年產10萬噸氯乙烯、聚氯乙烯合成裝置工藝設計-資料下載頁

【導讀】題目年產8萬噸氯乙烯、聚氯乙烯合成裝置工藝設計。院系化學與環境工程學院。專業化學工程與工藝。完成畢業設計（論文）時間2020年5月

　　

【正文】 ???????? DibDidDibp 42 ????????? ）（ )( s ??????? ????????????? ???? Dibpp DiHBAN )( )( )(7 ???????? ??? ??????? ? 6 3 ???? kWWdnNN p 2052 0 5 2 8 5353 ??????? ? 夾套傳熱面積的計算 被攪拌側對流傳熱系數 被攪拌液體側的 對流傳熱系數 j? 的計算采用 佐野雄二推薦的關聯式計算，即 34 ????????????????????? DbDdvDNu j ? （ ） 式中 ??DNu jj ?，表示被攪拌液體對有夾套容器內壁的對流傳熱系數的準數，無因次； ??pc?Pr ，表示物性對傳熱系數影響的準數，無因次； ? —— 單位 質量被攪拌液體消耗的攪拌功率， W/kg； v —— 被攪拌液體的運動粘度， m2/s； ? —— 被攪拌液體的平均傳熱系數； pc —— 被攪拌液體的平均比熱容。 2020 屆化學工程與工藝專業畢業 設計（論文） 21 被攪拌液體的平均傳熱系數可按下式計算： 122121222121 2 K???? ????????? （ ） 式中 1? —— 為分散相即氯乙烯的質量分數 ， ； 2? —— 為連續相即水的質量分數 ， ； 1? —— 為分散相 氯乙烯的 熱導率 ， )/( KmW ? ； 2? —— 為連續相的熱導率 ， )/( KmW ? ； 12K —— 為二元作用校正系數， )3/)1(e xp ( 1212 ????K ，其中， 12? 為兩組分的熱導率的比值，其中數值大者作為分母，故 112?? 。 所以有 )3/ x p ( 22?????? ???????????? )/( KmW ?????? ? 被攪拌液體的平均比熱容按下式計算 212211 mm mcmccp ??? （ ） 式中 1c —— 分散相氯乙烯的比熱容，查得氯乙烯在 50℃ 時的比熱容為 ℃）（ ?kgJ / ； 1m —— 分散相氯乙烯的質量， kg； 2c —— 連續相水的比熱容，查的水在 50℃ 的比熱容為 ℃）（ ?kgJ / 6 ； 2m —— 連續相水的質量。 所以有 ℃）（ ????? ?????? kgJcp / 3333 由前面的計算可知， kgWHDiN /205280 22??????? ?? smv / 2 274 ?? ???? 馮松：年產 8 萬噸氯乙烯、聚氯乙烯合成裝置工藝設計 22 )( 4 ????????? ??????????? ?vD? 4 ????? ???pc 34 ????????????????????? DbDdvDDj ??? ??????j? 所以有 )/( 1 2 1 2 ℃?? mWj? 夾套側對流傳熱系數 夾套側冷卻水對流傳熱系數 ? 采用 下式計算 ???????? ?????????? ceise DDVD ?? （ ） 式中 ?? eDNu ?? ，表示對流傳熱系數的準數，無因次； ??c?Pr ，表示物性對傳熱系數影響的準數，無因次； wisV ??? ，流體在主體溫度下的粘度與在壁溫下的粘度之比，無因次； eD —— 當量直徑， m； ? —— 水的熱導系數， )/( KmW ? ； c —— 水的比熱容， ℃）（ ?kgJ / ； ? —— 流體在主體溫度下的粘度， sPa? ； w? —— 流體在壁溫下的粘度， sPa? 。 下面計算夾套中水的流速 u。夾套中的水的平均溫度為 30℃ ，查得其物性參數如下： 比熱容 )/(4174 ℃?? kgJc 2020 屆化學工程與工藝專業畢業 設計（論文） 23 導熱系數 )/(W61 ℃?? m? 密度 3m/?? 粘度 sPa100 0 4 ??? ?? 需要 移除的熱量為 T Mm??? 聚平均Q （ ） 式中 平均Q —— 聚合過程中的平均放熱速率， W ； 聚Q —— 氯乙烯的聚合熱， ； m —— 氯乙烯重量， g； M —— 氯乙烯的摩爾質量， ； T—— 聚合時間， s。 所以 WQ 7 5 7 3 5 53 6 0 04 ?? ???? 冷卻水的質量流率： skgttc Qm / 4 2635)( 12 ????? 夾套中水的流率： EPmu ?? ?/ 式中 P —— 螺距， ； E —— 夾套的環隙寬度， ； 所以 smu / 5/ ??? mED e ???? ????? ? ?uD e 0 00 8 0 17 4Pr ???? ??c ?????? ??????? ? 所以得到 馮松：年產 8 萬噸氯乙烯、聚氯乙烯合成裝置工藝設計 24 )/( 1 5 1 8 2 ℃?? mW? 總傳熱系數 求總傳熱系數 K（忽略污垢熱阻） 2211111 ?????? ????jK （ ） 式中 j? —— 被攪拌側液體的對流傳熱系數， )/( KmW ? ； ? —— 夾套側冷卻水對流傳熱系數， )/( KmW ? ； 1? —— 筒體的厚度， ； 1? —— 筒體材料的導熱系數， 45 )/( KmW ? ； 2? —— 內寸材料的厚度， ； 2? —— 內寸材料的導熱系數， 17 )/( KmW ? ； 所以 )/(1745 1 5 1 811 1 KmWK ?????? 夾套傳熱面積 夾套傳熱面積由 mAtKQ ?? 可以計算夾套傳熱面積 A， ℃35502550ln)4550()1550(ln2121 ??????????????tttttm 21 97 75 7 3 55K QA mtm ????? 而聚合釜的傳熱面積 （按最小 傳熱面積計算） 為 mFD iHF ??????? 封夾? 該傳熱面積 大 于所需的傳熱面積 ，符合設計要求 。 以上計算只 是在平均放熱速率下所需要的傳熱面積，然而氯乙烯聚合是一個自加速效應很明顯的聚合反應，尤其在聚合反應后期， 體系的粘度增大， 自加速反應速率很快，放出的2020 屆化學工程與工藝專業畢業 設計（論文） 25 熱量很多，約為 ， 同 時 隨著聚合反應的進行，體系的體積也將減小， 聚合釜內的給熱系數也會急劇減小， 如 表 43 所示： 表 43 聚合傳熱系數變化表 釜內物料 )/(, 2 KmWj ?? 水 緊 密型樹脂初期 后期 疏松型樹脂初期 后期 3500～ 5800 2300～ 2500 1500～ 1700 2500～ 2800 1200 此時 夾套的傳熱面積不能滿足傳熱要求，因此需要 采取其他措施來強化傳熱，如增大夾套中水的流速，在夾套上增加擾流管， 在聚合釜中安裝內冷管等。 聚合釜設計圖見附圖 3。 馮松：年產 8 萬噸氯乙烯、聚氯乙烯合成裝置工藝設計 26 收獲 與感想 經 過查閱大量文獻資料，了解了氯乙烯和聚合氯乙烯的生產發展歷史，以及生產現狀，確立了 乙烯氧氯化法是目前生產聚氯乙烯最為經濟、環保的生產工藝， 設計出了年產 8 萬噸氯乙烯和聚氯乙烯主 體設備 —— 裂解爐和聚合釜， 確定了這兩個設備的主體尺寸，并選擇了聚合釜的主體材質 ，最后繪制了這兩個設備的 CAD 圖 。 通過這次設計我們學到了很多新的知識，同時也整合了大學四年所學，在賴老師的精心教導下，加深了我們工程的觀念。 在設計過程中由于缺少一些相關的數據 及設計經驗 ，使得本設計存在一些缺陷，但是從已知的數據推算設計的這些設備， 也具有相當的參考價值。 2020 屆化學工程與工藝專業畢業 設計（論文） 27 致 謝 本設計是在賴慶柯 老師的 精 心指導下完成的，他對我們要求嚴格，每一周都用很多時間給我們解答在設計過程中遇到的疑難問題。在做畢業設計期間也得到了同組張友利、 鄧小蘭、張志華等同學的幫助，正是因為老師和同學們的幫助才使我得以順利的完成本設計。 同時，也要 感謝在這大學四年里各位老師和同學對我的照顧與關懷。 最后，向參加本論文答辯的全體老師、同學致以誠摯的謝意。 馮松：年產 8 萬噸氯乙烯、聚氯乙烯合成裝置工藝設計 28 參考文獻 [ 1 ] 劉嶺梅 , 董素芳 , 趙素梅 . 聚氯乙烯工業生產技術新進展 [J]. 聚氯乙烯 , 2020, (7):13, 10. [ 2 ] 劉嶺梅 . 乙烯氧氯化法氯乙烯技術進展 [J]. 中國氯堿 , 2020, (4):1445. [ 3 ] 戴文權 , 楊春輝 .聚氯乙烯聚合釜技術進展 [J]. 聚氯 乙烯 , 2020, (5):4245. [ 4 ] 潘海天 , 氯乙烯聚合釜傳熱和操作參數設計計算 [J]. 化學工程 , 1996, 24(4):6467. [ 5 ] 賈紹義 , 柴誠敬 . 化工原理課程設計 [M]. 天津 : 天津大學出版社 , 2020. [ 6 ] 柴誠敬 , 張國亮 .化工流體流動與傳熱 [M]. 北京 :化學工業出版社 , 2020. [ 7 ] 刁玉偉 , 王立葉 , 喻健良 .化工設備機械基礎 [M]. 大連 :大連理工大學出版社 , 2020. [ 8 ] 董大勤 .化工設備機械基礎 [M]. 北京 :化學工 業出版社 , 2020. [ 9 ] 譚天恩 , 竇梅 , 周明華 .化工原理 (上冊 )[M]. 北京 :化學工業出版社 , 2020. [10] 邵玉霞等 .化工制圖 [M]. 北京 : 化學工業出版社 , 1989:178213. [11] 霍華德 . . 化學反應器設計 (第一卷 ) [M].北京 :化學工業出版社 , 1982. [12] Shigang Long, Machun Xia, Zhiquan Wang, Qingming Meng, Xinhua Feng, Ming Mao, Feng Cao. Offgas Treatment in Dechlorination process of PVC[J]. Stell research int, 2020(10). 2020 屆化學工程與工藝專業畢業 設計（論文） 29 1231對流段爐管；2蒸汽發生盤管；3爐體編號張共張第版 次比 例 位 號 項 目 會 簽2020年5月日 期 審 定 審 核 學 號馮 松制 圖裂解爐對流段設計圖重慶三峽學院畢業設計附圖202020010228 附圖 1 裂解爐對流段設計圖 馮松：年產 8 萬噸氯乙烯、聚氯乙烯合成裝置工藝設計 30 配用法蘭 ()平焊法蘭 25 160平焊法蘭 25 160平焊法蘭 25 190平焊法蘭 25 190平焊法蘭 25 230平焊法蘭 25 230附圖26mm厚熱軋鋼板100mm厚耐火磚編 號張共張第版次比 例 位 號 項 目 會 簽2010年5月日 期 審 定 審 核 學 號馮 松制 圖裂解爐設計圖重慶三峽學院畢業設計管口編號公稱直徑（）作 用預熱段進