年产3万吨PVC工艺与设备设计

课题设计

《工艺与设备设计》课程设计说明书

设计题目： 年产3万吨PVC工艺与设备设计

学 校： 姓 名： 专 业： 完成日期：

@ @ 大 学 张 超 化学工程与工艺 2012年 月 日

课题设计

设计任务书

（一） 设计题目

设计年产3万吨PVC装置。

（二） 操作条件

1. 油水比 1：1.8 ， 2. 反应时间：6hr。 3. 聚合温度：60 oC

（三） 工作日

生产时间:8000小时/a.（四） 厂址

无锡地区

（五） 设计内容

1.聚合配方的计算 2 消耗定额的确定 3 操作周期的确定 4 全车间主要物料衡算 5主要设备物料衡算 6、设备结构设计和选型 7、其他设备的设计计算 8、绘制生产工艺流程图

装料系数 0.9。

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目 录

1、年产3万吨PVC车间工艺设计方案简介 ............................ 3 2、工艺计算及主要设备设计 ........................................ 3 2.1聚合配方的计算 ............................................ 3 2.2引发剂用量计算 ............................................ 4 2.3 分散剂用量 ................................................ 4 2.4 其他助剂用量 .............................................. 4 2.5 配方计算汇总表 ............................................ 5 2.6消耗定额的确定 ............................................ 5 2.7 操作周期的确定 ............................................ 7 2.8 全车间主要物料衡算 ........................................ 7 3、设备结构设计和选型 ............................................ 8 3.1 聚合釜的选型和搅拌装置的设置 .............................. 8 3.2干燥器的选型 .............................................. 9 3.3辅助设备的选型 ............................................ 9 4.生产工艺流程图 ................................................ 11 5、参考文献 ..................................................... 13

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1、年产3万吨PVC车间工艺设计方案简介

聚氯乙烯树脂（PVC）是我国重要的有机合成材料。其产品具有良好的物

理性能和化学性能，广泛用于工业、建筑、农业、日用生活、包装、电力、公用事业等领域。本设计阐述了PVC的车间设计生产工艺流程、发展及其应用，对PVC树脂悬浮聚合生产工艺、干燥以及后处理进行了进行了探讨，从聚合车间工艺设计、设备结构和选型等方面进行初步设计。

2、工艺计算及主要设备设计

2.1聚合配方的计算

无锡地区平均气温是14.8℃，本设计选用的温度为15℃。聚合温度为60℃，聚合时间6小时。

选用国产33m聚合釜，材质是碳钢和不锈钢的复合材料。 水油比为1:1.8 装料系数0.9 查得： 15℃时 ρ水=0.9913g/cm3 60℃时 ρ水=0.9832 g/cm3 2.2物料量的计算

d=0.9471－0.001746t－0.00000324t2

15℃时dvcm=0.9471－0.001746×15－0.00000324×152=0.9202 g/cm2 60℃时dvcm=0.9471－0.001746×60－0.00000324×602=0.8307 g/cm2 设60℃时，需要V1体积的VCM，V2体积的水则： V1×0.8307/（V2×0.9832）=1：1.8 V2＋V1=33×0.9=29.7 V1=11.78 V2=17.92

实际15℃需要的VC及水的体积为： V1=11.78×0.8307／0.9202=10.6m3 V2=17.92×0.9832／0.9913=17.8m3

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质量：Gvc=10.6×0.8307=8.805427T 油水比为1：1.8 总重：G=Gvc+G水=26.4502T

2.2引发剂用量计算

由InKp=B-A/T(其中A=4101.90,B=15.34) InKp=15.34-4101.90/(273.15+60)=3.0275 Kp=20.65

InKd=C-A/T(其中A=14615,C=43.00) =43.00-14615/(273.15+60)=-0.8691 Kd=0.4193

引发剂用量计算式：100n=Kp[τ0] ×[te+1/Kd(e-Kdte-1) ]

其中n—转化率 [τ0]—引发剂浓度mol/TPVC te—聚合用周期hr n=85%则85=20.65×[τ0] [6+1/0.4193（e-0.4193×6-1）] 总重量：G﹙τ0﹚=[τ0] ×8.805427×248.2×10﹣3=2.45Kg

2.3 分散剂用量

分散剂用量为单体的0.06%，用复合分散体系HPMC、PVA其中配方比为3:2 助分散剂LL—02为单体重量的0.019%

分散剂总重量G=8.805427×0.06%×103=5.44㎏ 其中HPMC重量=5.44×3/（2+3）=3.264㎏ PVA重量=5.44×2/﹙2＋3﹚=0.96

助分散剂LL—02重量=8.805427×0.019%×103=1.72㎏

2.4 其他助剂用量

疏基乙醇 8.805427×103×0.075%=0.66㎏ 十六醇 8.805427×103×0.013%=1.14㎏ 双酚A 8.805427×103×0.025%=2.20㎏ 有机锡 8.805427×103×0.05%=8.30㎏ G7-9酸锌 8.805427×103×0.0055%=0.48㎏

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Na2S 8.805427×103×0.021%=4.84㎏ CaABS 8.805427×103×0.056%=4.93㎏ NH4HCO3 8.805427×103×0.22 %=19.37㎏

2.5 配方计算汇总表

表2-1 33m3聚合釜生产SG-5型树脂配方(15℃)

注：CaABS在转化率为75%时。

2.6消耗定额的确定

（1）聚合釜的单位损失计算(以每釜计)

单体投料量：8.805427T 聚合温度：60℃ 反应时间：6hr 确定在转化率为85%时料 60℃ ρ

ρρ

H2O

=0.9832T/ m3

=0.8307 T/ m3 =1.391T/ m3

VCM

PVC

据天原厂经验，反应结束后余压压料至出料槽内，余压力为2㎏/ cm3 此时釜内剩余单体量为

（1+2×0.9672）×13.5×103=0.082×n×(273.15+60) n=1.461×103mol G剩=1.461×6.25×103/103=91.3㎏/釜

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设其他泄露及回收后精制等损失后回收量的7%， 则VCM损失量为91.3×7%=6.4㎏/釜 实际回收VCM量91.6-6.4=84.9㎏/釜 （2）出料槽单体损失计算（以每釜计）

根据杭州电化厂数据，出料槽汽提后，浆料中含VCM量如下 （11.1934×10 m3 -91.3+300）×210×10-6=2.3㎏/釜

进入出料槽的单体量为：3.9569×103×（1-85%）－91.3=502.2㎏/釜 回收单体量为502.2-2.3=499.9㎏/釜

设其他泄露及回收精制等共损失7%，则其损失量为：499.9×7%=35.0㎏/釜 实际回收VCM量为499.9-35=464.9㎏/釜

聚合釜和出料两部分VCM总损失量为：6.4+35.0+2.3=43.7㎏/釜 （3）干燥岗位树脂损失计算（以成品绝干PVC为基准） 已知：旋风分离器回收尘效率为99%级，则损失量为： 1015×（1-0.99）/0.992=0.104㎏/TPVC 加上其他泄露确定冷风管损失PVC为1.3㎏/TPVC

旋风分离器进入震动筛的树脂较少，约30%，但扣去其他泄露后，还要扣清床料，也定为1.1㎏/TPVC,则干燥岗位PVC损失总量为1.3+1.1=2.4㎏/TPVC. （4）其他设备PVC树脂损耗分配

表3-2 其他设备PVC树脂损耗分配

全车间PVC总损失为：2.4 +20.4=22.8㎏/TPVC

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