【正文】 及入料水的預熱等。噴涂完畢后，根據(jù)配方量，在攪拌下，首先開始加入脫鹽水，然后依次開始 VCM 和分散劑、引發(fā)劑等物料的加入?！? 反應時間： 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。℃ ) 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 已只氣流干燥后的含水量為 3%，則含水量為： 。 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 離心部分 物料衡算一覽表 。 表 混料槽物料衡算一覽表 物料名稱 進料 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)計說明書 第 22 頁 共 81 頁 回收 VCM 0 87710 損失 PVC 0 合計 汽提塔物料衡算 [16,34] 物料平衡圖 汽提塔的物料平衡圖 。a1 生產(chǎn)時間： 300d 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：﹣ ~﹣ ℃ 。但進料溫度也不能過低，否則會嚴重影響干燥器床溫的穩(wěn)定，同時增加干燥系統(tǒng)的能耗。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。 1. 135 m3聚合釜原料的選用標準 選用的 135 m3聚 合釜生產(chǎn) PVC 樹脂使用原料如表 [26]。聚合反應溫度控制在 177。 分散劑的影響 [23] 分散劑及適當?shù)臄嚢鑿姸瓤梢詢?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。 本設(shè) 計采用的是間歇式操作方式?，F(xiàn)在懸浮法聚氯乙烯品種日益廣泛，應用領(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 [21]。 本體聚合生產(chǎn)工藝 [20] 本體聚合生產(chǎn)工藝，其主要特點是反應過程中不需要加水和分散劑。反應時加入酒石酸、 NaNO2等抑垢劑。主要目的是避免氣液界面形成粘壁聚合物。 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。1978 年齊魯石化率先引進信越 127m3大釜， 隨后錦化、北二化引進古德里奇 70. 5m3大釜。 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]。 畢業(yè)設(shè)計說明書 懸浮聚合法年產(chǎn) 30 萬噸聚氯乙烯 車間工藝設(shè)計 學生姓名： 學號： 學 院： 專 業(yè)： 指導教師： 2020 年 6 月 14 日 XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 懸浮聚合法年產(chǎn) 30 萬噸聚氯乙烯車間工藝設(shè)計 摘要 本 文概述了 聚氯乙烯的 性質(zhì) 、 應用、發(fā)展 狀況、工藝進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) 。 2020 年全球產(chǎn)量達 3130 萬噸，需求量達 3117 萬噸。特別是錦化與錦化機聯(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]。其NOXOLWSW 和 NOXOLETH 的防粘釜劑系列十分著名。該工藝生產(chǎn)的樹脂具有相同的粒度和粒度分布，生產(chǎn)強度達198~259t/(m3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 )。聚合分 2步 進行，第 1 步在預聚釜中加人定量的 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行預聚合。 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。 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。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?！?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。 XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 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，電導率 ≦ /cm，鐵 PVA 醇解度 (mol)80177。當壓縮機的壓力大XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 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，而是通過直通閥直接進入一、二級冷卻器，當壓縮機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，打開氣水分離器出口閥，抽氣體進入一級冷卻器。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。本設(shè)計會按照不同的季節(jié)合理利用熱量，并對相關(guān)設(shè)備進行合理的保溫和散熱，以獲取最大的收益。a1，每天生產(chǎn) 2 批， 7200h 圖 汽提塔物料平衡圖 汽提前后各物質(zhì)的質(zhì)量計算 本步驟到篩分、包裝為連續(xù)過程，計算標準相應的轉(zhuǎn)換為 kg/h。 表 離心部分物料衡算一覽表 物料名稱 進料 kg/h 出料 kg/h PVC XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 25 頁 共 81 頁 VCM 母液含水 分散劑等助劑 排出水和助劑量 0 0 PVC 損失 0 合計 氣流干燥部分物料衡算 物料平衡圖 離心部分的物料平衡圖 。 物料衡算表 篩分包裝部分 物料衡算一覽表 。 則出料 PVC 量為： = kg/h。 表 氯乙烯的部分物性參數(shù) 溫度 /℃ 熱容 Cp/(cal/g 每天生產(chǎn)量： 300000000/（ 300） =106kg/d 每小時生產(chǎn)量： (106)/24=104kg/h 每批生產(chǎn)量： 105 kg/B 反應溫度： 55177。 本設(shè)計擬采用的生產(chǎn)工藝路線和工藝參數(shù) 生產(chǎn)工藝路線 [29] 聚合釜清洗后，用防粘釜劑噴涂聚合釜內(nèi)部表面。采用螺旋沉降式離心機處理PVC 漿料時，其離心母液中夾帶的 樹脂量很少，可將母液水收集于槽內(nèi)，用于聚XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 15 頁 共 81 頁 合釜噴淋、汽提塔沖水、離心機沖水及各漿料槽沖洗等。壓縮機機體和軸封供水由密封水泵提供，回收水均回到循環(huán)水槽，循環(huán)水槽的水要不定期檢測，并更換循環(huán)水。4 厘泊 日本合成公司 HPMC 甲基氧（ mol） 28%~30%，羥丙基（ mol） 7%~9%，粘度（ 4%水溶液 25℃ ） 40~60 厘泊 美國道化學公司 EHP 叔丁基過氧化氫 %~% 天津諾貝爾阿克蘇有限公司 ACPND 異丙苯基過氧化氫最大 %，水解氯最大 % 天津諾貝爾阿克蘇有限公司 TBPND 叔丁基過氧化氫最大 %，叔丁基乙醇最大 3% 天津諾貝爾阿克蘇有限公司 DEHA 二乙基輕胺 %~%，水 11%~15% 法國阿托菲納公司 2. 135 m3聚合釜的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) [26] (1) 結(jié)構(gòu)： 135 m3 聚合釜為立式圓筒、半圓管外夾套、帶內(nèi)冷卻擋板及頂置式攪拌器，分別由日本神鋼凡有限公司和錦西化工機械集團有限公司制造，結(jié)構(gòu)如圖。 無機添加劑的影響 [25] 在 PVC 樹脂加工前，必須加入熱穩(wěn)定劑。一般懸浮法聚氯乙烯生產(chǎn)都選用復合分散體系。 乙炔的影響 [23] 乙炔是一種很強的鏈轉(zhuǎn)移劑，它會和引發(fā)劑游離基、單體游離基或鏈游離基發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移反應。自從乳液聚合法工業(yè)化以后，歐洲、日本在連續(xù)懸浮聚合工藝方面開展了大量的研究工作，目前尚未工業(yè)化生產(chǎn)，但連續(xù)法設(shè)備費用低，生 產(chǎn)效率高，工藝難題少，已引起了各國科研院所和生產(chǎn)廠家的重視。聚合釜在接收到預聚合的 “ 種子 ” 后，再加人一定量的 VCM 單體、添加劑和引發(fā)劑，在這些 “ 種子 ” 的基礎(chǔ)上繼續(xù)聚合，使 “ 種子 ” 逐漸長大到一定的程度，在低速攪拌的作用下，保持恒定壓力進行聚合反應。產(chǎn)品粒度分布窄，品均粒度為 130~150μm。 赫斯特 (Hoechst)公司開發(fā)的連續(xù)懸浮聚合工藝、意大利阿托公司以法 國PechinenSaintGobain 的兩段法本體合工藝，具有較為鮮明的傳統(tǒng)技術(shù)特色。每噴涂一次，可以連續(xù) 350～ 500 釜次不用人工清釜。青島海晶化工集團有限公司于 2020 年成功開發(fā)了 1 套工藝技術(shù)先進、操作簡單方便、投資經(jīng)濟合理、居國內(nèi)同行業(yè)領(lǐng)先水平的聚氯乙烯裝置 ，使公司聚XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 3 頁 共 81 頁 氯乙烯裝置產(chǎn)能由 4萬 t/a擴大至 8萬 t/a[14]。 2020 年我國PVC 產(chǎn)業(yè)保持快速發(fā)展的態(tài)勢 ， 全年產(chǎn)能 1099 萬噸，實際產(chǎn)量 萬噸 ， 整體供求關(guān)系發(fā)生了較大的變化 [5]。 文中還對 防火防爆防雷和三廢的處理回收等方案進行了簡單的闡述。自 1997 年以來，聚氯乙烯的產(chǎn)量以 3%/a 速度遞增。 懸浮法 PVC 大型生產(chǎn)裝置成套工藝技術(shù)是北京化二股份有限公司 (以下簡稱北京化二 )在消化吸收數(shù)套國外引進裝置的基礎(chǔ)上，汲取多年的生產(chǎn)經(jīng)驗并結(jié)合我國的實際情況而自主研制開發(fā)的工藝技術(shù)。對于懸浮聚合工藝主要發(fā)展方向是積極開發(fā)連續(xù)懸浮聚合工藝流程，并已取得許多重要成就。第二反應器的熱負荷較大，其聚合熱采用冷卻夾套換熱方式。第三反應器與第一聚合釜結(jié)構(gòu)及放置方式均相同 ， 但材質(zhì)為不銹鋼，夾套除熱，攪拌速度為 50r/min。 聚合工藝實踐方法 目前，世界上 PVC 的主要生產(chǎn)方法有 4 種：懸浮法、本體法、乳液法和微懸浮法。近年來，為了提高聚合速度和生產(chǎn)效率，國外還研究成功兩步懸浮聚合工藝，一般是第一步聚合度控制在 600 左右，在第二步聚合前加入部分新單體繼續(xù)聚合。這些技術(shù)的應用，使聚合周期得到相對縮短，產(chǎn)品質(zhì)量更加穩(wěn)定，生產(chǎn)成本也不斷降低。鐵能與有機過氧化物引發(fā)劑反應，使聚合誘導期增長，反應速率減慢，產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性變壞，還會降低產(chǎn)品的介電性能。因此在生產(chǎn)中，對于某一給定聚合度的 PVC樹脂，可適當降低反應溫度，以利于 PVC 熱穩(wěn)定性的提高。 反應機理 [26] 1. 引發(fā)劑的分解 d *IRk??? dR? － d[I]/dt= dk [I] () 2. 鏈引發(fā) **iR M R Mk? ??? iR? － d[M*]/dt= i2fk [I] () 3. 鏈增長 p**x1R M M R Mk ?? ??? pR? － d[M]/dt= pk [M][M*] () 4. 向單體的轉(zhuǎn)移 t r M**xxR M M R M Mk? ???? ? trMR? trMk [M][M*] () 本設(shè)計擬采用的工藝條件 聚合釜的選擇 參考高象濤 [26]對現(xiàn)階段聚合釜使用情況的敘述，本設(shè)計生產(chǎn)線配置的聚合釜由錦西化工機械集團制造，是從 Oxy Vinyls 公司引進的技術(shù)。流程簡述如下。離心脫水的漿料泵的輸 送能力應大于離心機進料量的 ～ 2 倍左右，這樣才能保證漿