【正文】 .......................... 70 技術(shù)經(jīng)濟分析概述 ........................................................................................................... 70 主要技術(shù)經(jīng)濟指 ： ........................................................................................................... 70 投資估算 ......................................................................................................................... 70 附表 湖南科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 前 言 聚氯乙烯（ PVC）是由氯乙烯單體（ VC）均聚或與其他多種單體共聚而制得的合成樹脂，聚氯乙烯再配以增塑劑、穩(wěn)定劑、高分子改性劑、填料、偶聯(lián)劑和加工助劑，經(jīng)過提煉、塑化、成型加工成各種材料。在設(shè)計說明書中，簡單介紹了聚氯乙烯的生產(chǎn)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、性能和主要用途，也介紹了目前聚氯乙烯的四種常見的工業(yè)聚合生產(chǎn)方法 .，并進行了比較，最后確定以懸浮聚合法作為聚合的工藝生產(chǎn)方法。 suspension polymerization。設(shè)計的主要內(nèi)容有： 及原材料說明 ； ； ； ； 設(shè)備的設(shè)計及選型 ； 廠房布置； 防火設(shè)計 ； 8 環(huán)境保護； 。 1916年， Ostromislensky 在進行氯乙烯研究時，也獲得氯乙烯聚合體。PVC 是應(yīng)用最廣泛的熱塑性樹脂，可以制造強度和硬度很大的硬質(zhì)制品如管材和管件、門窗和包裝片材，也可以加入增塑劑制造非常柔軟的制品如薄膜、片材、電線電纜、地板、合成革、涂層和其它消費性產(chǎn)品。特別是 60 年代以來，由于石油化工的發(fā)展為聚氯乙烯工業(yè)提供廉價的乙烯資源，引起人們極大的注意，因而促進氯乙烯合成原料路線的轉(zhuǎn)換和新制法以及聚合技術(shù)不斷地更新，是聚氯乙烯工業(yè)獲得迅速的發(fā)展。因此，我國聚氯乙烯的發(fā)展應(yīng)以引進國外先進技術(shù)、選擇我國市場前景廣闊的硬制品和特殊牌號為主，這樣既能滿足化工建材的市場需求，又可替代進口，使我國聚氯乙烯工業(yè)得到健康發(fā)展。用電石生產(chǎn)聚氯乙烯，由于電力和焦碳提價，電石價格也大幅度提高，這嚴重影響了 PVC的增產(chǎn)。 每種聚合方法由于其本身技術(shù)改進和客觀需要的變動，應(yīng)用范圍常有不同。因此，對于工業(yè)衛(wèi)生化的問題也開始給予重視，多數(shù)國家重新規(guī)定了操作環(huán)境的衛(wèi)生標準。但是與國外先進水平相比還存在很大差距，主要表現(xiàn)在生產(chǎn)技術(shù)落后，規(guī)模小，產(chǎn)品質(zhì)量不高，品種少，樹脂加工應(yīng)用不協(xié)調(diào)等方面。防止批 條 混 雜 。 ⑺ 耐溶劑性 除了芳烴（苯，二甲苯），苯胺，二甲基酰胺，四氫呋喃，含氯烴（二氯甲烷，四氯化碳，氯化湖南科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 烯）酮，酯類以外，對水，汽油和酒精均穩(wěn)定。 其溶解方法﹕將 PVA 摻入到 30℃ 以下的冷水中在攪拌下分散、溶脹、加熱到 70℃ 80℃ 就完全溶解。m 3） 反應(yīng)條件 立式 251 立式 283 立式 238 立式 238 溫度 /℃ 57 67 70 52 50 時間 /h 10 批量時間 /h 轉(zhuǎn)化率 /% 總收率 /% 聚合場所 液滴內(nèi) 本體內(nèi) 膠束和乳膠粒內(nèi) 溶液內(nèi) 生產(chǎn)特性 散熱容易，間歇生產(chǎn)，須有分離、洗滌、干燥等工序 熱不易散出，間歇生產(chǎn)，設(shè)備簡單，宜制板材和塑材 散熱較容易，可連續(xù)生產(chǎn)，制成固體樹脂時，需經(jīng)過冷凝、洗滌、干燥等工序 散熱容易，可連續(xù)生產(chǎn)，不宜制成干燥粉狀或粒型樹脂 產(chǎn)物特性 比較純凈，可能留有少量分散劑 聚合物純凈，宜于生產(chǎn)透明淺色制品，分子量分布較寬 留有少量乳化劑和其它助劑 一般聚合液 直接使用 湖南科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 工藝 方 案選擇 依據(jù) 工藝流程方面 就以上四種聚合工藝而言，本體法工藝流程簡單，裝置占地面積小，同時基本上無廢液排放，排氣可達到最低程度，環(huán)境污染少，而且產(chǎn)品質(zhì)量好、純度高，特別使用透明包裝材料和電纜料。 經(jīng)濟方 面 從經(jīng)濟角度分析，均相本體聚合是最合理的聚合方法。 通 過 以上的各種方案的 對 比， 結(jié)合在 株洲化工集 團 的 實習 與 實踐 ，本 設(shè)計選用懸 浮法制取聚氯乙烯。 鏈 引 發(fā) 這 是形成 單 體自由基活性種的反 應(yīng) 。 生 產(chǎn) 技 術(shù) 相 對 更加完善，技 術(shù) 成熟。改用溶液聚合可以克服這一困難，但聚合速率和產(chǎn)物分子量均有所降低；此外，脫除溶劑困難，成本較高。 微懸浮聚合： 微懸浮聚合將氯乙烯單體，無離 子水、乳化劑、油溶性引發(fā)劑以及其它助劑按比例混合均化，將均化料通入聚合反應(yīng)釜進行聚合。 [1] 湖南科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 主要輔助材料的規(guī)格 ⑴ 分散劑 名稱﹕聚乙烯醇（通常為無色粉末），簡稱 PVA 分子結(jié)構(gòu)式﹕ CH2 CHOHm 聚合度為﹕ m+l 分子量為﹕ 2600 揮發(fā)份 ﹕﹤ 5% 灰分﹕﹤ 1% 溶解性﹕ PVA 對水的溶解度隨聚合度和醇解度不同而變化。 ⑸ 老化性能 較耐老化，但在光照（尤其光波長為 270310nm 時）和氧化作用下會緩慢分解，釋放出 HCl，形成羰基，共 軛雙鍵而變色。 產(chǎn) 品型 號標 志要醒目。它們的主要生產(chǎn)制品及用途如表 2﹕ [2] 湖南科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 表 2 聚氯乙烯主要制品及用途 型號 平均聚合溫度/℃ 粘數(shù) /（ mL/g） K 值 聚合度 P 參考用途 SG1 SG2 SG3 SG4 SG5 SG6 482 505 530 565 580 618 154144 143136 135127 126119 118107 10696 7775 7473 7271 7069 6866 6463 18001650 16501500 15001350 12501150 11001000 950850 高級電絕緣材料 電絕緣材料，一般軟制品 電絕緣材料，農(nóng)膜，塑料鞋 一般薄膜，軟管，人造革，高強度硬管 透明硬制品，硬管，型材 唱片，透明片，硬板，纖維，焊條 SG7 SG8 655 685 9587 8673 6260 5955 850750 750650 吹塑瓶，透明片，管件 過氯乙烯樹脂 聚氯乙烯發(fā)展前景 近十年以來，我國聚氯乙烯 生產(chǎn)通過技術(shù)改造、技術(shù)攻關(guān)和消化吸收引進技術(shù)，使行業(yè)技術(shù)水平有了很大的提高。 綜合分析，懸浮聚合應(yīng)用較廣，本設(shè)計選用懸浮聚合。此后出現(xiàn)了以純氧為原料的氧氯化法，繼爾得到湖南科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 快速發(fā)展。 PVC 工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的改進過程 聚氯乙烯生產(chǎn)的發(fā)展，除了有利的客觀因素的促進外，各種先進技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用起著巨大的作用。不僅開發(fā)和推廣應(yīng)用脫出氯乙烯單體技術(shù)、防 粘釜技術(shù)和干燥技術(shù)，而且聚合釜大型化和生產(chǎn)控制自動化程度均有了極大的提高。在耐燃、透明性及耐化學藥品性能方面均較其它塑料優(yōu)異。 PVC 是由液態(tài)的氯乙烯單體（ VCM）經(jīng)懸浮、乳液、本體或溶液法工藝聚合而成，其中懸浮工藝在世界 PVC 生產(chǎn)裝置中大約占 90％ 的比例。 1872 年包曼報道了氯乙烯的制備，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。 本設(shè)計是以氯乙烯單體為原料，對年產(chǎn)能力為 5 萬噸的 PVC 聚合 干燥 工序的初步設(shè)計，以株化集團 PVC 廠為理論資料，并收集有關(guān)的化工設(shè)計資料作參考，按畢業(yè)設(shè)計大綱和設(shè)計任務(wù)書的要求進行設(shè)計。 關(guān)鍵詞： 聚氯乙烯；懸浮聚合工藝；干燥 。繪制了相應(yīng)的設(shè)計圖紙，設(shè)計圖紙包括工藝流程圖、主要設(shè)備圖的裝配圖、設(shè)備的平面布置圖。比如：生態(tài)環(huán)境的保護，潛在替代品的市場競爭，資源的進一步優(yōu)化配置，能量的合理充分利用，生產(chǎn)過程的優(yōu)化和高效率化，生產(chǎn)和使用效率的提高，應(yīng)用技術(shù)和市場開拓等，都在不同程度上影響著 PVC 的進一步發(fā)展，在上述問題上仍有大量工作要做，對生態(tài)環(huán)境安全的配套助劑，環(huán)境保護技術(shù)（包括 PVC 廢棄物的回收，再利用和處理）等方面，更需要花大力氣加以研究。 自 1835 年法國化學家 首先發(fā)現(xiàn)了聚氯乙烯，于 1838 年他觀察到聚合體，這就是最早的聚氯乙烯。 PVC 概述 聚氯乙烯（ PVC）是世界第二大通用樹脂， 1998 年世界 PVC 樹脂生產(chǎn)能力約為 2980 萬噸，產(chǎn)量大約為 2350 萬噸，次于聚乙烯樹脂（生產(chǎn)能力 5680 萬噸，產(chǎn)量 4370 萬噸），與聚丙烯樹脂（生產(chǎn)能力 2994 萬噸，產(chǎn)量 2550 萬噸）相差不多。這首先是由 于新技術(shù)革命不斷發(fā)展，產(chǎn)品性能也得到不斷改進，促進用途市場的拓寬；其次是制造原料來源廣，制造工藝簡單，產(chǎn)品質(zhì)量好。 近 10 年來我國聚氯乙烯生產(chǎn)通過技術(shù)改造、技術(shù)攻關(guān)和消化吸收引進技術(shù)，使行業(yè)技術(shù)水準有了較大提高。然而，從 19831998 年我國聚氯乙烯樹脂需求增長趨勢看， 90 年代的需求增長率明顯高于 80年代， 90 年代國內(nèi)需求滿足率明顯低于 80 年代。烯炔法投資較大，工藝復(fù)雜，成本也較高，存在也不久。 懸浮聚合以其生產(chǎn)過程簡易，便于控制，便于大規(guī)模生產(chǎn)、產(chǎn)品的適應(yīng)性較強，因此還是聚氯乙烯的主要的生產(chǎn)方式，生產(chǎn)約占總量的 80%。聚氯乙烯塑料不僅在建材 、農(nóng)業(yè)及 包裝工業(yè)上有著廣泛的用途，在電子器件、交通運輸、機械和人民生活等各方面。 （ 2） 包裝 袋上 應(yīng) 注明商 標、產(chǎn) 品名 稱、凈 重、型 號 、批 號 、 產(chǎn) 品等 級 和生 產(chǎn) 廠名。 ⑷ 電性能 PVC 耐電擊穿，它對于交流電和直流電的絕緣能力可與硬橡膠媲美，其介電性能與溫度，增塑性，穩(wěn)定性等因素有關(guān)。 聚合放熱量 1554KJ/，聚合時的體積收縮率為 35%，導(dǎo)熱系數(shù)﹕ （㎡ . ）液體導(dǎo)熱系數(shù)（ 20℃ ） （㎡ .）。 乳液聚合： 乳液聚合是生產(chǎn)糊樹脂的方法，通常采用水溶性引發(fā)劑（ H2O2 或 K2S2O8 等）把氯乙烯單體、水溶性物質(zhì)、水、乳化劑及非離子型表面活性劑加入集合釜中進行聚合反應(yīng)。大規(guī)模生產(chǎn)時，即使降低引發(fā)劑濃度以減慢速率，有時還是不能很好的控制。與乳液聚合相比， 懸 浮聚合物上吸附的分散 劑 量少，有些 還 容 易脫 除， 產(chǎn) 物含有 較 少 的雜質(zhì)。整 個 聚合 過 程分 為鏈 引 發(fā) 、 鏈 增 長 、 鏈轉(zhuǎn) 移和 鏈終止四個 步 驟 。 聚氯乙烯懸浮聚合工藝流程 ： 聚合原 理 在光、熱或輻射能的作用下，烯類單體有可能形成自由基而聚合。但其聚合后期體系黏度很高，在聚合反應(yīng)器中攪拌、傳熱等工程問題解決之后，才能有效的實施。懸浮法是一種相對最成熟的 工藝，在目前世界上聚氯乙烯生產(chǎn)中占有絕對的分額，且產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率最高，產(chǎn)品品種最多，容易適應(yīng)市場。 ⑵ 引發(fā)劑 名稱﹕過氧化二碳酸二（ 2乙基）己酯 化學結(jié)構(gòu)式： C H 3 ( C H 2 ) 3 C H C H 2 O C O O C C H 2 C H ( C H 2 ) 3 C H 3O OC 2 H 5 C 2 H 5 分子量為﹕ 外觀性狀﹕常為無色或淡黃色液體 溶劑﹕ Shellsol71 ⑶ 反應(yīng)調(diào)節(jié)劑 名稱﹕巰基乙酸 2乙基己脂 化學結(jié)構(gòu)式﹕ H S C H 2 C O C H 2 C H C 4 H 9C 2 H 5O 外觀性狀﹕常為無色或淡黃色液體，特有的巰醇臭味。 ⑻ 機械性能 聚氯乙烯抗沖擊強度較高，常溫常壓下可達 10MPa。不得露天堆放、防止 陽 光照射。因此，我國聚氯乙烯的發(fā)展應(yīng)以引進外國先進技術(shù)、選擇我國市場前景廣闊的硬制品和特殊牌號為主，這樣既能滿足化工建材的市場需求，又可替代進口，使我國聚氯乙烯工業(yè)得到健康發(fā)展 產(chǎn) 品的 包裝 、 貯運 方法： （ 1） PVC 樹 脂可采用 內(nèi)襯 塑料薄膜的 紙 袋、布袋、人造革袋或聚丙烯 編織 袋 包裝 。一般均在 1— 5ppm，對 VC 排放源的排放量也作了規(guī)定。本體聚合不用水和分散劑，聚合后處理簡單，產(chǎn)品純度較好，應(yīng)當有個美好的前景，由于聚合過程中攪拌和傳熱的難題，一直到 70 年代才有法國 ATO 公司的成就得到解決，本體聚合的裝置才在歐美建立，其生產(chǎn)能力約 占總產(chǎn)量的 10%以下。原料變換的初期，曾出現(xiàn)了聯(lián)合法和烯炔法。