【正文】 計量罐設計 ???????????????????? 59 6 廠址選擇及車間布置設計 ????????????????????? 60 廠址選擇的依據(jù)和原則 ????????????????????? 60 車間廠房布置 ????????????????????????? 60 車間廠房布置的原則 ????????????????????? 60 車間廠房結(jié)構設計 ?????????????????????? 61 車間各部分組成及布置要求 ?????????????????? 61 車間設備布置 ????????????????????????? 62 車間設備布置的原則 ????????????????????? 62 車間設備布置的要求 ????????????????????? 63 本設計的車間布置 ??????????????????????? 65 7 技術經(jīng)濟 ???????????????????????????? 67 技術經(jīng)濟分析概述 ??????????????????????? 67 主要技術經(jīng)濟指標 ??????????????????????? 67 投資估算 ??????????????????????????? 67 總投資費用估算 ??????????????????????? 67 成本估算 ?????????????????????????? 68 收入、稅收和利潤 ?????????????????????? 70 經(jīng)濟評價 ?????????????????????????? 71 8 安全操作、三廢防治和環(huán)境保護 ?????????????????? 73 廠內(nèi)的防火、防爆措施 ????????????????????? 73 氯乙烯聚合的安全規(guī)范 ???????????????????? 73 防火防爆措施 ???????????????????????? 73 廢氣防治 ??????????????????????????? 75 廢氣危害 ?????????????????????????? 75 廢氣防治措施 ???????????????????????? 75 廢水防治 ??????????????????? ???????? 75 廢水危害 ???????????????????????? ?? 75 廢水防治措施 ???????????????????????? 75 XXXX2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 VI 頁 共 VI 頁 廢渣防治 ??????????????????????????? 76 廢渣危害 ?????????????????????????? 76 廢渣防治措施 ???????????????????????? 76 9 結(jié)論 ????????????????????????????? 77 參考文獻 ????????????????????????????? 78 致謝 ????????????????? ????????????? ? 81 XXXX2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 1 頁 共 79 頁 1 緒論 聚氯乙烯簡介 聚氯乙烯 (Poly Vinyl Chloride)簡稱 PVC，下同。它是由氯乙烯在 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。 PVC 為無定形結(jié)構的白色粉末，支化度 較小。 工業(yè)生產(chǎn) 的 PVC 相對分子量 一般在 5 萬～ 12 萬范圍內(nèi)，具有較大的多分散性，相對 分子 量隨聚合溫度的降低而增加；無固定 熔點 ， 80～ 8 5℃ 開始軟化， 130℃ 變?yōu)檎硰棏B(tài)， 160～ 180℃ 開始轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)；有較好的 機械性能 ，抗張強 度 60MPa 左右， 沖擊強度 5～ 10kJ/m2；有優(yōu)異的 介電性能 。但對光和熱的穩(wěn)定性差，在 100℃ 以上或經(jīng)長時間陽光曝曬，就會分解而產(chǎn)生氯化氫，并進一步自動催化分解，引起變色，物理機械性能也迅速下降，在實際應用中必須加入穩(wěn)定劑以提高對熱和光的穩(wěn)定性 。 PVC 很堅硬，溶解性也很差，只能溶于 環(huán)己酮 、 二氯乙烷 和 四氫呋喃 等少數(shù)溶劑中，對有機和 無機酸 、堿、鹽均穩(wěn)定， 化學穩(wěn)定性 隨使用溫度的升高而降低。 PVC 溶解在丙酮 二硫化碳或丙酮 苯 混合溶劑 中，用于干法紡絲或濕法紡絲而成纖維， 稱 氯綸 。具有難燃、耐酸堿、抗微生物、耐磨并具有較好的保暖性和 彈性 [1]。 聚氯乙烯的發(fā)展狀況 聚氯乙烯是僅次于聚乙烯的第二大通用塑料 [2]。自 1997 年以來，聚氯乙烯的產(chǎn)量以 3%/a 速度遞增。 2020 年，全球聚氯乙烯生產(chǎn)能力已達到 3 313 萬 t，消費水平比 2020 年略有增加，為 2882 萬 t[3]。 2020 年 7 月全球約有 50 個國家、 150 個廠家生產(chǎn)聚氯乙烯，這一數(shù)據(jù)還在不斷攀升 [4]。 2020 年全球產(chǎn)量達 3130 萬噸，需求量達 3117 萬噸。北美、歐洲 (包括俄羅斯 )和非洲、遠東地區(qū)超過全球聚氯乙烯產(chǎn)量和需求量 4/5，懸浮聚合法樹脂占生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂 90%以上， 2020 年世界聚氯乙烯產(chǎn)能 3562 萬噸，實際產(chǎn)量 3262 萬噸，產(chǎn)量的增長主要來自中國。 2020 年我國PVC 產(chǎn)業(yè)保持快速發(fā)展的態(tài)勢 ， 全年產(chǎn)能 1099 萬噸，實際產(chǎn)量 萬噸 ， 整體供求關系發(fā) 生了較大的變化 [5]。預計到 2020 年我國 PVC 樹脂的需求量將達 1100萬噸， 2020 年將達到 2160 萬噸。預計到 2020 年全球 PVC 的需求量將達到 3490萬噸， 2020 年將達到 4600 萬噸 [6]。 國內(nèi)外聚氯乙烯懸浮聚合的工藝進展 XXXX2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 2 頁 共 81 頁 經(jīng)過長期的不懈努力， PVC 生產(chǎn)技術已經(jīng)取得了較大進展。目前，世界各大PVC 廠家都已形成了各自的工藝特點和風格，并已擁有許多專利和技術，也有各自追求的工業(yè)目標。 國內(nèi)聚氯乙烯懸浮聚合的工藝進展 國 內(nèi) PVC 生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展近幾年來一直呈現(xiàn)良好的勢頭。各主要廠家 都在積極采用先進的生產(chǎn)技術，不斷改進工藝控制條件和工藝配方，努力提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短聚合時間。 以北京二化、山東齊魯石化公司和上海氯堿總廠等為代表的古德利奇大釜技術、工藝計算機自控技術和防粘釜技術等，均已達到和接近國際先進水平。內(nèi)蒙古億利化學工業(yè)有限公司 40 萬 t PVC 項目采用懸浮法生產(chǎn)聚氯乙烯，有聚合、干燥、成品三大裝置。主要包括 VCM 和脫鹽水加料、化學品配制、聚合、汽提、回收、離心干燥、包裝等工序，聚合加料采用雙加料技術 [7]。內(nèi)蒙古君正化工有限責任公司 (二部 )(以下簡稱君正化工二部 )前身為內(nèi)蒙古第二通用 機械廠，于 1992 年建成 6 kt/a PVC、 6 kt/a 燒堿生產(chǎn)裝置，對 PVC 生產(chǎn)裝置進行了不斷技改和持續(xù)優(yōu)化，解決了一系列制約生產(chǎn)裝置連續(xù)運行的瓶頸問題，在 2020 年 2～ 5 月創(chuàng)造了氯乙烯生產(chǎn)裝置安全生產(chǎn) 79 天無停車的記錄 [8]。 懸浮法 PVC 大型生產(chǎn)裝置成套工藝技術是北京化二股份有限公司 (以下簡稱北京化二 )在消化吸收數(shù)套國外引進裝置的基礎上，汲取多年的生產(chǎn)經(jīng)驗并結(jié)合我國的實際情況而自主研制開發(fā)的工藝技術。該成套工藝技術主要包括聚合生產(chǎn)配方、密閉入料、等溫水入料、高效防粘釜、中途注水、新型汽提、新型旋風干 燥、粉料輸送和成品混料、高壓回收氯乙烯單體、全自動包裝碼垛和 DCS 控制等項技術 [9]。1978 年齊魯石化率先引進信越 127m3大釜，隨后錦化、北二化引進古德里奇 70. 5m3大釜。特別是錦化與錦化機聯(lián)合開發(fā) 的 大釜在國內(nèi)得到廣泛使用，小型釜所占比重逐步下降 [10]。 目前我國的 PVC 生產(chǎn)技術與國外還有一定的差距，技術的 “ 引進 —吸收 —消化 —創(chuàng)新 ” 是目前 PVC 生產(chǎn)的主要途徑，通過對汽提技術及設備、干燥器、聚合配方、防粘釜技術等的改進，提高了我國 PVC 生產(chǎn)企業(yè)的效益，發(fā)展了我國的 PVC工業(yè) [1113]。青島海晶化工集團有限公司于 2020 年成功開發(fā)了 1 套工藝技術先進、操作簡單方便、投資經(jīng)濟合理、居國內(nèi)同行業(yè)領先水平的聚氯乙烯裝置，使公司聚XXXX2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 3 頁 共 81 頁 氯乙烯裝置產(chǎn)能由 4萬 t/a擴大至 8萬 t/a[14]。貴州大學開發(fā)的一種原位懸浮聚合 PVC樹脂的方法，提高了 PVC 的高抗沖性 [15]。 國外聚氯乙烯懸浮聚合的工藝進展 [1619] 古德利奇 ()公司主要采取通過提高單釜產(chǎn)量和延長清釜周期的方式來提高生產(chǎn)效率，其懸浮工藝特點是清釜和脫揮發(fā)分技術。赫斯特 (Hoechst)公司的懸浮聚合技 術和密閉聚合釜技術、許爾斯 (Werke Huls)公司的懸浮聚合技術以及法國阿托 (ATO)化學公司懸浮聚合汽提技術目前居于世界領先地位。此外，歐洲的其他一些公司，如意大利的賽斯 (Cris)公司則是在防粘釜技術方面領先。 從綜合技術方面上看，日本公司具有較高的水平并各具特色。西素 (Chisso)公司、吉昂 (Zeon)公司等擁有先進的懸浮技術和工藝。佳友 (Sumitomo)化學公司懸浮聚合樹脂產(chǎn)品的質(zhì)量品質(zhì)最好。日箭 (Sun Arrow)擁有多牌號產(chǎn)品的生產(chǎn)技術。此外，這些公司不僅在以上諸方面處于領先地位，而且 在縮短聚合操作周期，提高生產(chǎn)效率方面也取得了較大進步。 從 PVC 的生產(chǎn)工藝層面上看，西歐一些國家采用本體法和乳液法的比重較大，而美國、日本和我國等國家和地區(qū)則以懸浮法為主，日本懸浮法所占比重最高。對于懸浮聚合工藝主要發(fā)展方向是積極開發(fā)連續(xù)懸浮聚合工藝流程，并已取得許多重要成就。 從提高生產(chǎn)效率層面上看，所普遍采用的技術手段是：開發(fā)和應用新型復合引發(fā)劑、發(fā)散劑；采用計算機數(shù)控技術工藝；采用多種強化傳熱措施 (如增加回流冷凝器 )等。 從防粘釜技術層面上看，意大利的賽斯 (Cirs)公司居世界領先地位。其NOXOLWSW和 NOXOLETH 的防粘釜劑系列十分著名。該防粘釜劑無毒無害。每噴涂一次，可以連續(xù) 350～ 500 釜次不用人工清釜。美國 古德里奇 ()公司的防粘釜技術也已達到 400 釜次的水平。防粘釜技術的迅速發(fā)展，使聚合操作輔助時間得到大大縮短。目前，平均清釜周期多數(shù)己達 100～ 500 釜次。 韓國 LG 化學、日本的太陽乙烯衍生物公司、信越 (ShinEtsu)化學工業(yè)公司、金子公司和新第一塑料公司等公司開發(fā)的連續(xù)懸浮聚合工藝流程較為典型。其流程概況是：流程主體為兩個或三個串聯(lián)的塔式反應器。第一個 反應器采用注水工藝操作，同時加入 NaNO2 等抑垢劑，以減少粘壁物和污垢 ， 該反應器結(jié)構新穎。其外XXXX2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 4 頁 共 81 頁 形特征是頂端部分較小。操作時，該結(jié)構一方面可使反應器頂部只存有少量氣相物，從而減小了氣液相界面；另一方面，該氣相部分還具有聚合壓力安全緩沖裝置的作用。第一反應器的聚合反應溫度為 ℃ 。單體轉(zhuǎn)化率控制在 15%~30%之間；第二反應器中的單體轉(zhuǎn)化率為 89%~91%。第二反應器的熱負荷較大，其聚合熱采用冷卻夾套換熱方式。反應器內(nèi)頂部表面溫度要求低于 30℃ 。主要目的是避免氣液界面形成粘壁聚合物。該工藝生產(chǎn)的樹脂具有相同 的粒度和粒度分布，生產(chǎn)強度達198~259t/(m3a)。 赫斯特 (Hoechst)公司開發(fā)的連續(xù)懸浮聚合工藝、意大利阿托公司以法國PechinenSaintGobain 的兩段法本體合工藝，具有較為鮮明的傳統(tǒng)技術特色。該流程主體也由三個串聯(lián)的管式反應器組成 ， 但工藝作用、工藝條件以及設備結(jié)構與日本流程有所不同。第一反應器的工藝作用是進行預聚，以調(diào)控粒度和粒度分布。工藝目標是獲得窄的粒度分布。關鍵工藝指標轉(zhuǎn)化率的控制范圍一般在 5%~8%之間。第二反應器的工藝作用僅僅是為了使聚合進一步進行，單體轉(zhuǎn)化率控制在 30％~35%；第一反應器的長徑比為 10:1，采用電化拋光表面處理，材料為不銹鋼。攪拌采用 7 層攪拌器，等距安裝在中心軸上。攪拌速度為 600r/min，以便于形成軸向活塞流。第二反應器的長徑比為 5:1，材質(zhì)為碳鋼搪瓷 ， 0~20o 斜臥放置。內(nèi)置搪瓷槳葉攪拌器，轉(zhuǎn)速為 70r/min。流體為活塞流，以減少聚合物形成粘釜物和污垢。第三反應器與第一聚合釜結(jié)構及放置方式均相同 ， 但材質(zhì)為不銹鋼，夾套除熱，攪拌速度為 50r/min。其主要功能是提供適宜的除熱能力。反應時加入酒石酸、 NaNO2等抑垢劑。工藝設備在連續(xù)操作 500h 以后，釜內(nèi)粘壁物大約為 15~30ppm(以聚合物計 )。該流程可用于聚合溫度為 50~66℃ 的 PVC 生產(chǎn)。產(chǎn)品粒度分布窄，品均粒度為 130~150μm。 此外，還有類似的管式反應器。其長徑比一般為 10~26:1。第一反應器反應溫度控制為 25~26℃ ，以獲得低的單體轉(zhuǎn)化率 (小于 1%)，防止形成粘壁物。但在實際生產(chǎn)中，多數(shù)控制在 5％ ~8%。平均聚合周期約為 。為了進一步縮短聚合周期，提高生產(chǎn)效率，清釜和密閉加料出料工藝的研究也取得了新進展。利用防粘釜技術和生產(chǎn)工藝計算機控制技術，目前的聚合輔助時間已經(jīng)大大縮 短。這些技術的應用，不僅縮短了操作周期，而且也