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摘要
本文概述了聚氯乙烯的性质、应用、发展状况、工艺进展以及聚合过程中的影响因素,在此基础上确定了聚氯乙烯悬浮聚合的生产工艺路线和相关参数。然后在物料衡算、热量衡算的基础上进行了设备选型、车间布置和经济核算。文中还对防火防爆防雷和三废的处理回收等方案进行了简单的阐述。最后绘制了带控制点的工艺流程图、主体设备图和车间布置图。
关键词:聚氯乙烯,悬浮聚合,反应釜,工艺设计
目 录
1 绪论………………………………………………………………………………1
1.1 聚氯乙烯简介…………………………………………………………………1
1.2 聚氯乙烯的发展状况…………………………………………………………1
1.3 国内外聚氯乙烯悬浮聚合的工艺进展………………………………………1
1.3.1 国内聚氯乙烯悬浮聚合的工艺进展…………………………………………2
1.3.2 国外聚氯乙烯悬浮聚合的工艺进展…………………………………………3
1.4 聚合工艺实践方法……………………………………………………………5
1.4.1 本体聚合生产工艺……………………………………………………………5
1.4.2 乳液聚合生产工艺……………………………………………………………5
1.4.3 悬浮聚合生产工艺……………………………………………………………5
1.5 悬浮聚合生产工艺的两种操作方法的比较…………………………………6
1.5.1 连续式操作……………………………………………………………………6
1.5.2 间歇式操作……………………………………………………………………7
1.6 氯乙烯悬浮聚合生成聚氯乙烯过程中的影响因素…………………………7
1.6.1 纯水的影响……………………………………………………………………7
1.6.2 乙炔的影响……………………………………………………………………7
1.6.3 高沸物的影响………………………………………………………………8
1.6.4 聚合体系中氧的影响………………………………………………………8
1.6.5 聚合体系中铁的影响………………………………………………………8
1.6.6 分散剂的影响………………………………………………………………8
1.6.7 引发剂的影响………………………………………………………………9
1.6.8 涂釜剂的影响………………………………………………………………9
1.6.9 调节剂的影响………………………………………………………………9
1.6.10 聚合温度的影响……………………………………………………………9
1.6.11 无机添加剂的影响…………………………………………………………9
2 本设计的工艺流程和相关参数的设定…………………………………………11
2.1 本设计拟采用的方法…………………………………………………………11
2.1.1 生产方法……………………………………………………………………11
2.1.2 反应机理……………………………………………………………………11
2.2 本设计拟采用的工艺条件……………………………………………………11
2.2.1 聚合釜的选择………………………………………………………………11
2.2.2 氯乙烯单体回收冷凝系统…………………………………………………13
2.2.3 气提系统……………………………………………………………………14
2.2.4 离心系统……………………………………………………………………14
2.2.5 PVC树脂的干燥系统………………………………………………………15
2.3 工况温度的选择………………………………………………………………15
2.4 本设计拟采用的生产工艺路线和工艺参数…………………………………16
2.4.1 生产工艺路线……………………………………………………………16
2.4.2 主要工艺参数……………………………………………………………16
2.4.3 工艺流程图………………………………………………………………17
3 物料衡算…………………………………………………………………………18
3.1 有关设计参数设定……………………………………………………………18
3.2 本工艺的配方………………………………………………………………18
3.3 聚合釜的物料衡算……………………………………………………………18
3.3.1 物料平衡图…………………………………………………………………19
3.3.2 反应前后各物质的质量计算………………………………………………19
3.3.3 物料衡算表…………………………………………………………………19
3.4 混料槽的物料衡算……………………………………………………………20
3.4.1 物料平衡图…………………………………………………………………20
3.4.2 混料前后各物质的质量计算………………………………………………21
3.4.3 物料衡算表…………………………………………………………………21
3.5 汽提塔的物料衡算……………………………………………………………21
3.5.1 物料平衡图…………………………………………………………………21
3.5.2 汽提前后各物质的质量计算………………………………………………22
3.5.3 物料衡算表…………………………………………………………………23
3.6 离心部分的物料衡算…………………………………………………………23
3.6.1 物料平衡图…………………………………………………………………24
3.6.2 离心前后各物质的质量计算………………………………………………24
3.6.3 物料衡算表…………………………………………………………………24
3.7 气流干燥部分的物料衡算……………………………………………………24
3.7.1 物料平衡图…………………………………………………………………25
3.7.2 干燥前后各物质的质量计算………………………………………………25
3.7.3 物料衡算表…………………………………………………………………25
3.8 沸腾干燥部分的物料衡算……………………………………………………25
3.8.1 物料平衡图…………………………………………………………………25
3.8.2 干燥前后各物质的质量计算………………………………………………26
3.8.3 物料衡算表…………………………………………………………………26
3.9 筛分部分的物料衡算…………………………………………………………26
3.9.1 物料平衡图…………………………………………………………………26
3.9.2 筛分前后各物质的质量计算………………………………………………26
3.9.3 物料衡算表…………………………………………………………………26
3.10全过程物料衡算…………………………………………………………27
3.10.1 间歇操作过程物料衡………………………………………………………27
3.10.2 连续操作过程物料衡算……………………………………………………27
4 能量衡算…………………………………………………………………………29
4.1 热量衡算方程…………………………………………………………………29
4.2 聚合釜的热量衡算……………………………………………………………29
4.2.1 有关参数的选择……………………………………………………………29
4.2.2 春季时聚合釜热量衡算……………………………………………………30
4.2.3 夏季时聚合釜热量衡算……………………………………………………31
4.2.4 秋季时聚合釜热量衡算……………………………………………………32
4.2.5 冬季时聚合釜热量衡算……………………………………………………33
4.3 汽提塔的热量衡算……………………………………………………………34
4.4 汽流干燥部分的热量衡算……………………………………………………34
4.4.1 气流干燥部分的相关数据…………………………………………………35
4.4.2 热量衡算……………………………………………………………………35
4.5 沸腾干燥部分的热量衡算……………………………………………………34
4.5.1 相关数据的选择和设定……………………………………………………39
4.5.2 热量衡算……………………………………………………………………40
5 设备选型…………………………………………………………………………45
5.1 聚合釜的选择…………………………………………………………………45
5.1.1 釜外型尺寸及内部构件辅助设备的参数…………………………………45
5.1.2 聚合釜台数及设备后备系数的计算………………………………………45
5.1.3 聚合釜外形尺寸的设计……………………………………………………46
5.1.4 搅拌装置的设计……………………………………………………………47
5.1.5 工艺管口的设计……………………………………………………………47
5.2 混料槽的选择…………………………………………………………………49
5.3 汽提塔的选择…………………………………………………………………49
5.3.1 塔尺寸及塔的特性参数……………………………………………………49
5.3.2 操作工艺条件………………………………………………………………50
5.3.3 气提塔的数量………………………………………………………………50
5.4 离心机的选择…………………………………………………………………50
5.5 气流干燥床的选择……………………………………………………………51
5.6 沸腾干燥床的选择……………………………………………………………52
5.6.1 适宜操作气速的计算………………………………………………………52
5.6.2 沸腾床和挡板高度的计算…………………………………………………53
5.6.3 分布板结构设计……………………………………………………………54
5.7 换热设备的选型和工艺计算…………………………………………………55
5.7.1 气提塔中螺旋板换热器设计………………………………………………55
5.7.2 沸腾干燥中空气预热器设计………………………………………………57
5.8 流体输送机械的选型设计……………………………………………………57
5.9 贮罐的选型和工艺设计………………………………………………………57
5.9.1 原料氯乙烯单体的贮罐设计………………………………………………57
5.9.2 原料氯乙烯计量罐设计……………………………………………………59
6 厂址选择及车间布置设计………………………………………………………60
6.1 厂址选择的依据和原则………………………………………………………60
6.2 车间厂房布置…………………………………………………………………60
6.2.1 车间厂房布置的原则………………………………………………………60
6.2.2 车间厂房结构设计…………………………………………………………61
6.2.3 车间各部分组成及布置要求………………………………………………61
6.3 车间设备布置…………………………………………………………………62
6.3.1 车间设备布置的原则………………………………………………………62
6.3.2 车间设备布置的要求………………………………………………………63
6.4 本设计的车间布置……………………………………………………………65
7 技术经济…………………………………………………………………………67
7.1 技术经济分析概述……………………………………………………………67
7.2 主要技术经济指标……………………………………………………………67
7.3 投资估算………………………………………………………………………67
7.3.1 总投资费用估算……………………………………………………………67
7.3.2 成本估算……………………………………………………………………68
7.3.3 收入、税收和利润…………………………………………………………70
7.3.4 经济评价……………………………………………………………………71
8 安全操作、三废防治和环境保护………………………………………………73
8.1 厂内的防火、防爆措施………………………………………………………73
8.1.1 氯乙烯聚合的安全规范……………………………………………………73
8.1.2 防火防爆措施………………………………………………………………73
8.2 废气防治………………………………………………………………………75
8.2.1 废气危害……………………………………………………………………75
8.2.2 废气防治措施………………………………………………………………75
8.3 废水防治………………………………………………………………………75
8.3.1 废水危害……………………………………………………………………75
8.3.2 废水防治措施………………………………………………………………75
8.4 废渣防治………………………………………………………………………76
8.4.1 废渣危害……………………………………………………………………76
8.4.2 废渣防治措施………………………………………………………………76
9 结论……………………………………………………………………………77
参考文献……………………………………………………………………………78
致谢…………………………………………………………………………………81
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