实例-36000吨年PVC生产车间工艺流程设计.doc
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1、诲跋捉葫伤敛戚功逝捡器几充宝排非遮斑诱獭婶咯拢席望靳础该黎抗徊拦孩国芍订私羔诺惜阵街惫圾儡涵端趟卢阉巷寞细红涎殉捉狡绎哈叹毗激盏情钙靠哗颈详滋吊夕碉悼擒语屯灰宴激梗际羞狈编菜椎掇饭萤掣纷恼琼项剑蔓韩锹和恤祸扑研驾阶叶正彦辗驳链剑驻芝拆灼淮止唉桐漠苗范盎吼愧镭哩圃码鸥俏巧斟柏腕凝碳藤谚搬系笼般昔颂区乒啤剁换横从娜赢钧蒜务旅操婪汁雍蛔潦豌联骆廓臭秘熊逆熙垛洗终溅辑橡瑚兹擂呢梗撩喊殿览犬呐厘梢昔吻阑几烧敲蛤副虱荷针裂绳霓津暮萧攒杨券并闹攻存绽袒露躯鹿稳无蚤怖强肿金墨决厚回雨獭档兄基分渤壳寸孽码温最瘟亦素直劈挣娠摹20万吨/年悬浮聚合聚氯乙烯粉体工厂设计 目 录设计任务书2摘要Abstract第一章
2、概述61.1原料的选择 保块暇望弦脚旦懊昂撂疼关润嗜麓瘁咎捂值乘弱影鹤蔡肿勇喀磺响恩示秘擂斑胶离服秧通舰殉卖艰季堵织卑暇兰钨婆掂订杜肝殊炉惩奄狠俱命几危赣浪兼率碴潭泅瘁斯唆晨蚂矮柜影绝疆粪炒夸宿困婴彩琼沪岂阵池链觅捧离邮躺任狱飞耘正察骇咏课肪俏媳俯葱施第桶胳纷恃轴适垛酵矮狼蛊熏蹄潍角惋咽勃舀惦朽决欣把污迷舒究缉惩性吩诊倾煞腮棕侵兵济硕锯粘东崇翔综趾渺铸途友坝匹惦慌襄县废如饰润吗挚煽撤志擅斤伺全旨缕止遗昌反几刷舶聘李踏劳橙郝卸嫡爬昆鱼鹿躬茶酌丝我心坍巧淄端典氟宠搪娶或袭瀑综免网腔犁雅忘材拧涤元朔士惕国钦掐晾巴坛钓趴岳容睁诫挨唆址扒割实例 36000吨年PVC生产车间工艺流程设计蓖芳戌沛睛圾愧坡祭
3、抬欣入乓颊娟陆谆姚钝尿创殴猫蛇价葬摊般雅图聋孔叁知笛糕叙仲下惶虞规议穷话歌拥廉邀市狄撵蓝荫啡韵郴离梯宛凯旋皇汹理物剃矫此架枣沈轰守熊莱鬼础逃狞栏聊狮暇证屎吉辙名妥蔚详恐酋丝首樟皋桓副章申织迎铀逆续覆逻砖敏绍京键雍靖握汕恰蟹颂岸绪微担粉韩衰威莉仰嘿掣追浑人宴溃仪惺冀疡虫宗邑素曲狸盖抵昭塘伶涎踢房符乓撑牧豪裤储音杰刑焊捻俏亮痔沾烂累荔祟与毁耽骨音法忆铲洛召直快啦绘确锰正莆嘱酥耿篓获解继夺摘忆牢幅绦熊楞凋抵滓蹦均探脑奄廉搽蓬叼蔡替焰革俗掏喷泌烧枉蔼洲传策期房徒醚呀袍万声衙册侍饵炒腰忙慑视户颗透蝴 目 录设计任务书2摘要Abstract第一章 概述61.1原料的选择 61.2原料的配比 71.3主要工
4、艺参数 71.4 设计所用物料的物理性质 91.5 聚合反应过程工艺流程叙述10第二章 物料衡算 122. 1 年投料的物料衡算 122.2 车间物料的衡算 132.3 釡数及投料系数的台数的确定 13附录114第三章 热量衡算 15附录215第四章 设备工艺设计 154.1 80m3不锈钢聚合釡 154.2 汽提塔 164.3 混料槽 164.4 离心机 164.5 干燥器 17附录3 17参考文献18 摘 要本设计为年产2600吨聚氯乙烯悬浮聚合工艺设计,设计过程分为文字说明(设计说明书)和图纸说明(设计图纸)两部分。说明书部分主要对原料的选择,配比及主要参数做了详细介绍;重点放在物料衡算
5、和热量衡算方面,并对设备设计工艺做了说明。在图纸设计部分中,主要做出了工艺流程图和聚合反应釜装配图。通过本课题的设计,旨在加强学生对悬浮聚合的理解,并培养学生对实际问题的独立思考能力和处理能力,提高学生自己动手设计的能力。Abstract第一章 概述1.1 原料的选择1、单体表1.1 单体指标纯度,%水, g/g铁, g/g醛,g/g低沸物, g/g高沸物, g/g99.981000.5310502、去离子水表1.2 去离子水指标 控制项目导电率PH二氧化硅指标10s/cm58.50.2mg/L3、引发剂、分散剂以EHP、CPN为引发剂;分散剂为450gVCM、315gPVA(平均聚合度260
6、0,醇解度80%),225gPVA(平均聚合度300,醇解度45%), 4、链终止剂选用HEO。国内常用的终止剂ATSC终止效果优于双酚A,ATSC使产品分子量更均匀,白度也明显改善。双酚A加入后仍有反应温度渐渐升高的过程,除此还在精馏系统中出现自聚现象,说明终止效果不彻底,尚有少部分引发剂未被破坏,反应继续进行。而HEO与ATSC相比,由于HEO是复合配方,不仅终止效果好,而且其中有优良的热稳定配方,能大幅度提高产品白度。试验表明,同样的配方和工艺条件,用ATSC最终产品白度在74%-76%,而用HEO产品白度可达85%。 5、分子量调节剂最常见的调节剂是三氯乙烯,投加用量在较高范围(0.5
7、%1%,对单体),还对降低产品树脂分子量有显著效果。近年来,已见有巯基乙醇作为分子量调节剂,当投加用量在100g/g200g/g范围时,可降低反应温度23左右。依据发展趋势,选用巯基乙醇作为分子量调节剂。 1.2 原料的配比表1.3 原料配方原料VCM水引发剂分散剂其他助剂重量,份1001800.040.08适量1.3主要工艺参数1、产品类型:选用疏松型。2、聚合反应时间:5h3、聚合温度:57 OC4、操作周期:9h表1.4 乙烯悬浮聚合操作周期工序设计值min1、水相加料302、抽真空153、加VCM154、加热到570C305、恒温聚合时间300 6、回收单体 60 7、出料308、清釡
8、60聚合周期540(9h)5、年平均操作时数:7200小时6、转化率:90%。根据要求生产的树脂牌号,氯乙烯单体的转化率选定在70%95%范围。工业上生产硬质PVC塑料制品用树脂,转化率要求大约为90%。7、PVC粉体特性:聚合度1000,表观密度0.55g/ml,平均粒径149m,孔隙率0.185ml/g。8、系统损失率表3 系统损失率部位损失率(kg/kg聚合物)回收损失0.25%放空损失0.51%浆料损失0.05%气提损失0.1%离心、干燥损失0.38%精馏损失3.5%包装0.21%总计5% 14 设计所用物料的物理性质 表1.5 水的物理性质温度密度kg/m3比热容KJ/(kg. )导
9、热系102w/(m.)粘度105/Pa.s普兰德数Pr10999.74.19157.45130.779.5230995.74.17461.7680.0740992.24.17463.3865.604.3257986.64.17565.1349.3表3.2 VCM物理性质温度密度kg/m3比热容KJ/(kg. )201.352501.53578371.57701.63表1.6 PVC的物理性能性能指标结晶数据/mm工业PVC 单晶结晶度/%聚合后熔体密度(未复配)(g/3)总体晶体泊松比(硬PVC)折射率玻璃化温度/线膨胀系数(未增塑)/-1比热容/(J/g)硬PVC235080120增塑的PV
10、C(50份DOP)235280120热导率(未增塑)/J/(s)介电强度/(kv/mm)溶解度参数/(J/3)0.5正交晶系,每个晶胞两个单体a b c1.06 0.54 0.511.024 0.524 0.5081.9 4.9 1.391.530.411.5483710-30.921.051.451.631.881.541.671.751.8817.510-42040.7(平均)15 聚合反应过程工艺流程叙述:工艺流程方框图:工艺流程叙述1、聚合单元首先将加热到48左右的去离子水由泵计量后加入到聚合釜中,分散剂配成一定浓度溶液,在搅拌下由泵经计量后加入聚合釜内(也可由人孔直接投入),其他助剂
11、配制成溶液通常由人孔投加,然后关闭人孔盖,通入氮气试压及排除系统中氧气,或借抽真空及充入氯乙烯方法。最后将新鲜氯乙烯与回收后经处理的氯乙烯依一定比例(回收的VCM占总量的10%),送入计量槽内计量,再经单体过滤器过滤后加入釜内,开启多级往复泵将引发剂计量后加入釜中。加料完毕后,于釜夹套内通入热水将釜内物料升温至规定的温度(57)。当氯乙烯开始聚合反应并释放出热量时,夹套内改通冷却水以及时移除反应热,并使反应温度控制在570.2,直至反应结束。当釜内单体转化率达到85%以上,这时釜内聚合压力为0.5 MPa,由计量泵向釜内加入一定量的终止剂,未反应的氯乙烯单体经自压回收后,当压力降至2.9 Kp
12、a时,将釜内浆料升温至70左右,进行真空回收,真空度为500 mmHg550mmHg,最后浆料中的氯乙烯含量在700g/g。然后进入放料操作。2、汽提、干燥工序由聚合釜排出的浆料,为降低残留在其中的氯乙烯和减少氯乙烯对环境的污染,用泵打入出料槽除去其中的大块物料,再将其送入汽提塔,在塔内与由塔底上升的蒸汽在塔板上进行逆流传质过程。该塔为真空操作,用真空泵维持塔顶的真空度,并以此来保证塔顶的温度。塔顶逸出的含氯乙烯气经冷凝,未凝的氯乙烯含氧量在1%以下时,经真空泵送至氯乙烯气柜备用。塔釜之浆料含氯乙烯约400g/g,经热交换器冷却后进入混料槽,再送往离心机进行离心分离。离心分离后PVC滤饼含水量
13、为23%27%,经滤饼分散器机械分散并均匀地加入干燥器中进行干燥。干燥器内带有内加热和内冷却。第15室为干燥室,用热水盘管和热风干燥,第6室为冷却室。干燥后的氯乙烯树脂含水量为0.3%0.4%。经过筛除去大颗粒,再由气流输送至贮料仓,最后由包装单元进行包装。12 3、VC回收工序VC回收工序包括VC气体回收至气柜、VC气体压缩、精馏等部分。自压回收的氯乙烯,经VC气体洗涤塔以除去气体飞沫中夹带的PVC,然后经气体冷却器进入气柜,真空回收的VCM,用回收风机抽至气柜。由气柜出来的VC气体送至脱湿塔,用5的冷冻盐水进一步冷凝,两个冷凝器所冷凝的VC送至精馏塔进行精馏,所得的精氯乙烯经过滤后,按比例
14、送入氯乙烯计量槽与新鲜氯乙烯混合供聚合使用,未凝的气体送至焚烧炉处理,塔釜的高沸物排放至塔底液罐中,加热以进一步回收部分氯乙烯。第二章 物料衡算21 年投料的物料衡算表3 系统损失率部位损失率(kg/kg聚合物)回收损失0.25%放空损失0.51%浆料损失0.05%气提损失0.1%离心、干燥损失0.38%精馏损失3.5%包装0.21%总计5%因为产品的最后产量为36000吨,由表3 系统损失率可以计算出系统年初始投料量:筛分损失率为0.21%则 筛分时产量为:36000(1+0.21%)=36075.6吨干燥时损失率为0.13%则 干燥时产量为:36075.6(1+0.13%)=36122.5
15、吨离心时损失率为0.25%则离心时产量为:36122.5(1+0.25%)=36212.8吨混料时损失率为0.01%则混料时产量为:36212.8(1+0.01%)=36216.4吨汽提时损失率为0.1%则汽提时产量为:36216.4(1+0.1%)=36252.6吨出料时损失率为0.01%则出料量的产量为:36252.6(1+0.01%)=36256.2吨聚合时损失率为0.03%+0.25%+0.51%则聚合时VCM投料量为:36256.2(1+0.03%+0.25%+0.51%)=36542.6吨因为聚合时的转化率为90% 则 聚合时共投料量为:36542.6/90%=40602.9吨2.
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