畢業設計-年產5萬噸聚氯乙烯生產氯乙烯車間工段的設計-資料下載頁

【導讀】連心化工合成工段的生產原理、流程進行物料衡算、能量衡算，進行主要設備的設計和選型，管道的設計和選型，并對三廢處理安全防火技術進行描述，同時畫出整個設計圖。國內外pvc發展狀況及發展趨勢············2. 單體合成工藝路線···················3. 聚合工藝實踐方法···················7. 本體法聚合生產工藝···············7. 最佳的配方、后處理設備的選擇·············9. 原料及產品性能············錯誤!自由基聚合機理················12. 鏈反應動力學機理···············12. 成粒機理與顆粒形態··············13. 影響聚合及產品質量的因素·············

　　

【正文】 5 oC）（ = ） 尾氣組成 平衡液相 尾氣量 V 尾 kgf/cm2 kgf/cm2 yi 組成 xi kmol/h kg/h VC C2H2 惰氣 ∞ ∞ 0 ? 尾氣中 VC的摩爾分率為 ，尾氣中 VC損失量為 （ 2）低沸塔頂出氣量 V 低 尾凝進料有兩股，即全 凝氣 V 全 和低沸塔頂冷凝器未凝氣 V 低 ，尾凝器出料為尾凝器凝液 L 液 和排空 V 全 尾凝器進料有兩股，其物料平衡式： V 全 +V 低 =V 尾 +L 尾 可將尾凝（公式）看作理論塔板數無窮多的冷凝吸收塔，故其吸收率等于吸收因子， 沈陽化工大學畢業設計說明書 第一章 總論 25 因各組分的吸收率等于吸收因子，即操作液氣比 L/V 對不同的組分而言是相同的，所以不同組分間吸收率之比等于相平衡常數之比的倒數，冷凝吸收過程的關鍵組分取 VC，若假定 VC 的吸收率后，則其它組分的吸收率即可求出，尾凝器的物料進出口溫度為 25oC和 15 oC，其平均溫度為 5 oC，則在操作條件下，各組分的平衡常 數計算如表 13。 表 13 平衡常數計算 組分 VC C2H2 EDC H2O poi （ 5 oC）kgf/cm2 310?? ki （ 5 oC） kgf/cm2 310?? 兩個組份的吸收率與相平衡常數之間的關系： kkCuCuijji ? ，式中 CuCu ji, 組分 i， j的吸收率。 kk ji, 組分 i， j 的相平衡常數。 對各個組分也存在下列關系： V 全 i+V 低 i =V 尾 i+L 尾 i L 尾 i= )( vvii 低全 ?Cu i 則 V 低 i= vCuviii1 全尾 ?? 其中： V 全 i—— 全凝器未凝氣中組分 i的量 V 低 —— 低沸塔頂氣體中組分 i 的量 V 尾 i—— 排空尾氣中組分 i的量 L 尾 i—— 尾凝器凝液中組分 i的量 假設關鍵組分 VC 的吸收率： Cu（ VC） =，則 沈陽化工大學畢業設計說明書 第一章 總論 26 Cu（ C2H2） = 060 289 351 ?? Cu（ EDC） = ?? Cu（ H2O） = 3 ??? EDC 和 H2O的吸收率計算值遠大于 1，表示能全部冷凝，低沸塔頂 VC 和 C2H2出氣量： V 低（ vc） = h/km ??? V 低（ C2H2） = h/km ??? 由低沸塔頂氣相組成校驗塔頂溫度，若與規定操作條件 25oC相符，可以認為，VC 吸收率假設正確，否則再假設個 VC 吸收率值，重復計算直到滿意為止，低沸塔頂溫度校驗見表 14 表 14 低沸塔頂溫度校驗 組分 ki （ 5 oC） kgf/cm2 他頂氣體量 V 低 kmol/h 氣體組成 yi 平衡常數 xi VC C2H2 ? ? ? ≈ 1，表明 VC吸收率假設正確 （ 3）尾凝器物料計算 由式 V 全 +V 低 =V 尾 +L 尾 V 全 i+V 低 i =V 尾 i+L 尾 i 可得尾凝器物料橫算表 15 表 15 尾凝器物料橫算 組分 進料 出料 V 全 V 低 V 尾 L 尾 kmol/h kmol/h kmol/h kmol/h VC 沈陽化工大學畢業設計說明書 第一章 總論 27 C2H2 EDC 0 0 H2O 0 0 惰氣 0 ∑ 低沸塔 （ 1）低沸塔進料 水在 VC 中的溶解度為 %（ 25 oC），全凝器和尾凝器冷凝下來的物料，器含水 量超過溶解度，故先在分水器中分出部分水后，再進入低沸塔，從分水器的物料平衡表見表 16，可得有機層，即低沸塔進料量。 表 16 分水器物料平衡 組分 進料 出料 L 全 L 尾 L 總 水層 有機層 kmol/h kmol/h kmol/h kg/h kg/h kmol/h VC EDC C2H2 H2O ∑ （ 2）低沸塔物料平衡 由低沸塔進料量和塔頂出氣量可算出塔釜出料量，塔釜出料被送到高沸塔，低沸塔物料平衡見表 17。 表 17低沸塔物料平衡 組分 進料 +外回流 塔頂出料 塔釜出料 kmol/h xF kmol/h yD kmol/h xW 0 0 沈陽化工大學畢業設計說明書 第一章 總論 28 0 0 1 高沸塔 取 VC 為輕關鍵組分， EDC 為重關鍵組分，分離要求為塔頂產品中 EDC 含量不高 于 %，塔釜中 VC 含量不高于 60%，按清晰分割法，進行物料平衡計算 由 F=D+W 得： FxF=DxD+WxW，則可得塔頂產品量為 D=計算見表 18 表 18高沸塔物料平衡 組成 進料 塔頂出料 塔釜出料 kmol/h xF kmol/h yD kmol/h xW VC EDC C2H2 0 0 H2O 0 0 ∑ VC 工段熱量橫算及換熱器類型、冷凍機制冷能力核算 乙炔預冷器：原料乙炔氣經預冷器，由 30oC 冷卻到 7 oC，有 （ ）的水被冷凝， 原料乙炔氣經冷凝器需轉移的熱量為： Q=Q 顯 +Q 潛 其中 Q 顯 =∑ GiCpi△ T Q 潛 =G△ Hr 平均溫度 T= 730 ?? oC 其中 Qi—— 進入預冷器的組分的流量， kmol/h Cpi—— 組分在平均溫度下的熱熔， kcal/kmolk △ T—— 物料進出口溫度差 △ T=307=23oC G—— 預冷器脫除水分量， kg/h △ H0—— 水在 7oC時的汽化潛熱 △ Hr= 沈陽化工大學畢業設計說明書 第一章 總論 29 Q 顯 計算見表 19 表 19乙炔預冷器物料需脫除顯熱組分 組分 Gi Cpi △ T Q 潛 Q 潛 kmol/h kcal/kmol k oC kcal/h * = kcal/h C2H2 23 N2 23 O2 23 H2O 23 ∑ 23 2 能量橫算 氯化氫預冷器 氯化氫氣體進口 32 oC，出口 6 oC 鹽水進口 3 oC，出口 7 oC 1）求 Q 潛 G 水 采用進口流量，溫差 : △ T=326=26 oC 平均溫度： T= 192 632 ?? oC 表 20 氯化氫預冷器物料需脫除顯熱 組成 Gi Cpi △ T Q 顯 kmol/h kcal/kmolk oC kcal/h HCl 26 N2 26 H2 26 H2O 26 ∑ 2）求 Q 潛 Q 潛 =G*△ Hr=*=3）求 Q溶解熱 沈陽化工大學畢業設計說明書 第一章 總論 30 當析出鹽溶解度為 % 溶解熱： 220kcal/kg k 故 HCl 溶解放出熱： Q 溶 =G 水 *△ H 溶 =*220=原料 HCl 氣在預冷器中移除的熱量為： Q=++=Q 冷 ==*= 表 20 氯化氫預冷器物料需脫除顯熱 組成 Gi Cpi △ T Q 顯 kmol/h kcal/kmolk oC kcal/h HCl 20 N2 20 H2 20 H2O 20 ∑ 2）求 Q 潛 Q 潛 =G*△ Hr=*=3）求 Q溶解熱 當析出鹽溶解度為 % 溶解熱： 220kcal/kg k 故 HCl 溶解放出熱： Q 溶 =G 水 *△ H 溶 =*220=原料 HCl 氣在預冷器中移除的熱量為： Q= Q 顯 +Q 潛 +Q 溶 =++= kcal/h 采用 5 oC 鹽水作冷卻介質，溫升為 5 oC，考慮 15%的冷量損失， 15%鹽水熱熔為 kcal/kg oC（ 5 oC比重 的鹽水含 CaCl2 %（ W）比熱： kcal/kg oC） 冷量消耗為： Q 冷 ==* kcal/h= kcal/h 鹽水用量： Q 冷 / Cp鹽水 *5= 5* = kg/h 沈陽化工大學畢業設計說明書 第一章 總論 31 預冷器品均溫差：△ tm= 2 )510()1030( ???? 采用管式石墨冷卻器取傳熱系數 k=15kcal/m 2h oC 則傳熱面積： F=Q/k△ tm= *15 m? 選型： 型號為 。主要參數如下： 外殼直徑 900mm 公稱壓力 公稱面積 203 管子尺寸 ? 25? 管子數 588 管長 4500mm 管程數 Np 2 管子排列方式 正三角形 混合器冷凍脫水 混合器由 10 oC被冷卻到 15 oC 部分水汽被冷凝下來，同時溶解了部分氯化氫，冷凍脫水過程 混合器需移除的熱量： Q= Q 顯 +Q 水 +Q 溶 Q 潛 —— 冷凍脫水出口氣體降溫放出之顯熱， kcal/h。 Q 水 —— 水汽由 10 oC 冷凝為 15 oC液體，放出的熱量， kcal/h。 Q 溶 —— 10 oC 的 HCl 氣體冷卻到 15 oC 再溶解在水中再形成 40%鹽酸所放出的顯熱和溶解熱之和。 1）求 Q 潛 Q 潛 =∑ G iCpi△ T △ T=10（ 15） =25 oC 平均溫度 T= ??? 表 21 冷凍脫水顯熱 組成 Gi Cpi △ T Q 顯 kmol/h kcal/kmol k oC kcal/h C2H2 10 25 30925 HCl 25 N2 25 O2 25 H2 25 H2O 25 沈陽化工大學畢業設計說明書 第一章 總論 32 ∑ 2)求 Q 水 被冷卻下來的水可以被認為是 10 oC 水汽 被冷凍至 5 oC，在 5 oC 冷凝成液體后，再冷卻到 15 oC，所以相變部分所放出的熱量： Q 水 =G 水 [Cp汽 (105)+ △ Hr+Cp液 （ 5+15） ] =*[*5++1*20] =3) Q 溶 氯化氫溶于水形成 40%的鹽酸，氣溶解熱為 250kcal/kg 水，故氯化氫溶于水形成 400%的鹽酸，氣溶解熱為 250kcal/kg 水，故氯化氫溶解放出的熱量： Q 溶 =G 水 *△ H 溶 +GHClCpHCl（ 10+15） =*250+**25 =混合氣體冷凍脫水需移除的熱量： Q= Q 顯 + 水 +Q 溶 =++ = kcal/h 采用 35 oC鹽水作冷質，溫升為 5 oC鹽水的熱熔為 kcal/kmolk，考慮 15%損失，冷消耗量： Q 冷 ==*= kcal/h 熱水用量： h/ Q ?? 冷 冷卻器平均溫差為：（按逆流考慮） △ tm= )3515()3010( ????? oC 采用管式石墨冷卻器，取 k=15k kcal/m 2h oC，則換熱面積： F= 2164 mtk Q m ???? 選型： 型號為 。主要參數如下： 外殼直徑 900mm 公稱壓力 公稱面積 185 m2 管子尺寸 ? 25? 管子數 538 管長 4500mm 沈陽化工大學畢業設計說明書 第一章 總論 33 管程數 Np 6 管子排列方式 正三角形 預熱器 因 N O H2物料量很少，其熱熔值可極為接近，可把它們合并為惰氣，按 N2熱熔值進行計算，物料在預熱器中由 15 oC升溫到 110 oC，所需之熱量見表 22 表 22 預熱器中物料升溫需熱量 組分 Gi Cpi（ oC） △ t Q kmol/h kcal/kmolk oC kcal/h C2H2 125 HCl 125