【正文】 4 內(nèi)容摘要 ： 本設(shè)計為年產(chǎn) 萬噸聚氯乙烯聚合干燥工序的初步工藝設(shè)計，在設(shè)計說明書中，簡單介紹了聚氯乙烯的生產(chǎn)現(xiàn)狀、發(fā) 展趨勢、性能和主要用途，也介紹了目前聚氯乙烯的四種常見的工業(yè)聚合生產(chǎn)方法 .，并進(jìn)行了比較，最后確定以懸浮聚合法作為聚合的工藝生產(chǎn)方法。在設(shè)計過程中，根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，進(jìn)行了物料衡算和能量衡算，同時對聚氯乙烯生產(chǎn)過程中的安全注意事項(xiàng)及 “ 三廢 ” 治理作了相關(guān)說明。 關(guān)鍵詞 ：聚氯乙烯 懸浮聚合工藝 干燥 單體 生產(chǎn)工藝； Abstract： The design for an annual output of 75,000 tons of PVC dry polymerization processes of the preliminary design. In the design of brochures, a brief introduction of the PVC production status, trends, performance and the main purpose of the current PVC also introduced the four mon industrial polymer production methods. And a parison, final Determined to suspension polymerization as a polymerization technology production methods. In the design process, in accordance with the requirements of the mission design, a more detailed material balance and energy balance, while the production of PVC in the process of attention to safety issues and Three wastes governance . Keywords: polyvinyl chloride suspension polymerization Dryness monomer Productive technology 5 前言 ： 聚氯乙烯 是由 氯乙烯單體均聚或與其他多種單體共聚而制得的合成樹脂，聚氯乙烯再配以增塑劑、穩(wěn)定劑、高分子改進(jìn)劑、填料、偶聯(lián)劑和加工助劑 ，經(jīng)過提煉、塑化、成型加工成各種材料。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和人類生活中起著舉足輕重的作用，因此PVC 的生產(chǎn)和技術(shù)的改進(jìn)越來越受到現(xiàn)代人的關(guān)注！ 當(dāng)前， PVC 生產(chǎn)面臨著嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。比如：生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，潛在替代品的市場競爭，資源的進(jìn)一步優(yōu)化配置，能量的合理充分利用，生產(chǎn)過程的優(yōu)化和高效率化，生產(chǎn)和使用效率的提高，應(yīng)用技術(shù)和市場開拓等，都在不同程度上影響著 PVC 的進(jìn)一步發(fā)展。 本 設(shè)計是以對年產(chǎn)能力為 萬噸聚氯乙烯（ PVC）聚合干燥工序的 初步設(shè)計，以神馬正華化工廠為理論資料，并收集有關(guān)的化工設(shè)計資料作參考，按畢業(yè)設(shè)計大綱和設(shè)計任務(wù)書的要求進(jìn)行設(shè)計。此次設(shè)計旨在理論學(xué)習(xí) 的基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，熟悉工藝流程、生產(chǎn)方案的選擇等。掌握工藝設(shè)計中的物料衡算、能量衡算 ，對參考文獻(xiàn)的查閱與學(xué)習(xí)等的方法。由于設(shè)計者的理論知識有限，設(shè)計經(jīng)驗(yàn)的缺乏，在設(shè)計的過程中難免會有一些不足和錯誤之處，敬請各位老師批評指正。 1 總 論 PVC 的作用及發(fā)展 聚氯乙烯簡介 聚氯乙烯是一種無毒、無 臭的白色粉末，它的化學(xué)穩(wěn)定性很高，具有良好的可塑性。除少數(shù)有機(jī)溶劑外，常溫下可耐任何濃度的鹽酸、 90%以下的硫酸、 5060%的硝酸及 20%以下的少見，對于鹽類亦相當(dāng)穩(wěn)定： PVC 的熱穩(wěn)定性和耐光性較差，在 140℃以上即可開始分解并放出氯化氫氣體，致使 PVC 變色。 PVC 的電絕緣性優(yōu)良，一般不會燃燒， 在火焰上能燃燒并放出 HCl,但離開火焰即自熄，是一種 “ 自熄性 ” “ 難燃性 ” 物質(zhì)。基于上述特點(diǎn)， PVC 主要用于生產(chǎn)型材，、異型材、管材管件、板材、片材、電纜護(hù)套、硬質(zhì)或軟質(zhì)管、輸血器材和薄膜等領(lǐng)域。 6 中國市 場的生產(chǎn)狀況 據(jù)統(tǒng)計到 2021 年底，中國大陸有聚氯乙烯生產(chǎn)廠家超過 100 家，合計生產(chǎn)能力 萬噸，而 2021 年中國聚氯乙烯樹脂產(chǎn)量在 萬噸左右，是世界聚氯乙烯最大生產(chǎn)國，表觀消費(fèi)量將超過 1000 萬噸，也位居世界前列。到 2021 年，經(jīng)過購并和重組，聚氯乙烯行業(yè)有 100 萬噸 /年 “ 航母級 ” 生產(chǎn)企業(yè)問世，我國聚氯乙烯產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了 “ 巨頭 ” 爭霸的時代 [1]。 PVC 的發(fā)展前景 從目前聚氯乙烯生產(chǎn)發(fā)展趨勢看，生產(chǎn)朝著高度集中和裝置大型化方向發(fā)展。一些生產(chǎn)企業(yè)在工程建設(shè)時注意與衍生產(chǎn)品同步建設(shè)，還 有些生產(chǎn)商在相關(guān)業(yè)務(wù)進(jìn)行了分工合作，建立上下游一體化合作體系，實(shí)現(xiàn)從上游資源到下游產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)鏈整合。隨著我國聚氯乙烯市場開放度加大，尤其是外資和合資企業(yè)的加盟，市場競爭將會進(jìn)一步白熱化，聚氯乙烯行業(yè)將面臨沖洗洗牌。加大結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，實(shí)現(xiàn)集約化經(jīng)營是聚氯乙烯工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的大趨勢。到 2021 年，全球聚氯乙烯的市場需求快速增長，尤其是一些發(fā)展中國家，市場需求將呈現(xiàn)迅猛增長的態(tài)勢。我國聚氯乙烯樹脂需求也將保持快速增長，特別是在建材方面，近年來正處于高速增長期。隨著中國市場國際化的步伐加大，聚氯乙烯樹脂包裝材料和管材 在水泥、化肥、糧食、食品、飲料、藥品、洗滌劑、化妝品等領(lǐng)域都將有廣闊的發(fā)展空間，其需求量相應(yīng)大幅度增長；另外，汽車、通訊、交通領(lǐng)域?qū)勐纫蚁渲男枨笠渤矢咚僭鲩L，中國聚氯乙烯工業(yè)仍有較大的發(fā)展空間 [2]。 意義與作用 PVC 是國內(nèi)外高速發(fā)展的合成材料中 5 大熱塑性合成樹脂之一， 以其價廉物美的特點(diǎn)，占合成樹脂消費(fèi)量的 29%左右，僅次于聚乙烯，居第二位。由于它具有優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性、電絕緣性、陰燃性、物理及機(jī)械性能、抗化學(xué)藥品性能、質(zhì)輕、強(qiáng)度高且易加工、成本低，可通過模壓、層合、注塑、擠塑、壓延、吹 塑中控等方式進(jìn)行加工，是一種能耗少、生產(chǎn)成本低的產(chǎn)品。因而聚氯乙烯制品廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、電子電氣、交通運(yùn)輸、電力、電訊和包裝及人們生活中的各個領(lǐng)域。 7 聚氯乙烯硬質(zhì)制品可替代金屬制成各種工業(yè)行材、門窗、管道、閥門絕緣板及防腐材料等，還可以做收音機(jī)、電話、電視機(jī)、蓄電池外殼及家具、玩具等。其輕質(zhì)品可制成薄膜用以制作雨披、臺布、包裝材料以及農(nóng)膜，還可制成人造革、電線、電纜等的絕緣層 [3]。 產(chǎn)品性質(zhì)與特點(diǎn) 中文名稱： 聚氯乙烯 英文名稱： Polyvinyl chloride polymer 簡稱： PVC 玻璃轉(zhuǎn)變溫度 : 87℃ 熔點(diǎn) : 212℃ 導(dǎo)熱率 (λ): W/mK 熱膨脹系數(shù) (α): 8105 /K 熱容 (c): kJ/(kgK) 吸水率 (ASTM): % 聚氯乙稀是一種無毒、無臭的白色粉末。電絕緣性優(yōu)良，一般不會燃燒，在火焰上能燃燒并放出 HCl，但離開火焰即自熄，是一種 “ 自熄性 ” 、 “ 難燃性 ” 物質(zhì)。主要用于生產(chǎn)透明片、 管件、金卡、輸血器材、軟、硬管、板材、門窗、異型材、薄膜、電絕緣材料、電纜護(hù)套、輸血料等。 聚氯乙稀具有阻燃（阻燃值為 40 以上）、耐化學(xué)藥品性高（耐濃鹽酸、濃度為90％ 的硫酸、濃度為 60％ 的硝酸和濃度 20％ 的氫氧化鈉）、機(jī)械強(qiáng)度及電絕緣性良好的優(yōu)點(diǎn)。但其耐熱性較差，軟化點(diǎn)為 80℃ ，于 130℃ 開始分解變色，并析出 HCI。 聚氯乙烯由氯乙烯單體通過自由基聚合而成，聚合度 n一般在 50020210 范圍內(nèi)，其分子結(jié)構(gòu)式如下： 從產(chǎn)品分類看， PVC 屬于三大合成材料 (合成樹脂、合成纖維、合成橡膠 )中的合 8 成樹脂類，其中包括五大通用樹脂，聚乙烯 PE、聚氯乙烯 PVC、聚丙烯 PP、聚苯乙烯 PS、 ABS 樹脂。 產(chǎn)品的生產(chǎn)方法概述 聚氯乙烯按聚合方法分四大類：懸浮法聚氯乙烯，乳液法聚氯乙烯、本體法聚氯乙烯、溶液法聚氯乙烯 。 懸浮聚合： 懸浮聚合是一種成熟的工藝，典型的懸浮聚合過程是向聚合釜中加入無離子水和懸浮劑，加入引發(fā)劑后密封聚合釜，脫除氧，加入單體氯乙烯進(jìn)行聚合。 本體聚合： 本體聚合工藝不以水為介質(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，因此可大大簡化生產(chǎn)工藝。 乳液聚合： 乳液聚合是生產(chǎn)糊樹脂的方法，通常采用水溶性引發(fā)劑 （ H2O2 或 K2S2O8 等）把氯乙烯單體、水溶性物質(zhì)、水、乳化劑及非離子型表面活性劑加入集合釜中進(jìn)行聚合反應(yīng)。 微懸浮聚合： 微懸浮聚合將氯乙烯單體，無離 子水、乳化劑、油溶性引發(fā)劑以及其它助劑按比例混合均化，將均化料通入聚合反應(yīng)釜進(jìn)行聚合 [4]。 四種主要聚合工藝的特性比較：