25%则离心时产量为： 18563.0+ ( 1-0.25%) =18609.5 吨混料时损失率为0.01%则混料时产量为：18609.5 + ( 1-0.01%) =18611.4 吨汽提时损失率为0.1%则汽提时产量为：18611.4 + (1-0.1%) =18630.0 吨出料时损失率为0.01%则出料量的产量为：18630.0 + (1-0.0

33、1%) =18631.9 吨聚合时损失率为0.03%+0.25%+0.51%则13洛阳理工学院课程设计聚合时 VCM 投料量为：18631.9+ ( 1-0.03%-0.25%-0.51% ) =18780.3 吨因为聚合时的转化率为90%则聚合时共投料量为： 18780.3/90%=20867吨2.1.2 车间物料的衡算投入单体的计算：假设投料系数为0.8,金的体积为110m3,33在 57 c 时，pvcm =837 kg/m大。=986.6kg/m设每次投入单体的质量为X,则X/837+ 1.8X/986.6=1100.8得：X=29146.89kg以110m3金为例，每次投入单体291

34、46.89kg。因转化率为90%,则反应得到聚合物 G1=29146.89 >90%=26232.2kg,回收时损失的 VCM 为0.25% ,贝U G2=29146.89 >0.25%=72.87kg放空时损失为 0.51%, WJ G3=29146.89 >0.51%=148.65kg聚合损失 0.03%,贝UG4=29146.89 >0.03%=9.74kg出料前的树脂重量为G5= G1 <2 63- G4 =26000.94kg2.1.3 金数及投料系数的台数的确定因为每台金年平均要工作7200小时，而每生产一次的周期为9小时，年投料量(VCM )为208

35、67吨，每釜的出料量为 Gi (2.6吨)，选择投料系数 为0.8,先用110 m3的标准金， _ 3Vvcm =20867X1000/837=24930.7 mV7K=1.8 >20867X1000/986.6=38070.7 m 3所需要金的台数为(24930.7 +38070.7 )/(110 0.8 >(7200/9)= 0.9 台，取整数为1台。调整后的投料系数为0.63实际的投料系数计算：(24930.7 +38070.7)/( 1101X800)=0.716 可取 0.716 。一个金所需的 VCM 的体积为：24930.7 /(1 (7200/9)=31.2 m 3

36、每金所需的水的体积为：38070.7/(1 >(7200/9)=47.6 m 3根据表1.3原料的配方得：14洛阳理工学院课程设计表2-2原料VCM水引发分散助剂剂剂26114.4700510.4520.89kg4.9以110m3金生产为例，分述如下：(1) 投料投料温度为 20 C,单体 26114.4 C11=28.67m3, 水 47005.9 凶97.7= 47.1m3,投料体积 28.67+47.1=75.77 m 3空余(气相)体积 =110-75.77=34.23m 3(2) 升温升温到期57 C,单体重度d依温度t变化 -2d=0.9471-0.001746t-0.000

37、00324t得：20 c 时 d=0.91057 C 时 d=0.83在57 c时体积：单体 26114.4 337=31.2m 3,水 47005.9 486.6=47.64m 3,物料总体积：31.2+47.64 =78.84m 3空余(气相)体积： 110-78.84 =31.26m 3(3)反应结束：转化率为90%,树脂真实密度为1.4 t/m3则此时树脂体积:23317.3/1.4=16.7m未聚合单体体积：26114.4X90用(1-0.51%-0.25%-0.03% ) =23317.3kg331.2 >0.1=3m3物料总体积：47.64+16.7+3=67.34m 3空

38、余(气相)体积： 110-67.34=42.66m 3实际的每个反应釜的物料计算：每次投入单体26114.4kg。因转化率为90%,则反应得到聚合物G1=26114.4 >90%=23503.0kg,回收时损失的 VCM 为 0.25% ,则 G2=23503.0 >0.25%=58.76kg放空时损失为 0.51%,则 G3=23503.0 >0.51%=119.87kg15洛阳理工学院课程设计聚合损失为 0.03% ,则 G4=23503.0 >.03%=7.05kg出料前聚合物质量为：G5= Gi- G2- G3- G4=23317.32kg出料后聚合物质量为(损

39、失为0.01%):贝UG6=23317.32 >99.99%=23314.99kg汽提后(损失为0.1%),贝UG7=23314.99 >99.9%=23291.67kg混料后(损失为0.01%),贝UG8=23291.67 >99.99%=23289.34kg离心损失为0.25%,G9=23289.34 >99.75%=23231.12kg干燥损失为0.13%,G10=23231.12 >99.87%=23200.09kg筛分时损失为0.21%,G12=23200.09 >99.79%=23152.22kg精储时单体损失为 3.5%,则 G13=26114

40、.4 3.5%=914.0kg2.1.4热量衡算设夹套热水温度为 62 c将聚合釜加热至57 C；其热损失为5%。 进入聚合釜的VCM量W3、W=每个金所需的 VCM的体积X57C下的VCM的密度(837kg/m ) =31.2 >837=26114.4 kgVCM 比热容Cp20 c=1.352J/(g.K)Cp50 0 =1.53J/(g.K)Cp57 0 =1.57J/(g.K)Cp70 C =1.63J/(g.K)水的参数C水20c= (C水10C+C水30C) /2=4.182 J/(g.K)p20 Jk=(/ 100+p水30C) /2=997.7kg/m 3VCM 聚合热

41、1540 KJ/kg聚合搅拌功率163KW单体转化率90% 设VCM进料温度 20 C聚合温度57 C基准温度0 C16洛阳理工学院课程设计1、进入聚合釜的热量 Q入A、单体带入热量_ 20 C5Qi=WCp.ti=26114.4 M.352 >20=7.06 X10 KJB、聚合反应热Q2=W.90%.1540=26114.4 X0.9 >1540=3.63 M07KJC、搅拌热H=163KW 7=163X3600X7 =4107600KJD、单体升温吸热Q3=W. Cp At=26114.4 >(1.352+1.57)/2 (57-20) =14.12 1>05 K

42、JE、去离子水带入热量Q4=W水C水2.t1 =47005.9 >4.182 >20=3.93 M06 KJF、去离子水升温吸热Q5=W水C水 At=47005.9 X(4.182+4.175)/2 (57-20) =7.27 106 KJ2、从釜带走的热量Q出A、有机物带出热量Q6=WCpt=26114.4 汉.57 >57=2.3 M06KJB、釜表面散热Q7=5%Q入=5% (Q1+Q2+H+Q3+Q4+Q5) =2.69 X106KJC、去离子水带出热量Q8=W水C水t=47005.9 X4.175 >57 =11.19 X106 KJD、冷却水带走热量由Q入=

43、Q出得Q9=Qi+Q2+H+Q 3+Q4+Q5-Q6-Q7-Q8 =0.95 X(7.06+363+41-14.12+39.3-72.7 ) X105- (23+26.9+111.9 ) X105= 183.6 105 KJ2.1.5循环冷却水用量设循环冷却水从10c升到40 C10 c 时 Cp水=4.194KJ/(kg. C)40 c 时 Cp水=4.174KJ/(kg. C) Cpm=4.183KJ/(kg. C)W水=Q9/(CpAt)= 148.99 t05/(4.183 30)=29.9 X04kg17洛阳理工学院课程设计7水=W水/ p =11.87X104/996=300.2m

44、 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：300.2/(300 60)=0.01668 m 31s表2-3热量衡算汇总表物料带入热量Qi/ (KJ)7.065X0聚合热Q2水/ (KJ)3.63 X107搅拌热 H/ ( KJ )41.07M05单体升温吸热Q3/ (KJ)14.12M05去禽子水带入热量Q4/ ( KJ)39.35X0去离子水升温吸热Q5/ ( KJ)72.75X0有机物料带出热Q4/ (KJ)23 X105去离子水带出热Q5/ ( KJ)111.9¥05釜表面散热Q5/ ( KJ )26.9¥05冷却水带走热Q6/ (

45、KJ)183.6M05循环水用量m3/( S)0.0166818洛阳理工学院课程设计第三章设备工艺设计3.1 机械设备选项的原则3.1.1 满足工艺要求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

46、来。3.1.2 设备成熟可靠作为工业生产，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。3.1.3 尽量采用国内设备在设备选型时应尽量采用国产设备，这样不仅可以节约外汇，而且可 以促进我国机械制造工业的发展。当然根据条件和可能，引进少量进口装 置或关键设备也是不要的，但同样必须坚持设备先进可靠，经济合理，并 应考虑在引进的基础上如何消化吸收以及仿制工作。3.1.4 110 m3不锈钢聚合金110 m3的聚合金主要工艺参数如下：体积：110 m3直筒长：3750mm内径：3000mm长径比：1.25电机功率：2228 kW搅拌转速：197250r/min19洛阳理工学院课程设计因为所需传热面积大，应设有内冷管和金顶冷凝器。设备由于属矮胖金型，为加强上下层物料均匀混合，安装有6层搅拌叶浆，采用推进式浆叶型，这有利于加强沿搅拌轴上下的循环混合作用。搅拌轴与釜底轴瓦的安装间隙要求在0.90mm ,使用一段时间后因机械磨损逐渐变大，一般当间隙达 2mm左 右更换新轴瓦。3.2 汽提塔选用穿流式(无溢流