【文章內(nèi)容簡介】 器過濾后，被送往種子乳漿槽中儲存。從種子乳漿槽中出來的種子乳漿經(jīng)過種子計量泵過濾器過濾后，由種子計量泵輸送到種子計量槽中，通過計量槽輸送 到各聚合釜。 聚合工序： 單體 VCM 經(jīng)過 VCM 過濾器過濾后，進入聚合釜，同時催化劑、引發(fā)劑、乳化劑、后混合劑及水也從各進料口進入聚合釜。當聚合到一定程度或必須立即停止反應時，則可以從終止劑加 料槽中加入終止劑，反應立即停止。反應停止后，乳漿由下面的出料口 進入卸料槽；而未反應的單體 VCM 經(jīng)聚合釜冷凝器冷卻后送往卸料槽進行回收。 脫氣工序： 脫氣工序中主要設備是卸料槽，從聚合釜中過來的乳漿含有雜質(zhì)，必須要經(jīng)過卸料槽進行排氣剝離，除去未反應單體和雜質(zhì)。經(jīng)排氣剝離的乳漿固含量約為 35%，被送到乳漿貯槽中進行儲存；而未 反應單體則從槽上面消泡器出口進入回收工序，先后經(jīng)過乳漿回收槽、 VCM 氣體回收槽， 除 去單體上所帶的雜質(zhì)后，由回收 VCM 氣體真空泵輸送到回收 VCM 氣體密封水槽中進行處理，之后送到氣柜重新利用。 糊干燥工段 糊干燥工段主要有兩部分：糊樹脂的干燥和研磨。首先，膠乳通過膠乳過濾器和膠乳安全過濾器過濾，在霧化器中形成霧狀后進入干燥室，同時經(jīng)過濾后的空氣由泵打入空氣加熱器加熱后與蒸汽會合，進入干燥室，將膠乳汽化干燥。之后，純產(chǎn)品直接進入旋風分離器，而帶雜質(zhì)的膠乳經(jīng)過袋濾器后也進入旋風分離器。在旋風分離器中，氣體 被排出，而固體通過振動篩后，不合格的產(chǎn)品流入粗料貯槽，合格的產(chǎn)品流入研磨料倉，進入研磨工序。產(chǎn)品進入研磨工序后，打開加料旋轉(zhuǎn)閥，膠乳干料進入研磨機，先分選后研磨，研磨成粉末狀固體顆粒后進入第二袋濾器，過濾后進入成品料倉儲備，經(jīng)旋轉(zhuǎn)加料器進入小料筒，然后用包裝機進行包裝成袋裝產(chǎn)品。 安全防護措施 該工段使用的氯乙烯單體（ VCM）沸點為 13℃ ，必須加壓才能液化。因為 VCM蒸汽密度比空氣大，所以在設計時要防止在封閉空間內(nèi)存在 VCM。在設計建造 PVC安徽建筑工業(yè)學院 本科生 課程 設計 14 生產(chǎn)廠中含有 VCM 的各種容器時，必須有各種預防措施，在反應 釜上要有卸放閥和防爆板，在 VCM 的管線中要設有雙閥門。 VCM 蒸汽與 %~25%的空氣混合，遇明火時會發(fā)生爆炸。因此工作環(huán)境必須滿足這一系列工作條件。在開始生產(chǎn)前要對管線、泵、閥門等進行仔細吹掃。生產(chǎn)設備在使用前必須有嚴格的手續(xù)，以保證各種文件齊全。整個生產(chǎn)區(qū)都處于 “紅色警戒 ”范圍，生產(chǎn)區(qū)內(nèi)不許吸煙，各種電器設備也要采用密封和防打火結(jié)構(gòu)。 在生產(chǎn)中應注意以下問題： ① 車間內(nèi)禁止使用明火；禁止穿帶釘子鞋進入裝置現(xiàn)場；禁止吸煙；禁止隨意用鐵器碰擊設備；機動車不經(jīng)許可不得進入生產(chǎn)區(qū)。 ② 生產(chǎn)人員必須熟悉相關(guān) 崗位消防措施的種類及存放位置，并能熟練正確使用，了解現(xiàn)場物料的性質(zhì)。 ③ 生產(chǎn)人員在生產(chǎn)過程中要及時檢查，消除漏點。 影響 PVC 糊樹脂質(zhì)量的因素及其對策 影響 PVC 樹脂質(zhì)量的主要因素 一、使用種子膠乳的品質(zhì)對 PVC 樹脂質(zhì)量的影響 在種子乳液聚合中，種子膠乳的質(zhì)量直接影響著 EPVC 的反應，繼而影響樹脂質(zhì)量。種子粒徑過大或過小都會影響聚合反應的平穩(wěn)進行，造成反應波動大，難于控制，嚴重時會出現(xiàn)破乳，有時在使用某批種子的生產(chǎn)過程中未出現(xiàn)上述不良現(xiàn)象，但生產(chǎn)出的樹脂的 B 型黏度偏高 (或個別超標 )，這主 要是由于種子的內(nèi)在質(zhì)量稍差，造成膠乳中大小粒子匹配不合理，使樹脂的糊黏度升高。 二、膠乳粒子的分布對 PVC 樹脂質(zhì)量的影響 種子乳液法生產(chǎn)的成品膠乳的粒徑是呈雙峰分布的，大小粒子的粒徑分布是否合理是評價成品膠乳內(nèi)在質(zhì)量的一項重要指標，所以在使用品質(zhì)較好的種子的前提下，還要嚴格控制好初始乳化劑的加入量，只有兩者的使用量合理匹配，才能生產(chǎn)出質(zhì)量較好的 PVC 樹脂。 三、前期不反應或反應極弱對 PVC 樹脂質(zhì)量的影響 聚合反應前期不反應或反應極弱現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為投入所需助劑及種子、單體、催化劑后反應釜開始沒出現(xiàn)反應熱，甚 至為負值。如果采用補加 Cu劑的方法促使反應進行，這樣使聚合反應后期溫度波動很大，反應溫度不好控制，峰溫偏低，吹除壓年產(chǎn) 2 萬噸 PVC 糊樹脂聚合工藝設計 15 力高，甚至還出現(xiàn)破乳現(xiàn)象，回收過程中帶料嚴重，膠乳黏稠，打料困難，干燥的樹脂 B 型黏度超標。 四、瞬時乳化劑加入量對 PVC 樹脂質(zhì)量的影響 在乳液聚合中乳液體系的穩(wěn)定性是非常重要的，乳化劑的加入量是否適宜將直接影響整個反應體系的穩(wěn)定性。當乳化劑加入量過低時，僅部分膠乳粒子表面被乳化劑分子覆蓋保護，易造成大部分膠乳凝聚，甚至出現(xiàn)破乳情況；而乳化劑加入量過多又會造成反應劇烈，不易控制，使小粒子數(shù)增多，粒 徑分布不合理，同樣會影響樹脂質(zhì)量。 五、干燥器出口溫度對 PVC 樹脂質(zhì)量的影響 膠乳在噴霧干燥過程中，若干燥器出口溫度過高，則形成的二次粒子凝集很牢固，從而造成樹脂在調(diào)糊過程中不易崩解為一次粒子或崩解速度較慢，從而導致糊性能差。 相應措施及對策 一、對種子品質(zhì)的控制 在配方不改變的情況下，生產(chǎn)過程中時常出現(xiàn)種子粒徑重復性差及固含量不穩(wěn)定的現(xiàn)象，基于此，可以采用如下措施： (1)固定種子聚合釜 (A 釜 ) 避免由于變換聚合釜而造成種子粒徑重復性差。 (2)生產(chǎn)種子時由專人負責操作控制，避免由于操作人員控制 手法不同而造成種子粒徑重復性差。 (3)影響種子粒徑大小相當明顯的 Cu 劑由工藝人員專門配制，并且配制的種子Cu劑只用在種子生產(chǎn)中，使每批種子使用的 Cu劑濃度保持一致。 (4)根據(jù)實際生產(chǎn)情況適時適量增減 Cu劑的使用量。 二、對樹脂顆粒粒徑分布的合理控制 一般情況下膠乳中小粒子與大粒子的數(shù)量比為 15~30 倍為好；膠乳中大粒子占總粒子質(zhì)量百分數(shù)為 50%~70%較佳。大粒子粒徑在 ~ m? ，小粒子粒徑在~ m? 。 三、對前期不反應或反應極弱的現(xiàn)象采取的措施 (1)保證單體質(zhì)量滿足入料要求。 (2)嚴格控制助劑的質(zhì)量 (特別是 Cu劑 )。 安徽建筑工業(yè)學院 本科生 課程 設計 16 (3)保證去離子水質(zhì)量，使其 pH 值在 ~。 (4)根據(jù)實際反應情況及時調(diào)整 Cu劑的加入量，保證反應正常。 四、對乳化劑瞬時加入量進行調(diào)整 乳化劑用量為 %~%單體，采用復合乳化劑體系，在聚合過程中先加入一半乳化劑，聚合結(jié)束再加入另一半。 五、干燥器出口溫度的控制 在冬季時一般控制在 60~62℃ ，夏季一般控制在 54~58℃ ，同時嚴格控制干燥器開停車次數(shù)并及時調(diào)整 干燥器加水時的出口溫度。 年產(chǎn) 2 萬噸 PVC 糊樹脂聚合工藝設計 17 第三章 物料衡算 物料平衡關(guān)系 圖 物料平衡關(guān)系圖 基礎數(shù)據(jù) （ 1） 生產(chǎn)規(guī)模：年產(chǎn)量 20200t/a （ 2） 生產(chǎn)時間：年開工日 330d/a（ 24h/d） （ 3） 相關(guān)技術(shù)指標 （如下表 ） [5]： 表 相關(guān)技術(shù)指標表 單體純度 % 單體轉(zhuǎn)化率 85% 引發(fā)劑質(zhì)量分數(shù) 15% 引發(fā)劑密度 1200 3/mkg 催化劑質(zhì)量分數(shù) % 催化劑密度 1050 3/mkg 乳化劑質(zhì)量分數(shù) 1% 乳化劑密度 1100 3/mkg 后混合劑質(zhì)量分數(shù) % 后混合劑密度 1100 3/mkg PVC 糊密度 1400 3/mkg 乳漿固含量 35% 產(chǎn)品純度 % 水密度 1000 3/mkg 配料 聚 合 脫氣 干燥 水 單體 種 子 20200tpvc 糊樹脂 RVCM 安徽建筑工業(yè)學院 本科生 課程 設計 18 （ 4） 各步驟損失分配 a、 聚合部分：粘壁、泄露、泡沫夾帶等損失約占 1% b、 干燥部分：飛揚旋風分離損失約占 2% c、 篩分包裝部分：飛揚旋風分離及不合格產(chǎn)品損失約占 % 計算基準與計算單位 因為是間歇操作過程，所以采用 “批 ”為計算基準， “kg/B”為計算單位 。 確定計算順序 由于產(chǎn)物與原料之間的化學計量關(guān)系比較簡單，且整個聚合過程不是很復雜，容易得到產(chǎn)物與單體原料投料量之間的比例關(guān)系，故采用順流程的計算順序 。 聚合配方 [6] 表 聚合配方列表 原 料 用 量 氯乙烯單體 100 介質(zhì)（水） 110～ 140 引發(fā)劑 催化 劑 乳化劑 后混合劑 種子 一代 1 二代 2 操作周期 年產(chǎn) 2 萬噸 PVC 糊樹脂聚合工藝設計 19 （ 1） 聚合操作時間估計 表 聚合釜操作時間統(tǒng)計表 加水及配料 15 分 加單體 15 分 攪拌 10 分 升溫 30 分 反應 8 小時 出料 20 分 清釜置換 50 分 共計 10 小時 20 分 （ 2） 出料系統(tǒng) 沉析時間估計 表 出料系統(tǒng)操作時間統(tǒng)計表 排氣、加料、回收 1 小時 升溫 1 小時 保溫 小時 冷卻 小時 出料 6 小時 共計 9 小時 （ 3） 干燥時間估計 干燥 約 3 小時 通過上述數(shù)據(jù)計算可得，整個 PVC 糊樹脂生產(chǎn)周期約為 22 小時 20 分，但在實際生產(chǎn)過程中，在聚合的同時可以進行脫氣和干燥，所以每生產(chǎn)一批料約需要 12 小安徽建筑工業(yè)學院 本科生 課程 設計 20 時，取每天生產(chǎn) 2 批 。 計算主要物料的投料量 氯乙烯單體的計算 該生產(chǎn)裝置年產(chǎn)量為 20200 噸，年開工時間為 330 天，每天生產(chǎn)兩批，聚合后處理損失率約為 % 每批應生產(chǎn)聚合物數(shù)量為： Bkg / 1 4 0 29 6 3 0 102 0 0 0 0 3 ??? ? 式（ ） 聚合物中含有因引發(fā)劑 而引起的約 %的雜質(zhì)，令單體 100%轉(zhuǎn)化為聚合物，則氯乙烯單體的投料量為： Bkg / 2 ?? 式（ ） 由配方可知實際單體的轉(zhuǎn)化氯為 85%，則 氯乙烯單體的投料量為： Bkg /%85 ? 式（ ） 由于聚合時約有 1%的氯乙烯單體因泄露損失，則 氯乙烯單體的投料量為： Bkg / 7 2 3 8%)11( 6 8 6 0 ??? 式（ ） 單體的損失量為： Bkg / 7 6 8 6 7 2 3 8 ?? 式（ ） 回收未反應單體量為： Bkg / ?? 式（ ） 本次設計采用的是種子乳液生產(chǎn)方法，在配方中應加入 3%單體的種子，因此聚合產(chǎn)品中也包括種子的量， 則 種子的量為： 年產(chǎn) 2 萬噸 PVC 糊樹脂聚合工藝設計 21 Bkg / 8410 238 ?? 式（ ） 實際加入聚合釜的純單體量為： Bkg / 6 1 5 0 8 7 2 3 8 ?? 式（ ） 單體的純度為 %，則 實際加入單體與雜質(zhì)的總量為： Bkg /% ?? 式（ ） 隨單體而引入的雜質(zhì)為： Bkg / 6 1 5 6 1 9 0 ?? 式（ ） 各配料用量的計算 依據(jù)配方得：催化劑 =%倍的單體； 引發(fā)劑 =%倍的單體； 乳化劑 =%倍的單體； 后混合劑 =%倍的單體 各配料的質(zhì)量分數(shù)為：催化劑： %；引發(fā)劑： 15%； 乳化劑： 1%；后混合劑： % 各配料的用量為： 催化劑： Bkg /% ?? 式（ ） 引發(fā)劑： Bkg /% ?? 式（ ） 乳化劑： Bkg /% ?? 式（ ） 后混合劑： Bkg /% ?? 式（ ） 各配料均以溶液的方式加入，則 引發(fā)劑溶液量為： Bkg /48 2% ?? 式（ ） 催化劑溶液量為： Bkg /18 00% ?? 式（ ） 安徽建筑工業(yè)學