年產(chǎn)30萬(wàn)噸聚氯乙烯合成工段工藝初步設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（ 論 文 ）題目年產(chǎn)30萬(wàn)噸pvc合成工段的工藝初步設(shè)計(jì)作者學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院專業(yè)材料化學(xué)學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師摘 要本設(shè)計(jì)是根據(jù)懸浮聚合，年產(chǎn)量為30萬(wàn)噸聚氯乙烯（pvc）合成工段的初步工藝設(shè)計(jì)，根據(jù)株洲化工集團(tuán)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)等有關(guān)資料及參考有關(guān)文獻(xiàn)書籍，完成了物料衡算、熱量衡算、主要設(shè)備和管道的設(shè)計(jì)與選型、經(jīng)濟(jì)分析、環(huán)境保護(hù)等。此設(shè)計(jì)有說(shuō)明書一份、cad圖紙四張，手繪圖紙一張。說(shuō)明書內(nèi)容包括：1.聚氯乙烯的概況及主要合成方法； 2.pvc合成三個(gè)工段的簡(jiǎn)單介紹，其中重點(diǎn)介紹了合成工段的生產(chǎn)原理和流程；3.物料衡算、熱衡算；4.主要設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型；5.主要管道的設(shè)計(jì)及選型；6.經(jīng)濟(jì)分析；7

2、.環(huán)境保護(hù)與安全生產(chǎn)技術(shù)。圖紙包括：1、合成工段工藝流程圖 2、車間平面布置圖 3、轉(zhuǎn)化器的裝配圖 4、工廠布置圖 5、堿洗泡沫塔的裝配圖關(guān)鍵詞：氯乙烯；合成；懸浮聚合；聚氯乙烯；設(shè)計(jì)abstractthe primary design for synthesis construction section of polyvinyl chloride 16000 tons per year was completed according to the information of zhuzhou chemical industry group scene practice and its rel

3、ative dates. the equilibrium of material and equilibrium of heat quantity were calculated and the main equipments and pipelines were chosen. the design included a instruction booklet and three diagrams.the main contention of the instruction booklet included: the development history and trendency of

4、producing polyvinyl chloride and vinyl chloride, the production principle and process of synthesis construction section, the calculation of the balance of material and calculation of heat quantity, the design and choice about the main equipments. the design and choice about the main pipelines, the d

5、isposal of three wastes processing security and fire protection technology.the diagrams comprised of 1 the technique flow chart with controlled point, 2 the factory floor-plan diagram and the main equipment installing picture, 3 the factory diagram.keywords: vinyl chloride；suspension polymerization；

6、polyvinyl chloride；preliminary design- 57 -湖南科技大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)目 錄引言- 1 -第一章 聚氯乙烯的概況及主要合成方法- 2 -1.1 聚氯乙烯的概況- 2 -1.1.1聚氯乙烯的性質(zhì)- 2 -1.1.2聚氯乙烯工業(yè)的發(fā)展概況- 2 -1.1.3聚氯乙烯制品的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用技術(shù)- 3 -1.2 聚氯乙烯合成方法- 5 -1.2.1聚氯乙烯(pvc)工藝簡(jiǎn)介- 5 -1.2.2典型聚合工藝概述- 5 -第二章 聚氯乙烯的工藝過(guò)程- 9 -2.1 主要原料說(shuō)明- 9 -2.1.1氯化氫- 9 -2.1.2乙炔- 9 -2.1.3氯乙烯- 10 -2.1

7、.4 其它輔助原料- 11 -2.2 氯乙烯的合成- 12 -2.3 聚合工序- 14 -2.3.1.聚合工段流程簡(jiǎn)述- 14 -第三章 物料衡算- 16 -3.1 計(jì)算依據(jù)- 16 -3.2 計(jì)算- 17 -3.2.1混合器的物料衡算- 17 -3.2.2石墨冷卻器的物料衡算- 18 -3.2.3多筒過(guò)濾器的物料衡算- 20 -3.2.4石墨預(yù)熱器的物料衡算- 20 -3.2.5轉(zhuǎn)化器的物料衡算- 21 -3.2.6除汞器的物料衡算- 21 -3.2.7水洗泡沫塔的物料衡算- 22 -3.2.8堿洗泡沫塔的物料衡算- 23 -3.2.9氯乙烯合成的總物料衡算- 24 -第四章 熱量衡算- 2

8、4 -4.1 標(biāo)況下有關(guān)物化數(shù)據(jù)- 24 -4.2 衡算方法- 25 -4.3 計(jì)算- 25 -4.3.1石墨冷卻器- 25 -4.3.2石墨預(yù)熱器- 27 -4.3.3轉(zhuǎn)化器- 28 -4.3.4冷卻水消耗- 30 -第五章 主要設(shè)備的計(jì)算與選型- 31 -5.1 石墨冷卻器的選型- 31 -5.2 石墨預(yù)熱器的選型- 32 -5.3 轉(zhuǎn)化器的設(shè)計(jì)- 33 -5.4 泡沫水洗塔的設(shè)計(jì)- 35 -5.5 主要設(shè)備一覽表- 38 -第六章 主要管道管徑計(jì)算和選型- 39 -6.1 hcl進(jìn)料管- 39 -6.2 乙炔氣進(jìn)料管- 40 -6.3 石墨冷卻器的進(jìn)料管- 40 -6.4 多筒過(guò)濾器進(jìn)料

9、管- 40 -6.5 轉(zhuǎn)化器進(jìn)料出料管- 41 -6.6 40%鹽水進(jìn)料管- 42 -6.7 循環(huán)水管- 42 -第七章 經(jīng)濟(jì)分析- 44 -7.1 基本介紹- 44 -7.1.1 預(yù)計(jì)產(chǎn)品成本- 44 -7.1.2 經(jīng)濟(jì)分析- 44 -7.2 生產(chǎn)pvc所需原材料- 44 -7.3 原材料及動(dòng)力消耗- 45 -7.4 投資估算- 45 -7.5 產(chǎn)品成本及部分廠家的成品價(jià)格- 45 -第八章 安全生產(chǎn)- 47 -8.1 安全防火技術(shù)- 47 -8.2 乙烯合成的安全技術(shù)- 48 -8.3 乙炔爆炸- 48 -8.4 氯乙烯的燃燒- 49 -8.5 安全措施- 49 -第九章 環(huán)境保護(hù)- 50

10、 -9.1 廢氣的產(chǎn)生、中毒機(jī)理及處理- 50 -9.1.1 尾排氯乙烯外逸的產(chǎn)生- 50 -9.1.2 中毒機(jī)理- 50 -9.1.3 對(duì)vc泄露的綜合治理- 50 -9.2 氯化汞觸媒的產(chǎn)生、中毒機(jī)理及處理- 51 -9.2.1 氯化汞觸媒的產(chǎn)生- 51 -9.2.2 氯化汞中毒機(jī)理- 51 -9.2.3 廢hgcl2觸媒的處理- 51 -9.3 廢水的產(chǎn)生、中毒機(jī)理及處理- 51 -9.3.1 廢水排放標(biāo)準(zhǔn)- 51 -9.3.2 廢水的處理方法- 52 -9.4 其他三廢的處理- 52 -結(jié)論- 53 -參考文獻(xiàn)- 54 -湖南科技大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)（論文）引言本設(shè)計(jì)是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要

11、求，以實(shí)地考察的pvc生產(chǎn)工藝流程為參考并通過(guò)廣泛查閱相關(guān)的化工生產(chǎn)設(shè)計(jì)資料對(duì)年產(chǎn)30萬(wàn)噸pvc的氯乙烯合成工段進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)針對(duì)pvc生產(chǎn)工藝的發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì)、工藝選擇、產(chǎn)品性質(zhì)、工藝流程及合成原理，相關(guān)的物料性質(zhì)、物料衡算、熱量衡算、設(shè)備選型、管道設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)分析以及尾氣和三廢的處理等作了較為詳細(xì)的闡述，以理論設(shè)計(jì)為主，參考了大量文獻(xiàn)和書籍，力求接近實(shí)際、切合實(shí)際。 在此次設(shè)計(jì)中，自始至終都得到了劉俊成老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)們的熱心幫助，在此表示衷心的感謝。 由于水平有限，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)匯總難免存在紕漏和不足之處，敬請(qǐng)各位老師和同學(xué)批評(píng)指正。謝謝！學(xué)生：杜靜2012年2月6日第一

12、章 聚氯乙烯的概況及主要合成方法1.1 聚氯乙烯的概況1.1.1 聚氯乙烯的性質(zhì)聚氯乙烯英文名稱：polyvinyl chloride，簡(jiǎn)稱pvc，化學(xué)結(jié)構(gòu)式：（ch2-chcl）n，是由氯乙烯聚合而成的高分子化合物，有熱塑性，是五大熱塑性合成樹脂之一。屬 于 無(wú) 定 形 共 聚 物 ， 密 度 1.351.45 g /c m 3 ， 表 觀 密 度 度 0.40.65 g /c m 3 ，比熱容 1.0451.465 j /(g)，熱導(dǎo)率 2.1kw/（mk） ，折射率 20 =1.544，85以呈玻璃態(tài)，85175呈粘彈態(tài)，175-190時(shí)呈熔融態(tài)，190-200時(shí)呈粘流態(tài)，脆化點(diǎn)-50

13、- 60，軟化點(diǎn) 75-85，玻璃化轉(zhuǎn)化溫度在 80上下，100以上時(shí)開(kāi)始分解，180以上時(shí)快速分解，200以上劇烈分解并變黑。pvc在火焰上能燃燒，并降解釋放出 hcl,co,苯等低分子化合物，離火自熄。耐電擊穿，可用于1 萬(wàn)伏低壓電纜。較耐老化，但在光照和氧的作用下會(huì)緩慢分解，釋放鹽酸、形成羰基、共軛鍵而變色?；瘜W(xué)穩(wěn)定性好，在酸、堿、鹽溶液中較為穩(wěn)定。并且在室溫條件下耐磨性超過(guò)硫化橡膠。聚氯乙烯的突出優(yōu)點(diǎn)是難燃性、耐磨性、抗化學(xué)腐蝕性、水汽低滲透性好。此外，綜合機(jī)械性能、制品透明性、電絕緣性、隔熱、消聲、消震性好。是性價(jià)比最為優(yōu)越的通用型材料。缺陷是熱穩(wěn)定性、抗沖擊性較差，降低溫度時(shí)迅速變

14、硬變脆。受沖擊時(shí)極易脆裂。但 pvc極易改性，通過(guò)化學(xué)、物理方法可大大改善其性能，并且可通過(guò)分子鏈交聯(lián)或引入功能基團(tuán)等手段賦予新的功能。 例如，將pvc 樹脂化后氯化，氯含量提高了 10%以上，即保留了 pvc 的優(yōu)良耐化學(xué)性，尺寸穩(wěn)定性及良好的絕緣性能又提高了耐熱性、拉伸強(qiáng)度、彈性模量及阻燃抑煙性能。1.1.2聚氯乙烯工業(yè)的發(fā)展概況聚氯乙烯可通過(guò)模壓、層合、注塑、擠塑、壓延、吹塑中空等方式進(jìn)行加工，而且具有較好的機(jī)械性能、耐化學(xué)腐蝕性和難燃性等特點(diǎn)，以其低廉的價(jià)格和非常突出的性能而廣泛地用于生產(chǎn)板材、門窗、管道和閥門等硬制品，也用于生產(chǎn)人造革、薄膜、電線電纜等軟制品。主要用于制造塑料、涂料和

15、合成纖維等。根據(jù)所加增塑劑的多少，可分為軟質(zhì)和硬質(zhì)pvc。軟質(zhì)pvc可用于加工透明或不透明薄膜（如雨衣、臺(tái)布、包裝材料、農(nóng)用薄膜等），人造革和電線套層等；硬質(zhì)pvc可用于制造板材、管道、閥、門窗等。目前，在發(fā)達(dá)國(guó)家pvc硬制品的產(chǎn)量已超過(guò)pvc軟制品，被廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和日常生活的各個(gè)領(lǐng)域，未來(lái)我國(guó) pvc 樹脂消費(fèi)將繼續(xù)以硬制品為主的方向發(fā)展。聚氯乙烯 (pvc)是世界上實(shí)現(xiàn)工業(yè)化時(shí)間最早、應(yīng)用范圍最廣的通用型熱塑性塑料。從三、四十年代開(kāi)始實(shí)際應(yīng)用以來(lái)，其產(chǎn)量一直穩(wěn)居塑料工業(yè)之首。后來(lái)，由于聚烯烴發(fā)展速度更快 ，1996年才退居聚乙烯之后，名列第二位。盡管如此，聚氯乙烯在其綜合住能、品種的

16、多樣化、用途的廣泛性、性能價(jià)格比以及資源的利用和對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響方面，仍然優(yōu)于其他任何一種塑料。60多年來(lái)，pvc工業(yè)一直保持著最富有活力的技術(shù)革新和持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。聚氯乙烯自工業(yè)化問(wèn)世至今，六十多年來(lái)仍處不衰之勢(shì)。盡管目前世界對(duì) pvc 的生產(chǎn)和使用存在許多爭(zhēng)議，特別在歐洲，對(duì) pvc生產(chǎn)和制品的環(huán)保制約政策越來(lái)越嚴(yán)厲，但由于性能優(yōu)良，生產(chǎn)成本低廉，仍具有較強(qiáng)的活力，特別是在塑料門窗、塑料管道等建材領(lǐng)域。聚氯乙烯占目前塑料消費(fèi)總量的29%以上。到上世紀(jì)末，聚氯乙烯樹脂大約以3%的速度增長(zhǎng)。這首先是由于新技術(shù)不斷采用，產(chǎn)品性能亦不斷地得到改進(jìn)，品種及牌號(hào)的增加，促進(jìn)用途及市場(chǎng)的拓寬。其次是

17、制造原料來(lái)源廣、制造工藝簡(jiǎn)單。產(chǎn)品質(zhì)量好。在耐燃性、透明性及耐化學(xué)藥品性能方面均較其它塑料優(yōu)異。又它是氯堿行業(yè)耗“氯”的大戶，對(duì)氯堿平衡起著舉足輕重的作用。從目前世界主要聚氯乙烯生產(chǎn)國(guó)來(lái)說(shuō)：一般耗用量占其總量的2030%。特別是60年代以來(lái)，由于石油化工的發(fā)展，為聚氯乙烯工業(yè)提供廉價(jià)的乙烯資源，引起了人們極大的注意，因而促使氯乙烯合成原料路線的轉(zhuǎn)換和新制法以及聚合技術(shù)不斷地更新，使聚氯乙烯工業(yè)獲得迅猛的發(fā)展。2004年，全球五大通用合成樹脂聚乙烯（pe）、聚丙烯（pp）、聚苯乙烯（ps）、聚氯乙烯（pvc）、和丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物（abs），仍處于供大于求的態(tài)勢(shì)。中國(guó)合成樹脂行業(yè)整體形勢(shì)看

18、好，資產(chǎn)總計(jì)同比增長(zhǎng)12.25%，銷售收入同比增長(zhǎng)了33.73%，利潤(rùn)總額同比增長(zhǎng)了121.6，達(dá)到117.1億元，出口總額達(dá)122.7億元，占銷售收入的8.89%。從上述期間可看出聚氯乙烯樹脂在主要生產(chǎn)國(guó)的產(chǎn)量與消費(fèi)量均有近2%的增長(zhǎng)率，而在其余國(guó)家和地區(qū)均略高于3%。我國(guó)聚氯乙烯(pvc)工業(yè)起步于 50 年代，僅次于酚醛樹脂是最早工業(yè)化生產(chǎn)的 熱塑性樹脂，第一個(gè)pvc 裝置于1958年在錦西化工廠建成投產(chǎn)，生產(chǎn)能力為 3000 噸年。此后全國(guó)各地的 pvc 裝置相繼建成投產(chǎn)，到目前為止，我國(guó)有 pvc 樹脂 生產(chǎn)企業(yè) 80 余家，遍布全國(guó) 29 個(gè)省、市、自治區(qū)，總生產(chǎn)能力達(dá)220萬(wàn)噸/

19、年。1.1.3聚氯乙烯制品的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用技術(shù)聚氯乙烯作為世界五大通用塑料之一，今年發(fā)展非常迅速，由于它綜合性能優(yōu)異，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、國(guó)防、人類日常生活等許多領(lǐng)域。當(dāng)前高速發(fā)展的建筑行業(yè)的旺盛需求，也推動(dòng)著中國(guó)聚氯乙烯產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。國(guó)內(nèi)聚氯乙烯繼續(xù)呈現(xiàn)較快發(fā)展。聚氯乙烯樹脂廣泛地用于塑料加工行業(yè)，建材，輕工等行業(yè)?？捎脕?lái)加工成金屬線包皮，薄片，板材，軟管，管道配件，皮革，軟質(zhì)制品和玩具，也可用來(lái)加工成食品包裝膜，包裝盒，食品機(jī)藥物裝瓶，以及硬管，透明片，型木等。（1）pvc 技術(shù)應(yīng)用1. pvc一般軟制品利用擠出機(jī)可以將pvc擠成軟管、電纜、電線等；利用注射成型機(jī)配合各種模具，可制成塑料涼

20、鞋、鞋底、拖鞋、玩具、汽車配件等。2. pvc涂層制品有襯底的人造革是將pvc糊涂敷于布上或紙上，然后在100攝氏度以上塑化而成。也可以先將pvc與助劑壓延成薄膜，再與襯底壓合而成。無(wú)襯底的人造革則是直接由壓延機(jī)壓延成一定厚度的軟制薄片，再壓上花紋即可。人造革可以用來(lái)制作皮箱、皮包、書的封面、沙發(fā)及汽車的坐墊等，還有地板革，用作建筑物的鋪地材料。3. pvc泡沫制品軟質(zhì)pvc混煉時(shí)，加入適量的發(fā)泡劑做成片材，經(jīng)發(fā)泡成型為泡沫塑料，可作泡沫拖鞋、涼鞋、鞋墊、及防震緩沖包裝材料。也可用擠出機(jī)基礎(chǔ)成低發(fā)泡硬pvc板材和異型材，可替代木材試用，是一種新型的建筑才材料。4. pvc薄膜pvc與添加劑混合

21、、塑化后，利用三輥或四輥壓延機(jī)制成規(guī)定厚度的透明或著色薄膜，用這種方法加工薄膜，成為壓延薄膜。也可以通過(guò)剪裁，熱合加工包裝袋、雨衣、桌布、窗簾、充氣玩具等。寬幅的透明薄膜可以供溫室、塑料大棚及地膜之用。經(jīng)雙向拉伸的薄膜，所受熱收縮的特性，可用于收縮包裝。5. pvc透明片材pvc中加沖擊改性劑和有機(jī)錫穩(wěn)定劑，經(jīng)混合、塑化、壓延而成為透明的片材。利用熱成型可以做成薄壁透明容器或用于真空吸塑包裝，是優(yōu)良的包裝材料和裝飾材料。6. pvc硬板和板材pvc中加入穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑和填料，經(jīng)混煉后，用擠出機(jī)可擠出各種口徑的硬管、異型管、波紋管，用作下水管、飲水管、電線套管或樓梯扶手。將壓延好的薄片重疊熱壓，

22、可制成各種厚度的硬質(zhì)板材。板材可以切割成所需的形狀，然后利用pvc焊條用熱空氣焊接成各種耐化學(xué)腐蝕的貯槽、風(fēng)道及容器等。7. pvc的其它應(yīng)用門窗有硬質(zhì)異型材料組裝而成。在有些國(guó)家已與木門窗鋁窗等共同占據(jù)門窗的市場(chǎng)；仿木材料、代鋼建材（北方、海邊）；中空容器。（2）pvc 改性技術(shù)在改性方面，有pvc 接枝共聚物、pmma 改性及丙烯酸酯改性，這些pvc 改性材料在市場(chǎng)上平均分布。德國(guó)pvc 接枝共聚物的消費(fèi)量逾20萬(wàn)t/ a，占?xì)W洲首位，采用的一種工藝可生產(chǎn)高散重物料，這種物料具有極好的均勻分布，并且可達(dá)到人們希望的聚合釜的高產(chǎn)量、高效率以及型材的高品質(zhì)。沖擊性能差是pvc的主要缺陷。因此，

23、必須選用各種沖擊改性劑對(duì)pvc樹脂進(jìn)行增韌改性。1.2 聚氯乙烯合成方法1.2.1聚氯乙烯(pvc)工藝簡(jiǎn)介聚氯乙烯(pvc)由氯乙烯在引發(fā)劑作用下聚合而成的熱塑性樹脂，也是世界上最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的塑料品種之一。在世界眾多的塑料品種中，pvc 以其優(yōu)良的綜合性能，便宜的價(jià)格以及與氯堿工業(yè)關(guān)系密切，自30 年代工業(yè)化以來(lái)，一直受到各工業(yè)國(guó)的普遍重視，保持著長(zhǎng)盛不衰的發(fā)展勢(shì)頭，是目前世界上僅次于聚乙烯的第二大宗塑料品種。到目前為止，世界上pvc 生產(chǎn)的聚合工藝主要有5 種，即懸浮、本體、乳液、微懸浮及溶液聚合工藝。世界范圍統(tǒng)計(jì)pvc樹脂的產(chǎn)量75%左右是用聚合法生產(chǎn)，產(chǎn)品為100150 mm直徑的多

24、孔性顆粒稱為s-pvc。其中懸浮聚合工藝一直是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝，絕大部分均聚及共聚產(chǎn)品都是采用懸浮聚合工藝。就拿美國(guó)為例，聚氯乙烯生產(chǎn)工藝中，懸浮聚合占87.8 % 。1.2.2典型聚合工藝概述懸浮聚合是一種成熟的工藝，主要是采用自由基懸浮聚合制得產(chǎn)品（s-pvc），約占80% ，其次為自由基乳液聚合和微懸浮聚合法產(chǎn)品（e-pvc）。懸浮聚合多采用復(fù)合引發(fā)劑以保證反應(yīng)勻速進(jìn)行，通過(guò)控制反應(yīng)溫度控制相對(duì)分子質(zhì)量（0.2）。為防止粘釜需加入防粘釜?jiǎng)?。由于氯乙烯有毒，反?yīng)結(jié)束后要將未反應(yīng)的單體盡可能除去。 懸浮聚合 懸浮聚合是一種成熟的工藝，它的反應(yīng)機(jī)理是：?jiǎn)误w以小液滴狀懸浮在水中的聚合方法。單體

25、中溶有引發(fā)劑，一個(gè)小液滴就相當(dāng)于一個(gè)小本體聚合單元。從單體液滴轉(zhuǎn)變?yōu)榫酆衔锕腆w粒子，中間經(jīng)過(guò)聚合物一單體粘性粒子階段，為了防止粒子粘并，需加入分散劑，在粒子表面形成保護(hù)層。生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)圖1.1。生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)述干燥混合氣精乙炔粗乙炔電石 濕式發(fā)生 清靜 混合脫水 hcl電石渣+h2o +naclo 精vc粗vc合成氣合成（轉(zhuǎn)化） 水洗、堿洗 加壓精餾 懸浮聚合hgcl2廢酸液 + h2o 加懸浮劑 +naoh 加引發(fā)劑pvc懸浮液成品pvc干燥pvc濕pvc 后處理、離心 干燥 過(guò)篩包裝 +naoh 加熱風(fēng) 圖1.1 懸浮聚合生產(chǎn)pvc的工藝流程圖典型的懸浮聚合過(guò)程是向聚合釜中加入無(wú)離子水和

26、分散劑，加入引發(fā)劑后密閉聚合釜，真空脫除釜內(nèi)空氣和溶于物料中的氧，然后加入單體氯乙烯之后開(kāi)始升溫，攪拌，反應(yīng)開(kāi)始后維持溫度在50左右，壓力0.881.22 mpa ，當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到70 %左右開(kāi)始降壓，在壓力降至0.130.48 mpa 時(shí)即可停止反應(yīng)，最終的轉(zhuǎn)化率在85%90%之間。聚合完畢抽出未反應(yīng)單體，料漿進(jìn)行汽提，回收氯乙烯單體。汽提后的料漿進(jìn)行離心分離，使聚氯乙烯含水25 %，再進(jìn)入干燥器干燥至含水0.3 %0.4 % ，過(guò)篩后即得產(chǎn)品。 乳液聚合乳液聚合是生產(chǎn)糊樹脂的方法，是最早的工業(yè)生產(chǎn) pvc的一種方法。聚合方法有間歇法、半連續(xù)法和連續(xù)法三種。在乳液聚合中，除水和氯乙烯單體外，還

27、要加入烷基磺酸鈉等表面活性劑作乳化劑，使單體分散于水相中而成乳液狀，以水溶性過(guò)硫酸鉀或過(guò)硫酸銨為引發(fā)劑，還可以采用“氧化-還原”引發(fā)體系，聚合歷程和懸浮法不同。也有加入聚乙烯醇作乳化穩(wěn)定劑，十二烷基硫醇作調(diào)節(jié)劑，碳酸氫鈉作緩沖劑的。把氯乙烯單體、水溶性引發(fā)劑、水、乳化劑及非離子型表面活性劑加入聚合釜中，在4055下聚合達(dá)到預(yù)定轉(zhuǎn)化率(85%90%) 時(shí)停止聚合反應(yīng)，即得聚合產(chǎn)物，回收未聚合單體。聚合產(chǎn)物為乳膠狀，乳液粒徑0.052m，可以直接應(yīng)用或經(jīng)噴霧干燥成粉狀樹脂。聚合方法有間歇法、半連續(xù)法和連續(xù)法三種。乳液聚合法的聚合周期短，較易控制，得到的樹脂聚合度較均勻，分子量高，適用于作聚氯乙烯糊

28、，制浸漬制品或人造革。 本體聚合本體聚合的聚合裝置比較特殊，主要由立式預(yù)聚合釜和帶框式攪拌器的臥式聚合釜構(gòu)成。它不以水為介質(zhì)，也不加入分散劑等各種助劑，而只加入氯乙烯和引發(fā)劑，因此可大大簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，聚合就被分為“預(yù)聚合”和“后聚合”兩個(gè)過(guò)程，預(yù)聚合是在一個(gè)有劇烈攪拌的立式反應(yīng)釜中進(jìn)行，反應(yīng)熱靠反應(yīng)釜冷卻水套及回流冷凝器傳出。氯乙烯轉(zhuǎn)化率達(dá)到7%12%時(shí)即將物料送入后聚合釜繼續(xù)反應(yīng)，后聚合釜是本體聚合的關(guān)鍵設(shè)備，在此物料會(huì)經(jīng)歷從液相低粘度到糊狀再到粉末相的轉(zhuǎn)化。離開(kāi)聚合釜的物料是干粉，通過(guò)氣流送到聚氯乙烯貯斗中，經(jīng)多層振動(dòng)篩分后產(chǎn)品送至稱量包裝機(jī)中包裝。樹脂的粒徑與粒形由攪拌速度控制，反應(yīng)熱由

29、單體回流冷凝帶出。此法生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單，產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)成本也較低。 溶液聚合溶液聚合是在聚合釜中氯乙烯單體在醋酸丁酯、丙酮等各種溶劑中進(jìn)行聚合。這種方法有溶劑回收和使用時(shí)氯乙烯單體污染問(wèn)題，并且生產(chǎn)成本高，所以較少使用，僅用于某些特殊用途。 微懸浮聚合微懸浮聚合工藝，首先將氯乙烯單體、無(wú)離子水、乳化劑、油溶性引發(fā)劑以及其它助劑按比例預(yù)混合均化，使含引發(fā)劑的氯乙烯均化成小液珠，然后將其均化料通入聚合反應(yīng)釜，升溫至聚合溫度。待達(dá)到預(yù)定的轉(zhuǎn)化率時(shí)停止反應(yīng)，回收未聚合單體，聚合所得膠乳經(jīng)噴霧干燥即得產(chǎn)品。就以上五種主要聚合工藝來(lái)講，本體法具有工藝流程簡(jiǎn)單，裝置占地面積小，同時(shí)基本上無(wú)廢液排放，排氣可以達(dá)

30、到最低程度，因而環(huán)境污染少且產(chǎn)品質(zhì)量好、純度高，特別適用透明包裝材料和電纜料等特點(diǎn)，但是本體聚合在聚合釜中進(jìn)行反應(yīng)的過(guò)程中，粘度較大，不易散熱，且目前用于本體聚合的聚合釜技術(shù)不是很成熟，處理不當(dāng)，容易發(fā)生爆炸。懸浮法是一種相對(duì)最成熟的工藝，且用于懸浮聚合的反應(yīng)釜種類多，技術(shù)相對(duì)穩(wěn)定成熟。在目前世界聚氯乙烯生產(chǎn)中占有絕對(duì)的份額，且產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率最高，產(chǎn)品品種最多，容易適應(yīng)市場(chǎng)。乳液法是生產(chǎn)糊樹脂的方法，工藝復(fù)雜、成本較高且樹脂質(zhì)量較差。而微懸浮法也是生產(chǎn)糊樹脂的方法，只用于特殊用途。表1.1是四種典型聚合工藝技術(shù)特性比較。表1.1 四種主要聚合工藝的比較項(xiàng)目本體聚合溶液聚合懸浮聚合乳液聚合工業(yè)類型間

31、歇間歇間歇間歇配方主要成分單體引發(fā)劑單體引發(fā)劑溶劑單體水油溶性引發(fā)劑分散劑單體水水溶性引發(fā)劑水溶性乳化劑聚合場(chǎng)所本體內(nèi)溶液內(nèi)液滴內(nèi)膠束和乳膠粒內(nèi)聚合機(jī)理提高速率的因素將使分子量降低向溶劑鏈轉(zhuǎn)移，分子量和速率均降低同本體聚合能同時(shí)提高速率和分子量生產(chǎn)特征不容易散熱連續(xù)聚合時(shí)要保證傳熱混合；間歇法生產(chǎn)板材或行材的設(shè)備簡(jiǎn)單散熱容易，可連續(xù)生產(chǎn)，不宜制成干燥粉狀或粒狀樹脂散熱容易，簡(jiǎn)寫生產(chǎn)，需有分離，洗滌，干燥等工序散熱容易，可連續(xù)化，制粉狀樹脂時(shí)，需經(jīng)疑聚，洗滌，干燥產(chǎn)物特征聚合物純凈，宜生產(chǎn)透明淺色制品，分子量分布較寬一般聚合物溶液直接使用比較純凈，可能留有少量分散劑留有部分乳化劑和其他助劑經(jīng)過(guò)上

32、述比較，懸浮法工藝在pvc的各種生產(chǎn)方法中技術(shù)最為成熟，故本設(shè)計(jì)采用懸浮法聚合。第二章 聚氯乙烯的工藝過(guò)程2.1 主要原料說(shuō)明2.1.1氯化氫(1) 分子式為：hcl，其物理化學(xué)性質(zhì)如表2.1所示。表2.1物理化學(xué)性質(zhì)性質(zhì)數(shù)值性質(zhì)數(shù)值分子量36.5沸點(diǎn)/（）-85.3熔點(diǎn)/（）-114比熱容/（kj/kg）0.77是一種無(wú)色有刺激性的氣體，遇濕空氣則成白色煙霧，故可做煙霧劑。標(biāo)準(zhǔn)狀況下比重為1.693 kg/ m3， 低溫低壓下可以成為液體。易溶于水，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1 l水可溶解525.2 l的氣體。在潮濕狀態(tài)下，易與多種金屬作用生成該金屬的氯化物。屬?gòu)?qiáng)酸，可使蛋白質(zhì)凝固造成組織壞死，嚴(yán)重時(shí)可引

33、起受損器官穿孔，斑痕形成，狹窄及畸形。(2)規(guī)格：純度93%（體積百分比）水分0.06%（重量百分比）不帶液態(tài)水、酸霧。2.1.2乙炔 (1) 分子式為：c2h2，其物理化學(xué)性質(zhì)如表2.2 所示。表2.2 乙炔的物理化學(xué)性質(zhì)性質(zhì)數(shù)值性質(zhì)數(shù)值分子量26折光率，常壓1.00051熔點(diǎn)/（）-81.5密度（0，101.3mpa）/（kg/m3）1.171沸點(diǎn)/（）-84生成熱,/（kj/mol）229.482臨界壓力/（pa）6.16比熱,/（kj/kg）1.68臨界溫度/（）36.3燃燒熱(常壓)/（kj/mol）1308常溫常壓下為無(wú)色氣體，具有微弱的醚味，工業(yè)乙炔因含有h2s, ph3等雜質(zhì)而

34、具有刺激性臭味。有毒，但不甚劇烈，在空氣中允許濃度為0.5 mg/l。稍溶于水，溶于乙醇，易溶于丙酮?；瘜W(xué)性質(zhì)很活潑，能起取代、加成、聚合和氧化反應(yīng)。在氧氣中燃燒，可產(chǎn)生3500度高溫和強(qiáng)光。乙炔是一種易燃易爆的不穩(wěn)定化合物。易分解放出大量的熱而發(fā)生爆炸。壓力對(duì)乙炔有特殊的意義。壓力增加時(shí)，乙炔氣體分子間相密聚，因此，一旦某處乙炔分解，就能迅速擴(kuò)展到全部氣體中。加工業(yè)氣體乙炔的壓力在147kpa(1.47bar)以上溫度超過(guò)773823k時(shí)，使會(huì)全部分解，發(fā)生爆炸。當(dāng)溫度低于723k(并有接觸物質(zhì)存在時(shí)，可能發(fā)生爆炸。(2)規(guī)格純度 98.5%s、p含量用硝酸銀試紙檢驗(yàn)不變色，即：s50 mg

35、/ m3 ,p20 mg/ m3cl含量50 mg/ m3(3)電石法氯乙烯的工業(yè)生產(chǎn)分為乙炔路線與乙烯路線兩種方法。因?yàn)殡娛╬vc需要消耗大量的煤炭、電力，并且污染嚴(yán)重，所以在國(guó)外上世紀(jì)六七十年代就已經(jīng)被淘汰。中國(guó)曾提出逐步淘汰電石法的比例，但1999年以來(lái)，石油價(jià)格節(jié)節(jié)攀升，限制了以石油為原料的pvc的發(fā)展，為電石法的發(fā)展帶來(lái)了很好的發(fā)展。所以在石油資源和設(shè)備缺乏的地方均采用電石法生產(chǎn)乙炔合成pvc2。反應(yīng)方程式：(4)電石渣的后續(xù)處理每生產(chǎn)1噸pvc樹脂就將產(chǎn)生約2噸的電石干渣，所以電石渣的后續(xù)的處理已成為制約pvc行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。電石渣主要的處理方法有：（1）制作水泥；（2）建筑

36、材料；（3）煤渣磚3。2.1.3氯乙烯(1) 分子式為：c3h3cl。其物理化學(xué)性質(zhì)如表2.3所示。表2.3 氯乙烯的主要物理化學(xué)性質(zhì)性質(zhì)數(shù)值性質(zhì)數(shù)值分子量62.51溶點(diǎn)，-153.69燃點(diǎn)，472沸點(diǎn)，-13.8燃燒熱，kj/mol1134.2聚合熱，kj/mol95.88氯乙烯在常溫常壓下為易燃、無(wú)色的氣體，具有類似醚一般氣味，其屬易燃易爆物質(zhì)，遇火焰即可燃燒爆炸，在空氣中爆炸范圍為422%，故在有氯乙烯存在的地方都要嚴(yán)禁煙火及撞擊火花的產(chǎn)生。有毒，對(duì)人體有麻醉作用，當(dāng)濃度為256 g/m3(10%)時(shí)，1小時(shí)致死，當(dāng)濃度為2040%時(shí)很快引起急性中毒，長(zhǎng)時(shí)間接觸氯乙烯氣體可使人致癌。氯乙

37、烯性質(zhì)活潑，它能起加成反應(yīng)，易起聚合反應(yīng)，能與丁二烯、乙烯、丙烯腈、醋酸乙烯、丙烯酸脂等共聚。氯乙烯微溶于水，溶于醇、乙醚、丙酮和二氧乙烷。參加反應(yīng)的產(chǎn)品純度規(guī)格如下：vc單體純度99.99%異丁烷2 ppm1,3-丁二烯10 ppm氯甲烷30 ppm氧 1 ppm水6 ppm3-乙烯基乙烷5 ppm氯化氫1 ppm1，2-二氯乙烷1 ppm偏氯乙烯2 ppm1,1-二氯乙烷1 ppm乙炔2 ppm丙烯4 ppm2.1.4 其它輔助原料(1) 活性炭用作催化劑載體的活性炭，一般是由低灰分的煤加工制成，并經(jīng)750950高溫水蒸氣活化，以氧化(或稱“燒掉”)成型后炭粒內(nèi)部的揮發(fā)組分，使形成許多微細(xì)

38、的“孔穴”和“通道”。因此，活性炭具有非常驚人的表面積，如利用低濕氮?dú)馕椒ɑ虮秸魵鈩?dòng)態(tài)吸附法，可測(cè)得目前常用的活性炭其每克重量就有8001000 m2的表面積，這一數(shù)值又稱為活性炭的比表面積?；钚蕴康倪@一特性使它具有優(yōu)異的吸附能力，被廣泛地應(yīng)用于氣體或液體中微量雜質(zhì)的吸附分離過(guò)程，各種有毒、有害氣體的防毒面具以及催化劑的載體活性炭質(zhì)量指標(biāo)要求按太原新華活性炭長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)格如下：吸苯率 30% 比表面積 7001000 m2/g含炭量 97% 碘吸附值 600 mg/g機(jī)械強(qiáng)度 90% 苯酚吸附量 35%含水分 1% 四氯化碳吸附率 36%顆粒直徑 3 mm，長(zhǎng) 4-6 mm 假比重 0.4-0

39、.5(2) 氫氧化鈉物理化學(xué)性質(zhì)：分子式，分子量為40.08液堿為無(wú)色或淡蘭色冶鐵，稀堿液對(duì)皮膚有滑膩感覺(jué)，濃堿有強(qiáng)烈燒傷作用。與酸發(fā)生中和反應(yīng)，生成鹽和水。規(guī)格（質(zhì)量按指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)gb20993）naoh含量30.0% nacl含量5.0%含量2.0%(3) 氯化汞觸媒物理化學(xué)性質(zhì)：分子式：hgcl 分子量：271.5白色易碎結(jié)晶體，比重5.4。熔點(diǎn)為276，沸點(diǎn)為301，易升華（200300）毒性：高毒，對(duì)腎臟毒性作用明顯。mcd為29 mg/kg。純的升汞粉末(無(wú)載體活性炭時(shí))對(duì)氯乙烯合成反應(yīng)并無(wú)活性，而一旦吸附于活性炭表面，由于兩者的相互作用使對(duì)該反應(yīng)有優(yōu)異的活性和選擇性，是迄今為止該化學(xué)

40、反應(yīng)最為理想的催化劑。規(guī)格（質(zhì)量按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）含量99.5% 水中不溶物0.02%鐵0.005% 砷0.0005%硫化氫沉淀物0.02%(4) 氯氣物理化學(xué)性質(zhì)：分子式：，分子量70.906。在常溫常壓下，為黃綠色氣體。氯氣比重為空氣的2.49倍，在0.101mpa及0時(shí)每升為3.21克。氯氣在常壓下和9.6時(shí)能與水生產(chǎn)的黃色結(jié)晶體。有刺激性臭味，即使吸入少量氯氣也會(huì)使呼吸系統(tǒng)受到刺激。氯氣的熔點(diǎn)為101.6，沸點(diǎn)為34.05，臨界溫度為144，臨界壓力為7.709mpa。吸入后與粘膜和呼吸道的水作用形成hcl和新生態(tài)氧，可使呼吸道病變還可以刺激迷失神經(jīng)引起發(fā)射性的心跳停止，屬高毒類。人吸入90

41、mg/可致劇烈咳嗽，30090mg/可致死亡。規(guī)格（質(zhì)量按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）純度95% 含0.4%水分含量0.04%2.2 氯乙烯的合成和在觸媒存在下，進(jìn)行氣相催化加成反應(yīng)生成vc。(1)反應(yīng)機(jī)理： + 1248 kj/mol在反應(yīng)過(guò)程中分兩步進(jìn)行，即 以上反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放出的熱由轉(zhuǎn)化器列管外部熱水循環(huán)帶走，為了提高的轉(zhuǎn)化率，在實(shí)際生產(chǎn)中控制hcl過(guò)量在1：1.051.10范圍(摩爾比)。生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)圖如圖2.1所示緩沖器乙炔砂封混合器石墨冷卻器多筒過(guò)濾器石墨預(yù)熱器轉(zhuǎn)化器除汞器水洗塔堿洗塔乙炔氯化氫精餾圖2.1 合成工段生產(chǎn)工藝流程(2) 生產(chǎn)條件的選擇反應(yīng)溫度提高反應(yīng)溫度有利于加快氯乙烯合成反應(yīng)

42、的速度，獲得較高的轉(zhuǎn)化率。但是，過(guò)高的溫度易使催化劑吸附的氯化汞升華而隨氣流帶逸，降低催化劑活性及使用壽命；此外，隨著溫度升高，副反應(yīng)加劇，所得高沸物也隨之增加。直接使電石消耗上升。因此，工業(yè)生產(chǎn)中盡可能將合成反應(yīng)溫度控制在100180范圍。 空間流速空間流速是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位體積催化劑的氣體量(氣體量習(xí)慣以乙炔量來(lái)表示，其單位為m3乙炔m3催化劑h。乙炔的空間流速對(duì)氯乙烯的產(chǎn)率有影響，當(dāng)空間流速增加時(shí)，氣體與催化劑的接觸時(shí)間減少，乙炔的轉(zhuǎn)化率隨之降低。反之，當(dāng)空間流速減少時(shí)，乙炔轉(zhuǎn)化率提高，但高沸點(diǎn)副產(chǎn)物量也隨之增多，這時(shí)生產(chǎn)能力隨之減小。在實(shí)際生產(chǎn)中，比較恰當(dāng)?shù)囊胰部臻g流速為2540

43、m3乙炔m3催化劑h。此時(shí)，既能保證乙炔有較高的轉(zhuǎn)化率，又能保證高沸點(diǎn)副產(chǎn)物含量減少。摩爾比 提高原料氣乙炔或氯化氫氣的濃度(即分壓)或使一種原料氣配比過(guò)量，都有利于反應(yīng)速度和轉(zhuǎn)化率增加。但當(dāng)乙炔過(guò)量時(shí)，易使催化劑中升汞還原為甘汞或水銀造成催化劑很快失去活性，而當(dāng)氯化氫過(guò)量太高，則不但增加原料消耗定額，還會(huì)增加已合成的氯乙烯與氯化氫加成生成1,1-二氯乙烷副產(chǎn)物的機(jī)會(huì)。因此，宜控制乙炔與氯化氫摩爾比在1：1.051.10范圍。(3)主要工藝參數(shù)氯乙烯合成工段設(shè)計(jì)的主要工藝參數(shù)如表2.4所示.表2.4 本設(shè)計(jì)工藝參數(shù)設(shè)備名稱指標(biāo)名稱指標(biāo)壓力/ atm1.5混合器乙炔流量：氯化氫流量1: 1.05

44、混合氣溫度/()25石墨冷卻器進(jìn)料溫度/()25出料溫度/()-13鹽水進(jìn)口溫度/()-35鹽水出口溫度/()-20多筒過(guò)濾器混合氣含水/%0.06石墨預(yù)熱器進(jìn)料溫度/()-13出料溫度/()85循環(huán)水進(jìn)口溫度/()110循環(huán)水出口溫度/()95轉(zhuǎn)化器反應(yīng)溫度（新觸媒）/()150反應(yīng)溫度（舊觸媒）/()180卸大蓋溫度/()循環(huán)水進(jìn)口溫度/()循環(huán)水出口溫度/()放酸/次/小時(shí)轉(zhuǎn)化率/%60951101952.3聚合工序2.3.1.聚合工段流程簡(jiǎn)述(1)聚合工段所需原料主要包括以下幾種單體：根據(jù)生產(chǎn)方法的不同以及各樹脂生產(chǎn)工廠所使用的工藝的差別，對(duì)單體純度要求以及雜質(zhì)的含量也不同。一般vcm

45、中雜質(zhì)的含量盡可能的低些，其中c2h2的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)小于0.810-6，fe3+應(yīng)小于0.510-6，1-edc應(yīng)小于0.510-6，vcm的ph要近乎中性。分散劑：懸浮聚合生產(chǎn)的聚氯乙烯顆粒的大小與形態(tài)，主要取決于所用分散劑，可分為兩類，即主分散劑與輔助分散劑。主分散劑的主要作用是控制所得顆粒大小。輔助分散劑的作用是提高顆粒中的間隙，并使之均勻以改進(jìn)聚氯乙烯樹脂吸收增塑劑的性能。 引發(fā)劑：選用合適的引發(fā)劑體系對(duì)于縮短聚合時(shí)間，提高聚合釜生產(chǎn)強(qiáng)度和改善產(chǎn)品質(zhì)量都是至關(guān)重要的。從釜底加入引發(fā)劑比從釜頂加入對(duì)聚合影響要好一些，且不易堵塞加料入口管。要盡量選用產(chǎn)生pvc魚眼少，對(duì)pvc吸油率，粒徑大小

46、，規(guī)整度及pvc分子量分布無(wú)太大影響的引發(fā)劑。 去離子水：所用反應(yīng)介質(zhì)水，應(yīng)經(jīng)過(guò)離子交換樹脂或磺化煤進(jìn)行脫煤處理。處理后的水的ph值應(yīng)在55.8范圍，硅膠含量0.2 mg/l，導(dǎo)電率應(yīng)小于20 s/cm。ph調(diào)節(jié)劑：聚合體系ph調(diào)節(jié)劑應(yīng)采用流加，nahco3比naoh效果更好。鏈轉(zhuǎn)移劑：常用的鏈轉(zhuǎn)移劑為锍醇、如锍基乙醇，目的是控制聚氯乙烯樹脂平均分子量，防粘釜?jiǎng)簶渲辰Y(jié)于反應(yīng)釜釜壁上形成釜垢是懸浮法生產(chǎn)必須要解決的問(wèn)題之一。主要是苯胺染料、蒽醌染料等。其它助劑：抗魚眼劑，主要是苯甲醚的叔丁基、烴基衍生物，使用抗魚眼劑對(duì)減少pvc魚眼有一定效果，但對(duì)于聚合度為800以下的pvc生產(chǎn)效果很差，建

47、議不使用，而加入十六醇效果較好。熱穩(wěn)定劑，熱穩(wěn)定劑加入對(duì)改進(jìn)pvc白度有一定效果。一般選擇液體有機(jī)錫類熱穩(wěn)定劑。鏈終止劑，國(guó)內(nèi)目前常用的反應(yīng)終止劑為雙酚a、atsc和heo。消泡劑，在生產(chǎn)中的應(yīng)用分有機(jī)硅油類、聚醚類、聚醚類改性硅油類及復(fù)合類，各有優(yōu)缺點(diǎn)。pvc生產(chǎn)中盡可能少加助劑。要研究并生產(chǎn)出高質(zhì)量的pvc樹脂新品種，要考慮市場(chǎng)需求以及經(jīng)濟(jì)因素。盡可能使用價(jià)格低廉且能改善樹脂品質(zhì)的助劑，選擇經(jīng)濟(jì)、適合的反應(yīng)條件生產(chǎn)出高質(zhì)量pvc樹脂產(chǎn)品。(2) pvc生產(chǎn)工藝聚合工段的工藝流程簡(jiǎn)述如圖2.2。氯乙烯產(chǎn)品初產(chǎn)品料漿懸浮聚合料漿氣提離心分離干燥助劑無(wú)離子水蒸汽熱空氣水蒸氣水未聚合乙烯圖2.2

48、pvc生產(chǎn)工藝聚合工段的工藝流程在聚合配方上采用高油水配比，以增加聚合釜的產(chǎn)量；采用氨水和碳酸氫銨混合溶液取代氫氧化鈉溶液作ph 值調(diào)節(jié)劑，提高了產(chǎn)品白度，縮短了pvc 加工塑化時(shí)間；采用無(wú)毒溶劑和過(guò)碳酸類引發(fā)劑取代偶氮腈根類引發(fā)劑，使產(chǎn)品的環(huán)境安全性能更高；采用多元高效引發(fā)劑復(fù)合取代二元引發(fā)劑，提高了聚合引發(fā)速度和反應(yīng)放熱的均勻性，縮短了聚合時(shí)間；采用多元分散體系取代二元分散體系，改善產(chǎn)品的加工性能；采用反應(yīng)中補(bǔ)加水技術(shù)有效地提高反應(yīng)換熱能力，縮短聚合反應(yīng)時(shí)間，目前國(guó)內(nèi)聚合反應(yīng)時(shí)間已有廠家縮短到34 h/釜左右；采用高溫?zé)崦擕}水技術(shù)和水乳性引發(fā)劑取代溶劑型引發(fā)劑，使聚合釜能在加料結(jié)束后直接達(dá)

49、到反應(yīng)溫度，節(jié)約了聚合升溫時(shí)間，且對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量沒(méi)有影響；采用同時(shí)加料及釜外vcm（氯乙烯）回收的方式減少聚合輔助時(shí)間。對(duì)超低聚合度pvc 的生產(chǎn)采用添加鏈轉(zhuǎn)移劑的方法，以降低反應(yīng)溫度和壓力，提高 品質(zhì)量；對(duì)于高聚合度和超高聚合度pvc 的生產(chǎn)采用添加擴(kuò)鏈劑的方法來(lái)提高反應(yīng)溫度，以提高聚合釜的移熱能力和縮短反應(yīng)時(shí)間；對(duì)于通用樹脂，在pvc 生產(chǎn)中采用添加改性劑的方法來(lái)降低產(chǎn)品的“魚眼”數(shù)，提高產(chǎn)品白度，縮短產(chǎn)品塑化時(shí)間，改善加工質(zhì)量；添加納米無(wú)機(jī)材料或者優(yōu)化分散劑種類和比例來(lái)提高pvc 顆粒的表觀密度，提高后加工的速度；添加特殊助劑生產(chǎn)如抗靜電pvc、阻燃pvc、消光pvc、耐放射線pvc 等；與

50、其他單體共聚生產(chǎn)耐熱pvc、內(nèi)增塑pvc 等。目前，世界發(fā)達(dá)國(guó)家聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)技術(shù)都較為成熟，普遍采用大釜密閉技術(shù)，先進(jìn)的防粘釜工藝，改進(jìn)了攪拌裝置，用后掠式攪拌器代替平槳式攪拌器，并在攪拌器和擋板中通冷卻水，提高了聚合釜的傳熱能力。目前，世界最大的聚合釜是德國(guó)許爾斯公司使用的200 m3 聚合釜。美國(guó)吉昂公司采用75 m3 懸浮聚合釜，由于采用深冷水作冷卻介質(zhì)，除傳熱效果好、聚合釜生產(chǎn)效率高外， 單釜年生產(chǎn)pvc 樹脂可達(dá)到2.5萬(wàn)噸。為了增加移熱能力，大釜普遍采用了釜頂設(shè)計(jì)回流冷凝器、釜夾套采用大循環(huán)回流水量的方式來(lái)增加傳熱系數(shù)，以強(qiáng)化換熱效果。反應(yīng)釜的加料系數(shù)為其容積的80%95%。第

51、三章 物料衡算合成工段物料衡算是假設(shè)各化工單元操作連續(xù)進(jìn)行，采用倒推法，根據(jù)轉(zhuǎn)化率或損失率計(jì)算出原料投料，然后再按照操作順序?qū)Ω鲉卧僮鬟M(jìn)行物料衡算。3.1 計(jì)算依據(jù)1) 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)能力：年產(chǎn)30萬(wàn)噸的聚氯乙烯年工作日：以300天計(jì)算日產(chǎn)量：30104103/300=9.9105 kg/d小時(shí)產(chǎn)量：30104103/（30024）=4.17104 kg/h氯乙烯聚合成聚氯乙烯的轉(zhuǎn)化率物為85%90%9，再加上在聚合過(guò)程、洗滌樹脂、包裝工段的損失，這里取轉(zhuǎn)化率為87% 。x86% 4.17104 kgx=4.17104/86%=4.8488104 kg/h 每小時(shí)要合成氯乙烯4.8488104

52、 kg2) 化學(xué)反應(yīng)式主反應(yīng)：副反應(yīng)：（產(chǎn)量非常小，可忽略不計(jì)）3) 倒推法計(jì)算精餾：（氯乙烯的收率：99.5%）4.8488104 /99.5%=4.8732104kg=779.71 kmol/h轉(zhuǎn)化器：（乙炔轉(zhuǎn)化率：95%）779.71/95%=820.75 kmol/h進(jìn)氣中chch需820.75 kmol/h（21339.5kg/h）根據(jù)cac2+2h2ochch+ca（oh）2 假設(shè)90%被反應(yīng)，則需電石量：820.7564.10/90%=5.85104kg/h3.2計(jì)算3.2.1混合器的物料衡算氣體混合適配器就是氣體混合器，就是把兩種不同的氣體按照一定適量的比例進(jìn)行充分混合，輸出一定比例的混合氣體，從而有利于反應(yīng)的進(jìn)行。乙炔氯化氫混合器chchhclo2h2o游離氯（可忽略）圖3.1 混合器的物料衡算方框圖計(jì)算依據(jù)：chch和hcl的摩爾比為：1：1.051.1。本設(shè)計(jì)選?。簄 chch：nhcl=1:1.08（1）混合器的進(jìn)料氣組成表3.1 進(jìn)入混合器各物料氣的組成進(jìn)料氣組分含量/%乙炔氣chch99.9h2o0.1氯化氫hcl99.95h2o0.01o20.04進(jìn)料氣需乙炔氣：820.75/99.9%=821.57 kmol 進(jìn)料氣需氯化氫