【正文】 。樹脂的進(jìn)料溫度一般在75℃以下，否則會嚴(yán)重影響機(jī)器的主軸承、內(nèi)部螺旋輸送器的軸承和差速器的使用壽命。聚氯乙烯漿料經(jīng)離心脫水后，緊密型樹脂含濕量一般小于20％，而疏松型樹脂含濕量則一般為20％～25％之間，離心脫水后的濕樹脂通過破碎機(jī)或螺旋輸送器送至干燥器，分離后的母液水回收利用。高溫物料在塔內(nèi)短時間的連續(xù)操作，既可大量脫除和回收PVC漿料中殘留VCM單體，又較小影響產(chǎn)品質(zhì)量，從而滿足了大規(guī)模、高標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的要求。壓縮機(jī)機(jī)體和軸封供水由密封水泵提供，回收水均回到循環(huán)水槽，循環(huán)水槽的水要不定期檢測，并更換循環(huán)水。壓縮冷凝回收VCM單體工藝流程為：來自聚合釜未反應(yīng)VCM單體氣體由外管進(jìn)入泡沫捕集器途中滴加氣相阻聚劑，然后進(jìn)入泡沫捕集器，再進(jìn)入單體過濾器，過濾后的氯乙烯氣體進(jìn)入水環(huán)壓縮機(jī)，再進(jìn)入一級冷卻器，不凝氣進(jìn)入二級冷卻器，冷凝液進(jìn)入單體氣液分離器，經(jīng)液位調(diào)節(jié)閥進(jìn)入單體貯槽，二級冷卻器冷凝液直接進(jìn)入單體貯槽，二級冷卻器不凝氣經(jīng)調(diào)節(jié)閥取樣合格后送到氣柜。在回收系統(tǒng)中設(shè)有初級冷凝器和二級冷凝器兩臺冷凝器，初級冷凝器的冷卻介質(zhì)為30℃的工業(yè)冷卻水，90％的回收VCM氣體在一級冷凝器被冷凝；二級冷凝器的冷卻介質(zhì)為0℃鹽水，未冷凝的少量VCM氣體進(jìn)入二級冷凝器進(jìn)一步冷凝，冷凝后液體VCM流入單體貯槽備用。內(nèi)冷擋板直徑323mm，體外冷凝器換熱面積340m2，聚合釜夾套和內(nèi)冷擋板采用22℃冷水，體外冷凝器采用32℃循環(huán)水。4厘泊日本合成公司HPMC甲基氧（mol）28%~30%，羥丙基（mol）7%~9%，粘度（4%水溶液25℃）40~60厘泊美國道化學(xué)公司EHP%~%天津諾貝爾阿克蘇有限公司 ACPND %，%天津諾貝爾阿克蘇有限公司TBPND%，叔丁基乙醇最大3%天津諾貝爾阿克蘇有限公司DEHA%~%，水11%~15% 法國阿托菲納公司2. 135 m3聚合釜的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)[26](1) 結(jié)構(gòu)：135 m3聚合釜為立式圓筒、半圓管外夾套、帶內(nèi)冷卻擋板及頂置式攪拌器，分別由日本神鋼凡有限公司和錦西化工機(jī)械集團(tuán)有限公司制造。135 m3聚合釜是目前國內(nèi)用于PVC生產(chǎn)裝置中容積較大，生產(chǎn)強(qiáng)度較高的聚合釜，其攪拌、傳動、傳熱等系統(tǒng)都采取了合理先進(jìn)的配置，與化工工藝用于懸浮法生產(chǎn)PVC樹脂，可實(shí)現(xiàn)全過程的微機(jī)控制。2 本設(shè)計(jì)的工藝流程和相關(guān)參數(shù)的設(shè)定 本設(shè)計(jì)擬采用的方法 生產(chǎn)方法本設(shè)計(jì)采用的是氯乙烯的懸浮聚合法，采用間歇操作。采用表面改性的無機(jī)熱穩(wěn)定劑的聚合延緩現(xiàn)象在一定程度上得以遏制。 無機(jī)添加劑的影響[25]在PVC樹脂加工前，必須加入熱穩(wěn)定劑。一般說來，當(dāng)聚合溫度波動2℃時，平均聚合度相差366。 調(diào)節(jié)劑的影響[23]在聚合生產(chǎn)中，體系的PH值對樹脂顆粒的粗細(xì)有很大的影響，值過高或過低都會使顆粒變粗。引發(fā)劑用量太少，反應(yīng)速率慢，聚合時間長，設(shè)備利用率低。一般懸浮法聚氯乙烯生產(chǎn)都選用復(fù)合分散體系。此外，鐵還會影響產(chǎn)品的均勻度。此種過氧化物存在聚氯乙烯中，將使其熱穩(wěn)定性顯著變壞，產(chǎn)品易變色。 高沸物的影響[23]單體中含有1,1—二氯乙烷、1,2—二氯乙烷、1,1,2—三氯乙烷、乙醛、偏二氯乙烯、甲烷等高沸物，均為活潑的鏈轉(zhuǎn)移劑，會降低聚合速率和PVC的聚合度。 乙炔的影響[23]乙炔是一種很強(qiáng)的鏈轉(zhuǎn)移劑，它會和引發(fā)劑游離基、單體游離基或鏈游離基發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)。單釜效率己達(dá)到或超過原來的3倍。為進(jìn)一步提高通用樹脂、專用樹脂和糊樹脂的質(zhì)量，提高產(chǎn)品的專用化、市場化水平，近年來，國內(nèi)外許多PVC生產(chǎn)廠家在間歇法工藝的研究上，緊緊抓住生產(chǎn)過程中聚合溫度和攪拌這兩個基本問題，一方面從設(shè)備的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等方面入手，不斷提高聚合釜容積。 懸浮聚合生產(chǎn)工藝的兩種操作方法的比較[18,19] 連續(xù)式操作連續(xù)聚合流程具有形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)迅速等特點(diǎn)和優(yōu)勢，但存在工藝靈活性差、產(chǎn)品品種單一等不足。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。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。 懸浮聚合生產(chǎn)工藝懸浮法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。第二階段將聚氯乙烯膠乳，經(jīng)噴霧干燥得到產(chǎn)品聚氯乙烯糊樹脂，它是初級粒子聚集而成得的直徑為1~100181。聚合釜在接收到預(yù)聚合的“種子”后，再加人一定量的VCM單體、添加劑和引發(fā)劑，在這些“種子”的基礎(chǔ)上繼續(xù)聚合，使“種子”逐漸長大到一定的程度，在低速攪拌的作用下，保持恒定壓力進(jìn)行聚合反應(yīng)。其中以懸浮法生產(chǎn)的PVC占PVC總產(chǎn)量的近90%，在PVC生產(chǎn)中占重要地位，近年來，該技術(shù)已取得突破性進(jìn)展。這些技術(shù)的應(yīng)用，不僅縮短了操作周期，而且也大大減輕了勞動強(qiáng)度，提高了衛(wèi)生等級，保護(hù)了操作人員和環(huán)境。第一反應(yīng)器反應(yīng)溫度控制為25~26℃，以獲得低的單體轉(zhuǎn)化率(小于1%)，防止形成粘壁物。該流程可用于聚合溫度為50~66℃的PVC生產(chǎn)。第三反應(yīng)器與第一聚合釜結(jié)構(gòu)及放置方式均相同，但材質(zhì)為不銹鋼，夾套除熱，攪拌速度為50r/min。攪拌速度為600r/min，以便于形成軸向活塞流。工藝目標(biāo)是獲得窄的粒度分布。a)。第二反應(yīng)器的熱負(fù)荷較大，其聚合熱采用冷卻夾套換熱方式。其外形特征是頂端部分較小。目前，平均清釜周期多數(shù)己達(dá)100～500釜次。該防粘釜劑無毒無害。對于懸浮聚合工藝主要發(fā)展方向是積極開發(fā)連續(xù)懸浮聚合工藝流程，并已取得許多重要成就。佳友(Sumitomo)化學(xué)公司懸浮聚合樹脂產(chǎn)品的質(zhì)量品質(zhì)最好。赫斯特(Hoechst)公司的懸浮聚合技術(shù)和密閉聚合釜技術(shù)、許爾斯(Werke Huls)公司的懸浮聚合技術(shù)以及法國阿托(ATO)化學(xué)公司懸浮聚合汽提技術(shù)目前居于世界領(lǐng)先地位。目前我國的PVC 生產(chǎn)技術(shù)與國外還有一定的差距，技術(shù)的“引進(jìn)—吸收—消化—創(chuàng)新”是目前PVC 生產(chǎn)的主要途徑，通過對汽提技術(shù)及設(shè)備、干燥器、聚合配方、防粘釜技術(shù)等的改進(jìn)，提高了我國PVC生產(chǎn)企業(yè)的效益，發(fā)展了我國的PVC工業(yè)[1113]。懸浮法PVC大型生產(chǎn)裝置成套工藝技術(shù)是北京化二股份有限公司(以下簡稱北京化二)在消化吸收數(shù)套國外引進(jìn)裝置的基礎(chǔ)上，汲取多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合我國的實(shí)際情況而自主研制開發(fā)的工藝技術(shù)。以北京二化、山東齊魯石化公司和上海氯堿總廠等為代表的古德利奇大釜技術(shù)、工藝計(jì)算機(jī)自控技術(shù)和防粘釜技術(shù)等，均已達(dá)到和接近國際先進(jìn)水平。 國內(nèi)外聚氯乙烯懸浮聚合的工藝進(jìn)展經(jīng)過長期的不懈努力，PVC生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)取得了較大進(jìn)展。但對光和熱的穩(wěn)定性差，在100℃以上或經(jīng)長時間陽光曝曬，就會分解而產(chǎn)生氯化氫，并進(jìn)一步自動催化分解，引起變色，物理機(jī)械性能也迅速下降，在實(shí)際應(yīng)用中必須加入穩(wěn)定劑以提高對熱和光的穩(wěn)定性。懸浮聚合法30萬噸/年聚氯乙烯車間工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文1 緒論 聚氯乙烯簡介聚氯乙烯(Poly Vinyl Chloride)簡稱PVC，下同。工業(yè)生產(chǎn)的PVC相對分子量一般在5萬～12萬范圍內(nèi)，具有較大的多分散性，相對分子量隨聚合溫度的降低而增加；無固定熔點(diǎn)，80～8 5℃開始軟化，130℃變?yōu)檎硰棏B(tài)，160～180℃開始轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)；有較好的機(jī)械性能，抗張強(qiáng)度60MPa左右，沖擊強(qiáng)度5～10kJ/m2；有優(yōu)異的介電性能。具有難燃、耐酸堿、抗微生物、耐磨并具有較好的保暖性和彈性。各主要廠家都在積極采用先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，不斷改進(jìn)工藝控制條件和工藝配方，努力提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短聚合時間。內(nèi)蒙古君正化工有限責(zé)任公司(二部)(以下簡稱君正化工二部)前身為內(nèi)蒙古第二通用機(jī)械廠，于1992年建成6 kt/a PVC、6 kt/a燒堿生產(chǎn)裝置，對PVC生產(chǎn)裝置進(jìn)行了不斷技改和持續(xù)優(yōu)化，解決了一系列制約生產(chǎn)裝置連續(xù)運(yùn)行的瓶頸問題，在2010年2～5月創(chuàng)造了氯乙烯生產(chǎn)裝置安全生產(chǎn)79天無停車的記錄[8]。小型釜所占比重逐步下降[10]。 國外聚氯乙烯懸浮聚合的工藝進(jìn)展[1619]古德利奇()公司主要采取通過提高單釜產(chǎn)量和延長清釜周期的方式來提高生產(chǎn)效率，其懸浮工藝特點(diǎn)是清釜和脫揮發(fā)分技術(shù)。西素(Chisso)公司、吉昂(Zeon)公司等擁有先進(jìn)的懸浮技術(shù)和工藝。從PVC的生產(chǎn)工藝層面上看，西歐一些國家采用本體法和乳液法的比重較大，而美國、日本和我國等國家和地區(qū)則以懸浮法為主，日本懸浮法所占比重最高。其NOXOLWSW和NOXOLETH的防粘釜劑系列十分著名。防粘釜技術(shù)的迅速發(fā)展，使聚合操作輔助時間得到大大縮短。第一個反應(yīng)器采用注水工藝操作，同時加入NaNO2等抑垢劑，以減少粘壁物和污垢，該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)新穎。單體轉(zhuǎn)化率控制在15%~30%之間；第二反應(yīng)器中的單體轉(zhuǎn)化率為89%~91%。該工藝生產(chǎn)的樹脂具有相同的粒度和粒度分布，生產(chǎn)強(qiáng)度達(dá)198~259t/(m3第一反應(yīng)器的工藝作用是進(jìn)行預(yù)聚，以調(diào)控粒度和粒度分布。攪拌采用7層攪拌器，等距安裝在中心軸上。流體為活塞流，以減少聚合物形成粘釜物和污垢。工藝設(shè)備在連續(xù)操作500h以后，釜內(nèi)粘壁物大約為15~30ppm(以聚合物計(jì))。其長徑比一般為10~26:1。利用防粘釜技術(shù)和生產(chǎn)工藝計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，目前的聚合輔助時間已經(jīng)大大縮短。 聚合工藝實(shí)踐方法目前，世界上PVC的主要生產(chǎn)方法有4種：懸浮法、本體法、乳液法和微懸浮法。當(dāng)VCM的轉(zhuǎn)化率達(dá)到8%~12%停止反應(yīng)，將生成的“種子”送人聚合釜內(nèi)進(jìn)行第2步反應(yīng)。m聚氯乙烯初級粒子在水中的懸浮乳狀液。這種次級粒子與增塑劑混合后，經(jīng)剪切作用崩解為直徑更小的顆粒而形成不沉降的聚氯乙烯增塑糊，工業(yè)上稱之為聚氯乙烯糊。近年來，為了提高聚合速度和生產(chǎn)效率，國外還研究成功兩步懸浮聚合工藝，一般是第一步聚合度控制在600左右，在第二步聚合前加入部分新單體繼續(xù)聚合。各種聚合方法的發(fā)展方向是逐步向懸浮法聚合生產(chǎn)路線傾斜，一些過去采用其它方法生產(chǎn)的樹脂品種已開始采用懸浮聚合工藝生產(chǎn)。 本設(shè)計(jì)采用懸浮法PVC生產(chǎn)技術(shù)。因而具有較強(qiáng)的生命力。這些技術(shù)的應(yīng)用，使聚合周期得到相對縮短，產(chǎn)品質(zhì)量更加穩(wěn)定，生產(chǎn)成本也不斷降低。此外，水質(zhì)還會影響粘釜及魚眼。所產(chǎn)生的炔型游離基進(jìn)行鏈增長反應(yīng)，使PVC大分子中含烯丙基氯(或乙炔基)鏈節(jié)，導(dǎo)致PVC產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性。這種過氧化物能引發(fā)單體聚合，使大分子中存在該過氧化物鏈段，并且有較低的分解溫度，在聚合條件下易分解為氯化氫、甲醛和一氧化碳而降低反應(yīng)介質(zhì)的PH值。鐵能與有機(jī)過氧化物引發(fā)劑反應(yīng)，使聚合誘導(dǎo)期增長，反應(yīng)速率減慢，產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性變壞，還會降低產(chǎn)品的介電性能。分散劑用量過多，不僅不經(jīng)濟(jì)，還會增大體系粘度，造成懸浮液泡沫多，氣相粘釜嚴(yán)重，漿料汽提操作困難，VCM回收泡沫夾帶增加，樹脂顆粒變細(xì)，堵塞回收管路；分散劑用量少，則起不到應(yīng)有的穩(wěn)定作用，體系穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生大顆粒物料，產(chǎn)品顆粒不規(guī)整，甚至造成聚合顆粒的粘結(jié)而釀成事故。另外，引發(fā)劑過量易使產(chǎn)品顆粒變粗，孔隙率降低。此外，粘釜還影響聚合釜自動控制的實(shí)施。因此在生產(chǎn)中，對于某一給定聚合度的PVC樹脂，可適當(dāng)降低反應(yīng)溫度，以利于PVC熱穩(wěn)定性的提高。因此，聚合工藝推薦使用熱水入料工藝，熱水入料不僅可降低水中含氧量，而且因?yàn)闇p少了聚合升溫時間，降低了相對分子量分散性，也提高了產(chǎn)品的加工熱穩(wěn)定。RTUPVC是發(fā)達(dá)國家近10余年來致力開發(fā)的PVC樹脂新產(chǎn)品，主要用于異型材及其他硬質(zhì)制品的擠出成型加工。同時發(fā)現(xiàn)，相同△P時的氯乙烯轉(zhuǎn)化率隨CaCO3用量的增加而下降。 反應(yīng)機(jī)理[26]1. 引發(fā)劑的分解 　　 －d[I]/dt=[I] ()2. 鏈引發(fā) ?。璬[M*]/dt=[I] ()3. 鏈增長 －d[M]/dt=[M][M*] ()4. 向單體的轉(zhuǎn)移 [M][M*] () 本設(shè)計(jì)擬采用的工藝條件 聚合釜的選擇參考高象濤[26]對現(xiàn)階段聚合釜使用情況的敘述，本設(shè)計(jì)生產(chǎn)線配置的聚合釜由錦西化工機(jī)械集團(tuán)制造，是從Oxy Vinyls公司引進(jìn)的技術(shù)。%，PH值5~，粘度（4%水溶液 25℃）48177。(4) 傳熱：傳熱系統(tǒng)由釜體傳熱系統(tǒng)、內(nèi)冷擋板傳熱系統(tǒng)和體外冷凝器組成。未反應(yīng)VCM氣體經(jīng)汽液分離器和氣體過濾器除去夾帶的PVC顆粒，當(dāng)回收VCM氣體壓力高于冷凝器入口壓力時，直接進(jìn)入冷凝器冷凝；當(dāng)回收VCM氣體壓力接近冷凝器人口壓力時，回收VCM氣體經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入冷凝器冷凝。流程簡述如下。外來的生產(chǎn)上水先進(jìn)入循環(huán)水槽，由循環(huán)水泵加壓后，經(jīng)循環(huán)水過濾器、循環(huán)水冷卻器進(jìn)入循環(huán)水分配臺，循環(huán)水分配臺分別為一、二級冷卻器供水，為冷源。將漿料預(yù)熱到80～100℃，送至塔頂，漿料在塔板與來自塔底的蒸汽逆流接觸，使PVC漿料中殘留VCM單體被解吸出來，從塔頂帶出，漿料從塔底送出。工藝簡述如下：經(jīng)汽提后的PVC漿料進(jìn)入離心槽，離心槽中的漿料經(jīng)漿料泵大部分送至離心機(jī)進(jìn)行離心脫水，一部分回流至離心槽?！?倍左右，這樣才能保證漿料有一定回流量，使?jié){料在槽內(nèi)進(jìn)一步混合，并使離心機(jī)進(jìn)料量和功率穩(wěn)定且有一定的調(diào)節(jié)量。目前PVC生產(chǎn)廠家普遍使用螺旋沉降式離心機(jī)。本設(shè)計(jì)采用的是螺旋沉降式離心機(jī)。聚氯乙烯樹脂干燥時所用的氣流干燥速度一般為14～21m/s之間，停留時間在2s左右就可使物料表面的水分脫除。床內(nèi)的濕熱空氣從床頂部由干燥器引風(fēng)機(jī)引出，經(jīng)旋風(fēng)分離器后排入廢氣洗滌塔，被分離下來的固態(tài)物料送回至干燥床。同時由Daniel [28]對PVC懸浮聚合反應(yīng)器的建模研究，可以合理的計(jì)算出由此產(chǎn)生的模型可以準(zhǔn)確地預(yù)測引發(fā)負(fù)荷的影響和可操作性的反應(yīng)堆冷卻劑溫度。設(shè)定好脫鹽水溫度，當(dāng)所有原材料加料完成后，聚合釜中物料的