年产3万吨聚氯乙烯聚合车间工艺设计
回收89.41 3 水、助剂 8602.6 8602.6 4 蒸汽 592.62 592.62 合计 13514.87 13514.87
2.1.4离心机
（1）物料平衡图
图4 离心机物料平衡表
（2）已知数据
收率99% 出料PVC含水量25% 助剂及少量VCM随母液排出，假设在这一步，助剂和少量VCM全部除掉 （3）计算
出料中PVC量：4208.42×0.99=4166.34㎏/h 损失PVC量:4208.42－4166.34=42.08kg/h 设出料含水x㎏/h
∴x/﹙4166.34＋x＋0.67﹚=25% 解得：x=1389kg/h
排出水、助剂的量：8602.6＋592.62－1389=7806.22㎏/h （4）物料平衡图
表四 离心机物料平衡表
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安徽建筑工业学院本科生毕业设计
序号 品名 进料量（kg） 出料量（kg） 1 PVC 4208.42 4166.34 损失42.08 2 VCM 0.67 0.67 3 水、助剂 8602.6+592.62 7806.22
1389（和PVC结合） 合计 13404.31 13404.31 2.1.5 沸腾床
（1）物料平衡图
图5 沸腾床物料平衡表
﹙2﹚已知数据
收率99% PVC含水量0.3% 含VCM 5ppm ﹙3﹚ 计算
出料中PVC的量：4166.34×0.99=4124.68㎏/h 损失PVC的量：4166.34－4124.68=41.66㎏/h 设出料中PVC含水量，x㎏/h， VCM，y㎏/h ﹙4166.34＋x＋y﹚×0.003=x
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年产3万吨聚氯乙烯聚合车间工艺设计
y/﹙4124.68＋x＋y﹚=5×10﹣6
∴解得：x=12.54㎏/h y=0.021㎏/h 排出水：1389-12.54=1376.46㎏/h 回收VCM：0.67-0.021=0.649kg/h ﹙4﹚物料平衡表
表五 沸腾床物料平衡表
序号 品名 进料量㎏／h 出料量㎏／h 1 PVC 4166.34 4124.68 损失41.66 2 VCM 0.67 0.021 回收0.649 3 水 1389 12.54﹙结合水﹚ 1376.46 合计 5556.01 5556.01
2.2热量衡算 2.2.1聚合釜
夹套传热系数的校核 已知数据：
釡内径：T=3810㎜ 釡内壁厚：3+33㎜ 三叶后掠式桨叶直径：D=（0.4～0.55）T 夹套半管外径：114.3㎜
夹套冷却水温度：t进=7℃ t出=12℃ δ碳钢层：33㎜ δ不锈钢：3㎜ δ粘釡物：0.1㎜ δ水垢层：≤0.2㎜
热量衡算取洪峰放热的数据，转化率为70%
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安徽建筑工业学院本科生毕业设计
（1）釡内壁给热系数αi的计算 αi =A·(λm/T)·(NRe)a·(NPr)b·(Vis)c
= A·(λm/T)·(ρm·N·D2/μm)a·(Cpm·μm/λm)b(μb/μw)c 式中: A:悬浮液对壁面的传热膜系数；
T：釡内径； D：搅拌桨叶直径； N：搅拌器转数； μw：壁温下流体的粘度；
λm ，Cpm，ρm，μb：分别为悬浮液在反应温度下的导热系数，恒压热容，密度和黏度。
式中：A=0.37 a=0.67 b=0.33 c=0.14 ①悬浮液的密度
悬浮体系各组分体积如下：（转化率为70%） 脱盐水：31.29m3
注水量：△v=cw/ρ1ρ2×(ρ1-ρ2)=70%×28.14×842.3×(842.3-1400) ÷(842.3×1400)=7.85m3 VCM量：28.14×30%=8.44 m3
PVC量：28.14×70%×842.3/1400=11.85 m3
则悬浮体系总体积：31.29+7.85+8.44+11.85=59.43 m3 各组分体积分率：
水：x1=（31.29+7.85）/59.43=0.659
ρ1=984.7kg/m3
VCM：x2=8.44/59.43=0.142
ρ2=842.3kg/m3 PVC：x3=11.856/59.43=0.199
ρ3=1400kg/m3
∴ρm=∑xiρi=0.659×984.7+0.142×842.3+0.199×1400=1047.1kg/ m3 ②浮液导热系数λm的计算
λm=λc·[2λc+λd-2φd(λc-λd)]/[ 2λc+λd+φd(λc-λd)] 式中：λc，λd分别为连续相和分散相的导热系数
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φd为分散相体积分率
转化率达70%的氯乙烯悬浮聚合体系，有机粒子本身可看作聚氯乙烯分散在氯乙烯中的悬浮体系，再由有机粒子在水中构成总的悬浮体系。 a．PVC分散在VCM中的悬浮体系—有机粒子的λPVC-VCM φPVC=11.86/（11.86+8.45）=0.584
液态VCM导热系数公式λVCM=A·ρVCM·C VCM·（ρVCM/M）1/3 其中：ρVCM=0.8423g/㎝3 ，C VCM=0.38Kcal/kg·℃ M=62.5，A=1.52
∴λPVC连=1.52×0.8423×0.38×（0.8423/62.5）1/3 =0.1158 Kcal/ hr m℃ λPVC分=0.14 Kcal/ hr m℃
∴λ=0.1158×[2×0.1158+0.14-2×0.584×(0.1158-0.14)]/[2×0.1158+0.14+0.584×(0.1158-0.14)]=0.1295 Kcal/ hr m℃ b.有机粒子分散于水中的λm
λ水50℃=64.78×10-2W/M℃ λ水60℃=65.94×10-2W/M℃ 内差法得λ水57℃=0.6559 W/M℃=0.5639 Kcal/ hr m℃
λm=0.5639×[2×0.5939+0.1295-2×(0.142+0.199)×(0.5639-0.1295)] /[2×0.5639+0.1295+(0.142+0.199) ×(0.5639-0.1295)]=0.3856 Kcal/ hr m℃ ① 悬浮液的比热Cm
57℃时：Cvcm=0.38 Kcal/ kg·℃ Cpvc=0.44 Kcal/ kg·℃ C水50℃=4.174kJ/kg·℃ C水60℃=4.178 kJ/kg·℃ 内差法得：C水57℃=4.177 kJ/kg·℃=0.998 Kcal/ kg·℃ 悬浮液各组分的质量分率：
VCM质量=28.14×30%×842.3=7110.7 kg H2O质量=（31.29+7.85）×984.7=38541.2 kg PVC质量=28.14×70%×1400=27577.2 kg 总质量=7110.7+38541.2+27577.2=73229.1 kg ∴各组分的质量分率：
xvcm=7110.7/73229.1=0.097
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