【文章內(nèi)容簡介】 ，被破碎為平均直徑30～40μm的液珠分散于水相中，單體液珠與水相得界面上吸附了分散劑。當(dāng)聚合反應(yīng)發(fā)生以后，界面層上的分散劑發(fā)生氯乙烯接枝聚合反應(yīng)，使分散劑的活動(dòng)性和分散保護(hù)作用降低，液珠開始由于碰擊而合并為較大粒子，并處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。此時(shí)單體轉(zhuǎn)化率約為4%～5%。當(dāng)轉(zhuǎn)化率進(jìn)一步提高，達(dá)到20%左右后，由于分散劑接枝反應(yīng)的色深入，能夠阻止粒子碰擊合并，所以所得聚氯乙烯顆粒數(shù)目開始處于穩(wěn)定不變的狀態(tài)，因而此后的攪拌速度對(duì)于產(chǎn)品的平均粒徑不再發(fā)生影響。最終產(chǎn)品的粒徑在100～180μm范圍，個(gè)商品牌號(hào)的粒徑個(gè)有其具體范圍，取決于生產(chǎn)的聚氯乙烯樹脂用途、分散劑類型、用量和反應(yīng)起始階段的攪拌速度等參數(shù)。通常是使用的分散劑濃度高，則易得空隙率低（≤10%）的圓球狀樹脂顆粒，尤其是使用明膠作為分散劑是，其影響最為明顯。由于地孔隙率樹脂的反應(yīng)結(jié)束后，脫除殘存的單體較困難，而且吸收增塑劑速度慢，難以塑化所以逐漸淘汰。產(chǎn)品的平均粒徑因不同用途而有所不同要求：用于生產(chǎn)軟質(zhì)制品的聚氯乙烯樹脂平均粒徑要求低些在100～130μm左右；用于生產(chǎn)硬質(zhì)制品者要求在150～180μm范圍；分子量較低的牌號(hào)則要求在130～160μm范圍。此數(shù)據(jù)不能絕對(duì)化，因工廠生產(chǎn)條件的不同而有所不同。 影響聚合及產(chǎn)品質(zhì)量的因素 因素有攪拌、分散劑、聚合溫度等,結(jié)合樹脂的成粒過程等。 ① 攪拌：在懸浮聚合過程中,攪拌對(duì)聚氯乙烯樹脂顆粒形態(tài)的影響主要表現(xiàn)在影響PVC樹脂的粒徑及分布、孔隙率等,但攪拌的作用與分散劑的性質(zhì)互相影響、互相補(bǔ)充。增加攪拌度將使懸浮分散體系內(nèi)液滴變細(xì),PVC樹脂平均粒子變小,但攪拌強(qiáng)度過大,又將促使體系內(nèi)液滴碰撞聚并,使PVC樹脂的平均粒徑變大。PVC樹脂平均粒徑與攪拌轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線呈馬鞍形。隨著攪拌轉(zhuǎn)速的增加,能使聚氯乙烯樹脂的初級(jí)直徑變小,孔隙率增加,吸油率增大。② 分散劑：在攪拌特性固定的條件下,分散劑種類、性質(zhì)和用量則成為控制樹脂顆粒性的關(guān)鍵因素。在聚合過程中,分散劑影樹脂顆粒的宏觀微觀兩層次的成粒。就宏觀而言,要求分散劑應(yīng)具有降低單體和的界面張力,以利于VCM的分散和保護(hù)滴或顆粒,減少聚并。單一分散劑較難同時(shí)滿足上兩方面要求,為制得顆粒規(guī)整、粒度分布中,既疏松表觀密度又適合的聚氯乙烯脂,往往將兩種和兩種以上分散劑復(fù)合用。其中一分散劑以降低界面張力、提高散能力為主,另一則保證有足夠的保能力。有時(shí)為了滿足特殊性能要求,在此礎(chǔ)上再添加油溶性輔助分散劑或表面活劑,調(diào)節(jié)分散劑在VCM中的分配系數(shù),使散劑的作用深入到顆粒的微觀層次[12]。③ 聚合溫度：在VC懸浮聚合中不存在鏈轉(zhuǎn)移劑時(shí),聚氯乙烯的分子量幾乎取決于聚合溫度,按照生產(chǎn)樹脂牌號(hào)的要求,聚合溫度一般在45～65℃范圍內(nèi)選擇。在較高溫度下聚合,樹脂粒徑增長減慢,最終平均粒徑減小。聚合溫度對(duì)聚氯乙烯樹脂顆粒形態(tài)的影響主要表現(xiàn)在溫度對(duì)PVC樹脂的孔隙率有影響。聚合溫度低,形成的樹脂結(jié)構(gòu)較疏松；高溫下聚合由于初級(jí)粒子熔合成團(tuán)以及初級(jí)粒子聚集體的緊密堆砌排列,從而制得的PVC樹脂孔隙率較低,這是因?yàn)殡S著聚合溫度的升高,初級(jí)粒子變少,熔結(jié)程度加深,粒子呈球形,而聚合溫較低時(shí),則容易形成不規(guī)則的聚結(jié)體,從而使孔隙率增加。通過以上的理論了解更加深了對(duì)聚合反應(yīng)的理解。④ 汽提控制的影響：汽提工藝主要影響聚氯乙烯樹脂中單體殘留量和雜質(zhì)粒子數(shù)等指標(biāo)。所謂聚氯乙烯樹脂殘留VCM的含量是指聚氯乙烯樹脂之中所吸附或溶解的未聚合的VCM,由于VCM和聚氯乙烯的大分子結(jié)構(gòu),導(dǎo)致相互間具有較大的親和力,這也是殘留VCM難以完全脫除的原因。 (1) VCM的貯存與加料：從VCM車間運(yùn)送來的新鮮單體VCM，經(jīng)過過濾器（1）進(jìn)入VCM貯槽（2）中貯存，同時(shí)由VM回收工序來的回收VCM貯存在回收VCM貯槽（7）中。用VCM泵（3）連續(xù)從回收貯槽抽料、并經(jīng)過VCM加料過濾器（5a，b）過濾，循環(huán)回收到VCM貯槽（7）中。目的是保留VCM加料的壓力，使VCM不汽化，以避免再加料時(shí)損壞流量計(jì)。加料時(shí)（4）泵先加回收單體，（6）泵后加新鮮單體，回收和新鮮單體有一定配比。(2) 脫鹽水的貯存與加料：冷脫鹽水（來自界區(qū)）經(jīng)計(jì)量進(jìn)入冷脫鹽水貯槽（13）中或熱脫鹽水貯槽（17）中。冷脫鹽水經(jīng)加熱器（15）加熱到要求溫度后進(jìn)入熱脫鹽水貯槽（17）中，待加料用，該槽有溫度范圍或液位低時(shí)聚合釜不能入料。加料時(shí)，根據(jù)聚合溫度的要求把冷熱脫鹽水混合，用冷脫鹽水加料泵（14）和熱脫鹽水加料泵（18）打入聚合釜中，混合溫度在兩泵出口匯總管處由冷、熱脫鹽水量來調(diào)節(jié)。(3) 注入水與沖洗水的加料：注入水泵（20），從冷脫鹽水貯槽（13）抽水向各脫鹽水用戶供水，、漿料泵（46）、塊料破碎機(jī)（48）等。此泵有穩(wěn)壓系統(tǒng)，另外該泵出口脫鹽水還用于聚合釜的注入水，比保證釡內(nèi)容積恒定。，用于沖洗管理，并為助劑配制提水，同時(shí)為沖洗水增壓泵（16）提供水及設(shè)備沖洗水，沖洗水泵的水經(jīng)沖洗水增壓泵（16）增壓后向聚合釡（42）、回收分離器（54）、汽提加料槽（61） MPa的沖洗水。(4) 助劑的配制及加料： ① 緩沖劑系統(tǒng)緩沖劑是在配制槽（37）中配制，配制時(shí)需15～30分鐘，不設(shè)單獨(dú)貯槽，加緩沖劑時(shí)，計(jì)算機(jī)程序關(guān)閉循環(huán)線，打開充料伐，經(jīng)（38）充裝泵，將緩沖劑加到稱重槽中到規(guī)定時(shí)間用加料泵加入到聚合釜中，同時(shí)重新使用循環(huán)系統(tǒng)使緩沖劑配制槽中物料續(xù)循環(huán)。② 分散劑系統(tǒng) 本設(shè)計(jì)采用兩種分散劑混合使用。 分散劑A：分散劑在配制槽中配制，分散劑加料時(shí)，先將分散劑打入計(jì)量槽（此時(shí)循環(huán)已停），達(dá)到定量后，啟動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)，同時(shí)計(jì)量槽中分散劑用充裝泵打入聚合釜。分散劑B：配置過程如分散劑，然后將配制好的分散劑放入分散劑貯槽中單獨(dú)貯存，同樣有個(gè)冷凍鹽水冷卻并用充裝泵循環(huán)。此溶液攪拌較強(qiáng)烈，以防分散劑分離。 ③ 調(diào)節(jié)劑的配制調(diào)節(jié)劑在有局部攪拌的調(diào)節(jié)劑貯槽內(nèi)貯存，加料時(shí)用調(diào)節(jié)劑充裝泵計(jì)量加入聚合釜，此管線帶壓無需沖洗。④ 引發(fā)劑系統(tǒng)引發(fā)劑在引發(fā)劑配制槽中配制，配制合格后放入引發(fā)劑貯槽中貯存待用。引發(fā)劑貯槽用冷卻水冷卻到規(guī)定的低溫，攪拌并用循環(huán)泵打循環(huán)。加引發(fā)劑時(shí)，先由貯槽放到引發(fā)劑稱重槽中，然后用加料泵定量加入聚合釜內(nèi)。⑤ 終止劑系統(tǒng)終止劑在帶攪拌和排空裝置的不銹鋼容器（11）中配制，先將定量的脫鹽水和NaOH加入到終止劑配制槽（11）中，開動(dòng)攪拌后將定量的終止劑加入到配制槽（11）中，當(dāng)聚合達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)化率時(shí)，需加終止劑。加終止劑時(shí)，按規(guī)定的程序，用終止劑充裝泵（12）從終止劑貯槽（11）中抽出，配方量的終止劑經(jīng)計(jì)量后從注入管加入聚合釜，加終止劑時(shí)應(yīng)關(guān)閉注入水切斷閥，加完終止劑后應(yīng)關(guān)閉聚合釜終止劑閥及終止劑泵出口閥，停泵。事故終止劑NO，在停車或停電等緊急情況下加入聚合釜、迅速終止聚反應(yīng)。⑥ 涂壁系統(tǒng)涂壁劑溶液在配制槽中按規(guī)定配方進(jìn)行配度和貯存。聚合出料完畢后，用高壓水（14Kg/㎝2 G）沖洗釜90秒鐘，廢水用漿料泵，打至廢水貯罐中，洗滌后進(jìn)行涂壁操作。 若聚合釜打開過釡蓋，則需抽真空真空度為710mmHg柱，將緩沖劑加到脫鹽水總管內(nèi)，然后用脫鹽水把緩沖劑帶入到聚合釜。脫鹽水啟動(dòng)后，加入VCM、開動(dòng)攪拌，當(dāng)脫鹽水和VCM加完后，釜內(nèi)溫度應(yīng)接近聚合溫度，繼續(xù)攪拌一定時(shí)間，使VCM液滴在水中形成，然后加入分散劑，繼續(xù)攪拌一定時(shí)間，以保證分散體系形成，最后加入引發(fā)劑，使聚合反應(yīng)開始。聚合反應(yīng)開始后，向擋板通入冷卻水并達(dá)到最大流量，然后向夾套中通入冷卻水，并保持反應(yīng)溫度，冷卻水流量由計(jì)算機(jī)根據(jù)聚合釜上、中、下溫度控制，同時(shí)計(jì)算機(jī)計(jì)算出反應(yīng)放出的熱量，并與聚氯乙烯聚合動(dòng)力浮模型的理論計(jì)算值比較，計(jì)算出VCM到PVC的轉(zhuǎn)化率。 聚合反應(yīng)開始后，兩股注入水應(yīng)加入聚合釜，以保證釡內(nèi)容積恒定，一股注入水來自聚合釜攪拌器的軸封襯套、另一股由釡頂注入。 聚合反應(yīng)終點(diǎn)，可依據(jù)反應(yīng)時(shí)溫度或測定單體轉(zhuǎn)化率及根據(jù)壓力降來確定，通常按壓力降來確定，當(dāng)聚合反應(yīng)到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，定量的終止劑將自動(dòng)加入到聚合釜內(nèi)以終止聚合反應(yīng)。出料結(jié)束后。（1）漿料汽提系統(tǒng)由汽提塔漿料槽底部來的漿料，經(jīng)塊料破碎機(jī)破碎后，用汽提塔供給泵經(jīng)板式換熱器與汽提完畢的漿料換熱，一部分從塔頂加入汽提塔，另一部分回流到漿料槽，同時(shí)蒸汽由汽提塔底部進(jìn)入； VCM由蒸汽汽提帶走。塔釜漿料由塔底漿料泵送出，并與漿料槽來的漿料換熱后，一部分送到漿料混料槽，另一部分返回塔釜液位同時(shí)防止?jié){料中PVC沉降，汽提完畢的漿料中，VCM殘留量在30PPm左右，塔頂出來的含VCM的蒸汽，用冷凝器冷凝，由分離器分離，冷凝液用分離器底泵送至廢水貯槽，未凝的汽提經(jīng)過濾器過濾，送至VCM回收工序，漿料送至干燥工序。（2）廢水汽提系統(tǒng)這些廢水貯存在廢水貯槽中，由塔底泵打出與廢水汽提塔底出來的熱水換熱器后，一部分由塔頂加入廢水汽提塔中，另一部分循環(huán)，同時(shí)蒸汽由塔底加入與廢水進(jìn)行傳質(zhì)交換后，廢水中VCM提出并由塔頂帶走，隨后進(jìn)入塔頂冷凝器冷凝，不凝液去壓縮機(jī)壓縮回收，冷凝液回收到廢水貯槽，廢水汽提塔塔釜的廢水用泵打出，經(jīng)換熱器換熱后進(jìn)入廢水池，并與離心機(jī)母液，一起排除界區(qū)。（3）VCM回收系統(tǒng)聚合反應(yīng)結(jié)束后，未反應(yīng)的VCM，一部分隨漿料進(jìn)入汽提塔加料槽，這部分VCM從槽頂出來，經(jīng)汽液分離器除去水分，送至回收冷凝器中；另一部分是殘留在聚合釜中的單體，這部分未反應(yīng)的單體是在聚合釜出料達(dá)50m3時(shí)回收，單體進(jìn)入回收冷凝器，啟動(dòng)間斷回收壓縮機(jī)，把單體壓縮送到冷凝器，經(jīng)漿料汽提，廢水汽提等來回收VCM?；炝喜鄣腜VC漿料，用漿料泵送至沉降式離心機(jī)，超過離心機(jī)能力的部分漿料返回混料槽，這兩個(gè)槽有保溫系統(tǒng)同時(shí)槽底部還有氮?dú)夂驼羝苈罚ㄟ^槽中以便攪拌或清洗換型時(shí)用。漿料經(jīng)離心機(jī)分離，母液進(jìn)入母液池沉降后排放，濾餅用螺旋輸送器、破碎機(jī),破碎輸送沸騰干燥床內(nèi)，用熱風(fēng)熱水來脫除樹脂內(nèi)部水分。干燥所用的熱風(fēng)使用主風(fēng)機(jī)加入，主風(fēng)機(jī)皆有過濾器，潔凈的空氣用加熱器加熱后，從沸騰床底部進(jìn)入干燥器。干燥所需冷風(fēng)，由冷風(fēng)機(jī)經(jīng)空氣過濾器過濾后進(jìn)入沸騰床六室。干燥好的樹脂由星型加料器和排風(fēng)機(jī)抽至旋風(fēng)分離器，使氣固相分離，氣相在用2雙筒旋風(fēng)分離器分離，氣體排空，兩個(gè)分離器分離出的樹脂經(jīng)雙重闡和星型加料器進(jìn)入圓型振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，合格的成品進(jìn)入中間料倉然后由工人包裝送至倉庫。 廠址選擇是一項(xiàng)包括政治、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的綜合性工作。必須貫徹國家建設(shè)的各項(xiàng)方針政策，多方案比較論證，選出投資省、建設(shè)快、運(yùn)營費(fèi)低、具有最佳經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益的廠址。原則：符合所在地區(qū)、城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)總體規(guī)劃布局； 節(jié)約用地，不占用良田及經(jīng)濟(jì)效益高的土地，并符合國家現(xiàn)行土地管理、環(huán) 境保護(hù)、水土保持等法規(guī)有關(guān)規(guī)定； 有利于保護(hù)環(huán)境與景觀，盡量遠(yuǎn)離風(fēng)景游覽區(qū)和自然保護(hù)區(qū)，不污染水源， 有利于三廢處理，并符合現(xiàn)行環(huán)境保護(hù)法規(guī)規(guī)定。本設(shè)計(jì)廠址選擇在沈陽經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)化學(xué)工業(yè)園。2 工藝計(jì)算（1）物料平衡圖 圖1 聚合釜物料平衡圖（2）已知數(shù)據(jù)釡有效容積V有效=裝料系數(shù)η=轉(zhuǎn)化率x%=92% :1收率=%熱負(fù)荷分布指數(shù) R=～()夾套傳熱系數(shù)K夾套=510Kcal/ m2 hr℃擋板傳熱系數(shù)K擋板=946Kcal/ m2 hr℃夾套進(jìn)出口水溫：t進(jìn)=7℃ t出=12℃擋板進(jìn)出口水溫：t進(jìn)=7℃ t出=15℃夾套傳熱面積：F夾套= m2擋板傳熱面積：F擋板=18 m2注入水溫度t=20℃ 聚合溫度t=57℃假定聚合釡回收的VCM占未反應(yīng)單體的85%（3）計(jì)算 ① 單體及水加入量計(jì)算單體密度ρ60℃= ρ50℃=根據(jù)內(nèi)差法求出57℃時(shí)單體的密度：ρ57℃=[(5760) /(5060)]()+=水的密度ρ50℃= ρ60℃=用內(nèi)差法求出57℃時(shí)水的密度：ρ57℃=設(shè)單體加入量為x m3/釡 水加入量為y m3/釡釡有效容積V有效=，裝料系數(shù)η=， :1列方程組 x+y= （ρ水57℃y）/（ρ單體57℃x）=:1解得：x= m3/釡 y= ② 注入水用量注入水體積 Δv=cw∕ρ1ρ2（ρ1ρ2）式中 c: 單體VCM轉(zhuǎn)化率 W：VCM加入量（質(zhì)量kg） ρ1 ρ2 分別是單體和PVC樹脂密度Δv=85%（）247。（1400）=由已知注入水溫20℃，此時(shí)ρ水20℃= =③ 聚合反應(yīng)時(shí)間a 夾套傳熱量=傳熱面積傳熱系數(shù)Δtm夾Δtm夾=[(577)(5712)]/ln[(577)(5712)]=℃∴Q夾=51080=106kcal/hb 同理可計(jì)擋板傳熱量Q擋=F擋K擋Δtm擋Δtm擋=[(577)(5715)]/ln[(577)(5715)]=46℃Q擋=9461846=105kcal/hc 注入水流量 Q注=CpwΔt注入水溫由20℃升到57℃平均水溫t平均=（20+57）/2=℃注入水比熱容Cp20℃=（kg℃）Cp40℃=（kg℃）其平均比熱容Cp平均=（kg℃）=（kg℃）∴Q注=37=最大移熱量Qmax=Q夾+Q擋+Q注=+物料總放熱量 Q總=GX%ΔH℃加入總物料量 G==ΔHx=366kcal/kgVCM x%為轉(zhuǎn)化率取熱負(fù)荷指數(shù) R=R=(Qmaxτ反)/Q總τ反=RQ總/Qmax=366/（+）= ④ 引發(fā)劑用量引發(fā)劑用量 Nr=N0(1[I]/[I0])=N0()∴N0=Nr/（）引發(fā)劑的半衰期 lnτ1/2=A/TB式中 A=15108 B= T=+57=Lnτ1/2=15108/=τ1/2=N0=Nr/（）=實(shí)際加入量EHP量（分子量346）：346106=