【正文】 9 氯乙烯的燃燒性能 .................................................................................................. 59 安全措施 .................................................................................................................. 59 第七章 經(jīng)濟核算 ......................................................................................61 第八章 總 結(jié) ……………………………………………… …… ………… 65 致 謝 ………………………………… …… ……………… …… ...……… … 66 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第一章 緒 論 聚氯乙烯 (PVC) 聚氯乙烯工業(yè)在國民經(jīng)濟中的作用 合成樹脂是塑料工業(yè)的基本原料，在一定條件下塑制成一定形狀的材料，在常溫下它的形狀不變，是材料工業(yè)的重要組成部分。 （ 4） 用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，如地膜、大棚等，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供保障。 1920 年，德國研究聚氯乙烯已相當(dāng)活躍，這 時美國聯(lián)碳化學(xué)公司與杜邦公司對氯乙烯聚合物的制備發(fā)表了專利。 德國法本公司于 1932 年采取乳液聚合法生產(chǎn)聚氯乙烯，定名為 “伊奇利特 ”(Igelit)，以后于 1933 年美國碳化物和碳化學(xué)公司系統(tǒng)的 “貝克菜特 ”(BAKBLITE)公司等用溶液聚合法建立了小型工廠，商品定名為 “維尼 ”利特 (ViNYILITE)。又它是氯堿行業(yè)耗 “氯 ”的大戶，對氯堿平衡起著舉足輕重的作用。屆時 中國的聚氯乙烯無論是產(chǎn)量還是市場消費都會躍居世界第一位，中國的聚氯乙烯有著璀璨的前景。通過擠壓成型生產(chǎn)雙壁式內(nèi)管是一種新技術(shù)，在滿足高強度的情況下可以減輕管材質(zhì)量。乳液 PVC 明顯加快了物料的成形過程，提高了熔融均勻度，減少了流水作業(yè)的故障，也提高了抗靜電能力。 一種微細(xì)孔徑的超細(xì)粉末 PVC 專用料通過添加增塑劑可形成用于涂料的孔隙率穩(wěn)定的糊狀樹脂，這種糊狀樹脂基體可著色或加熱成形，同 時可以熔融成 PVC 軟制品。 表 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) GB576193 型號 平均聚合溫度/℃ 粘數(shù) /（ ml/g） K 值 聚合度 /P 參考用途 SG1 482 154～144 77～75 1800～1650 高級電絕緣材料 SG2 505 143～136 74～73 1650～1500 電絕緣材料，一般軟制品 SG2 530 135～127 72～71 1500～1350 電絕緣材料，農(nóng)膜，塑料鞋 SG4 565 126～119 70～69 1250～1150 一般薄膜，軟管，人造革，高強度硬管 SG5 580 118～107 68～66 1100～1000 透明硬制品，硬管，型材 SG6 618 106～ 96 64～63 950～ 850 唱片，透明片，硬板，焊條，纖維 SG7 655 95～ 87 62～60 850～ 750 吹塑瓶，透明片，管件 SG8 685 86～ 73 59～55 750～ 650 過氯乙烯樹脂 氯乙烯（ VC） 氯乙烯是生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂的原料，本設(shè)計就是電石法合成聚乙烯的合成氯乙烯單體的工段。在此溫度下固態(tài)升汞可以直接升華變成蒸氣態(tài)。如前所述，純的升汞對合成反應(yīng)并無催化作用，純的活性炭也只有較低的催化活性，而當(dāng)升汞吸附于活性炭表面后 (比表面積下降到 600～ 800m3/g，即具有很強的催化活性。水分還易使催化劑結(jié)塊，降低催化活性，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化器阻力上升，使乙炔流量增高產(chǎn)生困難。 因此，原則上應(yīng)盡量將原料氣中含氧量降低到最低值甚至零。 ⅲ 空間流速 空間流速是指單位時間內(nèi)通過單位體積催化劑的氣體量 (氣體量習(xí)慣以乙炔量來表示，其單位為 m3 乙炔／ m3 催化劑 2 ℃ ，乙炔氯化氫混合氣在此溫度下，部分水分以 40%鹽酸排 出，部分則夾帶于氣流中，進入串聯(lián)的酸霧過濾器中，由硅油玻璃棉捕集器分離，然后混合氣經(jīng)石墨冷卻器，由流量計控制進入串聯(lián)的第一組轉(zhuǎn)化器，在列管中填裝吸附于活性炭上的升汞催化劑，在催化劑的作用下使乙炔和氯化氫合成轉(zhuǎn)化為氯乙烯，第一組出口氣中尚有 20～ 30%未轉(zhuǎn)化的乙炔，再進入第二級轉(zhuǎn)化器繼續(xù)轉(zhuǎn)化，使出口處未轉(zhuǎn)化的乙炔控制在 3%以下，第二組轉(zhuǎn)化器填裝活性較高的新催化劑，第一組則填裝活性較低的，即由第二組轉(zhuǎn)化器更換下來的舊催化劑即可。就拿美國為例，聚氯乙烯生產(chǎn)工藝中，懸浮聚合占 % ，本體聚合占 % ，乳液和微懸浮聚合占 % ，溶液聚合占 %。聚合反應(yīng)結(jié)束后，對未反應(yīng)的氯乙烯進行回收。這種方法有溶劑回收和使用時氯乙烯單體污染問題，并且生產(chǎn)成本高，所以僅適用于特殊用途。使液體氯乙烯 (在壓力下 )以微珠形狀懸浮于水介質(zhì)中。 （ 2） 鏈的增長： 具有活性的初級自自基很快與氯乙烯分子結(jié)合形成長鏈，這一過程稱之為鏈的增長。 + 1520kcal/gmol() 鏈的增長，是聚合反應(yīng)的主要過程，該過程是放熱反應(yīng)，需要外界冷卻將反應(yīng)熱移出。+ R（ CH2CHCL） mCH2CHCL只有在提高引發(fā)劑的濃度和聚合反應(yīng)后期單體濃度下降以后，大分子自由基發(fā)生雙分子偶合鏈終止反應(yīng)的可能性才增加。 引發(fā)劑種類和用量主要用來調(diào)節(jié)聚合速度或周期。 影響聚氯乙烯顆粒形態(tài)的主要因素 （ 1） 溫度： 聚合反應(yīng)的溫度對聚合反應(yīng)的速度有很大影響。 一般溫度波動 177。 由攪拌漿葉旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的剪切力可以使單體均勻地分散并懸浮成微小的液滴。對于氯乙烯懸浮聚合，攪拌的循環(huán)量是根據(jù)釜型的不同而異。樹脂顆粒形態(tài)上，也有異型粒子，粒度分布過寬。轉(zhuǎn)化率較高后，如＞ 30％，皮膜強度增加，聚并減少，漸趨。以求制得粒度分布較窄的樹脂。 攪拌還可以提供一定的 循環(huán)量，使釜內(nèi)物料在軸向、徑向均勻流動和混合，使釜內(nèi)各部溫度分散均一。 （ 2） 攪 拌： 在氯乙烯懸浮聚合中，攪拌是個主要的條件。在正常的聚合反應(yīng)溫度范圍內(nèi) (4565℃ )，聚氯乙烯的平均分子量與引發(fā)劑濃度、轉(zhuǎn)化率關(guān)系不大，而主要決定于溫度。分散劑兼有降低表面張力和保護膜強度的性質(zhì)，表面張力的降低有利于液滴的繼續(xù)分散，一定的膜強度可以防止某一轉(zhuǎn)化率下 PVCVCM 粒子的粘結(jié)?！?內(nèi)，最好在 177。 當(dāng) PVC 大分子自由基在鏈增長中，達到某一個 “臨界值 ”，即其鏈節(jié)上超過 3 個以上的氯乙烯分子時，成為了不溶于單體，而可被單體溶脹的粘膠體從單體中沉析出來。+ R（ CH2CHCL） m1 CH2CHCL 其總反應(yīng)式為： RCH2CHCL5～ 8kcal/gmol(～ ) 引發(fā)劑的分解及初期自由基形成是吸熱反應(yīng)。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 表 主要聚合工藝特性比較 序號 項目 懸浮法 本體法 乳液法法 微懸浮法 1 工業(yè)類型 間歇 間歇 間歇 間歇 2 生產(chǎn)能力（萬 t/a） 20 10 5 5 續(xù)表 2 序號 項目 懸浮法 本體法 乳液法法 微懸浮法 3 反應(yīng)器 / m3 6133 第一 第二 138 563 635 635 （ 1） 類型 立式 立式 立式 立式 （ 2） 效率 /t/a/ m3 251 283 238 238 4. 反 應(yīng) 條 件 溫度 /℃ 57 67 70 52 50 時間 /h 10 批量時間 /h 轉(zhuǎn)化率 /% 總收率 /% 5. 原 料 (以 氯 乙 烯 計） (1) 氯乙烯 (2) 水 — (3) 引發(fā)劑 Ⅰ — (4) 懸浮劑 Ⅰ — (5) 懸浮劑 Ⅱ — (6) 乳化劑 Ⅰ — — (7) 乳化劑 Ⅱ — — (8) 乳化劑 Ⅲ — — 氯乙烯懸浮聚合反應(yīng)機理 氯乙烯懸浮聚合是以 EHP、 CNP 等為引發(fā)劑的自由基鏈鎖反應(yīng)。待達到預(yù)定的轉(zhuǎn)化率時停止反應(yīng)，回收未聚合單體，聚合所得膠乳經(jīng)噴霧干燥即得產(chǎn)品。由于本體聚合過程中物料狀態(tài)是由低粘液相逐漸變成粘稠而最終形成粉料，所以聚合就被分為 “預(yù)聚合 ”和 “后聚合 ”兩個過程，預(yù)聚合是在一個有劇烈攪拌的立式反應(yīng)釜中進行，反應(yīng)熱靠反應(yīng)釜冷卻水套及回流冷凝器傳出。 緩沖器 乙炔砂封 混 合 器 石墨冷卻器 多筒過濾器 石墨預(yù)熱器 轉(zhuǎn)化器 除汞器 水洗塔 堿洗塔 冷卻器Ⅱ 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 到目前為止，世界上 PVC 生產(chǎn)的聚合工藝主要有 5 種，即懸浮、本體、乳液、微懸浮及溶液聚合工藝。此時，既能保證乙炔有較高的轉(zhuǎn)化率，又能保證高沸點副產(chǎn)物含量減少。但是，過高的溫度易使催化劑吸附的氯化高汞升華而隨氣流帶逸，降低催化劑活性及使用壽命；此外，在較高溫度下，催化劑在乙炔氣流中可收集到 45～ 70℃ 餾分的液體，屬二氯乙烯類物質(zhì)，而催化劑上的升汞被還原成甘汞或水銀。 ⅴ 含氧量 原料氣 (主要存在于氯化氫中 )中含量用較高時，將威脅安全生產(chǎn)、特別當(dāng)合成轉(zhuǎn)化率較差，造成尾氣放空中含乙炔量較高時，氧在放空氣相中也被濃縮．就更有潛在的危險，系統(tǒng)中的氧能與活性碳在高溫下反應(yīng)生成一氧化碳和二氧化碳，使精餾系統(tǒng)出現(xiàn)問題。 H g C l2 + H 2 S H g S + 2 H C l 3 H g C l2 + P H 3 (H g C l)3P + 3 H C l 工業(yè)生產(chǎn)采用浸硝酸銀試紙在乙炔樣氣中不變色，作為檢測磷、硫雜質(zhì)地標(biāo)準(zhǔn)。由于催化劑并不參加化學(xué)反應(yīng)，而只是升華或中毒造成一些損失，所以 1kg 上述催化劑可合成 1000kg 以上的氯乙烯單體?；钚蕴康倪@一特性使它具有優(yōu)異的吸附能力，被廣泛地應(yīng)用于氣體或液體中微量雜質(zhì)的吸附分離過程，各種有毒、有害氣體的防毒面具以及催化劑的載體。 聚氯乙烯系列聚合物的性質(zhì) 聚氯乙烯在常溫下為白色粉末，比重為 ～ 不溶于水，汽油，酒精，氯乙烯，可溶于酮類和氯烴類溶劑，無毒無臭。 20xx 年，西歐糊狀 PVC 樹脂加工量為 60 萬 t 。德國 PVC 接枝共聚物的消費量逾 20 萬 t/ a，占?xì)W洲首位，采用的一種工藝可生產(chǎn)高散重物料，這種物料具有極好的均勻分布，并且可達到人們希望的聚 合釜的高產(chǎn)量、高效率以及型材的高品質(zhì)。如今用于污水排放管的芯層發(fā)泡管內(nèi)徑逾 500 mm。當(dāng)今世界上，還沒有一個地區(qū)或國家的聚氯乙烯產(chǎn)業(yè)，有像中國今天這樣擁有一個廣闊的應(yīng)用市場和高速發(fā)展態(tài)勢的局面展現(xiàn)于世人面前。產(chǎn)品質(zhì)量好。又于 1932 年發(fā)現(xiàn)聚氯乙烯的低分子增塑劑。經(jīng)歷數(shù)十年直到 1910 年德國與美國研究了氯乙烯在紫外線和過氧化物存在下的聚合反應(yīng)。 （ 3） 以聚氯乙烯制取的合成材料可代替鋼鐵和木材使用，而且節(jié)能顯著，每生產(chǎn)１立方米。 關(guān)鍵詞： 聚氯乙烯 聚 氯乙烯 ，合成， 工藝設(shè)計 工藝設(shè)計 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） vii Abstract This is the primary technical design of vinyl chloride PVC synthetic Process with annual production of 25， 000t/a. The design adopts the synthesis of vinyl acetylene and hydrogen chloride gas and then polymerized and production engineering. Calculate the material balance, heat balance of each section. Explain the producing principles 。探討了 PVC 和 VC 合成過程中三廢處理技術(shù) 。 （ 2） 基礎(chǔ)原料資源廣 ，為聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)發(fā)展奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。 1872 年包曼 (Baumann)報導(dǎo)了氯乙烯的制備，并觀察到在強烈陽光照射后，氯乙烯逐漸變成一種無定形的白色固體物。對聚氯乙烯發(fā)展起到積極的推動作用。其次是制造原料來源廣、制造工藝簡單。當(dāng)前高速發(fā)展的建筑行業(yè)的旺盛需求，也推動著中國聚氯乙烯產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。新 改良的加工技術(shù)在使用少量的主要原料后，提高了材料的強度和承受力，同時也降低了制造成本。 （ 2） PVC 改性技術(shù) 在改性方面，有 PVC 接枝共聚物、 PMMA 改性及丙烯酸酯改性，這些 PVC 改性材料在市場上平均分布。該 PVC 軟制品減少了增塑劑的遷移，同樣也減少了軟膜脆化，減