【正文】 4 熱水的綜合利用 52 車間照明及采暖措施 27 包裝 23 離心機(jī) 19 混料槽 19 物料衡算 9 聚合機(jī)理 7 配方的選擇 3 乙炔路線 2 單體合成工藝 路線 本設(shè)計(jì)采用懸浮法生產(chǎn)聚氯乙烯，介紹了采用懸浮法生產(chǎn) PVC 樹脂工聚合機(jī)理，工藝過程中需要注意的問題，包括質(zhì)量影響因素，工藝條件及合成工藝中的各種助劑選擇，對(duì)聚合工藝過程進(jìn)行詳細(xì)的敘述。并且從物料衡算、熱量衡算和設(shè)備計(jì)算和選型三個(gè)方面進(jìn)行準(zhǔn)確的工藝計(jì)算，對(duì)廠址進(jìn)行了選擇，采取了防火防爆防雷等重要措施，對(duì)三廢的處理回收等進(jìn)行了敘述，畫出了整個(gè)工藝的流程圖。 3 乙烯路線 5 乳液聚合生產(chǎn)工藝 6 最佳的配方、后處理設(shè)備的選擇 7 防粘釜技術(shù) 9 原料及產(chǎn)品性能 13 工藝流程敘述 14 加料系統(tǒng) 16 漿 料汽提及廢水汽提系統(tǒng) 18 第二章 工藝計(jì)算 29 熱量衡算 30 沸騰床的熱量計(jì)算 35 設(shè)備的計(jì)算及選型 42 汽提塔 43 內(nèi)熱式沸騰床的計(jì)算 52 廠內(nèi)的防火防爆措施 53 三廢處理情況 54 電石渣的處理 55 轉(zhuǎn)化水洗塔水的回收利用 目前全世界 PVC糊樹脂 總生產(chǎn)能力約 200 萬 t/a,其中 ,西歐是 PVC 糊樹脂生產(chǎn)廠家最多、產(chǎn)量最大的地區(qū)。 本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)量 萬噸聚氯乙烯車間聚合工段工藝?？赏ㄟ^模壓、層合、注塑、擠塑、壓延、吹塑中空等方式進(jìn)行加工，而且具有較好的機(jī)械性能、耐化學(xué)腐蝕性和難燃性等特點(diǎn)，以其低廉的價(jià)格和非常突出的性能而廣 泛地用于生產(chǎn)板材、門窗、管道和閥門等硬制品，也用于生產(chǎn)人造革、薄膜、電線電纜等軟制品。 我國聚氯乙烯 (PVC)工業(yè)起步于 50 年代，僅次于酚醛樹脂是最早工業(yè)化生產(chǎn)的熱塑性樹脂，第一個(gè) PVC 裝置于 1958 年在錦西化工廠建成投產(chǎn)，生產(chǎn)能力為 3000噸／年 [1]。 VCM 懸浮聚合是以水為介質(zhì)，加入 VCM、分散劑、引發(fā) 劑 、 pH 值調(diào)節(jié)劑等，在攪拌和一定溫度條件下進(jìn)行聚合反應(yīng)； VCM 本體聚合僅在 VCM 和引發(fā)劑存在下進(jìn)行，無分散劑、表面活性劑等助劑； VCM 乳液聚合在 VCM、引發(fā)劑、乳化劑、 H2O 以及其他助劑存在下進(jìn)行 {而 VCM 溶液聚合是在 VCM；引發(fā)劉和溶劑存在下進(jìn)行，這種方法有溶劑回收和殘留污染問題，并且生產(chǎn)成本高， 該方法已逐漸被懸浮法聚合或乳液法 湖 南工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第一章 總論 3 聚合代。 我國 PVC 樹脂的消費(fèi)主要分為兩大類，一是軟制品，約占總消費(fèi)量的 ％，主要包括電線電纜、各種用途的膜 (根據(jù)厚度不同可分為壓延膜、防水卷材、可折疊門等 )、鋪地材料、織物涂層、人造革、各類軟管、手套、玩具、塑料鞋以及一些專用涂料和密封件等。 中國聚氯乙烯工業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景 ,中國地大物博、人口眾多 ,為聚氯乙烯產(chǎn)品提供了廣大的市場(chǎng)。 具體工藝為：從乙炔發(fā)生器來的乙炔氣經(jīng)水洗一塔溫度降至 35℃ 以下，在保證 湖 南工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第一章 總論 4 乙炔氣柜至一定高度時(shí)，進(jìn)入升壓機(jī)組加壓至 80kpa目前，該方法在國外基本上已經(jīng)被淘汰，由于我國具有豐富廉價(jià)的煤炭資源，因此用煤炭和石灰石生成碳化鈣電石、然后電石加水生成乙炔的生產(chǎn)路線具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)，我國的 VCM 生產(chǎn)目前仍以乙炔法工藝路線為主。乙烯和氯氣在直接氯化單元反應(yīng)生成 EDC。直接氯化有低溫氯化法和高溫氯化法； 氧氯化按反應(yīng)器型式的不同有流化床法和固定床法， 按所用氧源種類分有空氣法和純氧法； EDC 裂解按進(jìn)料狀態(tài)分有液相進(jìn)料工藝和氣相進(jìn)料工藝等。采用該生產(chǎn)工藝，乙烯和氯的轉(zhuǎn)化率超過 98%，目前世界上已經(jīng)有 50 多套裝置采用該工藝 湖 南工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第一章 總論 5 技術(shù)，總生產(chǎn)能力已經(jīng)超過 470 萬噸 /年 [6]。 本體法聚合生產(chǎn)工藝 本體聚合 生產(chǎn)工藝，其主要特點(diǎn)是反應(yīng)過程中不需要加水和分散劑。當(dāng)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到 60%一 85%(根 據(jù)配方而定 )時(shí)終止反應(yīng)，并在聚合釜中脫氣、回收未反應(yīng)的單體，而后在釜內(nèi)汽提，進(jìn)一步脫除殘留在 PVC 粉料中的 VCM，最后經(jīng)風(fēng)送系統(tǒng)將釜內(nèi) PVC 粉料送往分級(jí)、均化和包裝工序。 湖 南工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第一章 總論 6 懸浮聚合生產(chǎn)工藝 因采用懸浮法 PVC 生產(chǎn)技術(shù)易于調(diào)節(jié)品種，生產(chǎn)過程易于控制，設(shè)備和運(yùn)行費(fèi)用低，易于大規(guī)模組織生產(chǎn)而得到廣泛的應(yīng)用，成為諸多生產(chǎn)工藝中最主要的生產(chǎn)方法。采用兩步法聚合的優(yōu)點(diǎn)是顯著縮短了聚合周 期 ,生產(chǎn)出的樹脂具有良好的凝膠性能 、模塑性能和機(jī)械強(qiáng)度。自從乳液聚合法工業(yè)化以后 ,歐洲、日本在連 續(xù)懸浮聚合工藝方面開展了大量的研究工 作 ,目前尚未工業(yè)化生產(chǎn) ,但連續(xù)法設(shè)備費(fèi)用低 ,生產(chǎn)效率高 ,工藝難題少 ,已引起了各國科研院所和生產(chǎn)廠家的重視。 最佳的配方、后處理設(shè)備的選擇 配方的選擇 ① 單體： 氯乙烯純度 %以上。本設(shè)計(jì)采用 88%聚乙烯醇和 %的聚乙烯醇。 ④ 終止劑： 反應(yīng)結(jié)束后殘余的自由基和引發(fā)劑殘留在樹脂內(nèi) , 為了保證產(chǎn)品質(zhì)量 , 需要消除它們 , 故而加入終止劑。 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。本設(shè)計(jì)采用76 立聚合釜。近幾年，美國古德里奇公司又研制出一種薄不銹鋼襯里聚合釜，以便提高釜壁的傳熱能力，為使薄壁能承受反應(yīng)壓力，在不銹鋼襯里與聚合釜套之間安裝了支撐內(nèi)襯套的加強(qiáng)筋，這種釜的結(jié)構(gòu)大大提高了聚合釜傳熱效率，且有較好的承壓能力 [9]。大量的攪拌實(shí)驗(yàn)研究證明，三葉后掠式攪拌器的傳質(zhì)效果好，循環(huán)和剪切性能均適合于 PVC 生產(chǎn)的需要，因此，本設(shè)計(jì)在 PVC 生產(chǎn)中采用三葉后掠式攪拌器。目前主要用的是旋風(fēng)干燥器和臥式內(nèi)加熱流化床。兩段流化床改進(jìn)了 , 操作穩(wěn)定性好 , 易于產(chǎn)品牌號(hào)的切換 , 生床的花板產(chǎn)能力較大 。 ⑥ 氣體塔：汽提技術(shù)及設(shè)備也有改進(jìn)汽提塔朝著節(jié)能、高效的方向發(fā)展。汽提塔的塔頂操作壓力也逐漸從微正壓操作向微負(fù)壓操作發(fā)展 , 使得塔頂物料沸騰溫度低 , 節(jié)約了蒸汽卻提高了單體脫出效率。防粘釜效果好的釜 , 能有較好的傳熱系數(shù) , 能減少因此產(chǎn)生的 塑化片。釜涂布與水洗設(shè)備分開 , 釜內(nèi)設(shè)置雙伸縮頭自動(dòng)噴洗高壓水槍 , 設(shè)定雙固定或者可伸縮涂布設(shè)備 (如費(fèi)閥 ,噴吐環(huán)等 )。為了達(dá)到較好的涂壁效果 , 對(duì)于噴涂的蒸汽 , 防粘釜?jiǎng)┑膲毫χ鸩絻?yōu)化 , 對(duì)于防粘釜?jiǎng)┑牧恳哺鶕?jù)釜的特點(diǎn)而定。 為了生產(chǎn)更高質(zhì)量的聚乙烯，產(chǎn)品本 設(shè)計(jì)采用意大利黃防粘釜?jiǎng)?。凝固點(diǎn) 160℃ 。難溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮和二氯乙烷。 無空氣和水分的純氯乙烯很穩(wěn)定 ， 對(duì)碳鋼無腐蝕作用。根據(jù)所加增塑劑的多少，可制成軟質(zhì)和硬質(zhì)塑料。 ③ 磷酸鈣別名磷酸三鈣：化學(xué)式 Ca3(PO4)2，分子量 。熔點(diǎn) 1670℃ ，密度 。分子式為（ C2H4O） n，絮狀 PVA 的假比重為（ ～ ） g/cm3，片狀 PVA 的假比重為（ 177。 ⑤ 過氧化二碳酸（ 2－乙基己基）酯 ： 本品為無色透明液體， EHP 活性氧 ≥%，NaCl 含量 ≤%；相對(duì)密度 。溶于酸 ,微溶于水和乙醇。 ⑦ 對(duì)壬基苯酚：淡黃色粘稠液體。不溶于水，略溶于石油醚，溶于丙酮、四氯化碳、乙醇和氯仿。 ① 鏈引發(fā) 過氧化物引發(fā)劑受熱后過氧鏈斷裂生成兩個(gè)自由基 :初級(jí)自由基與VCM 形成單體自由基 。 l)偶合終止 兩個(gè)活性大分子自由基相遇時(shí)，兩個(gè)自由基頭部獨(dú)立電子對(duì)配對(duì)形成共價(jià)鍵所形成的飽和大分子叫偶合終止。包括向單體的氯轉(zhuǎn)移、向溶劑鏈轉(zhuǎn)移、向引發(fā)劑鏈轉(zhuǎn)移、向大 湖 南工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第一章 總論 12 分子。聚合反應(yīng)在富單體和聚氯乙烯 ——單體凝膠中間是進(jìn)行，并且產(chǎn)生自動(dòng)加速現(xiàn)象。當(dāng)聚合反應(yīng)速率低于總反應(yīng)速率以后，使反應(yīng)終止。當(dāng)聚合反應(yīng)發(fā)生以后，界面層上的分散劑發(fā)生氯乙烯接枝聚合反應(yīng)，使分散劑的活動(dòng)性和分散保護(hù)作用降低，液珠開始由于碰擊而合并為較大粒子，并處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。通常是使用的分散劑濃度高，則易得空隙率低（ ≤10%）的圓球狀樹脂顆粒，尤其是使用明膠作為分散劑是，其影響最為明顯。 轉(zhuǎn)移。 PVC 樹脂平均粒徑與攪拌轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線 呈馬鞍形。就宏觀而 言 ,要 求分散劑應(yīng)具有降低單體和的界面張力 ,以利于 VCM 的分散和保護(hù)滴或顆 粒 ,減少 聚并。 湖 南工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第一章 總論 14 ③ 聚合溫度：在 VC 懸浮聚合中不存在鏈轉(zhuǎn)移劑時(shí) ,聚氯乙烯的分子量幾乎取決于聚合溫 度 ,按照生產(chǎn)樹脂牌號(hào)的要求 ,聚合 溫度一般在 45～ 65℃ 范圍內(nèi)選擇。通過以上的理論了解更加深了對(duì)聚合反應(yīng)的理解。用VCM 泵（ 3）連續(xù)從回收貯槽抽料、并經(jīng)過 VCM 加料過濾器（ 5a， b）過濾，循環(huán)回收到 VCM 貯槽（ 7）中。冷脫鹽水經(jīng)加熱器（ 15）加熱到要求溫度后進(jìn)入熱脫鹽水貯槽（ 17）中，待加料用，該槽有溫度范圍或液位低時(shí)聚合釜不能入料。 沖洗水泵泵出口壓力 ，用于沖洗管理，并為助劑配制提水，同時(shí)為沖洗水增壓泵（ 16）提供水及設(shè)備沖洗水，沖洗水泵的水經(jīng)沖洗水增壓泵（ 16）增壓后向聚合釡（ 42）、回收分離器（ 54）、汽提加料槽（ 61）等提供 MPa 的沖洗水。 分散劑 B： 配置過程如分散劑（ I），然后將配制好的分散劑（ II）放入分散劑貯槽（ 33）中單獨(dú)貯存，同樣有個(gè)冷凍鹽水冷卻并用充裝泵（ 34）循環(huán)。引發(fā)劑貯槽（ 26）用冷卻水冷卻到規(guī)定的低溫，攪拌并用循環(huán)泵（ 27）打循環(huán)。 事故終止劑 NO，在停車或停電等緊急情況下加入聚合釜、迅速終止聚反應(yīng)。脫鹽水啟動(dòng)后，加入 VCM、開動(dòng)攪拌，當(dāng)脫鹽水和 VCM 加完后，釜內(nèi)溫度應(yīng)接近聚合溫度，繼續(xù)攪拌一定時(shí)間，使 VCM 液滴在水中形成，然后加入分散劑，繼續(xù)攪拌一定時(shí)間，以保證分散體系形成，最后加入引發(fā)劑，使聚合反應(yīng)開始。 出料結(jié)束后，用 的水沖洗后即可即可進(jìn)行涂壁操作準(zhǔn)備。 （ 3） VCM 回收系統(tǒng) 聚合反應(yīng)結(jié)束后，未反應(yīng)的 VCM，一部分隨漿料進(jìn)入汽提塔加料槽（ 47），這部分 VCM 從槽頂出來，經(jīng)汽液分離器（ 54）除去水分，并經(jīng)過濾器（ 65）過濾后用壓縮機(jī)（ 66）升壓至 以上，送至回收冷凝器（ 67）中；另一部分是殘留在聚合釜中的單體，這部分未反應(yīng)的單體是在聚合釜出料達(dá) 50m3 時(shí)回收，在塔頂壓力大于 時(shí)，單體進(jìn)入回收冷凝器（ 67），當(dāng)釡頂壓力小于 時(shí)，啟動(dòng)間斷回收壓縮機(jī)（ 66），把單體壓縮送到冷凝器（ 67），經(jīng)漿料汽提，廢水汽提等來回收 湖 南工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第一章 總論 18 VCM。 干燥所需冷風(fēng)，由冷風(fēng)機(jī)（ 99）經(jīng)空氣過濾器（ 100）過濾后進(jìn)入沸騰床六室。 原則： 符合所在地區(qū)、城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)總體規(guī)劃布局； 節(jié)約用地，不占用良田及經(jīng)濟(jì)效益高的土地，并符合