

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文檔簡(jiǎn)介
1、<p><b> 目錄</b></p><p><b> 摘要I</b></p><p><b> 1.概述1</b></p><p> 1.1生產(chǎn)方法簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì)方法的確定1</p><p> 1.1.1 氯乙烯單體的制備方法的選取1</p&g
2、t;<p> 1.1.2聚合方法選取1</p><p> 1.2產(chǎn)品的基本性能1</p><p> 1.3產(chǎn)品的應(yīng)用狀況2</p><p> 1.4有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)3</p><p><b> 2.物料衡算.4</b></p><p> 2.1聚合釜物料衡算4&l
3、t;/p><p> 2.2出料槽物料衡算5</p><p> 2.3汽提塔物料衡算6</p><p> 2.4離心部分物料衡算7</p><p> 2.5氣流干燥部分物料衡算8</p><p> 2.6沸騰干燥部分物料衡算8</p><p> 2.7篩分包裝部分物料衡算8&l
4、t;/p><p> 2.8物料衡算總平衡9</p><p> 3.熱量衡算.11</p><p> 4關(guān)鍵設(shè)備的選型12</p><p> 4.1聚合釜的選型12</p><p> 4.2 其他設(shè)備的選型12</p><p> 5.車間設(shè)備布置設(shè)計(jì)13</p>
5、<p> 5.1車間設(shè)備布置的原則13</p><p> 5.1.1車間設(shè)備布置的原則13</p><p> 5.1.2 車間設(shè)備平面布置的原則13</p><p> 5.1.3 車間設(shè)立面布置的原則13</p><p> 5.2車間設(shè)備布置14</p><p> 5.2.1車間設(shè)備平面
6、布置14</p><p> 5.2.2車間設(shè)備立面布置14</p><p> 6. 公用工程15</p><p><b> 6.1供水15</b></p><p><b> 6.2供電15</b></p><p><b> 6.3供暖15<
7、;/b></p><p><b> 6.4 通風(fēng)15</b></p><p><b> 參考文獻(xiàn)16</b></p><p><b> 致謝17</b></p><p> 年產(chǎn)5萬(wàn)噸PVC生產(chǎn)車間的工藝設(shè)計(jì)</p><p><b
8、> 摘要</b></p><p> 本設(shè)計(jì)是年產(chǎn)5萬(wàn)噸聚氯乙烯(PVC)車間合成工段初步設(shè)計(jì)。本文對(duì)聚氯乙烯的研究,生產(chǎn)和應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的概述,闡述了其在化學(xué)工業(yè)中的作用和地位。并介紹了氯乙烯的制備方法和確定了聚氯乙烯的生產(chǎn)工藝。在確定聚氯乙烯生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行了物料衡算,熱量衡算,設(shè)備選型和車間設(shè)計(jì)等過(guò)程。文中還對(duì)供電、供水、采暖等方案進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述。</p><p
9、> 關(guān)鍵詞:氯乙烯,乙烯氯氧化,聚氯乙烯 ,懸浮聚合,反應(yīng)釜選型</p><p><b> 1.概述</b></p><p> 1.1生產(chǎn)方法簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì)方法的確定</p><p> 1.1.1 氯乙烯單體的制備方法的選取</p><p> 氯乙烯單體可由電石乙炔法和乙烯氧氯化法制備,本工藝采用乙烯氧氯化法
10、制備氯乙烯單體。此方法中氧氯化部分主要采用美國(guó)古德里奇技術(shù),直接氧化和裂解是西德赫斯特公司的技術(shù)。全套裝置由直接氧氯化單元、二氯乙烷精餾單元、二氯乙烷裂解單元、氯乙烯精餾單元、廢水處理單元和殘液焚燒單元組成。</p><p> 1.1.2聚合方法選取</p><p> 聚氯乙烯按聚合方法分四大類:懸浮法聚氯乙烯,乳液法聚氯乙烯、本體法聚氯乙烯、溶液法聚氯乙烯。本工藝設(shè)計(jì)采用懸浮發(fā)生產(chǎn)聚
11、乙烯。懸浮法(主要是水相懸浮法)生產(chǎn)的氯化聚氯乙烯為非均質(zhì)產(chǎn)品,溶解度相對(duì)于溶液法產(chǎn)品低,但熱穩(wěn)定性高,主要用于制造管材、管件、板材等[5]懸浮聚合反應(yīng)機(jī)理和動(dòng)力學(xué)與本體聚合相同,需要研究的式成粒機(jī)理和顆粒控制。</p><p> 氯乙烯懸浮聚合過(guò)程大致如下:</p><p> 將水、分散劑、其他助劑、引發(fā)劑先后加入聚合釜中,抽真空和沖氮?dú)馀蒲鯕?,然后加單體,升溫至預(yù)定溫度聚合。在聚合
12、過(guò)程中溫度壓力保持恒定。后期壓力下降0.1-0.2MPa,相當(dāng)于80-85%轉(zhuǎn)化率,結(jié)束聚合,如降壓過(guò)多,將使樹(shù)脂致密。聚合結(jié)束后,回收單體,出料,經(jīng)后處理工序,即得聚氯乙烯樹(shù)脂成品。</p><p> 1.2產(chǎn)品的基本性能</p><p> 聚氯乙烯是無(wú)定形的線型、非結(jié)晶的聚合物,基本無(wú)支鏈,鏈節(jié)排列規(guī)整。聚合度n的數(shù)目一般為500~20000。聚氯乙烯樹(shù)脂為白色粉末,相對(duì)密度約1.
13、4。聚氯乙烯塑料有較高的機(jī)械強(qiáng)度,良好的化學(xué)穩(wěn)定性。</p><p> 聚氯乙烯分子中含有大量的氯,使其具有較大的極性,同時(shí)具有很好的耐燃性。</p><p> 聚氯乙烯塑料有優(yōu)良的耐酸堿、耐磨、耐燃燒和絕緣性能。但是對(duì)光和熱的穩(wěn)定性差。在不加熱穩(wěn)定劑的情況下,聚氯乙烯100℃時(shí)開(kāi)始分解,130℃以上分解更快。受熱分解出氯化氫氣體,使其變色,由白色→淺黃色→紅色→褐色→黑色。陽(yáng)光中的緊
14、外線和氧會(huì)使聚氯乙烯發(fā)生光氧化分解,因而使聚氯乙烯的柔性下降,最后發(fā)脆。同時(shí),上述良好的力學(xué)和化學(xué)性能迅速下降。解決的辦法是在加工過(guò)程中加入穩(wěn)定劑,如硬脂酸或其他脂肪酸的鎘、鋇、鋅鹽。</p><p> 聚氯乙烯的抗沖擊性能差,耐寒性不理想,硬質(zhì)聚氯乙烯塑料的使用溫度下限為-15℃,軟質(zhì)聚氯乙烯塑料為-30℃。</p><p> 聚氯乙烯的透水汽率很低。硬聚氯乙烯長(zhǎng)期浸入水中的吸水率小
15、于0.5%,浸24小時(shí)為0.05%,選用適當(dāng)增塑劑的軟聚氯乙烯吸水率不大于0.5%。聚氯乙烯室溫下的耐磨性超過(guò)普通橡膠。聚氯乙烯的電性能取決于聚合物中殘留物的數(shù)量和各種添加劑。聚氯乙烯的電性能還與受熱情況有關(guān),當(dāng)聚氯乙烯受熱分解時(shí),由于氯離子的存在而降低其電絕緣性。</p><p> 1.3產(chǎn)品的應(yīng)用狀況</p><p> PVC樹(shù)脂可以采用多種方法加工成制品,懸浮聚合的PVC樹(shù)脂可以
16、擠出成型、壓延成型、注塑成型、吹塑成型、粉末成型或壓塑成型。分散型樹(shù)脂或糊樹(shù)脂通常只采用糊料涂布成型,用于織物的涂布和生產(chǎn)地板革。糊樹(shù)脂也可以用于搪塑成型、滾塑成型、蘸塑成型和熱噴成型。</p><p> 發(fā)達(dá)國(guó)家PVC樹(shù)脂的消費(fèi)結(jié)構(gòu)中主要是硬制品,美國(guó)和西歐硬質(zhì)品占大約2/3的比例,日本占55%;硬質(zhì)品中主要是管材和型材,占大約70~80%。PVC軟制品市場(chǎng)大約占全部PVC市場(chǎng)的30%,軟制品主要包括織物的壓
17、延和涂層、電線電纜、薄膜片材、地面材料等。硬質(zhì)品PVC樹(shù)脂近年來(lái)增長(zhǎng)比軟制品快。</p><p> 在全世界范圍內(nèi)一半以上的PVC樹(shù)脂用于與建筑有關(guān)的市場(chǎng),使PVC行業(yè)容易受到經(jīng)濟(jì)的波動(dòng)影響。建筑領(lǐng)域是PVC樹(shù)脂增長(zhǎng)最快的市場(chǎng),在其它市場(chǎng)中的增長(zhǎng)率僅為1.4%/年。增長(zhǎng)最快的用途是管材、板壁、和門窗等。</p><p> 我國(guó)聚氯乙烯硬制品應(yīng)用份額也呈增長(zhǎng)趨勢(shì),管材、型材和瓶類所占份額
18、由1996年25%增長(zhǎng)到1998年的40%,但至今我國(guó)聚氯乙烯的應(yīng)用還是軟制品的份額較多。1998年軟制品占PVC總用量的51%(其中薄膜為20%,塑料鞋10%,電纜料5%,革制品11%,泡沫和單板等5%),硬制品占40%(其中板材16%,管材9%,異型材8%,瓶3%,其它4%),地板墻紙等占9%。</p><p> 聚氯乙烯塑料一般可分為硬質(zhì)和軟質(zhì)兩大類。硬制品加工中不添加增塑劑,而軟制品則在加工時(shí)加入大量增
19、塑劑。聚氯乙烯本來(lái)是一種硬性塑料,它的玻璃化溫度為80~85℃。加入增塑劑以后,可使玻璃化溫度降低,便于在較低的溫度下加工,使分子鏈的柔性和可塑性增大,并可做成在常溫下有彈性的軟制品。常用的增塑劑有鄰苯二甲酸二辛酯、鄰酯。一般軟質(zhì)聚氯乙烯塑料所加增塑劑的量為聚氯乙烯的30%~70%。聚氯乙烯在加工時(shí)添加了增塑劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、著色劑、填料之后,可加工成各種型材和制品。</p><p> ?、乓话丬浰芰现破?。利用
20、擠出機(jī)可以擠成軟管、塑料線、電纜和電線的包皮。利用注射成型的方法并配合各種模具,可制成塑料涼鞋、鞋底、拖鞋等。</p><p> ?、票∧ぁ@脡貉訖C(jī)可將聚氯乙烯制成規(guī)定厚度的透明或著色薄膜,用這種方法生產(chǎn)的薄膜稱為壓延薄膜。也可以將聚氯乙烯的粒狀原料利用吹塑成型機(jī)吹制成薄膜,用這種方法生產(chǎn)的薄膜稱為吹塑薄膜。聚氯乙烯塑料薄膜上可以印花(如印制包裝裝潢圖案和商標(biāo)等)。薄膜的用途很大,可以通過(guò)剪裁、熱合方法加工成包
21、裝袋、雨衣、桌布、窗簾、充氣玩具等。寬幅的透明薄膜可以建造溫室和塑料大棚,或者用作地膜。</p><p> ?、峭繉又破?。將聚氯乙烯糊狀涂料涂敷在布或紙上,然后在100℃以上將它們塑化,就可制成有襯底的人造革。如果將聚氯乙烯軟片用壓延機(jī)直接壓延成有一定厚度時(shí),就制成無(wú)襯底的人造革,可壓出各種花紋。人造革用于制造皮包、皮箱、沙發(fā)和汽車的座墊、地板革以及書的封面等。</p><p> ?、扰菽?/p>
22、塑料。軟質(zhì)聚氯乙烯在混煉時(shí)加入適量的發(fā)泡劑,經(jīng)發(fā)泡成型法可制成泡沫塑料,用做泡沫拖鞋、涼鞋、鞋墊、坐墊和防震緩沖的包裝材料,也可以用擠出機(jī)制成低發(fā)泡硬質(zhì)板材,可代替木材作為建筑材料。</p><p> ?、衫脽岢尚头蓪⒕勐纫蚁┲瞥杀”谕该魅萜鳎蛴糜谡婵瘴馨b材料。這種方法制成的片材也是優(yōu)良的裝飾材料。</p><p> ⑹糊狀制品。將聚氯乙烯分散在液體增塑劑中,使其溶脹和塑化成增
23、塑溶膠,再加入乳液(一種膠粘劑)、穩(wěn)定劑、填料、著色劑,經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢?,脫氣泡后,可配制成聚氯乙烯糊狀制品,可用浸漬法、澆鑄法、搪塑法涂敷在各種制品表面,起保護(hù)(防腐蝕)、美化作用。</p><p> ?、擞补芎桶宀?。聚氯乙烯中加入穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑和填料,經(jīng)過(guò)混煉之后,可用擠出機(jī)擠成各種口徑的硬管、異形管、波紋管,用做下水管、引水管、電線套管或樓梯扶手。用壓延法制成的聚氯乙烯薄片經(jīng)重疊熱壓,可制成各種厚度的硬質(zhì)板材,
24、它可以切割成所需形狀,然后利用聚氯乙烯焊條用熱空氣流焊接成各種耐化學(xué)腐蝕的貯槽、通風(fēng)管道和各種形狀的容器、反應(yīng)罐。</p><p> ⑻門窗。它可用硬質(zhì)聚氯乙烯異形材料組裝而成,已經(jīng)和木門窗、鋼窗、鋁合金門窗共同占領(lǐng)了建筑市場(chǎng)。</p><p><b> 1.4有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)</b></p><p> 1.生產(chǎn)周期 300天,7800-8
25、000h/Y</p><p> 2.反應(yīng)溫度 55 ℃</p><p> 3.反應(yīng)時(shí)間 9h</p><p><b> 4.轉(zhuǎn)化率 92%</b></p><p> 5.消耗定額 VC 1.015-1.064t/T PVC</p><p> 6.原輔材料: 去離子水,單體氯乙烯(VC
26、M),分散劑KH-21(聚乙烯醇),PH調(diào)節(jié)劑,反應(yīng)調(diào)節(jié)劑( -巰基乙醇),引發(fā)劑(偶氮二異庚腈),防粘釜?jiǎng)?終止劑(丙酮縮氨基巰脲),緩釋阻垢劑(H-9),堿液( 42%)等。</p><p><b> 2.物料衡算.</b></p><p> 本工藝的配方如下(以單體質(zhì)量為參考標(biāo)準(zhǔn)):</p><p> 去離子水 150
27、 單體 100 引發(fā)劑 0.04</p><p> 分散劑 0.08 PH緩沖劑 0.06 終止劑 0.02</p><p> 反應(yīng)調(diào)節(jié)劑 0.0015 緩蝕阻垢劑 0.002 消泡劑 0.002</p><p> 采用順流程的計(jì)算順序進(jìn)行物料衡算,先求出VC單體的每批投料量。
28、該工藝為年產(chǎn)5萬(wàn)噸,開(kāi)工330天,計(jì)劃每天生產(chǎn)2批。后處理?yè)p失為5%。</p><p> 每批應(yīng)生產(chǎn)聚合物的量=50000000/(330*2*0.95)=7.94*104 Kg/B</p><p> 假設(shè)引發(fā)劑(0.04%單體質(zhì)量)全部結(jié)合到聚合物中,并且單體92%轉(zhuǎn)化為聚合物。則VCM單體的投料量= Kg/B</p><p><b> 物料
29、流程圖如下</b></p><p> 2.1聚合釜物料衡算</p><p> 進(jìn)入聚合釜內(nèi)VCM單體 M1=8.664*104 Kg/B</p><p> 去離子水的質(zhì)量 M2=1.5* M1=129970 kg/B</p><p> 引發(fā)劑的質(zhì)量 M3=0.0004 M1=34.66 kg/B </p>
30、<p> 終止劑的質(zhì)量 M4=0.002 M1=17.33 kg/B</p><p> 分散劑的質(zhì)量 M5=0.0008M1=69.32 kg/B</p><p> PH緩沖劑用量 M60.0006 M1=51.99 kg/B</p><p> 調(diào)節(jié)劑的質(zhì)量M7=0.000015M1=1.30 kg/B</p><p>
31、防粘釜?jiǎng)┑馁|(zhì)量M8=0.00002M1=1.73 kg/B</p><p> 二次用水的質(zhì)量M9=400 kg/B</p><p> M1+M2+M3+…+M8=53099.47 kg/B</p><p> 所生成的聚合物質(zhì)量:8.664*104×92%×99%=78920 kg/B</p><p> 損失PVC的
32、質(zhì)量:M損=8.664*104×92%×1%=797.13 kg/B</p><p> 對(duì)聚合釜作全物料衡算得:計(jì)算結(jié)果是正確的。</p><p> 計(jì)算結(jié)果整理成表得:</p><p><b> 表1</b></p><p> 2.2出料槽物料衡算</p><p>
33、 出料槽中損失的PVC量為M損=8.664*104×92%×1%=797.13 kg/B</p><p> 因此出料槽中含PVC量為78920-797.13=78120 kg/B</p><p> 由于出料槽中VCM含量為450ppm,過(guò)出料中VCM的量為:</p><p> 78120×450×10-6=35.15 k
34、g/B</p><p> 因此回收的VCM量M回1=6932-35.15=6896.85 kg/B</p><p> 此階段需要加入堿液和通入蒸汽,按工藝條件加入42%NaOH溶液12升,其重量為1.45*12=17.4 kg,其中含有純NaOH7.508 kg。有工藝計(jì)算可得需要加入水蒸氣量為800kg</p><p> 對(duì)出料槽做總物料衡算:可得物料衡算結(jié)
35、果是正確的。</p><p> 計(jì)算結(jié)果整理成表得:</p><p><b> 表2</b></p><p> 2.3汽提塔物料衡算</p><p> 從這一步開(kāi)始到篩分包裝為連續(xù)過(guò)程,因此,計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換為千克/小時(shí)。根據(jù)全年的生產(chǎn)任務(wù)和生產(chǎn)時(shí)間可以求出:</p><p> 每小時(shí)
36、生產(chǎn)的PVC量為:5×107/(330×24)=6313 kg/h</p><p> 產(chǎn)品中的含水量為0.3%,折合絕干樹(shù)脂含量為:</p><p> 6313×0.997=6294 kg/h</p><p> 考慮到聚合釜內(nèi)PVC的損失,則進(jìn)入汽提塔內(nèi)絕干樹(shù)脂量為:</p><p> 6294/0.95
37、×0.98=6493 kg/h</p><p> 以6493 kg/h為基準(zhǔn)求出汽提塔進(jìn)料中其他各組分相應(yīng)的量:</p><p> 因此進(jìn)入汽提塔內(nèi)的水量為:131180×6493/78120=10900 kg/h</p><p> 進(jìn)入汽提塔內(nèi)的分散劑等為:178.49×6493/78120=14.84 kg/h</p&g
38、t;<p> 進(jìn)入汽提塔內(nèi)的VC單體為:35.15×6493/78120=2.92 kg/h</p><p> 損失的PVC的量為:6294/0.95×0.01=66.25 kg/h</p><p> 故出料中含PVC量為:6493-66.25=6427kg/h</p><p> 已知出料中VCM含量為20ppm,故出料中含
39、PVC的量為:</p><p> 6427×20×10-6=0.128kg/h</p><p><b> 求蒸汽冷凝量</b></p><p> 條件:進(jìn)入汽提塔內(nèi)的物料初始溫度為60℃,汽提塔內(nèi)壓強(qiáng)為0.06MPa,在此壓強(qiáng)下水的沸點(diǎn)為86℃,潛熱為2293.9kj/kg,水蒸氣的比熱容Δ向蒸汽的擴(kuò)散能由蒸汽的潛熱和
40、顯熱提供,而且單體的擴(kuò)散能為71kj/mol,假定在塔內(nèi)有35%蒸汽冷凝,其余在塔頂冷凝。</p><p> 則物料升溫所需熱量衡算表如下:</p><p><b> 表3</b></p><p> 又因?yàn)閱误w的擴(kuò)散能為:(2.92-0.128)/62.5×10-3×71=3169.44 kj/h</p>
41、<p><b> 故所需的總熱量:</b></p><p> Q總=915600+49.52+229073.1+3169.44=1147892 kj/h</p><p><b> 設(shè)汽的流量為V,則</b></p><p> Q總=2.31(142-86)V+0.35V×2293.9=1147
42、892 kj/h</p><p> 故得V=1219.26 kg/h</p><p> 計(jì)算結(jié)果整理成表得:</p><p><b> 表4</b></p><p> 2.4離心部分物料衡算</p><p> 離心操作中PVC的損失量為:6294/0.95×0.005=33.1
43、3 kg/h</p><p> 離心脫水后的濕物料中仍含有20%的水分,則含水量為:</p><p> ?。?427-33.13)×0.2/0.8=1598.47 kg/h</p><p> 假設(shè)此階段將所有助劑都離心脫除了。</p><p> 計(jì)算結(jié)果整理成表得:</p><p><b>
44、 表5</b></p><p> 2.5氣流干燥部分物料衡算</p><p> 氣流干燥損失的PVC量為:6294/0.95×0.005=33.13 kg/h</p><p> 則出料PVC量為:6393.87-33.13=6360.74 kg/h</p><p> 已只氣流干燥后的含水量為5%,則含水量為:&l
45、t;/p><p> 16360.74×0.05/0.95=334.78 kg/h</p><p><b> 整理計(jì)算結(jié)果得:</b></p><p><b> 表6</b></p><p> 2.6沸騰干燥部分物料衡算</p><p> PVC損失量為:629
46、4/0.95×0.005=33.13 kg/h</p><p> 所以出料的PVC量為:6360.74-33.13=6327.61 kg/h</p><p> 假設(shè)出料中水分含量為0.3%,則所含水量為</p><p> 6327.61×0.003/0.997=19.04 kg/h</p><p><b>
47、 整理計(jì)算結(jié)果得:</b></p><p><b> 表7</b></p><p> 2.7篩分包裝部分物料衡算</p><p> 絕干PVC損失量為: 6294/0.95×0.005=33.13 kg/h</p><p> 則包裝入庫(kù)的絕干PVC樹(shù)脂量為:6327.61-33.13=62
48、94.48 kg/h</p><p> 隨著PVC樹(shù)脂損失的相應(yīng)的水的量為:33.13×0.003/0.997=0.10kg/h</p><p><b> 整理計(jì)算結(jié)果得:</b></p><p><b> 表8</b></p><p> 2.8物料衡算總平衡</p>
49、<p> 聚合釜及出料槽屬于間歇操作,計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)為kg/B,由前面計(jì)算結(jié)果可知:投入VCM單體的量為86640 kg/B,經(jīng)過(guò)聚合釜及出料槽減壓后的量為6392 kg/B,出料為35.15 kg/B,PVC的總損失為1594.26 kg/B.</p><p> 由以上結(jié)果可得間歇部分物料總平衡表如下:</p><p><b> 表9</b></p
50、><p> (2)從氣提開(kāi)始一直到篩分包裝都是連續(xù)操作,計(jì)算基準(zhǔn)為kg/h。由前面的計(jì)算結(jié)果可知,進(jìn)入氣提塔的VC的量為2.92kg/h,進(jìn)過(guò)氣提后VC單體的量降為0.128kg/h,氣提塔內(nèi)冷凝的水的總量為10900+1219.26=12119.26kg/h,離心后母液含水總量為10500kg/h,PVC損失總量為198.75kg/h。</p><p> 整理可得連續(xù)操作部分總物料平衡表
51、如下:</p><p><b> 表10</b></p><p><b> 3.熱量衡算.</b></p><p> 由于熱量衡算較為繁瑣,因此此處只選擇聚合釜做熱量衡算。</p><p> 反應(yīng)前的原料和釜的升溫階段是物料由25℃加熱至55℃,升溫時(shí)間是0.5小時(shí)此階段加熱介質(zhì)為飽和蒸汽,
52、壓力為0.4MPa,溫度為142℃。</p><p> 此階段升溫所需總熱量是壺體及壺內(nèi)物料升溫達(dá)到聚合條件所消耗的熱量。</p><p> 即Q1+Q2+Q3=Q4</p><p> 其中Q1——水升溫?cái)?shù)所需的熱量(由于分散劑等含量甚微,故并入水中一起計(jì)算);</p><p> Q2——VC單體升溫所需的熱量;Q3——釜體升溫所需的
53、熱量;</p><p> Q4——蒸汽所提供的熱量。</p><p><b> 已知條件如下表:</b></p><p><b> 表11</b></p><p><b> 計(jì)算如下:</b></p><p> Q1:去離子水(分散劑等)升溫消
54、耗熱量</p><p> Q1=qm1Cp1△t=86640×4.2×(55-25)=1.092×107kj/B</p><p> Q2:單體升溫消耗的熱量</p><p> Q2= qm2Cp2△t=12997×0.848×(55-25)=3.306×106kj/B</p><p
55、> Q3:聚合壺升溫消耗熱量</p><p> Q3= qm3Cp3△t=51660×0.504×(55-25)=7.811×105kj/B</p><p> Q4:蒸汽所提供能量</p><p> Q4=Q1+Q2+Q3=1.50*107 kj/B</p><p> 由于改聚合反應(yīng)為恒溫聚合,而
56、反應(yīng)為放熱反應(yīng),因此需要通循環(huán)冷卻水冷卻,聚合反應(yīng)的聚合熱查文獻(xiàn)可得為2.29*104千卡/kg,因此可求出每批的反應(yīng)熱為Q=86640*22900*4.18=8.293*109 kj/B。</p><p> 假設(shè)進(jìn)口處冷卻水的溫度為5 ,出口處水的溫度為10 ,則循環(huán)冷卻水用量為W= kg/B</p><p><b> 4關(guān)鍵設(shè)備的選型</b></p&g
57、t;<p><b> 4.1聚合釜的選型</b></p><p> 本工藝采用間歇氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)PVC,可采用如下方法計(jì)算聚合釜的體積。</p><p> 間歇操作周期為 ;</p><p> 日產(chǎn)量Wd=50000*103/330=1.51*105 kg/d;</p><p> 故每批反應(yīng)
58、液的體積為:VR= =39.295m3;</p><p> 反應(yīng)液的總體積為:VT= VR/0.7=56.13 m3;</p><p> 對(duì)于此反應(yīng)可選用國(guó)產(chǎn)不銹鋼聚合釜,此釜的直徑為3810mm,筒體切線長(zhǎng)度為4928mm,長(zhǎng)徑比為1.293,釜重51660kg。此釜封頭高度根據(jù)國(guó)標(biāo)h=0.25D=952.5mm,封頭直邊高度為50mm。反應(yīng)釜的殼套厚度選取100mm。</p&
59、gt;<p> 4.2 其他設(shè)備的選型</p><p> 其它的設(shè)備主要是泵的選擇。工業(yè)生產(chǎn)中有進(jìn)料泵、回流泵、塔底泵、循環(huán)泵、產(chǎn)品泵等,石油化工泵的選擇應(yīng)該滿足流量,揚(yáng)程、壓力、溫度、氣蝕余量等工藝參數(shù)的要求,滿足介質(zhì)特性的要求和現(xiàn)場(chǎng)安裝的要求。在選泵時(shí):</p><p> 首先要綜合考慮泵的流量。一方面,應(yīng)按設(shè)計(jì)要求達(dá)到的能力確定泵的流量,并使之與其他設(shè)備能力協(xié)調(diào)平
60、衡;另一方面,也要根據(jù)生產(chǎn)需要確定泵的流量。在確定泵的流量時(shí)應(yīng)綜合考慮裝置的富裕能力及裝置內(nèi)各設(shè)備能力的協(xié)調(diào)平衡。 </p><p> 其次根據(jù)生產(chǎn)要求確定泵的揚(yáng)程。選泵時(shí),由于工藝過(guò)程設(shè)計(jì)中管道系統(tǒng)壓力降計(jì)算比較復(fù)雜,因此泵的揚(yáng)程要留有適當(dāng)?shù)挠嗔浚话銥檎P枰獡P(yáng)程的1.05~1.1倍。</p><p> 最后根據(jù)流體輸送設(shè)備的特性曲線確定蚌型選泵時(shí),確定哪一種設(shè)備,應(yīng)在生產(chǎn)上所需要
61、的流量和揚(yáng)程后進(jìn)行。</p><p> 5.車間設(shè)備布置設(shè)計(jì)</p><p> 5.1車間設(shè)備布置的原則</p><p> 5.1.1車間設(shè)備布置的原則</p><p> 1 從經(jīng)濟(jì)和壓降觀點(diǎn)出發(fā),設(shè)備布置應(yīng)順從工藝流程,但若與安全、維修和施工有矛盾時(shí),允許有所調(diào)整。</p><p> 2 根據(jù)地形、主導(dǎo)風(fēng)向
62、等條件進(jìn)行設(shè)備布置,有效的利用車間建筑面積(包括空間)和土地(盡量采用露天布置及建筑物能合并者盡量合并)。</p><p> 3 明火設(shè)備必須布置在處理可燃液體或氣體設(shè)備的全年最小頻率風(fēng)向的下側(cè),并集中布置在裝置(車間)邊緣。</p><p> 4控制室和配電室應(yīng)布置在生產(chǎn)區(qū)域的中心部位,并在危險(xiǎn)區(qū)外。</p><p> 5 充分考慮本裝置(車間)與其他部門在
63、總平面布置圖上的位置,力求緊湊、聯(lián)系方便,縮短輸送管線,達(dá)到節(jié)省管材費(fèi)用及運(yùn)行費(fèi)用的目的。</p><p><b> 6 留有發(fā)展的余地</b></p><p> 7 所采取的勞動(dòng)保護(hù)、防火要求、防腐蝕措施要符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的要求。</p><p> 8 有毒、有腐蝕性介質(zhì)的設(shè)備應(yīng)分別集中布置,并設(shè)圍堰,以便集中處理。</p>
64、;<p> 9 設(shè)備安全通道、人流、物流方向應(yīng)錯(cuò)開(kāi)。</p><p> 10 設(shè)備布置應(yīng)整齊,盡量使主要管道走向一致[13]。</p><p> 5.1.2 車間設(shè)備平面布置的原則</p><p> 車間平面布置首先必須適合全廠總平面布置的要求,應(yīng)盡可能使個(gè)車間的平面布置在總體上達(dá)到協(xié)調(diào)、整齊、緊湊、美觀,相互融合,渾成一體。其次,必須從生產(chǎn)需
65、要出發(fā),最大限度的滿足生產(chǎn)包括設(shè)備維修的要求。即要符合流程、滿足生產(chǎn)、便于管理、便于運(yùn)輸、利于設(shè)備安裝和維修。第三,生產(chǎn)要安全。即要全面妥善的解決防火、防爆、防毒、防腐、衛(wèi)生等方面的問(wèn)題,符合國(guó)家的各項(xiàng)有關(guān)規(guī)定。第四,要考慮將來(lái)擴(kuò)建及增建的余地,為今后生產(chǎn)發(fā)展、品種改革、技術(shù)改造提供方便。但這些一定要最有效的利用車間的建筑面積(包括空間)和土地(設(shè)備裝置能露天布置的盡量露天布置,建筑物能合并的應(yīng)盡量合并)。</p><
66、;p> 5.1.3 車間設(shè)立面布置的原則</p><p> 廠房的立面形式有單層、多層和單層與多層相結(jié)合的形式。多層廠房占地少但造價(jià)高,而單層廠房占地多但造價(jià)低。采用單層還是多層主要應(yīng)根據(jù)工藝生產(chǎn)的需要。例如制堿車間的碳化塔,根據(jù)工藝要求須放在廠房?jī)?nèi),但塔有比較高,且操作崗位安排在塔的中部以便觀察塔內(nèi)情況,這樣就需要設(shè)計(jì)多層廠房;另一種情況是:設(shè)備大部分露天布置,廠房?jī)?nèi)只需要安置泵或風(fēng)機(jī),這種情況可設(shè)計(jì)
67、成單層廠房。</p><p> 對(duì)于為新產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)而設(shè)計(jì)的廠房,由于生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)工藝流程和設(shè)備需要不斷改進(jìn)和完善,一般都設(shè)計(jì)一個(gè)較高的單層廠房,利用便于移動(dòng)、拆裝、改建的鋼制操作平臺(tái)代替鋼筋混凝土操作臺(tái),以適應(yīng)工藝流程和設(shè)備變化的需要。</p><p><b> 5.2車間設(shè)備布置</b></p><p> 5.2.1車間設(shè)備平面布置
68、</p><p> 車間平面布置按其外形一般分為長(zhǎng)方形、L形、T形和Ⅱ形等。長(zhǎng)方形便于總平面圖的布置,節(jié)約用地,有利于設(shè)備排列,縮短管線,易于安排交通出入口,有較多可供自然采光和通風(fēng)的墻面;但有時(shí)由于廠房總長(zhǎng)度較長(zhǎng),在總圖布置有困難時(shí),為了適應(yīng)地形的要求或者生產(chǎn)的需要,也有采用L形、T形和Ⅱ形的,此時(shí)應(yīng)充分考慮采光、通風(fēng)和立面等各方面的因素。</p><p> 5.2.2車間設(shè)備立面布
69、置</p><p> 化工廠廠房可根據(jù)工藝流程的需要設(shè)計(jì)成單層、多層或單層與多層相結(jié)合的形式。一般來(lái)說(shuō)單層廠房建設(shè)費(fèi)用較低,因此除了由于工藝流程的需要必須設(shè)計(jì)成多層外,工程設(shè)計(jì)中一般多采用單層。有時(shí)因受建設(shè)場(chǎng)地的限制或者為了節(jié)約用地,也有設(shè)計(jì)成多層的。對(duì)于為新產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)而設(shè)計(jì)的廠房,由于在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)于工藝路線還需不斷改進(jìn)和完善,所以一般都設(shè)計(jì)成一個(gè)高單層廠房,利用便于移動(dòng)、拆裝、改建的鋼操作臺(tái)代替鋼筋混凝
70、土操作臺(tái)或多層廠房的樓板,以適應(yīng)工藝流程改變的需要。</p><p><b> 6. 公用工程</b></p><p><b> 6.1供水</b></p><p> 化工生產(chǎn)中的大量用水,主要用于工藝用水和冷卻用水兩類。在本設(shè)計(jì)中工藝用水不與產(chǎn)品接觸,故不做討論,對(duì)于冷卻水應(yīng)該滿足下列幾點(diǎn)要求:</p>
71、<p> ?。?)溫度盡可能低,全年溫度變化??;</p><p> ?。?)不會(huì)有水垢和泥渣沉積引起的危害;</p><p> ?。?)對(duì)金屬的腐蝕性?。?lt;/p><p> ?。?)不會(huì)促進(jìn)生物或微生物的生長(zhǎng),從而引起管道和換熱設(shè)備的堵塞。</p><p><b> 6.2供電</b></p>
72、<p> 車間用電通常有工廠的變電所或由供電網(wǎng)直接供電。車間用電一般最高為6000伏,中小型電機(jī)只有380伏。通常在車間附近或在車間內(nèi)部設(shè)置變電室,將電壓降低后分配給各用電設(shè)備使用。</p><p><b> 6.3供暖</b></p><p> 采暖目前主要以鍋爐方式提供熱量,使在較低溫度的環(huán)境下,仍能保持適宜的工作或生活條件的一種技術(shù)手段,它按
73、設(shè)備的布置情況主要分為集中采暖和局部采暖。</p><p><b> 6.4 通風(fēng)</b></p><p> 車間通風(fēng)的目的是排除余熱、余濕、有害氣體和粉塵等,使車間內(nèi)作業(yè)帶的空氣保持適宜的溫度、濕度和衛(wèi)生要求,以保證操作者的政策衛(wèi)生條件。通風(fēng)的方式主要有:自然通風(fēng)、機(jī)械通風(fēng)兩大類,在本設(shè)計(jì)中主要采用自然通風(fēng),但在設(shè)備附近有局部通風(fēng)的設(shè)施。</p>
74、<p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> [1]嚴(yán)福英等.聚氯乙烯工藝學(xué)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1996.</p><p> [2]張洋.高聚物合成工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.</p><p> [3]趙德仁等.高聚物合成工藝學(xué)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.</p>
75、;<p> [4]譚天恩等.化工原理[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.</p><p> [5]倪進(jìn)方等.化工設(shè)計(jì)[M].華東理工大學(xué)出版社,2001.</p><p> [6]邴涓林,黃志明等.聚氯乙烯工藝技術(shù).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.</p><p> [7]鄧云祥.聚氯乙烯生產(chǎn)原理.北京:科學(xué)出版社,1982.</p&
76、gt;<p> [M]陳敏恒,叢德滋,方圖南,齊鳴齋等.化工原理.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003.</p><p> [M]潘祖仁.高分子化學(xué).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007.</p><p> [M]鄭石子,顏才南,胡志宏等.聚氯乙烯生產(chǎn)與操作.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.</p><p> [M]林大鈞等.簡(jiǎn)明化工制圖.北京:化學(xué)工業(yè)出
77、版社,2005.</p><p><b> 致謝</b></p><p> 首先,感謝我們**老師對(duì)我的指導(dǎo)。兩個(gè)星期來(lái),我時(shí)刻體會(huì)著*老師嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神,精益求精的工作作風(fēng),我想這是夠我一生受用的人格魅力。在課程設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程,*老師都給了我無(wú)私的指導(dǎo)。正是在*老師科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹笇?dǎo)下,我的設(shè)計(jì)才能順利進(jìn)行,也才得以順利完成。再次向*老師表示深深的
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