PVC生產中聚合釜的選型計算案例基本參數生產周期：3批/d每批的進料量：W1=301398.588kg/批反應器的裝填系數：φ在《藥廠反應設備及車間工藝設計》REF_Ref71881613\n\h[47]一書中提到，根據經驗，對于不發泡、不沸騰的液體，φ值一般可取0.7~0.85之間。本設計φ值取0.85。計算反應器的體積各物質密度如下表：表5SEQ表\*ARABIC\s01投料物質密度表物質密度kg/m3VCM0.836×103EHP0.946×103PVA1.27×103水0.9857×103平均密度1.02×103V代入數據：VR=295.49m3V代入數據：VT=347.64m3設nT=5臺，則：V帶入數據VT1=69.528m3圓整后Vr=70m3根據《聚氯乙烯工藝技術》REF_Ref71877349\n\h[16]一書中規定，70m3的聚合釜其釜內徑D=3810m,其直徑為H=4.828m,其長徑比為H/D=1.27。則一米圓筒的體積：V代入數據得：V聚合釜壁厚的計算查《化工容器及設備簡明設計手冊》REF_Ref71881632\n\h[48]，壁厚計算公式如下：S在《LF70型聚合釜設計試制總結》REF_Ref72334775\n\h[49]中，設定PC(計算壓力)=2.06，Di=3810mm?=0.85設計溫度為：93℃，查得16MnR的應力σt將上述參數帶入公式5-22中，得S=26.72mm查《化工容器及設備簡明設計手冊》REF_Ref71881632\n\h[48]，負偏差為0.8mm，取腐蝕裕量為2mm，則Sn=29.52mm圓整后Sn=30mm夾套的設計夾套直徑與高度的設計在《藥廠反應設備及車間工藝設計》REF_Ref71881613\n\h[47]一書中規定：夾套與釜體的間距視釜徑的大小采用不同的數值，一般采用25到100mm，夾套的高度由工藝要求的傳熱面積來決定，一般比釜內液面高50到100mm。對于筒體內徑Di=3810mm，夾套的內徑為：D=Di+100=3910mm夾套的高度計算公式如下：H帶入數據：Hj=3.08夾套的壁厚與材料本設計夾套選用整體夾套中的U型夾套，材料選用16MnR，設計溫度為88℃，設計壓力為0.74MPa，?=0.85由式5-22代入數據，計算出夾套壁厚S=10.04mm取腐蝕裕量1mm,鋼板的厚度負偏差為0.7mm最后夾套的壁厚為：Sn=11.74mm圓整后Sn=12mm復驗：Sn×6%=0.72>0.7，該夾套可用12mm厚的16MnR的鋼板制作。傳熱裝置的校核根據《國產110m3氯乙烯懸浮聚合反應釜的開發和應用》REF_Ref71881662\n\h[50]中的校核方式，本設計采取其校核方式。給熱系數的計算釜內壁給熱系數α夾1：計算公式如下：α夾1導熱系數λ=0.46w/(m黏度μ=5.7×普蘭特常數：Pr代入數據：Pr槳葉直徑為1.27m,釜直徑為3810mm雷諾數為：R??=d2??????(5?26)代入數據：Re帶入式5-24，α夾1內冷管外壁給熱系數α內1：計算公式如下：??內1=0.09×????2????0.65????0.3μ????0.14d??0.33(2設有四組內冷管，B=4,μμW=1d=0.1114mD=3.81m，Re=α內1釜外壁給熱系數α夾2：導熱系數λ=0.6143w/(黏度μ=0.89×de=3.704mρ=996.075kg/m3P??=??????(5?25)Pr釜體直徑D=3.81md1釜外壁半徑??=??2+??1+d內2=1.178m夾套水量為W=1.14×夾套水量的體積：V=????(5?26)代入數據：V=11444.92一釜的進水量為：V=11444.92÷5=456.80u代入數據：uRe=d帶入數據得：Re=5.03×α夾2帶入數據：α夾2內冷管內壁給熱系數α內冷管直徑：?為114×4mmuRe帶入數據：α傳熱系數的計算在《雙相不銹鋼異種金屬的焊接工藝接頭組織》REF_Ref71881678\n\h[51]一文中提到，碳鋼厚度為：σ=0.030m熱阻方程《聚氯乙烯工藝技術》REF_Ref71877349\n\h[16]如下：1帶入數據：K夾同理內冷管傳熱系數：平均傳熱系數：K代入數據：K傳熱面積的校核的計算由《國產110m3氯乙烯懸浮聚合反應釜的開發和應用》REF_Ref71881662\n\h[50]一文中提到，夾套冷水由27℃升溫至30℃。釜內溫度為57℃。ΔΔtΔ帶入數據：ΔQ=7.89×Q=KAΔ由式5-32可計算A總帶入數據：A總單個聚合釜的傳熱面積為：A單A0A故整個夾套符合要求。攪拌裝置的設計根據《化工容器及設備簡明設計手冊》REF_Ref71881632\n\h[48]攪拌器選?。褐比~開式渦輪攪拌器攪拌器直徑與槽內徑比：D=3810mm則：d取攪拌器離底高度h=代入數據：h=1270mm葉片寬度與攪拌器直徑比為：b帶入數據：b=190.5mm取槳葉Z=6片，攪拌功率為6m/s=1.5r/s,采用全擋板。攪拌功率用納維爾-斯托克斯方程計算：N其中NP為功率特征數，N為攪拌器轉速，當Re≥2000時，查表可得NP=4.9ρ=1.02×103代入數據：P=78.1kw根據《化工工藝設計手冊》REF_Ref71880748\n\h[32]第692頁，故選取90kw的大型攪拌器。為提高年產率，完成年產8萬噸的設計目標。本設計擬采用70m3大型聚合釜串聯、每日三批、間歇操作的工作方式，增大投料量同時，在聚合后的后續工段中采用連續操作的方式，對聚合物進行脫氣、汽提、離心等操作，節省了部分的操作時間，提高年產。在改善生產工序的同時，我們還著重對懸浮聚合的輔助時間進行了相應的縮短。借鑒楊林REF_Ref71877604\n\h[52]等人的操作方式，采用密閉入料，工藝，大大減少了試壓、通水排氣，、上蓋等一系列的輔助時間。采用兩次注水先投單體后投分散劑再引發的投料工藝，提高單體分散的均均性，提高了樹脂的塑化速度，減少了沾釜現象，使清釜時間得到縮短。采用中途注水的工藝，提高單體的轉化率，使聚合時間相應縮短。聚合釜所采用得具體規格如下：表格52聚合釜規格項目規格項目規格公稱容積70m3釜內徑3.81m夾套外徑3.922m筒體直徑高度4.828m筒體總高度釜體總高度6.756m高徑比1.27釜壁材質16MnR釜內設計壓力2.06MPa夾套設計壓力0.74MPa釜內設計溫度93℃夾套內