年產(chǎn)20萬(wàn)噸聚氯乙烯合成工段的設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-07-14 07:31 本頁(yè)面
【正文】 槽、風(fēng)道及容器等。（6）PVC其他制品 門(mén)窗有硬質(zhì)異型材料組裝而成。在有些國(guó)家已與木門(mén)窗鋁窗等共同占據(jù)門(mén)窗的市場(chǎng)；仿木材料、代鋼建材(北方、海邊)；中空容器[4]。（二） 設(shè)計(jì)規(guī)模及原料說(shuō)明與產(chǎn)品規(guī)格1．設(shè)計(jì)規(guī)模設(shè)計(jì)規(guī)模為年產(chǎn)20萬(wàn)噸聚氯乙烯，年實(shí)際工作日為330天，日生產(chǎn)能力為606噸。2．原料說(shuō)明氯乙烯的結(jié)構(gòu)式為：CH2=CHCl，在常溫下是帶有乙醚香味的無(wú)色氣體，氣體比空氣重，在12～14℃時(shí)為液體，℃，易燃易爆（爆炸極限：～%），不溶于水，易溶于乙醚和四氯化碳。 能被空氣中的氧所氧化成苯甲醚、甲醛及少量苯乙醇。主要用途：用作塑料原料及用于有機(jī)合成，也用作冷凍劑等。 氯乙烯的來(lái)源：一是乙炔電石法路線，二是聯(lián)合法路線，三是乙烯氧氯化法。 而乙烯成為生產(chǎn)氯乙烯更經(jīng)濟(jì)、更合理的原料。實(shí)現(xiàn)了由乙烯和氯氣生產(chǎn)氯乙烯的工業(yè)生產(chǎn)路線[5,6]。生產(chǎn)方程式如下： 2CH2=CH2+Cl+1/2O2→ 2CH2=CHCl+H2O 3. 產(chǎn)品規(guī)格產(chǎn)品及副產(chǎn)品規(guī)格見(jiàn)表1。表1 聚氯乙烯產(chǎn)品規(guī)格序號(hào)純度單體含量其它雜質(zhì)H2OPH備注精聚氯乙烯≥99%≤≤≤優(yōu)級(jí)品精聚氯乙烯≥98%≤≤≤一等品精聚氯乙烯≥97%≤≤≤合格二、工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算工藝路線的選擇即生產(chǎn)方法的選擇。如果一種產(chǎn)品的生產(chǎn)只有一種定型的生產(chǎn)方法，那么在工藝路線上就無(wú)須選擇；如果一種產(chǎn)品的生產(chǎn)有幾種不同的生產(chǎn)方法，這就要對(duì)不同的工藝路線逐個(gè)進(jìn)行分析研究，通過(guò)比較分析，從中找出一條符合實(shí)際的最好的工藝路線。工藝路線一經(jīng)確定，即可進(jìn)行工藝流程的設(shè)計(jì)，因此，工藝路線是工藝流程設(shè)計(jì)的依據(jù)。（一）生產(chǎn)方案的確定在工業(yè)化生產(chǎn)氯乙烯均聚物時(shí)，根據(jù)樹(shù)脂應(yīng)用領(lǐng)域，一般采用4種方法生產(chǎn)，即本體聚合法、懸浮聚合法、乳液聚合法和溶液聚合法。1．生產(chǎn)方法的介紹（1）本體聚合法：一般采用“兩段本體聚合法”，第一段稱為預(yù)聚合，采用高效引發(fā)劑，在62～75℃下，強(qiáng)烈攪拌，使氯乙烯聚合的轉(zhuǎn)化率為8%時(shí)，輸送到另一臺(tái)聚合釜中，再加入含有低效引發(fā)劑的等量新單體，在約60℃溫度下，慢速攪拌，繼續(xù)聚合至轉(zhuǎn)化率達(dá)80%時(shí)，停止反應(yīng)。本體聚合氯乙烯單體中不加任何介質(zhì)，只有引發(fā)劑。因此，此法生產(chǎn)的PVC樹(shù)脂純度較高，質(zhì)量較優(yōu)，其構(gòu)型規(guī)整，孔隙率高而均勻，粒度均一。但聚合時(shí)操作控制難度大，PVC樹(shù)脂的分子量分布一般較寬。（2）懸浮聚合法：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(shù)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(lèi)樹(shù)脂。國(guó)產(chǎn)牌號(hào)分為SG疏松型（“棉花球”型）樹(shù)脂；XJ緊密型（“乒乓球”型）樹(shù)脂。疏松型樹(shù)脂吸油性好，干流動(dòng)性佳，易塑化，成型時(shí)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(shù)脂，作為PVC制品成型的基礎(chǔ)原料。目前各樹(shù)脂廠所生產(chǎn)的懸浮法PVC樹(shù)脂，基本上都是疏松型的。（3）乳液聚合法：氯乙烯單體在乳化劑作用下，分散于水中形成乳液，再用水溶性的引發(fā)劑來(lái)引發(fā)，進(jìn)行聚合，乳液可用鹽類(lèi)使聚合物析出，再經(jīng)洗滌、干燥得到PVC樹(shù)脂粉末，也可經(jīng)噴霧干燥得到糊狀樹(shù)脂。乳液法PVC樹(shù)脂粒徑極細(xì)，樹(shù)脂中乳化劑含量高，電絕緣性能較差，制造成本高。該樹(shù)脂常用于PVC糊的制備。因此，該法生產(chǎn)出來(lái)的樹(shù)脂俗稱糊樹(shù)脂。（4）溶液聚合法：以甲醇、甲苯、苯、丙酮作溶劑，使氯乙烯單體在溶劑中聚合， 聚合得到的PVC樹(shù)脂因不溶于溶劑而不斷析出。此種PVC樹(shù)脂不宜于作一般成型用，僅作為涂料、粘合劑，與乙酸乙烯酯等共聚時(shí)使用。是目前各種聚合方法中產(chǎn)量最少的一種方法[7]。2．生產(chǎn)方案的確定以上幾種方法盡管聚合工藝不同，但聚合反應(yīng)機(jī)理相同，即都是自由基聚合。在四種方法生產(chǎn)的樹(shù)脂中，以懸浮法產(chǎn)量最大，而且由于懸浮聚合法設(shè)備投資和生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)挘阌诳刂萍按笠?guī)模生產(chǎn)，產(chǎn)品適宜性強(qiáng)，是PVC的主要生產(chǎn)方式，生產(chǎn)量約占總量的80%。各種聚合方法的發(fā)展方向是逐步向懸浮聚合生產(chǎn)路線傾斜。四種聚合方法的比較如表2所示。 表2 四種聚合方法比較 本體聚合溶液聚合懸浮聚合乳液聚合聚合場(chǎng)所本體內(nèi)溶液內(nèi)單體液滴內(nèi) 乳膠粒內(nèi)溫度控制 困難容易容易容易聚合速率 中等小較大容易分子量控制困難容易較容易容易生產(chǎn)特征 間歇生產(chǎn)可連續(xù)生產(chǎn)間歇生產(chǎn)可連續(xù)生產(chǎn)總之，這幾種方法都是工業(yè)化的可行方法，但是從經(jīng)濟(jì)角度、產(chǎn)品質(zhì)量、雜質(zhì)多方面看，懸浮聚合法優(yōu)于其它四種。即本設(shè)計(jì)選用懸浮聚合法作為基本原理[8]。（二）工藝原理氯乙烯的聚合屬于自由基型聚合反應(yīng)。聚合時(shí)采用的引發(fā)劑為油溶性的偶氮類(lèi)、有機(jī)過(guò)氧化物類(lèi)和氧化還原引發(fā)體系。反應(yīng)迅速，同時(shí)放出大量的反應(yīng)熱。聚氯乙烯由氯乙烯單體通過(guò)自由基聚合而成，聚合度n一般在500～20000范圍內(nèi)，其反應(yīng)式為： （CH2=CHCl)n=在樹(shù)脂質(zhì)量上，用懸浮聚合生產(chǎn)的PVC樹(shù)脂的孔隙率提高了300%以上，%%以下。1．工藝路線 （1） 聚合 懸浮聚合的過(guò)程是先將去離子水用泵打入聚合釜中啟動(dòng)攪拌器,依次將分散劑溶液、引發(fā)劑及其他助劑加入聚合釜內(nèi)。然后，對(duì)聚合釜夾套內(nèi)通入蒸汽和熱水，當(dāng)聚合釜內(nèi)溫度升高至聚合溫度（50～58℃）后，改通冷卻水，℃。當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)60～70％，有自加速現(xiàn)象發(fā)生，反應(yīng)加快，放熱現(xiàn)象激烈，應(yīng)加大冷卻水量?！?，可泄壓出料，使聚合物膨脹。因?yàn)榫勐纫蚁┝５氖杷沙潭扰c泄壓膨脹的壓力有關(guān)，所以要根據(jù)不同要求控制泄壓壓力。未聚合的氯乙烯單體經(jīng)泡沫捕集器排入氯乙烯氣柜，循環(huán)使用。被氯乙烯氣體帶出的少量樹(shù)脂在泡沫捕集器捕集下來(lái)，流至沉降池中
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