年产万吨聚氯乙烯车间工艺设计

沈阳化工大学学士学位论文第三章非工艺部分 PAGE26结业设计题目:年产万吨聚氯乙烯生产车间工艺设计院系:质料科学与工程学院专业:高分子质料与工程班级:学生姓名:指导西席: 论文提交日期：2011年6月21日论文答辩日期：2011年6月28日内容摘要本文报告了我国聚氯乙烯产业生产技能的生长进程和目前状况，包罗原料路线、工艺设备、聚合要领等。本设计采取悬浮法生产聚氯乙烯，介绍了采取悬浮法生产PVC树脂工聚合机理，工艺历程中需要注意的问题，包罗质量影响因素，工艺条件及合成工艺中的种种助剂选择，对聚合工艺历程进行详细的叙述。并且从物料衡算、热量衡算和设备盘算和选型三个方面进行准确的工艺盘算，对厂址进行了选择，采取了防火防爆防雷等重要步伐，对三废的处理惩罚采取等进行了叙述，画出了整个工艺的流程图。要害词：聚氯乙烯；生产技能；悬浮法；乙炔法；乙烯法；防粘釜技能；目录第一章总论 61.1国内外pvc生长状况及生长趋势 61.2单体合成工艺路线 7乙炔路线 7乙烯路线 81.3聚合工艺实践要领 9本体法聚合生产工艺 9乳液聚合生产工艺 9悬浮聚合生产工艺 101.4最佳的配方、后处理惩罚设备的选择 11配方的选择 11后处理惩罚设备侧选择 111.5防粘釜技能 131.6原料及产物性能 131.7聚合机理 151.7.1自由基聚合机理 15链反响动力学机理 16成粒机理与颗粒形态 161.8影响聚合及产物质量的因素 171.9工艺流程叙述 18加料系统 18聚合系统 20浆料汽提及废水汽提系统 211.10厂址的选择 22第二章工艺盘算 232.1物料衡算 23聚合釜 23混料槽 26汽提塔 27离心机 30沸腾床 31包装 332.2热量衡算 34聚合釜 34沸腾床的热量盘算 392.3设备的盘算及选型 45聚合釜 45混料槽 46汽提塔 47离心机 47内热式沸腾床的盘算 48泵、鼓风机、过滤器 53第三章非工艺部分 563.1厂内的防火防爆步伐 563.2车间照明及采暖步伐 563.3防静电，防雷步伐 573.4三废处理惩罚情况 58电石渣的处理惩罚 58电石渣上清液的处理惩罚 58热水的综合利用 58尾气的采取利用 59转化水洗塔水的采取利用 59结束语 60附录 62毕业设计说明书引言PAGE60引言聚氯乙烯(PVC)是5大通用塑料之一,具有耐腐化、电绝缘、阻燃性和机器强度高等优异性能,遍及用于工农业及日常生活等各个领域,尤其是近年来修建市场对PVC产物的巨大需求,使其成为具备相当竞争力的一个塑料品种。PVC糊树脂自20世纪30年代开发以来,已有近70年的历史。目前全世界PVC糊树脂总生产能力约200万t/a,其中,西欧是PVC糊树脂生产厂家最多、产量最大的地区。我国聚氯乙烯产业起步于于50年代，仅次于酚醛树脂是最早产业化生产的热塑性树脂，第一个PVC装置于1958年在锦西化工场建成投产，生产能力为3000吨／年。今后全国各地的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70~75万t/a。PVC树脂在我国塑料产业中具有举足轻重的职位，同时PVC作为氯碱产业中最大的有机耗氯产物，对维持氯碱产业的氯碱平衡具有极其重要的作用。本设计为年产量3.26万吨聚氯乙烯车间聚合工段工艺。本次设计采取了氯乙烯单体悬浮聚合工艺。介绍了PVC的聚合工艺，建厂的有关事项及合成聚氯乙烯的流程和设备，对整个生产工艺做出了详细的叙述。毕业设计说明书第一章总论第一章总论1.1国内外pvc生长状况及生长趋势聚氯乙烯（PVC）是五大热塑性合成树脂之一，塑料制品是最早实现产业化的品种之一。可通过模压、层合、注塑、挤塑、压延、吹塑中空等方法进行加工，并且具有较好的机器性能、耐化学腐化性和难燃性等特点，以其低廉的代价和非常突出的性能而遍及地用于生产板材、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，尽管在发达国度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，生产本钱低廉，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)产业起步于50年代，仅次于酚醛树脂是最早产业化生产的热塑性树脂，第一个PVC装置于1958年在锦西化工场建成投产，生产能力为3000吨／年[1]。今后全国各地的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，产业生产一般采取4种聚合方法：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，参加VCM、疏散剂、引发剂、pH值调治剂等，在搅拌和一定温度条件下进行聚合反响；VCM本体聚合仅在VCM和引发剂存在下进行，无疏散剂、外貌活性剂等助剂；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，这种要领有溶剂采取和残留污染问题，并且生产本钱高，该要领已逐渐被悬浮法聚合或乳液法聚合代。目前，生产PVC树脂主要采取悬浮法，少量采取乳液法及本体法。现在，国内引进PVC生产技能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，采取日本信越公司技能。北京化工二厂、锦西化工场、福州化工二厂引进美国B．F古德里奇公司悬浮法PVC树脂生产技能，生产高型号树脂，其它另有引进美国西方化学公司的高型号树脂和釜式汽提技能及设备，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能、法国本体聚合技能和设备等，这些技能和设备的引进，使我国PVC树脂的生产技能和水平有了很大提高，产物品种有所增加，发动了我国PVC产业的生长[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％，主要包罗电线电缆、种种用途的膜(凭据厚度差别可分为压延膜、防水卷材、可折叠门等)、铺地质料、织物涂层、人造革、种种软管、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％，主要包罗种种型材、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年总消费量将到达约1250万吨，其中硬制品的年均增长速度将到达约7.0％，而在硬制品中异型材和管材的生长速度增长最快，年均增长率将到达约10.1％。未来我国PVC树脂消费将继承以硬制品为主的偏向生长[3]。中国聚氯乙烯产业有着辽阔的生长前景,中国地大物博、人口众多,为聚氯乙烯产物提供了宽大的市场。在进入21世纪以后,我们要学习和借鉴外洋的先进技能和生长模式,结合我国的具体情况,生长我国的聚氯乙烯产业。我们要发挥全行业的力量,克服前进历程中的种种困难,一定能够在较短的时间内遇上世界聚氯乙烯产业的先进水平[4]。1.2单体合成工艺路线乙炔路线原料为来自电石水解产生的乙炔和氯化氢气体，在催化剂氧化汞的作用下反响生成氯乙烯。具体工艺为：从乙炔产生器来的乙炔气经水洗一塔温度降至35℃以下，在包管乙炔气柜至一定高度时，进入升压机组加压至80kpa·G左右，加压后的乙炔气先进入水洗二塔深度降温至10℃以下，再进入硫酸清净塔中撤除粗乙炔气中的S、P等杂质。最后进入中和塔中和过多的酸性气体，处理惩罚后的乙炔气经塔顶除雾器撤除饱和水分，制得纯度达98.5%以上，不含S、P的合格精制乙炔气送氯乙烯合成工序。乙炔法路线VCM产业化要领，设备工艺简单，但耗电量大，对情况污染严重。目前，该要领在外洋根本上已经被淘汰，由于我国具有富厚廉价的煤炭资源，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炔的生产路线具有明显的本钱优势，我国的VCM生产目前仍以乙炔法工艺路线为主。乙炔与氯化氢反响生成可采取气相或液VCM相工艺，其中气相工艺使用较多[5]。1.2.2乙烯路线乙烯氧氯化法由美国公司Goodrich首先实现产业化生产，该工艺原料来源遍及，生产工艺公道，目前世界上采取本工艺生产的产能VCM约占总产能的VCM95%以上。乙烯氧氯化法的反响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位、氧氯化单位、EDC裂解单位、EDC精制单位和VCM单位精制等工艺单位组成。乙烯和氯气在直接氯化单位反响生成EDC。乙烯、氧气以及循环的HCl在氧氯化单位生成EDC。生成的粗EDC在EDC精制单位精制、提纯。然后在精EDC裂解单位裂解生成的产物进入VCM单位，VCM精制后得到纯VCM产物，未裂解的EDC返回EDC精制单位采取，而HCl则返回氧氯化反响单位循环使用。直接氯化有低温氯化法和高温氯化法；氧氯化按反响器型式的差别有流化床法和牢固床法，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睦相进料工艺等。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在裂解炉中进行裂解生产VCM。HCl经急冷和能量采取后，将产物疏散出HCl（循环用于氧氯化）、高纯度VCM和未反响的EDC（循环用于氯化和提纯）。来自VCM装置的含水物流被汽提，并送至界外处理惩罚，以淘汰废水的生化耗氧量（BOD）。采取该生产工艺，乙烯和氯的转化率凌驾98%，目前世界上已经有50多套装置采取该工艺技能，总生产能力已经凌驾470万吨/年[6]。本设计采取乙烯路线生产氯乙烯单体。1.3聚合工艺实践要领目前,世界上PVC的主要生产要领有4种:悬浮法、本体法、乳液法和微悬浮法。其中以悬浮法生产的PVC占PVC总产量的近90%,在PVC生产中占重要职位,近年来,该技能已取得突破性进展。本体法聚合生产工艺本体聚合生产工艺，其主要特点是反响历程中不需要加水和疏散剂。聚合分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步聚合历程)的作用下，釜内保持恒定的压力和温度进行预聚合。当VCM的转化率到达8%-12%停止反响，将生成的“种子”送人聚合釜内进行第2步反响。聚合釜在吸收到预聚合的“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”的底子上继承聚合，使“种子”逐渐长大到一定的水平，在低速搅拌的作用下，保持恒定压力进行聚合反响。当反响转化率到达60%一85%(凭据配方而定)时终止反响，并在聚合釜中脱气、采取未反响的单体，尔后在釜内汽提，进一步脱除残留在PVC粉料中的VCM，最后经风送系统将釜内PVC粉料送往分级、均化和包装工序。乳液聚合生产工艺氯乙烯乳液聚合要领的最终产物为制造聚氯乙烯增塑糊所用的的聚氯乙烯糊树脂（E-PVC），产业生产分两个阶段：第一阶段氯乙烯单体经乳液聚合反响生成聚氯乙烯胶乳，它是直径0.1~3微米聚氯乙烯低级粒子在水中的悬浮乳状液。第二阶段将聚氯乙烯胶乳，经喷雾干燥得到产物聚氯乙烯糊树脂，它是低级粒子聚集而成得的直径为1~100微米，主要是20~40微米的聚氯乙烯次级粒子。这种次级粒子与增塑剂殽杂后，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，产业上称之为聚氯乙烯糊。悬浮聚合生产工艺因采取悬浮法PVC生产技能易于调治品种，生产历程易于控制，设备和运行用度低，易于大范围组织生产而得到遍及的应用，成为诸多生产工艺中最主要的生产要领。工艺特点：悬浮聚正当生产聚氯乙烯树脂的一般工艺历程是在清理后的聚合釜中参加水和悬浮剂、抗氧剂,然后参加氯乙烯单体,在去离子水中搅拌,将单体疏散成小液滴,这些小液滴由掩护胶加以稳定,并参加可溶于单体的引发剂或引发剂乳液,保持反响历程中的反响速度平稳,然后升温聚合,一般聚合温度在45~70℃之间。使用低温聚适时(如42~45℃),可生产高分子质量的聚氯乙烯树脂；使用高温聚适时(一般在62~71℃)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,外洋还研究乐成两步悬浮聚合工艺,一般是第一步聚合度控制在600左右,在第二步聚合前参加部分新单体继承聚合。采取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、模塑性能和机器强度。现在悬浮法聚氯乙烯品种日益遍及,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[7]。悬浮法PVC的生长趋：在产业化生产PVC时,以悬浮法产量最大,悬浮法生产具有设备投资少和产物本钱低等优点。种种聚合要领的生长偏向是逐步向悬浮法聚合生产路线倾斜,一些已往采取其它要领生产的树脂品种已开始采取悬浮聚合工艺生产。自从乳液聚正当产业化以后,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,目前尚未产业化生产,但连续法设备用度低,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,提高产物的专用化、市场化水平,外洋厂家在聚合工艺的工艺条件及配料体系等方面做了大量的研究事情,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生长的标志,是提高产物使用性能、开发新的应用领域的重要手段[8]。本设计采取悬浮法PVC生产技能。1.4最佳的配方、后处理惩罚设备的选择配方的选择①单体：氯乙烯纯度99.98%以上。②疏散剂：主疏散剂主要是纤维素醚和部分水解的聚乙烯醇。纤维素应为水溶性衍生物，如甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素等，聚乙烯醇应由聚醋酸乙烯酯经碱性水解得到，影响其疏散效果的因素为其聚合度和水解度，并且-OH基团为嵌段漫衍时效果最好；副疏散剂主要是小分子外貌活性剂和地水解度聚乙烯醇。常用非离子型的脱水山梨醇单月硅酸酯。本设计采取88%聚乙烯醇和72.5%的聚乙烯醇。③引发剂：由于聚乙烯悬浮聚合温度50~60度上下，应凭据反响温度选择符合的引发剂，其原则为在反响温度条件下引发剂的半衰期约为2小时最佳。常用过氧化乙酰环己烷硫酰、过氧化二月桂酰、过碳酸二环己酯等。本设计采取过氧化二碳酸-2-乙基己酯。④终止剂：反响结束后残余的自由基和引发剂残留在树脂内,为了包管产物质量,需要消除它们,故而参加终止剂。本设计的终止剂为丙酮缩氨基硫脲。当反响出现紧急事故时，采取紧急终止剂ON终止反响。⑤阻聚剂：本设计采取壬基苯酚作为阻聚剂。⑥缓冲剂：碳酸钠、三聚磷酸钠、磷酸钠、氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸铵。本设计采取磷酸三钙。后处理惩罚设备侧选择①聚合釜容积：产业化大生产使用问歇悬浮法聚合釜容量一般为60~107立方米。我国已开发出70立方米聚合釜，样机已在锦西化工机器厂研制乐成。本设计采取76立聚合釜。采取微机控制，提高了批次之间树脂质量的稳定性，且消耗定额低。②传热方法：传热能力直接影响着聚合反响的速度和生成物的质量，也影响着产量。在大型聚合釜上，外洋采取了体外回流冷凝器，体内增设内冷管等除热手段。近几年，美国古德里奇公司又研制出一种薄不锈钢衬里聚合釜，以便提高釜壁的传热能力，为使薄壁能蒙受反响压力，在不锈钢衬里与聚合釜套之间安装了支撑内衬套的增强筋，这种釜的结构大大提高了聚合釜传热效率，且有较好的承压能力[9]。③搅拌方法：搅拌能力是聚合釜的要害技能指标之一，搅拌能力直接影响着传质、传热及树脂的粒态漫衍，最终影响产物的质量，而差别的工艺要领对搅拌的要求又不尽相同。已往，PVC聚合釜多数采取平桨和折叶桨，搅拌效果不甚理想。随着搅拌技能的不绝进步及搅拌试验手段的不绝提高，使我们有条件为PVC釜配备更理想的搅拌器。大量的搅拌实验研究证明，三叶后掠式搅拌器的传质效果好，循环和剪切性能均适合于PVC生产的需要，因此，本设计在PVC生产中采取三叶后掠式搅拌器。④干燥机：干燥器生长迅速，主要有2种方法,即气流干燥和流态化干燥。我国PVC产业化生产最初主要用的是气流干燥器,但是随着聚合工艺技能的生长,聚合生产能力提高,树脂产物也朝着疏松型生长,气流干燥器从生产能力和干燥效果等方面已经不能满足生产的需要,厥后生长到气流干燥器,沸腾床干燥器和冷风冷却3段干燥技能。但这样动力消耗大,产物质量不是很好。目前主要用的是旋风干燥器和卧式内加热流化床。旋风干燥器结构简单,投资较少,目前许多装置都在用。卧式内加热流化床综合能耗比旋风干燥器要低,主要有多室沸腾床和两段沸腾床2种。但在生产中发明多室沸腾床的花板容易漏料,差别牌号切换时比力麻烦,且生产能力有限。两段流化床改造了,操纵稳定性好,易于产物牌号的切换,生床的花板产能力较大。本设计中采取卧式内加热流化床。⑤离心机：对浆料进行离心脱水，得到含水量25%的聚氯乙烯。PVC生产历程中需要大量的逻辑判断和离散控制，因此本设计采取二位式控制组件，如通/断式二位开关阀控制种种物料的传输，和二位控制的电机和泵机。⑥气体塔：汽提技能及设备也有改造汽提塔朝着节能、高效的偏向生长。现在常用的汽提塔主要有溢流堰筛板塔和无堰筛板塔,有堰筛板塔传质传热仅在筛板上进行,在板间移动时只有传热没有传质,而无堰筛板塔在塔内一直都在传质,目前传热。因此无堰筛板塔效率高于有溢流堰的塔，无堰筛板塔的塔盘设计也逐渐公道科学化,塔盘的厚度,开孔率在实践中逐渐优化,并被纳入设计体系中。许多无堰筛板塔塔盘是整体装卸的,随着生产能力的提高,设备整体装卸很不方便,目前,生产能力较大的的增大汽提塔的塔盘,可以采取可拆卸式的塔盘。汽提塔的塔顶操纵压力也逐渐从微正压操纵向微负压操纵生长,使得塔顶物料沸腾温度低,节约了蒸汽却提高了单体脱出效率。为了强化汽提效果,浆料经过汽提后利用重力作用进入闪蒸罐,进一步汽提,降温[10]。因此，本设计采取无堰筛板塔。1.5防粘釜技能聚合釜的防粘釜是聚合生产中最重要的工序之一。防粘釜效果好的釜,能有较好的传热系数,能淘汰因此产生的塑化片。防粘釜一直是聚合生产的重要事情,这方面得到了很大的生长。首先,聚合釜的外貌抛光质量有了很大的提高且内件简单化、圆滑化。其次,通过专用的设备使用高效的防粘釜剂,实行聚合釜自动喷涂防粘釜液和自动水冲洗釜。釜涂布与水洗设备离开,釜内设置双伸缩头自动喷洗高压水枪,设定双牢固大概可伸缩涂布设备(如费阀,喷吐环等)。目前,先进的防粘釜技能是冲洗、喷涂与高效防粘釜剂的结合体。整个防粘技能历程全部采取DCS自动操纵。首先打开蒸汽进料阀喷入适量的蒸汽,用泵将已配制成规定浓度的涂壁剂注入蒸汽管路,借助蒸汽流速使其雾化进釜,在釜壁形成一层均匀的疏油亲水膜,在聚合历程中此膜有效地防备有机相与釜壁打仗,从而起到防粘釜的作用。为了到达较好的涂壁效果,对付喷涂的蒸汽,防粘釜剂的压力逐步优化,对付防粘釜剂的量也凭据釜的特点而定。涂壁完成后,冷却一段时间使防粘釜剂更好地粘在釜上,之后用清洗水冲釜以彻底冲掉多余的防粘剂[11]。目前国内生产用的防粘釜剂主要有意大利黄,美PVC国红,英国蓝。经过实践,意大利黄在防粘釜效果和对产物白度的影响方面有利于生产,但代价较高。为了生产更高质量的聚乙烯，产物本设计采取意大利黄防粘釜剂。1.6原料及产物性能①氯乙烯：CH2=CHCl

分子量

62.50，无色易液化的气体。液体的密度0．912lg／cm3。沸点-13．9℃。凝固点-160℃。自燃点472℃。临界温度142℃。临界压力55.2Pa。难溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮和二氯乙烷。易聚合，能与丁二烯、乙烯、丙烯、内烯腈、醋酸乙烯、两烯酸酯和马来酸酯等共聚。能与空气形成爆炸性殽杂物，爆炸极限3．6-26．4％。遇明火、高温有燃烧爆炸的危险。无空气和水分的纯氯乙烯很稳定，对碳钢无腐化作用。有氧存在时，氯乙烯过氧化物，它可与水生成盐酸从而腐化设备，过氧化物还可以使氯乙烯产生自聚作用。长距离运输时应参加阻聚剂氢醌。②PVC树脂：密度1.4 ；产业品是白色或浅黄色粉末；低分子量的易溶于酮类、酯类和氯代烃类溶剂，高分子量的则难溶；用于制塑料、涂料和合成纤维等。凭据所加增塑剂的多少，可制成软质和硬质塑料。前者可用于制透明薄膜（如雨衣、台布、包装质料、农膜等）、人造革、泡沫塑料和电线套层等。后者可用于制板材、管道、阀门和门窗等；具有极好的耐化学腐化性，但热稳定性和耐光性较差，在100℃以上或长时间阳光暴晒开始剖析出氯化氢，制造塑料时需加稳定及，电绝缘性优良。不会燃烧。③磷酸钙别名磷酸三钙：化学式Ca3(PO4)2，分子量310.18。白色无定形粉末。溶于稀盐酸、硝酸、磷酸、乙酸、亚硫酸，生成可溶性酸式磷酸盐，也能溶于铵盐溶液。不溶于水、乙醇和乙醚。熔点1670℃，密度3.14g/cm3。用于制乳色玻璃、陶瓷、涂料、媒染剂、药物、肥料、家畜饲料添加剂、糖浆澄清剂、塑料稳定剂等。天然矿物叫磷灰石矿，纯品可用氰化钙和磷钠酸溶液作用大概用氢氧化钙跟磷酸作用制得。④聚乙烯醇：是一种高分子聚合物，无臭、无毒，外观为白色或微黄色絮状、片状或粉末状固体。分子式为（C2H4O）n，絮状PVA的假比重为（0.21～0.30）g/cm3，片状PVA的假比重为（0.47±0.06）g/cm3。

聚乙烯醇有较好的化学稳定性及良好的绝缘性、成膜性。具有多元醇的典范化学性质，能进行酯化、醚化及缩醛化等反响。⑤过氧化二碳酸（2－乙基己基）酯：本品为无色透明液体，EHP活性氧≥2.70%，NaCl含量≤0.20%；相对密度0.964。商品为50%~65%的甲苯、二甲苯、矿物油溶液；理论活性氧含量4.62%。含量为46%的EHP溶液的半衰期为40℃，10.33h；50℃，1.5h；受热或见光易剖析，储运温度＜－15℃，时间少于3个月。⑥丙酮缩氨基硫脲：为白色片状结晶,熔点179-180℃。溶于酸,微溶于水和乙醇。

用途;丙酮缩氨基硫脲主要用于合成2-（2-异亚丙基肼基）-4-取代基噻唑、2-肼基-4-取代基噻唑及2-（2-取代肼基）-4-取代基噻唑系列抗菌素。如2-（2-甲酰肼基）-4-（5-硝基-2-呋喃基）噻唑,即硝呋噻唑。

⑦对壬基苯酚：淡黄色粘稠液体。略有苯酚气味。相对密度0.94-0.95（20/20℃）。沸点（95%）283-302℃。不溶于水，略溶于石油醚，溶于丙酮、四氯化碳、乙醇和氯仿。用于制备合成洗涤剂、增湿剂、润滑油添加剂、增塑剂等。由壬烯与苯酚在酸性催化剂存在下缩合而成。1.7聚合机理自由基聚合机理氯乙烯悬浮聚合反响，属于自由基链锁加聚反响，它的反响一般由链引发，链增长，链终止，链转移及基元反响组成。①链引发过氧化物引发剂受热后过氧链断裂生成两个自由基:低级自由基与VCM形成单体自由基。②链增长单体自由基具有很高的活性，所以打开单体的双键形成自由基，新的自由基活性并不衰减，继承与其它单体反响生成更多的链自由基。③链终止聚合反响不绝进行，当到达一定的聚合度，分子链己足够长，单体的浓度逐渐低落，使大分子的运动受到限制，就会大分子失去活性即失去电子而终止与其它氯乙烯活性分子反响。终止有偶合终止和歧化终止。l)偶合终止两个活性大分子自由基相遇时，两个自由基头部独立电子对配对形成共价键所形成的饱和大分子叫偶合终止。2)歧化终止两个活性大分子自由基相遇时，其中一个自由基夺取另一个自由基上的氢原子而饱和，另一个高分子自由基失去一个氢原子而带有不饱和基团，这种终止反响的方法叫双基歧化终止。有时活性大分子自由基与金属器壁中的自由电子结合而终止，即形成粘釜。④链转移在氯乙烯聚合反响中，大分子自由基可以从单体，溶剂，一个氯原子或氢原子而终止，失去原子的分子将成为自由基，引发剂或大分子上夺取继承进行新的链增长反响。包罗向单体的氯转移、向溶剂链转移、向引发剂链转移、向大分子。链反响动力学机理链反响动力学来看，凭据转化率可分为三阶段：①转化率＜5%阶段。聚合反响产生在单体相中，由于所产生的聚合物数量甚少，反响速度听从典范的动力学方程，聚合反响速度与引发剂用量的平方根成正比，当聚合物的生产量增加后，则聚合速度由于kt低落而产生偏差。②转化率5%～65%阶段。聚合反响在富单体和聚氯乙烯——单体凝胶中间是进行，并且产生自动加快现象。其原因在于链终止反响主要在两个增长的大分子自由基之间进行，而他们在粘稠的聚合物——单体凝胶相的扩散速度显著低落，因而链终止速度减慢，所以聚合速度加快，出现自动加快现象。③转化率＞65%阶段。转化率凌驾65%以后，游离的氯乙烯根本上消失，釜内压力开始下降，此时聚合反响产生在聚合物凝胶相中，由于残存的氯乙烯逐渐消耗，凝胶相得粘度迅速增高，因此聚合反响速度仍继承上升，大到最大值后逐渐低落。当聚合反响速率低于总反响速率以后，使反响终止。成粒机理与颗粒形态关于氯乙烯悬浮聚合历程生成多孔性不规整的理论解释，认为成粒历程分为两部分；①单体在水中的疏散和产生在水相和氯乙烯——水相界面产生的反响，此历程主要控制聚氯乙烯颗粒的巨细及其漫衍。②在单体液滴内和聚氯乙烯凝胶相内产生的化学与物理历程，此历程主要控制所得聚氯乙烯颗粒的形态。在聚合反响釜中液态氯乙烯单体在强力搅拌和疏散剂的作用下，被破碎为平均直径30～40μm的液珠疏散于水相中，单体液珠与水相得界面上吸附了疏散剂。当聚合反响产生以后，界面层上的疏散剂产生氯乙烯接枝聚合反响，使疏散剂的运动性和疏散掩护作用低落，液珠开始由于碰击而归并为较大粒子，并处于动态平衡状态。此时单体转化率约为4%～5%。当转化率进一步提高，到达20%左右后，由于疏散剂接枝反响的色深入，能够阻止粒子碰击归并，所以所得聚氯乙烯颗粒数目开始处于稳定稳定的状态，因现在后的搅拌速度对付产物的平均粒径不再产生影响。最终产物的粒径在100～180μm范畴，个商品牌号的粒径个有其具体范畴，取决于生产的聚氯乙烯树脂用途、疏散剂类型、用量和反响起始阶段的搅拌速度等参数。通常是使用的疏散剂浓度高，则易得空隙率低（≤10%）的圆球状树脂颗粒，尤其是使用明胶作为疏散剂是，其影响最为明显。由于地孔隙率树脂的反响结束后，脱除残存的单体较困难，并且吸收增塑剂速度慢，难以塑化所以逐渐淘汰。产物的平均粒径因差别用途而有所差别要求：用于生产软质制品的聚氯乙烯树脂平均粒径要求低些在100～130μm左右；用于生产硬质制品者要求在150～180μm范畴；分子量较低的牌号则要求在130～160μm范畴。此数据不能绝对化，因工场生产条件的差别而有所差别。转移。1.8影响聚合及产物质量的因素因素有搅拌、疏散剂、聚合温度等,结合树脂的成粒历程等。①搅拌：在悬浮聚合历程中,搅拌对聚氯乙烯树脂颗粒形态的影响主要体现在影响PVC树脂的粒径及漫衍、孔隙率等,但搅拌的作用与疏散剂的性质相互影响、相互增补。增加搅拌度将使悬浮疏散体系内液滴变细,PVC树脂平均粒子变小,但搅拌强度过大,又将促使体系内液滴碰撞聚并,使PVC树脂的平均粒径变大。PVC树脂平均粒径与搅拌转速的干系曲线呈马鞍形。随着搅拌转速的增加,能使聚氯乙烯树脂的低级直径变小,孔隙率增加,吸油率增大。②疏散剂：在搅拌特性牢固的条件下,分散剂种类、性质和用量则成为控制树脂颗粒性的要害因素。在聚合过程中,疏散剂影树脂颗粒的宏观微观两条理的成粒。就宏观而言,要求疏散剂应具有低落单体和的界面张力,以利于VCM的疏散和掩护滴或颗粒,淘汰聚并。单一疏散剂较难同时满足上两方面要求,为制得颗粒规整、粒度漫衍中,既疏松表观密度又适合的聚氯乙烯脂,往往将两种和两种以上疏散剂复适用。其中一疏散剂以低落界面张力、提高散能力为主,另一则包管有足够的保能力。有时为了满足特殊性能要求,在此础上再添加油溶性帮助疏散剂或外貌活剂,调治疏散剂在VCM中的分派系数,使散剂的作用深入到颗粒的微观条理[12]。③聚合温度：在VC悬浮聚合中不存在链转移剂时,聚氯乙烯的分子量险些取决于聚合温度,凭据生产树脂牌号的要求,聚合温度一般在45～65℃范畴内选择。在较高温度下聚合,树脂粒径增长减慢,最终平均粒径减小。聚合温度对聚氯乙烯树脂颗粒形态的影响主要体现在温度对PVC树脂的孔隙率有影响。聚合温度低,形成的树脂结构较疏松；高温下聚合由于低级粒子熔合成团以及低级粒子聚团体的紧密堆砌排列,从而制得的PVC树脂孔隙率较低,这是因为随着聚合温度的升高,低级粒子变少,熔结水平加深,粒子呈球形,而聚合温较低时,则容易形成不规矩的聚结体,从而使孔隙率增加。通过以上的理论了解越发深了对聚合反响的理解。④汽提控制的影响：汽提工艺主要影响聚氯乙烯树脂中单体残留量和杂质粒子数等指标。所谓聚氯乙烯树脂残留VCM的含量是指聚氯乙烯树脂之中所吸附或溶解的未聚合的VCM,由于VCM和聚氯乙烯的大分子结构,导致相互间具有较大的亲和力,这也是残留VCM难以完全脱除的原因。1.9工艺流程叙述1.9.1加料系统(1)VCM的贮存与加料：从VCM车间运送来的新鲜单体VCM，经过过滤器（1）进入VCM贮槽（2）中贮存，同时由VCM采取工序来的采取VCM贮存在采取VCM贮槽（7）中。用VCM泵（3）连续从采取贮槽抽料、并经过VCM加料过滤器（5a，b）过滤，循环采取到VCM贮槽（7）中。目的是保存VCM加料的压力，使VCM不汽化，以制止再加料时损坏流量计。加料时（4）泵先加采取单体，（6）泵后加新鲜单体，采取和新鲜单体有一定配比。(2)脱盐水的贮存与加料：冷脱盐水（来自界区）经计量进入冷脱盐水贮槽（13）中或热脱盐水贮槽（17）中。冷脱盐水经加热器（15）加热到要求温度后进入热脱盐水贮槽（17）中，待加料用，该槽有温度范畴或液位低时聚合釜不能入料。加料时，凭据聚合温度的要求把冷热脱盐水殽杂，用冷脱盐水加料泵（14）和热脱盐水加料泵（18）打入聚合釜中，殽杂温度在两泵出口汇总管处由冷、热脱盐水量来调治。(3)注入水与冲洗水的加料：注入水泵（20），从冷脱盐水贮槽（13）抽水向各脱盐水用户供水，泵出口压力2.1Pa用于聚合釜轴封、浆料泵（46）、块料破碎机（48）等。此泵有稳压系统，另外该泵出口脱盐水还用于聚合釜的注入水，比包管釡内容积恒定。冲洗水泵泵出口压力1.1MPa，用于冲洗治理，并为助剂配制提水，同时为冲洗水增压泵（16）提供水及设备冲洗水，冲洗水泵的水经冲洗水增压泵（16）增压后向聚合釡（42）、采取疏散器（54）、汽提加料槽（61）等提供1.4MPa的冲洗水。(4)助剂的配制及加料：①缓冲剂系统缓冲剂是在配制槽（37）中配制，配制时需15～30分钟，不设单独贮槽，加缓冲剂时，盘算机步伐封闭循环线，打开充料伐，经（38）充装泵，将缓冲剂加到称重槽（39）中到规定时间用加料泵（40）参加到聚合釜（42）中，同时重新使用循环系统使缓冲剂配制槽中物料续循环。②疏散剂系统本设计采取两种疏散剂殽杂使用。疏散剂A：疏散剂在配制槽（31）中配制，疏散剂加料时，先将疏散剂打入计量槽（此时循环已停），到达定量后，启动循环系统，同时计量槽中疏散剂用充装泵（36）打入聚合釜。疏散剂B：配置历程如疏散剂（I），然后将配制好的疏散剂（II）放入疏散剂贮槽（33）中单独贮存，同样有个冷冻盐水冷却并用充装泵（34）循环。此溶液搅拌较强烈，以防疏散剂疏散。③调治剂的配制调治剂在有局部搅拌的调治剂贮槽（9）内贮存，加料时用调治剂充装泵（10）计量参加聚合釜（42），此管线带压无需冲洗。④引发剂系统引发剂在引发剂配制槽（25）中配制，配制合格后放入引发剂贮槽（26）中贮存待用。引发剂贮槽（26）用冷却水冷却到规定的低温，搅拌并用循环泵（27）打循环。加引发剂时，先由贮槽（26）放到引发剂称重槽（28）中，然后用加料泵（29）定量参加聚合釜（42）内。⑤终止剂系统终止剂在带搅拌和排空装置的不锈钢容器（11）中配制，先将定量的脱盐水和NaOH参加到终止剂配制槽（11）中，开动搅拌后将定量的终止剂参加到配制槽（11）中，当聚合到达规定转化率时，需加终止剂。加终止剂时，按规定的步伐，用终止剂充装泵（12）从终止剂贮槽（11）中抽出，配方量的终止剂经计量后从注入管参加聚合釜，加终止剂时应封闭注入水切断阀，加完终止剂后应封闭聚合釜终止剂阀及终止剂泵出口阀，停泵。事故终止剂NO，在停车或停电等紧急情况下参加聚合釜、迅速终止聚反响。⑥涂壁系统涂壁剂溶液在配制槽（22）中按规定配方进行配度和贮存。聚合出料完毕后，用高压水（14Kg/㎝2G）冲洗釜90秒钟，废水用浆料泵（43），打至废水贮罐（57）中，洗涤后进行涂壁操纵。1.9.2聚合系统聚合：若聚合釜打开过釡盖，则需抽真空真空度为710mmHg柱，将缓冲剂加到脱盐水总管内，然后用脱盐水把缓冲剂带入到聚合釜。脱盐水启动后，参加VCM、开动搅拌，当脱盐水和VCM加完后，釜内温度应靠近聚合温度，继承搅拌一定时间，使VCM液滴在水中形成，然后参加疏散剂，继承搅拌一定时间，以包管疏散体系形成，最后参加引发剂，使聚合反响开始。聚合反响开始后，向挡板通入冷却水并到达最大流量，然后向夹套中通入冷却水，并保持反响温度，冷却水流量由盘算机凭据聚合釜上、中、下温度控制，同时盘算机盘算出反响放出的热量，并与聚氯乙烯聚合动力浮模型的理论盘算值比力，盘算出VCM到PVC的转化率。聚合反响开始后，两股注入水应参加聚合釜，以包管釡内容积恒定，一股注入水来自聚合釜搅拌器的轴封衬套、另一股由釡顶注入。聚合反响终点，可依据反响时温度或测定单体转化率及凭据压力降来确定，通常按压力降来确定，当聚合反响到达终点时，定量的终止剂将自动参加到聚合釜内以终止聚合反响。出料结束后，用1.4Mpa的水冲洗后即可即可进行涂壁操纵准备。1.9.3采取系统（1）浆料汽提系统由汽提塔浆料槽（47）底部来的浆料，经块料破碎机（48）破碎后，用汽提塔供给泵（49）经板式换热器（50）与汽提完毕的浆料换热，一部分从塔顶参加汽提塔，另一部分回流到浆料槽（47），同时蒸汽由汽提塔底部进入；VCM由蒸汽汽提带走。塔釜浆料由塔底浆料泵(46)送出，并与浆料槽（47）来的浆料换热后，一部分送到浆料混料槽（84），另一部分返回塔釜液位同时防备浆料中PVC沉降，汽提完毕的浆料中，VCM残留量在30PPm左右，塔顶出来的含VCM的蒸汽，用冷凝器（53）冷凝，由疏散器（54）疏散，冷凝液用疏散器底泵（56）送至废水贮槽（57），未凝的汽提经过滤器（55）过滤，送至VCM采取工序，浆料送至干燥工序。（2）废水汽提系统这些废水贮存在废水贮槽（57）中，由塔底泵（58）打出与废水汽提塔（61）底出来的热水换热器（59）后，一部分由塔顶参加废水汽提塔（61）中，另一部分循环，同时蒸汽由塔底参加与废水进行传质互换后，废水中VCM提出并由塔顶带走，随后进入塔顶冷凝器（62）冷凝，不凝液去压缩机（63）压缩采取，冷凝液采取到废水贮槽（57），废水汽提塔塔釜的废水用泵（60）打出，经换热器（59）换热后进入废水池，并与离心机母液，一起排除界区。（3）VCM采取系统聚合反响结束后，未反响的VCM，一部分随浆料进入汽提塔加料槽（47），这部分VCM从槽顶出来，经汽液疏散器（54）撤除水分，并经过滤器（65）过滤后用压缩机（66）升压至0.35Mpa以上，送至采取冷凝器（67）中；另一部分是残留在聚合釜中的单体，这部分未反响的单体是在聚合釜出料达50m3时采取，在塔顶压力大于0.35mPa时，单体进入采取冷凝器（67），当釡顶压力小于0.35mPa时，启动中断采取压缩机（66），把单体压缩送到冷凝器（67），经浆料汽提，废水汽提等来采取VCM。干燥系统混料槽（84）的PVC浆料，用浆料泵（85）送至沉降式离心机（86a-d），凌驾离心性能力的部分浆料返回混料槽（84），这两个槽有保温系统同时槽底部另有氮气和蒸汽管路，通过槽中以便搅拌或清洗换型时用。浆料经离心机疏散，母液进入母液池沉降后排放，滤饼用螺旋输送器（87）、破碎机（93）,破碎输送沸腾干燥床内，用热风热水来脱除树脂内部水分。干燥所用的热风使用主风机（90）参加，主风机皆有过滤器（88、94），洁净的空气用加热器（91）加热后，从沸腾床底部进入干燥器。干燥所需冷风，由冷风机（99）经空气过滤器（100）过滤后进入沸腾床六室。干燥好的树脂由星型加料器（96）和排风机（102）抽至旋风疏散器，使气固相疏散，气相在用2#双筒旋风疏散器（110）疏散，气体排空，（107）（110）两个疏散器疏散出的树脂经双重阐（112）和星型加料器（109）进入圆型振动筛（111）进行筛分，合格的制品进入中间料仓（113）然后由工人包装送至堆栈。1.10厂址的选择厂址选择是一项包罗政治、经济、技能的综合性事情。必须贯彻国度建立的各项目标政策，多方案比力论证，选出投资省、建立快、运营费低、具有最佳经济效益、情况效益和社会效益的厂址。原则：切合所在地区、都市、乡镇总体筹划结构；节约用地，不占用良田及经济效益高的土地，并切合国度现行土地治理、环境掩护、水土保持等规矩有关规定；有利于掩护情况与景观，尽量远离风物游览区和自然掩护区，不污染水源，有利于三废处理惩罚，并切合现行情况掩护规矩规定。本设计厂址选择在沈阳经济开发区化学产业园。毕业设计说明书第二章工艺计算第二章工艺盘算2.1物料衡算聚合釜（1）物料平衡图图1聚合釜物料平衡图（2）已知数据釡有效容积V有效=68m3装料系数η=0.874转化率x%=85%水油比1.3﹕1收率=99%热负荷漫衍指数R=1.2～1.4(R取1.3)夹套传热系数K夹套=510Kcal/m2hr℃挡板传热系数K挡板=946Kcal/m2hr℃夹套进出口水温：t进=7℃t出=12℃挡板进出口水温：t进=7℃t出=15℃夹套传热面积：F夹套=80m2挡板传热面积：F挡板=18m2注入水温度t=20℃聚合温度t=57℃假定聚合釡采取的VCM占未反响单体的85%（3）盘算①单体及水参加量盘算单体密度ρ60℃=0.8363g/cm3ρ50℃=0.8564g/cm3凭据内差法求出57℃时单体的密度：ρ57℃=[(57-60)/(50-60)]×(0.8564-0.8363)+0.8363=842.3kg/m3水的密度ρ60℃=988.1kg/m3ρ50℃=983.2kg/m3用内差法求出57℃时水的密度：ρ57℃=986.6kg/m3设单体参加量为xm3/釡水参加量为ym3/釡釡有效容积V有效=68m3，装料系数η=0.874，水油比1.3﹕1列方程组x+y=68×0.874（ρ水57℃×y）/（ρ单体57℃×x）=1.3﹕1解得：x=28.14m3/釡y=31.29m3/釡②注入水用量注入水体积Δv=cw∕ρ1ρ2×（ρ1-ρ2）式中c:单体VCM转化率W：VCM参加量（质量kg）ρ1ρ2分别是单体和PVC树脂密度Δv=85%×28.14×842.3×（84203-1400）÷（842.3×1400）=9.53m3/釜由已知注入水温20℃，此时ρ水20℃=998.2kg/m3注入水量为9.53×988.2=9512.8kg/釜③聚合反响时间a夹套传热量=传热面积×传热系数×Δtm夹Δtm夹=[(57-7)-(57-12)]/ln[(57-7)-(57-12)]=47.5℃∴Q夹=510×80×47.5=1.938×106kcal/hb同理可计挡板传热量Q挡=F挡×K挡×Δtm挡Δtm挡=[(57-7)-(57-15)]/ln[(57-7)-(57-15)]=45.9℃Q挡=946×18×45.9=7.816×105kcal/hc注入水流量Q注=CpwΔt注入水温由20℃升到57℃平均水温t平均=（20+57）/2=38.5℃注入水比热容Cp20℃=4.183KJ/（kg℃）Cp40℃=4.174KJ/（kg℃）其平均比热容Cp平均=4.180KJ/（kg℃）=0.997kmol/（kg℃）∴Q注=0.997×9512.8/τ反×37=350917.679/τ反最大移热量Qmax=Q夹+Q挡+Q注=2719585.2+350917.679/τ反物料总放热量Q总=G×X%×ΔH℃参加总物料量G=28.14×842.3=23702.3kgΔHx=366kcal/kg·VCMx%为转化率取热负荷指数R=1.3R=(Qmax-τ反)/Q总τ反=R·Q总/Qmax=1.3×23702.3×0.85×366/（2719585.2+350917.679）=3.4h④引发剂用量引发剂用量Nr=N0(1-[I]/[I0])=N0(1-e-0.693τ/τ1/2)∴N0=Nr（1-e-0.693τ/τ1/2）引发剂的理论消耗量取Nr1.1mol/tvcm引发剂的半衰期lnτ1/2=A/T-B式中A=15108B=45.484T=273.15+57=330.154Lnτ1/2=15108/330.15-45.484=0.277τ1/2=1.32hN0=Nr（1-e0.6933×3.4/1.32）=1.32mol/tvcm实际参加量EHP量（分子量346）：1.32×346×842.3×28.14×106=10.83kg/釜⑤缓冲剂用量缓冲剂=单体×3.5/104缓冲剂用量=（3.5/104）×28.17×842.3=8.30kg/釜⑥疏散剂用量88%PVA4.8kg72.5%PVA11.238kg⑦终止剂（ATSC）ATSC=[I]/2=10.83/2=5.41kg/釜出料（以釜为标准）出料中的PVC量：28.14×842.3×0.85×0.99=19945.5kg损失的PVC量：28.14×842.3×0.85×0.01=201.5kg未反响VCM：28.14×842.3×0.15=3555.3kg脱盐水：31.29×984.7=30811.3kg采取VCM：28.14×842.3×0.15×0.85=3022kg剩余VCM：3555.3-3022=533.3kg（4）物料平衡表表一物料衡算表序号品名进料量（kg）出料量（kg）1VCM23702.3采取3022剩余533.32PVC19945.5损失201.53脱盐水30811.330811.344注入水9512.89512.85EHP10.8310.836ATSC5.415.417缓冲剂8.308.308疏散剂16.03816.038合计64066.978364066.978混料槽（1）物料平衡图图2混料槽物料平衡图（2）已知数据进料PVC：19945.5kg收率99.5%水、助剂：30811.3+9512.8+10.83+5.41+8.30+16.038=40364.678kg进料VCM533.3kg出混料槽VCM含量为7000ppm（3）盘算出料中的PVC量：19945.5×0.995=19845.77kg损失的PVC量：19945.5×0.005=99.73kg设出料中VCM为XkgX/(19845.77+40364.78+X)=7000×10-6∴X=422.68kg采取VCM：533.3-422.68=110.62kg（4）物料平衡表表二混料槽物料平衡图序号品名进料量（kg）出料量（kg）1PVC19945.519845.77损失99.732VCM533.3422.68采取110.623水、助剂40364.67840364.678合计60843.47860843.478汽提塔（1）物料平衡图图3汽提塔物料平衡图（2）已知数据塔顶数据：75～80℃塔底温度：t底=110℃出汽提塔的VCM为50ppm收率：99.5%产量为3.26万吨/年年事情时间数：8000hPVC含水量：0.3%（3）盘算①PVC的进料量每小时生产纯干：3.26×107×（1-0.003）/8000=4062.8kg/h考虑以下各步收率汽提塔：99.5%离心机：99%沸腾床：99%包装：98.5%故汽提塔进料中含PVCGPVC=4062.8/(0.995×0.99×0.99×0.985)=4229.57kg以PVC为基准转化系数4229.57/19845.77②水、助剂的量水、助剂：（4229.57/19845.77）×40364.678=8602.6kg/h③VCM的量VCM：（4229.57/19845.77）×422.68=90.08kg/h④热量盘算a.取塔顶温度为80℃，塔底温度为110℃对付VCMt平均=（80+100）/2=95℃VCM比热Cp90℃=26.602cal/克分子℃Cp100℃=27.19cal/克分子℃用内插法求得Cp95℃=26.605cal/克分子℃=0.4257kcal/kg℃110℃VCM汽化热ΔHVCM=3034cal/克分子=48.5kcal/kg水的比热Cp90℃=4.22J/kg℃Cp100℃=4.208KJ/kg·℃Cp95℃=4.214KJ/kg·℃=1.007kcal/kg·℃b、3atm大气压下求水蒸气的焓及温度（3atm=304Pa）水蒸气的焓ΔH300kPa=2728.5KJ/kgΔH350kPa=2736.1KJ/kg水蒸气的温度t300kPa=133.3℃t350kPa=138.8℃分别用内插法得ΔH3atm=2729.1KJ/kg=651.98kcal/kgt3atm=133.7℃C、1atm大气压下110℃水的焓=461.34KJ/kg=110.21kcal/kg设蒸汽冷凝放热量为Q放，通入蒸汽量为ykg/h∴Q放=y（651.98-110.21）=541.77y设物料吸收热量为Q1部分VCM气化吸热为Q2∴Q吸=Q1+Q2=Q放Q1=CpPVCWPVCt+CpPVCWVCMt+CpH2otCp=1.8422KJ/kg℃=0.44kcal/kg℃∴Q1=0.44×4229.57×（110-80）+0.4257×90.08×（110-80）+1.007×8602.6×（110-80）=316865.26kcal/h设从塔顶采取xkg/hVCM∴Q2=48.5x∴Q吸=Q1+Q2=316865.26+48.5x=541.77y（1）汽提塔出料中VCM含量为50ppm（90.08-x）/[4229.57×0.995+8602.6+(90.08-x)+y]=50×10-6（2）联立（1）（2）解得：x=89.41y=592.62∴出料中VCM：90.08-89.41=0.67kg/h出料中PVC:4229.57×0.995=4208.42kg/h损失PVC:4229.57-4208.42=21.15kg/h（4）物料平衡表表三汽提塔物料平衡表序号品名进料量（kg）出料量（kg）1PVC4229.574208.42损失21.152VCM90.080.67采取89.413水、助剂8602.68602.64蒸汽592.62592.62合计13514.8713514.87离心机（1）物料平衡图表4离心机物料平衡表（2）已知数据收率99%出料PVC含水量25%助剂及少量VCM随母液排出，假设在这一步，助剂和少量VCM全部撤除（3）盘算出料中PVC量：4208.42×0.99=4166.34㎏/h损失PVC量:4208.42－4166.34=42.08kg/h设出料含水x㎏/h∴x/﹙4166.34＋x＋0.67﹚=25%解得：x=1389kg/h排出水、助剂的量：8602.6＋592.62－1389=7806.22㎏/h（4）物料平衡图表四离心机物料平衡表序号品名进料量（kg）出料量（kg）1PVC4208.424166.34损失42.082VCM0.670.673水、助剂8602.6+592.627806.221389（和PVC结合）合计13404.3113404.31沸腾床（1）物料平衡图表5沸腾床物料平衡表﹙2﹚已知数据收率99%PVC含水量0.3%含VCM5ppm﹙3﹚盘算出料中PVC的量：4166.34×0.99=4124.68㎏/h损失PVC的量：4166.34－4124.68=41.66㎏/h设出料中PVC含水量x㎏/h，VCMy㎏/h﹙4166.34＋x＋y﹚×0.003=xy/﹙4124.68＋x＋y﹚=5×10﹣6∴解得：x=12.54㎏/hy=0.021㎏/h排出水：1389-12.54=1376.46㎏/h采取VCM：0.67-0.021=0.649kg/h﹙4﹚物料平衡表表五沸腾床物料平衡表序号品名进料量㎏／h出料量㎏／h1PVC4166.344124.68损失41.662VCM0.670.021采取0.6493水138912.54﹙结合水﹚1376.46合计5556.015556.01包装﹙1﹚物料平衡图表6包装物料平衡图﹙2﹚已知数据收率98.5%﹙3﹚盘算损失PVC：4124.68×﹙1－0.985﹚=61.87㎏／h得到的产物：4124.68－61.87=4062.81㎏／h核算：4062.81×8000=32502480≈3.25万吨﹙4﹚物料平衡表表六包装物料平衡表序号品名进料量（㎏／h）出料量（㎏／h）1PVC4124.684062.81损失61.872VCM0.0210.0213水12.5412.54合计4137.434137.432.2热量衡算聚合釜夹套传热系数的校核已知数据：釡内径：T=3810㎜釡内壁厚：3+33㎜三叶后掠式桨叶直径：D=（0.4～0.55）T夹套半管外径：114.3㎜夹套冷却水温度：t进=7℃t出=12℃δ碳钢层：33㎜δ不锈钢：3㎜δ粘釡物：0.1㎜δ水垢层：≤0.2㎜热量衡算取洪峰放热的数据，转化率为70%（1）釡内壁给热系数αi的盘算αi=A·(λm/T)·(NRe)a·(NPr)b·(Vis)c=A·(λm/T)·(ρm·N·D2/μm)a·(Cpm·μm/λm)b(μb/μw)c式中:A:悬浮液对壁面的传热膜系数；T：釡内径；D：搅拌桨叶直径；N：搅拌器转数；μw：壁温下流体的粘度；λm，Cpm，ρm，μb：分别为悬浮液在反响温度下的导热系数，恒压热容，密度和黏度。式中：A=0.37a=0.67b=0.33c=0.14①悬浮液的密度悬浮体系各组分体积如下：（转化率为70%）脱盐水：31.29m3注入水量：△v=cw/ρ1ρ2×(ρ1-ρ2)=70%×28.14×842.3×(842.3-1400)÷(842.3×1400)=7.85m3VCM量：28.14×30%=8.44m3PVC量：28.14×70%×842.3/1400=11.85m3则悬浮体系总体积：31.29+7.85+8.44+11.85=59.43m3各组分体积分率：水：x1=（31.29+7.85）/59.43=0.659ρ1=984.7kg/m3VCM：x2=8.44/59.43=0.142ρ2=842.3kg/m3PVC：x3=11.856/59.43=0.199ρ3=1400kg/m3∴ρm=∑xiρi=0.659×984.7+0.142×842.3+0.199×1400=1047.1kg/m3②浮液导热系数λm的盘算λm=λc·[2λc+λd-2φd(λc-λd)]/[2λc+λd+φd(λc-λd)]式中：λc，λd分别为连续相和疏散相的导热系数φd为疏散相体积分率转化率达70%的氯乙烯悬浮聚合体系，有机粒子自己可看作聚氯乙烯疏散在氯乙烯中的悬浮体系，再由有机粒子在水中组成总的悬浮体系。a．PVC疏散在VCM中的悬浮体系—有机粒子的λPVC-VCMφPVC=11.86/（11.86+8.45）=0.584液态VCM导热系数公式λVCM=A·ρVCM·CVCM·（ρVCM/M）1/3其中：ρVCM=0.8423g/㎝3CVCM=0.38Kcal/kg·℃M=62.5A=1.52∴λPVC连=1.52×0.8423×0.38×（0.8423/62.5）1/3=0.1158Kcal/hrm℃λPVC分=0.14Kcal/hrm℃∴λ=0.1158×[2×0.1158+0.14-2×0.584×(0.1158-0.14)]/[2×0.1158+0.14+0.584×(0.1158-0.14)]=0.1295Kcal/hrm℃b.有机粒子疏散于水中的λmλ水50℃=64.78×10-2W/M℃λ水60℃=65.94×10-2W/M℃内差法得λ水57℃=0.6559W/M℃=0.5639Kcal/hrm℃λm=0.5639×[2×0.5939+0.1295-2×(0.142+0.199)×(0.5639-0.1295)]/[2×0.5639+0.1295+(0.142+0.199)×(0.5639-0.1295)]=0.3856Kcal/hrm℃①悬浮液的比热Cm57℃时：Cvcm=0.38Kcal/kg·℃Cpvc=0.44Kcal/kg·℃C水50℃=4.174kJ/kg·℃C水60℃=4.178kJ/kg·℃内差法得：C水57℃=4.177kJ/kg·℃=0.998Kcal/kg·℃悬浮液各组分的质量分率：VCM质量=28.14×30%×842.3=7110.7kgH2O质量=（31.29+7.85）×984.7=38541.2kgPVC质量=28.14×70%×1400=27577.2kg总质量=7110.7+38541.2+27577.2=73229.1kg∴各组分的质量分率：xvcm=7110.7/73229.1=0.097xpvc=27577.2/73229.1=0.377xH2O=38541.2/73229.1=0.526∴Cm=∑xici=0.38×0.097+0.44×0.377+0.998×0.526=0.728Kcal/kg·℃②悬浮液的平均粘度μmμm=（1+0.5∮s）μ/（1-∮s）4式中：∮s为疏散相体积分率μ为反响温度下水的粘度μ水50℃=0.5494×10-3mPa·sμ水60℃=0.4688×10-3mPa·s内差法得μ水57℃=0.4930×10-3mPa·sμm=（1+0.5∮s）μ/（1-∮s）4=[1+0.5(0.142+0.199)]×0.4930×10-3/[1-(0.142+0.199)]4=3.060×10-3mPa·s近似认为釡内壁温度为夹套冷却水温度t进=7℃t出=12℃∴t平均=9.5℃μ水0℃=1.7921×10-3mPa·sμ水10℃=1.3077×10-3mPa·s内差法得：μ水9.5℃=1.3319×10-3mPa·sμm=（1+0.5∮s）μ/（1-∮s）4=[1+0.5(0.142+0.199)]×1.3319×10-3/[1-(0.142+0.199)]4=8.26610-3mPa·s③其它参数简直定搅拌转数：N=97.5rPm釡内径：T=3810mm=3.81m取桨叶直径：D=0.5T=0.5×3.81=1.905m∴釡内壁给热系数αiαi=A·(λm/T)·(ρm·N·D2/μm)a·(Cpm·μm/λm)b(μb/μw)c=0.37×（0.3856/3.81）×[1047.1×（97.5/60）×1.9052/(3.059×10-3×10-3)]0.67×(0.728×3.059×10-3×10-3×3600/0.3856)0.33×(3.059×10-3/8.266×10-3)0.14=15919.6Kcal/hrm℃(2)釡外壁给热系数α0的盘算α0=0.023·（λ/De）·（De·ω·ρ/μ）0.8（Cp·μ·3600/λ）0.4·（1+1.77De/Rj）式中：De：螺槽的当量直径；Rj：夹套的曲率半径；ω：冷却水在夹套中的流速①夹套冷却水流速ω的盘算Q夹=K夹·F夹·△tm=510×80×47.5=1.938×106Kcal/hrQ夹=W夹·Cp·△t（W夹为冷却水流量）Cp0℃=4.212kJ/kg·℃Cp10℃=4.191kJ/kg·℃内差法得：Cp9.5℃=4.192kJ/kg·℃=1.001Kcal/kg·℃∴W夹=Q夹/Cp·△t=1.93