毕设论文--产年95吨年聚氯乙烯悬浮聚合工艺设计.doc

9500吨/年聚氯乙烯悬浮聚合工艺设计

摘 要

本设计为年产9500吨聚氯乙烯聚合工艺设计，整个设计文件由设计说明书和设计图纸两部分组成。在设计说明书中，简单介绍了聚氯乙烯的生产现状、发展趋势、性能和主要用途，着重介绍以悬浮聚合法作为聚合的工艺生产方法。在设计过程中，根据设计任务书的要求，进行了较为详细的物料衡算和热量衡算和聚合釜计算，对设备进行了工艺计算和选型，同时对整个装置进行了简单的技术经济评价。绘制了相应的设计图纸，设计图纸包括工艺流程图、聚合釜装配图。

关键词：聚氯乙烯；悬浮聚合工艺；干燥； 单体；生产工艺

Abstract

The design for the 9,500 tons of PVC polymerization process design throughout the design file is composed by two parts of the design specification and design drawings. In the design manual, a brief introduction of PVC production status, development trends, performance, and the main purposes highlighted by suspension polymerization as the polymerization process production methods. In the design process, according to the requirements of the design task book to conduct a more detailed material balance and heat balance and the the polymerizer calculation process calculation and selection of equipment, a simple techno-economic evaluation of the entire device . Drawing of the design drawings, design drawings including process flow diagram of the polymerization reactor assembly drawing.

Keywords: PVC , suspension polymerization process, dry, monomer , production process

21

目　录

前　言 1
第1章 概述 2
1.1聚氯乙烯简介 2
1.1.1 聚氯乙烯的理化性能 2
1.1.2聚氯乙烯树脂的用途 3
1.2聚氯乙烯配方 4
第2章 聚氯乙烯生产工艺流程设计 5
2.1 聚氯乙烯生产工艺流程简述 5
2.2 聚氯乙烯生产工艺流程操作步骤 5
2.2.1 聚合单元 5
2.2.2 VC回收工序 6
2.2.3 汽提、干燥工序 6
第3章 物料衡算 8
3.1 车间物料衡算 8
3.1.1主要工艺参数 8
3.1.2 生产任务的计算 8
3.1.3投入单体的计算 9
3.2 聚合釜的物料衡算 10
3.2.2 聚合釜的生产计算 10
第4章 热量衡算 12
4.1 聚合釜热量衡算 12
4.1.1 参数设定 12
4.1.2 混合热和搅拌热的考虑 13
4.2 回流冷凝器热负荷的考虑 13
4.3 物料带入聚合釜的热量 13
4.4 聚合反应放出的热量 14
4.5 物料带出聚合釜的热量 14
4.6 反应过程需要加入的热量 14
4.7 加热水的用量: 14
4.8 冷却水的用量： 14
4.9传热面积 15
第5章 设备工艺设计 16
5.1 聚合釜的设计 16
5.1.1 生产周期或生产批数 16
5.1.2 根据年产量确定每批进料量 16
5.1.3 选择反应器装料系数 16
5.1.4 计算反应器体积 16
5.1.5 聚合釜壁厚的计算 17
5.2 汽提塔 17
5.3 混料槽 17
5.4 离心机 18
5.5 干燥器 18
第6章 环境保护 19
6. 1废水的治理 19
6. 2废渣的治理 19
6. 3废渣的治理 20
参考文献 21

前　言

聚氯乙烯（PVC）是由氯乙烯单体（VCM）均聚或与其他多种单体共聚而制得的合成树脂，聚氯乙烯再配以增塑剂、稳定剂、高分子改性剂、填料、偶联剂和加工助剂，经过提炼、塑化、成型加工成各种材料。在现代工业生产和人类生活中起着举足轻重的作用，因此PVC的生产和技术的改进越来越受到现代人的关注！
本设计是以氯乙烯单体为原料，对年产能力为9500吨的PVC聚合工艺设计，以有关化工设计资料作参考，按课程设计大纲和设计任务书的要求进行设计。
本设计的内容是在简要介绍聚氯乙烯发展状况及其性质、用途，工艺方法选择的基础上，重点介绍了采用悬浮聚合法生产PVC的工艺过程，产量为年产9500吨。设计的主要内容有：1、生产能力计算；2、原料及制备；3、物料衡算、热量衡算；4、工艺参数确定；5、聚合反应釜计算；6、产物后处理工序。设计图纸包括1张工艺流程图；1张聚合釜装配图。
本设计旨在理论学习的基础上，结合生产实践，熟悉工艺流程、生产方案的选择、设备的选型等，掌握工艺设计中的物料衡算、能量衡算、设备的计算、选型，对参考文献的查阅与学习等的方法。
由于设计者的理论知识有限，设计经验的缺乏，在设计的过程中难免会有一些不足和错误之处，敬请各位老师指评指正。

第1章 概述

1.1聚氯乙烯简介
1.1.1 聚氯乙烯的理化性能
⑴ 典型的物理性质
外观 ﹕ 白色粉末 密度 ﹕ 1.35—1.45g/cm3 表观密度﹕0.4—0.65 g/cm3
比热容﹕1.045—1.463J/（g.℃）
热导率﹕2.1kW/（m.K）
颗粒大小﹕悬浮聚合﹕60-150μm 本体聚合﹕30—80μm 糊树脂﹕0.1-2μm 掺混﹕20-80μm
⑵ 热 性 能
无明显熔点 85℃以下呈玻璃态，85-175℃呈弹态，175-190℃为熔融状态，190-200℃属粘流态，软化点﹕75-85℃，加热到130℃以上时变成皮革状，同时分解变色，长期加热后分解脱出氯化氢。
⑶燃烧性能
PVC在火焰上能燃烧，并降解释放出HCl，CO和苯等低分子量化合物，离火自熄。
⑷电性能
PVC耐电击穿，它对于交流电和直流电的绝缘能力可与硬橡胶媲美，其介电性能与温度，增塑性，稳定性等因素有关。
⑸老化性能
较耐老化，但在光照（尤其光波长为270-310nm时）和氧化作用下会缓慢分解，释放出HCl，形成羰基，共轭双键而变色。
⑹化学稳定性
聚氯乙烯塑化加工制品的化学稳定性较高，常温下，能耐任何浓度的盐酸，能耐90%的硫酸，能耐50%~60%的硝酸。能耐25%以下的烧碱，对盐类也相当稳定。
⑺耐溶剂性
除了芳烃（苯，二甲苯），苯胺，二甲基酰胺，四氢呋喃，含氯烃（二氯甲烷，四氯化碳，氯化烯）酮，酯类以外，对水，汽油和酒精均稳定。
⑻机械性能
聚氯乙烯抗冲击强度较高，常温常压下可达10MPa。[1]

1.1.2聚氯乙烯树脂的用途
聚氯乙烯树脂系属于力学性能、电气性能及耐化学腐蚀性能较好的热塑性塑料之一。根据不同规格的聚氯乙烯高聚物，采用不同塑化配方和加工方法可制成硬质和软质制品。一般各型号的用途如表1.1 所示：
表1-1 各型号聚氯乙烯树脂的用途
型号 用途
XJ-1 SG-1 高级电缆绝缘层、保护层
SG-2 SG-3 电缆、电线绝缘层、保护层等软制品、蓄电池隔板
XJ-3 SG-4 薄膜农膜、雨衣、战备物资及工业包装、软管、鞋料、人造革底层
XJ-4 SG-5 硬管、硬片、透明瓶、包装硬软片及塑料印花纸
XJ-5 SG-6 硬板、唱片、管件、焊条、纱管、玩具、透明硬件
XJ-6 SG-7 过氯乙烯树脂及注塑加工制品
SG-8 唱片、型材、家电壳体、食品包装及替代有机玻璃制品
另外，塑料加工行业在生产高质量制品时，往往选择疏松型树脂为原料，如高绝缘级电缆料【体积电阻率ρV可达到（1.5~3）×1014Ω·cm以上】，高透明性输液袋、瓶料、包装透明片材、“鱼眼”杂质少的透明唱片以及白色制品等。由于疏松型树脂具有较好的塑化性能，也广泛地用于粉料直接挤塑等过程，以满足加工工艺的特殊需要。
随着树脂型号增大，分子量及黏度减小，产品机械强度也随之下降；但玻璃化温度（Tg）有所降低，则使成型加工温度低，流动性好而易于加工。有如此多种类的树脂，选型的时候也有些基本原则：
① 一般对强度及电性能要求高的制品，宜选用SG-1、SG-2型；
② 对于强度要求不高，为便于加工，如薄膜、凉鞋，宜选用SG-3型；③ 一般硬制品（如硬板和硬管）类，由于不加或少加增塑剂，成型温度较高，宜选用SG-5、SG-6型，以降低加工温度；而SG-5、SG-6型分子量低，易发生热分解，在加工配方中常需加较多的热稳定剂，以提高其热加工的稳定性；
④ 对白色制品或透明制品，宜选用SG型；
⑤ 制糊用工艺如搪塑及人造革底层之类产品，宜选用吸增塑剂小的XJ型树脂，以保证糊的流动性。
1.2聚氯乙烯配方
表1-2 聚氯乙烯生产配方[3]
原 料 名 称
相对分子质量
摩 尔 比
质 量/kg
投 料 量/kg
氯乙烯
62.50
1.0
62.5
100
软水
18.02
6.9
125.0
200
聚乙烯醇

0.75
1.2
IPP（引发剂）
206.19
1.21×10-3
0.25
0.4
抗鱼眼剂

由于用量较少，故可忽略不计
防粘釜剂
丙酮缩氨基硫脲（终止剂）

第2章 聚氯乙烯生产工艺流程设计

2.1 聚氯乙烯生产工艺流程简述
悬浮聚合过程是向聚合釜中加入无离子水和悬浮剂，加入引发剂后密封聚合釜， 真空脱除釜内空气和溶于物料中的氧，然后加入单体氯乙烯之后开始升温、搅拌、反应开始后维持温度在50℃左右，压力0.88~1.22MPa，当转化率达到70%左右开始降压，在压力降至0.13~0.48MPa时即可停止反应。聚合完毕后抽出未反应单体、浆料进行气提，回收氯乙烯单体。抽出气体后的浆料进行离心分离，使氯乙烯含水25%，再进入干燥器干燥至含水0.3%~0.4%，过筛后即得产品。
聚合釜中，使用表面张力和用量均较小的分散剂，聚合的中后期采用高速搅拌，有利于生成体积较大、表面膨胀、表皮多孔、内部疏松的树脂颗粒——疏松型树脂。反之，则生成紧密型树脂。

2.2 聚氯乙烯生产工艺流程操作步骤

2.2.1 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57±0.2℃，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 Kpa时，将釜内浆料升温至70℃左右，进行真空回收，真空度为500 mmHg～550mmHg，最后浆料中的氯乙烯含量在700μg/g。然后进入放料操作。

2.2.2 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。

2.2.3 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400μg/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1～5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]

图2-1 聚氯乙烯生产工艺流程

第3章 物料衡算

3.1 车间物料衡算

3.1.1主要工艺参数
①产品类型：选用疏松型。
②聚合反应时间：5h
③聚合温度：57 OC
④操作周期：9h

3.1.2 生产任务的计算
年产9500吨聚氯乙烯，年平均操作时数8000小时
聚氯乙烯小时生产量（8000h）：9500÷8000= 1.1875×103 (kg/h)
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，过高的转化率需要更长的反应时间，因而经济上不合算，而且超过85%—95%以后，树脂的热稳定性变坏，工业上生产硬质PVC塑料制品用树脂，则转化率要求大约为90%。
X·90%=1.1875×103kg
X=1.1875×103÷90%=1.3194×103kg
∴每小时要合成氯乙烯1.3194×103 kg
产物气冷凝，精馏等收率为96.6%
进入精馏系统的VCM的量：
1319.4÷96.6%= 1365.83 (kg)
1365.83÷62.5=21.85 (kmol)

表3-1 乙烯悬浮聚合操作周期
工序
设计值/min
 1、水相加料
30
 2、抽真空
15
 3、加VCM
15
4、加热到570C 
30
5、恒温聚合时间
300
6、回收单体
60
7、出料
30
 8、清釡
60
 聚合周期
540（9h）

3.1.3投入单体的计算
投入单体的计算：投料系数为0.80 、釡的体积为20m3、在20摄氏度时，ρVCM=911 kg/m3 ρH2O= 997.7kg/m3
设每次投入单体的质量为 X
则 X/911+ 1.8X/997.7=20×0.80
以20m3釡为例，每次投入单体5513.7kg。因转化率为90%,则反应得到树脂G1=5513.7×90%=4962.4kg, 回收时损失的VCM为0.25%
则G2=4962.4×0.25%=12.4kg
放空时损失为0.51%，则G3=4962.4×0.51%=25.3kg
浆料损失为0.05%，则G4=4962.4×0.05%=2.5kg
汽提损失为0.1%，则G5=4962.4×0.1%=0.5kg
离心干燥损失为0.38%，则G6=4962.4×0.38%=18.9kg
精馏时损失为3.5%，则G7=4962.4×3.5%=173.7kg
包装时损失为0.21%，则G8=4962.4×0.21%=10.4kg
反应前物料G=5513.7kg，根据物料平衡原理：
G=G1+G2+···+G9
=4962.4+12.4+25.3+2.5+0.5+18.9+173.7+10.4+307.6=5513.7kg
3.2 聚合釜的物料衡算

3.2.1釡数及投料系数的台数的确定
因为每台釡年平均要工作8000小时，而每生产一次的周期为9小时，年投料量（VCM）为10555.6吨，每釡的出料量为10.69吨，选择投料系数为0.8，先用70 m3的标准釡， VVCM=10555.6×1000/837=12611.2 m3
V水=1.8×10555.6×1000/997.7=19043.88 m3
所需要釡的台数为(12611.2 +19043.88)/( 70×0.8×8000/9)= 0.64台，取整数为1台。调整后的投料系数为0.63
实际的投料系数计算： (12611.2 +19043.88)/( 70×1×800)= 0.57可取0.57
每个釡所需的VCM的体积为：12611.2/(1×(8000/9))= 14.2 m3
每釡所需的水的体积为：19043.88/(1×(8000/9))= 21.4 m3
　　原料的配比
表3-2 原料配方
原料
VCM
水
引发剂
分散剂
其他助剂
重量，kg
11875.05
21375.09
4.75
9.5
适量

3.2.2 聚合釜的生产计算
以70 m3釡生产为例，分述如下：
（1）投料
投料温度为20℃，单体14.2m3，水21.4m3，
投料体积：14.2+21.4=35.6m3 ；
空余（气相）体积：70-35.6=34.4m3
（2）升温
升温到期60℃，单体重度d依温度t变化d=0.9471-0.001746t-0.00000324t2
得： 20℃时 d=0.910 ； 57℃ 时 d=0.83
单体在57℃时体积增加到：14.2×0.91/0.83=15.6m3
物料总体积：15.6+21.4=37m3
空余（气相）体积：70－37=33m3
（3）反应结束：转化率为90%，树脂真实密度为1.4 kg/ m3
则此时树脂体积：14.2×90%×0.83/1.4=7.577 m3
未聚合单体体积：14.2×0.1=1.42 m3
物料总体积：21.4+7.577+1.42=30.397m3
空余（气相）体积：70-30.397=39.603m3
表3-3物料衡算汇总表
损失
损失率 / %
损失前的重量 / t
筛分
0.21
9,519.95
干燥
0.13
9,532.3
离心
0.25
9,556.05
混料
0.01
9,557
汽提
0.1
9,566.5
出料
0.001
9,566.595
聚合
0.79
9,641.645

第4章 热量衡算

4.1 聚合釜热量衡算

4.1.1 参数设定
QT——设备或系统内物料与外界交换热量之和(传入热量为正，传出热量为负），KJ；
Q1——由于物料温度变化，系统与外界交换的热量（升温为正，降温为负），KJ；
Q2——由于物料发生各种变化，系统与外界的交换的热量（吸热为正，放热为负），KJ；
Q3——由于设备温度改变，系统与外界交换的热量（设备升温为正，设备降温为负），KJ；
Q4——设备向外界环境散失的热量（操作温度高于环境温度为正，操作温度低于环境温度为负），KJ。
根据热量守恒定律，得 QT=Q1＋Q2＋Q3＋Q4
其中
Q1=
Q2= W∆Hr∆x/M
Q3=ΣWi CPi ∆Tm
Q4=3.6×ΣAiαi (Ti－T0)×t
固体和液体热容可以采用柯普定律[5]计算
C(KJ/Kg.℃)=4.184×Ca×n/M
式中 Ca——基团的比热容，KJ/(Kg.℃)
n——分子中同一元素的原子数
M——化合物的分子量， Kg/Kmol
单体的热容可以采用Missenard法基团贡献值[6]计算

表4-1 Missenard法基团贡献值
基团
—CH3
—CH—
—O—
O=C—O
—C=O
贡献J/mol·K
9.55
5.7
7.0
13.8
10.2
则IPP的比热为：
C1=4.184×（9.55×4+5.7×2+7.0+13.8×2+10.2×2）/206.19=2.12 KJ/(Kg.℃)
经查有关资料知：
氯乙烯的比热为：C3=1.59KJ/(Kg.℃)
水的比热为：C4=4.18 KJ/(Kg.℃)
聚乙烯醇比热为：C5=1.67 KJ/(Kg.℃)
聚氯乙烯的比热为：C6=0.9675 KJ/(Kg.℃)
表4-2 物料比热表（KJ/(Kg.℃)）
物料种类
比热KJ/(Kg.℃)
IPP
2.12
氯乙烯
1.59
水
4.18
聚乙烯醇
1.67
聚氯乙烯
0.9675
氯乙烯的聚合热为：95.88KJ/mol=1534KJ/kg

4.1.2 混合热和搅拌热的考虑
由于溶质的量很少，混合热可忽略不计。
搅拌设备中的物料为低黏度流体，搅拌热也可忽略不计。

4.2 回流冷凝器热负荷的考虑
由于反应中严格控制反应温度恒定，冷凝器中的回流量极少，所以对冷凝器热负荷不予考虑。

4.3 物料带入聚合釜的热量
以0℃的一批物料为基准，设进料温度为20℃，则物料带入聚合釜的热量为：
Q1=2.12×4.75×20+1.59×11875.05×20+4.18×21375.09×20+1.67×9.5×20
=2.2×10６KJ
4.4 聚合反应放出的热量
以一批物料为基准，则聚合反应放出的热量为：
Q2=24.64×9600=2.36×10５KJ
4.5 物料带出聚合釜的热量
以一批物料0℃为基准，物料流出的温度为60℃，则物料升温所需要的热量为：
Q3=（2.12×4.75+0.9675×9600+4.18×21375.09+1.67×9.5+1.59×1.19×10３）×（60-0）=6.03×10６KJ
4.6 反应过程需要加入的热量
根据热量衡算进入系统的热量=出系统的热量，则反应过程所需加入的热量为（设热损失为10%）：
∆Q=（Q3+ Q2-Q1）/（1-10%）=（6.03×10６+2.36×10５-2.2×10６）/90%=6.72×10６kJ
4.7 加热水的用量:
根据式: Q=mCPΔT 得
m=Q/ CPΔT
热水进口温度为99℃,出口温度为60℃。水CP=4.22kJ/kg.K
m=6.72×10６/4.22/39
=4.08×10４kg
4.8 冷却水的用量：
根据式: Q= mCPΔT 得
m=Q/ CPΔT
冷却水进口温度为29℃,出口温度为26℃。水CP=4.22kJ/kg.K
m=2.36×10５/4.22×3
=1.86×10４kg

　　　　　表4-3 整套装置的热量衡算表：

传入热量（×105KJ）
传出热量（×105KJ）
物料带入聚合釜的热量Q1
　　　 22
——
聚合反应放出的热Q2
2.36
——
物料带出的热量Q3
——
　　　　60.3
反应过程需要加入的热量Q4
67.2
——
损失热量Q5
——
　　　　31.26
Σ
91.56
　　　　91.56
加热水用量
冷却水用量
0.408kg
0.186kg

4.9传热面积
①最高热负荷Qmax
Qmax=330GR/t
57℃时 T1/2(EHP)=2h 查表得热负荷分布指数 R=1.4
Qmax=330×52.5×1000×1.05×1.4/4.5=7835.7KW
②平均温差Δt
Δt=(47-17)/In(47/17)=30℃
③总传热面积F
F=Q/KΔt=7835.7×1000/(200×30)= 1305.95m2
表4-4热量衡算汇总表
物料带入热量 Q1/（KJ/h）
1.03×105
聚合热 Q2水/（KJ/h）
5.3×106
搅拌热ΔH/（KJ/h）
586800
物料升温吸热 Q3/（KJ/h）
1.64×105
物料带出热 Q4/（KJ/h）
3.4×105
釜表面散热 Q5/（KJ/h）
2.65×106
冷却水带走热 Q6/（KJ/h）
2.84×106
循环水用量 W/（KJ/h）
2.3×104

第5章 设备工艺设计

5.1 聚合釜的设计

5.1.1 生产周期或生产批数
2P·d-1

5.1.2 根据年产量确定每批进料量

W=250556.5725kg/P

5.1.3 选择反应器装料系数
φ=VR/VT[7] （φ取0.85）
VR——反应液体积，m3
VT——反应器实际体积，m3

5.1.4 计算反应器体积
氯乙烯密度[12]ρ1=0.831×103kg/ m3
过氧化二碳酸二异丙酯密度[12]ρ2=1.08×103kg/ m3
聚乙烯醇密度[12]ρ3=1.0002×103kg/ m3
水密度[12]ρ4=1.00×103kg/ m3
算得ρm=0.9393×103kg/ m3
ρm——反应液混合密度，kg·m-3
VR=W/ρm=250556.5725/0.9393×103=266.748 m3
VT=266.748/0.85=313.821m3
VTi= VT/nT
VTi=313.821/10=31.38 m3
取聚合釜VN=32 m3
取D=2650mm，则直边高H=5000mm
每一米圆筒容积Vt=32/5=6.4m3
釜体实际高度H1=H+2×D/4=5+2×2.65/4=6.4 m

5.1.5 聚合釜壁厚的计算
由公式[15]
S=得：
式中：Pc—计算压力，取Pc=1.1MPa；Di=2650mm；ф=0.9；设计温度为150℃
查[8]得16MnR在150℃的[σ]t=170MPa
S=1.1×2650/（2×170×0.9 -1.1）=9.58mm
取腐蚀余量C2=1.1mm，钢板厚度负偏差C1=0.8mm，
则 Sn=S+C1+C2=9.58+0.8+1.1=11.48mm
圆整后取Sn=12mm。复验Sn×6%=12×0.06=0.72 mm＜0.8mm，故不能取C1=0.8，取C1=0.7重新计算：Sn=S+C1+C2=9.58+0.7+1.1=11.38mm，圆整后取Sn=12mm。复验，Sn×6%=12×0.06=0.72 mm＞0.7mm，故最后取C1=0.7 mm。该聚合釜体可用12mm厚的16MnR钢板制造。
因为内压要比外压大，所以按强度计算内筒的壁厚一定能满足外压稳定的要求。因此，本设计中未做外压的设计。

5.2 汽提塔
选用穿流式（无溢流管）的筛板的汽提塔。这种处理浆料的筛板塔，采用无溢流管式大孔径筛板，筛孔直径选用20mm，筛板有效开孔率选用11%。为使浆料经处理后，残留单体降到400ppm以下，汽提塔内设置20块筛板保持板间距离300mm。为保证气液接触时筛板上泡沫高度的均匀，空塔气速在1m/s，筛板孔速10m/s，物料停留时间表4~8分钟。

5.3 混料槽
采用搅拌型式的混料槽，耙齿与压缩空气组合由于转速很低，底轴瓦内采用连续式注水结构。底部的出料小罐中，设置相对直径较大的平浆式搅拌叶，使搅拌速度达到较高值，以防止出料区因树脂沉积而堵塞。该混合槽的主要技术参数：
转 速： 8~12 r/min
电机功率： 7.5~10 kW

5.4 离心机
采用三足式离心机，主要特点是对各种产品适应性较强。即悬浮液料进入转鼓后，在离心力的作用下固液分离，是依靠多孔转鼓上的滤网滤布来实现。采用最简单的“SS”型号的足式上部卸料离心机其特点是结构简单，电机通过三角皮带直接带动转鼓轴上的皮带轮驱动转鼓旋转，完成固液分离后停机铲出。

5.5 干燥器
选用气流干燥器，它的特点是：
1.工艺流程与设备简单，投资少。
2.生产能力连续化，干燥均匀，操作控制方便。
3.干燥速度快，能力大，很适合热敏感性的物料干燥。
4.气流干燥器是一根管线，聚氯乙烯生产的气流干燥速度，一般设计在14~21m/s之间，停留时间2秒左右。热风可高达160℃，热交换效率高。采用螺旋输送器将湿物料加入气流干燥管内。

第6章 环境保护

6. 1废水的治理
针对含悬浮物废水的治理一般是作为一级处理。常用的方法有筛分法、沉降法、过滤法、气泡浮上法、离心分离法等，使废水与悬浮物分离排放。本设计中对废水的治理采用混凝沉降法。
混凝沉降法
混凝沉降常用于处理沉降速度小于1cm/min的细小悬浮物以及去除重金属盐类、有机物、颜色、油份等。
混凝沉降即在混凝沉降设备内投放一定数量的混凝剂，经急速搅拌、缓速搅拌，使之混合后发生反应生成絮状物，进行沉降（约60~90min）后分离。
投入混凝剂的作用是水中胶体悬浮颗粒附聚搭接成较大颗粒或絮状物，便于沉淀分离。当单用混凝剂不能取得良好效果时，则需投加助凝剂。
采用聚合氯化铝作为混凝剂、水玻璃作为助凝剂。
聚合氯化铝作为混凝剂的特点：
1 除悬浮物效率高，药剂用量少，过滤性能好，温度影响小，适用于PH=5~9和含高悬浮物浓度的废水。
2 操作方便，腐蚀性小，劳动条件较好。
3 使用设备简单，处理费用低。
水玻璃作为助凝剂的特点：
1 适用于与硫酸亚铁和铝盐混凝剂同时使用，加快凝聚。
2 对温度低、悬浮物浓度低的废水，助凝效果更好。
3 必须在投加混凝剂前加入。
6. 2废渣的治理　　　　　　　　　　　　　　　　　　
对于PVC的生产过程中产生的主要废渣来源于电石渣。一般湿式发生器排出的电石渣浆含量在5~15%。
对于电石渣浆的处理，除将电石渣浆增稠到40~50%的糊状物用于建筑行业外，电石污水送到污水处理站，经清污分流后，与其它分厂的酸性水进行中和处理后排出。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
6. 3废渣的治理
VCM外逸到空气中，以分馏尾排处最为严重，约为10%左右，一般情况下，大致损失标准电石10~15kg/t PVC,另外，聚合釜、槽轴封也有不同程度的泄露，其次合成的压缩机岗位泄露也较为严重。
VCM漏入空气中，既增加了产品成本，重要的是因为VCM是世界上公认的致癌物质，严重危及了人民的身体健康。
VCM经呼吸道进入人体内，液体接触皮肤时也可吸收一部分VCM，约有82%又经肺呼出，其余参与体内代谢，氧化成氯乙醇、氯乙醛由尿中排出，一部分VCM在肝微粒体的作用下形成氧化氯乙烯。可导致肝细胞增生，肝纤维化网状内皮系增生、肝血管肉瘤、肢端溶解症等。
我国VCM空气中的允许浓度为11.7PPm。 对于VCM的污染改善，可采取以下几种办法：
1 减轻粘釜，延长清釜周期。
2 高压水清釜：聚合密闭入料，聚合釜开盖前加水排气回收氯乙烯。
3 沉析槽密闭回收VCM。
4 尾排回收，残液回收VCM。

参考文献

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