悬浮法生产聚氯乙烯(年产3万吨)设计说明书(共26页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上课程设计任务书设计题目：悬浮法生产聚氯乙烯（年产3万吨）学院： 专业： 班级：学生： 指导教师： 系主任: （签名）一、设计要求：1、根据设计题目，进行生产实际调研或查阅有关技术资料，选定合理的流程方案和设备类型，并进行简要论述。（字数不小于8000字）2、设计说明书内容：封面、目录、设计题目、概述与设计方案简介、工艺方案的选择与论证、工艺流程说明、专题论述、参考资料等。3、图纸要求：工艺流程图1张（图幅2号）；设备平面或立面布置图1张（图幅3号）。二、进度安排：教学内容学时地点备注查资料、说明书提纲、流程论证、工艺流程图第一周设计室设备布置图、说明书整理、答辩。第二周设计室三、指定参考文献与资料过程装备成套技术设计指南（兼用本课程设计指导书）、过程装备成套技术、 化工单元过程及设备课程设计摘要 本设计是悬浮法生产聚氯乙烯（年产3万吨）的工艺初步设计。该设计包括设计说明书和设计图纸两部分。设计说明书主要包括聚氯乙烯概述、制聚氯乙烯工艺方案的选择论证、悬浮法制聚氯乙烯的流程说明、工艺流程中助剂的选择及相关设备的选型等内容，对悬浮法的工艺流程有一个较为详细的描述。设计图纸则包括工艺流程图和设备平面布置图。关键词 ： 悬浮法; 聚氯乙烯; 工艺流程说明目录专心-专注-专业前 言 聚氯乙烯（PVC）是五大通用树脂之一，其具有耐腐蚀、电绝缘、阻燃性和机械强度高等优异性能,广泛用于工农业及日常生活等各个领域,尤其是近年来建筑市场对PVC产品的巨大需求,使其成为具备相当竞争力的一个塑料品种。聚氯乙烯（PVC）是由氯乙烯单体（VC）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，我国是世界上PVC生产和消费发展最快的国家。 我国聚氯乙烯工业起步于于50年代，仅次于酚醛树脂是最早工业化生产的热塑性树脂，第一个PVC装置于1958年在锦西化工厂建成投产，生产能力为3000吨年。此后全国各地的PVC装置相继建成投产，到目前为止，我国有PVC树脂生产企业80余家，遍布全国29个省、市、自治区，总生产能力达220万吨年7075万t/a。PVC树脂在我国塑料工业中具有举足轻重的地位，同时PVC作为氯碱工业中最大的有机耗氯产品，对维持氯碱工业的氯碱平衡具有极其重要的作用。本设计是以氯乙烯单体为原料，对年产能力为3万吨的悬浮法制聚氯乙烯工艺的初步设计，收集相关的化工设计资料作参考，按专业综合课程大纲和设计任务书的要求进行设计。本设计的内容在简要介绍聚氯乙烯在国内外的生产技术概况、发展前景及其性质，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3万吨。设计的主要内容：根据设计题目，进行生产实际调研或查阅有关技术资料，在此基础上，通过分析研究，选定适宜的流程方案和设备类型，确定原则的工艺流程。同时，对选定的流程方案和设备类型进行简要论述。第 1 章 概述1.1PVC概述及国内外PVC生产技术概况 聚氯乙烯（PVC）是世界第二大通用树脂，1998年世界PVC树脂生产能力约为2980万吨，产量大约为2350万吨，次于聚乙烯树脂（生产能力5680万吨，产量4370万吨），与聚丙烯树脂（生产能力2994万吨，产量2550万吨）相差不多。PVC是由液态的氯乙烯单体（VCM）经悬浮、乳液、本体或溶液法工艺聚合而成，其中悬浮工艺在世界PVC生产装置中大约占90的比例。在世界PVC总产量中均聚物也占大约90的比例。PVC 是应用最广泛的热塑性树脂，可以制造强度和硬度很大的硬质制品如管材和管件、门窗和包装片材，也可以加入增塑剂制造非常柔软的制品如薄膜、片材、电线电缆、地板、合成革、涂层和其它消费性产品。硬质制品目前占PVC总消费量的6570，今后PVC消费量进一步增长的机会主要是在硬质制品应用领域。目前PVC在建筑领域中的消费量占总消费量的一半以上。 聚氯乙烯自工业化问世至今，七十多年来仍处不衰之势，占目前塑料消费总量的29以上。到上世纪末，聚氯乙烯树脂大约以3的速度增长。这首先是由于新技术革命不断发展，产品性能也得到不断改进，促进用途市场的拓宽；其次是制造原料来源广，制造工艺简单，产品质量好。在耐燃、透明性及耐化学药品性能方面均较其它塑料优异。从目前世界主要聚氯乙烯生产国来说，一般耗用占其总量的2030。特别是60年代以来，由于石油化工的发展为聚氯乙烯工业提供廉价的乙烯资源，引起人们极大的注意，因而促进氯乙烯合成原料路线的转换和新制法以及聚合技术不断地更新，是聚氯乙烯工业获得迅速的发展。1998年我国PVC产量和表观需求量分别为160万吨和317万吨。在世界上产量仅次于美国（639万吨）、日本（263万吨）居第三位。2000年前后，计划新建和扩建PVC能力至少为88万吨/年，估计此期间大量没有竞争能力的电石法小厂将闲置，所以总产能有可能达220万吨/年水平，其中乙烯法将达134.6万吨/年，从目前占31%上升到61%。报道的项目有万县市6万吨/年本体法PVC装置，天津渤海公司同韩国乐喜公司、美国西方化学公司合资的10万吨/年 PVC装置，(其中引进的8万吨/年乙烯法VCM装置于1997年建成、投产)，上海天原化工厂同伊滕忠商事、旭硝子公司合资的24万吨/年VCM和20万吨/年 PVC装置，泰国正大集团在宁波的12万吨/年 PVC装置，辽河集团与乐喜金星公司合资的8万吨/年 PVC装置，上海氯碱化学公司已使VCM产能增大到30万吨/年，计划到40万吨/年，这意味PVC产能将由目前的22万吨/年增加到36万吨/年，北京化工二厂将增加PVC能力7.6万吨/年，齐鲁公司将增加PVC能力10万吨/年，广州化工厂8万吨/年乙烯法VCM/PVC项目已通过评审。近10年来我国聚氯乙烯生产通过技术改造、技术攻关和消化吸收引进技术，使行业技术水准有了较大提高。不仅开发和推广应用脱出氯乙烯单体技术、防粘釜技术和干燥技术，而且聚合釜大型化和生产控制自动化程度均有了极大的提高。但是与国外先进水平相比还存在很大差距，主要表现在生产技术落后，规模小，产品质量差，品种少，树脂加工应用不协调等方面。因此，我国聚氯乙烯的发展应以引进国外先进技术、选择我国市场前景广阔的硬制品和特殊牌号为主，这样既能满足化工建材的市场需求，又可替代进口，使我国聚氯乙烯工业得到健康发展。1.2聚氯乙烯的工业生产意义及发展前景 合成树脂是塑料工业的基本原料，在一定条件下塑制成一定形状的材料，在常温下它的形状不变，是材料工业的重要组成部分。作为热塑性塑料的原料之一的聚氯乙烯树脂，在世界各国合成树脂的生产、品种及消费上均处于领先地位。这是因为它具有自身的许多优点。聚氯乙烯塑料不仅在建材、农业及包装工业上有着广泛的用途，在电子器件、交通运输、机械和人民生活等各方面。 近十年以来，我国聚氯乙烯生产通过技术改造、技术攻关和消化吸收引进技术，使行业技术水平有了很大的提高。不仅开发和推广应用脱出氯乙烯单体技术、防粘釜技术和干燥技术，而且聚合釜大型化和生产控制自动化程度均有了极大提高。但是与国外先进水平相比还存在很大差距，主要表现在生产技术落后，规模小，产品质量不高，品种少，树脂加工应用不协调等方面。因此，我国聚氯乙烯的发展应以引进外国先进技术、选择我国市场前景广阔的硬制品和特殊牌号为主，这样既能满足化工建材的市场需求，又可替代进口，使我国聚氯乙烯工业得到健康发展。1.3产品及原料说明1.3.1 产品名称及结构 中文名称： 聚氯乙烯英文名称： Polyvinyl chloride polymer 简称： PVC聚氯乙稀是一种无毒、无臭的白色粉末。电绝缘性优良，一般不会燃烧，在火焰上能燃烧并放出HCl，但离开火焰即自熄，是一种“自熄性”、“难燃性”物质。主要用于生产透明片、管件、金卡、输血器材、软、硬管、板材、门窗、异型材、薄膜、电绝缘材料、电缆护套、输血料等。 聚氯乙稀具有阻燃（阻燃值为40以上）、耐化学药品性高（耐浓盐酸、浓度为90的硫酸、浓度为60的硝酸和浓度20的氢氧化钠）、机械强度及电绝缘性良好的优点。但其耐热性较差，软化点为80，于130开始分解变色，并析出HCL。 聚氯乙烯由氯乙烯单体通过自由基聚合而成，聚合度n一般在50020000范围内，其分子结构式如下： 分子式： 结构式为： 其中n为平均聚合度，一般为3508000，分子量为300001.3.2 产品性能 典型的物理性质 外观 白色粉末 密度 1.351.45g/cm3 表观密度0.40.65 g/cm3 比热容1.0451.463J/（g.） 热导率2.1kW/（m.K） 颗粒大小悬浮聚合60-150m 本体聚合3080m 糊树脂0.1-2m 掺混20-80m 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。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。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。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。化学稳定性 在酸，碱和盐类溶液中较稳定。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。机械性能聚氯乙烯抗冲击强度较高，常温常压下可达10MPa。 1.3.3单体氯乙烯（VCM）的性质 纯度 99.98%（wt） HCL含量 1 ppm（wt） 铁含量 1 ppm（wt） 水含量60 ppm（wt） 醛含量5.0 ppm（wt） 压力为0.6MPa，温度为常温。 VCM 主要性质氯乙烯分子式为C2H3Cl，分子量62.51，常温常压下为无色，带有甜香味气体，易燃易爆，遇到空气可形成燃烧爆炸，在空气中爆炸范围为422%，有毒，性质活泼，能起加成反应和易起聚合反应。沸点（0.1MPa）为-139，熔点为-159.7。 聚合放热量1554KJ/kg.m，聚合时的体积收缩率为35%，导热系数0.17956J/（.S.K ）液体导热系数（20）0.142J/（.S.K）。 1.3.4 主要辅助材料的规格分散剂名称聚乙烯醇（通常为无色粉末），简称PVA分子结构式 聚合度为m+l分子量为2600挥发份 5% 灰分1%溶解性PVA对水的溶解度随聚合度和醇解度不同而变化。在常温下，完全不溶于有机溶剂。其溶解方法将PVA掺入到30以下的冷水中在搅拌下分散、溶胀、加热到70-80就完全溶解。引发剂名称过氧化二碳酸二（2-乙基）己酯化学结构式：分子量为346.45外观性状常为无色或淡黄色液体溶剂Shellsol-71反应调节剂名称巯基乙酸2-乙基己脂化学结构式外观性状常为无色或淡黄色液体，特有的巯醇臭味。分子量204.3分子量204.3反应终止剂名称RS-1 （一种苛性钠水溶液）配方无离子水84.6%氢氧化钠4.4% 双酚-A 11.0%结构式 分子量223.3防粘釜剂的性质性质是一种石油树脂环戊二烯基树脂与酚类化合物的混合物。配方聚醅酚 100kg 石油树脂 700kg 对甲基磺酸 0.15 kg反应温度 160-170第 2 章 工艺方案的设计选择与论证2.1 PVC生产的典型聚合工艺到目前为止，世界上PVC生产的聚合工艺主要有四种，即悬浮聚合、本体聚合、乳液聚合、微悬浮聚合。其中以悬浮聚合法为主。（1） 悬浮聚合悬浮聚合是一种成熟的工艺，典型的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，脱除氧，加入单体氯乙烯进行聚合。（2）本体聚合 本体聚合工艺不以水为介质，也不加入分散剂等各种助剂，而只加入氯乙烯和引发剂，因此可大大简化生产工艺。 （3） 乳液聚合 乳液聚合是生产糊树脂的方法，通常采用水溶性引发剂（H2O2或K2S2O8等）把氯乙烯单体、水溶性物质、水、乳化剂及非离子型表面活性剂加入集合釜中进行聚合反应。 （4） 微悬浮聚合 微悬浮聚合将氯乙烯单体，无离子水、乳化剂、油溶性引发剂以及其它助剂按比例混合均化，将均化料通入聚合反应釜进行聚合。2.2 工艺方案选择依据2.2.1 工艺流程方面就以上四种聚合工艺而言，本体法工艺流程简单，装置占地面积小，同时基本上无废液排放，排气可达到最低程度，环境污染少，而且产品质量好、纯度高，特别使用透明包装材料和电缆料。悬浮法是一种相对最成熟的工艺，在目前世界上聚氯乙烯生产中占有绝对的分额，且产品转化率最高，产品品种最多，容易适应市场。乳液法是生产糊树脂的方法，工艺复杂、成本较高且树脂质量较差。而微悬浮法也是生产糊树脂的方法，但仅用于特殊用途。2.2.2 反应速率 控制方对于本体聚合，当自由基聚合进行到一定转化率后，体系黏度增大，自动加速效应显著，散热困难。大规模生产时，即使降低引发剂浓度以减慢速率，有时还是不能很好的控制。改用溶液聚合可以克服这一困难，但聚合速率和产物分子量均有所降低；此外，脱除溶剂困难，成本较高。而悬浮聚合可以克服本体聚合和溶液聚合的上述缺点。 2.2.3经济方面 从经济角度分析，均相本体聚合是最合理的聚合方法。但其聚合后期体系黏度很高，在聚合反应器中搅拌、传热等工程问题解决之后，才能有效的实施。若包括精制、回收、干燥等后期处理工序在内，则各聚合过程的经济性大体依下列顺序递减：悬浮聚合本体聚合微悬浮聚合乳液聚合。 2.2.4 悬浮聚合 悬浮聚合法有许多优点，如以水为介质，价廉、不需要回收、安全、产物容易分离、生产成本低；悬浮聚合体系黏度低、热量容易由夹套中冷却水带走、温度容易控制、产品质量稳定。由于没有向溶剂的链转移反应，其产物分子量一般比溶液聚合物高。与乳液聚合相比，悬浮聚合物上吸附的分散剂量少，有些还容易脱除，产物含有较少的杂质。生产技术相对更加完善，技术成熟。由于这些优点，悬浮聚合在工业上得到了广泛的应用。 通过以上的各种方案的对比，本设计选用悬浮法制取聚氯乙烯。2.3 聚氯乙烯悬浮聚合工艺流程2.3.1 聚合原理 在光、热或辐射能的作用下，烯类单体有可能形成自由基而聚合。但由于 C C 键能大（3.84×103kJ/mol）, 须在300400高温下才能开始均裂成自由基。这样高的温度远超过了一般聚合温度。因此，氯乙烯聚合系采用过氧化物或偶氮化合物作引发剂，在聚合温度下，均裂成自由基，然后引发聚合反应的。整个聚合过程分为链引发、链增长、链转移和链终止四个步骤。 （1）链引发 这是形成单体自由基活性种的反应。用引发剂引发时，由下列两步组成：首先引发剂I受热，分解产生初级游离基R·。 I 2R·初级游离基一旦生成，很快作用于VC分子激发其双键的电子使之分离为二个独电子并与其中一个独电子结合生成单体游离基。 H H H R+C = C RCH2 C· + 125×103KJ/mol H Cl Cl常用的引发剂有偶氮二异丁腈（ABIN），偶氮二异庚腈（ABVN）、EHP、IPP等。 （2）链增长 在链引发阶段形成的单体自由基，活性很高，如无阻聚物质与之作用，就能进攻第二个VC分子的键，重新杂化结合，形成新的自由基，如此循环下去， H 产生含有大量 （CH2 C）单元的链自由基，这个过程叫做链增长反应. Cl 这实际上是一个加成反应。H H RCH2 C·+nCH2=CHClR(CH2CH)n+CH2C· Cl Cl Cl这一链增长过程直到链终止，活性都不减弱，在瞬间（如0.1秒几分钟）即可达到分子量为十万的高聚物分子。在PVC的链增长反应中，结构单元VC间的结合可能以“头尾”和“头头”两种形式存在，即：Cl Cl CH2CHCH2CHCH2CH·+CH2=CH· CH2CHCHCHCH2 Cl Cl Cl Cl 经实验证明，主要以“头尾”形式连接。原因是有电子效应和位阻效应两个方面。按头尾连接时，氯原子与单电子连在同一个碳原子上，取代基对自由基有共轭稳定作用。加上相邻的次甲基的超共轭效应，自由基得以稳定；而按头头连接时，无共轭效应，自由基不太稳定。两种连接形式的键能相差3.354.19×10kJ/mol,因此有利于头尾相连。聚合温度升高时，头头连接结构将增多。从空间位阻方面看，CH2较CHCl空间位阻小，所以有利于头尾连接。(3)链转移 在自由基聚合过程中，链自由基有可能从单体、溶剂、引发剂或大分子上夺取一个原子（氢或氮）而终止，使这些失去原子的分子成为新的自由基，继续新链的增长。 ： 向单体VC链转移形成端基双键PVC： VC悬浮聚合链终止的方式已证实，当转化率在90%以下时，以向单体VC链转移为主，致使PVC高分子链端存在双键：H H H H CC·+ C = C CH=CHCl+CH3CH· Cl H H Cl H H H H 或： CC + C = C CH2CH2Cl+CH2=·CCl H Cl Cl H下一转移方式因生成CH2=CCl极不稳定，该反应需要大量的活化能，故以上一种转移方式为主。：向高聚物转移形成支链或交联PVC： H H CH2C·+ CH2C CH2CH2+ CH2C· Cl Cl Cl Cl生成的CH2C·继续与CH2=CHCl反应可生成支链高聚物或相互结合形成交联高聚物。 Cl此种链转移在转化率较高时（此时VC浓度较低）比较多。 (4) 链终止 ：偶合链终止相成“尾尾”相连PVC： H H H H CH2C·+·CCH2CH2CCCH2 Cl Cl Cl Cl ：歧化终止形成端基双键PVC：H H CH2CH·+·CCH2CH2CH2+ C =CH Cl Cl Cl Cl 游离基聚合反应动力学方程式2，可归纳为：聚合速率Vp=K(M+Kp 2/3)(B/M)1/2式中：K=(Kp+Ktr)(Fki/kt)1/2 K=Ka/Ktr Ka:向聚合物表面进行链转移速度常数 Kp:链增长反应速度常数 B:引发剂浓度 Ktr:链转移反应速度常数 M:单体浓度 Ki:链引发反应速度常数 P:聚合物浓度 Kt:链终止反应速度常数 F:引发效率（%）2.3.2聚氯乙烯悬浮法具体工艺流程 氯乙烯单体和软水、引发剂及其他助剂加入聚合釜中，升温发生聚合反应，反应结束后，将釜内悬浮液送到碱处理槽，未反应氯乙烯从碱处理槽排出，经泡沫捕集器送至气柜。将碱处理槽升温进行碱处理生成物，然后将生成物送至离心机进行脱水和冲洗。脱水后的生成物经螺旋输送机送至气流干燥器干燥，再经沸腾床干燥器干燥，干燥好的树脂经滚筒筛过筛，成品经计量包装送至仓库。其主要操作流程如下： （1） 聚合 悬浮聚合的过程是先将去离子水用泵打入聚合釜中启动搅拌器,依次将分散剂溶液、引发剂及其他助剂加入聚合釜内。然后，对聚合釜夹套内通入蒸汽和热水，当聚合釜内温度升高至聚合温度（5058）后，改通冷却水，控制聚合温度不超过规定温度的正负0.5。当转化率达6070，有自加速现象发生，反应加快，放热现象激烈，应加大冷却水量。待釜内压力从最高0.6870.981Mpa时,可泄压出料,使聚合物膨胀。因为聚氯乙烯粒的疏松程度与泄压膨胀的压力有关，所以要根据不同要求控制泄压压力。未聚合的氯乙烯单体经泡沫捕集器排入氯乙烯气柜，循环使用。被氯乙烯气体带出的少量树脂在泡沫捕集器捕集下来，流至沉降池中，作为次品处理。 （2）碱处理 聚合物悬浮液送碱处理槽，用浓度为3642的NaOH溶液处理,加入量为悬浮液的0.05%0.2%,用蒸汽直接加热至7080,维持1.52.0h,然后用氮气进行吹气降温至65双下时,再送去过滤和洗涤。 碱处理的目的：破坏残存的引发剂、分散剂、低聚物和挥发性物质，使其变成能溶于热水的物质，便于水洗清除。 （3）树脂的干燥 聚氯乙烯树脂的干燥方法采用二段干燥法，即气流干燥器与沸腾床干燥器结合使用，其中气流干燥器脱除的是树脂上的表面非结合水，沸腾床干燥器脱除的是树脂内部结合水。 （4）脱水与成品 在卧式刮刀自动离心机或螺旋沉降式离心机中，先进行过滤，再用7080热水洗涤二次。经脱水后的树脂具有一定含水量，经螺旋输送器送入气流干燥器，以140150热风为载体进行第一段干燥，出口树脂含水量小于4%；以150160热风吹送至旋风分离器组分离，树脂含水降至1%左右；再送入以120热风为载体的沸腾床干燥器中进行第二段干燥，得到含水量小于0.3%的聚氯乙烯树脂。再经筛分、包装后入库。2.3.3 工艺流程示意图第 3 章 典型机器设备选型与论证3.1 机器设备选型的原则3.1.1 满足工艺要求设备的选择和计算必须充分考虑工艺上的要求，力求做到技术上先进，经济上合理，亦即选用的设备能与生产规模相适应，并应获得最大的单位产量；能适应产品品种变化的要求，并确保产品的质量；能降低劳动强度，提高劳动生产率；能降低原材料及相应的公用工程（水，电，气）的单耗；能改善环境保护，设备制造较易，材料易得，操作及维修保养方便。设备选择时，要能完全满足上述方面的条件是相当困难的，但一定要参照上述几个方面对拟采用个设备进行详尽地比较，并拿出最佳的方案来。3.1.2 设备成熟可靠作为工业生产，不允许把不成熟或未经生产考验的设备用于设计。设计中所选用的设备不但技术性能要可靠，设备材质也要可靠。对从国外引进的设备，同样必须强调设备及其所采用材质的可靠性，特别对生产中的关键设备，一定要在充分调查研究和对比的基础上，作出科学的选定。3.1.3 尽量采用国产设备在设备选型时应尽量采用国产设备，这样不仅可以节约外汇，而且可以促进我国机械制造工业的发展。当然根据条件和可能，引进少量进口装置或关键设备也是不要的，但同样必须坚持设备先进可靠，经济合理，并应考虑在引进的基础上如何消化吸收以及仿制工作。3.2 典型设备选型3.2.1 聚合釜聚合釜是PVC生产中的关键设备，聚合釜技术水平的提高保证了先进的生产工艺得以实现。在小型釜时期，其容量为十几立方，釜体的材质是搪瓷釜和不锈钢釜并存的，以釜壁光洁、粘釜较轻、造价低廉而优于不锈钢釜。其后不锈钢釜的抛光技术有所改进，粘釜问题在应用了涂布、高压水清釜技术后有所缓解，由于复合钢板造价低，易于加工，可向大型化发展，并具绝对优势。现在国内运用广泛的的聚合釜主要是容积为70m3的聚合釜，该种聚合釜技术非常成熟，是不用釜顶冷凝器的最大的聚合釜，可控性高，生产强度大。 国产70m3聚合釜的技术特性见下表所示：项目     釜体  夹套全容积/m3  70.2    物料名称 VC，H2O，等   H2O 设计压力/MPa          2.06          0.749 r* s# b 设计温度/        93  882 D. q5 主体材料  16MnR+SUS304  16MnR/10/Q235-A) ! x1 o. M5 t+ U' w 容器类别   传热方式 半管夹套+内冷管! v8 K7 s3 O# i) b* 传热面积/m3                  夹套70，内冷管19  " z3 o) 设备净重/kg J; K7 I: L9 g4 电机功率/kW                  160' 搅拌转数/rm-1  98 搅拌转向 顺时针(向下看)2 j; 搅拌器型式    三叶后掠5 B& h6 Q 轴封型式 双端面机械密封3 Y5 0 / j4 机封冷却方式 衡液罐或密封油站 单釜年生产能力/万t  2.0-2.5% U. _+国产70m3聚合釜的结构特点如下： （1）采用二层三叶后掠式搅拌器。该搅拌器的设计是经过搅拌冷模试验，运用搅拌放大技术进行的优化设计，从而保证了最佳的树脂产品质量(颗粒型态与粒径分布)和最低的能量消耗。 （2）良好的传热结构和传热能力为聚合釜可以达到高的生产强度提供了可靠的保证。 （3）搅拌传动系统置于釜体下部，采用底伸式搅拌轴，运行平稳，检修方便。4 $ （4）轴封采用双端面机械密封，机封上部在釜内物料和上密封面之间设有连续注水通道，有效地隔离物料与密封面的接触，保证机封长期可靠运行。" （5）釜体内表面采用复合电解研磨抛光，表面粗糙度Ra<0.1m，釜上还配有喷淋涂釜装置，所以该釜的防黏釜问题已经得到很好的解决。故根据本设计的要求，选择国产容积为70m3的聚合釜，由于其单台聚合釜的年生产能力能达2.02.5万吨，故选用两台聚合釜即可满足设计要求。3.2.2 干燥器 干燥机械的选型要综合考虑一下因素： （1）物料特性：物料形态、物料的物理性能、物料的热敏性能、物料与水分结合状态。 （2）对产品品质的要求 （3）使用地环境及能源状况 （4）其他一些要求 聚氯乙烯树脂是一种热敏性的,粘性小的,多孔性的粉末状物料,其干燥过程可以看作是一种非结合水的干燥，即经历表面气化和内部扩散的不同控制阶段。为此在干燥过程中采用二级装置。根据工艺流程要求，本设计采用气流干燥器和沸腾床干燥器的二级装置。（1）气流干燥器 气流干燥器主要是利用气流的瞬时干燥去除聚氯乙烯树脂的表面水分气，此为第一级干燥。这时干燥强度取决于引入的热量,通过加大风量和温度，使较高的湿含量能迅速的降低到临界湿含量附近的水平。其主要操作是将含水量为20%-25%的聚氯乙烯树脂湿料,经螺旋输送机送至第一级脉冲气流干燥器,树脂随热风吹上,进旋风分离器捕集,这时树脂含水量约为3%-5% 。 气流干燥器的特点是：干燥强度大，干燥时间极短，热效率高、设备简单、且处理量极大，产品质量均匀可靠。（2）沸腾床干燥器 沸腾床干燥器主要是对上一级干燥所得树脂的内部水分进行干燥，使其扩散，此为第二级干燥。此时应以降低风速和延长时间为宜，使湿含量达到最终干燥的要求。其主要操作是通过料柱控制阀加入沸腾床干燥器,物料由第一室向最后一室逐渐推移。沸腾床内树脂被热风吹起,形成流化状态,溢流出口，再由文丘里加料吸入至冷风管冷却。经旋风除尘器捕集至滚筒筛和振动筛过筛,进行成品包装。 沸腾床干燥器的结构特点：进入各室的热空气温度、物料在沸腾床内的停留时间、进料的速度等可以调节；并且气流的压降损失低，这样不但易于操作，而且操作的稳定性好，常用来干燥粒径为0.024mm的物料。3.3 附属机器设备选型 3.3.1 离心机的选型 该工艺流程中使用有离心机，其主要用于树脂悬浮液的脱水。用于悬浮液分离的离心机主要根据以下两点选型： （1）按产品要求选型 （2）按被分离悬浮液的性质、状态选型 由于该产品由悬浮聚合法生产而得，其产品颗粒大小为60150m。根据上述选型的原则，悬浮液中产品固体颗粒尺寸在100m左右或更大时，沉降式或过滤式离心机均可使用，故在本次设计中选用螺旋沉降式离心机。 螺旋沉降式离心机的主要特点：分离效果好，能耗低，工作负荷轻，工作可靠，寿命长，振动、噪声低。 总结专业综合课程设计结束了，与以往每学期的课程设计相比，本次的课程设计与生产实践联系十分紧密，其主要目的旨在培养我们综合运用所学知识分析和解决工程实际问题的能力。而通过此次课程设计的锻炼，我觉得我学到了很多东西。首先，为了做好本次设计，我查阅了很多资料，从翻阅图书馆所拥有的资料到利用网络查询资料，使得我在这方面的能力有了提高。而通过对设计工艺的分析论证和工艺方案的评估确定，让我对生产实践中的工艺设计有了更直观的认识和了解。另外通过画工艺流程图等图纸也让我的计算机应用水平得到了一定的提高。其次，由于本次课程设计是专业综合课程设计。其涉及的知识面很广，而这也让我们进一步加深了对所学知识的理解，让我们拥有了一个对所学知识更为系统、直观的印象。并使我们的专业技能得到了初步的扩展。最重要的是，通过本次课程设计，为我们即将到来的毕业设计和不久就要走上的工作岗位都打下了一定的基础。使得我有信心去迎接即将到来的挑战。由于是第一次做这样的综合设计，难免有不足和错误存在，另外在做的过程当中遇到了很多的困难，譬如如何有效地查阅资料，如何对工艺方案的选择论证等等，几乎每一个步骤都有着问题存在。所幸在老师的指导和同学的帮助下都基本解决了这些问题，为此在这里对老师的指导和同学们的帮助表示真诚的感谢。 " W7 u- f+ H! ! S3 T% n 参考文献 1. 郑津洋，董其伍，桑芝富主编. 过程设备设计. 北京：化学工业出版社，2010 2. 黄振仁，魏新利主编. 过程装备成套技术. 北京：化学工业出版社，2008 3. 康勇，张建伟，李桂水主编. 过程流体机械. 北京：化学工业出版社，2007 4. 化学工业出版社组织编写. 化工生产流程图解. 北京：化学工业出版社，1984 5. 匡国柱，史启才主编. 化工单元过程及设备课程设计.北京：化学工业出版社，2001 6. 刘道德等编著. 化工设备的选择与设计. 长沙：中南大学出版社，2003 致谢 本次的专业综合课程设计，让我对以往所学过