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1聚氯乙烯工艺计算及生产问答1、70.5m3聚合反应放热计算：单体加入量为27.8m3（按25吨单体，单体密度900Kg/m3,每千克氯乙烯聚合热为1540KJ/Kg）转化率C为80%则Q总=VpC×1540=27.8×900×80%×1600=3.2×107(KJ)=7.66×106千卡/釜80%2、70.5m3聚合釜连续注水工艺计算：5型树脂反应温度为57℃（注入温度为20℃投入单体量为25吨反应结束时的转化率为80%，试求：反应结束时总放热量和注入水直接吸收热量占反应总热量的百分之几？（注入水Cp为1kcal/kg.℃）氯乙烯聚合热为1600Kj/kg,树脂相对密度1.4，57℃时单体的相对密度0.8671）反应结束时物料体积收缩量（注入水量）为V注=△V=单体入料量×转化率（1/单体比重-1/树脂比重）=25×0.8（1/0.8671-1/1.4）=20×（1.195-0.714）=8.78m3注入水吸收的热量为Q=W注Cp(t釜-t注)=8.78×1000×4.174（57-20）=9.895×105（KJ）反应结束时总反应热为Q总=VpC×1600=27.8×900×80%×1600=3.2×107(KJ)注入水直接吸收热量占总反应热的百分数为：（9.895/320）×100/100=3.09%反应半小时后注水（温度在55℃左右、反应时间为270min，反应结束停止注水）注水量为1.0吨×4=4.0吨水；缓冲剂冲水量为0.2吨；GH-20、L-10（槽和管线）冲水量为0.4吨；分散剂HPMC（槽和管线）冲水量为0.35吨；引发剂（槽和管线）冲水量为0.6吨；轴封水：500kg/小时（反应周期6小时）=3吨则总的连续注入水量为4.0+0.2+0.4+0.35+0.6+3=8.55m33、70.5m3聚合釜引发剂用量计算：生产SG-5型树脂时，在4.5小时内可结束反应，聚合时单体投入量25000Kg,聚合温度为57℃，加入引发剂的量大约多少？（使用EHP为引发剂分子量为346，理论引发剂用量Nr=1.1mol/TVC,57℃时EHP的半衰期为t1/2=1.1h）根据公式NrNr=N0（1-I/I0）=No(1-e-0.693T/t1/2)则No=-------------=1.17（mol/TVC）1-e-0.693T/t1/2所以加入引发剂的量为W=25×1.17×346÷1000=10.12Kg=10.2Kg(引发剂残余率18%)NO=I×104/MI（%）=NR*M*10-4/1-e-0.693T/T1/2=1.1*346*0.0001/1-0.05872=0.04%生产SG-2树脂时，在6时内可结束反应，聚合时单体投入量25000Kg,聚合温度为50℃，加入引发剂的量大约多少？（使用EHP为引发剂分子量为346，理论引发剂用量Nr=1.1mol/TVC,50℃时EHP的半衰期为t1/2=4.3h）根据公式NrNr=No(1-e-0.693/t1/2)则No=-------------=1.78（mol/TVC）1-e-0.693T/t1/2所以加入引发剂的量为W=25×1.78×346÷1000=15.4KgEHP的A、B值：A=9024；B=27.29;半衰期T1/2的求解:logT1/2=A/T-B4、干燥计算:物料由水分25%（湿基）干燥到3%（湿基），假定加速管入口热风温度150℃，干燥管出口温度65℃，产品温度55℃，PVC物料比热容1.8396kj/(kg.干品℃)。以平均气温25℃、相对湿度为79%、进料温度为70℃、20℃～150℃空气的定压比热容近似取1.01kJ/kg.k、水的定压比热容取4.187kJ/kg.k、0℃时水的汽化潜热为2490kj/kg；0.3MPa时的水为2168.1kj/kg；0.5MPa时的水为2113.2kj/kg。水蒸气的比热为Cp=1.88kj/kg.℃。计算干燥管容积，干燥管直径、干燥管长度、所需风量、蒸气耗量。解：1.干燥能耗：设置两套干燥2干燥处理能力：M=160000000÷8000÷2=10000kg/hPVC干燥前的含水率：W1=0.25÷0.75=0.34；PVC干燥后的含水率：W2=0.03÷0.97=0.03093应除去的水分W总=M×(W1-W2)=10000×(0.34-0.03093)=3090.7kg(水)/h取水的蒸发潜热：2490kj/kg,物料比热容1.8396kj/(kg.干品℃)则干燥所需热量Q为：Q=3090.7×[2490+4.187×（70-55）]＋10000×1.8396×（70-55）=816.5×104kj/h2.风量：取设备热损失15%，则所需风量G为：G=Q×1.15÷[1.01×(150-65)]=816.5×104×1.15÷[1.01×(150-65)]=109374kg/h25℃蒸汽分压Ps=3139.74044Pa罗茨风机出口压力为P=65kPa、25℃、相对湿度φ=79%含湿量:????d=622×φ×Ps/(P-φ×Ps)=24.67蒸汽g/空气kgd=蒸汽g/空气kg=水汽g/109374kg则水汽=2649409.98gV=nRT/P=(2649409.98÷18＋109374000÷29)×8.31×(273＋25)÷65000=149295.5m3/h3、所需热量：（2649×1.88＋109374×1.01）×（150-25）=1443.8×104kj/h则0.3MPa下蒸气耗量为0.67×104Kg/h=6.7T/h;0.5MPa下蒸气耗量为0.683×104Kg/h=6.83T/h;干燥系统两套系统每小时耗蒸气量为14T/h排气湿度为0.79+3090.7/109374=0.8184.干燥管长度取热风与物料温度差为加速管入口处于干燥管出口处的对数平均温差，则对数平均温差=[（150-25）-（65-55）]÷Ln[（150-25）÷（65-55）]=45.6干燥管热容量系数为4186kj/(h.℃.m3)则所需干燥管容积：729.3×104÷(4186×45.6)=38.2m3V=NRT/P=[(1772783.1＋3090700)÷18＋97693000÷29]×8.31×(273＋25)÷87500=98179＋4860=102986.8M3/H=28.61M3/SA、现设定管内热风平均流速为：18.59m/s则干燥管直径为D2=28.61/(3.14÷4×18.60)D=1.4M干燥管长度为：L=38.2÷(3.14÷4×1.42)=24.827m最后可选定干燥管尺寸为：φ1400×24827B:现设定管内热风平均流速为：25.31m/s则干燥管直径为D2=28.61/(3.14÷4×25.31)D=1.2M干燥管长度为：L=38.2÷(3.14÷4×1.22)=33.793m最后可选定干燥管尺寸为：φ1200×33793C:现设定管内热风平均流速为：16.2m/s则干燥管直径为D2=28.61/(3.14÷4×16.2)D=1.5M干燥管长度为：L=38.2÷(3.14÷4×1.52)=21628m最后可选定干燥管尺寸为：φ1500×21628组合塔工艺计算（1）组合脱酸系统带走水量计算15℃盐酸溶液下饱和水蒸汽分压为10mmHg即1.33kPa；组合塔的操作压力为15kPa(1)计算氯乙烯气量15万吨聚氯乙烯按单耗1.02～1.03计算得需氯乙烯单体量为15.3～15.45万吨/年一小时需氯乙烯量为19.125～19.3125吨/小时，折算成标方气量为6854.4～6921.6Nm3/h因为乙炔纯度为98.5%所以通过组合塔的气体总量为6958.8～7027Nm3/h按实际操作时的压力为15kPa，温度为20℃时的流量为101×6854.4116×V3-----------=---------则V=6405m3/h273293按气体分压定律得：1.33---------×6405m3/h（出塔气量）=567.91m3/h=456kg/h（水）15计算反应生成水（1）混合气带入水为混合气总量计算98.5%乙炔气量为6854.4Nm3/h；氯化氢纯度按93%计算可知氯化氢和乙炔分子配比量为98.5%÷93%=1.0591可知氯化氢气量为6854.4×1.0591=7259.5Nm3/h即混合气量为7259.5Nm3/h则按0.06%含水量计算可知混合气带入水量为4.36kg/h（2）反应生成水为碱洗塔生成水计算进塔CO2气量（我们的CO2气量有问题我按西部氯碱实际生产耗碱量规模为160kt/a）为53m3/h=104kg/h，CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O得448018104189（实际生产耗碱）43则可知生成水量为43kg/h；耗（100%）碱189kg/h则算成耗15%碱1260kg/h（15%碱密度为1196kg/m3）=1.06m3/h按5%碱浓度排放到水洗塔则到水洗塔的碱量为63kg/h（100%NaOH）按下式可只好酸量和生成水量5%的碱液的混合溶液连续溢流到水洗塔塔釜经循环后碱液浓度下降到2%左右再到废碱贮槽。HCL+NaOH=NaCL+H2O得36.5401822.99563×0.411.34即到水洗塔则耗酸量为22.995kg(100%HCL)可知组合塔的吸收率达到1-（22.995÷919）=97.5%可满足生产；反应生成水的量为11.34kg/h总的生成水量为54.34kg/h所以组合塔补水量为456-54.34-4.36=397.3kg/h。2、组合塔石墨换热器面积计算换热器面积计算（按东日塔稀酸和浓酸都在组合塔打循环）氯化氢溶解热为：450kCal/kg氯化氢量为919kg则氯化氢总溶解热为450×919=41.355万大卡。氯乙烯从45℃降到15℃热量为0.249kcal/kg.℃（氯乙烯比热容）Q=（7392/22.4）×62.5×0.249×(45-15)=15.4万大卡氢气比热容为3.39kcal/kg.℃Q=（380/22.4）×2×3.39×(45-15)=0.34万大卡浓酸换热器面积：41.355×1.1设计余量×0.9=45.5×0.9=40.95万大卡A=Q/K△t△t1为进出塔浓酸温差△t2为冷冻水温差△t1-△t25-32△t=----------=-------------=----------=3.92△t15Ln------Ln------0.51△t23石墨换热器的传热系数为581.5W/m2.℃;A=Q/K△t=409500×1.163/(581.5×3.92)=476248.5/2279.48=209㎡4考虑石墨换热器制造因素取系数1.15所以换热器面积取209×1.15㎡=240㎡（VCM进气温度为15℃）如果VCM进气温度为45℃则总热量还应加上16万大卡。则石墨换热器面积为A=Q/K△t=569500×1.163/(581.5×3.92)=662328.5/2279.48=291㎡考虑石墨换热器制造因素取系数1.15所以换热器面积取291×1.15㎡=335㎡稀酸换热器面积：41.355×1.1设计余量×0.1=45.5×0.1=4.55万大卡A=Q/K△t△t1为进出塔浓酸温差△t2为冷冻水温差△t1-△t24-31△t=----------=-------------=----------=3.5△t14Ln------Ln------0.2877△t23石墨换热器的传热系数为581.5W/m2.℃;A=Q/K△t=45500×1.163/(581.5×3.5)=52916.5/2035.25=26㎡考虑石墨换热器制造因素取系数1.15所以换热器面积取26×1.15㎡=30㎡渣浆流量计算一、以生产1吨PVC消耗1.5吨折标电石计算：年产15万吨PVC/年，则PVC产量为15万吨/8000小时=18.75t/h电石用量为：18.75×1.5=28.125t/h根据下面的计算结果可知道