【正文】 3010 410 3/300=106 kg/d 小時產量： 3010 410 3/3002 4= 104kg/h 因為 聚合物一般進行到轉化率為 85%～ 90%，再加上在洗滌樹脂 、包裝工段的損失，這里取轉化率為 88%。經脫水后的樹脂具有一定含水量，經螺旋輸送器送入氣流干燥管，以 140～ 150℃熱風為載體進行第一段干燥，出口樹脂含水量小于 4%；再送入以 120℃熱風為載體的沸騰床干燥器中進行第二段干燥，得到含水量小于 %的聚氯乙烯樹脂。 干燥工段 由氣提塔出來的 PVC 料漿，以離心機分離大部分水份后得到約含水 20%~25%的濕 PVC 樹脂，之后由螺旋輸送器送到干燥系統(tǒng)進行干燥。 在池內加工業(yè)水，再加氯化鈣，將鹽水比重調制 ～ ，按需送鹽水蒸發(fā)器。蒸發(fā)器內汽化的氨背螺桿氨壓機抽走，經壓縮到 （表壓）左右的過熱氣態(tài)氨進入油分離器，分離后的氣態(tài)氨進入蒸發(fā)式冷凝管列管內，被外管水冷卻成液氨，進入熱虹吸氨貯液器，溢流到液氨貯槽完成制冷循環(huán)。由低沸塔進入高沸塔的氯乙烯，經調節(jié)閥控制流量，減壓后進入高沸塔。 除貢后的粗氯乙烯進入三合 一水洗組合塔，經堿洗塔，出去殘余的微量 HCL 后進入 VC 氣柜或經機前冷卻器，出去部分夾帶液，經螺桿壓縮機加壓到 ~（表壓），經機后冷卻器除去夾帶水和油后，送精餾。 (2)合成轉化。 氯乙烯工段 (1)混合脫水工序 。 由發(fā)生器送來并經冷卻的乙炔氣，經水環(huán)壓縮機加壓到~ 左右，進入第一、第二清凈塔， NaOCl溶液由泵打到第二清凈塔頂，從塔底流出再由泵打至第一清凈塔頂。 乙炔工段 (1)發(fā)生。乳液法是 生產糊樹脂的方法，工藝復雜、成本較高且樹脂質量較差。 以甲醇、甲苯、苯、丙酮作溶劑，使氯乙烯單體在溶劑中聚合，由于溶劑具有鏈轉移劑的作用，所以聚合物的分子量和聚合速率不高。 （ 4）微懸浮聚合 。 （ 3）乳液聚合 。選取不同的分散劑，可以得到顆粒結構和形態(tài)不同的兩類樹脂。但聚合操作控制難度大， PVC 樹脂分子量分布較寬。 各種生產工藝介紹 (1)本體聚合 。 產品技術規(guī)格 產品及副產品規(guī)格見表 1。輔助分散劑主要是小分子表面活性劑和低水解度聚乙烯醇。 年產 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設計 6 分散劑 懸浮聚合生產的 pvc 顆粒的大小與形態(tài)，主要取決于所用的分散劑，可分為兩類：主分散劑和輔助分散劑。 （ 5）氯乙烯性質活潑，它能起加成反應，易起聚合反應，它能與丁二烯、乙烯、丙稀腈、醋酸乙烯、丙烯酸酯等共聚物。 （ 3）有毒，對人體有麻醉作用，長時間接觸 VC 氣體可使人致癌。 (4)氯化氫是制造合成材料的重要原料，可用它來制造 PVC 等合成材料。 氯化氫的性質 （ 1)氯化氫在常溫常壓下是無色有刺激性氣味的氣體。 （ 2） 18℃時的比重為 ，電石比重隨著 2aCC 含量的減少而增加。 生產的原輔材料有很多種，如電石 、 氯化氫 、 氯乙烯 、 去離子水 、 引發(fā)劑 、高汞觸媒等。 （ 3）光性能 純 pvc 在紫外線單色光的照射下顯示藍綠熒光色，在長期光線照射下發(fā)生老化并使之色澤變暗。 PVC 加熱到 130℃以上時變?yōu)槠じ餇?，呈現(xiàn)彈性，長期加熱則分解脫出氯化氫， 同時使 PVC 變色。 （ 5） 機械性質 PVC 抗沖擊強度很高，常溫下可達到 10MPa. （ 6） 溶解性質 可溶于氯化苯、二氯乙烷、酯類等，不溶于水、汽油 、酒精、氯乙烯中。密度分布窄的，其結構不均勻，易被增塑劑或其他液態(tài)助劑滲透；密度分布寬的，樹脂有的使開孔的，有的則使不能滲透的孔，影響增塑劑等的吸收和滲透。 物理性質 （ 1）物理參數(shù) 中文 名稱： 聚氯乙烯 英文名稱： Polyvinyl chloride polymer 簡稱： PVC 熔點： 212℃ 導熱率 (λ )： W/m主要用于生產透明片、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、電纜護套、輸血料等 [3]。在我們的日常生活領域中處處可見到 PVC 產品。硬 PVC 不含柔軟劑，因此柔韌性好，易成型，不易脆，無毒無污染，保存時間長，因此具有很大的 開發(fā)應用價值。進入 20 世紀 90 年代北京化工二廠、上海氯堿、天津大沽化工廠、錦西化工 廠等紛紛改進，生產能力提高很大。主要成份為 pvc 聚氫乙烯 ，是由氯乙烯（ Vinyl Chloride）單體聚合而成的熱塑性高聚物，其分子結構式：（ CH2CH） n，其中 n 為聚合度。 PVC 為無定形聚合物，含結晶度 5%— 10%的微晶體，熔點為 175，目前商品化的 PVC 樹脂的平均相對分子質量范圍在 105～ 106之間，國產通用型懸浮 PVCSG1～ SG8 型平均相對分子質量則在 4 105～ 1 106之間。 PVC的分類及用途 PVC 可分為軟 PVC 和硬 PVC。軟質 PVC 多用來做成真空吸塑薄膜，用于各類面板的表層包裝，所以又被稱為裝飾膜、附膠膜，應用于建材、包裝、醫(yī)藥 電線電纜 、薄膜和片材、 傳送帶、日用品（鞋、玩具、門簾、密封條 ）人造革 及箱包等 諸多行業(yè)。 PVC 被用來制作各種仿皮革，用于行 李包，年產 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設計 2 運動制品，如籃球、足球和橄欖球等。 聚氯乙稀具有阻燃（阻燃值為 40以上）、耐化學藥品性高（耐濃鹽酸、濃度為 90％的硫酸、濃度為 60％的硝酸和濃度為 20％的氫氧化鈉）、機械強度及電絕緣性良好的優(yōu)點 。 K 熱容 (c)： kJ/(kg （ 4） 水分 PVC 是極性聚合物，因而有一定的吸水性。 化學性質 （ 1） 化學穩(wěn)定性 化學穩(wěn)定性很高，除若干有機溶劑外，常溫下可耐任何濃度的鹽酸、 90%以下的硫酸、 50%～ 60%的硝酸及 20%以下的燒堿。隨著溫度的升高，樹脂由白色變?yōu)榈S色→深黃色→棕色→黑色。 （ 4） 電性能 PVC 具有特別好的介電性能，使屬于介電功耗最小的材料之一，它對于交流電和直流電的絕緣能力可與硬橡膠媲美。 電石 電石是由碳和氧化鈣（生石灰）在電阻電弧爐內于高溫條件下化合而成的，所以它的化學名叫 碳化鈣，分子式 2aCC ，分子量 。 （ 3）不溶于所有有機溶劑中，熔點 2300℃（純電石），含 2aCC 80%時熔點為 20xx℃。 (2)氯化氫極易溶于水而變成鹽酸，病強烈放熱。 氯乙烯 氯乙烯的分子式 CLHC 32 ， 分子量 。 （ 4）在氯乙烯系統(tǒng)若有氧氣存在則生成過氧化物，給后處理造成困難。 （ 6）氯乙烯難溶于水，溶于醇、乙醚、丙酮和二氯乙烷。主分散劑的作用是控制所得顆粒的大小，但也會影響 pvc 的孔隙率和某 些形態(tài)。 引發(fā)劑 由于氯乙烯懸浮聚合溫度為 50～ 60℃上下，應根據反應溫度選擇合適的引發(fā)劑，其原則為在反應溫度條件下引發(fā)劑的半衰期大約為 2h 者，反應時間為最佳。 表 1 聚氯乙烯產品規(guī)格 序號 純度 單體含量 其它雜質 H2O PH 備注 精聚氯乙烯 ≥99% ≤ ≤ ≤ 優(yōu)級品 精聚氯乙烯 ≥98% ≤ ≤ ≤ 一等品 精聚氯乙烯 ≥97% ≤ ≤ ≤ 合格 年產 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設計 7 第三章 工藝路線的選擇和介紹 工藝路線的選擇 工藝概述 到目前為止， PVC 生產的聚合工藝主要 有 5 種，即懸浮、本體、乳液、微懸浮及溶液聚合工藝。一般采用“兩端本體聚合法”，第一段稱為預聚合，采用高效引發(fā)劑，在 62～ 75℃下強烈攪拌下使氯乙烯聚合的轉化率為 8%時，輸送至聚合釜中，在加入低效引發(fā)劑的等量單體，在約 60℃下，慢度攪拌，繼續(xù)聚合至轉化率達 80%時，停止反應。 (2)懸浮聚合。國產牌號分為 SG疏松型（“棉花球”型）樹脂； XJ緊密型（“乒乓球”型）樹脂。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)劑來引發(fā)，進行聚合，乳液可用鹽類使聚合物析出，再經洗滌、干燥得到 PVC 樹脂粉末。使用油性引發(fā)劑，在用乳化劑分散、穩(wěn)定的細小氯乙烯單體液滴中引發(fā)聚合，生成的 PVC 乳液，經破乳、洗滌、干燥得到 PVC 樹脂粉末 。聚合得到的 PVC 樹脂因不溶于溶劑而不斷析出。 懸浮法工藝 在 PVC 的各種生產方法中技術最為成熟，故本設計采用懸浮法聚合。 經破碎好的電石裝進電石吊斗，推到提升口，由電動葫蘆吊到三樓，送到發(fā)生器加料貯存，用 2N 置換其中的乙炔氣后，電石在繼續(xù)通 2N 的情況下，經第一貯斗碟伐放入第二貯斗，第二貯斗電石經過電磁振動加料器加入發(fā)生器內。器塔底流出的廢 NaOCl 溶液與冷卻塔出 聚合釜 漿料排放槽 堿處理釜 氣提塔 成品儲存與包裝 離心分離槽 旋風干燥床 經篩分 包裝后入庫[8]。 由乙炔工段送來的粗乙炔氣經砂封與來自 HCL 工序的HCL 經緩沖罐通過孔板流量計調節(jié)配比在混合器內充分混合，進入石墨冷卻器內在﹣ 35℃鹽水下進行冷卻到﹣ 14℃ 177。 干燥、預熱后的混合氣從轉化器上部進入，通過列管中裝填的吸附于活性炭上的 2gCLH 觸媒轉化為粗氯乙烯，轉化過程反應放熱則通過熱水循環(huán)泵循環(huán)的熱水移去。 (4) 精餾。高沸加熱器將氯乙烯逸出，經塔板分離成氯乙烯，經塔頂控制部分回流，大部分氯乙烯進入成品冷凝器，然后進入單體貯槽，按需送聚合工序，在高塔釜分離收集到的 1， 1 二氯乙烷（ EDC）為主的高沸物 進入殘液槽，定期壓送廢液處理塔，將殘液中的二氯乙烷精制，包裝外銷，未凝 VC 其他回到氣柜。 年產 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設計 10 ﹣ 35℃鹽水系統(tǒng)。 聚合工段 本工藝流程全過程控制采用 DSC 集散控制。樹脂干燥器采用脈沖氣流干燥塔及旋風干燥床，熱風為干燥熱源，干燥好的 PVC 從圓盤振動篩篩選后被羅茨鼓風機 抽如料倉。再 經篩分、包裝后入庫。 H 2 C C H C l C H 2 HCC l nn x 設混合 氣 中水分以 40%鹽酸排出的量占水總量的 30%。 26） 95% % = CH≡CH ： 20852（ 195%） = CH3CHCl2:：（ 20852247。 除汞器 催化劑在物料中含量很少，而且不會影響整個物料平衡。 聚合工段的物料計算 聚合釜 設生產裝置年產量： 30 萬噸；設一年開工 300 天，每天分三批生產， 聚合物一般進行到轉化率為 85%～ 90%（本設計中取 88%） 圖 5 聚合釜 物料衡算方框圖 （ 1）進料計算 聚合總共所需單體量： M0=300000t/88%=每批生產所需的單體量： M1= 103kg/(330 3)= 103kg 其中無離子水：氯乙烯單體＝ ： 1 （參照?；纳a資料的數(shù)據） 所以：無離子水的質量 ： M2= 103 = 103kg 此外：助劑質量：氯乙烯單體質量＝ ： 100 （參照海化數(shù)據） 所以：助劑質量： M3= 103kg 5 104= 進 料 的 總 質 量 ： M= M1+ M2+ M3= 103kg+ 氯 乙烯 水 助劑 聚合釜 pvc 氯乙烯 水 助劑 氯乙烯單體損失 年產 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設計 19 103kg+ = 103kg （ 2）出料的計算 產生的聚合物的質量： M139。－ M239。+ M2+ M3＝ 103kg＋ 103kg＋ 103kg＋ ＝ 103kg 可得 M39。39。＋ M 除 ＝ 103kg＋ 103kg= 103kg=M’ 物料平衡 表 12 出料槽的 物料衡算表 進料 質量 / kg 出料 質量 /kg 氯乙烯 103 pvc 103 水 103 氯乙烯 103 助劑 103 水 103 pvc 103 助劑 103 氯乙烯回收 103 Σ 103 Σ 103 汽提塔 圖 7 氣提塔 物料衡算方框圖 此 過程中回收剩余的占總量的 2％的氯乙烯單體，出料為料漿。＋ M 料 ＝ 103kg＋ 103kg＝ 103kg＝ M39。= 103kg 90％＝ 103kg 剩余的為聚氯乙稀溶液的質量為 M 溶 ＝ M 料 － M 水 39。即 ?? iiwcC ，含量少的物質對混合體系熱容地方影響可不計。 ℃ )1 C 氯化氫 = kJ(kg ℃ )1 C40%鹽酸 =3214 kJ(kg [4] 則 HCl 溶于水放出的熱量為：