【正文】 溫至規(guī)定的溫度，當(dāng)氯乙烯開始聚合反應(yīng)并釋放出熱量時(shí)于釜夾套內(nèi)通入冷卻水，并借循環(huán)水泵 4 維持冷卻水在大流量 及低溫下操作。在攪拌特性確定后分散劑的種類、性質(zhì)和用量則成為影響聚氯乙烯顆粒特性的主要因素。但溫度的定量影響是復(fù)雜的。選用引發(fā)劑需考慮的因素有：適當(dāng)?shù)幕钚?、水溶性、水解性、沾釜性能、毒性、貯存安全性、價(jià)格等。 在氯乙烯聚合中，引發(fā)劑濃度較低時(shí)，其用量對聚合度幾乎沒有影響，卻可以調(diào)節(jié)聚合速率；此外對 PVC 顆粒形態(tài)也有影響。水油比增大，聚合釜的利用率或生產(chǎn)能力都降低，從該角度出發(fā)，應(yīng)該盡量降低水油比，以不影響聚合穩(wěn)定性和樹脂顆粒特性為前提。 氯乙烯聚合是以水為連續(xù)相，氯乙烯為分散相的非均相沉淀聚合。.Ki22R C H C H C l R C H C H C l? ? ? ????? ? ? Ki 是引發(fā)速率系數(shù)。 反應(yīng)原理 第一步：一般是引發(fā)劑均裂反應(yīng)，形成初級(jí)自由基 R 的大分子結(jié)構(gòu)大多為頭尾相接的重復(fù)單元排列。 4. VC 聚合的單體鏈轉(zhuǎn)移非常突出，鏈轉(zhuǎn) 移常數(shù)很高，以致在工業(yè)生產(chǎn)溫度范圍內(nèi)，由單體鏈轉(zhuǎn)移增長的聚合物量，遠(yuǎn)大于引發(fā)增長的聚合物量。加速現(xiàn)象從一開始就存在，一般加速現(xiàn)象一 直發(fā)展到液相消失時(shí)，聚合速率為最大自動(dòng)加速與引發(fā)劑體系還有關(guān)系 ～ 之間。綜合 VC 懸浮聚合具有以下一些特征。 工藝路線選擇 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 自采用懸浮法進(jìn)行聚氯乙烯工業(yè)化生產(chǎn) 50 多年以來 ，盡管氯乙烯的聚合方法以及生產(chǎn)工藝過程，設(shè)備等多次發(fā)生了重大變革，但由于其具有操作簡單、樹脂應(yīng)用廣、生產(chǎn)成本低、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)。 PVC 生產(chǎn)原理 將聚氯乙烯溶于氯苯或四氯乙烷，在襯鋁或搪瓷的反應(yīng)釜中，于光或自由基引發(fā)下，攪拌并通入氯氣，在 70℃ 下氯化，氯化過的氯化聚氯乙烯溶液經(jīng)水析、水洗、過濾、干燥即得白色絮狀顆粒成品。低溫聚合的聚氯乙烯分子量高、結(jié)晶度高、結(jié)構(gòu)規(guī)整性好，玻璃化溫度高，耐熱性、耐溶劑性好。y 分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號(hào)，Ⅰ號(hào)糊粘度不大于 Ⅱ號(hào) 糊粘度粘為 3000～，Ⅱ號(hào)糊粘度為 7000～ 。型號(hào)中各字母的意思： X懸浮法； S疏松型； J緊密型；表 222為國產(chǎn)懸浮法聚氯乙烯的特性。緊密型聚氯乙烯樹脂的粒子為表面光滑、無孔的實(shí)心球狀結(jié)構(gòu)。塔底為 等高沸點(diǎn)物，經(jīng)殘液管槽入蒸出釜 ，間歇處理回收溶解的氯乙烯送去氣柜，高沸物送回收裝置。 ，反應(yīng)后的氣體進(jìn)入水洗塔，用水洗法去氯化氫，再入堿洗塔，濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 用 10%的氫氧化鈉洗去殘余的氯 化氫及二氧化碳，堿洗后的 反應(yīng)氣與聚合回收的未反應(yīng)氣體一起進(jìn)入氣柜。另一方面，氯化氫較乙炔價(jià)格低廉，并且過量部分可以很容易地用水洗或堿洗除掉?？臻g速度過大，氣體通入量過多 ，反應(yīng)激烈，氣體分布不均勻，局部容易過熱，是催化劑升華加劇活性下降壽命縮短。因此，在工業(yè)生產(chǎn)中反應(yīng)溫度一般采用催化劑的活性溫度范圍 403K～ 453K. ②： 反應(yīng)壓力 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 根據(jù)反應(yīng)原理可知，該反應(yīng)系統(tǒng)為一個(gè)氣體 分子數(shù)減少的反應(yīng)系統(tǒng)，加壓操作會(huì)提高轉(zhuǎn)化率，但加壓對設(shè)備材料要求也相應(yīng)提高； 若系統(tǒng)出現(xiàn)負(fù)壓反應(yīng)物料易燃、易爆一旦漏入空氣將引起爆炸。 反應(yīng)溫度對氯乙烯的合成影響很大。由于氯化氫是反應(yīng)物之一，這將有利于氯乙烯的合成反應(yīng)進(jìn)行。然后以 40～ 50mm 厚度均勻分布搪瓷盤上，于 干燥箱內(nèi)在 393K 下干燥 25～ 28 小時(shí)，直到質(zhì)量恒定，含水量小于 %為合格。再取樣分析，要求氯化汞濃度達(dá)到 39～ 42g/，維持溫度為 363K，經(jīng)過篩分、干燥的活性炭， 30Kg 一次迅速加入槽中，不斷攪拌，以保證氯化汞對活性炭的均勻吸附。但是氯化汞含量過高時(shí)在反應(yīng)溫度下極易升華而降低活性，且冷凝后會(huì)堵塞管道影響正常生產(chǎn)，另外氯化汞含量過高反應(yīng)激烈，溫度不容易控制 ，易發(fā)生局部過熱。反應(yīng)壓力為 ，反應(yīng)溫度 95～ 105℃，一般轉(zhuǎn)化率可達(dá)到 98% ： 根據(jù)任務(wù)依據(jù) 和要求選擇電石乙炔法制備氯乙烯，同時(shí)這種方法還有投資少、工藝設(shè)備簡單收率高等優(yōu)點(diǎn)，有一定的生命力。 電石乙炔法制備氯乙烯工藝的優(yōu)點(diǎn)是，工藝和設(shè)備簡單、投資少、收率高；缺點(diǎn)是能量消耗高、原料成本高、催化劑汞鹽毒性大。主要用途：用作塑料原料及用于有機(jī)合成，也用作冷凍劑等。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 2－ 1 乙炔工藝流程圖 1－ 電石貯槽； 2－ 發(fā)生器； 3－ 高位槽； 4－ 溢流管； 5－ 正水封； 6－ 逆水封； 7— 冷卻器； 8— 清凈塔； 9— 中和塔； 10— 水封； 11— 氣柜； 12— 水環(huán)式壓縮機(jī)； 13— 氣液分離器； 14— 冷卻器； 15— 干燥塔； 16— 濃堿 槽； 17— 配堿槽 。由發(fā)生器頂部逸出的乙炔氣經(jīng)正水封 5至冷卻塔 7進(jìn)入清凈系統(tǒng)。反應(yīng)溫度越高則乙炔總損失越少，而發(fā)生器排出的電石渣漿含固量也相應(yīng)上升。 理論上，每噸電石水解需要 噸的水，在絕熱反應(yīng)下，水解反應(yīng)會(huì)使系統(tǒng)溫度劇升到幾百度以上 。造成電石額定濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 消耗上升。這就是電石乙炔廠家賴以生存的原因。 （ 1） CH4 → C2H2+3H2 （ 2） CH4+2O2→ CO2 +2H2O 上面兩個(gè)反應(yīng)方程式構(gòu)成甲烷氧化裂解 過程，與此同時(shí)還發(fā)生如下幾種反應(yīng) ： （ 1） 甲烷不完全氧化反應(yīng) : CH4+1/2O2 → CO+2H2 （ 2） 一氧化碳變換反應(yīng)： CO+H2O→ CO2+H2 （ 3） 乙炔分解反應(yīng)： C2H2→ 2C+H2 工藝路線的選擇 電石法是生產(chǎn)乙炔較為古老的方法。 生產(chǎn)方法 （ 1）： 電石制備： CaO+3C→ CaC2+CO↑ （ 2） 乙炔制備： ① 主反應(yīng) CaC2+2H2O→ Ca(OH)2+C2H2 ② 副反應(yīng) CaO+H2O→ Ca(OH)2 CaS+2H2O→ Ca(OH)2 +H2S Ca3P2+6H2O→ 3Ca(OH)2+2PH3 Ca3N2+6H2O→ 3Ca (OH)2+2NH3 Ca2Si+4H2O→ 3Ca(OH)2+SiH4 Ca3As2+6H2O→ 3Ca(OH)2 +2AsH3 從上述反應(yīng)可以看出在生成乙炔的同時(shí)還存在喜多雜質(zhì)氣體。這就 要求工業(yè)上必須迅速給物料供熱以達(dá)到高溫 (930℃ )，原料或反應(yīng)產(chǎn)物在高溫反應(yīng)區(qū)停留時(shí)間要非常短，乙炔分壓要低，裂解氣需急冷。 碳化鈣法乙炔濃度為 96～ ％，含有硫化物、磷化氫、砷化氫、氨和乙炔衍生物等雜質(zhì)，此等物質(zhì)能使催化 劑中毒或腐蝕金屬，在作為化工原料使用前常用稀硫酸、次氯酸鈉溶液（氯通入稀氫氧化鈉溶液）分別洗滌凈化。干式發(fā)生器用水量大大減少（約與所用碳化鈣等重），排出的石灰渣含水 ≤4 ％ ,污染大為減輕，有些工廠也用大型的濕式發(fā)生器 ,操作較安全 ,但稀石灰灰漿的處理較麻煩。由于反應(yīng)放熱大，乙炔發(fā)生器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)能使反應(yīng)熱迅速移出，并防止局部過熱與超溫超壓；電石分解應(yīng)盡量完全 ,并避免乙炔在 150℃ 以上發(fā)生聚合等副反應(yīng)。是有機(jī)合成工業(yè)的重要原料，也是有特定用途的優(yōu)質(zhì)高熱值燃料 。硬質(zhì)品 PVC樹脂近年來增長比軟制品快。分散型樹脂或糊樹脂通常只采用糊料涂布成型，用于織物的涂布和生產(chǎn)地板革。 PVC 是應(yīng)用最廣泛的熱塑性樹脂，可以制造強(qiáng)度和硬度很大的硬質(zhì)制品如管材和管件、門窗和包裝片材，也可以加入增塑劑制造非常濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 柔軟的制品如薄膜、片材、電線電纜、地板、合成革、涂層和其它消費(fèi)性產(chǎn)品。 60多年來 PVC 工業(yè)一直保持著最富活力的技術(shù)革新和持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。在美國 1990年底密度聚氯乙烯的產(chǎn)量超過了 PVC， 1992 年高密度聚氯乙烯的產(chǎn)量及銷售量已以 PVC 大致相當(dāng)，他們交替位于第二或第三 之間。目前大多數(shù)醫(yī)用注塑機(jī)采用機(jī)筒螺桿鍍硬鉻的辦法或者采用不銹鋼為材料制作機(jī)簡螺桿以達(dá)到上述特殊要求。 廢舊塑料 (有的可能添加少許新料 )的更新品，因其成分復(fù)雜，很難保證不帶有毒性，故一般也不可用來作為食品盛具和包裝物。含鉛鹽的聚氯乙烯用作食品包裝與油條、炸糕、炸魚、熟肉類制品、蛋糕點(diǎn)心類食品相遇，就會(huì)使鉛分子擴(kuò)散到油脂中去，所以不能使用聚氯乙烯塑料袋盛裝食品，尤其不能盛裝含油類的 食品 。 聚氯乙烯的回收與再利用 資源回收再利用 : 國際塑料回收代碼 :PVC 的 是 3(3字在三個(gè)循還再用箭號(hào)中心 ) 塑料本體底部或包裝上須列明 ,以便消費(fèi)者及回收商能適當(dāng)?shù)胤诸悺?PVC能經(jīng)受計(jì)算機(jī)的重新自舉或電源的波動(dòng)，從這個(gè)意義上說它是永久的； PVC 是虛擬的，因?yàn)樗菍⒙窂椒旁诼酚杀碇?，而不是建立物理連接。 其它。人造革可以用來制作皮箱、皮包、書的封面、沙發(fā)及汽車的坐墊等，還有地板革，用作建筑物的鋪地材料。 涂層制品。 PVC 與添加劑混合、塑化后，利用三輥或四輥壓延機(jī)制成規(guī)定厚度的透明或著色薄膜，用這種方法加工薄膜，成為壓延薄膜。氯化聚氯乙烯優(yōu)良的耐化學(xué)性、阻燃抑煙性、高度的剛性、合適的密度及耐熱性使之制造的管道、管件、閥門能用于輸送熱水、冷水、工業(yè)腐蝕性液體，高溫液體和消防系統(tǒng)特用管材管件；可以用于制造飛機(jī)機(jī)艙內(nèi)的低煙制品等。但 PVC 極易改性，通過化學(xué)、物理方法可大大改善其性能。此外，綜合機(jī)械性能、制品透明性、電絕緣性、隔熱、消聲、消震性好。較耐老化，但在光照 和氧的作用下會(huì)緩慢分解，釋放鹽酸、形成羰基、共軛鍵而變色。 100℃以上時(shí)開始分解， 180℃以上時(shí)快速分解。 175～ 190℃時(shí)呈熔融態(tài)。 聚氯乙稀有較好的電氣絕緣性能，可作低頻絕緣材料，其化學(xué)穩(wěn)定性也好。在聚氯乙稀樹脂中加入適量的增塑劑，可制成多種硬質(zhì)、軟質(zhì)和透明制品。而絕大多數(shù)工業(yè)樹脂的重均相對分 子質(zhì)量在 10～ 20 萬，數(shù)均相對分子質(zhì)量在～ 萬 .硬質(zhì)聚氯乙烯（未加增塑劑）具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、耐候性和耐燃性，可以單獨(dú)用做結(jié)構(gòu)材料，應(yīng)用于化工上制造管道、板材及注塑制品。闡述了公用工程的自動(dòng)控制水平。本文對 聚氯乙烯 的研究，生產(chǎn)和應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的概述，闡述了其在化學(xué)工業(yè)中的作用和地位。 相關(guān)數(shù)據(jù) ........................................................................................................................... 28 相關(guān)計(jì)算 ........................................................................................................................... 29 轉(zhuǎn)化器直徑 ............................................................................................................................... 30 催化劑用量 ............................................................................................................................... 30 轉(zhuǎn)化器臺(tái)數(shù)及催化劑床層高度確定 ............................................................................. 31 傳熱面積 .................................................................................................................................... 31 管徑的計(jì)算 ............................................................................................................................... 32 管徑計(jì)算 ......................................................................................................................... 32 第四章 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) ................................................................................................................... 34 發(fā)生工序水的循環(huán)利用 .......................................................................................................