年产5万吨PVC生产车间的工艺设计

水

蒸汽冷凝水 分散剂等 6493 回收VCM 最终物料中含水 损失PVC 母液 损失水 合计

10900 1219.26 14.84 17323.76 18630.02

14.84 6294 2.79 19.03 198.75 10500 1583.44 18630.02

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3.热量衡算.

由于热量衡算较为繁琐，因此此处只选择聚合釜做热量衡算。

反应前的原料和釜的升温阶段是物料由25℃加热至55℃，升温时间是0.5小时此阶段加热介质为饱和蒸汽，压力为0.4MPa，温度为142℃。

此阶段升温所需总热量是壶体及壶内物料升温达到聚合条件所消耗的热量。 即Q1+Q2+Q3=Q4

其中Q1——水升温数所需的热量（由于分散剂等含量甚微，故并入水中一起计算）；

Q2——VC单体升温所需的热量；Q3——釜体升温所需的热量； Q4——蒸汽所提供的热量。 已知条件如下表：

表11

水 VCM 釜体

重量kg/h

86640 129970 51660

t初 25 25 25

t 末 55 55 55

△t 30 30 30

Cp kj/(kg.℃)

4.2 0.848 0.504

计算如下：

Q1:去离子水（分散剂等）升温消耗热量

Q1=qm1Cp1△t=86640×4.2×（55-25）=1.092×107kj/B Q2:单体升温消耗的热量

Q2= qm2Cp2△t=12997×0.848×（55-25）=3.306×106kj/B Q3:聚合壶升温消耗热量

Q3= qm3Cp3△t=51660×0.504×(55-25)=7.811×105kj/B Q4:蒸汽所提供能量 Q4=Q1+Q2+Q3=1.50*107 kj/B

由于改聚合反应为恒温聚合，而反应为放热反应，因此需要通循环冷却水冷却，聚合反应的聚合热查文献可得为2.29*104千卡/kg，因此可求出每批的反应热为Q=86640*22900*4.18=8.293*109 kj/B。

假设进口处冷却水的温度为5，出口处水的温度为10，则循环冷却水用量为W=

kg/B

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4关键设备的选型

4.1聚合釜的选型

本工艺采用间歇氯乙烯悬浮聚合生产PVC,可采用如下方法计算聚合釜的体积。

间歇操作周期为

日产量Wd=50000*103/330=1.51*105 kg/d； 故每批反应液的体积为：VR=

=39.295m3；

反应液的总体积为：VT= VR/0.7=56.13 m3；

对于此反应可选用国产70m3不锈钢聚合釜，此釜的直径为3810mm，筒体切线长度为4928mm，长径比为1.293，釜重51660kg。此釜封头高度根据国标h=0.25D=952.5mm，封头直边高度为50mm。反应釜的壳套厚度选取100mm。 4.2 其他设备的选型

其它的设备主要是泵的选择。工业生产中有进料泵、回流泵、塔底泵、循环泵、产品泵等，石油化工泵的选择应该满足流量，扬程、压力、温度、气蚀余量等工艺参数的要求，满足介质特性的要求和现场安装的要求。在选泵时：

首先要综合考虑泵的流量。一方面，应按设计要求达到的能力确定泵的流量，并使之与其他设备能力协调平衡；另一方面，也要根据生产需要确定泵的流量。在确定泵的流量时应综合考虑装置的富裕能力及装置内各设备能力的协调平衡。

其次根据生产要求确定泵的扬程。选泵时，由于工艺过程设计中管道系统压力降计算比较复杂，因此泵的扬程要留有适当的余量，一般为正常需要扬程的1.05～1.1倍。

最后根据流体输送设备的特性曲线确定蚌型选泵时，确定哪一种设备，应在生产上所需要的流量和扬程后进行。

；

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5.车间设备布置设计

5.1车间设备布置的原则 5.1.1车间设备布置的原则

1 从经济和压降观点出发，设备布置应顺从工艺流程，但若与安全、维修和施工有矛盾时，允许有所调整。

2 根据地形、主导风向等条件进行设备布置，有效的利用车间建筑面积（包括空间）和土地（尽量采用露天布置及建筑物能合并者尽量合并）。

3 明火设备必须布置在处理可燃液体或气体设备的全年最小频率风向的下侧，并集中布置在装置（车间）边缘。

4控制室和配电室应布置在生产区域的中心部位，并在危险区外。

5 充分考虑本装置（车间）与其他部门在总平面布置图上的位置，力求紧凑、联系方便，缩短输送管线，达到节省管材费用及运行费用的目的。

6 留有发展的余地

7 所采取的劳动保护、防火要求、防腐蚀措施要符合有关标准、规范的要求。 8 有毒、有腐蚀性介质的设备应分别集中布置，并设围堰，以便集中处理。 9 设备安全通道、人流、物流方向应错开。 10 设备布置应整齐，尽量使主要管道走向一致[13]。 5.1.2 车间设备平面布置的原则

车间平面布置首先必须适合全厂总平面布置的要求，应尽可能使个车间的平面布置在总体上达到协调、整齐、紧凑、美观，相互融合，浑成一体。其次，必须从生产需要出发，最大限度的满足生产包括设备维修的要求。即要符合流程、满足生产、便于管理、便于运输、利于设备安装和维修。第三，生产要安全。即要全面妥善的解决防火、防爆、防毒、防腐、卫生等方面的问题，符合国家的各项有关规定。第四，要考虑将来扩建及增建的余地，为今后生产发展、品种改革、技术改造提供方便。但这些一定要最有效的利用车间的建筑面积（包括空间）和土地（设备装置能露天布置的尽量露天布置，建筑物能合并的应尽量合并）。 5.1.3 车间设立面布置的原则

厂房的立面形式有单层、多层和单层与多层相结合的形式。多层厂房占地少但造价高，而单层厂房占地多但造价低。采用单层还是多层主要应根据工艺生产的需要。例如制碱车间的碳化塔，根据工艺要求须放在厂房内，但塔有比较高，且操作岗位安排在塔的中部以便观察塔内情况，这样就需要设计多层厂房；另一

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