沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計I摘要聚氯乙烯是五大通用熱塑性樹脂中最有發展前途的品種。聚氯乙烯常溫下為無色，且有乙醚氣味的氣體，比空氣重一倍，微熔于水，易熔于丙酮，乙醇和烴類，易燃，與空氣易形成爆炸物。PVC在光照及氧的作用下，逐漸分解，且老化，聚合物材料表面與空氣中的氧作用，氧加速了紫外線對高聚物的降解，分解成氯化氫，形成羥基。單體純度高，聚合反應速度快，產品質量好，生產容易控制。聚氯乙烯是近四十年來發展最快的高分子合成材料之一。因此，對聚氯乙烯車間的設計顯得尤為重要。本次設計工作主要是對41107千克/年聚氯乙烯粉末制造車間工藝設計中的聚合釜設計，從聚氯乙烯的發展歷程和目前現狀入手，對聚氯乙烯工藝形成初步認識。通過聚氯乙烯工藝操作手冊，對設計的裝置組成、生產方法、生產制度和工藝參數的選擇確定合理的操作規程和指標。本次工藝設計主要包括物料衡算、熱量衡算和設備計算三部分。按照物料走向，依次對聚合釜、分離系統以及干燥系統做物料及熱量平衡計算。利用整個平衡計算過程中的參數和結論，計算本次設計的主體部分聚合釜設計。首先要熟悉設備，了解構造。經過最后核算，本次設計符合預期目標，各項參數均已達標。關鍵詞聚氯乙烯；聚合釜；工藝設計沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計IIABSTRACTPVCISTHEMOSTPROMISINGVARIETIESOFFIVECOMMONTHERMOPLASTICRESINPVCISCOLORLESSINTHEROOMTEMPERATURETHEREISODOROFETHERGASHEAVIERTHANAIRDOUBLESOLUBLEINWATERFUSIBLEINACETONEETHANOLANDHYDROCARBON,FLAMMABLE,ANDTHEAIRBECOMESEXPLOSIVEUNDERTHEEFFECTSOFLIGHTANDOXYGENPVCISGRADUALDECOMPOSITIONANDAGINGPOLYMERMATERIALSURFACEANDTHEAIROFOXYGENROLE,UVIMPACTONTHEDEGRADATIONOFTHEPOLYMERBYOXYGENACCELERATEDDECOMPOSEDINTOHYDROGENCHLORIDEFORMATIONOFHYDROXYLMONOMERHIGHPURITY,POLYMERIZATIONREACTIONSPEEDILY,PRODUCTSQUALITYISGOODPRODUCTIONISEASIERTOCONTROLINTHERECENTLY40YEARS,PVCISALMOSTONEOFTHEFASTESTGROWINGPOLYMERSYNTHETICMATERIALSO,PVCONTHEDESIGNOFWORKSHOPITISPARTICULARLYIMPORTANTTHISDESIGNERTAKESRESPONSIBILITYIFMAKESINTHEWORKSHOPTECHNOLOGICALDESIGNTOTHE41107KG/YEARPOLYVINYLCHLORIDEPOWDERTHEPOLYMERIZATIONCAULDRONDESIGNCOMMENCEWITHTHEPOLYVINYLCHLORIDEDEVELOPMENTCOURSEANDTHEPRESENTSITUATIONFORMTHEPRELIMINARYUNDERSTANDINGTOTHEPOLYVINYLCHLORIDECRAFTTHROUGHPOLYVINYLCHLORIDEOPERATINGMANUALOFCRAFTTODESIGNCOMPOSITIONOFINSTALLMENT,PRODUCTIONMETHOD,PRODUCTIVESYSTEMANDCRAFTPARAMETER,CHOICEREASONABLEWORKINGINSTRUCTIONANDTARGETTHISDESIGNOFTECHNOLOGICALMAINLYINCLUDESTHEMATERIALCOMPUTATION,THEHEATCALCULATIONANDTHEEQUIPMENTCOMPUTATIONALTOGETHERTHREEBULKSACCORDINGTOTHEMATERIALTREND,INTURNTOTHEPOLYMERIZATIONCAULDRON,THESEPARATIONSYSTEMASWELLASTHEDRYSYSTEMMAKESTHEMATERIALANDTHEHEATBALANCECOMPUTATIONMAKEUSEOFTHEPARAMETERANDTHECONCLUSIONINTHEENTIREBALANCECOMPUTATIONPROCESSCALCULATESTHEMAINBODYTOBEPARTIALOFTHEDESIGNTHECAULDRONDESIGNFIRSTMUSTBEFAMILIARWITHTHEEQUIPMENT,THEUNDERSTANDINGSTRUCTUREAFTERFINALLYCALCULATES,THISDESIGNCONFORMSTOTHEANTICIPATEDTARGET,EACHPARAMETERHASREACHEDTHESIGNKEYWORDPOLYVINYLCHLORIDEPOLYMERIZATIONCAULDRONTECHNOLOGICALDESIGN沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計III目錄摘要IABSTRACTII第1章總論111國內外PVC發展概論112廠址的選擇213工藝路線及工藝實施方法3121聚合釜的大型化及其結構和特點4122生產工藝的密閉化5123VCM的回收和汽提514工藝配方的確定及設備的5141最佳工藝配方選擇5142設備的選擇7143攪拌方式的選擇8144傳熱方式的選擇8145干燥器的選擇9146離心機的選擇9147防粘液配方的研制10148釜壁沖洗和防粘液的噴涂技術10149高壓水清釜技術1015原料及產品的物化性質、規格11151氯乙烯單體VCM11152化學性質11153聚合產品聚氯乙烯PVC1216聚合機理13161反應機理13162懸浮體系形成的穩定機理1417影響聚合反應及生產質量的因素1518工藝流程敘述1619設計原則依據及范圍17191設計原則17沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計IV192設計依據17193設計范圍及深度17110生產規模171101本裝置生產規模171102設計的開工時間171103生產方式17111裝置組成181111生產過程181112輔助生產設施18112生產制度18第2章計算工藝1921物料衡算1922熱量衡算28221聚合釜28222沸騰床34223預熱器蒸汽量37224廢氣出口溫度3923設備計算40231聚合釜的體積40232攪拌器的選型41第3章非工藝部分5031車間防火防暴衛生防護措施5032車間的照明及來暖通風措施5033防靜電及防雷措施5034“三廢”處理應用51第4章結論52參考文獻53致謝54附錄55附表A55附表B57沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計1沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計1第1章總論11國內外PVC發展概論我國的聚氯乙烯工業自1958年錦西化工廠產3000噸PVC生產裝置投產以來,不斷發展壯大,已形成一個大、中、小規模并舉,布局遍地開花,品種較多并擁有八十年代世界先進水平的工業體系目前我國的PVC樹脂生產廠家有74個,總生產能力達到150萬噸,1993年的總產量約為100萬噸,僅次于聚乙烯居全國塑料產量的第二位。早在1935年法國人VREGNAULD就已經發現了三氯乙烯但是直到19121913德國化學家FKLATA和ZAOHAIS才發現了三氯乙烯和聚氯乙烯的生產方法。1926年美國科學家古德里奇第一次發現若何將聚氯乙烯增塑。變成工業上有用的化工原料1940年美國古德里奇公司創建懸浮聚合，并開始建立工廠，二戰中德國法本公司來用不同的方法建立了四個工廠開始生產。1943年產量約達36000噸1940年全世界產量為11萬噸至今為止它仍然是塑料中位于第一的產品。目前國內生產能力最大的工藝設備基本是上海氯堿股份公司和齊魯石化總公司氯堿廠的年生產20萬噸懸浮氯乙烯生產裝置，來用日本信月技術制造。北京化工二廠，錦西化工總廠和福州化工總廠引進了美國BF，古德里齊公司年產4萬噸設備和技術生產高型號樹脂；錦化引進美國西方化學公司（OCCI）的年產8萬噸設備也于去年年底投產了。國內外先進技術和設備的引進使我國內聚氯乙烯生產技術提高到一個新的水平，推動了國內聚氯乙烯的發展。目前在聚合工藝實施方法中占主導地位的是懸浮PVC工程技術，已經取得很大的進步，表現在聚合釜的大型化可達127M3，聚合傳熱能力大，聚合釜生產強度高，縮短聚合生產輔助時間，聚合釜來用優化級放大設計，聚合生產完全用計算機集散來控制，產品干燥應選用旋風干燥設備。在生產方面，中國的聚氯乙烯工業的發展將以乙烯法為主加快電石法向乙烯法轉變。國家鼓勵有條件的地區，特別是沿海地區發展有一定規模的乙烯法聚氯乙烯項目。但是雜短時間內由于我國乙烯資源缺乏，聚氯乙烯的生產仍就將以電石法為主，乙烯法的徹底改造還有待于下個世紀初眾多大型乙烯工程的上馬。世界范圍而言，PVC樹脂的生產預計在近期內不全出現新的產品，而是沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計2通過改性和配方的最佳化來提高PVC的質量擴大PVC制品的應用領域。同時PVC樹脂生產及制品使用過程中環境保護問題，日益引起人們的重視，由于嚴格限制氯乙烯的單體泄露迫使生產廠家進一不改進清釜技術。今后10年內，PVC的生產技術不會由于市場問題而發生重大變革。生產技術的改進仍集中在某些領域，如開發新的變效引發劑或引發劑體系，進一不改進復合分散劑體系，清釜技術，汽捏技術等，以進一步提高生產效率，降低生產成本率。消費發展方面，化學建才在聚氯乙烯制品中占有越來越重的位置，今后聚氯乙烯的消費的發展也將主要集中在這一領域。而聚氯乙烯在薄膜，鞋料等軟制品消費領域所占比例將減少，預計在2000年聚氯乙烯軟，硬制品的比例各達50左右。合金和配混料提交了PVC硬制品的性能，擴大了建筑材料是PVC硬制品的發展方向；PVC軟制品正想高檔次無毒無增塑劑的方向發展，研究人員和制造商門從助劑，生產工藝等方面研究開發PVC的仿生木材。樹脂產品的開發集中在專用樹脂方面，例如開發一些耐變濕共聚樹脂，為了拯救一些改用專用樹脂的性能生產一些改性專用樹脂，達到均樹脂達不到的好性能，例如研制和生產新型的耐熱聚氯乙烯專用料，薄膜專用料等。提交產品在特定條件下的使用性能。2004年中國經濟持續高速增長,GDP增長率達到了95,尤其是房地產業和汽車行業的快速發展,推動了石化產品的旺盛需求。在國內需求旺盛、價格整體提升等利好因素的作用下,我國PVC產業繼續保持著快速增長的勢頭,新建、擴建項目紛紛上馬,國內PVC產能和產量大幅度增加,企業規模日趨經濟,行業整體技術水平不斷提升。但同時PVC產業的快速發展造成對上游資源如原鹽、電石、乙烯等原料和電力能源的巨大需求,而資源和能源的相對緊缺和環保方面的更高要求可能將在較大程度上影響著未來中國PVC產業的進一步發展。12廠址的選擇1廠址應該選擇在靠近主要原料供應地區，并盡各種可能靠近樹脂的加工用產廠。2廠址應該具備良好的水陸交通運輸條件。沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計33廠址應具備良好的水源供應，若有低溫的底下水源更為理想，因可節約部分制冷量，廠址若有足夠的蒸汽和電力，盡可能靠近熱電站。4廠址應該設在居民區下風向和江河的下游，當全年的主導風向不明顯時應以夏季風向為主要考慮。5廠址應考慮廢水的排放和稀釋問題，即排放廢水經過處理達到排放標準后，流如江河的流量，組分和方位及遇到江河枯水期最小的水流量時的稀釋情況。6廠址應具備完整的地質和水文氣象全資料，以作為化工設計計算依據，廠址建筑物是否需要抗震設計應根據廠址地震資料參考TJ1178工業與民用建筑物抗震設計規范進行設計。我們此次實習前往的錦西化工集團基本符合以上的要求原則。廠址所在地葫蘆島東臨渤海，水陸交通方便水源充足，企業建在居民分散稀少的地區，為居民區下風向，企業具有生產原材料的能力，是理想的建廠位置。13工藝路線及工藝實施方法生產聚氯乙烯的單體氯乙烯（VCM），在不同的時期有不同的合成方法，大體分為三種；電石乙炔法，乙烯氧氯化法，乙烷氧氯化法。目前在我國79家PVC生產廠家中只有3家來用乙烯原料路線，盡占全國總生產能力的31，有69的生產能力仍來用電石乙炔法生產。而先進國家早已淘汰了乙炔法我國的PVC生產的物耗與能耗均高于國外水平，根據統計我國好的廠家每噸PVC耗電石（實物）1544噸，拆標后為1342噸。物耗與能耗高必然導致生產成本高，產品的市場競爭能力下降。在原材料價格上漲的情況下這是一個值得重視的問題。進入70年代以來，我國開始引進乙烯氧氯化技術，70年代初從美國引進了古得里齊技術，后又從日本三井東壓引進了技術，前者是運轉已經超過20年的企業，后者也有著兩套投產。這三套裝置的生產，將會在很大程度上依靠石油化工來發展我國的聚氯乙烯工業，使PVC的產量和技術有很大幅度的提高和發展。古德里奇全部技術裝置由以下部分組成直接氯化單元、氯氧化單元、二氯乙烷精餾單元、二氯乙烷熱裂種單元、氯乙烯精餾單元、廢水處理單元、殘液焚燒單元。沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計4三井東壓工藝流程工分9個單元直接氯化、氧氯化、二氯乙烷精制、二氯乙烷裂體、氯乙烯精制、廢物處理、罐區、公用工程、氯化氫回收。聚氯乙烯聚合工藝實施方法主要有4種懸浮法，本體法，乳液法，和微懸浮聚合法。每中聚合方法，由于其本身技術改觀和客觀需要的變動，應用范圍常有不同。懸浮法和本體法，PVC樹脂顆粒結構與性能基本相同，顆粒均勻，屬于通用樹脂，應廣泛用來制造PVC軟硬制品。乳液法和微懸浮PVC樹脂，主要用于作糊樹脂。懸浮聚合以其生產過程簡易，便于控制，易于大規模生產，產品的適應性比較突強，因此還是聚氯乙烯的主要生產方式，生產量約占總量的80。我們此次實習所去的錦化集團PVC分廠年產4萬噸PVC裝置聚合來用美國古德里奇公司的技術和設備。懸浮法生產VCM和水加料，溶液的配制與輔料的加料，聚合涂壁與廢水汽提，聚合，VCM回收。PVC生產可分十七個工藝系統即VCM貯存系統回，收VCM貯存系統，無離子水系統，緩沖劑系統，分散劑系統，引發劑系統，聚合涂壁系統，聚合加料系統，聚合系統，終止劑系統，漿料輸送系統，漿料汽提系統，單體回收系統，抽真空系統，蒸汽裝置系統，阻聚劑系統，廢水汽提系統。121聚合釜的大型化及其結構和特點1聚合釜的選擇隨著PVC的生產技術的發展與提高，所使用的集合釜開始向大型化轉變，聚合釜大型化后適應了大規模的生產要求但是釜的單位容積的傳熱面積下降了，有的廠家在釜的大型化后，不得不增加釜的體外冷卻裝置，以滿足釜的移熱要求，從而造成工藝操作復雜。釜的容積增大其生產效率建設投資運行費用都會發生變化。錦化引進的古德里奇技術均來用704M3的釜型。該釜型來用下傳動底伸式兩層三葉后掠式攪拌器。這樣可以杜絕頂伸長軸的下部產生塑化而影響產品質量的弊病。兩層三葉后掠式攪拌器是古德里奇攪拌技術的特殊之點。斧的夾套泵用來圓管焊接在釜的外壁。這種半圓管式夾套可以克服隔板式夾套冷卻水產生短流的現象，因而有效的提高了釜的傳熱系數，強化了移熱能力。聚合釜的特點傳熱能力大，生產強度高，設計壓力高，能滿足低聚合度樹脂的生產，攪拌轉速不變，能滿足各種牌號的樹脂生產。沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計5122生產工藝的密閉化古德里奇公司不但具有先進的防粘釜技術，同時也具有先進的加料工藝，掌握了先進的密閉自動沖洗釜壁技術。所有的輔助材料，如引發劑，分散劑其他輔助劑的配制。貯存和加料系統，聚合釜漿料的排出與輸送系統，實現了聚合全過程的密閉和自動化操作，提高了設備的利用率，增加了聚合釜的生產強度，減輕了操作人員的勞動強度，減少了環境的污染。123VCM的回收和汽提VCM的回收方法有兩種釜內汽提回收和正常的回收。1釜內汽提回收。這是一種非正常的回收方法，一般的情況下不來用這種回收方法。只有在聚合后系統著設備出現膨脹的時候，無法正常出料和汽提或聚合出現不合格的產品的時候或生產實驗需要單獨處理的時候才回使用。2正常回收。正常情況下，不在聚合釜內回收VCM，而將來回收VCM的漿料打到出料槽先在出料槽內進行部分的VCM的回收，然后再經漿料汽提塔進行徹底的回收。3漿料汽提。漿料汽提的目的是將漿料經汽提塔，將殘留在PVC中的VCM徹底脫除回收，使PVC中殘留的VCM降到最低值以防VCM在干燥和樹脂的加工過程中污染環境。古德里奇的汽提技術采用的多孔塔板式汽提。控制高塔溫高塔壓，達到汽提效率，漿料中含有VCM在30PPM以下成品中VCM可達到1PPM。14工藝配方的確定及設備的141最佳工藝配方選擇1聚合度設計。以疏松5型（SG5）為例年產4萬噸PVC，錦化設備聚合溫度57，單體的投入量VCM；286M，水的投入量H2O；294M。分散劑；725聚乙烯醇PVA為1123KG，88聚乙烯醇PVA為48KG。引發劑EHP；95KG聚合度P鏈增長速率/鏈終止速率KPMM/KTMM其他終止沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計6KP/KTRTETPTPEA用代數方法換算得LNPB，即為聚合度P與溫度T的關系式。A2引發劑的設計。（聚合釜的傳熱能力）MTKAQ1（實際傳熱器）CQ2N21據引發劑一級分解推動力學方程IKDTIKDTEI01噸單體所需引發劑的摩爾分數100KDTRENIN（理論量）MOLR13終止劑設計。錦化終止劑來用丙酮縮氨基硫脲（ATSC），其作用是調節反應速率，分子式為。233NHSCHC其用量為KDTEIATS021I為引發劑在不同時期量4分散劑（用量為實驗值）。其用量通過實驗測定，與釜型，擋板，攪拌形式，反應溫度等有關。隨溫度的升高，分散劑加入量逐漸減少，其作用為沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計7降低水和單體間的界面張力。分散作用，便于進一步分散。覆蓋在液滴表面，增加水與單體之間的親和力。保護能力,聚合中期單體液滴的凝聚階段有限制過量凝聚的作用。5水比（水與單體之間的重量比）。水比大，單釜生產能力小，水比小易粘釜。確定方法錦化的聚合工藝是在聚合開始時水比很小，在聚合過程中不斷注水，這樣可提高產量，減少粘釜，另外，水還有改善顆粒形態的作用。聚合初期水比小，不僅可以增加投料量，提交單釜生產能力，而且可以增加投料量，促進多次堆積粒子的形成，樹脂形態規整柔和，基本無毛刺，孔隙與分布及空隙，含量有所改善，吸油量略有提交，但顆粒變粗。隨著聚合的進行，聚合物顆粒內部收縮，出現大量孔隙，水不斷被吸收，釜內物料變稠，若不及時注水，可能發生爆聚，故需不斷注水。6緩沖劑設計。在PVC生產中，一般強堿作為緩沖劑，但錦化采用的是磷酸三鈣，它雖然不溶于水，但可有效消除，所以PVC生產聚合釜被PH值應H嚴格控制在7左右。142設備的選擇1釜的選擇。懸浮聚合的聚合釜，由小型向大型化發展，并已成為絕對的發展趨勢。隨著釜容積的發展，材質也發生了變化。材質的選擇由不銹鋼釜發展到復合鋼板，由于其造價低，容易加工，并可向大型化發展，才取得絕對的優勢。但是大型釜形成生產能力，還需要解決攪拌問題和傳熱問題才能保證質量，以及具備必要的安全措施，進一步減小粘釜以提高釜的利用率，這樣，大型釜才有其優越性。已經報道投產的大型釜有西德舒爾斯公司的200聚合釜，釜體為5310M，上傳動的單層三3M葉后掠式攪拌，產生能力為5噸。日本的三井東壓一電氣化學的聚合釜，年生產能力為354萬噸。310日本信越技術，聚合釜容積，410M，頂伸式三層攪拌帶垂直327擋板，單釜生產能力每釜40噸，年產能力為25萬噸。古德里奇的聚合釜，生產強度較大，年產量152萬噸，防粘技術370M沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計8與設施比較全面。143攪拌方式的選擇根據對氯乙烯懸浮成粒過程和攪拌的分析，懸浮聚合釜要求攪拌操作具備一定的剪切強度，循環次數，并且釜內能量分布均勻。由于剪切強度直接測定困難，往往用單位體積，功率來反映。如果單位RP體積功率過低，攪拌強度不夠，過高時樹脂質量也有影響，而且無所謂浪費能量。氯乙烯懸浮聚合的一般取1KW/M3左右，對大型聚合釜，混合均勻較困難，RP故可適當取大一些。RP循環次數少，釜內易出現直流區，而且循環時間較長，容易發生凝餅，使顆粒粒徑分布變寬。對于氯乙烯懸浮聚合，一般應取68次以上。單位體積功率和循環次數都是全釜的平均值，而釜內流動和剪切能量分布均勻，對顆粒粒徑分布也是至關重要的。因此，聚合釜內物料的流動狀況上，希望不存在流動的死角。有較均勻的能量分布。若釜內湍流能量分布不均勻，上下循環流動周期太長，則可能由于局部剪切不夠，引起分散相凝餅成大顆粒，導致粒徑分布變寬。錦化引進古德里奇技術來用兩層三葉后掠式攪拌器，它增加了軸向推動力和一層三葉后掠式攪拌器相比，克服了軸向循環量不足的弊端，可使聚合體系軸向混合均勻，有利與改善樹脂的顆粒度分布，和釜內的溫度分布，提高釜的傳熱效率和產品的內在質量。工業上通用漿型有平漿，斜漿，三葉后掠式和布魯馬金型漿葉。從經驗來看，矮胖釜都用單層漿，使用三葉后掠式漿葉。對于瘦長釜漿葉型式都是普通的平漿和渦淪漿，這都屬于徑向流動漿葉，特別是圓盤渦輪漿葉，軸向流動較差，這表明對于長徑比較大的釜，不必特別強調軸向整體循環，只要求在各漿葉作用區充分混合，不存在死角。144傳熱方式的選擇聚合釜的傳熱能力在相當程度上意味著釜的生產能力。在合理選用引發劑，盡可能接近勻速反映的基礎上，應從各方面盡可能提高釜的傳熱能力。傳熱速率OR與傳熱面積，溫度成正比，HKJQHKAD3MFCT0沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計9比例系數是傳熱系數。220WKCADKMH因此，要提高傳熱速率，可以從增加傳熱面積，擴大溫差，提高傳熱系數三方面著手。145干燥器的選擇聚氯乙烯漿料經離心機脫水后，緊密型樹脂含濕量一般小于20，而疏松型樹脂含濕量在2028之間，依不同聚合長度對樹脂干燥后的成品，要求揮發含量在04045之間，以保證塑料加工制品不出現汽泡等缺陷。離心機脫水后的濕樹脂，從濕物料貯槽到螺旋輸送器，螺旋輸送氣干燥器與熱風進行熱交換，脫除樹脂的表面水份，一般可干燥到7以下釜的濕含量進入沸騰干燥床，在流化床內與熱風進行熱交換和一定的沸騰停留時間，使樹脂得到適度干燥合格。我國從50年代聚氯乙烯的工業生產，一開始便是以氣流管干燥器進行樹脂干燥。當物料含濕量達百分之三到五，即所謂臨界含濕量，需進入干燥階段。在干燥裝置的選擇上，用臥式內加熱沸騰床。工藝操作參數熱風進風溫度150物料出床溫度05熱風排出溫度70沸騰床層溫度5570熱水進口溫度95沸騰層高度1135M熱水排除溫度70床內壓力490PA物料進床溫度4060全窗層壓力降7355PA物料出床溫度50物料停留時間120MIN物料入床溫度27146離心機的選擇在氯乙烯聚合反應完成之后形成的懸浮漿料中，一般含6070的水分，在物料進入干燥工藝前需用離心機，螺旋沉降式離心機幾種。其中，螺旋沉降式沉降離心機是被廣泛來用的。主要原因有1單機生產能力大，適合工廠大型化與自動控制的要求，沒有操作周期，連續運行，連續出料，操作簡便。沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計102母液含固量少，澄清度高，分離原理是離心沉降非離心過濾，轉鼓上無孔，當機器的分離因數大于2000時，在聚氯乙烯生產中，母液含固量可小于50PPM，即使分離因數降到1000，也能達到其母液離心的含固量在100PPM左右，不僅較過濾式離心機減少了離心母液對物料的夾帶損失，且省略了一套對離心母液回收處理的設備。3防粘釜技術。粘釜包括聚合物粘結于聚合釜內壁，攪拌軸及漿葉以及釜頂氣相管線。粘釜會導致聚合釜傳熱系數和生產能力下降；粘釜料若混入產品中，會導致樹脂塑化加工中出現不塑化的“魚眼”，影響制品外觀及內在質量；粘釜物的清理將延長釜的輔助時間，降低設備運轉率，并消耗費清理將延長釜的輔助時間，降低設備運轉率，并耗費清理的人工及影響勞動保護問題，此外，粘釜還影響到聚合釜自動控制的實施。147防粘液配方的研制防粘液配方是防粘釜技術的核心。該配方為棕色有機聚合物，藥品無毒，只對眼睛有輕微的刺激性。在聚合反應中無阻聚作用，對PVC產品質量無影響，也不會造成廢水污染。使用時用無離子水配成很稀的堿性水溶液，噴涂在聚合釜內壁，形成不粘壁的表面。148釜壁沖洗和防粘液的噴涂技術古德里奇公司在704釜的釜頂裝有兩個180對稱的釜壁沖洗裝置，很3M好地解決了釜壁自動沖洗的技術問題。同時，這也是防粘液自動密閉噴涂裝置。防粘液蒸汽霧化后，從該裝置噴入釜內，冷凝在釜壁和釜內部構件上，形成一層均勻的，沒有死角的涂層表面，從而很有效地起到防粘釜作用。149高壓水清釜技術古德里奇的防粘釜技術可以達到每生產300600釜次以后才需打開釜進行高壓水清洗。水壓為30MPA（300KG/CM2）（表壓），每次清洗掉的粘釜累積量在5KG左右。高壓水噴槍有固定旋轉噴槍和手持噴槍兩種，操作人員需通過釜內的入孔進行沖洗，不需要進入釜內。沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計1115原料及產品的物化性質、規格151氯乙烯單體VCM1物理性質常溫下為無色，且有乙醚氣味的氣體，比空氣重一倍，微熔于水，易熔于丙酮，乙醇和烴類，易燃，與空氣易形成爆炸物。分子式分子量625純度99992CHL沸點139凝固點1597比重21500CCP/CV1183折光指數139813PN爆炸極限上限22，下限4臨界溫度15840臨界壓力527ATM臨界體積270ML/G比熱038聚合熱272CAL/G汽化潛熱（25）7176CAL/G（1337）7953CAL/G00C熔化潛熱1819CAL/G生成熱120CAL/G152化學性質1有關氯丁二酸氫鉀的反應2222CHLOCHORCHORCL2與燒堿加熱時，脫氯化氫生成二氯乙烯22LNANALD3有關雙鍵反應，與氯化氫生成2氯硫酸222CHLCHLCL4在紫外線照射下能與硫化氫生成2氯硫酸222LSLD5氯乙烯通過聚合生成PVC22NNCHLCHL過氧化物沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計12153聚合產品聚氯乙烯PVC1物理性質。白色無定形粉末，比重135146，分子量3687093750，不溶于水，酒精等，表觀密度040055G/ML，比熱020035KCAL/H顆粒直徑緊密型（XJ）010100，疏松型（SG）10150轉化點75MM85，熱分解點100，開始降解生產氯化氫。0C0C2化學性質。聚氯乙烯化學穩定性好，常溫下耐任何濃度HCL、90以下的硫酸、5060的濃及20的濃堿溶液，PVC樹脂在高溫下與濃堿發生脫3HNOHCL反應，而在濃或發生氫化降解。PVC在光照及氧的作用下，逐24S漸分解，且老化，聚合物材料表面與空氣中的氧作用，氧加速了紫外線對高聚物的降解，分解成氯化氫，形成羥基。3引發劑。過氧化二碳酸二已基酮（EHP）分子式，分子量18346CHO346，白色或灰色液體，不溶于水，易溶于甲笨，二甲苯等有機溶劑，毒性和一般有機過氧化物相似，刺激眼睛，皮膚，呼吸道，易燃燒氧化，隨溫度升高分解加快。4分散劑。聚乙烯醇（PVA），羥丙基甲基纖維素（HPMC）聚乙烯醇（PVA）分子式，醇解度7580，粘度7513CP，聚合2NCHO度17002000，聚合度影響保護能力和水中溶解度，醇解度影響分散效果，聚乙烯醇穩定，用于生產疏松型樹脂。羥丙基纖維素（HPMC）能溶于水，取代度152，反應劑氯甲烷環氧乙烷性能優于MC，有較好的截面火星和較高的凝膠能力，實際使用中粘釜較輕，所得樹脂顆粒較細。5終止劑。丙酮縮氨基硫脲（ASTC）此終止劑既能與引發劑發生反應，又可與大分子發生反應，顆粒形態好，質量好且溶脹在內部的VCM易脫除。分子式，分子量131，熔點168，33CHNHCSN溶解度018/100H2O，在醇，酮等有機溶劑中不溶，在堿性溶液中，有較大的溶解度，在酸性或大量水溶液中又發生水解，可與氧反應，和氧化劑，鹵素發生鹵化反應。6緩沖劑。磷酸三鈣分子式分子量310，白色固體，不342APO溶于水在無離子水系統，幾乎沒有磷酸根離子，在有存在下能溶于水，使HPH值下降，故于水中滴加未調節PH值使反應穩定進行。沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計1316聚合機理161反應機理聚氯乙烯懸浮聚合屬典型的自由基聚合，分鏈引發，鏈增長，鏈終止（歧化），鏈轉移（向單體）四步基元反應。其基元反應式和速率式如下引發劑分解2KDIRDIRKIT鏈引發KIM2FIDTM鏈增長XKP1XTRP向單體鏈轉移,KTRMXXRR,TRMTRK歧化終止KTYMY2如按穩態處理,則聚合速率方程式為12RFKDTRPI氯乙烯聚合屬于沉淀聚合,PVC在VCM中的溶體度很小01,PVC或其短鏈自由基即將沉淀出來,形成兩相。一相是氯乙烯單體相，溶有微量PVC；另一相是聚氯乙烯富相，由370PVC和30VCM組成溶脹狀態。根據PVCVCM部分互溶的特點,聚合過程可以分成下列幾個階段1轉化率XXF70,溶脹在PVC富相內的VCM繼續聚合體系內的VCM進一步減少,所產生的蒸汽壓將低于VCM的飽和蒸汽壓,這是氯乙烯聚合后期壓強降低的原因。沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計14162懸浮體系形成的穩定機理聚氯乙烯成粒過程反應在兩方面一在單體液滴內形成亞微觀和微觀層次的各種粒子,另一則是在單體液滴成顆粒間聚并,形成宏觀從此的顆粒。由于PVC不溶于VCM中,PVC鏈自由基大到一定程度例如聚合度約,月10350個鏈自由基線團纏繞聚結在一起,沉析出來,形成最原始的相分離物種,尺寸約001002M。這是能以獨立單元被鑒別出來的原始物種,特稱做原始微粒或微區。這時的轉化率遠低于1,可能在01以下。接著,許多原始微粒作第而次絮凝,聚結成約的初級粒子核或012M小區,這才是真正的結構物種。繼上述原始微粒和初核等亞微觀層次結構形成以后,就進入微觀層次成粒階段。其中包括初級粒子核成長為初級粒子,初級粒子絮凝成聚結體,以及初級粒子的繼續成長為等三步。這一階段是成粒全過程中最重要的階段。可以概括地說,亞微觀和微觀層次結構的過程是不同尺度的粒子聚結和成長進行的結果。低轉化率階段41107KG/YEAR22熱量衡算221聚合釜1夾套傳熱系數K的校正。01510IKDALK內壁液膜給熱系數I外壁液膜給熱系數0沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計29釜壁內阻DL釜內壁給熱系數。根據CHAPMAN和HOLLAND對液體釜內壁系數的方程IA計算如下21043360MDMIWNCGCDLRAL式中C為常數在三葉后掠式攪拌漿葉夾套傳熱中C取037查聚合反映工程D為聚合釜內徑D4000MMN為攪拌器轉速N80RPM1333RPS懸浮液導熱系數ML懸浮液密度R懸浮液比熱C懸浮液粘度M壁溫下的流體粘度WD攪拌葉徑18DDMR在聚合反映釜中,漿料為懸浮液其中加入的水和注入的水總共47798KG，加入VCM為24367581KG，其中85轉化為PVC,VCM占15。懸浮液中個組分所占的分率為224798623516187HOVCMPHOVCMXX懸浮液密度。根據懸浮體系密度和加性原理,混合液密度可計算MR2065102IMHOVCMPVXRR57時，。2398/KGR384/KGM3140/PVCKGMR沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計301062510287939843MR7/KG懸浮液的比熱。MC2060510287MIHOVCMPVCCX57時，,，298C/KCALG3/KCALG。04PVC/KCALG98620385104287M0806/KCALG懸浮液的導熱系數。ML2CDCDMLFLL連續相導熱系數分散相導熱系數分散相體積分率CLDLDF轉化率達85的氯乙烯懸浮液是一復雜體系，有機粒子本身可以作聚乙烯分散在氯乙烯中的懸浮體系，再由有機粒子分散在水中構成它的懸浮體系導熱系數計算須分兩步進行。聚氯乙烯在有機粒子中的體積分率085015/731484PVCF轉化率達85時,有機粒子的體積分率08505196/0283143483PVCF與之比為19612HOMPVCM沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計31對于非篩合液體A15213VCMACMRL1352VCRL130841086/625KCALHM查化工工藝設計手冊4/PVCKALHMCLDVCPPVCMFFL0731073165/KALH查化工工藝設計手冊26HOCL2CDCDMLFLL0561302856013413/KCALH懸浮液的粘度。M405SMLDF固體粒子容器分率SF液體粘度L0283SF在0103明膠中粘度,C為常數,20時按105計算。因粘度2LHOCM隨固含量變大而增大,取C106,57時查化工工藝設計手冊水的粘度為05146CP。明膠粘度106540LCP4412835SMLDCCPF沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計32壁溫下的流體粘度。因為聚合釜內壁溫度與釜內溫度相差不大,釜材質的導熱系數比水的小的多,所以聚合釜內壁溫度接近與其物體溫度故壁溫下的流體粘度與懸浮液粘度基本上相同。粘度修正值均等于1。WMM014MW內壁給熱系數21043360ICGNDCDLRAL2234143013067745368298013AI8279/WMC2釜外壁給熱系數。因為水在直圓管做強制流動呈湍流狀態，給熱系數A可按下列準數方程計算A080402317PEEICDVDRRLL21ED121IDR式中水的傳熱系數L056/KCALHML槽的當量直徑E20ERM內查化工工藝設計手冊231/13/10HOGCPKALGC2水氣速。M根據物料衡算夾套傳熱量960QKAL夾內螺管水的吸熱量132C水吸夾沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計33W為水流總量C為水的比熱QWCT入出水吸193620387241KGT夾入出水的單位時間流量33920/6WQMHTR反夾套橫截面積為2221140157AP螺旋管內徑R100MM01M水流速192018/5736QVMSA4螺旋管彎曲半徑R。螺旋管外徑R114314322DR409315M釜外壁給熱系數。A0804360217PEEICDVDRMRLAL4080443619841293310307295164/WMC沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計345釜壁熱阻。因為釜壁由四部分組成水垢,碳鋼,不銹鋼和粘釜DL物。以知水垢厚度導熱系數102MD15/KCALHML垢碳鋼厚度導熱系數34碳鋼不銹鋼厚度導熱系數/LCL不銹鋼粘釜物厚度導熱系數40KC粘釜33333021011780554DL故終上計算0IDALK3117808279645所以K513285510故夾套傳熱符合標準,滿足傳熱要求222沸騰床1干空氣的進入量以知數據濕物料進口溫度,PVC出口溫度150QC濕物料在第五室溫度熱風入口溫度,熱風出第五340QC25QC8T室溫度冷風入口溫度,夏天,熱水入口溫度26T01T02T熱水出第五室溫度冷卻器進口溫度冷卻水出口9T入8出TC進溫度熱空氣提供15的熱量熱水提供85熱量。熱水為汽壓熱C出。相對濕度冬天夏天518/KALGL5F6F2輸入熱量。預熱器將空氣從加熱到時輸入熱量QT1T0246LX沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計35夏天062SPXF查化工工藝設計手冊得20時水蒸氣飽和蒸汽壓為1754SPMHG1754062087306X1483QLT15TC027520158602T冬天SPXF查化工工藝設計手冊得15時水蒸氣飽和蒸汽壓為1238SPMHG051238620577X14QLXT02605781533輸入熱量。蒸發水分所需熱量。121QWIW水分蒸發量水汽離開干燥時熱含量濕物料進口溫度2I1Q為熱風出第五室時溫度,取85由物料衡算W1731002KG/H286KCAL被干燥物料由升溫所需熱量。1C2Q沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計36221CMQGCQ被干燥絕干物料量冷水混合物比熱2MSW03414397絕干固體PVC比熱水比熱物料含水量SCWC2由物料衡算5187436KG221CMQGQCG5874360509KAL熱損失量。3Q干燥器熱損失按總量的10計算31207864917005/KCALH隨熱廢氣帶走熱量。4Q4226QLXT夏天008736209761L冬天4246558Q輸入熱量與輸出熱量相等，熱氣儀帶走物料的15熱量。041235QQ冬天干空氣量為24023L18017L10110782681149017110225684415沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計37L28092540KG干空氣/小時夏天干空氣含量為15861L9761L10110782681149017110225684415L27659638KG干空氣/小時223預熱器蒸汽量由于用30大氣壓蒸汽加熱,冷卻成同溫度水蒸汽的汽化潛熱。2/KGFCMR5181KCAL/KG1夏天。輸入熱量010246QLXT1587938479518/KCALH熱量損失為100402/0QL總蒸汽量875/94851/1DRKGH總2冬天。輸入熱量010246QLXT38957486/KCALH0674230/110QL總蒸汽量985/147/DRKGH總3熱水量計算。G熱沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計38熱水放出85的熱量供干燥12385QGTR入出熱QGT熱R入出1078261490725684956104KG4冷卻水用量。冷物料進第六室時放熱量Q23LSWQGC51874360540KCAL冷卻水吸收的熱量。Q吸PQGCT吸出冷熱103210冷冷冷卻水回收物料放出的85熱量85Q吸1034712G冷5894KG冷224廢氣出口溫度因各室中風速風量相同,所以第沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計39六室進口風量為熱風量的，所以冷風量為。1525夏天冷風帶走的熱量為物料熱量的150150246LQXT出7593831246087320T出2TC出冷風與熱風在頂部混合后相互吸熱達到溫度相等后排出。所以熱風放出熱量冷風吸收熱量200462465LLXTXT出02793807132XW007132202460713604608738315LLTT254TC冬天冷風帶走熱量為物料放熱量的1501065LQXT出2894534724650715T出16TC出冷風與熱風在頂部混合相互傳熱達到溫度相等后排出,所以熱風放出熱量沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計40冷風吸收熱量。2202046465LLXTXT出02890713XW0062122024601046057165LLTT49TC2檢驗，時，查化工工藝設計手冊得飽和蒸汽壓513C。2SPMHG250174376SX未達到水蒸氣汽露點,干燥無返潮。檢驗時，查化工工藝設計手冊得飽和蒸汽壓。491C875SPMHG875013626SPX未達到水蒸氣汽露點,干燥無返潮。綜上所述廢氣出口溫度,夏天,冬天。54C491C23設備計算231聚合釜的體積為裝料系數,取0837。F又取2/4VTHVP公稱封/15T內沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計41當0時，。V封23/480THMP公稱408T內取查表得4000MM查橢圓形封頭902040TM內3M確定夾套尺寸夾套內距取50MM則52410外內6HT夾內232攪拌器的選型工藝要求攪拌器能夠保證固體顆粒均勻分散,不沉降,又能使原料進釜后迅速,均勻的分散開。因此,容積循環速率及湍流強度成為主要控制因數,據此選用45度四葉透平漿。1確定攪拌轉速N及攪拌等級按顆粒懸浮類型,確定攪拌轉數,依據攪拌任務選10級攪拌，由前可知，。3140/PVCKGMR310672/KGMR查得305146LM漿料粘度275LFFSCFF漿料的質量濃度,0314G固/ML漿料SC漿料的沉降率ML/G,查得堆密度為045。F3/GC則1/0452222ML/GS算得0419F417350MPAS又由于顆粒直徑PD故先設雷諾數處于過渡流域,進行計算2410621978/735PVCMSCR03PVCR臨界沉降速度TU218STGDPRM2644093075126/S沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計42DTUFF顆粒沉降速度校正系數沉降速率D當轉化率85時,顆粒濃度0853691依此查得F147則1470296435/261/MINDUS取/518DTM18/04當攪拌級別為10級,時,查值為。/045DTF105轉速1373289DUNF1103753285669RPM取N80RPM校正顆粒雷諾數6RE317502910674PTMDUNR2348305704637NBD外因為1212053NBKT內則需修正,由永田公式得306035/12RERE12/SINPBTPNANBHQQQ其中24/7/18BTD0164065932134/0514/BTDTB2/8/084214/5/7/PBTBT42018050/2522RE36701958634254MNDR釜內流體的深度H37219367450V沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計442267453863104VHMDP取H54M二葉平漿2RE25/04/1048CDBTNBT28/0/481036二葉斜漿41SINRERE0CNQQSI50368306035/12RERE12/SINPBTPFNANBHQQQ251306120354/094031028587/SIN51沈陽工業大學工程學院本科生畢業設計455284因為043BPFKN所以35070431528P又由NR軸1067236P軸35801672147801KW因為147804KW封軸故電動啟動系數/H封軸H得80192取P150KW/臺4