万吨每年PVC悬浮聚合初步工艺设计

《化工设计基础》课程设计题目:2万吨/年PVC悬浮聚合初步工艺设计专业班级：学号：姓名：学院：指导教师：课程设计任务书《聚合物合成工艺设计》一、设计分组化工方向学生共分12组6-7人一组，设计分工：概述、工艺流程设计1人，物料衡算及热量衡算2人，聚合釜及其他设备设计与选型1-2人，安全与环保1人，绘图1人二、设计题目2万吨/年PVC悬浮聚合初步工艺设计3反应釜（33m3Ⅰ型小釜）三、设计条件1年生产天330天/年24小时/天2产品、原料及主要工艺条件设计产品树脂的型号为SG-5原料VCM技术指标项目内容技术指标聚合物后处理损失率6%聚合物生成量水油比1.4引发剂用量0.1%的单体质量分散剂用量0.2%的单体质量调节剂用量0.01%的单体质量终止剂用量0.01%的单体质量防粘釜剂用量0.1%的单体质量反应的转化率88%聚合中损失量1%聚合物生成量操作周期分配操作清釜进水进VCM冷搅拌升温反应出料总计时间/min2015152030270203903其他有关条件和要求1）与物料衡算有关的条件a)出料阶段i.出料中VCM的含量（VCM与PVC的质量比）为2%b)汽提阶段i.塔顶温度62℃，塔底温度102℃，压强为0.03MPaii.蒸汽全部在塔内冷凝。iii.汽提后VCM的含量为≤13.6ppm。c)离心阶段i.离心后湿物料的含水量约为20%。0.20kgH2O/kg干料d)气流干燥阶段干燥后湿物料的含水量为0.04kgH2O/kg干料四、设计任务编制设计说明书、绘制工艺流程图。1.概述聚氯乙烯简介、氯乙烯聚合反应原理、典型工艺及工业进展。2.工艺流程设计聚合工艺路线的选择、工艺流程设计、工艺条件的确定等。3.工艺计算1）聚合工段（聚合釜、出料槽、汽提塔、离心机）的物料衡算和（聚合釜、汽提塔及其换热器）热量衡算，绘制物料流程图2）设备的工艺计算a聚合釜的设计与选型I釜体的设计i反应器体积的计算ii釜体外形尺寸选型II传热装置的设计i传热面积的计算III搅拌装置的设计b出料槽c汽提塔设计计算d离心机选型类型：卧式螺旋卸料沉降离心机五、绘制工艺流程图按照设计规定绘制全工段（聚合、干燥、包装）工艺流程图，3号图纸聚合釜：聚合釜外形尺寸的设计[42]1.确定封头的外形与本设采用的聚合釜配套的封头为标准椭圆封头，由相关文献查知，应取得封头直边高度为：h1=50mm，封头高度为：h=0.25D=0.25×4200=1050mm，封头侧面积为：S侧=1.083D2=19.10m2，封头体积为：V封=0.131D3=9.71。2.封头与筒体的连接本聚合釜的封头与筒体的连接方式拟采用焊接连接，由于其在简单、造价低、密封性能好。3.长径比和釜体内径由135m3的聚合釜的相关参数知：H/D=2.03，釜体内径：D=4200mm。4.釜体直边高度釜体直边高度为：h=H－2×h封(5.2)由135m3的聚合釜的相关参数知：反应器釜体总高度为H=8510mm，则h=8510－2×1050=6410mm。5.1.4搅拌装置的设计[42]由135m3的聚合釜的相关参数知，本设计的搅拌装置采用的是三层两叶平浆搅拌器。浆式搅拌器直径Dj=(1/4~3/4)D(5.3)，则可设Dj=1/2D=2100mm。叶片厚度b=(0.1~0.25)Dj(5.4)，则可设b=0.15Dj=315mm。叶片下侧离封头底端的距离h=(0.2~1)Dj(5.5)，则可设h=0.5Dj=1050mm。搅拌轴总长为10600mm。拌拌转速n=91r/min。5.1.5工艺管口的设计[31,42,43]1.氯乙烯进料管口通过查阅相关文献，设定原料进口的速度为u1=1m/s，可知进料管直径的计算公式为：d12=0.239VR/(nT×70×60×u1)(5.6)代入相关数据可得进料口的直径为：d1=76.2mm，选用热轧无缝钢管，圆整为102mm×11mm。配用突面板式平焊管法兰：HG20593法兰PL80-0.6RFQ235-A。2.去离子水进料管口通过查阅相关文献，设定原料进口的速度为u1=2m/s，可知进料管直径的计算公式为：d12=0.239VR/(nT×70×60×u1)(5.7)代入相关数据可得进料口的直径为：d1=53.8mm，选用热轧无缝钢管，圆整为76mm×5.5mm。配用突面板式平焊管法兰：HG20593法兰PL65-0.6RFQ235-A。3.聚合后的物料出料管口通过查阅相关文献，设定原料进口的速度为u2=0.8m/s，可知出料管直径的计算公式为：d22=0.239VRˊ/(nT×25×60×u2)(5.8)VRˊ=889.87+M1(0.84/1400+(1－0.84)/846.4)=1384.2mm，则知：d2=131.3mm选用黄铜管，圆整为146mm×3mm。配用突面板式平焊管法兰：HG20593法兰PL140-0.6RFQ235-A。4.压缩空气进管口通过查阅相关文献，可设定压缩空气管口为25mm×0.5mm，材质为冷拔无缝钢管。配用突面板式平焊管法兰：HG20593法兰PL20-0.6RF20R。5.仪表测量口通过查阅相关文献，可设定温度测量口和压力测压口的管径为45mm×2.5mm，材质为冷拔无缝钢管。配用突面板式平焊管法兰：HG20593法兰PL40-0.6RF0Cr18Ni10Ti。其中测温口3个，测压口2个，均匀分布于釜体上。6.安全装置口查阅相关文献知，对于D3000mm以上的PVC聚合釜，一般采用锦西化工机械(集团)公司生产的DN300的大口径弹簧式安全阀。接口采用89mm×4.5mm无缝钢管，接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰：HG20593法兰PL80-1.0RF0Cr18Ni10Ti。7.观测口(视镜)本设计拟采用用不带颈的视镜，视镜尺寸为DN100mm，工称压力为1.57MPa，D=200mm，D1=165mm，b1=40mm，b2=28mm，H=105mm，螺柱数量n=6，直径d=M12。采用108mm×4mm无缝钢管，接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰：HG20593法兰PL100-1.0RF0Cr18Ni10Ti。视镜图如图5.1。图5.1视镜(HGJ501—86)8.人孔由135m3的聚合釜的相关参数知，本釜有两个人孔，分别位于上段和中段，,由聚合釜直径3000mm，按照相关标准，应选用的人孔为DN600mm。目录第一章概述...........................................................................................................................11.1聚氯乙烯简介........................................................................................................11.2聚氯乙烯的发展状况............................................................................................11.3国内外聚氯乙烯悬浮聚合的工艺进展................................................................21.3.1国内聚氯乙烯悬浮聚合的工艺进展.........................................................21.3.2国外聚氯乙烯悬浮聚合的工艺进展.........................................................31.4聚合工艺实践方法................................................................................................51.4.1本体聚合生产工艺.....................................................................................51.4.2乳液聚合生产工艺.....................................................................................51.4.3悬浮聚合生产工艺.....................................................................................51.5悬浮聚合生产工艺的两种操作方法的比较........................................................61.5.1连续式操作.................................................................................................71.5.2间歇式操作.................................................................................................71.6氯乙烯悬浮聚合生成聚氯乙烯过程中的影响因素............................................71.6.1纯水的影响.................................................................................................71.6.2乙炔的影响.................................................................................................71.6.3高沸物的影响.............................................................................................81.6.4聚合体系中氧的影响.................................................................................81.6.5聚合体系中铁的影响.................................................................................81.6.6分散剂的影响.............................................................................................81.6.7引发剂的影响.............................................................................................91.6.8涂釜剂的影响.............................................................................................91.6.9调节剂的影响.............................................................................................91.6.10聚合温度的影响..........................