【正文】 錄 55 結束語 55 轉化水洗塔水的回收利用 54 尾氣的回收利用 54 電石渣的處理 52 廠內的防火防爆措施 41 混料槽 27 包裝 12 成粒機理與顆粒形態(tài) 9 聚合機理 5 乳液聚合生產工藝 5 本體法聚合生產工藝 3 乙炔路線 2 國內外 pvc 發(fā)展狀況及發(fā)展趨勢 本設計采用懸浮法生產聚氯乙烯，介紹了采用懸浮法生產 PVC 樹脂工聚合機理，工藝過程中需要注意的問題，包括質量影響因素，工藝條件及合成工藝中的各種助劑選擇，對聚合工藝過程進行詳細的敘述。并且從物料衡算、熱量衡算和設備計算和選型三個方面進行準確的工藝計算，對廠址進行了選擇，采取了防火防爆防雷等重要措施，對三廢的處理回收等進行了敘述，畫出了整個工藝的流程圖。 7 防粘釜技術 12 影響聚合及產品質量的因素 13 工藝流程敘述 18 第二章 工藝計算 22 汽提塔 23 離心機 26 沸騰床 43 內熱式沸騰床的計算 49 第三章 非工藝部分 52 車間照明及采暖措施 54 熱水的綜合利用 目前全世界 PVC糊樹脂總生產能力約 200 萬 t/a,其中 ,西歐是 PVC 糊樹脂生產廠家最多、產量最大的地區(qū)。 本設計為年產量 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、吹塑中空等方式進行加工，而且具有較好的機械性能、耐化學腐蝕性和難燃性等特點，以其低廉的價格和非常突出的性能而廣泛地用于生產板材、門窗、管道和閥門等硬制品，也用于生產人造革、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)化生產的熱塑性樹脂，第一個 PVC 裝置于 1958 年在錦西化工廠建成投產，生產能力為 3000噸／年 [1]。 VCM 懸浮聚合是以水為介質，加入 VCM、分散劑、引發(fā) 劑 、 pH 值調節(jié)劑等，在攪拌和一定溫度條件下進行聚合反應； VCM 本體聚合僅在 VCM 和引發(fā)劑存在下進行，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行 {而 VCM 溶液聚合是在 VCM；引發(fā)劉和溶劑存在下進行，這種方法有溶劑回收和殘留污染問題，并且生產成本高，該方法已逐漸被懸浮法聚合或乳液法 湖南工學院 畢業(yè)設計說明書 第一章 總論 3 聚合代。 我國 PVC 樹脂的消費主要分為兩大類，一是軟制品，約占總消費量的 ％，主要包括電線電纜、各種用途的膜 (根據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 ,為聚氯乙烯產品提供了廣大的市場。 具體工藝為：從乙炔發(fā)生器來的乙炔氣經水洗一塔溫度降至 35℃ 以下，在保證 湖南工學院 畢業(yè)設計說明書 第一章 總論 4 乙炔氣柜至一定高度時，進入升壓機組加壓至 80kpa目前，該方法在國外基本上已經被淘汰，由于我國具有豐富廉價的煤炭資源，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路線具有明顯的成本優(yōu)勢，我國的 VCM 生產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 裂解按進料狀態(tài)分有液相進料工藝和氣相進料工藝等。采用該生產工藝，乙烯和氯的轉化率超過 98%，目前世界上已經有 50 多套裝置采用該工藝 湖南工學院 畢業(yè)設計說明書 第一章 總論 5 技術，總生產能力已經超過 470 萬噸 /年 [6]。 本體法聚合生產工藝 本體聚合生產工藝，其主要特點是反應過程中不需要加水和分散劑。當反應轉化率達到 60%一 85%(根據配方而定 )時終止反應，并在聚合釜中脫氣、回收未反應的單體，而后在釜內汽提，進一步脫除殘留在 PVC 粉料中的 VCM，最后經風送系統(tǒng)將釜內 PVC 粉料送往分級、均化和包裝工序。 湖南工學院 畢業(yè)設計說明書 第一章 總論 6 懸浮聚合生產工藝 因采用懸浮法 PVC 生產技術易于調節(jié)品種，生產過程易于控制，設備和運行費用低，易于大規(guī)模組織生產而得到廣泛的應用，成為諸多生產工藝中最主要的生產方法。采用兩步法聚合的優(yōu)點是顯著縮短了聚合周 期 ,生產出的樹脂具有良好的凝膠性能、模塑性能和機械強度。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 ,但連續(xù)法設備費用低 ,生產效率高 ,工藝難題少 ,已引起了各國科研院所和生產廠家的重視。 最佳的配方、后處理設備的選擇 配方的選擇 ① 單體： 氯乙烯純度 %以上。本設計采用 88%聚乙烯醇和 %的聚乙烯醇。 ④ 終止劑： 反應結束后殘余的自 由基和引發(fā)劑殘留在樹脂內 , 為了保證產品質量 , 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。本設計采用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壓力，在不銹鋼襯里與聚合釜套之間安裝了支撐內襯套的加強筋，這種釜的結構大大提高了聚合釜傳熱效率，且有較好的承壓能力 [9]。大量的攪拌實驗研究證明，三葉后掠式攪拌器的傳質效果好，循環(huán)和剪切性能均適合于 PVC 生產的需要，因此，本設計在 PVC 生產中采用三葉后掠式攪拌器。目前主要用的是旋風干燥器和臥式內加熱流化床。兩段流化床改進了 , 操作穩(wěn)定性好 , 易于產品牌號的切換 , 生床 的花板產能力較大 。 ⑥ 氣體塔：汽提技術及設備也有改進汽提塔朝著節(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 , 能減少因此產生的塑化片。釜涂布與水洗設備分開 , 釜內設置雙伸縮頭自動噴洗高壓水槍 , 設定雙固定或者可伸縮涂布設備 (如費閥 ,噴吐環(huán)等 )。為了達到較好的涂壁效果 , 對于噴涂的蒸汽 , 防粘釜劑的壓力逐步優(yōu)化 , 對于防粘釜劑的量也根據釜的特點而定。 為了生產更高質量的聚乙烯，產品本設計采用意大利黃防粘釜劑。凝固點 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 ， 對碳鋼無腐蝕作用。根據所加增塑劑的多少，可制成軟質和硬質塑料。 ③ 磷酸鈣別名磷酸三鈣：化學式 Ca3(PO4)2，分子量 。熔點 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 ≤%；相對密度 。溶于酸 ,微溶于水和乙醇。 ⑦ 對壬基苯酚：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自由基 :初級自由基與VCM 形成單體自由基 。 l)偶合終止 兩個活性大分子自由基相遇時，兩個自由基頭部獨立電子對配對形成共價 鍵所形成的飽和大分子叫偶合終止。包括向單體的氯轉移、向溶劑鏈轉移、向引發(fā)劑鏈轉移、向大 湖南工學院 畢業(yè)設計說明書 第一章 總論 12 分子。聚合反應在富單體和聚氯乙烯 ——單體凝膠中間是進行，并且產生自動加速現象。當聚合反應速率低于總反應速率以后，使反應終止。當聚合反應發(fā)生以后，界面層上的分散劑發(fā)生氯乙烯接枝聚合反應，使分散劑的活動性和分散保護作用降低，液珠開始由于碰擊而合并為較大粒子，并處于動態(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。 轉移。 PVC 樹脂平均粒徑與攪拌轉速的關系曲線呈馬鞍形。就宏觀而 言 ,要 求分散劑應具有降低單體和的界面張力 ,以利于 VCM 的分散和保護滴或顆 粒 ,減少 聚并。 湖南工學院 畢業(yè)設計說明書 第一章 總論 14 ③ 聚合溫度：在 VC 懸浮聚合中不存在鏈轉移劑時 ,聚氯乙烯的分子量幾乎取決于聚合溫 度 ,按照生產樹脂牌號的要求 ,聚合 溫度一般在 45～ 65℃ 范圍內選擇。通過以上的理論了解更加深了對聚合反應的理解。用VCM 泵（ 3）連續(xù)從回收貯槽抽料、并經過 VCM 加料過濾器（ 5a， b）過濾，循環(huán)回收到 VCM 貯槽（ 7）中。冷脫鹽水經加熱器（ 15）加熱到要求溫度后進入熱脫鹽水貯槽（ 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，同時為沖洗水增壓泵（ 16）提供水及設備沖洗水，沖洗水泵的水經沖洗水增壓泵（ 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）中單獨貯存，同樣有個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。脫鹽水啟動后，加入 VCM、開動攪拌，當脫鹽水和 VCM 加完后，釜內溫度應接近聚合溫度，繼續(xù)攪拌一定時間，使 VCM 液滴在水中形成，然后加入分散劑，繼續(xù)攪拌一定時 間，以保證分散體系形成，最后加入引發(fā)劑，使聚合反應開始。 出料結束后，用 的水沖洗后即可即可進行涂壁操作準備。 （ 3） VCM 回收系統(tǒng) 聚合反應結束后，未反應的 VCM，一部分隨漿料進入汽提塔加料槽（ 47），這部分 VCM 從槽頂出來，經汽液分離器（ 54）除去水分，并經過濾器（ 65）過濾后用壓縮機（ 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，這部分未反應的 單體是在聚合釜出料達 50m3 時回收，在塔頂壓力大于 時，單體進入回收冷凝器（ 67），當釡頂壓力小于 時，啟動間斷回收壓縮機（ 66），把單體壓縮送到冷凝器（ 67），經漿料汽提，廢水汽提等來回收 湖南工學院 畢業(yè)設計說明書 第一章 總論 18 VCM。 干燥所需冷風，由冷風機（ 99）經空氣過濾器（ 100）過濾后進入沸騰床六室。 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，不占用良田及經濟效益高的土地，并符合國家現行土地管理、環(huán) 境保護、水土保持等法規(guī)有關規(guī)定； 有利