許曉強(qiáng)，張霞，李少波＊，陽杰，王海云

（1.合肥燃?xì)饧瘓F(tuán) 燃?xì)庠O(shè)計(jì)院，安徽合肥 230075；2.合肥學(xué)院 化學(xué)與材料工程系，安徽合肥 230601）

1 聚氯乙烯的應(yīng)用

聚氯乙烯（Polyvinylchlorid，簡稱PVC）是氯乙烯在引發(fā)劑的作用下，聚合而得到的一種具有熱塑性的樹脂[1]。聚乙烯的支化度不大，主要為不定形的粉末，顏色多呈白色。根據(jù)目前的工業(yè)生產(chǎn)工藝，一般可將PVC的分子量控制在4萬～13萬，擁有可觀的多分散性，并且隨著聚合反應(yīng)所處溫度的降低，得到產(chǎn)物的分子量增加。PVC沒有明確的熔點(diǎn)，其軟化范圍為80～85 ℃，130 ℃左右開始轉(zhuǎn)變?yōu)轲棏B(tài)，溫度升至160～180 ℃后呈現(xiàn)黏流態(tài)。PVC還呈現(xiàn)出良好的機(jī)械及介電性能，抗張強(qiáng)度約為60 MPa，沖擊強(qiáng)度為5～10 kJ/m2。然而，其穩(wěn)定性不佳，如在較強(qiáng)的光照下曝曬或在100 ℃以上反應(yīng)一段時(shí)間，PVC就會(huì)發(fā)生分解，并釋放出氯化氫氣體。此時(shí)，氯化氫氣體作為一種催化劑，可加速分解，使聚氯乙烯顏色發(fā)生改變，并且各種機(jī)械性能也遭到破壞。由于聚氯乙烯對光和熱的穩(wěn)定性欠佳，所以，在實(shí)際生產(chǎn)中，添加穩(wěn)定劑是十分必要的。

聚氯乙烯較大的硬度以及較差的溶解性使得聚氯乙烯不溶于絕大多數(shù)的溶劑，只能溶于極有限的溶劑（四氫呋喃，二氯乙烷和環(huán)己酮）中，與許多反應(yīng)物類似，隨著反應(yīng)溫度的升高，化學(xué)穩(wěn)定性呈現(xiàn)降低的趨勢。作為一種通用的合成樹脂，PVC在世界范圍內(nèi)的需求及生產(chǎn)量緊緊尾隨塑料之王聚乙烯，位居第二。除此之外，鑒于其優(yōu)良的物理性能、化學(xué)性能，PVC在氯堿工業(yè)中的地位也不可小覷。作為最大的耗氯有機(jī)產(chǎn)物，PVC在氯堿工業(yè)中堿、氯的發(fā)展和平衡方面具有舉足輕重的作用[2]。PVC優(yōu)異的耐腐蝕性，難燃性和抗化學(xué)藥品性使得該產(chǎn)品在建筑、交通運(yùn)輸、環(huán)境工程、食品包裝、輸送電力、醫(yī)藥衛(wèi)生等輕重工業(yè)特別是燃?xì)馐艿赖阮I(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用，因此，用最少的能耗、最低的成本批量生產(chǎn)出品質(zhì)優(yōu)良的PVC具有重要意義[3]。

2 國內(nèi)外發(fā)展情況

目前，國內(nèi)的產(chǎn)能處于不足的狀態(tài)。其中，華東地區(qū)和華南地區(qū)是主要的需求集中地，兩地需求量占全國總需求量的50%以上，但相對來說，生產(chǎn)量卻嚴(yán)重不足，因此所需的PVC依靠進(jìn)口的程度較高。而江蘇、山東與浙江省PVC生產(chǎn)工藝居國內(nèi)領(lǐng)先水平，三省的消費(fèi)量占全國的34.0%，華北地區(qū)的生產(chǎn)與需求基本達(dá)到平衡。近些年來，隨著中部崛起和西部開發(fā)的步伐日益加快，基礎(chǔ)設(shè)施的大規(guī)模興建使得PVC在中西部的需求量達(dá)到一個(gè)新的高度。而前幾年的情況來看，國內(nèi)自身的PVC產(chǎn)能不足問題日益加劇，出口也受到阻礙，因此進(jìn)口的比重有增無減。這使得PVC工業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈出現(xiàn)問題，如開工率整體較低，中下游需求緩慢的增長率也使得國產(chǎn)聚氯乙烯的市場價(jià)格難以提高，并且波動(dòng)范圍較窄。同時(shí)，期貨的盛行，從某種程度上來說也使得聚氯乙烯的價(jià)格波動(dòng)不確定性有所增加[4]。

我國PVC產(chǎn)量迅猛增長。進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)鏈的調(diào)整以及生產(chǎn)工藝的提高，國內(nèi)的自給率逐漸增加。2002年自給率為66.7%，2007年，自給率已增長至96.3%，與增長率的迅速升高相比，國內(nèi)的消費(fèi)增長率的便顯得稍有遜色，2001年為17.5%，2002年僅為6.7%，2003年增長率為十年最高水平，達(dá)到17.7%，然而之后幾年里，增長率呈現(xiàn)波動(dòng)狀態(tài)，整體并未呈現(xiàn)增加趨勢?？梢姡瑖鴥?nèi)的需求雖然不斷增加，但增長率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如國內(nèi)生產(chǎn)能力的增加，因此國內(nèi)的生產(chǎn)需求情況有可能由產(chǎn)能不足轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)能過剩，這也可以使得國內(nèi)的進(jìn)出口比例發(fā)生變化，進(jìn)口比例減小，而出口比例增加[5]。

隨著科技的進(jìn)步，世界的PVC生產(chǎn)能力逐步增長。全球PVC主要生產(chǎn)地為北美與亞洲（除中國）。近些年，一些歐美地區(qū)的發(fā)達(dá)國家認(rèn)為PVC的生產(chǎn)會(huì)給環(huán)境帶來一定的威脅，因此產(chǎn)量增長并不如需求量增長那樣迅速，亞洲的一些國家如日本也在大幅度減少PVC的生產(chǎn)，增長率甚至連續(xù)幾年出現(xiàn)負(fù)值，這也使得中國PVC的生產(chǎn)量占全球PVC的生產(chǎn)量的比重會(huì)更大。雖然此種集中型生產(chǎn)會(huì)在一定程度上拉動(dòng)國內(nèi)出口經(jīng)濟(jì)的增長，然而生產(chǎn)中增塑劑、重金屬添加劑、有限的石油資源以及焚燒所產(chǎn)生的有害氣體等對東亞地區(qū)發(fā)展中國家的所造成環(huán)境問題也不得不引起重視[6]。

3 PVC的發(fā)展趨勢

如今，國內(nèi)PVC生產(chǎn)廠商達(dá)到100多家，年生產(chǎn)量已達(dá)到300萬噸左右，全世界范圍內(nèi)位列第三。雖然產(chǎn)量已經(jīng)遙遙領(lǐng)先，但其品種主要為通用均聚類型，而專用均聚類型的生產(chǎn)卻較為欠缺，而共聚類型的產(chǎn)品還不能自主生產(chǎn)。與歐美一些發(fā)達(dá)國家以及日本等地區(qū)比較而言，大陸內(nèi)部企業(yè)所生產(chǎn)出來的PVC產(chǎn)品質(zhì)量在方面并不占優(yōu)勢。有相關(guān)專業(yè)人士表明，在以后的數(shù)年中，國內(nèi)PVC行業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)如下趨勢，（1）生產(chǎn)技術(shù)及工藝的提升，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的增長需要依靠生產(chǎn)工藝的多元化以及生產(chǎn)技術(shù)的先進(jìn)性。在軟實(shí)力方面，引進(jìn)更加專業(yè)、高層次的人才是提高生產(chǎn)工藝的堅(jiān)強(qiáng)后盾；在硬件設(shè)施方面，投資低能耗、高效率的生產(chǎn)裝置，改進(jìn)生產(chǎn)配件，利用計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)的現(xiàn)代科技，實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理的現(xiàn)代化、生產(chǎn)控制的自動(dòng)化、安全運(yùn)行的保障網(wǎng)是保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)能耗的重要保障。（2）提高產(chǎn)品的附加值，單純的PVC產(chǎn)品在熱學(xué)性能以及光學(xué)性能方面的表現(xiàn)不佳，在陽光暴曬以及高溫環(huán)境中容易催化分解。但如果企業(yè)與科研實(shí)力較強(qiáng)的高?；蛘哐芯克?lián)合，利用企業(yè)的資金流轉(zhuǎn)優(yōu)勢和高校或研究所的科研平臺(tái)將產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合起來，把現(xiàn)在的納米科技融入高分子行業(yè)中，對聚氯乙烯產(chǎn)品進(jìn)行改性處理，實(shí)現(xiàn)PVC的高性能與專業(yè)化，克服PVC在某些加工、應(yīng)用中的瓶頸。（3）緊隨經(jīng)濟(jì)全球化的步伐，中小型企業(yè)立足與發(fā)展迅猛的社會(huì)中已如履薄冰。發(fā)展獨(dú)特的企業(yè)文化，樹立自身的企業(yè)形象。隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，經(jīng)濟(jì)逐漸實(shí)現(xiàn)全球化，跨國公司的盛行使中國所面對的競爭壓力日益增長，中外合資是克服多種生產(chǎn)技術(shù)壁壘、保障需求平衡、增強(qiáng)競爭力的有效途徑[7]。

4 PVC生產(chǎn)方法

PVC是高分子結(jié)構(gòu)，分子量一般在500～20 000，聚合反應(yīng)中不可避免會(huì)發(fā)生副反應(yīng)，因此大分子鏈上除了頭尾鏈接外，還存在少量的少數(shù)的頭頭相連而形成不飽和雙鍵，此外，反應(yīng)過程中的脫氯化氫會(huì)產(chǎn)生叔碳原子（含有氯原子），氧化反應(yīng)產(chǎn)生支鏈以及含氧基團(tuán)等。由副反應(yīng)而產(chǎn)生的支鏈一般控制在30～50個(gè)。由于PVC分子鏈上Cl與Cl間具有不同的相對位置，可將PVC聚合物分為無規(guī)構(gòu)型（Cl與Cl間的相對位置不固定）、間規(guī)構(gòu)型（Cl與Cl有規(guī)則地分布在分子鏈的兩側(cè)）、等同構(gòu)型（Cl與Cl有規(guī)則地排列在分子鏈的一側(cè)）。PVC為聚合物高分子，因此控制其為全同立構(gòu)極其困難，若出現(xiàn)全同立構(gòu)，則表現(xiàn)出極少數(shù)的結(jié)晶部分，PVC所表現(xiàn)出的結(jié)構(gòu)主要為無規(guī)立構(gòu)。根據(jù)不同的原料途徑，目前制備氯乙烯的主要工藝大致分為電石乙炔法、天然氣乙炔法、二氯乙烷法等。但是，各種方法所使用的原料都是乙炔和乙烯，因此若從所用的單體分類，只有乙炔法和乙烯法[8]。

4.1 電石乙炔法

電石乙炔法是最原始的方法，此種方法生產(chǎn)過程便于操控，所得產(chǎn)物具有較高的品質(zhì)。然而，電石法對環(huán)境的污染較為嚴(yán)重，并且生產(chǎn)過程中所需的能耗高，所以當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)了乙烯法后，電石乙炔法在某些發(fā)達(dá)國家便逐漸被摒棄。但在中國，乙烯非常稀缺，因此價(jià)格也頗為昂貴，并且，乙烯法工藝中所需要的氧氯化裝置的也需廠商的大力改動(dòng)，因此，對于一些中小企業(yè)來說，由傳統(tǒng)的電石乙炔法向現(xiàn)代環(huán)保的乙烯法轉(zhuǎn)型具有一定挑戰(zhàn)。在西部地區(qū)，電石資源豐富，在某種程度上帶動(dòng)了電石乙炔法的發(fā)展，電石乙炔法成為諸多廠商所關(guān)注的熱點(diǎn)。電石乙炔法的原理為：首先是乙炔氣體的制備，是將大塊的電石破碎，然后水與電石在發(fā)生器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)式為：

由于工業(yè)條件限制，在乙炔的制備中會(huì)伴隨副反應(yīng)。副反應(yīng)所產(chǎn)生的雜質(zhì)氣體會(huì)使乙炔在反應(yīng)過程中易發(fā)生自燃，并且會(huì)吸附反應(yīng)催化劑——氯化汞，因此，在得到乙炔氣體后，需要對氣體進(jìn)行凈化處理以除去生成的氨氣、磷化氫、硫化氫等雜質(zhì)氣體。再將在除雜過程中產(chǎn)生的酸與鹽通入氫氧化鈉溶液，然后排出。此時(shí)便得到基本純凈的乙炔氣體，乙炔與反應(yīng)制備氯乙烯單體，將精制后氯乙烯單體聚合即可得到聚氯乙烯產(chǎn)品[9]。

4.2 乙烯法

乙烯氧氯化法簡稱乙烯法，此方法所制備的氯乙烯單體的質(zhì)量較高，乙烯法生產(chǎn)聚氯乙烯，首先是乙烯和氯氣化合為二氯乙烷，然后是二氯乙烷的裂解。乙烯法所制備的氯乙烯單體的質(zhì)量較高，環(huán)境污染小且能夠應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)，因此此種方法生產(chǎn)PVC聚集了世界PVC生產(chǎn)廠商的目光，但乙烯法生產(chǎn)PVC最現(xiàn)實(shí)的問題就是乙烯資源。石油資源是中國的軟肋，除此之外，國際方面石油價(jià)格也是居高不下，因此，結(jié)合中國這樣一個(gè)石油資源并不豐富的發(fā)展中國家的國情來說，乙烯法生產(chǎn)PVC的方法并不是一種最優(yōu)方案。然而，我國的煤炭資源相對比較豐富，這就為乙炔法生產(chǎn)技術(shù)的實(shí)施提供了得天獨(dú)厚的條件，并且通過與國外廠家、學(xué)者的交流與學(xué)習(xí)以及大型先進(jìn)設(shè)備的投資與引進(jìn)，我國乙炔法生產(chǎn)PVC的水平也在日益提升，不僅在產(chǎn)量與產(chǎn)品的質(zhì)量方面取得了巨大的突破，而且較之前相比，單體的利用率大幅度增高，因此能源浪費(fèi)率和對環(huán)境的污染程度也大大降低。然而，在生產(chǎn)過程中的最棘手的問題就是如何處理廢棄的電石渣，經(jīng)過我國科研人員與廠家之間的不斷努力，形成了電石渣再生產(chǎn)利用一條產(chǎn)業(yè)鏈，將電石渣制成磚塊等建筑材料使得乙炔法成為乙烯法未能全面使用時(shí)的一種長效可替代方法[10]。

4.3 氯乙烯單體聚合方法

如今，全球生產(chǎn)PVC的主要聚合方法大致分為本體聚合法、溶液聚合法、乳液聚合法、微懸浮聚合法和懸浮聚合法。乳液聚合法的概念提出較早，但由于生產(chǎn)所需成本較高，并且生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，一直未得到大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。乳液聚合法的主要產(chǎn)品為糊樹脂，隨著人類生活水平的提高，人們對于家居裝飾的要求也逐步增加，而壁紙、汽車內(nèi)體、地板革等的生產(chǎn)恰巧需要糊樹脂，因此乳液聚合的使用比例有望增長。根據(jù)調(diào)查研究，利用懸浮法生產(chǎn)PVC在美國所占的比例高達(dá)87.8%，而溶液聚合法僅僅占到了1.4%。日本在生產(chǎn)PVC的工藝中所采取的方法主要也是懸浮聚合法，但在西歐某些地區(qū)，則主要采用乳液聚合與本體聚合。懸浮法能夠得到大規(guī)模應(yīng)用主要是由于此種聚合方法具有流程簡單，設(shè)備便于操控，可規(guī)?；a(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。除此之外，各國廠商也致力于防黏釜的研究，并且在如何減少產(chǎn)物的雜質(zhì)含量，提高樹脂品質(zhì)，以及如何生產(chǎn)中減少人力的投入方面的研究也取得了較大的進(jìn)展。本體法較懸浮法而言，應(yīng)用主要集中在西歐地區(qū)，并且此項(xiàng)專利頒發(fā)給了法國的阿托公司。本體法較其他幾種方法而言較為環(huán)保，因?yàn)榇朔N方法在生產(chǎn)過程中無需水、分散劑以及各種化學(xué)助劑，不僅減少了能耗，而且可以大幅度提高產(chǎn)品純度，簡化工藝過程。然而，在實(shí)際生產(chǎn)中，廠家并不會(huì)將懸浮法與本體聚合同時(shí)使用。這是由于，雖然利用懸浮法與本體法兩種工藝所得到樹脂所應(yīng)用的領(lǐng)域是相通的，但懸浮法和本體樹脂一旦混合，由于靜電效應(yīng)的存在，粉末必將會(huì)產(chǎn)生團(tuán)聚效應(yīng)，大大降低了粉末的流動(dòng)性，減弱了粉末的輸運(yùn)與反應(yīng)效率。如今，由于工藝的限制，本體法的應(yīng)用并不是非常廣泛，甚至可以說是處于停滯不前的狀態(tài)[11]。

5 PVC生產(chǎn)工藝

5.1 PVC聚合工藝

5.1.1 聚合釜大型化與優(yōu)化散熱

隨著社會(huì)的發(fā)展，世界對PVC的需求日益增多，這使得傳統(tǒng)的反應(yīng)釜無法滿足人類所需要的產(chǎn)量，因此設(shè)備的大型化已經(jīng)成為一種不可阻擋的趨勢。聚合釜在聚氯乙烯生產(chǎn)中是一種不可或缺的設(shè)備，大型聚合釜可以節(jié)約生產(chǎn)時(shí)間，縮短生產(chǎn)周期，簡化生產(chǎn)操作，從而降低生產(chǎn)成本，改善生產(chǎn)環(huán)境。隨著聚合釜儲(chǔ)存的增大，聚合反應(yīng)所產(chǎn)生熱量也在升高，因此，進(jìn)一步需要解決的便是如何優(yōu)化散熱。在優(yōu)化散熱方面，國外主要采用回流冷凝，水冷弧形擋板以及底伸式攪拌模式，不僅能夠使物料分散得更加均勻，也增加了傳熱面積，從而優(yōu)化了散熱。除此之外，還可以將冷凝管安置在聚合釜內(nèi)部，通入冷凝水，突破以往僅從外壁散熱的概念。

5.1.2 釜壁黏附的防止

單體在聚合過程中，黏度會(huì)逐漸增大，在攪拌的作用下便會(huì)不可避免地黏附到反應(yīng)釜的內(nèi)壁上，從而造成單體的浪費(fèi)和聚合物分子大小不均等。為了解決這一問題，主要采取以下幾種方法。

（1）在反應(yīng)釜內(nèi)壁噴灑類似于潤滑劑的物質(zhì)，從而大大減少黏附物質(zhì)，此種防黏溶液的原料主要是一些從天然果汁中提取的一種酸——天然芳基酸，用殼素與天然芳基酸發(fā)生縮聚反應(yīng)形成防黏劑，對產(chǎn)品的質(zhì)量沒有影響，并且安全環(huán)保，甚至可以達(dá)到食品級別的要求。對人體也無害。但防黏劑的使用需要后期不斷加入，并且很難在釜壁上涂覆均勻。（2）純粹的物理機(jī)械清洗法，首先用高壓水沖洗黏附物質(zhì)，黏附物質(zhì)受到水的壓力作用會(huì)從內(nèi)壁上剝離脫落，但是此種方法不能徹底清潔。（3）在將結(jié)垢抑制劑加入到聚合體系中，此種方法可以大幅度減少單體在反應(yīng)釜內(nèi)壁的黏附，但同時(shí)結(jié)垢抑制劑的質(zhì)量會(huì)影響聚氯乙烯成品的質(zhì)量，相當(dāng)于引入了雜質(zhì)。因此，如果能單純從物理方面阻止黏附即可克服上述三種方法的不足。經(jīng)過不斷的探索與研究，現(xiàn)在已經(jīng)有公司設(shè)計(jì)出一種雙攪拌聚合釜，這種聚合釜在反應(yīng)釜的最底端和反應(yīng)釜的頂端各安裝了一個(gè)攪拌器，并且頂端與底端的攪拌器的分布于反應(yīng)釜的對角線上。在反應(yīng)釜內(nèi)安置兩個(gè)攪拌器，可以由此清除單體在死角的殘留，并且在兩個(gè)攪拌器的扇葉上噴涂一種多酚物質(zhì)，可以大幅度有效的減少黏附物[13]。

5.1.3 PVC聚合釜溫度控制方法

向聚合釜中按照化學(xué)計(jì)量比依次加入蒸餾水、VC、催化劑，混合后進(jìn)行攪拌至各物質(zhì)均勻分布。對反應(yīng)釜進(jìn)行升溫處理，加熱到最佳聚合溫度。反應(yīng)單體在進(jìn)行聚合反應(yīng)的過程中，溫度需要保持在設(shè)定溫度的±0.2 ℃范圍內(nèi)[14]。

圖1 PVC聚合生產(chǎn)工藝流程圖

5.2 PVC干燥工藝

待反應(yīng)結(jié)束時(shí)，加入終止劑阻止單體的進(jìn)一步聚合，然后將剩余的VC進(jìn)行回收處理，然后通過離心機(jī)對其進(jìn)行離心分離、通過高溫蒸汽對其進(jìn)行高溫干燥，得到VC成品，進(jìn)行再次利用。聚合工序控制主要就是對反應(yīng)釜內(nèi)溫度的控制，使其波動(dòng)的范圍盡量減小。

聚合釜內(nèi)的溫度控制可以劃分為三個(gè)步驟。（1）對反應(yīng)釜內(nèi)的單體進(jìn)行升溫，簡稱為升溫階段。這一階段需要借助外部能量，使聚合釜內(nèi)部達(dá)到反應(yīng)的最佳溫度。（2）等到溫度升高至最佳反應(yīng)溫度后，單體發(fā)生聚合，由于聚合反應(yīng)中會(huì)放出大量的熱，為了保障設(shè)備的安全以及反應(yīng)的順利進(jìn)行，便需要外部的循環(huán)水對其進(jìn)行降溫處理。（3）隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)的放熱速率與反應(yīng)速率便在一個(gè)定值上下波動(dòng)，此時(shí)段的主要目的就是使反應(yīng)溫度控制在一個(gè)較小的波動(dòng)范圍內(nèi)[15]。

以年產(chǎn)15萬噸PVC樹脂合成工藝設(shè)計(jì)為例，其中，過程一離心分級根據(jù)各物質(zhì)的密度不同，將粗產(chǎn)品中未反應(yīng)的氯乙烯完全除去，由物料衡算得到的數(shù)據(jù)可知，除去氯乙烯的量為46 922 kg，進(jìn)料為187 500+398 836+11 730=598 006 kg；除去90%的水和助劑，因此，粗產(chǎn)品經(jīng)處理后還含有10%的水，則總的混物質(zhì)量為20 833 kg，其中，水的質(zhì)量占總質(zhì)量的10%，因此水的質(zhì)量為20 833.3 kg，則經(jīng)過第一工序處理減少水的質(zhì)量為378 002.7 kg。根據(jù)計(jì)算的數(shù)據(jù)，PVC樹脂干燥過程工藝流程干燥工藝設(shè)計(jì)如圖2。

圖2 PVC干燥工藝圖

表1 物料計(jì)算（以年產(chǎn)15萬噸PVC樹脂合成工藝設(shè)計(jì)為例）

5.3 聚合設(shè)備選型計(jì)算

以年產(chǎn)15萬噸PVC樹脂合成工藝設(shè)計(jì)為例

（1）反應(yīng)釜相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算。由能量衡算可知，在一個(gè)周期聚合所產(chǎn)生的總的熱量為：Q總=2.6×108J，由一個(gè)反應(yīng)周期需要6 h，因此每小時(shí)的熱負(fù)荷：Q=Q總/t=2.60×108/6=4.33×107J/h，記 Qmax為所能承受的最大熱負(fù)荷量，取為平均熱負(fù)荷的1.5倍，則 Qmax=RQ=4.33×107×1.5=6.50×107J/h。

（2）各物料體積計(jì)算。去離子水的體積：V水=m水/ρ水=398.84 m3；氯乙烯的體積：VVC=mVC/ρVC=257.55 m3；助劑的體積：V助劑=m助劑/ρ助劑=10.76 m3；反應(yīng)物料的總體積：V總=V水+VVC+V助劑=667.21 m3。因此，所需聚合釜的聚合釜的投料系數(shù)設(shè)為0.85，則選取聚合釜的容積至少為667.21÷0.85=784.95 m3。

根據(jù)不同反應(yīng)釜的傳熱系數(shù)具有差異，其中KF/V的值代表反應(yīng)釜的傳熱性能，33 m3反應(yīng)釜的傳熱性能較其他類型優(yōu)異，因此決定一般選用此類型的反應(yīng)釜作為本次設(shè)計(jì)的反應(yīng)釜。設(shè)投料系數(shù)為0.85，則反應(yīng)所需總體積為784.95 m3，因此需要的反應(yīng)釜個(gè)數(shù)為n=784.5/33=23.7，取反應(yīng)釜個(gè)數(shù)為24個(gè)。按照計(jì)算得結(jié)果，所輸送流體的流量以及揚(yáng)程等數(shù)據(jù)，核定65Y-100×2A型油泵為最優(yōu)選擇[16-17]，電機(jī)功率40 kW。此型號(hào)的油泵有關(guān)性能見表2。

表2 65Y-100×2A型油泵性能

6 總結(jié)

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，對所需設(shè)備進(jìn)行了計(jì)算與選型。該工藝設(shè)計(jì)采取間歇式操作，根據(jù)物料守恒原則計(jì)算出了每種物料一次所需的用量，根據(jù)獲得過程能量損耗，綜合兩者對設(shè)備進(jìn)行了選型，最終選取了24個(gè)33 m3的聚合釜，輸送泵采用65Y-100×2A型，電機(jī)功率40 kW，放置在貯罐液面下2.32 m處。