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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27.8 m3（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%
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则Q总=VpC×1540=27.8×900×80%×1600=3.2×107(KJ)= 7.66×10千卡/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（1/0.8371-1/1.4）=20×（1.195-0.714）=9.62 m3 注入水吸收的热量为
Q=W注Cp(t釜-t注)=9.62×1000×4.174（57-20）=1.486×106（KJ） 反应结束时总反应热为
Q总=VpC×1540=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：（1.486/3.2）×100/100=4.64%
反应半小时注水量（温度在55℃左右、反应时间为270min，反应结束停止注水）注水量为1.2吨×4=4.8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4.8+0.2+0.4+0.35+0.6+3=9.35 m3 3、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
Nr
-0.693
Nr=No(1-e/ t1/2)则No=-------------=1.17（mol/TVC）
-0.693
1- e/ t1/2
所以加入引发剂的量为W=25×1.17×346÷1000=10.12Kg=10.2Kg
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
Nr
-0.693
Nr=No(1-e/ t1/2)则No=-------------=1.78（mol/TVC）
-0.693
1- e/ t1/2
所以加入引发剂的量为W=25×1.78×346÷1000=15.4Kg 4、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2490 kj/kg；0.3MPa时的水为2168.1 kj/kg；0.5MPa时的水为2113.2 kj/kg。水蒸气的比热为Cp=1.88 kj/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
干燥处理能力：M=160000000÷8000÷2=10000kg/h PVC干燥前的含水率：W1=0.25÷0.75=0.34；
1
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)=3090.7 kg (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：
4
Q=3090.7×[2490+4.187×（70-55）]＋10000×1.8396×（70-55）=816.5×10kj/h
2.风量：
取设备热损失15%，则所需风量G为：
4
G=Q×1.15÷[1.01×(150-65)]=816.5×10×1.15÷[1.01×(150-65)]=109374kg/h 25℃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kg
d=蒸汽g/空气kg=水汽g/109374kg则水汽=2649409.98g V =nRT/P
=(2649409.98÷18＋109374000÷29)×8.31×(273＋25)÷65000
3
=149295.5m/h
4
3、所需热量：（2649×1.88＋109374×1.01）×（150-25）=1443.8×10 kj/h
4
则0.3MPa下蒸气耗量为0.67×10Kg/h=6.7T/h;
4
0.5MPa下蒸气耗量为0.683×10Kg/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=0.818 4.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)
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则所需干燥管容积：729.3×10÷(4186×45.6)=38.2m
V = NRT/P=[(1772783.1＋3090700)÷18＋97693000÷29]×8.31×(273＋25)÷87500=98179＋
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4860=102986.8 M/H=28.61 M/S
A、现设定管内热风平均流速为：18.59m/s则干燥管直径为 2
D=28.61/(3.14÷4×18.60) D=1.4M
2
干燥管长度为：L=38.2÷(3.14÷4×1.4)=24.827m 最后可选定干燥管尺寸为：φ1400×24827
B: 现设定管内热风平均流速为：25.31m/s则干燥管直径为 2
D=28.61/(3.14÷4×25.31) D=1.2M
2
干燥管长度为：L=38.2÷(3.14÷4×1.2)=33.793m 最后可选定干燥管尺寸为：φ1200×33793
C:现设定管内热风平均流速为：16.2m/s则干燥管直径为 2
D=28.61/(3.14÷4×16.2) D=1.5M
2
干燥管长度为：L=38.2÷(3.14÷4×1.5)=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
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一小时需氯乙烯量为19.125～19.3125吨/小时，折算成标方气量为6854.4～6921.6 Nm/h
3
因为乙炔纯度为98.5%所以通过组合塔的气体总量为6958.8～7027 Nm/h 按实际操作时的压力为15kPa，温度为20℃时的流量为 101×6854.4 116×V
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-----------=--------- 则 V=6405 m/h 273 293
2
按气体分压定律得： 1.33
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---------×6405m/h（出塔气量）=567.91 m/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
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98.5%乙炔气量为6854.4 Nm/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
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可知氯化氢气量为6854.4×1.0591=7259.5 Nm/h即混合气量为7259.5 Nm/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
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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53 m/h=104kg/h， CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O 得 44 80 18 104 189（实际生产耗碱） 43
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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1196 kg/m）=1.06 m/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 36.5 40 18 22.995 63 ×0.4 11.34
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-△t2 5-3 2
△t=----------=-------------=----------=3.92 △t1 5
Ln------ Ln------ 0.51 △t2 3
2
石墨换热器的传热系数为581.5W/m. ℃;
A=Q/K△t =409500×1.163/(581.5×3.92)=476248.5/2279.48=209㎡
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℃）
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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-△t2 4-3 1
△t=----------=-------------=----------=3.5 △t1 4
Ln------ Ln------ 0.2877 △t2 3
2
石墨换热器的传热系数为581.5W/m. ℃;
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1吨电石反应可生成1.16吨干渣。可知 28.125吨电石反应生成28.125×1.16=32.625吨干渣 渣浆含固量以5～15％计算结果如下：
渣浆含量5％时，32.625÷0.05=652.5t/h，取密度1.1t/m3，
流量为652.5÷1.1=593m3/h
渣浆含量8％时，32.625÷0.08=407.8t/h，取密度1.15t/m3，
流量为407.8÷1.15=354.6m3/h
渣浆含量10％时，32.625÷0.1=326.25t/h，取密度1.20t/m3，
流量为326.25÷1.20=271.875m3/h
渣浆含量15％时，32.625÷0.15=217.5t/h，取密度1.25t/m3，
流量为203÷1.25=174m3/h 渣浆含量 5％ 8％ 10％ 15％ 渣浆流量 593m3/h 354.6m3/h 271.875m3/h 174m3/h 考虑溢流渣浆液温度在85℃此时的含固量可能在5%所以取渣浆泵（P-1201A/B）的流量：600m3/h 二、浓缩机进口渣浆含固量以5～15％，流量：593 m3/h，出口渣浆含固量以25％计算，（电石渣含固量仍以30.45t/h计算）
渣浆含量25％时，32.625÷0.25=130.5 t/h，取密度1.25t/m3，
流量为130.5÷1.25=104.4 m3/h
取渣浆输送泵（P-1401A～D）的流量：90～110 m3/h
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则可知浓缩池溢流水为593-104.4=488.6 m3/h（上清液泵550m/h。）
板框机出水为按含水35%的渣则压滤后的渣重量为32.625÷0.65=50.2t/h
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浓缩池出料口含水为130.5-50.2=97.88t=97.88m板框压滤后渣浆带走的水为50.2-32.625=17.575t=17.575m则板框
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压滤后回来的水为97.88-17.575=80.305m则到电石上清液的水为488.6+80.305=568.905m，考虑浓缩池在高温下
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的蒸发水及喷雾凉水塔的损失所以清液冷却泵的流量取550m/h。
以1吨发气量300L/kg电石在85℃时水解为例，进行物料平衡的简化计算。假设电石含CaC2:80.6%,CaO:10%,CaS:1%,Ca3P2:0.4%，不计入其余8.0%杂质的反应。则反应平衡方程式如下：
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