年產(chǎn)三萬噸聚氯乙烯合成工段工藝設(shè)計-高分子材料工程畢業(yè)論文

1、<p>　　北京化工大學(xué)北方學(xué)院</p><p>　　NORTH COLLEGE OF BEIJING UNIVERSITY OF </p><p>　　CHEMICAL TECHNOLOGY</p><p>　?。?016）屆本科生畢業(yè)設(shè)計</p><p><b>　?。ㄎ墨I綜述）</b&g

2、t;</p><p>　　題目： 年產(chǎn)三萬噸聚氯乙烯合成工段工藝設(shè)計 </p><p>　　學(xué)院：化工與材料工程學(xué)院 專業(yè)： 高分子材料與工程 </p><p>　　學(xué)號： 姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師：

3、 張銳 </p><p>　　教研室主任（負責(zé)人）： 張小博 </p><p>　　2015年5月 6 日</p><p><b>　　總論</b></p><p><b>　　1.1 PVC概述<

4、;/b></p><p>　　聚氯乙烯，英文簡稱PVC（Polyvinyl chloride)，是氯乙烯單體（vinyl chloride monomer, 簡稱VCM）在過氧化物、偶氮化合物等引發(fā)劑；或在光、熱作用下按自由基聚合反應(yīng)機理聚合而成的聚合物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物統(tǒng)稱之為氯乙烯樹脂。</p><p>　　PVC為無定形結(jié)構(gòu)的白色粉末，支化度較小，相對密度1.4左右，

5、玻璃化溫度77~90℃，170℃左右開始分解[1]  ，對光和熱的穩(wěn)定性差，在100℃以上或經(jīng)長時間陽光曝曬，就會分解而產(chǎn)生氯化氫，并進一步自動催化分解，引起變色，物理機械性能也迅速下降，在實際應(yīng)用中必須加入穩(wěn)定劑以提高對熱和光的穩(wěn)定性。</p><p>　　工業(yè)生產(chǎn)的PVC分子量一般在5萬～11萬范圍內(nèi)，具有較大的多分散性，分子量隨聚合溫度的降低而增加；無固定熔點，80～85℃開始軟化，13

6、0℃變?yōu)檎硰棏B(tài)，160～180℃開始轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)；有較好的機械性能，抗張強度60MPa左右，沖擊強度5～10kJ/m2；有優(yōu)異的介電性能。</p><p>　　PVC曾是世界上產(chǎn)量最大的通用塑料，應(yīng)用非常廣泛。在建筑材料、工業(yè)制品、日用品、地板革、地板磚、人造革、管材、電線電纜、包裝膜、瓶、發(fā)泡材料、密封材料、纖維等方面均有廣泛應(yīng)用。</p><p>　　圖1-1 為聚氯乙烯結(jié)構(gòu)式<

7、;/p><p>　　聚氯乙烯是一種重要的熱塑性樹脂，它經(jīng)過成形加工、改性可以制成軟質(zhì)、硬質(zhì)、泡沫、纖維等塑料制品。性能優(yōu)良、廣范用于塑料管、板、模、片型材、人造革、電纜、絕緣帶、地板磚、門框、窗框、玩具、唱片、電器材料及其它日用品。根據(jù)國家發(fā)展規(guī)劃，今后的聚氯乙烯制品將在農(nóng)業(yè)、建筑、包裝、汽車、機電等領(lǐng)域有較多的發(fā)展。氯乙烯單體是聚氯乙烯聚合成的原料，聚氯乙烯工藝的發(fā)展帶動了氯乙烯生產(chǎn)工藝的發(fā)展。早在1835年，法國

8、人Regnauk就發(fā)現(xiàn)了氯乙烯，直到1912-1913年，德國化學(xué)家F.Klate和E.Zacharis才發(fā)現(xiàn)了氛乙烯和聚氯乙烯的工業(yè)生產(chǎn)方法，較大規(guī)模的乳液聚合則到1935年才由Bitterfeld實現(xiàn)。1940年，美國的古德里奇公司創(chuàng)建了懸浮聚合，從此以后，聚氯乙烯工業(yè)開始發(fā)展。目前世界上聚氯乙烯生產(chǎn)能力年均增速為4.4%。按生產(chǎn)工藝看，乙烯石油路線占93%，電石工藝占7%左右。我國聚氯乙烯樹脂消費主要集中在華南和華東兩個地區(qū)，廣東

9、、浙江、福建、山東和江蘇等省份的消費合計約占全國總消費量的 70. 0%，其中，廣東和福建省市場需求量最大，但產(chǎn)能不足，進口聚氯乙烯樹脂所占比例較高; 江蘇、山</p><p>　　1.2 PVC的性質(zhì)</p><p>　　聚氯乙烯由單體氯乙烯經(jīng)加聚反應(yīng)生成的熱塑性線型樹脂。工業(yè)品為白色或淺黃色粉末。密度（20/4℃）1.40g/cm3，含氯量56～58％。低分子量的易溶于酮類，酯類和氯代

10、烴類等溶劑。高分子量的難溶。聚氯乙烯樹脂經(jīng)加工成型就得到聚氯乙烯塑料。其單體成本低、生產(chǎn)工藝成熟、易加工成型。耐酸堿性、耐磨性、電絕緣性好，不燃燒；但熱穩(wěn)定性和耐光性差。140℃分解放出氯化氫，在加工成型過程中，需加入穩(wěn)定劑。軟化溫度低，限在80℃以下使用。根據(jù)所加增塑劑的多少，可制得軟質(zhì)塑料和硬質(zhì)樹脂。軟質(zhì)塑料可用作電線電纜包皮和其它絕緣材料，可制成透明薄膜，用作雨衣、臺布、農(nóng)用育秧薄膜等；還用來制人造革、泡沫塑料和氯綸纖維。硬質(zhì)塑料

11、可用于制板材、管道、貯槽、吸收塔等。氯乙烯經(jīng)懸浮法聚合可得粉末狀樹脂，若用乳液法聚合，可得糊狀樹脂。</p><p>　　1.3 PVC的聚合方法</p><p>　　PVC用自由基加成聚合方法制備，聚合方法主要分為懸浮聚合法、乳液聚合法和本體聚合法，以懸浮聚合法為主，約占PVC總產(chǎn)量的80%左右。將純水、液化的VCM單體、分散劑加入到反應(yīng)釜中，然后加入引發(fā)劑和其它助劑，升溫到一定溫度后V

12、CM單體發(fā)生自由基聚合反應(yīng)生成PVC顆粒。持續(xù)的攪拌使得顆粒的粒度均勻，并且使生成的顆粒懸浮在水中。此外，還有用微懸浮法生產(chǎn)PVC糊用樹脂，產(chǎn)品性能和成糊性均好。</p><p><b>　　1、懸浮聚合法</b></p><p>　　懸浮聚合法使單體呈微滴狀懸浮分散于水相中，選用的油溶性引發(fā)劑則溶于單體中，聚合反應(yīng)就在這些微滴中進行，聚合反應(yīng)熱及時被水吸收，為了保證

13、這些微滴在水中呈珠狀分散，需要加入懸浮穩(wěn)定劑，如明膠、聚乙烯醇、甲基纖維素、羥乙基纖維素等。引發(fā)劑多采用有機過氧化物和偶氮化合物，如過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二碳酸二環(huán)己酯、過氧化二碳酸二乙基己酯和偶氮二異庚腈、偶氮二異丁腈等。聚合是在帶有攪拌器的聚合釜中進行的。聚合后，物料流入單體回收罐或汽提塔內(nèi)回收單體。然后流入混合釜，水洗再離心脫水、干燥即得樹脂成品。氯乙烯單體應(yīng)盡可能從樹脂中抽除。作食品包裝用的 PVC，游離單體含量應(yīng)控制在1

14、ppm以下。聚合時為保證獲得規(guī)定的分子量和分子量分布范圍的樹脂并防止爆聚，必須控制好聚合過程的溫度和壓力。樹脂的粒度和粒度分布則由攪拌速度和懸浮穩(wěn)定劑的選擇與用量控制。樹脂的質(zhì)量以粒度和粒度分布、分子量和分子量分布、表觀密度、孔隙度、魚眼、熱穩(wěn)定性、色澤、雜質(zhì)含量及粉末自由流動性等性能來表征。聚合反應(yīng)釜是主要設(shè)備，由鋼制釜體內(nèi)襯不銹鋼或搪瓷制成，裝有攪拌器和控制溫度的傳熱夾套，或內(nèi)冷排管、回流冷凝器等。為了降低生產(chǎn)成本，反</p&

15、gt;<p><b>　　2、乳液聚合法</b></p><p>　　乳液聚合是最早的工業(yè)生產(chǎn) PVC的一種方法。在乳液聚合中，除水和氯乙烯單體外，還要加入烷基磺酸鈉等表面活性劑作乳化劑，使單體分散于水相中而成乳液狀，以水溶性過硫酸鉀或過硫酸銨為引發(fā)劑，還可以采用“氧化-還原”引發(fā)體系，聚合歷程和懸浮法不同。也有加入聚乙烯醇作乳化穩(wěn)定劑，十二烷基硫醇作調(diào)節(jié)劑，碳酸氫鈉作緩沖劑的

16、。聚合方法有間歇法、半連續(xù)法和連續(xù)法三種。聚合產(chǎn)物為乳膠狀，乳液粒徑0.05～2μm,可以直接應(yīng)用或經(jīng)噴霧干燥成粉狀樹脂。乳液聚合法的聚合周期短，較易控制，得到的樹脂分子量高，聚合度較均勻，適用于作聚氯乙烯糊，制人造革或浸漬制品。乳液法聚合的配方復(fù)雜，產(chǎn)品雜質(zhì)含量較高。如下圖：</p><p><b>　　3、本體聚合法</b></p><p>　　本體聚合法的聚合裝

17、置比較特殊，主要由立式預(yù)聚合釜和帶框式攪拌器的臥式聚合釜構(gòu)成。聚合分兩段進行。單體和引發(fā)劑先在預(yù)聚合釜中預(yù)聚1h，生成種子粒子，這時轉(zhuǎn)化率達8%～10%，然后流入第二段聚合釜中，補加與預(yù)聚物等量的單體，繼續(xù)聚合。待轉(zhuǎn)化率達85%～90%，排出殘余單體，再經(jīng)粉碎、過篩即得成品。樹脂的粒徑與粒形由攪拌速度控制，反應(yīng)熱由單體回流冷凝帶出。此法生產(chǎn)過程簡單，產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)成本也較小。如下圖： </p&

18、gt;<p>　　1.4 國內(nèi)外PVC工業(yè)現(xiàn)狀及進展</p><p>　　1、國外聚氯乙烯生產(chǎn)現(xiàn)狀</p><p>　　2014年的世界經(jīng)濟發(fā)展情況略好于 2013年，發(fā)展格局逐步由新興經(jīng)濟體主導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)達經(jīng)濟體主導(dǎo)。2013年世界總產(chǎn)出環(huán)比增長2.9％ 國際貨幣基金組織預(yù)測2014年環(huán)比增長3.6％ ，提高 0.7 百 分點 。世界經(jīng)濟局勢主要表現(xiàn)在 以下3個方面 。 &l

19、t;/p><p>　　(1)美 、歐 、日等發(fā)達經(jīng)濟體延續(xù)復(fù)蘇態(tài)勢。 </p><p>　　美國實施產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級 、出口倍增計劃、頁巖氣 革命、綠色發(fā)展等眾多刺激經(jīng)濟增長和改善經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略措施 ，宏觀經(jīng)濟逐步走 出低谷 ，房地產(chǎn)市場明顯好轉(zhuǎn) ，私人消費增長回升 ，社會消費與投資信心增強 ，經(jīng)濟延續(xù)復(fù)蘇勢 頭，2014年總體形勢略好于2013年。歐洲主權(quán)債務(wù)危機有所緩解 ，德國經(jīng)濟增長強勁帶動

20、整個歐元區(qū)向好 ，國際資本回流歐洲市場 ，歐元區(qū)出口競爭力回升，2014年經(jīng)濟實現(xiàn)微弱增長。日本經(jīng)濟仍保持溫和增長態(tài)勢 。 </p><p>　　(2)新興經(jīng)濟體經(jīng)濟增長動能疲弱 。 </p><p>　　當(dāng)前金磚四國經(jīng)濟增長出現(xiàn)分化 ，資源型國家增長遲緩 ，大部分新興經(jīng)濟體結(jié)構(gòu)性矛盾突出。受國際金融條件收緊、國內(nèi)經(jīng)濟增長放緩等因素影響，新興經(jīng)濟體面臨資金外流的壓力。但進入21世紀(jì)后 ，新

21、興經(jīng)濟體的穩(wěn)定性 和抵御危機的能力得到顯著增強 ，因此資金外流引發(fā)全面危機的可能性不大 。 </p><p>　　(3)影響全球經(jīng)濟穩(wěn)定的不確定因素仍然存在?？v觀世界經(jīng)濟，發(fā)達國家新的增長動力尚不明朗，美國等國家貨幣政策存在退出可能 ，世界貿(mào)易投資格局變化方向不確定，全球債務(wù)風(fēng)險沒有完全得到解決，區(qū)域動蕩給世界經(jīng)濟帶來不穩(wěn)定性。雖然國際環(huán)境整體有利于中國經(jīng)濟穩(wěn)步運行，但新興經(jīng)濟體經(jīng)濟發(fā)展減速將對出口造成一定的沖擊

22、。</p><p>　　2、我國聚氯乙烯的生產(chǎn)現(xiàn)狀。</p><p>　　2014年全年，國內(nèi)PVC市場價格持續(xù)下跌,處于歷史低位。2014年1月1日，國內(nèi)電石法PVC—SG5型樹脂市場均價維持在6465元／t；2014年12月31日，其均價維持在5897元／t,全年跌幅在8.79％，交投氣氛較為清淡。2010年底以來，PVC行業(yè)進入漫長的價格下跌和筑底期，至今已持續(xù)4年之久。截至2014

23、年底，國內(nèi)18家上市PVC企業(yè)中虧損的為 5家虧損面約為30％，仍較低迷。PVC產(chǎn)能嚴(yán)重過剩、原材料行情低迷以及部分國家對我國PVC采取反傾銷政策等因素仍是制約2014年 PVC市場行情的主要原因 。</p><p>　　(1)PVC產(chǎn)能嚴(yán)重過剩</p><p>　　2014年，國內(nèi)PVC總產(chǎn)能已超過2400萬t/a，其中80％為電石法裝置。2014年我國PVC各月產(chǎn)量走勢平穩(wěn) ，月均產(chǎn)量

24、 在135.8萬t左右，總產(chǎn)量為1629.6萬t，但PVC產(chǎn)量的同比增速卻大幅下滑，甚至出現(xiàn)了負增長。按照PVC行業(yè)發(fā)展趨勢和在建 PVC規(guī)模情況，預(yù)計2015年我國PVC產(chǎn)能將達到2710萬 t／a，而國內(nèi)下游行業(yè)PVC需求量僅在1630萬t／a左右，過剩產(chǎn)能近1000萬 t／a。在產(chǎn)能持續(xù)增加、美國頁巖氣開發(fā)沖擊、可替代烯烴快速發(fā)展等因素的影響下，PVC價格仍將在低位徘徊，企業(yè)將面臨較大的經(jīng)營壓力。 </p><

25、p>　　(2)原材料行情低迷</p><p>　　不管是電石法還是乙烯法PVC，原材料方面都無法給予 PVC在成本上的支撐。從電石法PVC來看，自2010年實施節(jié)能減排政策后，電石行業(yè)進行了一系列落后產(chǎn)能淘汰及資源整合等方面的行業(yè)優(yōu)化，行業(yè)結(jié)構(gòu)得到重組，電石市場價格略有回升。然而，困擾電石行業(yè)發(fā)展的因素仍沒有得到根本解。2014年，國內(nèi)電石市場價格跌幅近 30％，主要原因是上游蘭炭與焦炭價格于2014年4月

26、開始大幅度地持續(xù)下跌,迫使電石跟隨降價。從乙烯法PVC來看,2014年第4季度國際原油價格直線下降,迫使從下半年起乙烯市場價格隨之下跌,原本就低迷的乙烯行情更是雪上加霜。乙烯價格走勢不被看好，亞洲乙烯市場交投平淡、成交稀少,2014年乙烯價格下跌幅度接近30％,市場供應(yīng)量逐漸增多。</p><p><b>　　(3)反傾銷政策</b></p><p>　　2014年4

27、月，印度政府宣布最新修訂的PVC進口反傾銷稅在9.5 ～148美元／t；其中，對我國征收的反傾銷稅出現(xiàn)大幅提高，從 7.6 —44．9美元／t提高到91.3 —148美元／t,增幅為83.7 ～103.1美元／t。2014年7月16日,阿根廷經(jīng)濟與公共財政部貿(mào)易國務(wù)秘書處照會中國商務(wù)部駐阿根廷經(jīng)商參贊處,通告根據(jù)該部2014年7月3日第238／2014號決議，決定結(jié)束對原產(chǎn)于中國和德國的用于制造門窗及隔斷的PVC型材的反傾銷調(diào)查(南共市

28、稅號3916．20．O0),并自簽發(fā)之日起征收反傾銷稅0.88美元／kg,有效期為5年。2014年8月15日,巴西對原產(chǎn)于中國和韓國的PVC作出反傾銷日落復(fù)審終裁:繼續(xù)對從中國和韓國進口的涉案產(chǎn)品收為期5年的反傾銷稅至2019年8月14日,稅率為216％,涉案產(chǎn)品海關(guān)編為3904.10.10。這些反傾銷政策制約了我國 PVC出口，而且實施年限較長(一般為5年),短期內(nèi)難以得到改善。但也有好消息傳來：2014年4月4日，南非國際貿(mào)易委員會

29、(ITAC)決定對從中國 口的PVC產(chǎn)品(稅號3920.49)中用于家具邊條的厚度 2 mm、寬度小于20m</p><p>　　綜合來看,2014年國內(nèi)PVC市場行情經(jīng)受著來自多方面的考驗，目前市場價格多在成本線附近徘徊。隨著PVC產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的進一步優(yōu)化,落后產(chǎn)能的逐步淘汰,新增產(chǎn)能增速放緩,預(yù)計2015年國內(nèi)PVC市場行情仍難以有所突破。</p><p><b>　　3、技術(shù)進

30、展</b></p><p>　　世界發(fā)達國家聚氯乙烯生產(chǎn)技術(shù)都較為成熟，世界各國最先進的 PVC生產(chǎn)技術(shù)大多利用的是大釜密閉技術(shù)和先進的防粘釜工藝，改進了攪拌裝置，并且在攪拌器和擋板中加入了冷卻水，這樣就提高了聚合釜的傳熱能力。為了增加移熱能力，大釜都是采用釜頂設(shè)計回流冷凝器、釜夾套采用大循環(huán)回流水量的方法提高傳熱系數(shù)，來強化換熱效果。聚氯乙烯聚合工程技術(shù)進展表現(xiàn)在：聚合釜大型化、聚合生產(chǎn)控制技術(shù)先進

31、、聚合傳熱能力大，單個聚合釜生產(chǎn)強度高、聚合生產(chǎn)輔助時間縮短、生產(chǎn)過程計算機集散控制等。聚合釜的制造技術(shù)和防粘釜技術(shù)都有了很大的改進。尤其是很多生產(chǎn)廠家在聚合釜的內(nèi)部涂加一層防粘釜劑，這樣生產(chǎn)得到的PVC樹脂皮狀物和雜質(zhì)都大幅度減少。有些聚氯乙烯的生產(chǎn)廠家已經(jīng)做到清洗一次聚合釜就可以生產(chǎn)500到600釜。不同的聚氯乙烯生產(chǎn)方法技術(shù)進展現(xiàn)分述如下：</p><p><b>　　懸浮聚合技術(shù)進展 </

32、b></p><p>　　懸浮聚合工藝在生產(chǎn)聚氯乙烯的方法中占據(jù)著重要地位。目前，世界各國生產(chǎn)的聚氯乙烯，其中采用懸浮聚合工藝的占據(jù) 90%以上，與其他工 藝相比，其品種和用量非常之多。聚氯乙烯懸浮工藝最早是由美國 Goodrich公司于1940年成功開發(fā)。在七十年的發(fā)展中，不斷開發(fā)了各具特點的聚合工藝。通常情況下，懸浮聚合技術(shù)分為：聚合技術(shù)、聚合工程技術(shù)、汽提技術(shù)和產(chǎn) 品干燥技術(shù)。懸浮法是在聚合釜中加入氯

33、乙烯單體、水、懸 浮劑、油溶性引發(fā)劑及少量其他助劑等，在攪拌和適合的 溫度條件下使氯乙烯聚合，等到轉(zhuǎn)化率達到一定程度后立即停止聚合反應(yīng)，回收部分未反應(yīng)的氯乙烯，聚合物漿料通過汽提、脫水、干燥等過程得到成品。通常情況下，聚乙烯醇類和纖維素類是我們常用的懸浮聚合分散劑，在世界各國，先進的懸浮聚合分散體系通常采用3種或 3 種以上不同的分散劑經(jīng)過調(diào)配使用，使聚合時氯乙烯液滴和樹脂孔隙率大小分布更加均勻和穩(wěn)定。PVC漿料汽提技術(shù)：是從汽提槽發(fā)展

34、到穿流篩板汽提塔，進而向溢流篩板汽提塔發(fā)展，過去生產(chǎn)聚氯乙烯的規(guī)模相對比較小，汽提常用的釜式，這種方式溫度相對比較低，經(jīng)過汽提處理后漿料中氯乙烯的含量高，一方面增加了消耗，另一</p><p>　?。?）乳液聚合技術(shù)進展 </p><p>　　乳液聚合工藝生產(chǎn)的聚氯乙烯產(chǎn)品稱為聚氯乙烯糊樹脂，是一種高分散性的粉狀物。其粒度的范圍一般為0.1<<0.2μm。西部歐美國家是聚氯 乙

35、烯糊樹脂產(chǎn)量最大、廠家最多的地區(qū)。占全世界產(chǎn)量的90%左右。1931 年德國的法本工廠就已經(jīng)開始研究聚氯乙烯糊樹脂。糊狀PVC生產(chǎn)工藝的技術(shù)進展主要表現(xiàn)在通過對聚合能力的提高，從而改進了回流冷凝器結(jié)構(gòu)。微乳液聚合是最近的幾年發(fā)展起來的糊樹脂生產(chǎn)新技術(shù)，通過這種技術(shù)生產(chǎn)出來的糊樹脂，一方面泡孔結(jié)構(gòu)好，另一方面樹脂粘度相對比較低。</p><p>　?。?）本體聚合技術(shù)進展</p><p>　

36、　與其他聚合工藝相比，聚氯乙烯本體聚合工藝發(fā)展相對較晚，通過該工藝可以出去懸浮法所需的水，進而降低了生產(chǎn)成本。其優(yōu)點主要表現(xiàn)為： 產(chǎn)品的顆粒均勻，易于加工，成本方面與懸浮法相當(dāng)。在轉(zhuǎn)化率較高的情況下，如果本體聚合混合物的粘度較大，不利于攪拌，以及去除反應(yīng)熱，這樣會導(dǎo)致聚合溫度急劇升高。</p><p>　?。?）溶液聚合技術(shù)進展</p><p>　　溶液聚合技術(shù)生產(chǎn)出來的產(chǎn)品非常純凈,而且

37、均一性比較好,其主要特點在于具有獨特的可溶性和成膜性能。其工藝是：在反應(yīng)器中,氯乙烯單體需要先和有機溶劑相溶,同時進行攪拌,并加熱到40攝氏度，聚合開始。通常情況下,溶液聚合工藝采用特殊共聚物進行生產(chǎn)。</p><p>　　1.5 PVC的聚合機理</p><p>　　1.5.1 自由基聚合機理</p><p>　　氯乙烯懸浮聚合反應(yīng)，屬于自由基鏈鎖加聚反應(yīng)，它反應(yīng)

38、一般由鏈引發(fā)，鏈增長，鏈終止，鏈轉(zhuǎn)移及基元反應(yīng)組成[11]。</p><p>　?。?）鏈引發(fā)：過氧化物引發(fā)劑受熱后過氧鏈斷裂生成兩個自由基:初級自由基與VCM形成單體自由基。</p><p>　　（2）鏈增長：單體自由基具有高活性，所以打開單體的雙鍵形成自由基，新的自由基活性并不衰減，繼續(xù)與其它單體反應(yīng)生成更多的鏈自由基。</p><p>　?。?）鏈終止：聚合反

39、應(yīng)不斷進行，當(dāng)達到一定聚合度，分子鏈己足夠長，單體的濃度逐漸降低，使大分子的活動受到限制，就會大分子失去活性即失去電子而終止與其他氯乙烯活性分子反應(yīng)。終止有偶合終止和歧化終止。</p><p>　　①偶合終止：兩個活性大分子自由基相遇時，兩個自由基頭部獨立電子對配對形成共價鍵所形成的飽和大分子叫偶合終止。</p><p>　?、谄缁K止：兩個活性大分子自由基相遇時，其中一個自由基奪取另一個

40、自由基上氫原子而飽和，另一個高分子自由基失去一個氫原子而帶有不飽和基團，這種終止反應(yīng)方式叫雙基歧化終止。有時活性大分子自由基與金屬器壁中的自由電子結(jié)合而終止，即形成粘釜。</p><p>　?。?）鏈轉(zhuǎn)移：在氯乙烯聚合反應(yīng)中，大分子自由基可以從單體，溶劑，一個氯原子或氫原子而終止，失去原子的分子成為自由基，引發(fā)劑或大分子上奪取繼續(xù)進行新的鏈增長反應(yīng)。包括向單體的氯轉(zhuǎn)移、向溶劑鏈轉(zhuǎn)移、向引發(fā)劑鏈轉(zhuǎn)移、向大分子。&l

41、t;/p><p>　　1.5.2 鏈反應(yīng)動力學(xué)機理</p><p>　　鏈反應(yīng)動力學(xué)來看，根據(jù)轉(zhuǎn)化率可分為三階段：</p><p>　　（1） 轉(zhuǎn)化率<5%階段。聚合反應(yīng)發(fā)生在單體相中，由于所產(chǎn)生的聚合物數(shù)量甚少，反應(yīng)速度服從典型的動力學(xué)方程，聚合反應(yīng)速度與引發(fā)劑用量的平方根成正比，當(dāng)聚合物生產(chǎn)量增加后，則聚合速度由于kt降低而發(fā)生偏差。</p>&

42、lt;p>　　（2） 轉(zhuǎn)化率5%-65%階段。聚合反應(yīng)在富單體和聚氯乙烯--單體凝膠中間是進行，并且產(chǎn)生自動加速現(xiàn)象。其原因在于鏈終止反應(yīng)主要在兩個增長的大分子自由基之間進行，而他們在粘稠的聚合物擴散速度顯著降低，因而鏈終止速度減慢，所以聚合速度加快，呈現(xiàn)自動加速現(xiàn)象。</p><p>　　（3） 轉(zhuǎn)化率>65%階段。轉(zhuǎn)化率超過65%以后，游離的氯乙烯基本消失，釜內(nèi)壓力開始下降，此時聚合反應(yīng)發(fā)生在聚合

43、物凝膠相中，由于殘存的氯乙烯逐漸消耗，凝膠相得粘度迅速增高，因此聚合反應(yīng)速度仍繼上升，大到最大值后降低。當(dāng)聚合反應(yīng)速率低于總反應(yīng)速率以后，使反應(yīng)終止。</p><p>　　1.5.3 成粒機理與顆粒形態(tài)</p><p>　　關(guān)于氯乙烯懸浮聚合過程生成多孔性不規(guī)整理論解釋，認為成粒過程分為兩部分；</p><p>　?。?）單體在水中的分散和發(fā)生在水相和氯乙烯--水相

44、界面發(fā)生反應(yīng)，此過程主要控制聚氯乙烯顆粒的大小及其分布。</p><p>　?。?）在單體液滴內(nèi)和聚氯乙烯凝膠相內(nèi)發(fā)生化學(xué)與物理過程，此過程主要控制所得聚氯乙烯顆粒的形態(tài)。</p><p>　　在聚合反應(yīng)釜中液態(tài)氯乙烯單體在強力攪拌和分散劑的作用下，被破碎為平均直徑30-40μm液珠分散于水相中，單體液珠與水相得界面上吸附了分散劑。當(dāng)聚合反應(yīng)發(fā)生以后，界面層上的分散劑發(fā)生氯乙烯接枝聚合反應(yīng)

45、，使分散劑的活動性和分散保護作用降低，液珠開始由于碰擊而合并為較大粒子，并處于動態(tài)平衡狀態(tài)。此時單體轉(zhuǎn)化率約為4%-5%。當(dāng)轉(zhuǎn)化率進一步提高，達到20%后，由于分散劑接枝反應(yīng)的色深入，能夠阻止粒子碰擊合并，所以所得聚氯乙烯顆粒數(shù)目開始處于穩(wěn)定不變狀態(tài)，因而此后的攪拌速度對于產(chǎn)品的平均粒徑不再發(fā)生影響。最終產(chǎn)品的粒徑在100-180μm范圍，個商品牌號的粒徑個有其具體范圍，取決于生產(chǎn)的聚氯乙烯樹脂用途、分散劑類型、用量和反應(yīng)起始階段的攪拌

46、速度等參數(shù)。通常是使用分散劑濃度高，則易得空隙率低(≤10%)的圓球狀樹脂顆粒，尤其是使用明膠作為分散劑是，其影響最為明顯。由于地孔隙率樹脂反應(yīng)結(jié)束后，脫除殘存的單體較困難，而且吸收增塑劑速度慢，難以塑化所以逐漸淘汰。產(chǎn)品的平均粒徑因不同用途而有所不同要求：用于生產(chǎn)軟質(zhì)制品的聚氯乙烯樹脂平均粒徑要求低些在100-130μm左右；用于生產(chǎn)硬質(zhì)制品者要求在150-</p><p>　　1.6 PVC的危害性</

47、p><p>　　聚氯乙烯也是經(jīng)常使用的一種塑料，它是由聚氯乙烯樹脂、增塑劑和防老劑組成的樹脂，本身并無毒性。但所添加的增塑劑、防老劑等主要輔料有毒性，日用聚氯乙烯塑料中的增塑劑，主要使用對苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯等，這些化學(xué)品都有毒性，聚氯乙烯的防老劑硬脂酸鉛鹽也是有毒的。含鉛鹽防老劑的聚氯乙烯（PVC)制品和乙醇、乙醚及其他溶劑接觸會析出鉛。含鉛鹽的聚氯乙烯用作食品包裝與油條、炸糕、炸魚、熟肉類制品、蛋糕點

48、心類食品相遇，就會使鉛分子擴散到油脂中去，所以不能使用聚氯乙烯塑料袋盛裝食品，尤其不能盛裝含油類的食品。</p><p>　　另外，聚氯乙烯塑料制品在較高溫度下，如50℃左右就會慢慢地分解出氯化氫氣體，這種氣體對人體有害，因此聚氯乙烯制品不宜作為食品的包裝物。電木(酚醛塑料）含有游離苯酚和甲醛，對人體有一定毒性，不適合存放食品和作食品包裝。電玉（尿醛塑料）雖然無嗅無味，但在100℃沸水中或用作盛放醋類食品時，會有

49、游離甲醛析出，對人體有害，所以也不適于作為食具或食品包裝。廢舊塑料（有的可能添加少許新料）的更新品，因其成分復(fù)雜，很難保證不帶有毒性，故一般也不可用來作為食品盛具和包裝物。PVC在生產(chǎn)過程中使用的原料、助劑、副產(chǎn)品和中間產(chǎn)品均具有毒性，在作業(yè)中若防護措施不當(dāng)，極易造成從業(yè)人員職業(yè)性中毒，因此。搞好職業(yè)病防治工作是氯堿企業(yè)安全、和諧發(fā)展的基礎(chǔ)和保障。參照衛(wèi)生部、原勞動部、總工會等頒發(fā)的《職業(yè)病范圍和職業(yè)病患者處理辦法的規(guī)定》[12]，將生

50、產(chǎn)過程危險、有害因素分為生產(chǎn)性粉塵、毒物、噪聲與振動、高溫、低溫、輻射(電離輻射、非電離輻射)及其他有害因素共7類[13]。</p><p>　　由于一次性醫(yī)療器械產(chǎn)品大多采用醫(yī)用級聚氯乙烯（PVC）或聚碳酸酯（PC），而PVC加工過程中的熱分解物對鋼材有較強的腐蝕性，PC則硬度高，粘性大，因而對塑化部分的零部件材質(zhì)要求必須是能抗腐蝕、抗磨損而且有較高的拋光性能。大多數(shù)醫(yī)用注塑機采用機筒螺桿鍍硬鉻的辦法或者采用不

51、銹鋼為材料制作機簡螺桿以達到上述特殊要求。另外，為了防止 PVC加工過程中熱分解產(chǎn)生氣體，要求對動定模板表面進行鍍鋁處理，而且對外圍板金也進行鍍鋁處理或者采用不銹鋼板制作板金，板金拼縫采用無毒硅膠進行密封，以防塑料加工過程中產(chǎn)生的氣體跑到外面（塑料加工過程中產(chǎn)生的氣體可通過專用設(shè)備進行集中收集再經(jīng)過凈化處理方可排入大氣中）。許多不同的等級和類別的聚氯乙烯可以用來生產(chǎn)板材承壓管透明瓶子藥品。因此根據(jù)不同的用途，需要添加不同的添加劑和穩(wěn)定劑

52、體系[14]。另外在整個高溫加工過程和產(chǎn)品使用期內(nèi)，聚合物要經(jīng)受住熱降解[15]。因此需要對聚氯乙烯廢品的性能比如殘余穩(wěn)定性分子量添加劑含量進行有效的分析。</p><p>　　1.7 工藝流程敘述</p><p>　　聚合釜清洗后，用防粘釜劑噴涂聚合釜內(nèi)部表面。噴涂完畢后，根據(jù)配方量，在攪拌下，首先開始加入脫鹽水，然后依次開始加入VCM和分散劑、引發(fā)劑等物料?？刂泼擕}水和VCM同步進料流

53、量，保證VCM加料正好在水加料結(jié)束前完成。設(shè)定好脫鹽水溫度，當(dāng)所有原材料加料完成后，聚合釜中物料溫度等于或接近反應(yīng)溫度，加入引發(fā)劑，聚合開始。聚合反應(yīng)熱量通過聚合釜夾套、內(nèi)冷擋板和冷凝器撤出，通過采用集散式計算機控制系統(tǒng)和先進的溫度控制方案，非常精確地將聚合溫度維持在設(shè)定點，當(dāng)聚合達到適當(dāng)轉(zhuǎn)化率時（大約85%左右），加入終止劑，終止聚合反應(yīng)。聚合釜內(nèi)物料即被輸送到混料槽，大部分未反應(yīng)的VCM在此被回收，帶有未反應(yīng)VCM的漿料被泵送到汽提

54、塔，繼續(xù)回收未反應(yīng)VCM，殘留的VCM在漿料汽提塔內(nèi)脫除并被送往回收系統(tǒng)，來自汽提塔的漿料由汽提出料泵打入沉降式離心機，經(jīng)過氣流干燥器將大部分水脫去，進入沸騰干燥床，合格的樹脂經(jīng)過包裝機包裝出廠。</p><p>　　1.8 本論文研究目的</p><p>　　聚氯乙烯是一種使用一個氯原子取代聚乙烯中的一個氫原子的高分子材料。這種材料的結(jié)構(gòu)如下：[ ―CH2 ―CHCl― ]n。碳原子為鋸

55、齒形排列，所有原子均以σ鍵相連。所有碳原子均為sp3雜化環(huán)保低耗的塑料管材配方設(shè)計，PVC塑料管材一定的原則來進行配方設(shè)計。PVC是一種用途很廣泛的材料，經(jīng)常用于我們的生活中，人們對PVC產(chǎn)品的需求量也很大，為此系統(tǒng)的對PVC的生產(chǎn)進行徹底的研究是非常有必要的。本論文考慮嘗試用懸浮聚合工藝來合成年產(chǎn)30000噸的聚氯乙烯。</p><p>　　使用較多的PVC生產(chǎn)工藝是懸浮聚合生產(chǎn)工藝。懸浮聚合法生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂

56、的一般工藝過程是在清理或的聚合釜中加入水和懸浮劑、抗氧化劑，然后加入氯乙烯單體。實驗內(nèi)容如下：</p><p>　?。?）工藝條件以及合成工藝中的各種助劑選擇，對聚合工藝過程進行詳細的敘述。</p><p>　　（2）從物料衡算、熱量衡算及設(shè)備計算和選型三個方面進行準(zhǔn)確的工藝計算。</p><p>　?。?）對PVC生產(chǎn)工藝制備過程中遇到的各種問題及影響因素進行研究

57、。</p><p>　　第 2 章 物料衡算</p><p><b>　　2.1 聚合釜</b></p><p><b>　　(1)已知數(shù)據(jù)</b></p><p>　　塔頂數(shù)據(jù)：75~80℃ 塔底溫度 ：t底=130℃</p><p>　　收率：99.5% 產(chǎn)

58、量為30000噸/年</p><p>　　出汽提塔VCM為50ppm</p><p>　　工作天數(shù)：330天=7920h PVC含水量：0.3%</p><p><b>　　轉(zhuǎn)化率x=85%</b></p><p>　　裝料系數(shù)η=0.877</p><p>　　水油比為1.3﹕1 </

59、p><p>　　熱負荷分布指數(shù) R=1.2~1.4(R取1.3)</p><p>　　夾套傳熱面積：F夾套=80 m2</p><p>　　擋板傳熱面積：F擋板=15 m2 </p><p>　　夾套傳熱系數(shù)K夾套=510Kcal/ m2 hr℃</p><p>　　擋板傳熱系數(shù)K擋板=946Kcal/ m2 hr℃&

60、lt;/p><p>　　夾套進出口水溫：t進=5℃ t出=10℃ </p><p>　　擋板進出口水溫：t進=5℃ t出=13℃ </p><p>　　注入水溫度t=20℃ </p><p><b>　　聚合溫度t=57℃</b></p><p>　　聚合釡回收VCM占未反應(yīng)單

61、體的85%</p><p>　　收率99%，出料PVC含水量25%，少量助劑</p><p><b>　　(2)計算</b></p><p>　　聚合釜釜體DN的確定</p><p>　　對于直立的反應(yīng)釜來說，釜體的設(shè)備容積通常是指圓柱形筒體及下封頭所包含的容積，即 V=VT+Vh</p><p>

62、;　　式中 VT —設(shè)備筒體部分容積，m3；</p><p>　　Vh—封頭容積，m3。</p><p>　　根據(jù)V及選定的H/Di值，將釜體視為圓柱形筒體，可以初步估算筒體內(nèi)徑，且根據(jù)設(shè)備條件單知H/Di=1.6:</p><p><b>　　由公式可知：=68</b></p><p>　　=3.000m ,根據(jù)實際的

63、生產(chǎn)需要取Di=3000mm，</p><p><b>　　筒體長度H的設(shè)計</b></p><p>　　由DN=3000mm查EHA封頭下料直徑尺寸及計算公式可知VF=7.0605m3</p><p>　　筒體每米高容積V1=13.1303 m3/m，則：</p><p>　　圓整取 H=4700mm</p&g

64、t;<p>　?、賳误w和水加入量計算</p><p>　　單體密度ρ60℃=0.8363g/cm3</p><p>　　ρ50℃=0.8564g/cm3</p><p>　　根據(jù)內(nèi)差法求55℃時單體密度：</p><p>　　ρ55℃=[(55-60) /(50-60)]×(0.8564-0.8363)+0.8363=

65、846.35kg/m3</p><p>　　水的密度 ρ60℃=988.1kg/ m3 </p><p>　　ρ50℃=983.2kg/ m3</p><p>　　用內(nèi)差法求55℃時水密度：</p><p>　　ρ55℃=985.6kg/ m3</p><p>　　設(shè)單體加入量為x m3/釡　　水加入量為y m

66、3/釡</p><p>　　釡有效容積V有效=68m3　　裝料系數(shù)η=0.877　　水油比1.3﹕1</p><p>　　列方程組 x+y=68×0.877 （1）</p><p>　?。é阉?5℃×y）/（ρ單體55℃×x）=1.3﹕1

67、 （2）</p><p><b>　　聯(lián)立（1）（2）</b></p><p>　　解得：x=28.08m3/釡 </p><p>　　y=31.35m3/釡 </p><p><b>　?、谧⑷胨昧?lt;/b></p><p>　　注入水體積

68、Δv=cw∕ρ1ρ2×（ρ1-ρ2）</p><p>　　式中 c: 單體VCM轉(zhuǎn)化率</p><p>　　W：VCM加入量（質(zhì)量kg）</p><p>　　ρ1 ，ρ2 分別是單體和PVC樹脂密度</p><p>　　Δv=85%×28.08×846.35×（84203-1400）÷（846

69、.35×1400）=9.50m3/釜 </p><p>　　由已知注入水溫20℃，此時ρ水20℃=998.2kg/m3</p><p>　　注水量為9.50×988.2=9387.9kg/釜 </p><p><b>　?、?聚合反應(yīng)時間</b></p><p>　　1.夾套傳熱量=傳熱面&#

70、215;Δtm夾×傳熱系數(shù)</p><p>　　Δtm夾=[(55-5)-(55-10)]/ln[(55-5)-(55-10)]=47.5℃</p><p>　　Q夾=510×80×47.5=1.938×106kcal/h</p><p>　　2.所以擋板傳熱量Q擋=F擋×K擋×Δtm擋</p>

71、<p>　　Δtm擋=[(55-5)-(55-13)]/ln[(55-5)-(55-13)]=45.9℃</p><p>　　Q擋=946×15×45.9=6.513×105kcal/h </p><p>　　3.注入水流量 Q注=CpwΔt</p><p>　　注入水溫由20℃升到55℃ </p>&

72、lt;p>　　水溫t平均=（20+55）/2=37.5℃ </p><p>　　比熱容Cp平均=0.997kmol/（kg℃）</p><p>　　Q注=0.997×9387.9/τ反×37.5=346310.243/τ反 </p><p>　　最大熱量Qmax=Q夾+Q擋+Q注=2589300+ 346310.243/τ反

73、</p><p><b>　　設(shè)轉(zhuǎn)化率x%</b></p><p>　　物料總放熱量Q總=G×x %×ΔH</p><p>　　加入總物料量G=28.08×846.35=23765.6kg </p><p>　　ΔHx=366kcal/kg·VCM，</p><

74、;p>　　取熱負荷指數(shù)R=1.3</p><p>　　R=(Qmax-τ反)/Q總τ反=R·Q總/Qmax=1.3×23765.6×0.85×366/（2589300+346310.243）=3.2h </p><p><b>　?、芤l(fā)劑用量：</b></p><p>　　引發(fā)劑理論消耗量N

75、r1.1mol/tvcm</p><p>　　引發(fā)劑半衰期 lnτ1/2=A/T-B</p><p>　　式中A=15108　　B=45.484　　T=273.15+57=330.154</p><p>　　Lnτ1/2=15108/330.15-45.484=0.277</p><p>　　τ1/2=1.32h</p><

76、;p>　　N0=Nr（1-e0.6933×3.4/1.32）=1.32mol/tvcm</p><p>　　實際加入EHP量：1.32×346×846.35×28.08×106=11.5kg/釜 </p><p><b>　?、菥彌_劑量：</b></p><p>　　緩沖劑=單體×

77、;3.5/104</p><p>　　緩沖劑用量=（3.5/104）×846.35×28.08= 7.9kg/釜 </p><p><b>　?、薹稚┝?lt;/b></p><p>　?、呓K止劑（ATSC）</p><p>　　ATSC=[I]/2=10.2/2=5.1kg/釜</p>

78、<p><b>　?、喑隽?lt;/b></p><p>　　出料中PVC的量：846.35×28.08×0.85×0.99=19998.7kg </p><p>　　損失PVC的量：28.08×846.35×0.85×0.01=202kg </p><p>　　未反應(yīng)VCM

79、：28.08×846.35×0.15=3564.8kg </p><p>　　回收VCM：28.08×846.35×0.15×0.85=3030kg </p><p>　　剩余VCM：3564.8-3030=516.7kg </p><p>　?。?）物料平衡圖和物料平衡表如圖2-1和表2-1所見</

80、p><p>　　圖2-1 聚合釜物料平衡圖</p><p>　　表2-1 物料衡算表</p><p><b>　　2.2混料槽</b></p><p><b>　　(1)已知數(shù)據(jù)</b></p><p>　　進料PVC：19998.7kg ，收率為99.5%</p>

81、;<p>　　水、助劑：30870.3 +30000+11.5+5. 1+7.9+18.3=60913.1kg </p><p>　　進料VCM：516.7kg，出混料槽VCM含量為7000ppm</p><p><b>　　(2)計算</b></p><p>　　出料中PVC量：19998.7×0.995=19898

82、.71kg </p><p>　　損失PVC量：19998.7×0.005= 99.99 kg </p><p>　　設(shè)出料中VCM為Xkg</p><p>　　X/(19898.71+40913.1+X)=7000×10-6</p><p>　　解得X=457.73kg </p>&l

83、t;p>　　回收VCM：516.7-457.73=58.97kg </p><p>　　(3) 物料平衡圖和物料平衡表如圖2-2和表2-2所見</p><p>　　圖2-2 混料槽物料平衡圖</p><p>　　表2-2 混料槽物料平衡表</p><p><b>　　2.3 汽提塔</b></p&g

84、t;<p><b>　　(1)計算</b></p><p>　　可設(shè)定料漿進汽提塔的流量為q=25 m3/h，由物料衡算可知，進入氣提塔的物料體積可以初略估計出來。在平均溫度92.5℃下的物料密度分別為，ρ水=970 kg/m3，ρVC=0.7116 g/cm3，ρPVC=1325 kg/m3?？芍M入氣提塔的料漿的體積為：</p><p>　　V氣提=

85、13819.44/1325+24509.80/970+653.59/758.6=36.69m3，則所用汽提塔的個數(shù)為：n2=36.69÷25=1.56≈2 (個)，為確保設(shè)備維修是不影響生產(chǎn)，另選用一臺備用機，所以本設(shè)計選3個汽提塔。</p><p><b>　?、?PVC的進料量</b></p><p>　　每小時生產(chǎn)純干：0000000×（1-

86、0.003）/7920=1258.8kg/h </p><p><b>　　考慮以下各步收率：</b></p><p>　　汽提塔：99.5% ，離心機：99% ，沸騰床：99% ， 包裝：98.5%</p><p>　　故汽提塔進料中含PVC</p><p>　　GPVC=1258.8/(0.995

87、5;0.99×0.99×0.985)= 1310.47kg </p><p>　　以PVC為基準(zhǔn)，轉(zhuǎn)化系數(shù)1310.47/19998.7</p><p><b>　?、谒⒅鷦┑牧?lt;/b></p><p>　　水、助劑：（1310.47/19998.7）×40913.1=2680.9kg/h </p&

88、gt;<p><b>　?、?VCM的量</b></p><p>　　VCM：（1310.47/19998.7）×457.73=30.0kg/h</p><p><b>　?、軣崃坑嬎?lt;/b></p><p>　　a. 取塔頂溫度為80℃，塔底溫度為110℃</p><p>

89、;　　對于VCMt平均=（80+100）/2=95℃</p><p>　　VCM比熱Cp90℃=26.602cal/克分子℃</p><p>　　Cp100℃=27.19cal/克分子℃</p><p>　　Cp95℃=26.6cal/克分子℃=0.43kcal/kg℃</p><p>　　110℃VCM汽化熱ΔHVCM=3034cal/克分

90、子=48.5kcal/kg</p><p>　　水的比熱Cp90℃=4.22J/kg℃ Cp100℃=4.21KJ/kg·℃</p><p>　　Cp95℃=4.21 KJ/kg·℃=1.01kcal/kg·℃</p><p>　　b. 3atm大氣壓下求水蒸氣焓及溫度（3atm=304Pa）</p><p&

91、gt;　　水蒸氣的焓ΔH350kPa=2736.1KJ/kg，ΔH300kPa=2728.5KJ/kg</p><p>　　水蒸氣的溫度t350kPa=138.8℃ ，t300kPa=133.3℃ </p><p>　　分別用內(nèi)插法求得：ΔH3atm=2729.1KJ/kg=651.98kcal/kg ， t3atm=133.7℃</p><p>　　1atm

92、大氣壓下，110℃水的焓為461.34KJ/kg=110.21kcal/kg</p><p>　　設(shè)蒸汽冷凝放熱量為Q放，通入蒸汽量為y kg/H</p><p>　　Q放=y（651.98-110.21）=541.77y</p><p>　　設(shè)物料吸收熱量為Q1，部分VCM氣化吸熱為Q2</p><p>　　Q吸=Q1+Q2=Q放</

93、p><p>　　Q1=CpPVCWPVCt+CpPVCWVCMt+CpH2Ot</p><p>　　Cp=1.8422KJ/kg℃=0.44kcal/kg℃</p><p>　　故Q1=0.44×1301.55×（110-80）+0.43×90.08×（110-80）+1.01×2639.2×（110-80）=

94、 97518.49kcal/h </p><p>　　設(shè)從塔頂回收x kg/h VCM </p><p><b>　　則Q2=48.5x</b></p><p>　　Q吸=Q1+Q2= 97518.49+48.5x=541.77y （1）</p><p>　　汽提塔出

95、料中VCM含量為50ppm </p><p>　　(90.08-x)/[1310.47×0.995+2680.9+(30.0-x)+y]=50×10-6 （2）</p><p><b>　　聯(lián)立（1）（2）</b></p><p>　　解得：x= 28.5</p><p><b>

96、;　　y=182</b></p><p>　　出料中VCM：30.0-28.5=1.5kg/h </p><p>　　出料中PVC: 1310.47×0.995=1303.92kg/h </p><p>　　損失PVC: 1310.47-1303.92=6.55kg/h </p><p>　　（2）物料平衡

97、圖和物料平衡表如圖2-3和表2-3所見</p><p>　　圖2-3 汽提塔物料平衡圖</p><p>　　表2-3 物料平衡表</p><p><b>　　2.4 離心機</b></p><p><b>　　(1)計算</b></p><p>　　本設(shè)計采用的是臥式螺旋

98、卸料沉降離心機。因為離心機實行連續(xù)運行、連續(xù)進出料、操作簡便，所以單機生產(chǎn)能力大，適合工業(yè)大生產(chǎn)與自動集中控制的需要。</p><p><b>　?、僭O(shè)計條件</b></p><p>　　公稱直徑：D=520mm</p><p>　　分離粒度：dc=10μm</p><p>　?、谟嬎銛?shù)據(jù)與參數(shù)選擇</p>

99、<p>　　轉(zhuǎn)鼓最大直徑D取500mm，長徑比L/D=2.5，于是轉(zhuǎn)鼓長度L=1250mm，取最大轉(zhuǎn)速n=3000r/min，則角速度ω==314rad/s，分離因素F=</p><p>　?、圻x用離心機型號：LW520×1300-N</p><p>　　離心機外形尺寸：3550×2730×900</p><p>　　機器總

100、重：4500kg</p><p>　?、茈妱訖C型號：YB315S-4A</p><p>　　轉(zhuǎn)速：1480r/min</p><p><b>　　功率：110kw</b></p><p>　　⑤螺旋差轉(zhuǎn)數(shù)：56rpm</p><p>　　選離心機生產(chǎn)能力為：5000kg/h</p>

101、<p>　　由物料衡算知：進料量為13681.25 kg/h</p><p>　　離心機臺數(shù)：13681.25/5000=2.74臺，故取3臺離心機。</p><p>　　出料中PVC量：1310.47×0.99=1297.37 kg /h </p><p>　　損失PVC量: 1310.47－1297.37=13.1kg/h </p&

102、gt;<p>　　設(shè)出料含水x kg /h</p><p>　　故x/﹙1297.37＋x＋1.5﹚=25% 解得：x= 433kg/h </p><p>　　排出水、助劑的量：2680.9＋182－433=2430.45kg /h </p><p>　?。?）物料平衡圖和物料平衡表如圖2-4和表2-4所見</p><p

103、>　　圖2-4 離心機物料平衡圖</p><p>　　表2-4 離心機物料平衡</p><p><b>　　2.5 沸騰床</b></p><p><b>　　(1)已知數(shù)據(jù)</b></p><p>　　收率99%，PVC含水量0.3%，含VCM 5ppm，已知數(shù)據(jù)為：PVC晶體的平均粒度為

104、dp=150µm=1.50×10-4m，在平均為度t=(120+60)/2=90℃下，干空氣的密度為ρg=0.972 kg/m3，粘度為z=2.15×10-5 Pa·s，PVC的堆密度為ρb=530 kg/m3，實際密度為ρp=1320 kg/m3。</p><p><b>　　(2)計算</b></p><p>　　出料中PV

105、C的量：1297.37×0.99= 1284.4 kg /h</p><p>　　損失PVC的量：1297.37－1284.4= 13 kg /h</p><p>　　設(shè)出料中PVC含水量x kg /h， VCM y kg /h</p><p>　　(1297.37＋x＋y)×0.003=x</p><p>　　y/(12

106、84.4＋x＋y)=5×10-6</p><p>　　解得：x=3.9 kg /h y =0.007 kg /h</p><p>　　排出水：433-3.9= 428.1 kg /h</p><p>　　回收VCM：1.5-0.007=1.493kg/h</p><p>　　2.5.1沸騰床和擋板高度的計算</p>

107、<p><b>　?、?沸騰床高度計算</b></p><p>　　所用公式為： (4.4)</p><p><b>　　(4.5)</b></p><p><b>　　(4.6)</b></p>

108、<p><b>　　(4.7)</b></p><p>　　將已知數(shù)據(jù)代入上述公式可得：</p><p>　　動力粘度：vg=2.17×10-4 Pa·s ，Re=0.028</p><p>　　沸騰床的孔隙率：εf=0.912</p><p>　　靜床的孔隙率：εs=1-530/13

109、20=0.598</p><p>　　設(shè)靜床高度：Hs=0.1 m</p><p>　　沸騰床的高度為：Hf= Hs(1－εs)/ (1－εf)=0.457 m</p><p><b>　?、?擋板高度的計算</b></p><p>　　床層的膨脹比：R= Hf/Hs=0.457/0.1=4.57 m</p>

110、<p>　　擋板高度：H1= Hf+0.2=0.475+0.2=0.675 m</p><p>　　溢流板高度：H2= Hf－0.2=0.475－0.2=0.257 m</p><p>　　稀相段高度：H3=1.2 m</p><p>　　頂蓋處高度：H4=500 mm</p><p>　　出料室高度：H5=1.25m</

111、p><p>　　床底進風(fēng)高度：H6=1 m</p><p>　　通風(fēng)凈截面積：f=G/3600V</p><p>　　V：空氣質(zhì)量流速(V=8~12 kg/m2·s，本設(shè)計取10 kg/m2·s)</p><p>　　以冬季空氣用量為基準(zhǔn)：G=9177.63 kg/h</p><p>　　則知：f=91

112、77.63/(3600×10)=0.255 m2。</p><p>　?。?）物料平衡圖和物料平衡表如圖2-5和表2-5所見：</p><p>　　圖2-5 沸騰床物料平衡圖</p><p>　　表2-5 沸騰床物料平衡表</p><p><b>　　2.6 包裝</b></p><p&

113、gt;<b>　　(1)已知數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　產(chǎn)率98.5%</b></p><p><b>　　(2)計算</b></p><p>　　損失PVC：1284.4×﹙1-0.985﹚=19.27 kg/h </p><p>　　得到的產(chǎn)品：

114、1284.4-62.25= 1265.13 kg/h </p><p>　　核算： 1265.13×7920=10019861≈1.002萬噸</p><p>　　(3)包裝物料平衡表和物料平衡圖如圖2-6和表2-6所見：</p><p>　　圖2-6 包裝物料平衡圖</p><p>　　表2-6 包裝物料平衡表&l

115、t;/p><p><b>　　第3章 熱量衡算</b></p><p><b>　　3.1 聚合釜</b></p><p><b>　　夾套傳熱系數(shù)的校核</b></p><p>　　已知數(shù)據(jù)：釡內(nèi)徑：T= 3500mm，釡內(nèi)壁厚： 35mm 釡有效容積V有效=70m3三葉后掠式

116、槳葉直徑：D= 0.5T 夾套半管外徑：110mm </p><p>　　夾套冷卻水的溫度：t進=5℃ t出=10℃ δ碳鋼層：35 mm δ粘釡物：0.1 mm δ水垢層：≤0.2 mm熱量衡算取洪峰放熱數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化率為70%</p><p>　　(1)釡內(nèi)壁給熱系數(shù)αi的計算</p><p>　　αi =A·(λm/T

117、)·(NRe)a·(NPr)b·(Vis)c</p><p>　　= A·(λm/T)·(ρm·N·D2/μm)a·(Cpm·μm/λm)b(μb/μw)c</p><p>　　式中: A:懸浮液對壁面的傳熱膜系數(shù)；T：釡內(nèi)徑； D：攪拌槳葉直徑； N：攪拌器轉(zhuǎn)數(shù)； μw：壁溫下流體的粘度； λm