[能源化工]年产09万吨cpe-h135生产工艺设计

[能源化工]年产09万吨cpe-h135生产工艺设计内容摘要：

泡剂、防静电剂等助剂加入至常压 85℃左右的配料槽中，搅拌升温。 然后，配料泵输送原料通过 90℃的热水槽，形成浆料 (水与 HDPE 的质 量比保持在 9:1)，使浆料 (热水、 HDPE、助剂 )加热至 90℃后连续输送至体积约为 25m3的氯化反应釜中反应。 过几分钟后，当反应釜中浆料达到一定量时，液氯通过汽化器汽化达到 90℃左右后，按 400 公斤 /小时的流量通向釜内。 此时筒体夹套被需要不断地通入水蒸汽 (温度始终小于 170℃ )加热反应釜。 随后，釜内压力逐渐升高。 当反应釜温度达到 100℃左右后，2 吨 HDPE 和 18 吨热水 (包括助剂 )都完全加入至反应釜后，通氯速度开始调整到 600 公斤 /小时，加快反应进程，使反应釜压力和温度缓慢升高 (压力最高值不能超过 )。 当反应釜从通氯开始时计时起差不多到 100min 后，釜内温度升至 130℃左右。 此时反应达到最关键时刻，应该调整通氯速度到 8001000 公斤 /小时，夹套内开始通入 30℃的冷却水，以致使后段釜内温度不再上升且不能超过 132℃。 因为生成的产物 CPE 是热敏性物料，若温度超过 132℃会使 CPE 热分解。 通过改变调整 8001000 公斤 /小时的氯气通入流量来控制 CPE 产品的含氯量要求。 在整个间隙操作反应过程中，反应通氯时间范围在 150 分钟，然后反应加热升温需要 1 小时，夹套冷却降温需要半小时，再加上非生产操作时间约 1小 时。 此间歇生产周期在。 本设计年产 9000 吨成品 CPE 需要生产 300 天，每日全日制工作生产，采用每天生产 5 个轮次。 并且利用本设计估计的一条生产线上的二个氯化反应釜同时间歇生产。 这样，每次每釜成品 CPE产量为 9000 / (300 5 2) = 3 吨 ,计算每次每釜需要原料 HDPE 接近 3 5855 / 9000 = 吨本设计考虑其他因素，设计决定每釜 HDPE 用量接近在 吨，热水 18吨作为每次氯化反应釜中的装料浆料。 因为浆料密度接近热水密度，所以装料容积定为 20m3，为后段选择氯化反 应釜提供参考。 盐城工学院本科生毕业设计说明书 9 5 物料衡算 化学方程式 计算任务及数据收集 生产规模 年产 CPEH135 9000 吨 生产周期 7200 小时 损耗分配（东台天腾化工厂提供） 氯化反应中 Cl2 转化率为 %，产品 CPE 总损耗率为 %，各步的损耗分配如下：（以反映釜内反应生成的 CPE 为标准） 反应部分，粘壁，泡沫夹带等损失占 % 脱酸部分，粘壁，泡沫夹带等损失占 % 干燥部分，粘壁，泡沫夹带等损失占 % 总损失为 % 反应配方： HDPE 工艺水 助剂 氯气 （以 26m3 釜计） 计算 以 9000 吨 /年为计算标准 氯化反应 产品中含水 %，隔离剂 2%，则生产绝干物料量为 9000 （ %） = 8793 （吨） 考虑各步损失后，氯化反应中生成物的绝干物料量 8793 /（ %） = （吨） 产品含 35%氯， Cl2 转化率为 %，可求出年需 Cl2 量 35% /（ ） = （吨） 年需 HDPE 量为 + （吨） 按配方进料，由工艺水 /HDPE = 9/1，则需工艺水 9 =（吨） 化学助剂加入量 1/66=（吨） 由化学反应式知反应生成副产物 HCl，其生成量为 + — = （吨） 未反应 Cl2 量 = （吨） CPE 损失量 % = （吨） H ∣ ― (CH2― CH2)n― + yCl2 → ― (CH2― CH2)x― (CH2― C)y― + yHCl ∣ Cl 年产 万吨 CPEH135 生产工艺设计 10 因反应温度较高，部分 HCl汽化，气相 HCl量为 % = （吨） 液相 HCl量为 — = （吨） 表 氯化反应物料平衡表 名称 进料 /吨 出料 /吨 名称 进料 /吨 出料 /吨 HDPE 损失 CPE Cl2 液相 HCl 工艺水 气相 HCl 化学助剂 CPE 脱酸 进入脱酸釜的组分为 CPE、 H2O 、 HCl 化学助剂 此过程回收盐酸量为 % = （吨） 回收产品含 75%水分，则含水量为 （吨） CPE 损失量 % = （吨） CPE 剩余量 — = （吨） HCl剩余量 — = （吨） 表 脱酸釜物料平衡表 名称 进料 /吨 出料 /吨 名称 进料 /吨 出料 /吨 CPE 损失 CPE 水 回收 HCl HCl 回收水 化学助剂 中和水洗 本过程约有 42%的 HCl被中和，则被中和的 HCl量为 42% = （吨） 由生产工艺条件知 NaOH 与 Na2CO3 的质量加入比为 ： 1（碱液以 100%计算） 反应方程式 NaOH + HCl = NaCl + H2O Na2CO3 + 2 HCl = 2 NaCl + CO2 + H2O 由化学反应方程式可知 HCl → NaOH 2 HCl → Na2CO3 40 73 106 M1(HCl) M(NaOH) M2(HCl) M(Na2CO3) M1(HCl) = (NaOH) M2(HCl) = (Na2CO3) 盐城工学院本科生毕业设计说明书 11 列方程组 M1 (HCl) + M2(HCl) = M(NaOH) = (吨 ) M(NaOH) / M(Na2CO3) = M(Na2CO3) = (吨 ) 生成 CO2 量 Na2CO3 → CO2 106 44 M(CO2) M(CO2) = (吨 ) 生成 NaCl量 HCl → NaCl M(NaCl) M(NaCl) =(吨 ) 剩余 HCl量 — = (吨 ) 生成水 NaOH → H2O 40 18 M1(H2O) M1(H2O) = (吨 ) Na2CO3 → H2O 106 18 M2(H2O) M2(H2O) = 吨 ) M (H2O) = M1(H2O) + M2(H2O) = + = (吨 ) 中和后进行水洗，从这步开始转入连续操作过程 由工艺条件知每小时加工艺水 16 吨冲洗物料，则需工艺水量 16 7200 = 115200(吨 ) 中和水洗后，进入离心机的母液中含有 %水分，则含 水量为 % / (%) = (吨 ) 水洗母液中含水量 + 115200 + — = (吨 ) 表 中和水洗 物料平衡表 名称 进料 /吨 出料 /吨 名称 进料 /吨 出料 /吨 CPE 工艺水 115200 H2O CO2 HCl NaCl NaOH 化学助剂 Na2CO3 离心脱水 进入离心机的物料主要为 CPE、水，由天腾化工提供的工艺条件知，冲洗水用量年产 万吨 CPEH135 生产工艺设计 12 为 8 吨 /小时，则年需冲洗水量为 8 7200 = 57600(吨 ) 离心脱水后， 湿物料 拌有 %的、水分，则含水量为 % / (%) =(吨 ) 母液中含水 57600 + — = (吨 ) 表 离心机的物料平衡表 名称 进料 /吨 出料 /吨 名称 进料 /吨 出料 /吨 CPE 母液中含水 物料中水 冲洗水 57600 干燥 CPE 损失量 % = (吨 ) 出料 CPE 量 — = (吨 ) 出口物料含 %水分，则含水量为 % / (%) = (吨 ) 表 物料平衡表 名称 进料 /吨 出料 /吨 名称 进料 /吨 出料 /吨 CPE 脱去水分 损失 CPE 筛分包装 产品含 2%隔离剂，则隔离剂加入量 9000 = 180 (吨 ) 吸收塔 由 前面计算可知，尾气中含有 吨 HCl和 吨 Cl2 用 NaOH 洗涤尾气，则洗涤 HCl需 NaOH 量 HCl → NaOH 40 M1(NaOH) M1(NaOH) =(吨 ) 由工艺条件知尾气以 3000m3/h 的速度排放，由于 Cl2 难以被完全吸收，故排出尾气中仍含有 Cl2，其含量为 55mg/m3，求未被吸收的 Cl2 量为 3000 7200 55 109 = (吨 ) 被吸收的 Cl2 量为 — = 吸收 Cl2 需 NaOH 量为 Cl2 → 2 NaOH 盐城工学院本科生毕业设计说明书 13 71 80 M2(NaOH) M2(NaOH) = M (NaOH) = M1(NaOH) + M2(NaOH) =+= 生成 NaCl量为 NaOH → NaCl 40 M (NaCl) M (NaCl) = 生成水量为 NaOH → H2O 40 18 M(H2O) M(H2O) = 表 物料平衡表 名称 进料 /吨 出料 /吨 名称 进料 /吨 出料 /吨 HCl NaCl Cl2 NaOH H2O 洗涤塔 由工艺条件知， 1 吨成品 CPE 产生尾气 104m3，则本项目共生产尾气量为 104 9000 = 108 m3 尾气排放速度 108 / 7200 = 104 m3/h 洗涤 1m3 尾气需工艺水 1/6000 吨，则需工艺水量为 108 /6000 = 54000(吨 ) 由工艺条件知，尾气的密度 ρ = 104t/m3 排出尾气中含 %水分，则含水量为 108 104 % =(吨 ) 表 物料平衡表 名称 进料 /吨 出料 /吨 名称 进料 /吨 出料 /吨 空气 108 108 排空水 水 54000 年产 万吨 CPEH135 生产工艺设计 14 6 氯化反应热量计算 工艺过程简述 按照配比要求，将 HDPE、水和助剂预先加入氯化釜内，搅拌升温，达到开始反应温度时，通入氯气引发为两个氯自由基，其中一个氯自由基与 PE 碳链上的氢原子发生取代反应，另一个氯自由基与取代下来的氢合成氯化氢，反应过程按照氯化温度曲线进行。 氯气按照配方量通完后，停止反应，降温出料。 氯化釜操 作 条件 初定以 26m3钛锰釜为标准，氯化反应操作条件如下（参照东台天腾化工反应釜）： 设备尺寸初定：设备壁厚： CS/TiMn 12+3 搅拌级别： 5；浆叶直径与釜径比值 D/T=1/2 浆叶层数： 2 层，形式：透平式 挡板数： 4块均布，标准挡板 浆料中含水： 18m3；浆料中含 PE： 2020kg 夹套蒸汽： 7bar(表压 )饱和汽；冷却水： 30oC 反应最高温度： 132oC；反应时间： 150min。 操作形式：间 歇 式 保温材料：稀土 计算搅拌器的功率 由永田进治公式 [16]得： )( )(。