【正文】 103 出料槽 圖 6 出料槽 物料衡算方 框圖 pvc 氯乙烯 水 助劑 出料槽 pvc 氯乙烯 水 助劑 氯乙烯回收 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 20 在此過程中進(jìn)料為樹脂懸浮液，在此過程是除去未反應(yīng)的 9%氯乙烯單體（以總量來計(jì)算）將起回收至單體氣柜中。= M139。= M1 1%= 103kg 1%= 103kg 剩 余的氯乙烯單體質(zhì)量： M339。取 10%的 NaOH 溶液除氯化氫氣體。 +2 247。 設(shè)：鹽酸為 40%，除水量為 80% (1)進(jìn)料 ： CH≡CH ： 20852 kg HCl： kg H2O： O2： (2)出料 ： CH≡CH ： 20852 kg O2： H2O： （ 180%） = ∵ %40%100 ??? 水mm mH C l H C l ∴ HCl ? HCl： ()=鹽酸： 80%+ ()=(3)多筒過濾器物料衡算表 表 4 多筒過濾器物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量 /kg W/% 出料 質(zhì)量 /kg W/% CH≡CH 20852 CH≡CH 20852 HCl HCl O2 O2 H2O H2O 鹽酸 Σ Σ 石墨預(yù)熱器 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 15 表 5石墨預(yù)熱器物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量 /kg W/% 出料 質(zhì)量 /kg W/% CH≡CH 20852 CH≡CH 20852 HCl HCl O2 O2 H2O H2O Σ Σ 轉(zhuǎn)化器 圖 3 轉(zhuǎn)化器物料衡算方框圖 根據(jù) 氯乙烯產(chǎn)率為 %，二氯乙烷產(chǎn)率 %，乙炔 轉(zhuǎn)化率為 95%。 本設(shè)計(jì)選取： n CH≡CH ： nHCl=1: (1)進(jìn)料 進(jìn)料氣組成 進(jìn)料氣 組分 含量 /% 乙炔氣 CH≡CH H2O 氯化氫氣 HCl H2O O2 進(jìn) 混合器 需乙炔氣： 802/%=804kmol/h 進(jìn) 混合器 需氯化氫 氣 ： 802因此： CH≡CH ： 802kmol/h=20852kg/h HCl： 802= O2： 0. 1%=H2O： 8040. 25%+0. 1%=(2)出料 依據(jù)：水分以酸霧的形式進(jìn)入下一層，有微量水分以濃鹽酸形式流出，這里計(jì)算時(shí)忽略流出的濃鹽酸的量。 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 11 第四章 物料衡算 在 PVC 生產(chǎn)工段中，以氯乙烯工段和聚合工段最為重要，所以在物料衡算中選取這兩個(gè)工段為例，進(jìn)行衡算。 （ 2） 脫水與成品 在臥式刮刀自動(dòng)離心機(jī)或螺旋沉降式離心機(jī)中，先進(jìn)行過濾，再用 70～ 80℃熱水洗滌二次。漿料由泵送至料漿貯槽，為反應(yīng)的單體經(jīng)回收單體真空泵回收至 VC 氣柜，去回收裝置進(jìn)行加壓冷凝回收。氣態(tài)氨自蒸發(fā)器吸入螺桿壓縮機(jī)內(nèi)，經(jīng)壓縮后的過熱氣態(tài)氨進(jìn)入油分離器，分離后的油后進(jìn)入蒸發(fā)式冷凝器，被水間接冷凝為液氨，流入熱虹吸氨貯液器，再溢流到液態(tài)氨貯槽，完成制冷循環(huán)。 從液氨槽出來的液氨經(jīng)過 5℃水分配臺(tái)流入蒸發(fā)器，液氨變成氣態(tài)氨帶走蒸發(fā)器外工業(yè)水熱，合格的 5℃水由 5℃水泵送往乙炔、合成、聚合。低沸塔釜加熱器將冷凝液中低沸物蒸出，經(jīng)塔頂冷凝器用 7℃水或者5℃水控制回流比后，由塔頂匯入尾氣冷凝器處理，塔釜粗氯乙烯進(jìn)入高沸塔，尾氣冷凝器未冷凝的氣體經(jīng)變壓吸附回收大部分氯乙烯和乙炔后，惰性氣體排空。 (3)水洗、堿洗、氯乙烯壓縮。然后，經(jīng)二臺(tái)石墨預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入轉(zhuǎn)化器。經(jīng)清凈后的乙炔氣帶有酸性，進(jìn)入中和塔用堿液除去，中和塔出來的乙炔氣進(jìn)入二臺(tái)串聯(lián)的列管冷凝器除去大量水分后，送氯乙烯工序。 (2)清凈。首先將電石破碎與水反應(yīng)生成乙炔氣，與 HCL 反應(yīng)生成氯乙烯，經(jīng)過壓縮和精餾工序提純氯乙烯，所送到聚合工段進(jìn)行產(chǎn)品的合成，得到需要 的化工產(chǎn)品。 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 8 就以上 5 種主要聚合工藝來講， 通過幾種方法的比較， 懸浮法是一種相對(duì)最成熟的工藝，在目前世界 pvc 生產(chǎn)中占有絕對(duì)的份額，且產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率最高，產(chǎn)品品種最多，容易適應(yīng)市場(chǎng)。 （ 5）溶液聚合。該樹脂常用于 PVC 糊的制備。目前各樹脂廠生產(chǎn)的懸浮法 PVC 樹脂，基本上都是疏松型的。然后經(jīng)堿洗、汽提、離心、干燥得到白色粉末狀 PVC 樹脂。生產(chǎn)的 PVC 樹脂純 度較高，質(zhì)量較好，結(jié)構(gòu)規(guī)整，孔隙率高而均勻。 烏?；ひ嗖捎弥髁鞴に嚿a(chǎn) pvc。因此 pvc 樹脂生產(chǎn)工廠目前多數(shù)使用復(fù)合引發(fā)劑，即兩種引發(fā)劑的 混合物。主分散劑主要是纖維素醚和部分水解的聚乙烯醇。處理后的水pH 應(yīng)在 5～ 范圍，硅膠含量≤ 。它們對(duì)聚合過程有很大的影響，氯乙烯系統(tǒng)中存在微量的水和酸，會(huì)加速單體生成 過氧化聚合物，造成設(shè)備管道的腐蝕。帶有芳香氣味 （ 2）屬易燃易爆物質(zhì)，遇火焰即可燃燒爆炸，在空氣中爆炸范圍為~%，故在有氯乙烯存在的地方都要嚴(yán)禁煙火及撞擊火花的產(chǎn)生。 （ 3）在干燥狀態(tài)下幾乎不與金屬作用，但在含水或溶于水時(shí)，表現(xiàn)鹽酸的性能，腐蝕性很強(qiáng)，能與大多數(shù)金屬反應(yīng)。 成分列表 大多數(shù)企業(yè)電石具有以下的組成：（重量） 2aCC 75%～ 83% OCa 7%～ 14% C %～ 3% SiO FeSi、 SiC %～ 3% Fe2O3 %～ 3% CaS %～ 2% CaSO4 %～ % CaCN2 %～ 1% Al、 Al4C Al2O3 %～ 4% 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 5 氯化氫 氯化氫的分子式 HCl ,分子量 。工業(yè)用電石的顏色則隨所含的碳化鈣純度不同而不同，有呈灰色，棕黃色或黑色。 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 4 第二章 PVC 產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格和原輔材料說明 內(nèi)蒙古烏?；す煞萦邢薰臼菄鴥?nèi)生產(chǎn) pvc 的大型化工企業(yè)，該廠現(xiàn)在使用自己生產(chǎn)的電石資源全部用于生產(chǎn)乙炔原料氣，經(jīng)過氯乙烯工段用乙炔和氯化氫反應(yīng)生成液態(tài)的氯乙烯單體，送到聚合工段合成 pvc 白色顆粒，最后經(jīng)過干燥工段變成干燥的反應(yīng)物，包裝之后成為合格的 pvc 產(chǎn)品。 pvc 只是在火焰上才能燃燒并分解，放出氯化氫，離開火焰立即熄滅。 （ 2） 熱性能 通常的 PVC 玻璃化溫度 Tg 在 75～ 80℃，結(jié)晶 PVC 的熔點(diǎn)為175℃，因而通常加工溫度在 160～ 220℃。通常要求在 %%。 （ 3） 密度和表觀密度 PVC 平均密度為 ／ cm3,實(shí)際上它很分散。 聚氯乙烯由氯乙烯單體通過自由基聚合而成，聚合度 n值一般在 500～ 20xx0范圍內(nèi)，其分子、結(jié)構(gòu)式如下： 從產(chǎn)品分類看， PVC 屬于三大合成材料（合成樹脂、合成纖維、合成橡膠）中的合成樹脂類，其中包括五大通用樹脂，聚乙烯（ PE）、聚氯乙烯（ PVC）、聚丙烯（ PP）、聚苯乙烯（ PS）和丙烯腈 丁二烯 苯乙烯（ ABS）樹脂。電絕緣性優(yōu)良，一般不會(huì)燃燒，但在火焰上能燃燒并放出 HCl，若離開火焰即自熄，是一種“自熄性”、“難燃性”物質(zhì)。 硬制品 主要包括各種型材、管材、硬片、瓶類、汽車配件、 異型材 等 PVC 材料用途極廣， 主要用于制作： pvc 卡片； pvc 貼牌； pvc 鐵絲；pvc 窗簾； pvc 涂塑電焊網(wǎng)； pvc 發(fā)泡板、 pvc 吊頂、 pvc 水管、 pvc 踢腳線等以及穿線管、電纜絕緣、塑料門窗、塑料袋 等方面。軟 PVC 一般用于地板、天花板以及皮革的表層，但由于軟 PVC 中含有柔軟劑 (這也是軟 PVC 與硬 PVC 的區(qū)別 )，容易變脆 ,不易保存，所以其使用范圍受到了局限。 1959 年，國內(nèi)建成 4 個(gè)生產(chǎn)能力6000 噸／年的 pvc 廠，即北京化工二廠、上海天原化工廠、天津化工廠、天津大沽化工廠， 1970 年國內(nèi) pvc 樹脂廠增加到 20 家，但規(guī)模都叫小， 1978 年從日本東洋工程公司引進(jìn)了兩套 20 萬噸／年 pvc 廠，分別在齊魯石化公司和上海吳涇建廠。年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 1 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 第一章 概 論 PVC簡(jiǎn)介 PVC 的發(fā)展史 pvc（ Polyvinylchloride， PVC） 是一種無毒、無臭的白色粉末。 我國 pvc 工業(yè)起步于 20 世紀(jì) 50 年代末，第一套 pvc 裝置在錦西化工廠于1958 年建成投產(chǎn)，生產(chǎn)能力在 3000 噸／年。其中硬 PVC 大約占市場(chǎng)的 2/3，軟 PVC 占1/3。其中建材行業(yè)占的比重最大，為 60%，其次是包裝行業(yè)，還有其他若干小范圍應(yīng)用的行業(yè)。 PVC 的性質(zhì)和特點(diǎn) 特點(diǎn) 聚氯乙稀是一種無毒、無臭的白色粉末。但其耐熱性較差，軟化點(diǎn)為 80℃，于 130℃開始分解變色，并析出 HCl[3]。 K) 吸水率： ～ % （ 2） 外觀 pvc 樹脂尾白色粉末微粒，但工業(yè)產(chǎn)品夾帶分解產(chǎn)物或機(jī)械雜質(zhì)，使樹脂發(fā)黃或有黑色的雜質(zhì)， 統(tǒng)稱為黑黃點(diǎn)。水分影響過篩，年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 3 水分可使成型時(shí)產(chǎn)生氣泡而影響產(chǎn)品質(zhì)量。這是由于 PVC分子沿主鏈存在有許多極性鍵，大分子與大分子之間的結(jié)合力強(qiáng)，可以耐酸、堿和非極性溶劑的作用，因此，耐化學(xué)腐蝕性能優(yōu)良。在 200℃以上開始分解并失去化學(xué)穩(wěn)定性與優(yōu)良的物理性質(zhì)。 PVC 的介電性能與溫度有關(guān)，溫度升高，介電性能變差。 性質(zhì) （ 1）化學(xué)純的碳化鈣幾乎是無色透明的結(jié)晶體，通常所說的電石是指工業(yè)碳化鈣，即除了含有大部分碳化鈣外，還有少部分雜質(zhì)。 （ 4）電石與水作用生成乙炔和氫氧化鈣。極易與潮濕的空氣中的水分結(jié)合生成白色煙霧。 氯乙烯的性質(zhì) （ 1）常溫常壓下為無色 氣體。 2O與氯乙烯開始反應(yīng)生成單質(zhì)體，它溶解于氯乙烯單體中，以后分解和重排，生成對(duì)碰撞很敏感的過氧化聚合物，并會(huì)變成醛和酸。 去離子水 所用反應(yīng)介質(zhì)水，應(yīng)經(jīng)過離子交換樹脂或磺化煤進(jìn)行脫鹽處理。輔助分散劑的作用是提高顆粒中的孔隙率，并使之均與以改進(jìn) pvc 樹脂吸收增塑劑的性能。由于反應(yīng)后期單體濃度降低，為了使反應(yīng)后期具有適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，所以反應(yīng)前期與反應(yīng)后期應(yīng)當(dāng)使用不同半衰期的引發(fā)劑。其中懸浮聚合工藝一直是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝，絕大部分均聚及共聚產(chǎn)品都是采用懸浮聚合工藝。本體聚合時(shí)在氯乙烯單體中不加入任何介質(zhì)，只有引發(fā)劑。 液態(tài)氯乙烯單體以水為分散介質(zhì)，兵加入適當(dāng)?shù)姆稚┖筒蝗苡谒苡趩误w的引發(fā)劑，在一定溫度下攪拌，使其呈珠粒狀懸浮于水相中進(jìn)行聚合。疏松型樹脂吸油性好，易塑化，成型時(shí)間短，加工操作方便，適用于粉料直接成型，因而一般 選用懸浮法聚合的疏松型樹脂作為 PVC 硬質(zhì)品成型的基礎(chǔ)原料。乳液法 PVC 樹脂粒徑極細(xì)，樹脂中乳化劑含量高，電絕緣性能差，成本高。該方法生產(chǎn)的 PVC 樹脂具有良好的加工性能，能滿足大多數(shù)加工的需要。此種 PVC 樹脂不宜于一般成型用，僅作為涂料、粘合劑，是目前各種聚合方法中產(chǎn)量最少的一種方法。 去離子水 聚乙烯 引發(fā)劑 助劑 圖 9 聚氯乙烯懸浮聚合工藝流程示意圖 工藝流程的介紹 在工廠實(shí)習(xí)期間，聚氯乙烯事業(yè)部生產(chǎn) pvc 產(chǎn)品經(jīng)過四大工段和重要的工序。電石在發(fā)生器內(nèi)遇水產(chǎn)生乙炔氣，從發(fā)生器頂部逸出，電石水解時(shí)放出大量的熱，可借連續(xù)加入發(fā)生器內(nèi)的水來維持發(fā)生器溫度，電石水解之后電石渣漿從溢流管不斷排除，以維持發(fā)生器液面，渣漿從 排泄口排到地溝，流到沉淀池集中處理，頂部逸出的乙炔氣體經(jīng)噴淋冷卻后，分別進(jìn)入氣柜或水環(huán)壓縮機(jī)。 旋振篩 漿料排放槽 堿處理釜 氣 提 塔 離心分離槽 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 9 來的廢水回至廢水貯槽，用泵打到發(fā)生器作為補(bǔ)充用水。2℃， 22HC 、 HCL 混合氣體在此溫度下，部分水份以 40%左右的酸霧析出，部分酸霧夾帶于氣相中進(jìn)入多筒過濾器，由含氟硅油棉捕集分離。粗氯乙烯在高溫下帶逸的 2gCLH 升華物在填裝活性炭的吸附器中脫除，然后進(jìn)入