【正文】 體以小液滴懸浮在水中，形成穩(wěn)定的懸浮體進(jìn)行聚合。因采用懸浮法聚合 PVC 生成技術(shù)易于調(diào)節(jié)品種，生成過程易于控制，設(shè)備和運行費用低，易于大規(guī)模組織生產(chǎn)而得到廣泛的應(yīng)用。 懸浮法聚氯乙烯生產(chǎn)技術(shù)日新月異，并在工藝和工程兩方面 都取得了突破性進(jìn)展。在工藝技術(shù)方面，主要表現(xiàn)在：產(chǎn)品牌號多，質(zhì)量穩(wěn)定，用途日益廣泛，聚合反應(yīng)和產(chǎn)品后處理技術(shù)日趨完善，能耗物耗降低等。在聚合工程技術(shù)方面，主要表現(xiàn)在：聚合釜大型化，聚合生產(chǎn)控制技術(shù)先進(jìn)，聚合釜傳熱能力大，單釜生產(chǎn)強(qiáng)度高。我國 PVC工業(yè)起步于 1958 年，生產(chǎn)工藝技術(shù)近十幾年來取得了長足的進(jìn)展。如復(fù)合分散劑和引發(fā)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑、熱穩(wěn)定劑和終止劑等的廣泛應(yīng)用：防粘釜技術(shù)得到提高；在后處理工序中普遍采用連續(xù)汽提工藝；干燥多采用氣流或流化床干燥器等。但是長期以來，高消耗、低效率一直 4 制約著我國聚氯乙烯行業(yè) 的技術(shù)進(jìn)步和整體水平的提高，其中聚合過程是主要影響環(huán)節(jié)。 液態(tài)氯乙烯單體以水為分散介質(zhì)，并加入適當(dāng)?shù)姆稚┖筒蝗苡谒苡趩误w的引發(fā)劑，在一定溫度下，借助攪拌作用，使其呈珠粒狀懸浮于水相中進(jìn)行聚合。聚合完成后，經(jīng)堿洗、汽提、離心、干燥得到白色粉末狀 PVC 樹脂。 選取不同的懸浮分散劑，可得到顆粒結(jié)構(gòu)和形態(tài)不同的兩類樹脂。國產(chǎn)牌號分為 SG疏松型（“棉花球”型）樹脂； XJ緊密型（“乒乓球”型）樹脂。疏松型樹脂吸油性好，干流動性佳，易塑化，成型時間短，加工操作方便，適用于粉料直接成型，因而一般選用懸浮法聚合的疏松 型樹脂，作為 PVC 制品成型的基礎(chǔ)原料。目前各樹脂廠所生產(chǎn)的懸浮法 PVC 樹脂，基本上都是疏松型的。 結(jié)合此次設(shè)計的基本要求可以得出：采用懸浮聚合。 懸浮聚合工藝流程敘述 5 加料系統(tǒng) 加料系統(tǒng)包括： VCM 貯存與進(jìn)料， 脫鹽水的貯存與加料 ， 注入水與沖洗水的加料 ， 助劑的配制及加料 （ 緩沖劑 、 調(diào)節(jié)劑 、 引發(fā)劑 、 終止劑 ）。 進(jìn)料方式主要有冷態(tài)非同步進(jìn)料和熱水同步進(jìn)料。先加入常溫的VCM 和水 ,同時加入各種助劑 ,然后升溫開始聚合 ,被稱為冷態(tài)非同步進(jìn)料。升溫需要 40～ 60min/釜 ,升溫使釜壁附近過熱 ,會分解引發(fā)劑產(chǎn)生自由基引發(fā)聚合反應(yīng) ,在釜壁左右高溫區(qū)生成小分子產(chǎn)物 。自由基遠(yuǎn)離釜壁 ,在低溫區(qū)反應(yīng)生成大分子量 PVC,對質(zhì)量均產(chǎn)生不利影響。熱水同步進(jìn)料即同時加入 VCM 和熱水 ,使釜內(nèi)溫度基本保持在反應(yīng)溫度。加入引發(fā)劑后反應(yīng)立即開始 ,可以省去釜的升溫時間 ,消除小分子 PVC、大分子 PVC,對提高產(chǎn)量和質(zhì)量均有益。在防粘釜技術(shù)比較好的情況下 ,水溶性的引發(fā)劑用于熱水同步進(jìn)料 ,避免了高溫下引發(fā)劑初始分布不均勻?qū)е戮植糠磻?yīng)過熱而使魚眼數(shù)目增加。從釜底加入 ,不容易堵塞加料管入口。保證了樹脂產(chǎn)品魚眼不增加而反應(yīng)時間縮短。 聚合系統(tǒng) 本工段包括聚合、汽提及壓縮冷凝回收等崗位。本工段的主要任務(wù)就是將氯乙烯經(jīng)過懸浮聚合成為聚氯乙烯，同時回收未反應(yīng)的單體。具體工藝流程敘述如下：將軟水經(jīng)軟水過濾器送至軟水計量槽，經(jīng)流量計計量后加入清理好的聚合釜中，同時將分散劑、熱穩(wěn)定劑、 6 消泡劑、 PH 緩沖劑、引發(fā)劑等助劑加入；單體 (精氯乙烯 )則經(jīng)單體過濾器過濾，由單體流量計計量后，經(jīng)封閉的進(jìn)料系統(tǒng)加入聚合釜中，在規(guī)定的溫度和壓力下使單體聚合，聚合完畢后加入終止劑，回收未反應(yīng)單體，將物料用出料泵打入出料槽中。 由聚合釜壓入出料槽中的懸浮液，用 加料泵經(jīng)過濾器、熱交換器送到汽提塔頂部，經(jīng)蒸汽加溫、汽提，用塔頂冷凝器回收未反應(yīng)單體，汽提塔底物料用出料泵經(jīng)熱交換器回收熱量后，打入中間槽，再經(jīng)離心機(jī)脫去大部分水后，將濕物料送干燥系統(tǒng)干燥。 回收系統(tǒng) 在國內(nèi)，脫除 PVC 漿料中 VCM 的方法主要有：直接回收和壓縮冷凝與汽提結(jié)合兩種方法。直接回收法是將未反應(yīng)的 VCM 氣體直接回收至氣柜， PVC 漿料在回收槽中用壓縮空氣對漿料中殘留的大量 VCM 進(jìn)行脫除，氣體直接放空，污染環(huán)境。壓縮冷凝與汽提結(jié)合的方法是將未反應(yīng)的 VCM 氣體直接送入壓縮機(jī)， 壓縮后的氣體經(jīng)二級冷凝后送至聚合釜，漿料經(jīng)蒸汽汽提 ,脫除的部分未反應(yīng)的 VCM 直接回收至氣柜，經(jīng)汽提后出塔的 PVC漿料中殘留 VCM質(zhì)量分?jǐn)?shù)由 400～ 1 000μ g/ g 降低至 10μg/ g 【 3】 ，這樣使 PVC 樹脂中的 VCM 含量大大降 【 4】 。日本窒素公司是將 PVC 漿料經(jīng)初步閃蒸后，再連續(xù)送入汽提塔，有效地回收未反應(yīng)的 VCM，未反應(yīng)的 VCM 在后序裝置中液化，回用于聚合。采用 7 此方法生產(chǎn)的 PVC 樹脂中含 VCM 質(zhì)量分?jǐn)?shù)可小于 1μ g/ g ，甚至可達(dá) g/ g。 由汽提塔漿料槽底部來的漿料，經(jīng) 塊料破碎機(jī)破碎后，用汽提塔供給泵經(jīng)板式換熱器與汽提完畢的漿料換熱，一部分從塔頂加入汽提塔，另一部分回流到漿料槽，同時蒸汽由汽提塔底部進(jìn)入； VCM 由蒸汽汽提帶走。塔釜漿料由塔底漿料泵送出，并與漿料槽來的漿料換熱后，一部分送到漿料混料槽，另一部分返回塔釜液位同時防止?jié){料中 PVC 沉降，汽提完畢的漿料中， VCM 殘留量在 30PPm 左右，塔頂出來的含 VCM 的蒸汽，用冷凝器冷凝，由分離器分離，冷凝液從分離器底經(jīng)泵送至廢水貯槽，未凝的汽提經(jīng)過濾器過濾，送至 VCM 回收工序，漿料送至干燥工序。 干燥系統(tǒng) 干燥主要 有 2 種方式 ,即氣流干燥和流態(tài)化干燥。我國 PVC 工業(yè)化生產(chǎn)最初主要用的是氣流干燥器 ,但是隨著聚合工藝技術(shù)的發(fā)展 ,聚合生產(chǎn)能力提高 ,樹脂產(chǎn)品也朝著疏松型發(fā)展 ,氣流干燥器從生產(chǎn)能力和干燥效果等方面已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需要 ,后來發(fā)展到氣流干燥器 ,沸騰床干燥器和冷風(fēng)冷卻 3 段干燥技術(shù)。但這樣動力消耗大 ,產(chǎn)品質(zhì)量不是很好。目前主要用的是旋風(fēng)干燥和臥式內(nèi)加熱流化床。旋風(fēng)干燥器結(jié)構(gòu)簡單 ,投資較少 ,目前很多裝置都在用。臥式內(nèi)加熱流化床綜合能耗比旋風(fēng)干燥器要低 ,主要有多室沸騰床和兩段沸騰床 2 8 種。但在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)多室沸騰床的花板容易漏 料 ,不同牌號切換時比較麻煩 ,且生產(chǎn)能力有限。兩段流化床改進(jìn)了床的花板 ,操作穩(wěn)定性好 ,易于產(chǎn)品牌號的切換 ,生產(chǎn)能力較大 ,具有良好的市場前景。本設(shè)計采用沸騰床進(jìn)行干燥。 原料及其他主要組分 ①單體：氯乙烯純度 % ②分散劑 【 6】 ： PVC 生產(chǎn)中所用的分散劑分為主分散劑和輔助分散劑 [7]。本設(shè)計采用 88%的聚乙烯醇和 75%的聚乙烯醇。 ③引發(fā)劑 :由于聚乙烯懸浮聚合溫度在 50~60℃上下，根據(jù)反應(yīng)溫度選擇合適的引發(fā)劑，其原則為在在反應(yīng)溫度條件下引發(fā)劑的半衰期約為 2 小時最佳。常用過氧化乙酰環(huán)己烷硫酰、過 氧化二月桂酰、過碳酸二環(huán)己酯等。本設(shè)計采用 過氧化二碳酸（ 2－乙基己基）酯 。 ④終止劑：反應(yīng)結(jié)束后殘余的自由基和引發(fā)劑殘留在樹脂中，為了保證質(zhì)量要加入終止劑消除。當(dāng)前 ,許多廠家選用二乙基羥胺 (DEHA)作為終止劑 ,其主要原因是 DEHA 終止效果好 ,而且無毒。本設(shè)計的終止劑是丙酮羧氨基硫脲 (ATSC)。當(dāng)反應(yīng)出現(xiàn)緊急事故時，采用緊急終止劑 NO 終止反應(yīng)。 ⑤阻聚劑：本設(shè)計采用壬基苯酚作為阻聚劑。聚合反應(yīng)終止后，PVC 漿液中含有未反應(yīng)的 VCM。未反應(yīng)的 VCM 既可以連續(xù)回收，也可以間歇回收。未反應(yīng)的 VCM 有自由基引發(fā) 劑，在回收系統(tǒng)的罐和管線中引發(fā)聚合，最終造成堵塞。因此要加壬基苯酚作為阻聚劑。 9 ⑥緩沖劑：碳酸鈉、三聚磷酸鈉、磷酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鈣、碳酸銨等。本設(shè)計采用磷酸三鈣，磷酸三鈣是一種粒狀固體，與水混合后加入聚合釜。磷酸三鈣不溶于水，所以需要進(jìn)行不斷地攪拌。 原料 及產(chǎn)品性能 ① 氯乙烯 ： CH2=CHCl 分子量 ，無色易液化的氣體。液體的密度 0． 912lg／ cm3。沸點