【導(dǎo)讀】①總論；②工藝流程的確定；③工藝流程簡述及各工序工藝控制指標(biāo)；④工藝計(jì)算；⑤主要設(shè)備的工藝尺寸計(jì)算與設(shè)備選型；⑥裝置技術(shù)經(jīng)濟(jì)估算；①設(shè)計(jì)說明書規(guī)范、整潔，文字力求簡練；③按畢業(yè)設(shè)計(jì)大綱要求完成規(guī)定數(shù)量的圖紙；④設(shè)計(jì)圖紙必須全部采用計(jì)算機(jī)繪圖。[主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的工作態(tài)度，研究內(nèi)容與方法，工作量，文獻(xiàn)應(yīng)用，創(chuàng)新性，實(shí)用性，并經(jīng)過脫水、凈化、精餾等工序后，制成精制氯乙烯，即單體，用來滿足聚合的需要?；ぜ瘓F(tuán)現(xiàn)場實(shí)習(xí)有關(guān)資料及有關(guān)文獻(xiàn)，完成物料衡算、熱量衡算。并附有三副圖紙包括帶控制點(diǎn)的物料流程圖；車間平面布置圖；主要設(shè)備的裝配圖。Keywords:synthesis、PVC、VC、technological、design.PVC）樹脂，也用于制備偏二氯乙烯冷凍劑等。我國目前沒有專門的VCM生產(chǎn)企業(yè)。所有VCM裝置均與PVC裝置配套建設(shè)，完全一。目前主要有4種主要的生產(chǎn)工藝：電石乙炔法，二氯乙烷法，乙烯氯氧化法，平。業(yè)設(shè)計(jì)大綱和設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 裝置比較特殊，主要由立式預(yù) 聚合釜和帶框式攪拌器的臥式聚合釜構(gòu)成。它不以水為介質(zhì)，也不加入分散劑等各種助劑，而只加入氯乙烯和引發(fā)劑，因此可大大簡化生產(chǎn)工藝，聚合就被分為 ―預(yù)聚合 ‖和 ―后聚合 ‖兩個(gè)過程，預(yù)聚合是在一個(gè)有劇烈攪拌的立式反應(yīng)釜中進(jìn)行，反應(yīng)熱靠反應(yīng)釜冷卻水套及回流冷凝器傳出。氯乙烯轉(zhuǎn)電石 粗乙炔 精乙炔 干燥混合氣 電石渣 HCl 合成氣 粗 VC 精 VC 廢酸液 PVC 懸浮液 濕 PVC 干燥 PVC 成品 PVC 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 化率達(dá)到 7%～ 12%時(shí)即將物料送入后聚合釜繼續(xù)反應(yīng)，后聚合釜是本體聚合的關(guān)鍵設(shè)備，在此物料會(huì)經(jīng)歷從液相低粘度到糊狀再到粉末相的轉(zhuǎn)化。離開聚合釜的物料是干粉，通過氣流送到聚氯乙烯貯斗中，經(jīng)多層振動(dòng)篩分后產(chǎn)品送至稱量包裝機(jī)中包裝。樹脂的粒徑與粒形由攪拌 速度控制，反應(yīng)熱由單體回流冷凝帶出。此法生產(chǎn)過程簡單，產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)成本也較低。 d. 溶液聚合 溶液聚合是在聚合釜中氯乙烯單體在醋酸丁酯、丙酮等各種溶劑中進(jìn)行聚合。這種方法有溶劑回收和使用時(shí)氯乙烯單體污染問題，并且生產(chǎn)成本高，所以較少使用，僅用于某些特殊用途。 e. 微懸浮聚合 微懸浮聚合工藝，首先將氯乙烯單體、無離子水、乳化劑、油溶性引發(fā)劑以及其它助劑按比例預(yù)混合均化，使含引發(fā)劑的氯乙烯均化成小液珠，然后將其均化料通入聚合反應(yīng)釜，升溫至聚合溫度。待達(dá)到預(yù)定的轉(zhuǎn)化率時(shí)停止反應(yīng)，回收未聚合單體，聚合所得膠 乳經(jīng)噴霧干燥即得產(chǎn)品。 就以上五種主要聚合工藝來講，本體法具有工藝流程簡單，裝置占地面積小，同時(shí)基本上無廢液排放，排氣可以達(dá)到最低程度，因而環(huán)境污染少且產(chǎn)品質(zhì)量好、純度高，特別適用透明包裝材料和電纜料等特點(diǎn)，但是本體聚合在聚合釜中進(jìn)行反應(yīng)的過程中，粘度較大，不易散熱，且目前用于本體聚合的聚合釜技術(shù)不是很成熟，處理不當(dāng)，容易發(fā)生爆炸。懸浮法是一種相對(duì)最成熟的工藝，且用于懸浮聚合的反應(yīng)釜種類多，技術(shù)相對(duì)穩(wěn)定成熟。在目前世界聚氯乙烯生產(chǎn)中占有絕對(duì)的份額，且產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率最高，產(chǎn)品品種最多，容易適應(yīng)市場。乳液法是生產(chǎn)糊 樹脂的方法，工藝復(fù)雜、成本較高且樹脂質(zhì)量較差。而微懸浮法也是生產(chǎn)糊樹脂的方法，只用于特殊用途。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 第二章 聚氯乙烯的工藝過程 主要原料和產(chǎn)物的物化性質(zhì) 電石 （ 1） 、 分子式 CaC2 ,分子量 （ 2） 、性質(zhì) ?化學(xué)純的碳化鈣幾乎是無色透明的結(jié)晶體，工業(yè)用電石呈灰色、棕黃色或黑色。 ?18℃ 時(shí)比重為 ，電石比重隨著 CaC2 含量的減少而增加。 ?不溶于所有有機(jī)溶劑中，熔點(diǎn) 2300℃ （純電石），含 CaC280%時(shí)熔點(diǎn)為 20xx℃ 。電石與水作用生成乙炔和氫氧化鈣。 （ 3） 、規(guī)格： CaC2 含量不少于 %，氧化鈣含量不大于 %， C 含量不大于%， MgO 含量不大于 %。 氯化氫： （ 1） 、 分子式： HCl 分子量： （ 2） 、 性質(zhì)： ，遇到濕空氣則呈白色煙霧，鼓可做煙霧劑。 ，低溫低壓下可以成為液體，熔點(diǎn)為 114℃ ，沸點(diǎn)為 ℃ 。 ，標(biāo)準(zhǔn)狀況下， 1 升水可溶解 升的 HCl氣體。 ，容易與多種金屬 作用生成該金屬的氯化物。 ，可使蛋白質(zhì)凝固造成凝固性壞死，嚴(yán)重時(shí)可引起受損器官穿孔，斑痕形成，狹窄及畸形。 (3)、 規(guī)格 [5]： ≥93% ≤% 乙炔： (1)、 分子式： C2H2 分子量： 26 (2)、 性質(zhì)： ，具有微弱的醚味，工業(yè)用乙炔因含有氯化氫、磷化氫等雜質(zhì)而具有特殊的刺激性臭氣。 。易分解放出大量的熱而發(fā)生爆炸。壓力對(duì)湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 乙炔有特殊的意義。壓力增加時(shí)，乙炔氣體分子間相密聚，因此，一旦某 處乙炔分解，就能迅速擴(kuò)展到全部氣體中。加工業(yè)氣體乙炔的壓力在 147kPa()以上溫度超過773～ 823K 時(shí)，使會(huì)全部分解，發(fā)生爆炸。當(dāng)溫度低于 723K(并有接觸物質(zhì)存在時(shí)，可能發(fā)生爆炸。 ，聚合反應(yīng)。 ，其分子中的氫能被某些金屬取代而成鹽。例如含有水成氨的工業(yè)乙乙炔與氯化亞銅作用，生成具有爆炸性副乙炔銅。所以，工業(yè)上乙炔發(fā)生系統(tǒng)不能使用銅制的旋塞及管件。 (3)、 規(guī)格 [2]： ： ≥% 、磷、砷等雜質(zhì)。 氯乙烯 ： (1)、 分子式： CH2＝ CHCl 分子量： (2)、 性質(zhì)： ： ℃ 熔點(diǎn)： ℃ ： (空氣為 1) 液體相對(duì)密度： （ 20℃ ) ：在空氣中 ～ %(體積 ) 、無色的氣體，具有類似醚一般氣味，溶于水，溶于乙醚、乙醇、四氯化碳、丙酮和二氯乙烷。 (3)、 規(guī)格 [3]： 【 主要質(zhì)量要求 (均為重量百分?jǐn)?shù) )】 （ 見表 ） 表 原料規(guī)格 原料名稱 質(zhì)量要求 原料名稱 質(zhì)量要求 氯乙烯 ≥ % 乙炔 ≤ 乙烯 ≤ 2ppm 氯甲烷 ≤ 50ppm 丁二烯 ≤ 6ppm 鐵 ≤ ppm HCl ≤ 水 ≤ 80ppm 重組分 ≤ 50ppm —— —— 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 其他輔助原料 活性炭 一、 用作催化劑載體的活性炭，一般是由低灰分的煤加工制成，并經(jīng) 750～ 950℃ 高溫水蒸氣活化，以氧化 (或稱 ―燒掉 ‖)成型后炭粒內(nèi)部的揮發(fā)組分，使形成許多微細(xì)的 ―孔穴 ‖和 ―通道 ‖。因此，活性炭具有非常驚人的表面積，如利用低濕氮?dú)馕椒ɑ虮秸?氣動(dòng)態(tài)吸附法，可測得目前常用的活性炭其每克重量就有 800～ 1000 m2 的表面積，這一數(shù)值又稱為活性炭的比表面積?；钚蕴康倪@一特性使它具有優(yōu)異的吸附能力，被廣泛地應(yīng)用于氣體或液體中微量雜質(zhì)的吸附分離過程，各種有毒、有害氣體的防毒面具以及催化劑的載體活性炭質(zhì)量指標(biāo)要求按太原新華活性炭長標(biāo)準(zhǔn)， 二、 活性炭 規(guī)格 見表 表 活性炭的規(guī)格 物理性質(zhì) 百分比 物理性質(zhì) 百分比 吸苯率 ≥30% 比表面積 700—1000 m2/g 含炭量 ≥97% 碘吸附值 ≥600 mg/g 機(jī)械強(qiáng)度 ≤90% 苯酚吸附量 ≥35% 含水分 ≥1% 四氯化碳吸附 率 ≥36% 顆粒直徑 3mm， 長 46mm 假比重 氫氧化鈉 （ 1） 、 物理化學(xué)性質(zhì)： OHNa ，分子量為 ，稀堿液對(duì)皮膚有滑膩感覺，濃堿有強(qiáng)烈燒傷作用。與酸發(fā)生中和反應(yīng)，生成鹽和水。 （質(zhì)量按指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn) GB209—93） NaOH 含量 ≥% NaCl含量 ≤% 32COaN 含量 ≤% 氯化汞觸媒 (1)、 物理化學(xué)性質(zhì)： a. 分子式： HgCl? 分子量： ，比重 。熔點(diǎn)為 276℃ ，沸點(diǎn)為 301℃ ，易升華（ 200～ 300） ℃毒性：高毒，對(duì)腎臟毒性作用明顯。 MCD 為 29 mg/kg。純的升汞粉末 (無載體活性炭時(shí) )湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 對(duì)氯乙烯合成反應(yīng)并無活性，而一旦吸附于活性炭表面，由于兩者的相互作用使對(duì)該反應(yīng)有優(yōu)異的活性和選擇性，是迄今為止該化學(xué)反應(yīng)最為理想的催化劑。 （質(zhì)量按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) )見表 表 氯化汞觸媒的規(guī)格 項(xiàng)目 含量 項(xiàng)目 含量 含量 ≥% 水中不溶物 ＜ % 鐵 ＜ % 砷 ＜ % 硫化氫沉淀物 ＜ % 氯氣 (1)、 物理化學(xué)性質(zhì)： ： 2lC ，分子量 。 ， 2lC 為黃綠色氣體。氯氣比重為空氣的 倍，在 及0℃ 時(shí)每升為 克。氯氣在常壓下和 ℃ 時(shí)能與水生產(chǎn) OHC 22 8l ? 的黃色結(jié)晶體。有刺激性臭味，即使吸入少量氯氣也會(huì)使呼吸系統(tǒng)受到刺激。氯氣的熔點(diǎn)為 –℃ ，沸點(diǎn)為 –℃ ，臨界溫度為 144℃ ，臨界壓 力為 。 HCL 和新生態(tài)氧，可使呼吸道病變還可以刺激迷失神經(jīng)引起發(fā)射性的心跳停止，屬高毒類。人吸入 90mg/ 3m 可致劇烈咳嗽，30090mg/ 3m 可致死亡。 （質(zhì)量按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)） 純度 ≥95% 含 2O ≤% 水分含量 ≤% 去離子水 所用反應(yīng)介質(zhì)水，應(yīng)經(jīng)過離子交換樹脂或磺化煤進(jìn)行脫鹽處理。處理后的水 pH 應(yīng)在 5～ 范圍，硅膠含量 ≤。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 分散劑 懸浮聚合生產(chǎn)的聚氯乙烯顆粒的大小與形態(tài)，主要取決于所用的分散劑，可分為兩類：主分散劑和輔助分散劑。主分散劑的作用是控制所得顆粒的大小，但也會(huì)影響聚氯乙烯的孔隙率和某些形態(tài)。輔助分散劑的作用是提高顆粒中的孔隙率，并使之均與以改進(jìn)聚氯乙烯樹脂吸收增塑劑的性能。主分散劑主要是纖維素醚和部分水解的聚乙烯醇。輔助分散劑主要是小分子表面活性劑和低水解度聚乙烯醇 。 引發(fā)劑 由于氯乙烯懸浮聚合溫度為 50～ 60℃ 上下，應(yīng)根據(jù)反應(yīng)溫度選擇合適的引發(fā)劑，其原則為在反應(yīng)溫度條件下引發(fā)劑的半衰期大約為 2h 者，反應(yīng)時(shí)間為最佳。由于反應(yīng)后期單體濃度降低，為了使反應(yīng)后期具有適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，所以反應(yīng)前期與反應(yīng)后期應(yīng)當(dāng)使用不同半衰期的引發(fā)劑。因此聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)工廠目前多數(shù)使用復(fù)合引發(fā)劑，即兩種引發(fā)劑的混合物。 其他助劑 鏈終止劑 為了保證聚氯乙烯樹脂質(zhì)量，使聚合反應(yīng)在設(shè)定的轉(zhuǎn)化率終止或防止發(fā)生意外停電事故，必須臨時(shí)終止反應(yīng)時(shí)使用，工業(yè)生產(chǎn)中使用聚合級(jí)雙酚 A、叔 丁基鄰苯二酚等。 鏈轉(zhuǎn)移劑 為了控制聚氯乙烯平均分子量，除嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度外，必要時(shí)添加鏈轉(zhuǎn)移劑，特別時(shí)生產(chǎn)分子量較低的樹脂牌號(hào)時(shí)。常用的鏈轉(zhuǎn)移劑為硫醇等。 抗魚眼劑 為了減少聚氯乙烯樹脂中所含結(jié)實(shí)的圓球狀樹脂，可加入抗魚眼劑，主要時(shí)苯甲醚的叔丁基、羥基衍生物。 防粘釜 劑 在生產(chǎn)聚氯乙烯過程中，樹脂粘結(jié)于反應(yīng)釜壁上形成釜垢時(shí)懸浮法生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂必須解決的工藝問題之一，較先進(jìn)的方法時(shí)加入防釜?jiǎng)?。防釜?jiǎng)┓N類很多，而且生產(chǎn)工廠技術(shù)保密，但主要是苯胺染料等的混合溶液或與某些有機(jī)酸的絡(luò) 合物 。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 工藝流程的介紹 乙炔工段 (1)發(fā)生。 經(jīng)破碎好的電石裝進(jìn)電石吊斗，推到提升口，由電動(dòng)葫蘆吊到三樓，送到發(fā)生器加料貯存，用 2N 置換其中的乙炔氣后，電石在繼續(xù)通 2N 的情況下，經(jīng)第一貯斗碟伐放入第二貯斗，第二貯斗電石經(jīng)過電磁振動(dòng)加料器加入發(fā)生器內(nèi)。電石在發(fā)生器內(nèi)遇水產(chǎn)生乙炔氣，從發(fā)生器頂部逸出，電石水解時(shí)放出大量的熱，可借連續(xù)加入發(fā)生器內(nèi)的水來維持發(fā)生器溫度，電石水解之后電石渣漿從溢流管不斷排除，以維 持發(fā)生器液面，渣漿從排泄口排到地溝，流到沉淀池集中處理，頂部逸出的乙炔氣體經(jīng)噴淋冷卻后，分別進(jìn)入氣柜或水環(huán)壓縮機(jī)。 (2)清凈。 由發(fā)生器送來并經(jīng)冷卻的乙炔氣，經(jīng)水環(huán)壓縮機(jī)加壓到 ~ 左右，進(jìn)入第一、第二清凈塔， NaOCl溶液由泵打到第二清凈塔頂，從塔底流出再由泵打至第一清凈塔頂。器塔底流出的廢 NaOCl 溶液與冷卻塔出來的廢水回至廢水貯槽，用泵打到發(fā)生器作為補(bǔ)充用水。經(jīng)清凈后的乙炔氣帶有酸性，進(jìn)入中和塔用堿液除去，中和塔出來的乙炔氣進(jìn)入二臺(tái)串聯(lián)的列管冷凝器除去大量水分后，送氯乙烯工序。 氯化氫工段 原料氫氣由電解裝置輸氫泵送來，經(jīng)過氫氣氣柜緩沖及阻火器，進(jìn)入鋼制合成爐底部的燃燒器點(diǎn)火燃燒。原料氯氣由電解裝置氯干燥送來經(jīng)緩沖器后按一定的摩爾比[H2:Cl=(～ ):1]進(jìn)入合成爐燈頭的內(nèi)管，由下二上經(jīng)石英燈頭上的斜孔均勻地和外套管的氫氣混合燃燒。燃燒時(shí)火焰溫度達(dá)到 20xx℃ 左右，并發(fā)出熱和光，正?；鹧娉是喟咨：铣珊蟮穆然瘹錃怏w，借爐身和夾套冷卻水或散熱翅片散熱，到爐頂出口，溫度降到 100～ 150℃ ，再進(jìn)入上蓋帶冷卻水箱的石墨冷卻器，用冷卻水將氯化氫氣體冷卻到40～ 50℃ 左右 ，由下底蓋排出，經(jīng)閥門控制進(jìn)入緩沖器，再送人串聯(lián)的石墨冷卻器，用25℃ 左右的冷凍鹽水，將氣體冷卻到 12℃ ～ 18℃ 后，進(jìn)入酸霧分離器，氣體中夾帶的40%鹽酸霧沫由