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1、. . . 摘 要随着国聚氯乙烯行业的竞争越来越激烈，小规模聚氯乙烯生产设备将越来越表现出不经济性。考虑到今后国新建聚氯乙烯生产设备规模至少将在20万t/a以上，60m3聚氯乙烯反应釜及其成套工艺技术具有很大的推广前景。由于引进国外60m3以上聚氯乙烯反应釜及其成套工艺技术的设备和技术费用相当昂贵，在今后较长一段时期，国产化60m3聚氯乙烯反应釜及其成套工艺技术将是企业的理想选择。因此，60m3聚氯乙烯反应釜的设计和成套工艺技术的开发，将极大的推动国PVC行业的技术进步和长远发展。本次毕业设计是设计一个60m3聚氯乙烯反应釜，考虑到了筒体所受的压和外压，进行了罐体和夹套压强度计算，对罐体进行了
2、外压强度校核，另外还设计了搅拌装置与传动装置，并对其进行了强度和刚度校核。 关键词：聚氯乙烯; 反应釜； 设计AbstractWith the domestic PVC industry more competitive, PVC production equipment for small-scale will become more and more non-economic. Tacking into account the future of domestic new PVC production equipment will be at least more than 200,000
3、t/a, 60m3PVC reactor and packaged process have a great spread. The equipment investments and construction investments for bring in the 60m3 PVC reactor and packaged process is so expensive that the companies should choose the 60m3 PVC reactor and packaged process that we have in the near future. So,
4、 the design of the 60m3PVC reactor and the study of packaged process have great historical significance and far-reaching impact in the history of domestic PVC production, will greatly promote the development of domestic PVC industry.This graduation design is to design a 60m3 PVC reactor.This design
5、considered the cylinder body from the internal pressure and the external pressure，Tank and jacket were calculated compressive strength， and the tank strength of the external pressure was checked.In addition, I also designed a mixing device and transmission device and checked its strength and stiffne
6、ss.Key words: PVC; reactor; design前 言我国PVC生产企业平均规模为年产8万多吨，PVC生产处于低垄断状态。由于国产化PVC生产技术的成熟，在很大程度上降低了行业进入门槛。行业和行业外企业为追求较高利润，竞相建设和扩产，近几年国PVC热的显著特征是大干快上。所谓大，是指规模大，新建改扩建项目动辄十万吨以上，二三十万吨也不少见。未来PVC生产企业规模将向40万80万t/a大规模水平发展，规模小的企业将由于技术水平较低，污染严重，生产成本高，竞争能力弱而逐步淘汰。我国PVC行业采用大型聚合釜生产装置成为近年来明显的发展趋势。采用大型聚合釜，每釜的产量大，克服了小釜
7、生产出的聚氯乙烯树脂质量不稳定的缺陷，大釜比小釜的产量批次较少，树脂之间的差异减小，质量更加均匀和稳定。同样规模的装置，采用大型釜更容易实现DCS控制。鉴于当前国聚氯乙烯行业的发展情况，采用60m3聚氯乙烯反应釜，可以节省设备投资和建设投资，减少生产运营费用，有效降低产品生产成本，可以大大提高国聚氯乙烯生产企业的市场竞争能力，为国聚氯乙烯生产企业扩大生产规模，调整产品结构等创造了有利的条件，因此60m3聚氯乙烯反应釜及其成套工艺技术具有极大的推广应用前景。由于引进国外60m3以上反应釜及其成套工艺技术的设备费用和技术费用相当昂贵，在今后较长的一段时期，国产化60m3聚氯乙烯反应釜及其成套工艺技
8、术将是国企业的理想选择。l1.绪论1.1聚氯乙烯1.1.1 聚氯乙烯全名为Polyvinylchlorid，主要成份为聚氯乙烯，另外加入其他成分来增强其耐热性，韧性，延展性等。它是当今世界上深受喜爱、颇为流行并且也被广泛应用的一种合成材料。它是全球使用量最广泛的塑料之一，也是世界上产量最大的塑料之一。聚氯乙烯具有原料丰富（石油、石灰石、焦炭、食盐和天然气）、制造工艺成熟、价格低廉、用途广泛等突出特点，现已成为世界上仅次于聚乙烯树脂的第二大通用树脂，占世界合成树脂总消费量的29%。聚氯乙烯容易加工，可通过模压、层合、注塑、挤塑、压延、吹塑中空等方式进行加工。聚氯乙烯主要用于生产人造革、薄膜、电线
9、护套等塑料软制品，也可生产板材、门窗、管道和阀门等塑料硬制品。1.1.2 物理和化学性质 总的来说聚氯乙烯根据不同的用途可以加入不同的添加剂，因此聚氯乙稀塑料可呈现不同的物理性能和力学性能。通常，聚氯乙稀具有阻燃（阻燃值为40以上）、耐化学药品性高（耐浓盐酸、浓度为90的硫酸、浓度为60的硝酸和浓度20的氢氧化钠）、机械强度及电绝缘性良好的优点。但其耐热性较差，软化点为80，于130开始分解变色，并析出HCI。具有稳定的物理化学性质，不溶于水、酒精、汽油，气体、水汽渗漏性低；在常温下可耐任何浓度的盐酸、90%以下的硫酸、5060%的硝酸和20%以下的烧碱溶液，具有一定的抗化学腐蚀性；对盐类相当
10、稳定，但能够溶解于醚、酮、氯化脂肪烃和芳香烃等有机溶剂。此外，POVC的光、热稳定性较差，在100以上或经长时间暴晒，就会分解产生氯化氢，并进一步自动催化分解、变色，物理机械性能迅速下降，因此在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。1.1.3 分类及其用途聚氯乙烯可分为软聚氯乙烯和硬聚氯乙烯。其中硬聚氯乙烯大约占市场的2/3，软聚氯乙烯占1/3。软聚氯乙烯一般用于地板、天花板以及皮革的表层，但由于软聚氯乙烯中含有柔软剂(这也是软聚氯乙烯与硬聚氯乙烯的区别)，容易变脆,不易保存，所以其使用围受到了局限。硬聚氯乙烯不含柔软剂，因此柔韧性好，易成型，不易脆，无毒无污染，保存时间长，因此具有
11、很大的开发应用价值。总的来说聚氯乙烯广泛应用于建材、包装、医药、化工、纺织、家电、消防、食品等诸多行业。其中建材行业占的比重最大，为60%，其次是包装行业，还有其他若干小围应用的行业。1.1.4 发展史及现状氯化乙烯基最初是在1835年在Justus von Liebig实验室合成出来的。而聚氯乙烯是由Baumann在1872年合成的。但是直到20世纪20年代才在美国生产出了第一个聚氯乙烯的商业产品，在接下来的20年欧洲才开始大规模生产。据统计，2004年全球PVC产能达到3500万吨，产量为2920万吨，我国聚氯乙烯生产企业总数有80多家，2004年国PVC树脂生产量为503.2万吨，年生产
12、能力约为650万吨，2004年新增产能140多万吨。预计到2005年底我国聚氯乙烯生产能力将超过950万吨，净增长300万吨。其中乙烯法占30（含进口单体），电石法占70。截止到2005年6月底国PVC实际生产量为295.41万吨，与去年同期相比增长率为21.7。2005年上半年进口量为79.7万吨，表观消费量为372.6万吨。根据海关数据显示，2010年12月中国PVC纯粉进口量为 139297吨，环比显著增长21%，同比显著增长36%。去年1-12月份PVC纯粉进口量累计为 1199119吨，累计同比减少26.4%。1.2 反应釜反应釜广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品，用
13、来完成硫化、硝化、氢化、烃化、聚合、缩合等工艺过程的压力容器，例如反应器、分解锅、聚合釜等。总的来说，反应釜属于搅拌设备的一类，这里简要的介绍一些搅拌设备的情况。搅拌设备常被称作搅拌釜（或搅拌槽），当搅拌设备用作反应器时，又被称为搅拌釜式反应器，有时简称反应釜。 搅拌设备在工业生产中应用围很广，尤其是化学工业中，很多化工生产够或多或少地应用着搅拌操作。化学工艺过程中的种种化学变化，是以参加反应物质的充分混合为前提的。对于加热、冷却和液体萃取以及其他吸收等物理变化过程，也往往要采用搅拌操作才能得到好的效果。搅拌设备在许多场合是作为反应器来应用的。例如在三大合成材料的生产中，搅拌设备作为反应器约占
14、反应器总数的90%。其他如染料、医药、农药、油漆等行业，搅拌设备的应用亦很广泛。有色冶金部门对全国有色冶金行业中的搅拌设备做了调查及功率测定，结果是许多湿法车间的动力消耗50%以上是用在搅拌作业上。搅拌设备的应用围之所以这样广泛，还因搅拌设备操作条件（如浓度、温度、停留时间等）的可控围较广，又能适应多样化的生产。搅拌设备的作用如下：使物料混合均匀；使其他在液相中很好的分散；使固体粒子（如催化剂）在液相中均匀的悬浮；使不相溶的另一液相均匀悬浮或充分乳化；强化相间的传质（如吸收等）；强化传热。对于均相反应，主要是、两点。混合的快慢、均匀程度和传热情况好坏，都会影响反应结果。至于非均相系统，则还影响
15、到相界面的大小和相间的传质速度，情况就更复杂。所以搅拌情况的改变，常很敏感地影响到产品的质量和产量，生产中的这种例子非常普遍。在溶液聚合和本体聚合的液相聚合反应装置中，搅拌的主要作用是：促进釜物料流动，使反应器物料均匀分布，增大传质和传热系数。在聚合反应过程中，往往随着转化率的增加，聚合液的粘度液增加。如果搅拌情况不好，就会造成传热系数下降或局部过热，物料和催化剂凡是不均匀，影响聚合产品的质量，也容易导致聚合物粘壁，使聚合反应操作不能很好地进行下去。在互不相溶的液体之间或液体和固体相互作用时，搅拌在加速反应的进行方面起着非常重要的作用。因为增加一物相混入另一物相的速度，接触面就会增大，搅拌是在
16、反应过程中创造良好条件的一个重要因素。例如，使传热作用加强，减少局部过热，以及避免加热过程中物质焦化等。如高压聚乙烯生产中，由于搅拌器的作用，使物料在反应器有一点的停留时间，更重要的是使催化剂在反应器分布均匀，以防止局部猛烈的聚合作用而造成爆炸。因此搅拌设备在工业生产中起着非常重要的作用。搅拌设备使用历史悠久，应用广泛。但对搅拌操作的科学研究还不够。搅拌操作看起来似乎很简单，但实际上，它所涉及的因素却极为复杂。对于搅拌器型式的选择，从工艺的观点以及力学观点来说，迄今都研究的不够。过去有很多文献论述了搅拌设备的动力消耗，并给出了不少情况下的计算公式，但是由于使用介质操作条件的不同，物理化学性质的差异，容器形状及部设施的不同以及各种搅拌器特性上的区别，正确确定搅拌功率并适当的
