万吨聚氯乙烯生产工艺模板.doc

目录
第1章 总论……………………………………………………………1
1.1概述………………………………………………………………1
1.1.1意义和作用…………………………………………………1
1.1.2中国外现实状况以发展前景…………………………………1
1.1.3产品性质和特点…………………………………………2
1.1.4产品关键用途………………………………………2
1.1.5产品生产方法概述 …………………………………………………………4
1.2 设计依据 ……………………………………………………………………………4
1.3 厂址选择………………………………………………………4
1.4 设计规模和及原料和产品规格……………………6
1.4.1设计规模……………………………………………………6
1.5.1关键原料规格及技术指标…………………………………7
1.5.2产品规格……………………………………………………6
第2章 工艺设计和计算………………………………………………7
2.1工艺原理…………………………………………………………7
2.2工艺条件影响原因………………………………………………8
2.3工艺路线选择……………………………………………………10
2.3.1工艺路线选择标准…………………………………………11
2.3.2具体工艺路线…………………………………………… 11
2.3.2工艺步骤示意图…………………………………………… 12
2.4工艺参数……………………………………………………………14
2.4.1工艺配方…………………………………………12
2.4.2工艺参数…………………………………………… 13
2.5物料衡算……………………………………………………………14
2.5.1物料衡算意义和作用………………………………………14
2.5.2物料衡算方法和步骤………………………………………14
2.5.3物料衡算………………………………………………………15
2.6热量衡算……………………………………………………………18
2.6.1能量衡算意义和作用………………………………………18
2.6.2热量衡算以所需热质量……………………………………19
第3章 设备选型…………………………………………………………21
3.1选型标准……………………………………………………………21
3.2关键设备选择………………………………………………………22
3.2.1塔（釜）计算………………………………………………22
3.2.2塔（釜）高度和直径计算………………………………23
3.2.3塔（釜）壁厚计算…………………………………………25
3.2.4传热元件计算………………………………………………27
3.2.5搅拌器选择…………………………………………………28
3.3其它设备选择……………………………………………………33
第4章 车间部署设计标准……………………………………………33
4.1车间部署设计标准………………………………………………33
4.1.1车间设备部署标准…………………………………………33
4.1.2车间设备平面部署标准……………………………………34
4.1.3车间设备立面部署标准……………………………………34
4.2车间设备部署………………………………………………………35
4.2.1车间设备平面部署……………………………………………35
4.2.2车间设备立面部署……………………………………………35
第5章 自动控制………………………………………………………… 35
5.1关键控制原理……………………………………………………35
5.2自控水平和控制点…………………………………………………36
第6章 环境保护…………………………………………………………36
6.1三废产生情况………………………………………………………36
第7章 公用工程…………………………………………………………37
7.1供水…………………………………………………………………37
7.2供电…………………………………………………………………38
7.3供暖…………………………………………………………………38
7.4通风…………………………………………………………………38
结束语……………………………………………………………………39
致谢…………………………………………………………………40
参考文件…………………………………………………………………41

第1章 总论
1. 1 概述
1.1.1意义和作用
聚氯乙烯（PVC）是中国外高速发展合成材料中5大热塑性合成树脂之一，以其价廉物美特点，占合成树脂消费量29%左右，仅次于聚乙烯（PE），居第二位。因为它含有优良耐化学腐蚀性、电绝缘性、阴燃性、物理及机械性能、抗化学药品性能、质轻、强度高且易加工、成本低，可经过模压、层合、注塑、挤塑、压延、吹塑中空等方法进行加工，是一个能耗少、生产成本低产品。所以聚氯乙烯（PVC）制品广泛用二工业、农业、建筑、电子电气、交通运输、电力、电讯和包装及大家生活中各个领域。
聚氯乙烯（PVC）硬质制品可替换金属制成多种工业行材、门窗、管道、阀门绝缘板及防腐材料等，还能够做收音机、电话、电视机、蓄电池外壳及家俱、玩具等。其轻质品可制成薄膜用以制作雨披、台布、包装材料和农膜，还可制成人造革、电线、电缆等绝缘层[1]。
1.1.2中国外现实状况及发展前景
聚氯乙烯（PVC）广泛应用于工业、农业、建筑、交通运输、电力电讯和包装等各领域。中国PVC生产能力约为972万吨，产量为920万吨，净进口量达151万吨，消费年增加率在9.5％左右。伴随节水浇灌、建筑化学建材、包装、电子电气、汽车等下游行业对PVC需求快速增加，未来几年中国对聚氯乙烯(PVC)需求仍将保持较高增加速度。全球PVC消费量约为3100万吨，估计到中国PVC树脂需求量将达1100万吨，将达成2160万吨。估计到全球PVC需求量将达成3490万吨，将达成4600万吨。
聚氯乙烯按聚合方法分四大类：悬浮法聚氯乙烯，乳液法聚氯乙烯、本体法聚氯乙烯、溶液法聚氯乙烯[2]。
1.1.3产品性质和特点
汉字名称： 聚氯乙烯
英文名称： Polyvinyl chloride polymer
简称： PVC
玻璃转变温度: 87 ℃　　
熔点: 212℃
　　导热率(λ): 0.16 W/m·K
　　热膨胀系数(α): 810-5 /K
　　热容(c): 0.9 kJ/(kg·K)
　　吸水率 (ASTM): 0.04-0.4%
聚氯乙稀是一个无毒、无臭白色粉末。电绝缘性优良，通常不会燃烧，在火焰上能燃烧并放出HCl，但离开火焰即自熄，是一个“自熄性”、“难燃性”物质。关键用于生产透明片、管件、金卡、输血器材、软、硬管、板材、门窗、异型材、薄膜、电绝缘材料、电缆护套、输血料等[3]。
聚氯乙稀含有阻燃（阻燃值为40以上）、耐化学药品性高（耐浓盐酸、浓度为90％硫酸、浓度为60％硝酸和浓度20％氢氧化钠）、机械强度及电绝缘性良好优点。但其耐热性较差，软化点为80℃，于130℃开始分解变色，并析出HCI[3]。
　　聚氯乙烯由氯乙烯单体经过自由基聚合而成，聚合度n通常在500~0范围内，其分子结构式以下：

从产品分类看，PVC属于三大合成材料(合成树脂、合成纤维、合成橡胶)中合成树脂类，其中包含五大通用树脂，聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS、ABS树脂。
1.1.4聚氯乙烯关键用途
　1.PVC通常软制品
　　利用挤出机能够挤成软管、电缆、电线等；利用注射成型机配合多种模具，可制成塑料凉鞋、鞋底、拖鞋、玩具、汽车配件等。
　2.PVC薄膜
　　PVC和添加剂混合、塑化后，利用三辊或四辊压延机制成要求厚度透明或着色薄膜，用这种方法加工薄膜，成为压延薄膜。也能够经过剪裁，热合加工包装袋、雨衣、桌布、窗帘、充气玩具等。宽幅透明薄膜能够供温室、塑料大棚及地膜之用。经双向拉伸薄膜，所受热收缩特征，可用于收缩包装。
　3.PVC涂层制品
　　有衬底人造革是将PVC糊涂敷于布上或纸上，然后在100摄氏度以上塑化而成。也能够先将PVC和助剂压延成薄膜，再和衬底压合而成。无衬底人造革则是直接由压延机压延成一定厚度软制薄片，再压上花纹即可。人造革能够用来制作皮箱、皮包、书封面、沙发及汽车坐垫等，还有地板革，用作建筑物铺地材料。
　4.PVC泡沫制品
　　软质PVC混炼时，加入适量发泡剂做成片材，经发泡成型为泡沫塑料，可作泡沫拖鞋、凉鞋、鞋垫、及防震缓冲包装材料。也可用挤出机基础成低发泡硬PVC板材和异型材，可替换木材试用，是一个新型建筑才材料。
　5.PVC透明片材
　　PVC中加冲击改性剂和有机锡稳定剂，经混合、塑化、压延而成为透明片材。利用热成型能够做成薄壁透明容器或用于真空吸塑包装，是优良包装材料和装饰材料―如月饼包装盒。
　6. PVC糊树脂
　　将PVC分散在液体增塑剂中，使其溶胀塑化而成增塑溶胶，通常见乳液或微悬浮树脂，还需加稳定剂、填料、着色剂等，经充足搅拌，脱气泡后，配成PVC糊，再用进、浸渍、浇铸或搪塑等加工成多种制品。如衣架、工具手柄、圣诞树等。
　7.PVC硬板和板材
　　PVC中加入稳定剂、润滑剂和填料，经混炼后，用挤出机可挤出多种口径硬管、异型管、波纹管，用作下水管、饮水管、电线套管或楼梯扶手。将压延好薄片重合热压，可制成多种厚度硬质板材。板材能够切割成所需形状，然后利用PVC焊条用热空气焊接成多种耐化学腐蚀贮槽、风道及容器等。
　8.PVC其它
　　门窗有硬质异型材料组装而成。在有些国家已和木门窗铝窗等共同占据门窗市场；仿木材料、代钢建材(北方、海边)；中空容器[4]。
1.1.5产品生产方法概述
聚氯乙烯由氯乙烯单体经过自由基聚合而成，聚合度n通常在500--0范围内，其分子结构式以下：

聚氯乙烯按聚合方法分四大类：悬浮法聚氯乙烯，乳液法聚氯乙烯、本体法聚氯乙烯、溶液法聚氯乙烯。本试验设计采取悬浮发生产聚乙烯。悬浮法(关键是水相悬浮法)生产氯化聚氯乙烯为非均质产品,溶解度相对于溶液法产品低,但热稳定性高,关键用于制造管材、管件、板材等[5]。
1.2 设计依据
《设计任务书》北京化工大学
《化工设计》化学工业出版社
《毕业设计（论文）工作手册》北京化工大学
《化工工艺设计手册》化学工业出版社
《轻化工厂设计概论》中国轻化工业出版社
《化工容器及设备实用手册》
1.3 厂址选择
厂址选择是基础建设前期工作关键组成部分，是依据国民经济建设计划和工业布局要求，选择和确定工厂建设位置。一个工厂厂址选择是否合理，将对建厂速度，建设投资，对项目建成后经济效益，社会效益和环境效益发挥，对轻化工业合理布局和地域经济文化发展含有深远意义，所以厂址选择是一项政策性和科学性很强综合性工作。
厂址选择基础标准：厂址选择必需遵守国家法律法规，落实实施国家方针、政策，坚持基础建设程序，符合国家长远计划及行政布局、国土开发整改计划、城镇发展计划。从全局出发，正确处理工业和农业、城市和乡村、远期和近期和协作配套等多种关系，并因地制宜，节省用地，不占或少占耕地及林地。
注意资源合理开发和综合利用、节省能源、节省劳动力；注意环境保护和生态平衡、保护风景和名胜古迹；同时，还要做到有利生产、方便生活、便于施工，并提供有多个可供选择方案进行比较和评价。厂址选择通常要求：
1.场地地形：要满足生产工艺步骤，运输要求和留有合适发展余地。便于排除雨水，不受洪水，海潮影响或大型水坝溃坝威胁。
2.区域地质和工程地质：要避开地震断层及大断裂交汇区和基础烈度高于八度（不包含八度）地震区（若必需在地震区选厂时，应慎重选择对抗地震有利地形）。
3.水文地质：地下水最好对建筑材料无侵蚀性或具微侵蚀性，其水位最好低于地下结构深度。
4.气象：必需考虑日照方向，方位对建筑物排列影响
5.资源、原料、燃料及产品销售：要求资源，原料，燃料起源可靠，质量符和要求。
6.交通运输：厂址要求交通方便。
7.给水排水：厂址宜靠近水源，确保供水可靠性，并满足对水质，水量，水温要求、
8.动力供给：要求工业电源及其它动力起源可靠。
9.生活区：有污染气体排放工厂应在生活区下风方向，并和厂区有一定防护地带。
10..安全防护：要符合城市及区域计划，并满足人防要求
12.施工条件：应尽可能利用当地供给建筑材料
13.其它
如必需满足当地航空站（机场），通讯设施（广播电台，电报台）和军工工程对间隔距离和技术上要求，并取得相关部门同意。厂址地下如有古墓，遗址或有地下建筑物，文物时，事先应取得文化部门处理意见[6]。
综合上述要求，我将建厂地点选在内蒙土默特旗。生产原料便于取得，利于生产。同时多年政府又提出振兴西部工业基地号召，所以在东北建厂将享受一定政策优惠。这里交通运输也较方便，多种公用条件全部能够满足要求。这里气象条件及自然条件也许可建厂。
1.4 设计规模及原料和产品规格
1.4.1设计规模
本厂设计规模为年产20万吨丙酮氰醇，年实际工作日为330天，日生产能力为606吨。
1.4.2关键原料规格及技术指标
１． 单体纯度
用于悬浮聚合氯乙烯单体纯度在99%以上，其它杂质含量如表1-3所表示。

表1-3 原辅材料规格
序号
名称
含量％
1
乙烯
0.0002
2
丙烯
0.0002
3
乙炔
0.0002
4
丁二烯
0.0002
5
１-丁烯-３-炔
0
6
二氧化合物
0.0001
7
水
0.05
8
HCl
0
去离子水规格如表1-4所表示。
表1-4 去离子水规格
序号
项目
数值
1
导电率/
0.5
2
pH值
7.0
3
氧含量,％
0.00001
4
硬度
0
5
SiO2,％
0
6
SO3,％
0.00001
7
氯,％
0
8
蒸发残留物％
0
1.5.2产品规格
产品及副产品规格见表1-5。
表1-5 产品规格
序号
纯度
单体含量
其它杂质
H2O
PH
备注
精聚氯乙烯
≥99%
≤0.1
≤0.6
≤0.3
2.7-3.7
优级品
精聚氯乙烯
≥98%
≤0.1
≤1.0
≤0.9
2.5-3.8
一等品
精聚氯乙烯
≥97%
≤0.2
≤1.5
≤1.3
2.5-3.8
合格
精聚氯乙烯
≥87%
≤2.5
≤3.5
≤1.5
2.5-3.8

第2章 工艺设计和计算
2.1 工艺原理
氯乙烯聚合属于自由基型聚合反应。聚合时采取引发剂为油溶性偶氮类、有机过氧化物类和氧化还原引发体系。反应快速，同时放出大量反应热。链增加方工为头尾相连。聚合反应过程存在着严重增加链向单体转移，是影响产物相对分子质量关键原因，这种链转移随温度升高而加紧。
聚氯乙烯由氯乙烯单体经过自由基聚合而成，聚合度n通常在500--0范围内，其分子结构式以下：

氯乙烯悬浮聚合是生产聚氯乙烯关键方法。含有操作简单，生产成本低，产品质量好，经济效益好，用途广泛等特点，适于大规模工业生产。
在树脂质量上，用悬浮聚合生产ＰＶＣ树脂孔隙率提升了300%以上，经过合适处理树脂其单体氯乙烯残留量由原来0.1%降到0.0005%以下。同时设备结构改善，大型化和采取计算机数控联机质量控制，使批次之间树脂质量愈加稳定。
另外，清釜技术和残留单体回收技术发展，降低了开釜次数，进而降低了氯乙烯单体释放量；采取烧结，冷凝或吸收方法汽提品和处理废气，深入降低了氯乙烯单体消耗。
2.2 工艺条件影响原因
聚氯乙烯聚合时关键影响原因讨论以下:
1.单体纯度 用于悬浮聚合氯乙烯单体纯度在99.9%以上。生产原料对聚氯乙烯质量很关键。氯乙烯杂质含量应尽可能低部分，其中脱盐水PH值要近乎中性，为6.5-7.5，导率应小于2um/cm。乙炔参与聚合后,形成不饱和键使产物热稳定性变坏。不饱和多氯化物存在，不仅降低聚合速率、降低产物聚合度还轻易产生支链，使产品性能变坏。
2.引发剂 多用有机过氧化物和偶氮类引发剂，其中有机过氧化物为过氧化二碳酸酯、过氧化酯类。它们能够单独使用，也能够两种或两种以上引发活性不一样引发剂复合使用，复合使用效果比单独使用好，其优点是反应速度均匀，操作愈加稳定，产品质量好，同时使生产安全。
引发剂用量能够采取下式进行估算，再经过少许试验进行调整，即可确定，其计算公式以下：
I（％）=NrM×10-4/[1-exp(-0.693t/t1/2)
式中： I——工业上引发剂用量（质量分数），％；
Nr——引发剂理论消耗量，等于（1加减慢0.1）mol/tpvc);用AIBN时,取0.9;用DCPD、EHP等过氧化二碳酯时，取1.1;
M——引发剂相对分子质量；
t——聚合时间/h;
t1/2——引发剂分解半衰期/h。
工业生产中聚合时间通常控制在5～10h，应用选择t1/2为2～3h引发剂。假如采取复合型引发剂，最好是一个引发剂t1/2为4～6h。
3.分散剂 工业常见关键有明胶、聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、苯乙烯-顺丁烯二酸酐等。
工业上常以纤维素类（如羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素等）和醇解度75％～90％聚乙烯醇为主分散剂，以非离子山梨糖醇，如一月桂酸酯、一硬脂酸酯、三硬脂酸酯等为助分散剂，二者进行复合使用效果也很好。
4.水质和水量 氯乙烯悬浮聚适用水应是去离子，其规格要求如表去离子规格所表示。尤其水中氯离子、铁和氧等含量要严格控制，其中氯离子超出一定含量会造成树脂颗粒不均；水中铁会降低树脂热稳定性，并能终止反应。
水用量和树脂内部结构相关，紧密型树脂（以吸胶为分散剂）生产，单体和水质量比为1：1.1～1:1.3;疏松型树脂（以聚乙烯醇为分散剂）生产，单体和水质量比为1：1～1：2.0。
5.系统中氧 因为氧对聚合有缓聚和阻聚作用，在单体自由基存在下，氧能和单体作用生成过氧化高聚物[-CH2-CHCL-O-O-]n，该物质易水解成酸类，破坏悬浮液和产品稳定性。所以，不管从聚合角度还是从安全角度全部应将各各原料中氧和系统中氧根本清除洁净。
6.其它助剂 ：
a. pH调整剂 氯乙烯悬浮聚合pH值控制在7～8，即在偏碱性条件下进行聚合。这么可确保引发剂良好分解速率，分散剂稳定性预防因产物裂解时产生HCL，造成悬浮液不稳定，进而造成黏釜、清釜、传热困难，并影响产品质量。为此需要加入水溶性碳酸盐、磷酸盐、醋酸钠等起缓冲作用pH调整剂。
b. 预防黏釜剂 在氯乙烯悬浮聚合中，存在着黏釜现象，它不仅影响聚合传热，也影响产品质量。另外，人工清釜劳动强度大，条件恶劣，影响工人健康。常见预防黏釜方法有选择适宜引发剂；在水相中加入水相阻聚剂如次甲基蓝、硫化钠等；在釜民壁、搅拌器等设备上喷涂一定量防黏釜剂，常见防黏釜剂如水浴黑、亚硝基P盐，还有多元酚缩合物等。一旦发觉有黏釜现象，采取高压（14.7～39.2Mpa）水冲洗法清洗。
c.泡沫抑制（消泡剂） 邻苯二甲酸二丁酯、（未）饱和C6～C20羧酸甘油酯等。还有热稳定剂、润滑剂等。
7.聚合温度和压力
a． 聚合温度 氯乙烯悬浮聚合温度高低决定着聚合产物相对分子质量大小，所以，当配方确定以后必需严格控制聚合温度。在实际生产中，通常控制在指定温度正负0.5℃范围内，最好是控制在正负0.2℃范围内。而且，要确保温度控制平稳，要有降温处理手段，预防出现异常现象，通常采取大流量低温差循环方法。最好采取计算机数控联机质量控制系统。
b． 聚合压力 在聚合温度下，氯乙烯有对应蒸汽压力，只有在聚合末期，大最单体聚合后，压力才显著下降[7]。
2.3 工艺路线选择
2.3.1工艺路线选择标准
工艺路线选择即生产方法选择。轻化工产品生产特点之一就是生产方法多样化。假如，一个产品生产只有一个定型生产方法，那么在工艺路线上就无须选择；假如，一个产品生产有多个不一样生产方法，这就要对不一样工艺路线逐一进行分析研究，经过比较分析，从中找出一条符合实际最好工艺路线。工艺路线一经确定，即可进行工艺步骤设计，所以，工艺路线是工艺步骤设计依据。
1.优异性
2.可靠性
3.结合国情，因地制宜
总而言之，本设计采取乳液悬浮法在引发剂作用下发生加成反应制取聚氯乙烯树脂。
2.3.2聚氯乙烯悬浮法具体工艺路线以下：
1.聚合 悬浮聚合过程是先将去离子水用泵打入聚合釜中开启搅拌器,依次将分散剂溶液、引发剂及其它助剂加入聚合釜内。然后，对聚合釜夹套内通入蒸汽和热水，当聚合釜内温度升高至聚合温度（50～58℃）后，改通冷却水，控制聚合温度不超出要求温度正负0.5℃。当转化率达60～70％，有自加速现象发生，反应加紧，放热现象猛烈，应加大冷却水量。待釜内压力从最高0.687～0.981Mpa时,可泄压出料,使聚合物膨胀。因为聚氯乙烯粒疏松程度和泄压膨胀压力相关，所以要依据不一样要求控制泄压压力。
未聚合氯乙烯单体经泡沫捕集器排入氯乙烯气柜，循环使用。被氯乙烯气体带出少许树脂在泡沫捕集器捕集下来，流至沉降池中，作为次品处理。
2.碱处理 聚合物悬浮液送碱处理釜，用浓度为36％～42％NaOH溶液处理,加入量为悬浮液0.05%～0.2%,用蒸汽直接加热至70～80℃,维持1.5～2.0h,然后用氮气进行吹气降温至65℃双下时,再送去过滤和洗涤。
碱处理目标： 破坏残余引发剂、分散剂、低聚物和挥发性物质，使其变成能溶于热水物质，便于水洗清除。
3.树脂干燥方法 聚氯乙烯树脂干燥方法多是采取二段干燥法，即气流干燥管和沸腾床干燥器结合使用，其中气流干燥管脱除是树脂上表面非结合水，沸腾床干燥器脱除是树脂内部结合水。这里第二段干燥过程因为物料停留时间长，投资较大，热效率较差，费用较高，所以，中国外工业生产改善较大，如赫司特企业采取MST旋风干燥器，含有停留时间适用、热效率利用好特点。
MST旋风干燥器在旋转流动中使热气体和固体树脂接触干燥树脂。干燥器为一个垂直圆柱形塔，其中用环形挡板分成若干个干燥室。将热气和湿树脂切向高速进入最下面室A，在A室利用离心力将固体树脂颗粒和气体分离开来。粉粒在室A中旋转流动中经过挡板中心开口流入上层B室。同时，亲树脂进入室A，过一段时间后，这个室开始充满树脂，这时，树脂粒子开始经挡板中心开口逸入室B，先是最细颗粒，最终是最粗颗粒进入室B。返回锥形挡板中心开口时，旋转粉粒受离心力作用和固体粒子受室壁压力散开，在这里它们停止运动，返回锥形挡板中心开口，这么进入下一个室。这时再次用旋转气流输送这些树脂颗粒。用这么方法使树脂充满每一个干燥室。携带着树脂粉粒气体离开干燥室顶部输送到气固分离器。利用这种旋风分离干燥器干燥高度疏松聚氯乙烯树脂，干燥前含水量为30%，干燥后含苞欲放水量下降到0.2%以下。
4．脱水和成品：在卧式刮刀自动离心机或螺旋沉降式离心机中，优异行过滤，再用70～80℃热水洗涤二次。经脱水后树脂含有一定含水量，经螺旋输送器送入气流干燥管，以140～150℃热风为载体进行第一段干燥，出口树脂含水量小于4%；再送入以120℃热风为载体沸腾床干燥器中进行第二段干燥，得到含水量小于0.3%聚氯乙烯树脂。再经筛分、包装后入库[8]。
2.3.3 工艺步骤示意图
离心分离槽

气提塔
碱处理釜
浆料排放槽

聚合釜
去离子水
聚乙烯
引发剂
助剂

旋振筛
旋风干燥床

成品储存和包装

2.4 工艺配方和工艺参数
2.4.1工艺配方（质量份）：
去离子水 100
氯乙烯 50～70
悬浮剂（聚乙烯醇） 0.05～0.5
引发剂（过氧化二碳酸二异丙醇） 0. 02～0.3
EHP过氧化二碳酸二（2-乙基己酯）
缓冲剂（磷酸氢二钠） 0～0.1
消泡剂（邻苯二甲酸二丁酯） 0～0.002
2.4.2工艺参数：
①聚合
聚合温度 50～58℃（依PVC型号而定）
聚合压力 初始0.687～0.981Mpa
结束0.249～0.196Mpa
聚合时间 8～12h
转化率 90％

②碱处理

NaOH浓度 36％～42％
加入量 聚合浆液0.05％～0.2％
温度 70～80％
时间 1.5～2.0h
③脱水
紧密型树脂含水率 8％～15％
疏松型树脂含水率 15％～20％
④干燥
第一段气流干燥管干燥
干燥温度 140～150℃
风速 15m/s
物料停留时间 1.2s
含水率 ＜4％
第二段沸腾床干燥
干燥温度计 120℃
物料停留时间 12min
含水率 ＜0.3％

2.5 物料衡算
2.5.1物料衡算意义和作用
物料衡算是化工计算中最基础，最关键内容之一，是进行化工计算基础。在化学工程中，为了导出某一过程基础方程式和建立数学模型，设计或改造工艺步骤和设备，了解和控制生产操作过程，核实生产过程经济效益等全部要进行物料衡算。物料衡算在生产和设计中全部得到广泛应用。在工厂设计中，物料衡算是在工艺步骤及工艺参数确定后即开始一项化工计算工作。由此，设计工作从定性分析转入定量计算。物料衡算是经过每一道工序物料改变情况进行平衡计算，从而得到在正常生产情况下多种物料量。经过物料平衡，在已知产品生产任务情况下，算出所需原材料，生成副产品及废物等生成量；或在已知原材料投放情况下算出产品，副产品及废物量。另外，经过物料衡算，不仅可算出原材料消耗定额，算出生产过程所需热量或冷量，同时为设备选型和计算提供依据，物料衡算结果直接关系到生产成本和车间运输量，对工厂技术经济指标有举足轻重影响。
2.5.2物料衡算方法和步骤
1.搜集计算数据
（1）原料，辅料，中间产物及产品规格
（2）过程中单位时间内物流量
（3）相关消耗定额
（4）相关转化率，选择性，单程收率
（5）相关物理化学常数
2.画物料步骤图
依据计算任务画物料步骤图或物料衡算方框图。画图目标是为了物料衡算时分析问题，便于展开计算和为建立方程式作好准备。所以，这种图要画得相当详尽，不仅全部已知数据要标明在图上，那些待求未知数据（以合适符号表示）也应一并标明在图上，还应画出全部物料线，并包含每股物料名称，数量，组成及流向，和和计算相关工艺条件（如温度，压力，流量，配比等）。
3.确定衡算范围
在物料衡算中，会碰到较复杂计算。为了便于计算，常采取划定衡算范围方法。衡算范围一经划定，便可假想成为一个独立体系，通常经过边界进入体系物料属于输入项，通常穿越边界离开体系物料属于输出项。
4.选定计算基准
若作为计算基准数量在步骤中是已知，如已知单位时间内原料投放量，则以此数据为基准，采取“顺算法”，就能方便计算出单位时间产品，中间产品和三废各股物料量。若已知产品量，而中间计算步骤很多，极难一下子算出原料量，此时可采取“倒推法”，即由已知产品量从后往前反算出其它各股物料量。倘若年产量在数值上太大，计算起来不方便，则可先按100千克或100摩尔原料（也可按任何别方便数量）出发进行计算。算出产品产量后，和实际产量进行比较，求出相差系数，以此系数分别乘以原假设量，即可得到各股物料实际量。
5.列出输入-输出物料平衡表
此表用来描述和识别全部进入体系和离开体系物料。表中列出了已知量和要求解未知量，有时还列出经过导出和计算相关数据。
2.5.3物料衡算
生产任务： 年产20万吨吨丙酮氰醇
生产时间： 330天/年
天天生产量： （00吨×1000）/330天=6.06×105千克/天
每小时生产量： (6.06×105)/24=2.53×103千克/小时
1 聚合釜物料衡算
去离子水纯度 100%
氯乙烯纯度 99%
悬浮剂（聚乙烯醇） 97%
引发剂（过氧化二碳酸二异丙醇） 97%
缓冲剂（磷酸氢二钠） 99%
消泡剂（邻苯二甲酸二丁酯） 99%
转化率： 93%
（1）进料
去离子水： 4.35×103千克/小时
氯乙烯： 2.72×103千克/小时
引发剂： 0.87千克/小时
悬浮剂 2.10千克/小时
缓冲剂 4.5 千克/小时
消泡剂 0.1千克/小时
（2）出料
去离子水： 3.93×103千克/小时
聚氯乙烯： 2.57×103千克/小时
氯乙烯： 50千克/小时
引发剂： 0.01千克/小时
悬浮剂 2.10千克/小时
缓冲剂 4.5 千克/小时
消泡剂 0.1千克/小时
杂质： 0.4千克/小时
聚合釜进料量见表2-2。
表2-2 聚合釜进料量
名称
质量（千克/小时）
去离子水：
4.35×103千克/小时
氯乙烯：
2.72×103千克/小时
引发剂：
0.87千克/小时
悬浮剂
2.10千克/小时
缓冲剂
4.5千克/小时
消泡剂
0.1千克/小时

聚合釜出料量见表2-3。
表2-3 聚合釜出料量
名称
质量（千克/小时）
去离子水：
3.93×103千克/小时
聚氯乙烯：
2.57×103千克/小时
氯乙烯：
50千克/小时
引发剂：
0.01千克/小时
悬浮剂
2.10千克/小时
缓冲剂
4.5 千克/小时
消泡剂
0.1千克/小时
2碱中和釜物料衡算
NaOH溶液浓度： 36％
NaOH溶液：聚氯乙烯 0.2：100
溶剂水： 40千克/小时
聚氯乙烯： 2.57×103千克/小时
转化率为 99.9%
（1）进料
NaOH溶液： 64千克/小时
溶剂水： 40千克/小时
聚氯乙烯： 2.57×103千克/小时
杂质： 0.4千克/小时
（2）出料
NaOH溶液： 0.05千克/小时
溶剂水： 40千克/小时
聚氯乙烯： 2.56×103千克/小时
杂质： 23千克/小时

碱中和进料量见表2-4。
表2-4 碱中和釜进料量
名称
质量（千克/小时）
NaOH溶液
64千克/小时
溶剂水
40千克/小时
聚氯乙烯
2.57×103千克/小时
杂质
0.4千克/小时
碱中和出料量见表2-5。
表2-5 碱中和釜出料量
NaOH溶液
0.05千克/小时
溶剂水
40千克/小时
聚氯乙烯
2.56×103千克/小时
杂质
23千克/小时
NaOH溶液
0.05千克/小时
2.6 热量衡算
2.6.1热量衡算意义和作用
精细化工生产通常在要求压力，温度和时间等温度等工艺条件下进行，生产过程中包含有化学过程和物理过程，往往伴伴随能量改变。所以，必需进行能量衡算。生产中通常无轴功或轴功相对较小，能够忽略不计。所以，能量衡算实质上是热量衡算。生产过程中所产生化学热效应和物理改变热效应会使物料温度上升或下降，为了确保生产过程在一定温度条件下进行则需要环境对生产系统有热量加入或放出，对于新车间设计，热量衡算是在物料衡算基础上进行。经过热量衡算，能够确定传热设备热负荷，即在要求时间中加入和移出热量，从而确定传热剂消耗量，选择适宜传热方法，计算传热面积。热量衡算和物料衡算相结合，经过工艺计算，能够确定设备工艺尺寸，如设备台数，容积，传热面积等参数。
2.6.2热量衡算及所需热质量
在处理实际问题中，热平衡方程为：
Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6
式中：Q1——各股物料带入热量
Q2——加热剂（或冷却剂）传给设备和物料热量
Q3——多种热效应，如反应热，溶解热等
Q4——各股物料带走热量
Q5——消耗在加热设备上热量
Q6——热损失
水比热为4.2KJ/（Kg·℃）
乙烯比热为2.3KJ/（Kg·℃）
引发剂和助剂平均比热为2.7KJ/（Kg·℃）
总热损失（Q5+ Q6）为反应热10%

1.聚合釜热量衡算
聚合釜
氯乙烯 水
25 ℃ 水 18 ℃
引发剂和助剂 聚乙烯

=4.2×（100/146.3）+2.3×（46.3/146.3）=2.71 KJ/（Kg·℃）
=2.7×（124.4/146.3）+2.9×（15/146.3）+2.3×（6.9/146.3）=2.7 KJ/（Kg·℃）
Q3=10.5×4.3868×124400
=5468798.16KJ
Q1=×m×t1
Q4=×m×t2
Q5+ Q6= Q2×10%
利用Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6（Q2符号为负）可求得：
Q2=4974148.4KJ
2.碱中和热量衡算

碱中和釜
聚乙烯 聚乙烯
18℃ 水 水 25 ℃
NaOH溶液 杂质
=2.7×（124.4/146.3）+2.9×（15/146.3）+2.3×（6.9/146.3）=2.7 KJ/（Kg·℃）
=2.7×（13