【正文】 3010 410 3/300=106 kg/d 小時(shí)產(chǎn)量： 3010 410 3/3002 4= 104kg/h 因?yàn)?聚合物一般進(jìn)行到轉(zhuǎn)化率為 85%～ 90%，再加上在洗滌樹脂 、包裝工段的損失，這里取轉(zhuǎn)化率為 88%。經(jīng)脫水后的樹脂具有一定含水量，經(jīng)螺旋輸送器送入氣流干燥管，以 140～ 150℃熱風(fēng)為載體進(jìn)行第一段干燥，出口樹脂含水量小于 4%；再送入以 120℃熱風(fēng)為載體的沸騰床干燥器中進(jìn)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(jī)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(jìn)行干燥。 在池內(nèi)加工業(yè)水，再加氯化鈣，將鹽水比重調(diào)制 ～ ，按需送鹽水蒸發(fā)器。蒸發(fā)器內(nèi)汽化的氨背螺桿氨壓機(jī)抽走，經(jīng)壓縮到 （表壓）左右的過熱氣態(tài)氨進(jìn)入油分離器，分離后的氣態(tài)氨進(jìn)入蒸發(fā)式冷凝管列管內(nèi)，被外管水冷卻成液氨，進(jìn)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(jìn)入高沸塔的氯乙烯，經(jīng)調(diào)節(jié)閥控制流量，減壓后進(jìn)入高沸塔。 除貢后的粗氯乙烯進(jìn)入三合 一水洗組合塔，經(jīng)堿洗塔，出去殘余的微量 HCL 后進(jìn)入 VC 氣柜或經(jīng)機(jī)前冷卻器，出去部分夾帶液，經(jīng)螺桿壓縮機(jī)加壓到 ~（表壓），經(jīng)機(jī)后冷卻器除去夾帶水和油后，送精餾。 (2)合成轉(zhuǎn)化。 氯乙烯工段 (1)混合脫水工序 。 由發(fā)生器送來并經(jīng)冷卻的乙炔氣，經(jīng)水環(huán)壓縮機(jī)加壓到~ 左右，進(jìn)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(chǎn)糊樹脂的方法，工藝復(fù)雜、成本較高且樹脂質(zhì)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(chǎn)工藝介紹 (1)本體聚合 。 產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格 產(chǎn)品及副產(chǎn)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(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 6 分散劑 懸浮聚合生產(chǎn)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(zhì)活潑，它能起加成反應(yīng)，易起聚合反應(yīng)，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(shí)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(zhì) （ 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(shí)的比重為 ，電石比重隨著 2aCC 含量的減少而增加。 生產(chǎn)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(lán)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(shí)變?yōu)槠じ餇睿尸F(xiàn)彈性，長期加熱則分解脫出氯化氫， 同時(shí)使 PVC 變色。 （ 5） 機(jī)械性質(zhì) PVC 抗沖擊強(qiáng)度很高，常溫下可達(dá)到 10MPa. （ 6） 溶解性質(zhì) 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(jié)構(gòu)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(zhì) （ 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(diǎn)： 212℃ 導(dǎo)熱率 (λ )： W/m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 [3]。在我們的日常生活領(lǐng)域中處處可見到 PVC 產(chǎn)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(shí)間長，因此具有很大的 開發(fā)應(yīng)用價(jià)值。進(jìn)入 20 世紀(jì) 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(jìn)，生產(chǎn)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(jié)構(gòu)式：（ CH2CH） n，其中 n 為聚合度。 PVC 為無定形聚合物，含結(jié)晶度 5%— 10%的微晶體，熔點(diǎn)為 175，目前商品化的 PVC 樹脂的平均相對分子質(zhì)量范圍在 105～ 106之間，國產(chǎn)通用型懸浮 PVCSG1～ SG8 型平均相對分子質(zhì)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(zhì) 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(yīng)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(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 2 運(yùn)動(dòng)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(xué)藥品性高（耐濃鹽酸、濃度為 90％的硫酸、濃度為 60％的硝酸和濃度為 20％的氫氧化鈉）、機(jī)械強(qiáng)度及電絕緣性良好的優(yōu)點(diǎn) 。 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(xué)性質(zhì) （ 1） 化學(xué)穩(wěn)定性 化學(xué)穩(wěn)定性很高，除若干有機(jī)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(nèi)于高溫條件下化合而成的，所以它的化學(xué)名叫 碳化鈣，分子式 2aCC ，分子量 。 （ 3）不溶于所有有機(jī)溶劑中，熔點(diǎn) 2300℃（純電石），含 2aCC 80%時(shí)熔點(diǎn)為 20xx℃。 (2)氯化氫極易溶于水而變成鹽酸，病強(qiáng)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(huì)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(yīng)根據(jù)反應(yīng)溫度選擇合適的引發(fā)劑，其原則為在反應(yīng)溫度條件下引發(fā)劑的半衰期大約為 2h 者，反應(yīng)時(shí)間為最佳。 表 1 聚氯乙烯產(chǎn)品規(guī)格 序號 純度 單體含量 其它雜質(zhì) 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(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 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(chǎn)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(yù)聚合，采用高效引發(fā)劑，在 62～ 75℃下強(qiáng)烈攪拌下使氯乙烯聚合的轉(zhuǎn)化率為 8%時(shí)，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(zhuǎn)化率達(dá) 80%時(shí)，停止反應(yīng)。 (2)懸浮聚合。國產(chǎn)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(jìn)行聚合，乳液可用鹽類使聚合物析出，再經(jīng)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(xì)小氯乙烯單體液滴中引發(fā)聚合，生成的 PVC 乳液，經(jīng)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(chǎn)方法中技術(shù)最為成熟，故本設(shè)計(jì)采用懸浮法聚合。 經(jīng)破碎好的電石裝進(jìn)電石吊斗，推到提升口，由電動(dòng)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(jīng)第一貯斗碟伐放入第二貯斗，第二貯斗電石經(jīng)過電磁振動(dòng)加料器加入發(fā)生器內(nèi)。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(chǔ)存與包裝 離心分離槽 旋風(fēng)干燥床 經(jīng)篩分 包裝后入庫[8]。 由乙炔工段送來的粗乙炔氣經(jīng)砂封與來自 HCL 工序的HCL 經(jīng)緩沖罐通過孔板流量計(jì)調(diào)節(jié)配比在混合器內(nèi)充分混合，進(jìn)入石墨冷卻器內(nèi)在﹣ 35℃鹽水下進(jìn)行冷卻到﹣ 14℃ 177。 干燥、預(yù)熱后的混合氣從轉(zhuǎn)化器上部進(jìn)入，通過列管中裝填的吸附于活性炭上的 2gCLH 觸媒轉(zhuǎn)化為粗氯乙烯，轉(zhuǎn)化過程反應(yīng)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(jīng)塔板分離成氯乙烯，經(jīng)塔頂控制部分回流，大部分氯乙烯進(jìn)入成品冷凝器，然后進(jìn)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(jìn)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(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 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(fēng)干燥床，熱風(fēng)為干燥熱源，干燥好的 PVC 從圓盤振動(dòng)篩篩選后被羅茨鼓風(fēng)機(jī) 抽如料倉。再 經(jīng)篩分、包裝后入庫。 H 2 C C H C l C H 2 HCC l nn x 設(shè)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(huì)影響整個(gè)物料平衡。 聚合工段的物料計(jì)算 聚合釜 設(shè)生產(chǎn)裝置年產(chǎn)量： 30 萬噸；設(shè)一年開工 300 天，每天分三批生產(chǎn)， 聚合物一般進(jìn)行到轉(zhuǎn)化率為 85%～ 90%（本設(shè)計(jì)中取 88%） 圖 5 聚合釜 物料衡算方框圖 （ 1）進(jìn)料計(jì)算 聚合總共所需單體量： M0=300000t/88%=每批生產(chǎn)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(chǎn)資料的數(shù)據(jù)） 所以：無離子水的質(zhì)量 ： M2= 103 = 103kg 此外：助劑質(zhì)量：氯乙烯單體質(zhì)量＝ ： 100 （參照海化數(shù)據(jù)） 所以：助劑質(zhì)量： M3= 103kg 5 104= 進(jìn) 料 的 總 質(zhì) 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(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 19 103kg+ = 103kg （ 2）出料的計(jì)算 產(chǎn)生的聚合物的質(zhì)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(jìn)料 質(zhì)量 / kg 出料 質(zhì)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(zhì)量為 M 溶 ＝ M 料 － M 水 39。即 ?? iiwcC ，含量少的物質(zhì)對混合體系熱容地方影響可不計(jì)。 ℃ )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：