【正文】 烯單體聚合方法 ................................................................................. 9 聚合主要工藝 ....................................................................................................11 聚合釜大型化與優(yōu)化散熱 .........................................................................11 釜壁粘附的防止 .......................................................................................11 PVC 聚合釜溫度控制方法 .................................................................................. 12 生產(chǎn)工藝 ................................................................................................. 12 溫度控制方法 .......................................................................................... 13 第二章 設(shè)計數(shù)據(jù)計算 .................................................................................................... 14 物料衡算 .......................................................................................................... 14 物料的選擇 ............................................................................................. 14 物料的計算 ............................................................................................. 14 能量衡算 .......................................................................................................... 16 起始熱量 Q1 的計算 ................................................................................ 16 升溫過程所需能量計算 ............................................................................ 17 聚合總熱量計算 ...................................................................................... 17 反應(yīng)熱 Q4 的計算 .................................................................................... 17 干燥過程數(shù)據(jù)計算 ............................................................................................ 18 PVC 樹脂干燥過程物料恒算 ..................................................................... 18 空氣加熱器熱量衡算 ............................................................................... 21 聚合設(shè)備選型計算 ............................................................................................ 23 反應(yīng)釜相關(guān)數(shù)據(jù)計算 ............................................................................... 23 選泵相關(guān)數(shù)據(jù) .......................................................................................... 26 第三章 總結(jié) .................................................................................................................. 30 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 31 致 謝 ......................................................................................................................... 32 附 錄 ......................................................................................................................... 33 1 第一章 前言 聚氯乙烯綜述 聚氯乙烯 (Polyvinylchlorid)是氯乙烯的均聚物，指經(jīng)引發(fā)劑作用，將氯乙烯聚合因而得到的一種具有熱塑性的樹脂 由氯乙烯在引發(fā)劑作用下聚合 而成的熱塑性樹脂 ， 簡稱 PVC[1]。聚錄乙烯還呈現(xiàn)出良好的機(jī)械及介電性能，抗張強(qiáng)度約為 60MPa，沖擊強(qiáng)度約為 5~10kJ/m178。由于聚氯乙烯對光和熱的穩(wěn)定性欠佳，所以，在實際生產(chǎn)中，添加穩(wěn)定劑是十分必要的。在氯堿工業(yè)中，作為最大的耗氯有機(jī)產(chǎn)物，聚氯乙烯在氯堿工業(yè)中堿、氯的發(fā)展和平衡方面具有舉足輕重的作用 [2]。華中地區(qū)（江蘇、山東與浙江）聚氯乙烯生產(chǎn)工藝居國內(nèi)領(lǐng)先水平，三省的消費量占全國的 34. 0%，華北地區(qū)的生產(chǎn)與需求基本達(dá)到平衡。其次，期貨的盛行，從某種程度上來說也使得聚氯乙烯的價格波動不確定性有所增加 [3]。 20xx 年自給率為 %， 20xx年，自給率已增長至 %，與增長率的迅速升高相比，國內(nèi)的消費增長率的便顯得稍有遜色， 20xx 年為 %， 20xx 年僅為 %,20xx 年增長率為十年最高水平，達(dá)到 %然而之后幾年里，增長率呈現(xiàn)波動狀態(tài)，整體并未呈現(xiàn)增加趨勢。西歐地區(qū)的生產(chǎn)量為6800kt/a，占世界生產(chǎn)總量的 %。 我國 PVC 發(fā)展方向 如今，國內(nèi)聚氯乙烯的生產(chǎn)廠商已經(jīng)達(dá)到 70多家，年生產(chǎn)量在 21世紀(jì)初已經(jīng)達(dá)到 240萬噸左右，全世界范圍內(nèi)位列第三。在軟實力方面，引進(jìn)更加專業(yè)、高層次的人才是提高生產(chǎn)工藝的堅強(qiáng)后盾；在硬件設(shè)施方面，投資低能耗、高效率的生產(chǎn)裝置，改進(jìn)生產(chǎn)配件，利用計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)的現(xiàn)代科技，實現(xiàn)企業(yè)管理的現(xiàn)代化、生產(chǎn)控制的自動化、安全運行的保障網(wǎng)是保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)能耗的重要保障。發(fā)展獨特的企業(yè)文化，樹立自身的企業(yè)形象。由副反應(yīng)而產(chǎn)生的支鏈一般控制在 3050 個。但是，各種方法所使用的原料都是乙炔和乙烯，因此若從所用的單體分類，只有乙炔法和乙烯法。 圖 1 電石法生產(chǎn)氯乙烯設(shè)備 乙炔法的原理為： 7 首先是乙炔氣體的制備，是將大塊的電石進(jìn)行破碎，然后水與電石在發(fā)生器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)式為： 由于工業(yè)條件限制，在乙炔的制備中會伴隨副反應(yīng)，主要的反應(yīng)式如下： 副反應(yīng)所產(chǎn)生的雜志氣體會使乙炔在反應(yīng)過程中容易發(fā)生自燃，并且 會吸附反應(yīng)催化劑 —— 氯化汞，因此，在得到乙炔氣體后，需要對氣體進(jìn)行凈化處理以出去生成的氨氣、磷化氫、硫化氫等雜質(zhì)氣體。 首先，是乙烯和氯氣化合為二氯乙烷 242242 ClHCClHC ?? OHClHCOH C lHC 2242242 ???? 然后是二氯乙烷的裂解，產(chǎn)物為 CHClCH ?2 和 HCl ，反應(yīng)式如下： H C lClHCClHC 222 32242 ?? 9 乙烯法的生產(chǎn)工藝流程如下： 圖 3 乙烯平衡氧氯化生產(chǎn)氯乙烯 乙烯法 法所制備的氯乙烯單體的質(zhì)量較高，環(huán)境污染小且能夠應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)，因此此種方法生產(chǎn)聚氯乙烯聚集了世界聚氯乙烯生產(chǎn)廠商的目光，但是乙烯法生產(chǎn)聚氯乙烯最現(xiàn)實的問題就是是否擁有乙烯資源。 氯乙烯單體聚合方法 如今，全球生產(chǎn)聚氯乙烯的主要聚合方法大致分為五種（本體聚合法、溶液聚合法、乳液聚合法、微懸浮聚合法、懸浮聚合法） [6] 。 根據(jù)調(diào)查，日本在生產(chǎn)聚氯乙烯的工藝中所采取的方法主要也是懸浮聚合，但在西歐某些地區(qū)，則主要采用乳液聚合與本體聚合。本體法較其他幾種方法而言 較為環(huán)保，因為此種方法在生產(chǎn)過程中無需水、分散劑以及各種化學(xué)助劑的加入，不僅減少了能耗，而且可以大幅度提高產(chǎn)品純度，簡化工藝過程。 11 聚合主要工藝 聚合釜大 型化與優(yōu)化散熱 隨著社會的發(fā)展，世界對聚氯乙烯的需求日益增多，這無疑使得傳統(tǒng)的笑醒的反應(yīng)釜已經(jīng)滿足不了人類所需要的產(chǎn)量，因此設(shè)備的大型化已經(jīng)成為一種不可阻擋的趨勢。除此之外，還可以將冷凝管安置在聚合釜內(nèi)部，通入冷凝水，突破以往僅從外壁散熱的概念。但是防黏劑的使用需要后期的不斷加入，并且很難在釜壁上涂覆均勻。在反應(yīng)釜內(nèi)安置兩個攪拌器，可以由此清除單體在死角的殘留，并且，根據(jù)實驗，在兩個攪拌器的扇葉上噴涂一種多酚物質(zhì)，可以大幅度有效的減少粘附物。待反應(yīng)結(jié)束時，加入終止劑阻止單體的進(jìn)一步聚合，然后將剩余的 VC 進(jìn)行回收處理，然后通過離心機(jī)對其進(jìn)行離心分離、通過高溫蒸汽對其進(jìn)行高溫干燥，得到 VC 成品，進(jìn)行再次利用。第一步，對反應(yīng)釜內(nèi)的單體進(jìn)行升溫，簡稱為升溫階段。具體的程序流程見下圖。 給出目標(biāo)為年產(chǎn) 15萬噸聚氯乙烯樹脂，假定每天機(jī)器的工作時間為 24小時，則一年工作 340 天，則一年的工作時間為： 24340=8160（小時）； 按照每年有效工作時間 8000h 計算，則反應(yīng)所需的周期的數(shù)目為： n=8000247。800=187500（千克） 則每個周期所需要的氯乙烯的用量： 187500247。 通常，能量衡算主要就是對反應(yīng)中熱量的衡算，而熱量衡算又是以物料衡算為基礎(chǔ)的，根據(jù)能量衡算，可以對傳熱設(shè)備在單位時間內(nèi)散出或者得到的能量進(jìn)行估計，進(jìn)而根據(jù)熱負(fù)荷合理的選擇傳熱設(shè)備、傳熱方式等?！?)，則根據(jù)公式 Q=Ct=10323460925=109（ J） Q 水 1=C 水 t=1031173025=108（ J） Q1= QVC1+ Q 水 1+Q 助劑 1=109+1010+108=1010（ J） 反應(yīng)總時間 10h 條件 進(jìn)料 出料 時間 2h 2h 總量 645175 千克 644998 千克 VC 234609 千克 46922 千克 PVC 0 187500 千克 去離子水 398836 千克 398836 千克 所需助劑 11730 千克 11730 千克 17 升溫過程所需能量計算 隨著溫度的升高，氯乙烯聚合速率會加大（溫度每升高 10℃ ，聚合速率約為原來的