年产X万吨聚氯乙生产工艺设计.docx

诚信申明本人申明：我所呈交的本科结业设计（论文）是本人在导师指导下对四年专业知识而进行的研究事情及全面的总结。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中创新处不包罗其他人已经颁发或撰写过的研究结果，也不包罗为得到北京化工大学北方学院或其它教诲机构的学位或证书罢了经使用过的质料。与我一同完成结业设计（论文）的同学对本课题所做的任何孝敬均已在文中做了明确的说明并表现了谢意。若有不实之处，本人负担一切相关责任。本人签名： 年 月 日 年产7万吨聚氯乙生产工艺设计 闫朋龙 高分子质料与工程专业 化材1104班 学号110120105指导西席 刘艳霞老师摘 要该设计为年产7万吨聚氯乙烯聚合工艺设计。首先介绍了设计依据生产方案、生产范围、厂址的选择、设计厂址的自然情况、制造聚氯乙烯的原质料以及聚氯乙烯的特征。工艺路线论证包罗典范工艺的介绍、工艺流程的选定及其具体的操纵。物料衡算涵盖了该设计的主要设备：聚合釜、汽提塔、离心机和沸腾干燥工段和睦流干燥工段的物料衡算。然后对聚合釜、换热器等主要设备进行了热量衡算，并盘算了设备选型，由盘算得出该设计需接纳70不锈钢聚合釜3个并联操纵，1台70出料槽，9台WL-630型离心机，设计的最后说明了聚氯乙烯聚合历程中的本钱核算、宁静注意事项及三废处置惩罚问题。绘制了带控制点的PVC聚合工艺流程图、车间部署图。要害词：聚氯乙烯 悬浮聚正当 生产工艺Annual output of 70000 tons of polyvinyl chloride (PVC) production process designAbstractThe design for an annual output of 70，000 tons of PVC dry polymerization processes of the preliminary design， the design documents from design specification and design drawings composed of two parts. In the design of brochures， a brief introduction of the PVC production status， trends， performance and the main purpose of the current PVC also introduced the four common industrial polymer production methods. And a comparison， final Determined to suspension polymerization as a polymerization technology production methods. In the design process， in accordance with the requirements of the mission design， a more detailed material balance and energy balance， the equipment was calculated and the selection process， while the production of PVC in the process of attention to safety issues and "Three wastes" governance made note of the entire device to a simple technical. Drawing the corresponding design drawings， including process maps， equipment layout plans.Key words: polyvinyl chloride suspension polymerization Productive technology 目 录第1章 绪论1第1.1节 设计依据1第1.2节 生产方案及生产范围1第1.3节 厂址的选择及设计的自然条件2第1.4节 主要原质料和聚氯乙烯的特征3第2章 工艺路线论证6第2.1节 PVC树脂的典范聚合工艺6第2.2节 PVC树脂的工艺流程的选定8 第2.3节 悬浮聚合的具体操纵12第3章 物料衡算13第3.1节 物料衡算依据13第3.2节 各个设备物料衡算16第3.3节 物料衡算总平衡22第4章 热量衡算26第4.1节 聚合釜的热量衡算26第4.2节 列管式换热器热量衡算29第4.3节 气流干燥塔热量衡算31第4.4节 空气加热器热量衡算34第5章 设备工艺盘算及选型36第5.1节 聚合釜的设计36第5.2节 料浆排放槽的选型38第5.3节 离心机的设计38第6章 本钱核算40第6.1节 生产本钱40第6.2节 盈亏平衡41第7章 宁静与环保42第7.1节 宁静防火设计42第7.2节 情况掩护45结 论47参考文献48致 谢49第1章 绪论第1.1节 设计依据设计所参考和依据：（1）以学校公布的公布的结业设计任务书作为主要依据。（2）以聚氯乙烯生产与操纵，化工设计，聚合物合成工艺设计，聚氯乙烯工艺学等作为帮助。第1.2节 生产方案及生产范围厂址选定之后进行工场总平面设计。结合建厂地域的自然、气候、地形、地质、水文资料、以及厂内外运输、大众设备、厂区协作等条件设计总图，整个生产工艺历程凭据原料进厂到制品出厂的顺序，经济公道地部署厂区内的修建物，厂内外的交通运输要通常等。所有的历程应该严格遵照国度的有关目标政策，结合厂区地形、地质情况，凭据厂区的卫生、防火的技能要求等因素，充实利用厂区周围的自然资源、运输、动力和水源等条件，在充实做好观察研究的底子上进行阐发综合，并须进行总平面设计方案的比力，以到达工艺流程公道、总体部署紧凑、投资节省、用地节约、建成后较快投产的目的1。建厂投资、生产治理、宁静生产、低落本钱要求总平面部署公道，不但与直接相关，并且也会严重影响工场实施科学治理和文明生产，所以工场平面设计需遵循以下原则：凭据生产工艺流程的要求公道进行平面部署，就禁不止有联系大概和有关的的车间，尽量制止迂回交织、往返。注意噪声污染、风向和粉尘的相互干系。厂区内的门路径直短捷，结构紧凑，用地节约，厂容整齐。厂区部署应严格遵守防火，卫生等宁静范例、尺度和有关划定。产生明火的车间尽量远离可燃性气体的车间；有腐化性介质散发、可能有酸雾产生的车间、有粉尘飘散的车间、有污水排放的车间应有防护步伐。常用尺度与范例有：修建设计防火范例（GB-50016-2006）；产业企业总平面设计范例（GB-50187-93）；化工企业总图运输设计范例（HG/T-20649-1998）产业企业卫生防护距离尺度（GB-18083-2000）2.应尽可能的使管线取直线，管线会合设施应铺设在修建物和门路直接。修建物应尽可能坐北向南，防备日光直射，充实利用自然光和自然通风。人流、货流通道离开，制止交织；同时考虑门的差别作用。总平面设计包罗平面设计、竖向部署设计、运输设计管线综合设计、绿化设计等，平面设计中车间平面部署、车间设备部署都在总图纸中体现。第1.3节 厂址的选择及设计的自然条件厂址的地理位置茌平县位于山东省鲁西平原本项目拟建在济邯铁路以南，位于茌平县城西，该地域拥有开阔平坦的阵势、拆迁量小，三通一平事情量较小，交通、供水、供电条件好。水文 大气降水及地表径流为园地地下水提供主要补给，地表蒸发及工农业用水为其主要排泄方法，2.6-4.4m为地下水的埋深，地下水类型属第四系孔隙潜水。气候 该地域春季干燥、少雨，夏季炎热、降雨会合，秋季凉爽，冬季严寒干燥，属大陆性气候。地形 厂址周围阵势平坦，地貌单位单一，位于黄河下游，属冲洪积平原。地质 拟建园地为第四系沉积地层50m 深度范畴内土层，土层主要组成为粘土、粉土、粉砂土。凭据其岩性及物理力学性质自上而下分为16层。园地稳定，适宜修建。修建园地类别为III类，土为中软型。第1.4节 主要原质料和聚氯乙烯的特征本设计接纳悬浮聚正当。所以接纳的原质料是VCM以及其他助剂。悬浮聚正当的原理：烯类单体在光和热或辐射能的作用下，有可能产生自由基而聚合。由于碳碳键具有较大的键能，所以烯类单体均裂成自由基须在300400高温作用下才气开始。一般的聚合达不到这样高的温度。因此，氯乙烯悬浮聚合的引发剂接纳过氧化物或偶氮化合物，连同液态氯乙烯单体在水中经过搅拌，氯乙烯单体疏散成小液滴、悬浮于水介质中产生聚合反响。在聚合温度（4565）下，溶于单体中的引发剂剖析成自由基，从而引发氯乙烯聚合，在水中溶于疏散剂，以防备VCM液滴的并聚和防备到达一定转化率后PVC-VCM溶胀粒子的粒并。氯乙烯聚合反响热约为95.9KJ/mol，因此该氯乙烯的聚合反响为放热反响，聚合釜夹套中冷却水带走放出的热量，用来恒定聚合温度。（1）VCM名称：氯乙烯分子式：CH2CHCl分子量：62.50溶解性：溶于多数有机溶剂（乙醇、乙醚、丙酮等），在水中微凉溶解（2）疏散剂名称聚乙烯醇（PVA）分子结构式聚合度为m+l分子量为2600挥发份 5% 灰分1%溶解性PVA在差别的聚合度和醇解度下对水的溶解度也会差别。在常温下，完全不溶于有机溶剂。（3）引发剂名称偶氮二异庚腈，又称之为ABVN化学结构式：分子量为248.37 分子式：C14H24N4性质： 受热剖析，易燃易爆，白色结晶或粉末。 不溶于水，溶于有机溶剂（醇、醚等）。 毒性：低毒产物规格（尺度：Q/45071769-0.2-1998）主要指标如下： 熔点范畴：4070，在甲醇中不溶物小于0.1% 纯度：98% 含水量：1%（4）反响调治剂名称巯基乙酸2-乙基己脂化学结构式外观性状液体，色或淡黄色，有的巯醇臭味。分子量204.3分子量204.3（5）反响终止剂名称RS-1 （一种苛性钠水溶液）配方无离子水84.6%氢氧化钠4.4% 双酚-A 11.0%结构式 分子量223.3（6）防粘釜剂的性质性质RS-1是与酚类化合物的混淆物，一种名为环戊二烯基树脂的石油树脂。配方聚醅酚 100kg 石油树脂 700kg 对甲基磺酸 0.15 kg反响温度 160-1704第2章 工艺路线论证第2.1节 PVC树脂的典范聚合工艺有四种典范的聚氯乙烯产业化生产要领：悬浮法、乳液法、本体法、微悬浮法。氯乙烯悬浮聚合 液态氯乙烯悬浮于水介质中在搅拌作用下分成液滴产生的聚合历程。悬浮聚正当是最主要的生产要领，生产历程易于控制，设备和运行用度低，易于调治品种，易于组织大范围生产才得到的遍及应用。工艺特点：悬浮聚正当生产PVC树脂的一般工艺历程是在聚合釜被清理洁净以后，在釜中参加水、悬浮剂、抗氧剂、VCM单体， 搅拌混淆浆液，VCM单体在水中呈小液滴状疏散开， 由掩护胶对这些混淆浆液中的小液滴加以稳定，随后在混淆浆料中参加可溶于水的引发剂，反响速度在反响历程中应该保持平稳，随后升温聚合，局和温度应该稳定在45-70。42-45低温聚适时，生产的聚氯乙烯树脂的分子质量较高；62-71高温聚适时会生产出的聚氯乙烯树脂分子质量低或超低。外洋近年来还研究乐成了两步悬浮聚合工艺，该工艺提高了聚合速度和生产效率，两步法第一步是将聚合度控制在600左右，然后参加部分新单体继承聚合。聚合周期在两步法聚合中明显短了， 凝胶性能、机器强度和模塑性能较其他的要领有所提升。随着现代科技的生长悬浮法聚氯乙烯应用领域随着聚氯乙烯品种日益遍及而越来越广，现在的PVC厂家越来越对特殊的PVC专用树脂感兴趣，兴趣已经不局限在通用型的树脂上了，其中开发的热点会合于高表观密度建材专用树脂、球形树脂、消光树脂、超高(或超低)分子质量树脂等 3。悬浮法PVC的生长趋势：悬浮聚正当在产业生产时产量最大，越发具有设备投资少和产物本钱低等优点。现在聚氯乙烯的其他聚合要领都在逐步向悬浮法聚合生产路线倾斜，悬浮聚合工艺生产要领已经在其他树脂品种的生产中被逐渐接纳。目前虽然PVC乳液聚正当已经产业化，但是欧美和日本在连续悬浮聚合工艺的研究事情依然被他们看重，纵然距离产业化生产尚有距离，但是连续法的诸多优点已引起了生产厂家和各国科研院所的高度重视。外洋厂家大量研究了悬浮聚合的聚合工艺以及聚合历程的配料体系，使得聚合转化率得到进一步的提升。专用树脂在生产周期明显缩产率提高的情况下，其性能也得到了提升。与此同时通用树脂的专用化、市场化水平随着产物质量的提升而逐渐提高。近年来超高(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、耐热树脂等的遍及应用就是很好的例证。聚氯乙烯专用树脂的使用性能的提高和新的应用领域的开发是悬浮法聚合树脂生长的标记。 本体聚合工艺只有单体和引发剂产生反响生产聚氯乙烯，差别于悬浮聚正当以水为介质，也不参加疏散剂等种种助剂，悬浮法的离心干燥历程也被删除了。 本体聚正当的简介PVC的本体聚合要领生产，在1963年由法国罗纳-普朗克公司开发出来，该公司发明了两段本体聚正当并实现了该法的产业化，从而使得聚氯乙烯生产接纳的本体聚正当在聚氯乙烯生产中确立了很重要的职位。并于1974年在世界上率先投产了年产十万吨大型装置。顾名思义两段法就是在两种差别的控制条件下单体完成树脂颗粒的成形即：首先在反响釜里参加一半儿的单体和引发剂进行预聚合，控制好预聚合的反响温度（6070），到达一定的转化率（8%12%）时，作为反响结束，其总周期约11.5h；后聚合是将预聚合釜排除的流体作为聚合的种子参加到聚合釜内，随后另一半单体和引发剂参加到反响釜中，稳定控制产物的聚合反响温度使反响稳定进行，反响产生的热量与夹套和流冷凝器移除的热量持平，7.59h后总体的转化率到达75%80%时结束反响，将未反响的单体进行接纳。本体聚正当的特点本体法与悬浮等法比力，成为世界上主要的聚氯乙烯的生产技能之一，具有生产效率高、工艺操纵简朴、产物颗粒无“皮膜”、表观密度高、电性能及透明度好等优点，生产本钱低落，该技能的使用也许多。 与悬浮聚合类似乳液聚合接纳了与其相同的疏散介质水，但是与之差别的是乳化剂和引发剂均为水溶性的。把水溶性引发剂H2O2或K2S2O8等、氯乙烯单体以及其他助剂参加聚合釜中进行聚合反响是常用的做法。乳液法聚氯乙烯的生产要领乳液法目前分为连续法和间歇法，在PVC的产业生产中种子聚正当又称为间歇法。种子聚正当的具体原理为：将颗粒较细的一代种子连同较粗的二代种子按比例混淆，为制取具有一定粒度并且较大粒径的产物，需要使其在种子乳胶粒子提前生长。乳液聚正当的特点：乳液聚合的反响温度较低，因此更好控制传热及反响的操纵；H2O2或K2S2O8为水溶性，因此反响速率较快；乳胶的粒径、聚合反响的速率和产物的聚合度等性能与乳化剂的使用量有关，疏散剂的使用量也较多；反响完成后的胶乳粒径很细。乳液聚合由于所加的助剂数量较多，并且没有离心和水洗，所以整体工艺比不上悬浮聚合。在聚合釜中通入VCM单体以及助剂，连同去离子水、油溶性乳化剂、引发剂按比例混淆均化后进行聚合。第2.2节 PVC树脂的工艺流程的选定本设计接纳悬浮聚合。常温下，氯乙烯加压后转变为液体。氯乙烯和其他助剂的混淆浆料在通入聚合釜后经过搅拌，氯乙烯在疏散剂中疏散成液滴，然后产生聚合产生聚氯乙烯。引发剂在45-65时剖析为自由基引发氯乙烯聚合。疏散剂能使聚氯乙烯和氯乙烯到达一定转化率后不产生粘并。聚氯乙烯微溶于氯乙烯，但VCM能大量溶解于PVC中，让VCM的体积变大。（PVC:VCM70:30重）。由于在转换率为零点一到百分之七十的工段里，VCM和PVC两种组分都是有的。只是VCM和PVC的各自质量分数不产生变革，而是其各自的相连续缩小，但是共聚物却连续进行反响；反响容器内的压强就是聚乙烯的饱和蒸汽压强。接着，共聚物中的VCM继承产生反响，反响釜内的压力就比适才低落。制造稀疏型PVC的时候，压力下降的范畴是零点一到零点一五Mpa，此时就参加反响终止剂，让反响终止。压力下降的太大，将使反响的产率变低。而制造紧凑型PVC时，可以让压力下降零点二到零点二五左右MPa的时候停止。此时产物的转化率约为百分之九十。如果聚乙烯的转化率为百分之百，此时在实际生产中经济效益不高，产物的质量也不高。所以未反响的VCM应该再次利用，做法是将聚乙烯放入气柜里，在处置惩罚事后二次利用。聚氯乙烯料浆通过种种离心，洗涤，干燥处置惩罚之后，就可以成为聚氯乙烯制品了。该设计年产7万吨聚氯乙生产工艺设计，该设计主要工段工艺包罗聚合工艺、汽提工艺和离心干燥工艺，以下主要论述各工段历程。氯乙烯悬浮聚合历程大抵如下。先将无离子水参加聚合釜内，在搅拌下继承参加疏散剂水溶液和其他助剂，后加引发剂，密闭抽真空，须要时以氮排除釜内的空气。最后参加单体，升温至预定温度进行聚合。为了缩短聚适时间，也可以将排氧后的釜内物料加热至预定温度，尔后引入单体聚合。接纳这一加料方案易使引发剂疏散不均匀，局部过浓部分易形成透明塑化粒子，加工时产生鱼眼，为了克服这一缺点，可将引发剂配成溶液或乳液，在VCM参加后，再参加釜内。当釜内单体转化率大到达87%时，凭据釜内压力下降的情况进行出料操纵，釜内悬浮液借余压压2入出料槽，并于出料槽通入蒸汽升温到75左右，脱除的未聚合的单体借槽内压力排入气柜接纳。经脱气后的料浆至出料槽底部排出，经树脂过滤器及料浆泵进入汽提阶段4。该聚乙烯聚合系统属于放热反响，聚合热约为1540kJ/kg 。放出的热量由夹套中冷却水带走。放热速度与传热速度应该相等，以包管聚合温度恒定。氯乙烯聚合机理上的特点是向单体链转移显著，PVC的聚合度仅决定于温度，而于引发剂浓度、转发率无关。因此，聚合温度要求控制得十分严格（如±0.2）。这就要求引发体系有平缓的聚合放热速度，要求聚合釜有良好的传热性能，包管实时散热。表2.2 聚合历程的工艺指标如下表：序号项目代号条件备注温度压力MPa1低压纯水LDW室温0.35低压无离子水2高压纯水HDW室温1.5高压无离子水3循环水CW320.34低温冷却水2-50.35水5置换压缩空气室温0.556仪表用压缩空气CA室温0.57蒸汽STM1510.48氮气LN室温0.59一般用水RW室温0.3自来产业水10低温冷冻水CHW-320.5盐水11低温纯水2-50.3低温无离子水12升温热水850.35来自出料槽的料浆，经树脂过滤器有料浆泵送经热互换器，与汽体塔排出的高温料浆进行热互换并被升温后，进入汽提塔顶部，料浆经塔内筛板小孔流下，与塔底的直接蒸汽逆流打仗，进行传热传质历程，树脂及水相中残留的单体即被上升的蒸汽汽提带逸，其中的水分在塔顶冷凝器冷凝，借管间通入冷却水冷凝后回流至塔内。塔顶排出不冷凝的氯乙烯气体借塔顶真空泵抽送至气柜接纳。汽提后VCM的含量为13.6ppm，塔底经汽提脱除大部分残留单体后的料浆，由料浆泵抽出经热互换器降温后，送入混料槽，待离心干燥处置惩罚。表2.3 料浆汽提岗亭工艺指标如下表：序号控制项目控制指标控制点控制者记录1汽提顶温80-85指示主操记录表2汽提底温93-97指示主操记录表3压力-0.035-0.040mPa指示主操记录表4差压0.015-0.035mPa指示主操记录表5料浆含固量25-30%阐发工记录表6液位30-50%指示主操记录表7流量7-14/h指示主操记录表8蒸汽压力0.04MPa指示主操记录表干燥工艺历程包罗两个阶段：气流干燥和沸腾干燥。本工艺接纳气流和沸腾两段干燥装置来完成树脂的干燥历程。气提后的料液有进料泵参加离心机进行疏散，得到含水量为20%左右的PVC滤饼，并有螺旋输送器送入干燥器对树脂进行干燥，经筛分后得到含挥发物为0.3%-0.4%的PVC树脂旋风干燥器是有一个带夹套的圆柱行桶体组成，内有一定角度的多层环形挡板。将干燥器分成若干室，挡板中间是导流板。高速的气流带着湿的PVC颗粒，从干燥器的切线偏向进入最下一个干燥室，热气流和树脂颗粒在床中高速盘旋，离心力将固体颗粒与气体离开，经过在床内进行传质、传热，树脂颗粒再次作旋转运动，离心力和重力作用在差别粒径的颗粒上，造成气体和颗粒之间的速度出现差别，小离子滞留时间短，大颗粒滞留时间长，这样差别粒径的都能得到很良好的干燥。沸腾干燥器是有多孔花板把干燥器离开成上下两个部分。热气流通过多孔花板把物料吹沸腾，不停向前移动，然后吹冷风，离心后的滤饼经机器疏散器均匀进入干燥器，物料中的水分不停蒸发，被热风连续的带入大气中，从而到达干燥的目的，最后进行冷却以便过筛包装。表2.4 离心干燥岗亭工艺指标控制如下表：序号控制项目控制指标控制者记录1风机进口风压4-8kPa操纵工记录表2风机出口风压0-3.5kPa操纵工记录表3蒸汽压力0.4-0.8mPa操纵工记录表4压缩空气压力0.5mPa操纵工记录表5出口风温100-155操纵工记录表6底部风温70-100操纵工记录表7物料入口温度60-80操纵工记录表8物料出口温度50-65操纵工9离心机电流100-289A操纵工10离心机油泵压力0.06-0.08mPa操纵工记录表第2.3节 悬浮聚合的具体操纵在清洗好的不锈钢聚合釜中，打入软水、聚乙烯醇、氯乙烯单体和引发剂偶氮二异庚腈（ABVN），抗鱼眼剂，防粘釜剂，夹套通入蒸汽，使聚合釜内升温至50-60进行聚合反响。反响放热开始后于夹套中通入产业水及5水以调治聚合温度。反响6-9h后即有85%-90%单体氯乙烯聚合，借釜内压力压至沉析槽，釜内残余氯乙烯以灌水排气法接纳至气柜。树脂悬浮液进入沉析槽后，接纳单体氯乙烯。该悬浮液经离心机脱水，得到含水10%15%的湿树脂，经过螺旋加料器送入气流干燥管内，以150-160热风吹送至旋风疏散器组疏散，树脂含水降至1%左右。经料柱阀参加沸腾干燥器在100-120下进一步干燥至含水0.3%，溢流物料再经文氏加料器吸入冷风管冷却至40-50，经旋风疏散器疏散，参加滚筒筛筛去粗料，进行包装。第3章 物料衡算第3.1节 物料衡算依据 画出物料平衡干系示意图M1氯乙烯单体 M2去离子水 M3二次用水 M4终止剂 M5调治剂 M6防粘釜剂 M7疏散剂 M8引发剂 M9助剂溶液 M10聚合物混淆溶液1 M11接纳VCM单体1 M12聚合物混淆溶液2 M13接纳VCM单体2 M14蒸汽 M15聚合物混淆溶液3 M16母液 M17湿物料1 M18脱去水分1 M19湿物料2 M20脱去水分2 M21制品1 M22制品2V101助剂储槽 R101聚合釜 V102出料槽 T101汽提塔 C101离心机 X101气流干燥 X102沸腾干燥 X103包装 图3.1 物料平衡干系图 注明变革历程 在V101中是单纯的物料混淆配制，无相变与化学变革。 在R101中引发剂引发单体进行自由基聚合，其反响方程式如下：收集数据资料 生产范围。设计任务书划定的年产量（年产能力）：7万吨年 生产时间。年事情日：300天年（24小时天）确定生产周期或每天生产批数，式中为一个生产周期时间；为反响所需的时间；为投料、出料、升温等帮助操纵时间。对付本反响，所以，式中每天生产批数，聚合部分属于间歇操纵，每天生产3批。汽提、离心、干燥及包装部分属于连续操纵。 相关技能指标表3.1 聚合分派（以SG-5型为准，按70m3计量）技能指标项目内容技能指标项目内容技能指标聚合物后处置惩罚损失率6%聚合物生成的量聚合中损失量2%的聚合物生成量去离子水体积1.4单位体积沉析的损失量1%的聚合物生成量引发剂用量0.1%的单体质量汽提中的损失1%的聚合物生成量疏散剂用量0.2%的单体质量离心中的损失1%的聚合物生成量调治剂用量0.01%的单体质量气流干燥损失0.5%的聚合物生成量终止剂用量0.01%的单体质量沸腾干燥损失0.5%的聚合物生成量防粘釜剂用量0.1%的单体质量包装损失量1%的聚合物生成量表3.2 操纵周期-时间平衡操纵进水进VCM搅拌升温反响出料清釜置换共计时间/min151520302702020390 操纵条件和控制指标 聚合阶段聚合温度：560.2；加料压力：0.8mPa；出料压力：0.45mPa；反响转化率：90%；二次用水量：700m。 出料阶段出料中VCM的含量为456.3ppm。 汽提阶段汽提顶温：95105；汽提底温：110120；压力：-0.035-0.040mPa；汽提后VCM的含量为13.6ppm。 离心阶段离心后湿物料的含水量约为21%。 干燥阶段气流干燥后出口含水量为5%，沸腾干燥器出口物料含水0.3%。 选择盘算基准与盘算单位对付间歇生产历程，物料是一批批参加生产装置进行加工处置惩罚的，属于非定态操纵历程。物料衡算基准为“批”，以KgB-1为盘算单位。对付连续生产历程，物料是连续不停地参加生产装置，同时连续不停地流出，属于定态操纵，作物料衡算时应选择时间为盘算基准，工艺设计盘算用Kgh-1为盘算单位。 确定盘算顺序由于产物与原料之间的化学计量干系比力简朴，且整个工艺历程比力简朴，容易得到产量与单体原料投料量之间的比例干系，所以接纳顺流程的盘算顺序。第3.2节 各个设备物料衡算此聚合及干燥包装历程属于较庞大的生产历程，先将生产历程剖析到工序，对各工序的各个设备进行物料衡算。M1氯乙烯单体 M2去离子水 M3二次用水 M4终止剂 M5调治剂 M6防粘釜剂 M7疏散剂 M8引发剂 M9助剂溶液 M10聚合物混淆溶液图3.2 聚合釜物料平衡干系图盘算主要原料投料数量用顺流程的盘算顺序进行物料衡算必须先求出主要原料每批投料量。该生产装置年产量7万吨，年开工300天，每天生产3批，后处置惩罚中聚合物损失率6%。 盘算主要原料投料量每批应生产的聚合物数量接纳3釜并联，则每釜每批投料量为： 已知反响的转化率为90%，则应投入的VCM单体的质量为：25时VCM单体的密度为0.9017，水密度为0.997。 V101（助剂储槽）中助剂量终止剂：调治剂：防粘釜剂：疏散剂：引发剂：合计：用水量去离子水：二次用水：合计：R101（聚合釜）物料衡算VCM（氯乙烯）单体：进料量：聚合历程转化率为90%，水及助剂均不产生反响。则生成的PVC量：未反响的单体质量：出料中的PVC：损失的PVC：聚合物混淆溶液1：对聚合釜做全物料衡算则有：说明聚合釜的物料衡算历程是正确的。M10聚合物混淆溶液1 M11接纳VCM单体1 M12聚合物混淆溶液2图3.3 出料槽物料平衡干系图出料槽中损失的PVC量：出料槽出去的PVC量：由于过出料槽的VCM含量为456.4ppm（即456.4），过出料中VCM的量为：接纳的VCM量：树脂悬浮液包罗：助剂、 水、 VCM 单体、 PVC聚合物混淆溶液2：对出料槽作物料衡算： 说明出料槽的物料衡算历程是正确的。M12聚合物混淆溶液2 M13接纳VCM单体2 M14蒸汽 M15聚合物混淆溶液3图3.4 汽提塔的物料平衡干系图 由全年任务可得每小时PVC产量为：产物中含水0.3%，折合成绝干树脂量应为：进入汽提塔内的绝干树脂量为：按出料槽的出料组成，以28872.9314kg/h为基准求出汽提塔进料中其它各组分相应的量：用水量：助剂量：VCM单体量： PVC损失量：出料中含PVC量：已知汽提后VCM 含量为13.5ppm，故出料中含VCM量为：出料中含VCM量：接纳的VCM单体2：则进入汽提塔的聚合物混淆溶液2： 求冷凝蒸汽量条件：进入汽提塔内的物料初始温度为66，汽提塔内压强为0.06mPa，在此压强下水的沸点为86，潜热为2293.9kJ/kg，水蒸气的比热容Cp=2.31kJ/(kg·)。 进入汽提塔蒸汽的初始温度为142，物料的升温以及VCM向蒸汽的扩散能由蒸汽的潜热和显热提供，并且单体的扩散能为71kJ/mol，假定在塔内有36%蒸汽冷凝，其余在塔顶冷凝，则物料升温所需热量如下：查资料得各物料的比热容如下表表3.3 各物料的比热容物料名称kJ/（·）水6680144.2VCM6680140.848PVC6680141.764VCM单体的扩散能：加热水所需的热量：加热单体所需的热量：加热PVC所需的热量：合计（总热量）：设蒸汽的流量为M14，加热各物料所需的总热量是由蒸气提供的，则由上式得：则混淆液中含水量：聚合物混淆溶液3：进料量：出料量：说明汽提塔的物料衡算历程是正确的。M15聚合物混淆溶液3 M16母液 M17湿物料1图3.5 离心机的物料平衡干系图离心操纵PVC损失量：离心脱水后湿物料约含20%的水分离心后PVC量：湿物料含水量：湿物料量1：离心后的清液中还含有水分、助剂，一起被脱撤除水：母液量：合计：进料：说明离心机的物料衡算历程是正确的。M17湿物料1 M18脱去水分1 M19湿物料2图3.6 气流干燥的物料平衡干系图气流干燥中PVC损失量：干燥后的绝干树脂量：由于气流干燥后的含水量为5%，则湿物料2含水量：湿物料2的量：脱去水分1的量：出料量：由此说明气流干燥的衡算历程是正确的。M19湿物料2 M20脱去水分2 M21制品1图3.7 沸腾干燥的物料平衡干系图沸腾干燥中PVC损失量：沸腾干燥后的绝干树脂量：沸腾干燥后物料含水量为0.3%，则制品含水量：制品1的量：沸腾干燥历程脱去的水分2：出料量：进料量：由此说明沸腾干燥的物料衡算历程是正确的。第3.3节 物料衡算总平衡由筛分包装出来的制品2的量为9722.2222 ，由设计任务书生产时间为300天（每天24小时），则可得出年生产能力：由上述盘算可得能满足生产任务的要求。（1）聚合釜及出料槽属于间歇操纵，盘算基准为M1氯乙烯单体 M2去离子水 M3二次用水 M4终止剂 M5调治剂 M6防粘釜剂 M7疏散剂 M8引发剂 M9助剂溶液 M10聚合物混淆溶液1 M11接纳VCM单体1 M12聚合物混淆溶液2图3.8 间歇操纵总的物料衡算干系图投入VCM单体的量为30645.3205， PVC的总损失为30645.3205×0.88×2%=525.3480表3.4 间歇操纵物料衡算表物料名称进料/B出料/BVCM单体M130645.3025去离子水M238802.4242二次用水M3697.9助剂M9128.71021聚合物混淆液M1266670.5274损失PVC551.6154接纳VCMM113052.1942合计70274.336970274.3370（2）从汽提塔到筛分包装为连续操纵，盘算基准为M12聚合物混淆溶液2 M13接纳VCM单体2 M14蒸汽 M15聚合物混淆溶液3 M16母液 M17湿物料1 M18脱去水分1 M19湿物料2 M20脱去水分2 M21制品1 M22制品2图3.9 连续操纵的物料平衡干系图进入汽提塔的PVC浆料量为，经过汽提后接纳大量单体，再进入离心疏散撤除母液，再经气流干燥和沸腾干燥历程，最后筛分包装损失的量有PVC及其所带的少量水分。总共损