乳液法PVC糊用树脂聚合工段工艺设计任务书..doc

乳液法PVC糊用树脂聚合设计任务书 ? 设计题目： ??XXX吨乳液法PVC糊用树脂聚合设计 1、 生产能力：年产量：??(10000+学号后三位×100)吨； 2、年工作时数：7200小时； 3、原料：氯乙烯纯度（含丙烷）：99%； 氯乙烯总转化率85%； 4、 操作条件 本工艺为乳液聚合，间歇操作生产，聚合温度为48±0.5℃，聚合压力为0.9～1.2MPa。去离子水为溶剂，过硫酸钾为引发剂，十二醇硫酸钠为乳化剂，对苯二酚为终止剂，环戊二烯基树脂的混合物为防粘釜剂，NaOH为PH调节剂，十六醇为消泡剂，新鲜的单体和去离子水经预热后进入反应釜R0201-R0205。反应时间14小时，待聚合釜压力降至0.39MPa时结束反应，用真空泵将未反应单体抽出回收至气柜，进行循环使用，胶乳进入胶乳储罐。根据上述条件对聚合反应釜进行物料衡算和设备计算。? 表1 氯乙烯乳液聚合配方 物料 质量/份 VCM单体 100 水 150 引发剂 0.02 乳化剂 0.6 PH调节剂（NaOH） 0.06 终止剂 0.02 消泡剂 0.02 防粘釜剂 0.002 三、设计内容： 1、工艺流程设计及流程说明 2、物料衡算 3、热量衡算 4、聚合釜尺寸设计 （1）?聚合釜体设计 （2）搅拌器设计 （3）夹套设计 5、聚合釜设备图（A2）和说明书 四、参考设计计算程序： 1.物料衡算 （1）根据已知条件确定进出聚合釜的物料，画出图。间歇操作生产，年生产时数7200小时，单次操作周期18小时，年产400批次，以kg/批为计算基准。 （2）聚合工段进料 （3）聚合工段出料 （4）聚合工段物料平衡表 2. 热量衡算 （1）查有关书籍得到相关数据和计算依据如下： ①选择温度为0℃时各组分的焓值为0kJ，作为计算的基准。 ②反应釜的操作压力是0.90～1.2MPa，操作温度是48±0.5℃。 ③氯乙烯单体的聚合热为1540 kJ/kg，搅拌热为反应放出热量的5%，设备损失的热量为总热量的5%。 ④氯乙烯的定压热容为1.53,PVC的定压热容在1.501~1.536 范围之内，水的定压热容为4.21。 ⑤热量计算公式为： （2）将输入和输出系统的热量作热量衡算 由于水和各种助剂进、出釜的温度均为48℃，带进和带出的热量非常少，可以忽略不计，则 经查得与相近，视为相等，且 所以 （3）计算聚合工段热量 （4）热量平衡表 3. 聚合反应釜设计 （1）反应釜体积的计算 查《石油化工基础数据手册》得知氯乙烯单体和水在各温度下的密度为： 表2 水和氯乙烯各温度下的密度 40℃ 48℃ 50℃ 水 992.2kg/m3 988.9 kg/m3 988.1 kg/m3 VCM 875.7 kg/m3 860.3 kg/m3 856.4 kg/m3 由于助剂的质量很少，故忽略不计。首先根据计算出水和氯乙烯混合物的密度，根据物料衡算算出的水和氯乙烯的质量，进而算出所需聚合釜有效容积。选择聚合釜装料系数，对于不起泡、不沸腾的液体，装料系数。计算聚合釜体积。根据《搅拌与混合设备设计选用手册》选择公称容积为80m3筒体直径为3200mm，高度为9400mm的聚合釜，计算高径比是否符合下表。因产量大，需选用多台反应器时，间歇操作通常是多台聚合釜并联使用。 计。 （3）搅拌桨叶的排出流量 式中：u-总体流速，m/min di-搅拌桨直径，m （4）计算搅拌转速n 根据搅拌雷诺数及排出流量数的关系确定搅拌转速，排出流量数与雷诺数的定义如下： 图7 排出流量数与搅拌雷诺数的关系示意图 （5）计算搅拌功率 由《聚合反应工程基础》图5-13曲线2得当Ne与的关系可知的大小。因有挡板，，由下列公式可知Np，进而可计算出功率P。 推进式搅拌器主要性能参数如表： 桨叶的直径 搅拌器的直径 叶数 搅拌转速 搅拌功率 材质 （3）夹套的设计 1、计算依据 （1）传热公式： （2）热阻公式： （3）本设计为乳液聚合，可作均相处理，黏度按 计。 （4）因为各种助剂的加入量很少可以忽略不计，当转化率为56%时，反应体系放热量最多，夹套设计需有足够的换热能力换掉此时聚合反应放出的热量即可。 2、的计算 根据《搅拌与混合设备设计选用手册》可知，对于三叶推进式搅拌器， 式中：d—搅拌器直径 —物料在主体温度下热导率 D—搅拌容器内径 —乳液密度 —流体在平均温度下黏度 —壁温下流体黏度 —流体的定压比热容 N—转速 （1）乳液的密度 （2）乳液的比热容 查《化工原理》和《石油化工基础数据手册》可知乳液中各组分在48℃的比热容为: （3）热液的导热系数 式中下标c为连续相，d为