【正文】 （ 4）粘合劑與密封膠：聚氯乙烯糊樹脂及改性樹脂與其他化工原料相結(jié)合，制成的粘合材料經(jīng)化學處理后可用于制造汽車上的 密封膠。 （ 6）糊制品：將聚氯乙烯糊樹脂分散在液體增塑劑中，使其溶脹塑化而成增塑溶膠，加入穩(wěn)定劑、填料、著色劑等，經(jīng)充分攪拌、脫氣泡后配成糊，再用浸漬、澆鑄等加工成各種制品，還可以將聚氯乙烯糊樹脂加熱后，再加入其他 輔助材料，制成一次性用手套等醫(yī)療器材，以及其他材料的墊襯材料。由于各國加工與應用情況不同， PVC 糊樹脂的生產(chǎn)量占 PVC總量也各不相同。 德國25%中國14%法國13%美國13%日本9%其它26% 德國中國法國美國日本其它 圖 2020 年世界 PVC 糊樹脂產(chǎn)能分布情況 從生產(chǎn)方法來看，已開發(fā)了乳液種子聚合法、乳液連續(xù)聚合法、乳液無種子聚合法、微懸浮聚合法、種子微懸浮法、乳液徽混合法等等。隨著 PVC 糊樹脂應用開發(fā)的不斷深人 ， 市場對 PVC 糊樹脂的需求量也大大增加 ， 反過來也促進了 PVC糊樹脂生產(chǎn)的發(fā)展。摻混樹脂生產(chǎn)方法不盡相同，有懸浮法、本體聚合法、乳液法等，所得摻混樹脂大多摻混到 PVC 糊樹脂中一同出售 ， 即能改善產(chǎn)品性能 ， 又能降低成本。在 20 世紀 50~70 年代共建有 8個生產(chǎn)廠，生產(chǎn)規(guī)模為 100~500 t/a，生產(chǎn)工藝以種子乳液法為主，只可生產(chǎn)三個型號的 PVC 糊樹脂。生產(chǎn)工藝以種子乳液聚合為主，其他的還有連續(xù)乳液、微懸浮法等，絕大多數(shù)為電石原料路線。 國內(nèi) PVC 糊樹脂產(chǎn)能與產(chǎn)量雖然得到了快速增長，但我國 PVC 糊樹脂進口量每年仍在 13 萬 ~15 萬噸上下浮動，進口量最高年份甚至接近了 16 萬噸。 除普通型的聚氯乙烯糊狀樹脂外，其他相關改性產(chǎn)品如摻混樹脂、氯醋酸樹脂等，由于其具有的獨特的性能而在汽車塑溶膠、 PVC 方快地毯、 印花 油墨 、人造革底糊和邊糊、壁紙、人造革、浸漬制品中，其用量將隨著應用開發(fā)力度的不斷加大而增加，大量取代進口 。 第二、有利于加速企業(yè)管理與國際接軌。氯乙烯單體（ VCM）作為大宗化工產(chǎn)品在全球流通，總貿(mào)易量已達到 萬 t/a。不僅 VCM 如此，電石、鹽、化學助劑、 EDC 和一些關鍵設備也將如此，有利于企業(yè)執(zhí)行全球采購策略。以下是 2020 年 3 月份我國 PVC 糊樹脂的價格 [4]，如表 ： 表 2020 年 3 月我國 PVC 糊樹脂的價格 產(chǎn)品來源 規(guī)格 市場價格 （ 元 /噸） 沈陽 化工 手套料 10100～ 10200 皮革料 10200 安徽氯堿 1702 貨源 9900 1152 貨源 10000 1311 貨源 13000 德國進口 C69CQ,E70CQ,E74CC,E72CF 12020～ 13000(上海 ) LG 1120/1752 12600(上海 ) 天津化工 各類袋裝料 10200～ 10300 上海氯堿 各類袋裝料 11000 西安化工 各類袋裝料 9700 今年 2 月份，由于 PVC 糊樹脂下游加工企業(yè)受到春節(jié)假期的影響基本處于停工狀態(tài)，供需關系的變化 使得生產(chǎn)企業(yè)銷售面臨一定的壓力，部分企業(yè)在庫存壓力偏大的情況下對核心用戶的出貨價格有一定的優(yōu)惠，部分企業(yè)部分型號的價格已經(jīng)在10000 元 /噸以下。每年春節(jié)過后，作為外出務工人員較多的華南地區(qū)都要面臨招工困難的問題，但目前該地區(qū)工廠的招工問題已經(jīng)解決，下游加工企業(yè)的開工率將不斷提升，糊樹 脂市場逐步進入需求旺季。國內(nèi)企業(yè)近幾年擴產(chǎn)擴能迅速，今年二季度上海氯堿新增 4 萬噸項目將投入生產(chǎn)，天津渤天化工新增 6 萬噸項目三季度投產(chǎn)，另外東北高新將有 萬噸糊樹脂裝置二季度投入生產(chǎn)，今年總計新增產(chǎn)能將在 10 萬噸以上，市場競爭激烈。 總體分析，目前的市場是利空利好消息交織，雖然市場需求整體向好，但也不能盲目樂觀。由于 PVC糊樹脂具有較好的分散性并且成糊性優(yōu)良因此用途非常廣泛。通過該途徑，使自己具有一定的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題以及對工廠主要車間的初步設計能力。隨著世界科技水平的逐步提高，各國不斷開發(fā)新技術、新設備，并對現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝進行改造，通過調(diào)整工藝配料和聚合條件，生產(chǎn)出更具有針對性和良好糊性能的樹脂，進一步減少均化物料量、提高單釜含固量、提高生產(chǎn)效率、降低能耗、改進樹脂生產(chǎn)的后處理工藝、提高生產(chǎn)的膠乳穩(wěn)定性等。 本次設計主要分為四個工序：原料配制工序、種子制備工序、聚合工序、脫氣工序。在有種子存在的條件下，如果乳化劑用量及加料量控制適當，不在生成新的粒子時 ， 單體聚合生成新的聚合物 都在種子上增長。操作方式為間歇操作。 D、乳化劑的選擇 ： 在氯乙烯乳液聚合中，乳化劑非常重要。 聚合反應機理及影響反應的因素 A、聚合反應機理 ： 氯乙烯聚合反應屬于連鎖聚合反應，其總反應式為： 年產(chǎn) 2 萬噸 PVC 糊樹脂聚合工藝設計 11 CH 2 CHCln ( C H C H )Cln2 B、影響反應的因 數(shù) ： 在氯乙烯聚合中，嚴格控制聚合條件，以減少生成新粒子的幾率。由于聚合過程中，采用銅作為催化劑，但銅離子只適用于堿性條件下的氯乙烯乳液聚合，因此，需控制 PH 值為 ～。車間設備采用露天與產(chǎn)房相結(jié)合的原則。5℃ ），經(jīng)過一冷（〈 40℃ ）和二冷（ 35℃冷鹽水）后，冷卻至 14177。 乙炔工段 乙炔發(fā)生工段主要有兩個工序：乙炔 發(fā)生工序和乙炔清凈工序。電石遇到發(fā)生器內(nèi)大量的水而迅速反應產(chǎn)生乙炔氣體，由發(fā)生器頂部溢出，經(jīng)過泥漿分離器、冷卻塔氣液分離器進入氣柜。 HCl氣體與乙炔氣體經(jīng)混合塔充分混合后，進入轉(zhuǎn)化器進行反應生成氯乙烯氣體，之后進入除汞器中除去催化劑汞，再分別進入水洗塔和堿洗塔，除去氣體中未反應的氯化氫氣體和一些酸性物質(zhì)。從市場上購買來的濃度為 20%的氨水儲存在氨劑貯槽中，以氮氣作為保護氣體。從種子乳漿槽中出來的種子乳漿經(jīng)過種子計量泵過濾器過濾后，由種子計量泵輸送到種子計量槽中，通過計量槽輸送 到各聚合釜。 脫氣工序： 脫氣工序中主要設備是卸料槽，從聚合釜中過來的乳漿含有雜質(zhì)，必須要經(jīng)過卸料槽進行排氣剝離，除去未反應單體和雜質(zhì)。之后，純產(chǎn)品直接進入旋風分離器，而帶雜質(zhì)的膠乳經(jīng)過袋濾器后也進入旋風分離器。因為 VCM蒸汽密度比空氣大，所以在設計時要防止在封閉空間內(nèi)存在 VCM。在開始生產(chǎn)前要對管線、泵、閥門等進行仔細吹掃。 ② 生產(chǎn)人員必須熟悉相關 崗位消防措施的種類及存放位置，并能熟練正確使用，了解現(xiàn)場物料的性質(zhì)。 二、膠乳粒子的分布對 PVC 樹脂質(zhì)量的影響 種子乳液法生產(chǎn)的成品膠乳的粒徑是呈雙峰分布的，大小粒子的粒徑分布是否合理是評價成品膠乳內(nèi)在質(zhì)量的一項重要指標，所以在使用品質(zhì)較好的種子的前提下，還要嚴格控制好初始乳化劑的加入量，只有兩者的使用量合理匹配，才能生產(chǎn)出質(zhì)量較好的 PVC 樹脂。當乳化劑加入量過低時，僅部分膠乳粒子表面被乳化劑分子覆蓋保護，易造成大部分膠乳凝聚，甚至出現(xiàn)破乳情況；而乳化劑加入量過多又會造成反應劇烈，不易控制，使小粒子數(shù)增多，粒 徑分布不合理，同樣會影響樹脂質(zhì)量。 (3)影響種子粒徑大小相當明顯的 Cu 劑由工藝人員專門配制，并且配制的種子Cu劑只用在種子生產(chǎn)中，使每批種子使用的 Cu劑濃度保持一致。 三、對前期不反應或反應極弱的現(xiàn)象采取的措施 (1)保證單體質(zhì)量滿足入料要求。 四、對乳化劑瞬時加入量進行調(diào)整 乳化劑用量為 %~%單體，采用復合乳化劑體系，在聚合過程中先加入一半乳化劑，聚合結(jié)束再加入另一半。 聚合配方 [6] 表 聚合配方列表 原 料 用 量 氯乙烯單體 100 介質(zhì)（水） 110～ 140 引發(fā)劑 催化 劑 乳化劑 后混合劑 種子 一代 1 二代 2 操作周期 年產(chǎn) 2 萬噸 PVC 糊樹脂聚合工藝設計 19 （ 1） 聚合操作時間估計 表 聚合釜操作時間統(tǒng)計表 加水及配料 15 分 加單體 15 分 攪拌 10 分 升溫 30 分 反應 8 小時 出料 20 分 清釜置換 50 分 共計 10 小時 20 分 （ 2） 出料系統(tǒng) 沉析時間估計 表 出料系統(tǒng)操作時間統(tǒng)計表 排氣、加料、回收 1 小時 升溫 1 小時 保溫 小時 冷卻 小時 出料 6 小時 共計 9 小時 （ 3） 干燥時間估計 干燥 約 3 小時 通過上述數(shù)據(jù)計算可得，整個 PVC 糊樹脂生產(chǎn)周期約為 22 小時 20 分，但在實際生產(chǎn)過程中，在聚合的同時可以進行脫氣和干燥，所以每生產(chǎn)一批料約需要 12 小安徽建筑工業(yè)學院 本科生 課程 設計 20 時，取每天生產(chǎn) 2 批 。因此，可以計算得到聚合釜平均每天能夠生產(chǎn)乳漿： 86 77 1 2 17 35 42kg?? 式（ ） 乳漿的固含量為 %， PVC 糊樹脂顆粒密度為： 31 /1400 mkg?? 水的密度為： 32 1000 /kg m? ? 乳漿的密度為： 0 . 3 6 1 1 4 0 0 0 . 6 3 9 1 0 0 0m? ? ? ? ? 式（ ） /kg m? 查找資料 [7]得，攪拌釜反應器的裝料系數(shù)可以取 ～ [7]。標準橢圓封頭的直邊高度與封頭的直徑有關： 封頭的高度： 封頭側(cè)面積： D 封頭體積： D 從力學角度，標準橢圓封頭的應力分布均勻，封頭的強度與和其相連的筒體強度相等，所以攪拌反應器的封頭大都選用標準橢圓封頭。 （ 3） 、選擇長徑比（ H/D） H——釜體總高度（包括封頭高度） D——釜體直徑 一般攪 拌釜的長徑比為 1～ 2，在本次設計中初步選擇長徑比 H/D=[10] （ 4） 、計算釜體內(nèi)徑 PVC 糊樹脂聚合工藝操作方式為間歇操作，反應液體積 RV 為 3m ，反應釜總體積 TV 為 3m ，每臺反應釜體積 TiV 24 3m 。s； 飽和蒸汽壓 P= 無毒無腐蝕性 經(jīng)離心泵輸送的水的流速范圍為 1～ 2m/s 管的內(nèi)徑為 200mm （ ⅱ ）離心泵的特性 [11] 流量： ～ 30000 hm/3 ，流量不 穩(wěn)定； 揚程： 10～ 2600m，對應一定流量只能達到一定揚程； 效率： ～ ，在設計點最高，偏離愈遠，效率愈低； 使用范圍：黏度較低的各種介質(zhì) 流量的確定 已知水的流速 u 為 1～ 2m/s，取流速為 ，且管徑 d 為 200mm， 流量 Vq 的計算公式為： 42udqV ?? 式（ ） 其中， d——管內(nèi)徑， m； Vq ——體積流量， sm/2 ； U——流速， m/s 將數(shù)據(jù)代入上述公式得： 2 33 . 1 4 0 . 2 1 . 6 0 . 0 5 /4Vq m s???? 式（ ） 即 3180 /Vq m h? 在選擇泵的型號時，應以 正常流量的 ～ 倍為依據(jù)，故 泵的流量為 318 0 1. 1 19 8 /vQ m h? ? ? 式（ ） 安徽建筑工業(yè)學院 本科生 課程 設計 36 揚程的確定 圖 聚合釜夾套泵流程 如圖，取 21,zz 兩截面， 根據(jù)伯努力方程式得： ????????fhuuPPgzzW 2)(21221212 ? 式（ ） 其中， W——外加機械能 ， J/kg； 21,zz ——所選取 兩 截面距離地面的高度 ， m； 21PP， ——所選取 兩 截面的壓力 ， Pa； 21,uu ——所選取兩截面的 液體流速， m/s； ?fh ——兩截面間管路中的壓頭損失， J/kg 由于聚合釜夾套泵是循環(huán)泵，所選取的兩截面為同一截面。經(jīng)查表 [8]可得： 。 軸功率及電機的計算 安徽建筑工業(yè)學院 本科生 課程 設計 38 泵有效功率的計算公式為： gHQP Ve ?? 式（ ） 其中，