年產(chǎn)1萬噸PVC糊樹脂聚合工藝設(shè)計

1、摘要錯誤 !未定義書簽。8. 813錯誤!未定義書簽。錯誤 !未定義書簽。錯誤!未定義書簽。 錯誤!未定義書簽。 錯誤!未定義書簽。 錯誤!未定義書簽。錯誤 !未定義書簽。錯誤!未定義書簽。錯誤!未定義書簽。錯誤 !未定義書簽。錯誤!未定義書簽。錯誤!未定義書簽。錯誤 !未定義書簽。第一章 概 述 31 1 聚氯乙烯簡介31 2產(chǎn)品用途 41 3 市場現(xiàn)狀和前景展望5第二章 設(shè)計工藝說明2 1 懸浮聚合工藝2 2 生產(chǎn)工藝描述2 3 主要物料 2 4 質(zhì)量指標和分析第三章 工藝計算 3 1 聚合物料衡算示意圖3 2 聚合物料計算4 3 反應釜設(shè)計5 4 聚合工段管道計算第四章 車間布置說明6

2、1 車間平面布置原則 7 2 車間布置說明 第五章 環(huán)境評估 8 1 環(huán)境保護 5 2 污染排放概況 第六章 結(jié) 論致謝錯誤 !未定義書簽。參考文獻 摘要本課題是在了解聚氯乙烯國內(nèi)外發(fā)展情況的基礎(chǔ)上， 完成了微懸浮法生產(chǎn)聚氯乙烯糊樹脂的合成工藝設(shè)計。 聚合工段以聚合釜密閉技術(shù)、 高溫熱脫鹽水技術(shù)、二次加水技術(shù)為主； 尾氣回收采用壓縮冷凝法回收氯乙烯氣體。 針對過程中各反應的損失量、 單體轉(zhuǎn)化率等對反應物進行簡單的物料衡算； 分析了生產(chǎn)對環(huán)境的影響。關(guān)鍵詞pvC胡樹脂；微懸浮聚合法；聚合工藝設(shè)計；物料衡算AbstractThis paper introduces the market devel

3、opment trend of PVCat homeand abroad. The design is a process of 10kt/a PVC paste resin production in micro-suspension polymerization. The process of polymerization designed polymerizer confined technology, high temperature thermal water desalination technology, technical secondary water .The method

4、 of compression condensation recovers VCM. On the base of the losses in reaction and the monomer conversion rate of reaction, it takes the material balance calculation. The process of production impact on the environment is analysed.Key words: PVCpaste resin; process of micro-suspension; polymerizat

5、ion process design; material balance calculation第一章 概 述1 1 聚氯乙烯簡介聚氯乙烯（PVC）是有氯乙烯單體 （VCM）聚合得到的聚合物,一般聚合度 n 700 1500, 在當今聚合物產(chǎn)品中具有極其重要的地位。PVC應用極其廣泛,并且價格相對低廉,適用性幾乎不受限制.然而如果PVC 在今天被發(fā)現(xiàn), 很可能會因為其熱穩(wěn)定性差 , 難于加工而被束之高閣。PVC的獨特源自三個主要因素：形態(tài)學，多樣性和分子結(jié)構(gòu)。（1） 形態(tài)學PVC 一旦被合成出來,其內(nèi)在性能和外在結(jié)構(gòu)就完全被所采用的生產(chǎn)方法決定了 . 懸浮聚合和本體聚合產(chǎn)品是粒徑為 100 1

6、80 m 的顆粒， 而乳液聚合產(chǎn)物的粒徑只有0.1 0.3 m。但干燥后的乳液產(chǎn)品是易碎的顆粒,粒徑為5 50 m。由于具有獨特的顆粒結(jié)構(gòu)，在PVC專業(yè)詞匯中，經(jīng)常用到的一個次就是形態(tài) 學.形態(tài)結(jié)構(gòu)對于其他聚合物來說遠不如對于PVC1要。pv5溶于其單體，在聚合過程中，當Pva曾長鏈長到10個單位單元后，就 要從VCMI體中沉淀出來，屬于典型的沉淀懸浮聚合。然而，PVC在其單體中可較好的溶脹, 其單體溶解量可達到27%（質(zhì)量分數(shù)） 以上，這一特性對聚合物本身以及PVCR后的性能和應用均有重大的影響。因此，聚合物從單體中沉淀出來的方式，聚合物分子鏈的增長機理以及單體對聚合物的溶脹程度等因素非常重

7、要。（2） 多樣性聚氯乙烯是一個總稱. 每個生產(chǎn)商會根據(jù)市場的需要生產(chǎn)一系列形態(tài)，分子量各不相同的PVC產(chǎn)品。在工業(yè)上，K值和黏度值用于代表PVC勺分子量，生產(chǎn) 商將這些參數(shù)作為品種代號，用以給不同的產(chǎn)品命名。K值為66 68的PVC較硬，主要用于生產(chǎn)管、導管、板和塑鋼窗； K值為 65 71 的樹脂柔韌性較好，可制備柔性板、地板革、壁紙、電纜絕緣層、軟管、試管和醫(yī)療用品；K值較低的（5560）PVC主要用于注塑成型，制備管，導管接頭，整體或電源接頭，并可用于吹瓶和其他容器。（3） 分子結(jié)構(gòu)在目前工業(yè)生產(chǎn)的聚合物材料中，PVC能占有獨特的地位，原因在于大量的 氯原子賦予PVC5合物鏈強極性，同

8、時重復單元在分子鏈中相間排布，使分子鏈 結(jié)晶水平極大降低.這樣的結(jié)構(gòu)給PVCt來一系列優(yōu)良性能，包括：力學性能好， 特別是薄膜韌性好， 相對較低的分子量就可擁有較高的熔體黏度， 并且即使在高 度增塑后，仍可保持較好的力學性能?？梢栽赑VC中加入大量增塑劑和抗沖改性 劑，來改善其性能, 使其應用領(lǐng)域大幅擴寬。1 2產(chǎn)品用途聚氯乙烯糊樹脂是由氯乙烯在引發(fā)劑作用下聚合而成的熱塑性樹脂， 是氯乙烯的均聚物， 屬于聚氯乙烯樹脂的一個產(chǎn)品分支。 聚氯乙烯糊樹脂具有較大的多分散性，分子量一般在512萬。由于其成糊性優(yōu)良以及分散性能良好，PVC糊樹脂的應用非常廣泛，主要有以下幾大方面：（ 1） 一般軟制品：

9、利用擠出機輔助相應模具設(shè)備生產(chǎn)聚氯乙烯糊樹脂片、 管、 墊、塊；可制成塑料鞋底、鞋面、鞋襯材料等；在飲料行業(yè)中可用作啤酒、碳酸飲料瓶蓋的密封材料；（ 2）涂層制品：將糊樹脂涂敷于布或紙張等其他基材上，然后在100 攝式度以上塑化而成。也可以先將PVCt助劑壓延成薄膜再與襯底基材加墊壓合而成。聚氯乙烯糊樹脂人造革可以用來制作皮相、 皮包、 書的封面、 沙發(fā)及汽車的坐墊、 壁紙等建筑裝飾材料；（ 3）泡沫制品：在聚氯乙烯糊樹脂中加入大量的發(fā)泡劑作成片材，經(jīng)發(fā)泡成型為泡沫塑料， 可作為抗沖材料、 保護性安全制品及填充材料， 還可以作為泡沫 高級涼鞋、坐墊、高級消音等的材料；（ 4）黏合劑與密封膠：聚

10、氯乙烯糊樹脂及改性樹脂與其他化工原料相結(jié)合，制成的黏合材料經(jīng)化學處理后可用于制造汽車上的密封膠；（ 5）涂層與涂料：聚氯乙烯糊樹脂及改性樹脂可以作為鋼板、硬質(zhì)塑料的表面涂層。這種涂料具有抗沖擊性、耐老性、耐侯性良好、附著力強等優(yōu)點，廣泛應用于汽車底盤涂料、 車內(nèi)涂料于裝飾， 還用于其他鋼鐵工業(yè)及鋼鐵表面裝飾與材料防腐。 由于聚氯乙烯糊樹脂具有良好的分散性和穩(wěn)定的流動性， 還可用于高 品質(zhì)彩色印刷；（ 6）糊制品：將聚氯乙烯糊樹脂分散在液體增塑劑中，使其溶脹塑化而成增塑溶膠，假如穩(wěn)定劑、填料、著色劑等，經(jīng)充分攪拌、脫氣泡后配成糊，再用浸漬、 澆鑄等加入成各種制品， 還可以將聚氯乙烯糊樹脂加熱中，

11、 再加入其他輔助材料，制成一次性用手套等醫(yī)療器材，以及其他材料的墊襯材料；（ 7）板材：在聚氯乙烯糊樹脂中加入改性材料或表面強化材料，經(jīng)混合塑化壓延可制成性能優(yōu)良的板材、運輸帶和高級膠塑材料。除普通型的聚氯乙烯糊狀樹脂外， 其他相關(guān)改性產(chǎn)品如摻混樹脂、 氯醋酸樹脂等，由于其具有的獨特的性能而在汽車塑溶膠、pvCt塊地毯、印花油墨、人造革底糊和邊糊、壁紙、 人造革、 浸漬制品中，其用量將隨著應用開發(fā)力度的不斷加大而增加，大量取代進口。我國絕大多數(shù)企業(yè)主要采用電石原料路線，成本較低。雖然我國PVC!樹脂年進口量不斷增加， 但由于原油價格高位盤整， 加之國外生產(chǎn)原料成本較高， 進 口糊樹脂的價格居高

12、不下， 無形中削弱了進口貨源與國內(nèi)資源的相比競爭力。 因 此，目前國產(chǎn)PVC胡樹脂的主流彳格保持在元/噸之間。總之，目前在我國建立一家 PVCffl樹脂合成企業(yè)仍然存在一定的利益空間， 解決國內(nèi)pvC胡樹脂的供需平衡。1 3 市場現(xiàn)狀和前景展望目前pvcT業(yè)在全世界發(fā)展迅速，前景廣闊，各國都看好pvc的潛力以及其 對生態(tài)環(huán)境的好處，pvc正以其優(yōu)越、獨特的性能向世人證明其作用和地位是 目前任何其它產(chǎn)品都無法取代的， 社會發(fā)展需要它, 環(huán)境保護需要它， 它是我們?nèi)祟惿鐣拿鬟M步的必然趨勢。世界聚氯乙烯糊樹脂年產(chǎn)量為 200萬余噸，生產(chǎn)工藝主要采用微懸浮法、種子乳液法和微懸浮種子法，產(chǎn)品主要集中于

13、歐美和亞洲。上個世紀末，亞洲 pVc 糊樹脂生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)水平得到迅速發(fā)展。 國外發(fā)達國家聚氯乙烯生產(chǎn)主要采用的是乙烯工藝路線， 我國主要采用的主要是電石法生產(chǎn)工藝路線。 隨著世界科技 水平的逐步提高， 各國不斷開發(fā)新技術(shù)、 新設(shè)備， 并對現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝進行改造， 通過調(diào)整工藝配料和聚合條件， 生產(chǎn)出更具有針對性和良好糊性能的樹脂， 進一步減少均化物料量、提高單釜含固量、 提高生產(chǎn)效率、 降低能耗、改進樹脂生產(chǎn)的后處理工藝、提高生產(chǎn)的膠乳穩(wěn)定性等。我國PVC!樹脂生產(chǎn)工藝以種子乳液聚合為主，其他生產(chǎn)工藝路線還有微懸浮種子法、懸浮聚合法等，絕大多數(shù)采用電石原料路線。 20世紀 50年代我國PVC

14、糊樹脂工業(yè)開始生產(chǎn)，在50 70年代共建有8個生產(chǎn)廠， 生產(chǎn)規(guī)模為100 500噸/年，生產(chǎn)工藝主要以種子乳液法為主，只能生產(chǎn)8個型號的PVC胡狀樹脂。進入80年代，我國PVC胡樹脂的生產(chǎn)廠家先后引進了國外7家PVC胡樹脂生產(chǎn)技術(shù)。目前，我國PVC胡樹脂的生產(chǎn)廠家有近20家，總生產(chǎn)能力為30萬余噸，產(chǎn)量 也近30萬噸，進口量約為15萬噸。至2005年以來，國內(nèi)PVC胡樹脂行業(yè)發(fā)展十分 迅猛， 現(xiàn)有企業(yè)生產(chǎn)能力不斷增加。 其中， 沈陽化工股份有限公司糊樹脂生產(chǎn)能力擴產(chǎn)之后已經(jīng)達到12萬噸 / 年，生產(chǎn)能力居亞洲第一，世界前三位。2007年，我國PVC胡樹脂下游消費約增長10%特別是在汽車、建筑、

15、電子和涂料的方面的 需求顯著增加。據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)PVC胡樹脂產(chǎn)能與產(chǎn)量雖然得到了快速增長，但我過PVC!樹脂進口量每年仍在13萬15萬噸上下浮動，進口最高年份甚至接近了16萬噸，這說明國內(nèi)PVC!樹脂發(fā)展仍有較大空間。從應用領(lǐng)域看，近幾年我國汽車、建筑、玩具、電子及涂料都發(fā)展很快，這些行業(yè)的快速發(fā)展，給國內(nèi)PVC!樹脂行業(yè)發(fā)展帶來巨大商機。以汽車應用領(lǐng)域為例， 雖然汽車行業(yè)受到能源等方面的沖擊，2004年國內(nèi)汽車仍累計產(chǎn)銷萬輛和萬輛，同比分別增長 咐口% PVCS樹脂僅汽車膠一個品種，就在底盤防石擊涂料、車身焊封密封膠、點焊膠、濾芯膠、緩沖膠等多處應用。聚統(tǒng)計，僅氯乙烯- 醋酸乙烯共聚樹脂一個新

16、產(chǎn)品所開發(fā)的4種專用料年需求量就達5000噸。在許多領(lǐng)域， 我國與西方發(fā)達國家存在不小的差距。 如壁紙應用， 西歐應用比例占中消費量的 15%，日本為44%，我國僅為4%；地板材應用，西歐為32%，美國為38%，日本為 32%，我國僅為17%；汽車應用，西歐為15%，美國為16%，我國僅為8%。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，我國在PVC!樹脂生產(chǎn)的大都是均聚物，共聚物極少。均聚物是單體聚合技術(shù)， 因在應用中要求依附材料耐溫好， 起應用發(fā)展受到限制。 而我國在前期引進的35種牌號中都是通用型均聚物，卻無共聚牌號。 共聚物可以加入第二單體的先進技術(shù)， 目前國內(nèi)掌握共聚技術(shù)并能生產(chǎn)高端產(chǎn)品的很少， 并且在共聚物技術(shù)

17、基礎(chǔ)上開發(fā)出的專用料也只有區(qū)區(qū)幾個牌號?？傊?，目前我國PVC胡樹脂行業(yè)整體發(fā)展較為平穩(wěn)，我國應該不斷擴大產(chǎn)品的應用領(lǐng)域，增加產(chǎn)品型號， 形成差異競爭、 錯位競爭的良性競爭格局；加強企業(yè)之間的技術(shù)交流， 加速提高行業(yè)整體技術(shù)水平。 隨著應用開發(fā)力度的不斷加大，國內(nèi)PVC胡樹脂將會大量取代進口。第二章 設(shè)計工藝說明2 1 懸浮聚合工藝懸浮聚合是通過攪拌器不斷進行攪拌， 使單體液滴在水中保持懸浮狀態(tài)， 聚合反應在單體小液滴中進行， 通常懸浮聚合反應為間歇聚合。 懸浮聚合過程可以看作是在數(shù)以百萬計的小 “反應器” （ 單體珠滴 ） 中進行的本體聚合。反應釜容積為 25 150cm3 ，氯乙烯在其飽和蒸

18、氣壓之上被壓縮為液態(tài)，在高速攪拌下分散于水中， 通過夾套或回流冷凝器排出反應熱， 用擋板調(diào)節(jié)攪拌效果； 加入保護膠體（分散劑） 來防止液滴聚并， 這樣形成的穩(wěn)定分散體系，液滴平均直徑為30 40 m ；另一個重要成分為油溶性自由基引發(fā)劑。向反應器中加入的物料組成通常稱為配方。 懸浮聚合的基本配方有水，VCM，引發(fā)劑和分散劑組成，如下：VCM100 份保護膠體 份水90130份引發(fā)劑 份2 2 生產(chǎn)工藝描述生產(chǎn)工藝為采用懸浮法生產(chǎn) PVC胡樹脂。其生產(chǎn)過程由單體氯乙烯（VCM、聚合、 汽提、 脫水干燥、 包裝等部分組成。 同時還包括原料、 輔料供給系統(tǒng)， VCM 回收系統(tǒng)，及環(huán)保治理系統(tǒng)等。PV

19、C懸浮聚合的典型工藝流程如圖去離子水，分散劑，引發(fā)劑熱交換器A往氯乙烯回收裝置氣流干燥京,成品送倉庫圖PVC糊樹脂懸浮聚合工藝流程2. 2. 1種子制備工序由種子聚合釜（A）釜出來的乳漿經(jīng)過種子過濾器過濾后，被送往種子乳漿 槽中儲存。從種子乳漿槽中出來的種子乳漿經(jīng)過種子計量泵過濾器過濾后，由種子計量泵輸送到種子計量槽中，通過計量槽輸送到各聚合釜。2. 2. 2配料工序主要是指氨鹽（引發(fā)劑）、催化劑、乳化劑和后混合劑的制備。從市場上購 買來的濃度為20%勺氨水儲存在氨劑貯槽中，以氮氣作為保護氣體。貯槽中的氨 水經(jīng)氨劑輸送泵送到鹽溶解器、乳化劑溶解槽配制引發(fā)劑和乳化劑； 另外，氨水 的另一條線被輸

20、送到卸料槽進行脫氣。從溶解器中出來的鹽溶液被輸送到聚合 釜；催化劑溶解槽主要是用于配制催化劑， 通過催化劑過濾器過濾后由催化劑加 料泵送往聚合釜；由氨水貯槽過來的氨水進入乳化劑溶解槽， 在飽和蒸汽預熱下 配制乳化劑，經(jīng)乳化劑過濾器過濾后由乳化劑加料泵輸送到聚合釜；另外一部分乳化劑被送到后混合劑加料槽中，與粗后混合劑及 NaOH§液混合配制成后混合劑，經(jīng)過濾器過濾后由泵分別輸送至聚合釜和卸料槽。2. 2. 3 PVC聚合工序聚合生產(chǎn)為分批作業(yè)方式， 首先向聚合反應釜中加入水、 引發(fā)劑、 ?分散劑、加熱到預定溫度后加入VCM在攪拌條件下進行聚合反應，控制反應時間和反應 溫度， 達到預設(shè)的

21、終止條件時加入抑制劑使反應終止， 反應生成物稱為漿料； 將PVC漿料轉(zhuǎn)入下道工序，并放空聚合反應釜，用水清洗反應釜后在密閉條件下進 行涂壁操作，？然后重新投料生產(chǎn)。反應后的PVC漿料由聚合釜送至漿料槽，再 由汽提塔加料泵送至汽提工序。蒸汽總管來的蒸汽經(jīng)蒸汽過濾后，對漿料中的VCMa行汽提，VCMS氣提汽從漿料中帶出。氣提汽冷凝后，經(jīng)含氧分析，合格后排入氣柜或去聚合工序回收壓縮機， 含氧不合格時排空。 冷凝水送至聚合工序 廢水汽提塔。其生產(chǎn)流程請見圖PVC 生產(chǎn)流程示意框圖?2 2 3 1 聚合反應中技術(shù)對于聚合反應工段中提高聚合質(zhì)量、 對聚合反應進行優(yōu)化、 提高聚合反應能力采取了聚合釜密閉技術(shù)

22、、高溫熱脫鹽水技術(shù)和二次加水技術(shù)。（ 1）聚合釜密閉技術(shù)是指周期性聚合生產(chǎn)中不需要開人孔清釜的技術(shù)，它能降低操作人員的勞動強度，減少VCW耗和對環(huán)境的污染，在下一批次聚合生產(chǎn)時不需要抽真空脫除聚合釜內(nèi)空氣中的氧氣， 減少了聚合輔助時間。 要順利實現(xiàn)聚合釜密閉技術(shù)， 必須解決聚合釜自動防粘釜噴涂技術(shù)， 選用高效防粘釜劑， 解決聚合釜自動水洗技術(shù)及聚合釜下料不完全的技術(shù)問題。 密閉技術(shù)聚合釜放料最好采用泵輸送， 在聚合釜放料結(jié)束時可以通過泵壓力或電流得出， 這樣可避免放料不凈造成水洗廢料單耗高的問題。此設(shè)計中聚合釜的密閉技術(shù)采用雙位防黏釜噴涂設(shè)備和雙位自動高壓水設(shè)備，可以防止聚合釜存在噴涂和水洗不

23、到的死區(qū)而造成的PVC胡樹脂下一批料的質(zhì)量下降。（ 2） 高溫熱脫鹽水技術(shù)對于脫鹽水部分采用采用高溫熱脫鹽水技術(shù)， 此技術(shù)在VCM5合時不需升溫時間，縮短了聚合反應輔助時間，同時由于脫鹽水溫度高，使得脫鹽水中氧氣含量減少，有助于縮短聚合時間。采用高溫熱脫鹽水技術(shù)時，引發(fā)劑必須使用水乳型引發(fā)體系，而且引發(fā)劑必須在最后加入，否則會導致PVC樹脂“魚眼”數(shù)增加， 此設(shè)計中的引發(fā)劑由釜底加入， 這樣加入比由釜頂加入更有利于引發(fā)劑在聚合體系的分散，避免局部過熱聚合，減少“魚眼”數(shù)。（3）二次注水技術(shù) VCM聚合隨著反應時間的進行，聚合釜內(nèi)物料體積不斷收縮，物料黏度不斷增大，在聚合末期體積比反應前收縮 1

24、/6 。因此本設(shè)計采用二次注水技術(shù)，這樣做能提高反應前加入VCM/H2O 的比例，提高聚合釜生產(chǎn)強度；降低反應過程中物料的黏度，提高聚合釜移熱能力。2 2 4 脫氣工序脫氣工序中主要設(shè)備是卸料槽， 從聚合釜中過來的乳漿含有雜質(zhì)， 必須要經(jīng)過卸料槽進行排氣剝離， 除去未反應單體和雜質(zhì)。 經(jīng)排氣剝離的乳漿固含量約為40%，被送到乳漿貯槽中進行儲存；而未反應單體則從槽上面消泡器出口進入回收工序，先后經(jīng)過乳漿回收槽、VCMR體回收槽，除去單體上所帶的雜質(zhì)后，由 回收VCMK體真空泵卒&送到回收 VCMK體密封水槽中進行處理，之后送到氣柜重 新利用。VCMU收系統(tǒng)工藝流程見圖?聚合釜排氣IIII

25、I?H I I 水 I I?混合槽排氣I氣I壓縮機I I氣I液I?H IH 分T>? 氣提汽 I 柜 I I I 化 I （N 2、VCM）?H I I 離 I I?I 液?pVCM 貯槽?水?氣提圖 VCM 回收系統(tǒng)工藝流程圖2. 2. 4. 1壓縮冷凝法回收VCMK體脫除PVC炙料中VCM勺方法可用直接回收的法，就是將未反應的VCMK體直 接回收至氣柜，PVC漿料在回收槽中用壓縮空氣對漿料中殘留的大量 VCM!行脫 除，氣體直接放空，污染環(huán)境。本設(shè)計采用壓縮冷凝法回收未反應的VCMK體。壓縮冷凝方法是將未反應的VCMR體直接送入壓縮機，壓縮后的氣體經(jīng)冷凝器，VCM氣體壓力高于冷凝器入

26、 口壓力時，直接進入冷凝器冷凝，冷凝后液體VCMft液位差直接流入回收至單體 貯槽備用，冷凝器中不凝性氣體直接排放，排放的尾氣中大約含VCM 1-5%。漿料經(jīng)汽提脫除的未反應 VCMB直接回收至氣柜，經(jīng)汽提后PVC炙料中殘留的VCM 質(zhì)量分數(shù)由400-1000Ng/g降至10仙g/g,這樣使PVCW脂中的VCM&量大大降 低。 回收貯槽中的廢水定期排放于廢水貯槽中， 經(jīng)單獨汽提處理后再排放。 聚合 釜入料時，回收的VCMt新VCMS規(guī)定比例混合使用。該回收裝置可同時回收漿 料汽提塔頂?shù)腣CMR體。此種技術(shù)可以縮短工藝路線、減少設(shè)備和回收時間。2 2 5 干燥工序本設(shè)計中由汽提工序來的P

27、VC 炙料連續(xù)送入離心機進行干燥。干燥工段主要 有糊樹脂干燥和干料研磨兩個階段。首先， 膠乳通過膠乳過濾器和膠乳安全過濾器過濾， 在霧化器中形成霧狀后進入干燥室， 同時經(jīng)過濾后的空氣由泵打入空氣加熱器加熱后與蒸汽會合， 進入干燥室， 將膠乳汽化干燥。 之后， 純產(chǎn)品直接進入旋風分離器，而帶雜質(zhì)的膠乳經(jīng)過袋濾器后也進入旋風分離器。 在旋風分離器中， 氣體被排出， 而固體通過振動篩后， 不合格的產(chǎn)品流入粗料貯槽， 合格的產(chǎn)品流入研磨料倉， 進入研磨工序。產(chǎn)品進入研磨工序后， 打開加料旋轉(zhuǎn)閥， 膠乳干料進入研磨機， 先分選后研 磨， 研磨成粉末狀固體顆粒后進入第二袋濾器， 過濾后進入成品料倉儲備，

28、經(jīng)旋 轉(zhuǎn)加料器進入小料筒，然后用包裝機進行包裝成袋裝產(chǎn)品。目前，國內(nèi)PVC生產(chǎn)主要采用氣流加旋風干燥技術(shù)和高效組合旋流干燥技術(shù)。高效組合旋流干燥技術(shù)在節(jié)能方面比氣流加旋風干燥技術(shù)又有進一步的提高，節(jié)能達25%，空氣用量減少約20%，產(chǎn)生的尾氣量和粉塵量也相應減少。2 3 主要物料3 3 1 主要物料介紹(1) 水 要求聚合體系中用的水為去離子水，因為離子特別是鈉離子會影響保護膠體等添加劑的作用，并影響最終聚合物性能，使體積電導率下降；(2) 保護膠體(分散劑) 在懸浮聚合中使用的保護膠體有兩大類：主分散劑和輔助分散劑。 主分散劑的主要作用是控制產(chǎn)品粒徑， 同時也會影響空隙率和其他形態(tài)學性能。對

29、PVC的要求是殘余VCMI量低，同時盡量容易吸收增塑劑， 這就要求pvct子具有更高且更均一的孔隙率，在加入主分散劑的同時，配入輔 助分散劑，可以滿足這樣的要求；(3)穩(wěn)定劑其作用主要是在PVCW脂熱加工過程吸收分解產(chǎn)生的HCl,以避免HCl進一步催化樹脂分解；消除反應生成的自由基或與生成的雙鍵加成，從而消除共軛雙鍵體系。其次是聚氯乙烯塑料制品使用過程中防止或延緩老化過 程。在熱加工過程中產(chǎn)生穩(wěn)定作用的稱為熱穩(wěn)定劑；(4) 增塑劑 是難以揮發(fā)的小分子化合物。 用于聚氯乙烯的增塑劑必須能夠擴散進入聚氯乙烯大分子之間， 并且可與聚氯乙烯混溶。 所以對聚氯乙烯增塑劑的分子結(jié)構(gòu)要求是： 含有極性集團，

30、 但極性不能過強； 含有可極化的集團如苯基； 還含有適當斂長的非極性集團；(5)填充料 在PVC中加入某些無機填料作為增量劑，以降低成本，同時提 高某些物理機械性能(如硬度、熱變形溫度、尺寸穩(wěn)定性與降低收縮率) ，增加 電絕緣性和耐燃性。2. 3. 2影響PVCf脂質(zhì)量的主要因素種子膠乳的質(zhì)量直接影響著PVC勺反應，繼而影響樹脂質(zhì)量。種子粒徑過大或過小都會影響聚合反應的平穩(wěn)進行， 造成反應波動大， 難于控制， 嚴重時會出現(xiàn)破乳， 有時在使用某批種子的生產(chǎn)過程中未出現(xiàn)上述不良現(xiàn)象， 但生產(chǎn)出的樹脂的B型黏度偏高(或個別超標)，這主要是由于本批種子的內(nèi)在質(zhì)量稍差，造成 膠乳中大小粒匹配不合理，使樹

31、脂的糊黏度升高。2. 3. 3膠乳粒子的分布對PVCf脂質(zhì)量的影響種子乳液法生產(chǎn)的成品膠乳的粒徑是呈雙峰分布的， 大小粒子的粒徑分布是否合理是評價成品膠乳內(nèi)在質(zhì)量的一項重要指標， 所以在使用品質(zhì)較好的種子的前提下， 還要嚴格控制好初始乳化劑的加入量， 只有兩者的使用量合理匹配， 才 能生產(chǎn)出質(zhì)量較好的pv(W脂。前期不反應或反應極弱對pv(W脂質(zhì)量的影響聚合反應前期不反應或反應 極弱現(xiàn)象在以往也曾出現(xiàn)過，但屬于極個別的現(xiàn)象，沒對生產(chǎn)造成較大的影響，可自 2003年下半年以來，不反應現(xiàn)象十分嚴重， 表現(xiàn)為人孔投入所需助劑及種子后，再加入單體0. 81. 2 m3后，開始加入催化劑，當加入40 L

32、催化劑后反應 釜仍沒出現(xiàn)反應熱，甚至為負值(正常時加入30 L催化劑就開始反應)，然后采用 補加CuJ的方法促使反應進行，這樣使聚合反應后期溫度波動很大， 反應溫度不 好控制， 峰溫偏低， 吹除壓力高， 個別釜次還出現(xiàn)破乳現(xiàn)象，回收過程中帶料嚴重，膠乳黏稠，打料困難，干燥的樹脂Bffl黏度超標。瞬時乳化劑加入量對PV(W脂質(zhì)量的影響在乳液聚合中乳液體系的穩(wěn)定性是非常重要的， 乳化劑的加入量是否適宜將直接影響整個反應體系的穩(wěn)定性。 當 乳化劑加入量過低時， 僅部分膠乳粒子表面被乳化劑分子覆蓋保護， 易造成大部分膠乳凝聚， 甚至出現(xiàn)破乳情況； 而乳化劑加入量過多又會造成反應劇烈， 不易 控制，使小

33、粒子數(shù)增多，粒徑分布不合理，同樣會影響樹脂質(zhì)量。干燥器出口溫度對PV(W脂質(zhì)量的影響膠乳在噴霧干燥過程中，若干燥器出口溫度過高， 則形成的二次粒子凝集很牢固， 從而造成樹脂在調(diào)糊過程中不易 崩解為一次粒子或崩解速度較慢，從而導致糊性能差。2 3 4 相應措施及對策對種子品質(zhì)的控制：在配方不改變的情況下，生產(chǎn)過程中時常出現(xiàn)種子粒徑重復性差及含固量不穩(wěn)定的現(xiàn)象，制定了如下措施：(1) 固定種子聚合釜避免由于變換聚合釜而造成種子粒徑重復性差；(2) 生產(chǎn)種子時由專人負責操作控制，避免由于操作人員控制手法不同而造 成種子粒徑重復性差。2 4 質(zhì)量指標和分析所有的PVCft產(chǎn)商都要對每一批產(chǎn)品測定一些列

34、參數(shù)，這是常規(guī)質(zhì)量控制的K 值、平均粒徑及其分布、表觀密度、空隙率、雜質(zhì)、分散性、顏色、熱穩(wěn)定性和VCM勺殘留量。由于不同的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)批量大小不同，漿料混合設(shè)備的復雜程度有差異， 干燥車間料倉容積也有差別， 所以很難給出典型的測試規(guī)范。 采用大型壓力釜的現(xiàn)代生產(chǎn)廠， 要對每一釜聚合物進行測試， 另外還要測定干燥和混合后的產(chǎn)品，以作比較。第三章工藝計算3.1聚合物料衡算示意圖池篩分包裝圖聚合物料衡算示意圖3 2 聚合物料計算3 2 1 反應各步驟損失量聚合部分粘壁、泄露、泡末夾等損失占1%；沉析部分破壞低聚物及吹風降溫損失占1%；離心部分母液中帶走損失占%；干燥部分 飛揚、旋風分離及不合格物損

35、失2%；提氣VCM回收率95%3 2 2 聚合配方、操作周期和反應條件（1）聚合配方：水、VCM乳化劑、種子、分散劑、引發(fā)劑、還原劑、后混合劑、填充料等；（ 2） 操作周期：聚合釜入料水 15minVCM 15min攪拌10min升溫30min反應9h出料30min清釜置換等50min共計11h30min預定每日生產(chǎn)2 批（ 3） 聚合條件溫 度： C出料壓力：6kg/cm 2（表壓）轉(zhuǎn) 化 率：85%沉析溫度：76 C干 燥： 氣流干燥出口物料含水5% 沸騰干燥器出口物料含水%（ 4） 年工作日： 330d/a 總工作時間： 7920h質(zhì)量指標：VCM屯度為99%其它原料視為純物質(zhì)因為只對聚

36、合工序做物料衡算，所以不用考慮產(chǎn)品的其他質(zhì)量指標；成品后處理損失2%；選擇計算基準與計算單位：因為是間歇式操作過程，所以基準為“批” ，單位為 B/d ；確定計算順序：由于產(chǎn)物和原料之間的化學計算比例采用倒推式的計算順序。間歇式操作：每天生產(chǎn)2B，每批應生產(chǎn)的聚合物數(shù)量10000 103 (330 2 0.98) 15460.72kg /B ， 設(shè)配料及化學品全部結(jié)合到聚合物中 VCM專化率85%( 5) 各原料所占比例：VCM：100 份去離子水 ：150 份乳化劑：引發(fā)劑、還原劑：份份氧化劑：份種 子：2份其他化學品增塑劑：8份穩(wěn)定劑：1份抗氧劑：1份紫外線吸收劑：份螯合劑：份潤滑劑：份填

37、 充 料 ：10份總 計：3. 2. 3反應工藝流程及各部損失圖圖反應工藝流程及各部損失圖3. 2. 4各步驟損失計算(1) PVC糊樹脂產(chǎn)量10000t/a ,成品包裝工序損失2%10000 (1 2%) 10204.09t/a；干燥部分飛揚旋風分離損失占2%離心部分損失占到達干燥工序的物料數(shù)量為，10204.09 (1 2.5%) 10465.73t/a;由于乳膠固含量為30%乳膠數(shù)量 =10465.73 30% 34885.75t / a ；聚合部分粘壁，泄露，泡沫夾帶等損失占 1%沉析部分破壞低聚物及吹風降溫損失占 1%到達聚合部分的物料數(shù)量=34885.75 (1 2%) 35597

38、.71t/a ；VCM?；蕿?5%配料及化學品全部結(jié)合到聚合物中則加入到聚合釜中的物料數(shù)量 =35597.71 85% 41879.66t / a ；2) 年工作 330 天，每天生產(chǎn)數(shù)量= =d=126910kg/d ；每天生產(chǎn) 2 批，則每批生產(chǎn)數(shù)量=126.91 2 63.46t / B ，既每天每批的產(chǎn)量63460kg/B ；3)計算各物料量：由各物料占總量的百分比計算 VCM配料、去離子水、化學品等數(shù)量；由各物料所占總物料的比例可計算各物料每天每批的投料量：VCM勺質(zhì)量百分比：100:每批應加 VC檄量= 63460kg/B 100/273.78 23179.20kg/B ；VCM

39、 的純度為99%，所以每批加的 VCMK量= 23179.20 99% 23413.33kg/B ；去離子水的質(zhì)量百分比： 150:每批應加去離子水數(shù)量= 63460kg/B 150 273.78 34768.80kg /B ；乳化劑的質(zhì)量百分比： 1:每批應加乳化劑數(shù)量= 63460kg/B 1 273.78 231.80kg / B ；引發(fā)劑 還原劑的質(zhì)量百分比： :每批應加引發(fā)劑 還原劑的數(shù)量= 63460kg/B 0.03 273.78 6.96kg/B ；氧化劑的質(zhì)量百分比： :每批應加氧化劑的數(shù)量= 63460kg/B 0.05 273.78 11.59kg/B ；種子的質(zhì)量百分比

40、： 2:每批應加種子的數(shù)量=63460kg/B 2 273.89 463.59kg/B ；聚合釜中所加的化學品的質(zhì)量百分比：(其中增塑劑：8份；穩(wěn)定劑：1份；抗氧劑：1份；紫外線吸收劑：份;螯合劑：份；潤滑劑：份；填充料：10份)每批應加的化學品數(shù)量=63460kg/B 20.7 273.78 4798.10kg/B表各物料投料量整理如表：總投料量63460 (kg/B)VCM去離子水乳化劑引發(fā)劑、還原劑氧化劑種子化學品3. 3反應釜設(shè)計由設(shè)計要求選用攪拌釜反應器。攪拌裝置主要作用是強制物料流動， 強化傳 熱與傳質(zhì)效果；使物料充分接觸，均勻混合；強化表面更新作用，有利于小分子 組分的氣化；使非

41、均相物料分散。因此攪拌釜反應器對各種反應體系適應性強， 操作彈性大，適用溫度和壓力范圍廣既可用于間歇操作，又可用于連續(xù)操作。攪拌釜反應器設(shè)計的主要內(nèi)容：反應器的結(jié)構(gòu)主要由釜體、攪拌裝置、傳熱裝置、工藝接管、軸密封裝置等 組成。反應器釜體與貯罐外型相近，是有圓形直筒部分與上下封頭組成。4. 3. 1反應器體積的計算：間歇操作a.根據(jù)年產(chǎn)量確定日產(chǎn)量：Wd 126910kg.d 1聚合釜入料：水 15minVCM 15min攪拌 10min升溫30min反應9h出料30min清釜置換等50min ，共計 11h30min 取 既 T =12h；b. 每天生產(chǎn)的批數(shù)為：T Ra式中 T 一個生產(chǎn)周期

42、的時間， h；R 反應達到預期轉(zhuǎn)化率所需反應時間，h；a 投料、出料、物料升（降）溫、設(shè)備升（降）溫等輔助操作時間，h。124/ T 24/12 2B d 1既每天生產(chǎn) 2 批；c. 反應器裝料系數(shù)VR /VT式中VR 反應液體積 （反應液體積變化時， 按反應液最大體積計算） ， m3VT 反應器實際體積， m3攪拌釜反應器， ??；d. 計算反應器體積及臺數(shù)反應液混合密度：m 1.4 30% 1.0 （1 30%）1.12 103kg.m 3由VR Wd / mVR 126910/1.12 103 2 56.66m33VTVR / nT56.66 / 0.780.94m3設(shè)反應器臺數(shù)為2,則每

43、臺反應器體積 VTi 56.66 2 28.33m3;既得實際反應器體積為30吊；3.3.2釜體外形尺寸的設(shè)計：a,封頭形式采用橢圓封頭 橢圓曲面部分是長軸與短軸之比為 2:1的半橢圓弧線，圍 繞橢圓短軸軸線旋轉(zhuǎn)而形成的曲面。標準橢圓封頭的直邊高度與封頭的直徑有 關(guān)。從力學角度，標準橢圓封頭的應力分布比較均勻，封頭的強度與其連接的筒 體強度相等，所以攪拌釜反應器和壓力容器的封頭大都選用標準橢圓封頭。橢圓封頭的具體設(shè)計標準參見下表：表標準橢圓封頭的設(shè)計參數(shù)封頭名稱封頭高度（h）封頭側(cè)面積（S）封頭體積（V標準橢圓封頭0. 25 D1. 083D20. 131D3表標準橢圓封頭直邊高度與直徑的關(guān)系

44、設(shè)備直徑（mrm300, 350400, 450500220022003200>3200直邊高度（mrm2525, 4015, 40, 5040, 5050b,釜體計算：聚合釜日產(chǎn)量=126910kg/d采用間歇式操作其中 R 9h ; a 2.5h則間歇操作周期:9 2.5 11.5h 取 12h混合液密度:m 1.12 103kg m 3反應液體積： 33Vr Wd t/24 m 126910 12 (24 1.12 10 ) 56.66m反應器的總體積： 一一 一 一 一 3VT VR/nT56.66/0.7 80.94m3查上表標準橢圓封頭的體積為 0. 131D3, h封D/4

45、攪拌反應器釜體的長徑比H/D=2令：h為釜體直邊高度，H為反應器釜體總高度，則：H h 2 h封 h D/2 1.5D若?。篐/D=,則有：h=D _ 2_ 3_ 3_ 3_ 3Vt4 D h 0.262D4 D 0.262 D 1.047DD 3 VT /1.047 3 80.94/1.047 4.26m雖然反應器屬于非標準設(shè)備，但用于制造反應器的上下封頭仍應選用標準封頭。因為H/D比值較小，所以此處按公稱尺寸選定釜體直徑為4.2m釜體的直邊高度為：h (VT 2 V封)/(0.785 D2) (80.94 2 0.131 4.23)/0.785 4.22 5.52m 釜體的實際高度：H h

46、 2 h封 5.52 2 4.2/4 7.62m由表取封頭直邊高度為50mm釜體圓形直筒部分高度：5.52 2 0.05 5.42m反應器的實際體積為:VT/4 D2h 0,262 D3反應器的實際長徑比:H/D=最高液位:hmax h 封(Vr V 封)/0.785D24.2/4 (56.66 0,131 4,23)/0.785 4.22 4.98m0.785 4.22 5.52 0,262 4.23 95.85m3最低液位:hmin h 封(1) VrV封/0.785D24.2/4 (1 0.2) 56.66 0.131 4,23/0.785 4.223.63m3. 4聚合工段管道計算3.

47、 4. 1流量查表可知:表物料的流量 （m3/s）VSLTVWJHVCATVSOAPVGNVPURG0. 00196250. 01570. 0003140. 0003140. 039250. 471體積流量:單位時間內(nèi)流體流經(jīng)管路任一截面的體積稱為體積流量，以V表示，其單位為 m3 /s。3 4. 2流速a.平均流速實驗證明，流體流速是指單位時間內(nèi)流體質(zhì)點在流動方向上所流經(jīng)的距離。在管路內(nèi)流動時，由于流體具有黏性，管路橫截面上流體質(zhì)點速度是沿半徑變化 的。管路中心流速最大，越靠管壁流速越小，在緊靠管壁處，由于流體質(zhì)點黏附 在管壁上，其流速等于零。但工程上，通常用管路截面積除以體積流量所得的值u

48、表示，單位為 m/s。來表示流體在管路中的速度。此種速度稱為平均速度，以 流量與流速關(guān)系為u V/A式中A為管路的截面積； 由公式可得：Uslt Vslt/Aslt 0.0019625/0.0019625 1m/sUwjh Vwjh/AWjh0.0157/0.00785 2m/sUcat Vcat/Acat 0.000314/0.000314 1m/sUsoap Vsoap / Asoap 0.000314/0.000314 1m/sUgn Vgn/Agn 0.03925/0.0019625 20m/s Upurg Vpurg / Apurg 0.471/0.0314 15m/sb.管路直徑的

49、估算若以d表示管內(nèi)徑，則式u V/A可寫成 22u V/(d /4) V/0.785d于是 d . V/0.785u由公式可得：dSLT 0.0019625/0.785 10.05m 50mmdWJH 0.0157/0.785 2 0.05m 100mmdCAT 9000314/0.785 1 0.02m 20mmdS0Ap-0.000314/0.785 1 0.02m 20mmdGN .0.0019625/0.03925 20 0.05m 50mm dPURG 0.0314/ 0.471 15 0.2m 200mm表聚合釜進料管管徑整理如表（mm：物料d SLTdWJHdCATdSOAPdG

50、NdPURG管徑50100202050200第四章 車間布置說明4 1 車間平面布置原則(1) 廠區(qū)美觀具有現(xiàn)代氣息。符合“十一五”產(chǎn)業(yè)規(guī)劃；(2) 符合生產(chǎn)、 倉儲工藝要求，使物流、 生產(chǎn)作業(yè)線通順短捷， 避免主要線路交叉返復；(3) 切實注意節(jié)約用地，減少土方工程量，降低投資?？紤]區(qū)域的安全、衛(wèi)生、建構(gòu)筑物的間距必須滿足防火、衛(wèi)生、安全等要求；(4) 將區(qū)域進行功能劃分統(tǒng)一管理，方便生產(chǎn)；(5) 滿足廠區(qū)內(nèi)外交通運輸要求，避免人流與貨流的交叉。4. 2 車間布置說明聚合工藝車間布置在30m 29.5m框架結(jié)構(gòu)廠房內(nèi)，共五層。現(xiàn)根據(jù)工藝流程及生產(chǎn)實際要求，對車間設(shè)備布置作簡要說明：一層：室內(nèi)

51、布置種子乳漿槽、種子乳漿過濾器、回收VCMR體密封水槽、回收VCMK體真空泵密封水冷卻器和卸料槽，室外布置熱脫鹽水槽(30m 29. 5n);二層： 室內(nèi)布置聚合釜、 種子乳漿槽和卸料槽， 包括有控制室 ( 30m 29.5m) ；三層：室內(nèi)主要布置聚合釜、N劑加料槽、催化劑溶解槽、鹽溶解槽、后混合劑槽和乳漿回收槽，包括溶解室、儲藏室、工具室和化學品室( 30m 29.5m) ；四層：室內(nèi)布置種子乳漿計量槽、聚合釜冷凝器、乳漿回收槽和回收 VCM氣體槽，包括工具室( 30m 29.5m) ；頂樓：室內(nèi)有種子乳漿計量槽、聚合釜冷凝器，室外布置回收VCM氣體槽( 30m 11m)本車間詳細情況請參

52、閱工藝管道及儀表流程圖、設(shè)備布置圖、設(shè)備表。第五章環(huán)境評估5. 1環(huán)境保護如果在PVC勺生產(chǎn)、加工、使用過程中采取一些簡單的措施來避免環(huán)境污染， 那么與PVCffi關(guān)的潛在問題就很少了。經(jīng)過封閉操作改造后，從聚合裝置泄露的VCME經(jīng)降到了極低的水平。雖然 在現(xiàn)在的脫氣塔中，已將 PVC VCM勺含量P1到了 10 10-6以下，但仍會有少量 VCMA干燥工序中泄露出來。在PVC離心干燥、乳化劑洗滌工序中以及從裝滿的貯罐和管線中，都會有 PVC粉末損失泄漏。所以工廠中有可能PVC的排泄物應該直接送到處理池進行絮 凝處理，這是回收PVC勺最后一關(guān)。所有的含水廢物都應回收處理成二級或三級 用水。通過改善旋風干燥器的尺寸，調(diào)節(jié)空氣速率，可以將干燥器中PVC©末的損 失降到最低。一些現(xiàn)代化工廠采用袋式過濾系統(tǒng)，已將 PVC&塵降到了 50mg/m 空氣的水平。6. 2污染排放概況6.1.1 主要原料、物料的消耗原料設(shè)計消耗定額見表表原料消耗定額在舁 廳P名稱單耗 kg/B PVC年耗t1VCM2引發(fā)劑3乳化劑6.1.2 污染排放概況 污染流程請見圖pVC聚合|1冷凝