【正文】 初始 ～ ，結(jié)束 ～ 聚合時間 8～ 12h 轉(zhuǎn)化率 84％ 2. 堿處理 NaOH 濃度 36％～ 42％ 加入量 聚合漿液的 ％～ ％ 溫度 70～ 80℃ 時間 ～ 3. 氣提 氣提溫度：塔頂溫度 80℃ ，塔底溫度 105℃ 。本設(shè)計(jì)會按照不同的季節(jié)合理利用熱量，并對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行合理的保溫和散熱，以獲取最大的收益。一方面物料在熱氣流的作用下，流速越快越容易分散；另一方面物料越是分散，熱交換 面積越大，干燥速率越快。一般經(jīng)汽提后的漿料從汽提塔出來經(jīng)螺旋板換熱器冷卻后溫度為 40～ 50℃ ，適于離心脫水的要求。 離心系統(tǒng) [20] 目前，國內(nèi)外 聚氯乙烯行業(yè)均采用離心機(jī)來完成 PVC 漿料的脫水工藝。當(dāng)壓縮機(jī)的壓力大XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 14 頁 共 81 頁 于尾排壓力時，氯乙烯氣體不經(jīng)過水環(huán)壓縮機(jī)，而是通過直通閥直接進(jìn)入一、二級冷卻器，當(dāng)壓縮機(jī)入口壓力小于尾排壓力時，關(guān)閉直通閥，啟動水環(huán)壓縮機(jī)，打開氣水分離器出口閥，抽氣體進(jìn)入一級冷卻器。該技術(shù)采用壓縮、冷凝法。 XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 12 頁 共 81 頁 表 135 m3 聚合釜生產(chǎn) PVC 樹脂使用原料 原料名稱 規(guī)格 來源 VCM 單體 純度 ≧ %，二氯乙烷 ≦ 20ppm， 水 ≦ 100ppm，乙炔 ≦ 現(xiàn)購 脫鹽水 PH 值 ~7，電導(dǎo)率 ≦ /cm，鐵 PVA 醇解度 (mol)80177。聚合體系中添加 CaCO3后，在聚合溫度和引發(fā)劑用量相同的條件下，達(dá)到相同 壓差 (△P)所需的聚合時間隨 CaCO3用量的增加而縮短?！?以內(nèi)，這樣使聚合度分布集中，易于加工，產(chǎn)品熱穩(wěn)定好。 涂釜劑的影響 [23] 涂壁效果不好易造成粘釜，粘釜會導(dǎo)致聚合釜傳熱系數(shù)和生產(chǎn)能力降低；粘釜料若混入產(chǎn)品中，會導(dǎo)致塑化加工中不塑化的 “ 魚眼 ” 產(chǎn)生，影響產(chǎn)品外觀及內(nèi)在質(zhì)量；粘釜物的清理將延長聚合釜的輔助時間及增加人工勞動強(qiáng)度，降低設(shè)備的利用率。分散劑用量的選擇，要根據(jù)聚合釜的形狀、大小、攪拌狀態(tài)以及產(chǎn)品要求而定。 聚合體系中氧的影響 [23] 氧對氯乙烯聚合起阻聚作用，氯乙烯單體易吸收氧，而生成平均聚合度低于10 的氯乙烯過氧化物。 氯乙烯懸浮聚合生成聚氯乙烯過程中的影響因素 純水的影響 [23] 入料的水質(zhì)直接影響樹脂產(chǎn)品的質(zhì)量，如硬度 (表征水中金屬等陽離子含量 )過高，會影響產(chǎn)品的電絕緣性能和熱穩(wěn)定性；氯根 (表征水中陰離子含量 )過高，特別是對于聚乙烯醇分散體系，易使顆粒變粗，影響產(chǎn)品的顆粒形態(tài)；純水的 PH 值影響分散劑的穩(wěn)定性，較低的值對明膠有明顯的破壞作用，較高或較低的值都會引起聚乙烯醇的部分醇解，影響分散效果及顆粒形態(tài)，還會影響引發(fā)劑的解速率。 間歇式操作 間歇法工藝流程具有生產(chǎn)品種靈活多樣、工藝挖掘潛力大等諸多優(yōu)點(diǎn)。 懸浮法 PVC 的發(fā)展趨：在工業(yè)化生產(chǎn) PVC 時，以懸浮法產(chǎn)量最大，懸浮法生產(chǎn)具有設(shè)備投資少和產(chǎn)品成本低等優(yōu)點(diǎn)。m 的聚氯乙烯次級粒子。聚合分 2步 進(jìn)行，第 1 步在預(yù)聚釜中加人定量的 VCM 單體、引發(fā)劑和添加劑，經(jīng)加熱后在強(qiáng)攪拌 (相對第 2 步聚合過程 )的作用下，釜內(nèi)保持恒定的壓力和溫度進(jìn)行預(yù)聚合。為了進(jìn)一步縮短聚合周期，提高生產(chǎn)效率，清釜和密閉加料出料工藝的研究也取得了新進(jìn)展。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) )。攪拌采用 7 層攪拌器，等距安裝在中心軸上。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。其NOXOLWSW 和 NOXOLETH 的防粘釜劑系列十分著名。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。特別是錦化與錦化機(jī)聯(lián)合開發(fā) 的 大釜在國內(nèi)得到廣泛使用，小型釜所占比重逐步下降 [10]。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。 2020 年全球產(chǎn)量達(dá) 3130 萬噸，需求量達(dá) 3117 萬噸。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。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 懸浮聚合法年產(chǎn) 30 萬噸聚氯乙烯 車間工藝設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 學(xué) 院： 專 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 2020 年 6 月 14 日 XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 懸浮聚合法年產(chǎn) 30 萬噸聚氯乙烯車間工藝設(shè)計(jì) 摘要 本 文概述了 聚氯乙烯的 性質(zhì) 、 應(yīng)用、發(fā)展 狀況、工藝進(jìn)展以及聚合過程中的影響因素 ， 在此基礎(chǔ)上 確定了聚氯乙烯 懸浮聚合 的生產(chǎn)工藝 路線和相關(guān)參數(shù) 。 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 。 2020 年 7 月全球約有 50 個國家、 150 個廠家生產(chǎn)聚氯乙烯，這一數(shù)據(jù)還在不 斷攀升 [4]。 國內(nèi)聚氯乙烯懸浮聚合的工藝進(jìn)展 國 內(nèi) PVC 生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展近幾年來一直呈現(xiàn)良好的勢頭。1978 年齊魯石化率先引進(jìn)信越 127m3大釜， 隨后錦化、北二化引進(jìn)古德里奇 70. 5m3大釜。 從綜合技術(shù)方面上看，日本公司具有較高的水平并各具特色。 從防粘釜技術(shù)層面上看，意大利的賽斯 (Cirs)公司居世界領(lǐng)先地位。其流程概況是：流程主體為兩個或三個串聯(lián)的塔式反應(yīng)器。主要目的是避免氣液界面形成粘壁聚合物。第二反應(yīng)器的工藝作用僅僅是為了使聚合進(jìn)一步進(jìn)行，單體轉(zhuǎn)化率控制在 30％~35%；第一反應(yīng)器的長徑比為 10:1，采用電化拋光表面處理，材料為不銹鋼。反應(yīng)時加入酒石酸、 NaNO2等抑垢劑。平均聚合周期約為 。 本體聚合生產(chǎn)工藝 [20] 本體聚合生產(chǎn)工藝，其主要特點(diǎn)是反應(yīng)過程中不需要加水和分散劑。m，主要是 20~40181。現(xiàn)在懸浮法聚氯乙烯品種日益廣泛，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，除了通用型的樹脂外，特殊用途的專用樹脂的開發(fā)越來越引起 PVC 廠家的關(guān)注，球形樹脂、高表觀密度建材專用樹脂、消光樹脂、超高 (或超低 )分子質(zhì)量樹脂等已成為開發(fā)的熱點(diǎn) [21]。其技術(shù)開發(fā)的核心，依然是如何開發(fā)新型引發(fā)劑、分散劑、防粘釜劑以及其它助劑，以提高聚合反應(yīng)速率，縮短聚合生產(chǎn)周期；關(guān)鍵工藝技術(shù)所面臨的也還是傳熱和攪拌這兩個基本問題。 本設(shè) 計(jì)采用的是間歇式操作方式。氯乙烯單體中的高沸物主要為二氯乙烷和乙醛，單體中含量低時，可以清除 PVC大分子端基雙鍵，對 PVC 熱穩(wěn)定性有好處，二氯乙烷和乙醛等高沸物在較高含量下才顯著影響聚合度及反應(yīng)速率。 分散劑的影響 [23] 分散劑及適當(dāng)?shù)臄嚢鑿?qiáng)度可以優(yōu)化 VCM 液滴的分散，提高 PVC 顆粒粒徑的規(guī)整度、顆粒的多孔性和干流動性，改善 PVC 的塑化性能，提 高 PVC 的白度和加工性能。目前大部分生產(chǎn)企業(yè)選用復(fù)合引發(fā)劑體系，盡量避免反應(yīng)放熱峰的出現(xiàn)或盡量減小峰高，使反應(yīng)速率盡可能均勻，這樣聚合反應(yīng)熱就能及時移出，達(dá)到安全平穩(wěn)生產(chǎn)的目的。聚合反應(yīng)溫度控制在 177。而且對無機(jī)熱穩(wěn)定劑改性效果越好 (如用硅烷或鋁酸酯改性 )，對聚合的影響越小，聚合轉(zhuǎn)化率也越高。 1. 135 m3聚合釜原料的選用標(biāo)準(zhǔn) 選用的 135 m3聚 合釜生產(chǎn) PVC 樹脂使用原料如表 [26]。 氯乙烯單體回收冷凝系統(tǒng) [20] 1. 回收氯乙烯（ VCM）單體的選用 參考邴涓林等 [1,3]對國內(nèi)各 PVC 生產(chǎn)廠的回收技術(shù)，即傳統(tǒng)的回收技術(shù)、日本信越回收技術(shù)和美國古德里奇回收技術(shù)的介紹，本設(shè)計(jì)采用主流的美國古德里奇回收技術(shù)。單體貯槽出口管通過氣動閥與原有單體泵入口管相連，按比例送入聚合釜，單體貯槽設(shè)有分水缸，每次壓料前向單體水分離器 排水 1 次，單體水分離器夾套通熱水，排空管接入氣柜，水要不定期排至地溝。現(xiàn)有的塔式汽提技術(shù)基本上是引進(jìn)技術(shù)，或在消化、吸收引進(jìn)技術(shù)后再創(chuàng)新。但進(jìn)料溫度也不能過低，否則會嚴(yán)重影響干燥器床溫的穩(wěn)定，同時增加干燥系統(tǒng)的能耗。氣流干燥器實(shí)際上就是一根長管，約五分之一部分的管徑較細(xì)，屬加速干燥段。 工況溫度的選擇 根據(jù)王振華等 [27]對太原市 1916～ 2020 年氣溫變化規(guī)律研究溫度的研究可知，太原市春季平均溫度變化范圍為： ~℃ ；夏季平均溫度變化范圍為：~℃ ；秋季平均溫度變化范圍為： ~℃ ；冬季平均溫度變化范圍為：﹣ ~﹣ ℃ 。聚合釜內(nèi)物料即被輸送到出料罐，大部分未反應(yīng)的 VCM在此被回收，帶有未反應(yīng) VCM 的漿料隨后被泵送到汽提塔進(jìn)料罐，繼續(xù)回收未反應(yīng) VCM，殘留的 VCM 在漿料汽提塔內(nèi)脫除并被送往回收系統(tǒng)，來自汽提塔的漿料通過離心機(jī)將大部分水脫去，進(jìn)入流化床干燥器，合格的樹脂送至成品料倉，包裝出廠。a1 生產(chǎn)時間： 300d 引發(fā)劑VCM分散劑緩沖劑脫鹽水終止劑防粘釜劑反應(yīng)調(diào)節(jié)劑消泡劑注入水 回收 VCM損失 PVC引發(fā)劑VCM分散劑緩沖劑脫鹽水終止劑防粘釜劑反應(yīng)調(diào)節(jié)劑消泡劑PVC圖 聚合釜物料平衡圖 反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量計(jì)算 本設(shè)計(jì)引發(fā)劑 (%單體質(zhì)量 )全部結(jié)合到聚合物中，并且單體 84%轉(zhuǎn)化為聚合物。 表 混料槽物料衡算一覽表 物料名稱 進(jìn)料 kg/B 出料 kg/B VCM 100240 12530 水 105 蒸汽（水助劑） 其它助劑 4800 0 堿液 PVC XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 22 頁 共 81 頁 回收 VCM 0 87710 損失 PVC 0 合計(jì) 汽提塔物料衡算 [16,34] 物料平衡圖 汽提塔的物料平衡圖 。K1 ， 105 ℃ 時 的 焓 值H=。 物料衡算表 離心部分 物料衡算一覽表 。 PVC PVC H2O H2O 脫去水 損失 PVC 圖 沸騰干燥物料平衡圖 干燥前后各物質(zhì)的質(zhì)量計(jì)算 [31] 氣流干燥損失的 PVC 量為： 104=。 對篩分包裝部分做物料衡算知：物料衡算結(jié)果是正確的，見表 。 物料衡算表 沸騰干燥部分 物料衡算一覽表 。 已只氣流干燥后的含水量為 3%，則含水量為： 。 表 汽提塔物料衡算一覽表 物料名稱 進(jìn)料 kg/h 出料 kg/h PVC 水 蒸汽 XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 24 頁 共 81 頁 分散劑等其它助劑 VCM 回收 VCM 0 損失 PVC 0 合計(jì) 離心部分物料衡算 物料平衡圖 離心部分的物料平衡圖 。℃ ) 密度 /(g/cm3) 蒸汽壓 /(kpa) 汽化熱 /( kJ /mol) 80 1496 120 2214 表 水蒸氣的部分物性參數(shù) 溫度 /℃ 熱容 Cp/(kJ/kg 表 聚合釜物料衡算一覽表 物料名稱 進(jìn)料 kg/B 出料 kg/B VCM 105 100240 脫鹽水 105 105 引發(fā)劑 終止劑 分散劑 PH緩沖劑 反應(yīng)調(diào)節(jié)劑 防粘釜劑 消泡 劑 PVC 0 損失 PVC 0 合計(jì) 混料槽物料衡算 [16,31,34] 物料平衡圖 混料槽的物料平衡圖 ?！? 反應(yīng)時間： 7h 原輔材料：脫鹽水，單體氯乙烯 (VCM)，分散劑聚乙烯醇 (PVC)， PH 調(diào)節(jié)劑碳酸氫銨和氨水，聚合物分子量調(diào)節(jié)劑 (錯誤 !未找到引用源。在化學(xué)工程中，設(shè)計(jì)或改 造工藝流程和設(shè)備，了解和控制生產(chǎn)操作過程，核算生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)效益，確定主副產(chǎn)品的產(chǎn)率，確定原材料消耗定額，確定生產(chǎn)