16700吨年PVC悬浮聚合工艺设计讲解

洛阳理工学院课程设计

表3.2-1

原料

VCM

水 42423.8

引发剂

分散剂

其他助剂

重量,kg 25319.7

9.41 18.84

适量

反应釜体积为80 m3

(1) 投料

投料温度为20℃,单体23544.8÷911=25.85m3,

水42380.6÷997.7= 42.48m,

投料体积28.85+42.48=68.33m3 ; 空余(气相)体积=80-68.33=11.67m3

(2) 升温

升温到期57℃,单体重度d依温度t变化 d=0.9471-0.001746t-0.00000324t2

得: 20℃时 d=0.910 ; 57℃ 时 d=0.83 在57℃时体积:

单体23544.8÷837=28.12m3, 水42380.6÷986.6=42.96m3, 物料总体积:28.12+42.96 =71.08m3

空余(气相)体积:80-71.08 =8.92m3

(3) 反应结束:

转化率为90%,树脂真实密度为1.4 t/m3

则此时树脂体积:23544.8×90%×(1-0.51%-0.25%-0.03%)=21022.92kg 21022.92/1.4=15.02m3

未聚合单体体积:28.12×0.1=2.81m3 物料总体积:42.96+15.02+2.81=60.79m3 空余(气相)体积:80-60.79=19.21m3

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第4章 热量衡算

4.1 热量衡算

设夹套热水温度为62℃将聚合釜加热至57℃;其热损失为5%。 进入聚合釜的VCM量W

W=每个釡所需的VCM的体积×57℃下的VCM的密度(837kg/m3) =28.13×837=23544.8 kg

VCM比热容 Cp

Cp

20℃57℃

=1.352J/(g.K) Cp=1.57J/(g.K) Cp

20℃

50℃70℃

=1.53J/(g.K) =1.63J/(g.K) )/2=997.7kg/m3

水的参数 C水 ρ聚合搅拌功率163KW

=(C水

10℃

+C水

10℃

30℃

)/2=4.182 J/(g.K)

30℃

20℃

水= (ρ水+ρ

VCM聚合热 1540 KJ/kg 单体转化率90% 设VCM进料温度 20℃

聚合温度 57℃ 基准温度 0℃

1、进入聚合釜的热量Q入

A、单体带入热量 Q1=WCp

20℃

.t1=23544.8×1.352×20=6.37×10 KJ

5

B、聚合反应热

Q2=W.90%.1540=23544.8×0.9×1540=3.26×107KJ C、搅拌热

H=163KW×7=163×3600×7 =4107600KJ D、单体升温吸热

Q3=W. Cp Δt=23544.8×(1.352+1.57)/2×(57-20) =1.27×106 KJ E、去离子水带入热量 Q4=W水C水

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20℃

.t1 =42380.6×4.182×20=3.54×10KJ

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F、去离子水升温吸热

Q5=W水C水Δt=42380.6×(4.182+4.175)/2×(57-20) =6.55×106 KJ

2、从釜带走的热量Q出

A、有机物带出热量

Q6=WCpt=23544.8×1.57×57=2.11×106KJ

B、釜表面散热 Q7=5%Q入=5%(Q1+Q2+H+Q3+Q4+Q5)=2.44×106KJ C、去离子水带出热量

Q8=W水C水t=42380.6×4.175×57 =1.01×107 KJ D、冷却水带走热量 由Q入=Q出得

Q9=Q1+Q2+H+Q3+Q4+Q5-Q6-Q7-Q8 =3.42×107 KJ

4.2循环冷却水用量

设循环冷却水从10℃升到40℃ 10℃时Cp水 =4.194KJ/(kg.℃) 40℃时 Cp水=4.174KJ/(kg.℃) Cpm=4.183KJ/(kg.℃)

W水=Q9/(CpΔt)= 3.42×107/(4.183×30)=2.73×105kg V水= W水/ρ=2.73×105/996=273.63m3

因恒温时间为300min,假设冷却水主要在此期间通入, 则冷却水的流量:

273.63/(300×60)=0.015m3/s

表4.2-1 热量衡算汇总表 物料带入热量 Q1/(KJ) 聚合热 Q2水/(KJ) 搅拌热△ H/(KJ) 单体升温吸热 Q3/(KJ) 去离子水带入热量Q4/(KJ) 去离子水升温吸热Q5/(KJ) 有机物料带出热Q6/(KJ) 19

6.37×105 3.26×107 4.11×106 1.27×106 3.54×10 6.55×106 2.11×106 6洛阳理工学院课程设计

第5章 设备工艺设计

5.1 机器设备选型的原则

设备的选择和计算必须充分考虑工艺上的要求,力求做到技术上先进,经济上合理,亦即选用的设备能与生产规模相适应,并应获得最大的单位产量;能适应产品品种变化的要求,并确保产品的质量;能降低劳动强度,提高劳动生产率;能降低原材料及相应的公用工程(水,电,气)的单耗;能改善环境保护,设备制造较易,材料易得,操作及维修保养方便。

设备选择时,要能完全满足上述方面的条件是相当困难的,但一定要参照上述几个方面对拟采用个设备进行详尽地比较,并拿出最佳的方案来。

作为工业生产,不允许把不成熟或未经生产考验的设备用于设计。设计中所选用的设备不但技术性能要可靠,设备材质也要可靠。对从国外引进的设备,同样必须强调设备及其所采用材质的可靠性,特别对生产中的关键设备,一定要在充分调查研究和对比的基础上,作出科学的选定。

5.2 反应釜

聚合釜是PVC生产中的关键设备,聚合釜技术水平的提高保证了先进的生产工艺得以实现。在小型釜时期,其容量为十几立方,釜体的材质是搪瓷釜和不锈钢釜并存的,以釜壁光洁、粘釜较轻、造价低廉而优于不锈钢釜。其后不锈钢釜的抛光技术有所改进,粘釜问题在应用了涂布、高压水清釜技术后有所缓解,由于复合钢板造价低,易于加工,可向大型化发展,并具绝对优势。

80 m3的聚合釡主要工艺参数如下:

体积: 80 m3 直筒长:5000mm 内径:4000mm 长径比:1.25:1

电机功率:22~28 kW 搅拌转速:197~250r/min 加VCM:1014.44kg/min 加水:1127.16kg/min 聚合釜的结构特点如下:

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