【文章內容簡介】 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，必須要經過卸料槽進行排氣剝離，除去未反應單體和雜質。經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，先后經過乳漿回收槽、 VCM 氣體回收槽， 除 去單體上所帶的雜質后，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，純產品直接進入旋風分離器，而帶雜質的膠乳經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，不合格的產品流入粗料貯槽，合格的產品流入研磨料倉，進入研磨工序。產品進入研磨工序后，打開加料旋轉閥，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，經旋轉加料器進入小料筒，然后用包裝機進行包裝成袋裝產品。 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。在開始生產前要對管線、泵、閥門等進行仔細吹掃。生產設備在使用前必須有嚴格的手續(xù)，以保證各種文件齊全。整個生產區(qū)都處于 “紅色警戒 ”范圍，生產區(qū)內不許吸煙，各種電器設備也要采用密封和防打火結構。 在生產中應注意以下問題： ① 車間內禁止使用明火；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；機動車不經許可不得進入生產區(qū)。 ② 生產人員必須熟悉相關崗 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。 ③ 生產人員在生產過程中要及時檢查，消除漏點。 影響 PVC 糊樹脂質量的因素及其對策 影響 PVC 樹脂質量的主要因素 一、使用種子膠乳的品質對 PVC 樹脂質量的影響 在種子乳液聚合中，種子膠乳的質量直接影響著 EPVC 的反應，繼而影響樹脂質量。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過程中未出現(xiàn)上述不良現(xiàn)象，但生產出的樹脂的 B 型黏度偏高 (或個別超標 )，這主要 是由于種子的內在質量稍差，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 樹脂質量的影響 種子乳液法生產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在質量的一項重要指標，所以在使用品質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，才能生產出質量較好的 PVC 樹脂。 三、前期不反應或反應極弱對 PVC 樹脂質量的影響 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 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，使小粒子數增多，粒徑 分布不合理，同樣會影響樹脂質量。 五、干燥器出口溫度對 PVC 樹脂質量的影響 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、對種子品質的控制 在配方不改變的情況下，生產過程中時常出現(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 劑只用在種子生產中，使每批種子使用的 Cu 劑濃度保持一致。 (4)根據實際生產情況適時適量增減 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量比為 15~30 倍為好；膠乳中大粒子占總粒子質量百分數為 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)保證單體質量滿足入料要求。 (2)嚴格控制助劑的質量 (特別是 Cu 劑 )。 安徽建筑工業(yè)學院 本科生 課程 設計 16 (3)保證去離子水質量，使其 pH 值在 ~。 (4)根據實際反應情況及時調整 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并及時調整干 燥器加水時的出口溫度。 年產 2 萬噸 PVC 糊樹脂聚合工藝設計 17 第三章 物料衡算 物料平衡關系 圖 物料平衡關系圖 基礎數據 （ 1） 生產規(guī)模：年產量 20200t/a （ 2） 生產時間：年開工日 330d/a（ 24h/d） （ 3） 相關技術指標 （如下表 ） [5]： 表 相關技術指標表 單體純度 % 單體轉化率 85% 引發(fā)劑質量分數 15% 引發(fā)劑密度 1200 3/mkg 催化劑質量分數 % 催化劑密度 1050 3/mkg 乳化劑質量分數 1% 乳化劑密度 1100 3/mkg 后混合劑質量分數 % 后混合劑密度 1100 3/mkg PVC 糊密度 1400 3/mkg 乳漿固含量 35% 產品純度 % 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 由于產物與原料之間的化學計量關系比較簡單，且整個聚合過程不是很復雜，容易得到產物與單體原料投料量之間的比例關系，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（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 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 通過上述數據計算可得，整個 PVC 糊樹脂生產周期約為 22 小時 20 分，但在實際生產過程中，在聚合的同時可以進行脫氣和干燥，所以每生產一批料約需要 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 2 批 。 計算主要物料的投料量 氯乙烯單體的計算 該生產裝置年產量為 20200 噸，年開工時間為 330 天，每天生產兩批，聚合后處理損失率約為 % 每批應生產聚合物數量為： Bkg / 1020 000 3 ??? ? 式（ ） 聚合物中含有因引發(fā)劑而 引起的約 %的雜質，令單體 100%轉化為聚合物，則氯乙烯單體的投料量為： Bkg / ?? 式（ ） 由配方可知實際單體的轉化氯為 85%，則 氯乙烯單體的投料量為： Bkg / 60%85 39 ? 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 / 6 8 6 7 2 3 8 ?? 式（ ） 回收未反應單體量為： Bkg / 5 2 1 3 3 6 8 6 0 ?? 式（ ） 本次設計采用的是種子乳液生產方法，在配方中應加入 3%單體的種子，因此聚合產品中也包括種子的量， 則 種子的量為： 年產 2 萬噸 PVC 糊樹脂聚合工藝設計 21 Bkg / ?? 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的總量為： Bkg / 6 1 9 0% 6 1 5 4 ?? 式（ ） 隨單體而引入的雜質為： Bkg / ?? 式（ ） 各配料用量的計算 依據配方得：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 各配料的質量分數為：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 / 6 1 5 4% ?? 式（ ） 引發(fā)劑： Bkg / 6 1 5 4% ?? 式（ ） 乳化劑： Bkg / 6 1 5 4% ?? 式（ ） 后混合劑： Bkg / 6 1 5 4% ?? 式（ ） 各配料均以溶液的方式加入，則 引發(fā)劑溶液量為： Bkg /482% ?? 式（ ） 催化劑溶液量為： Bkg /1800% ??