【正文】 表 篩分包裝部分物料衡算一覽表 物料名稱 進(jìn)料 kg/h 出料 kg/h PVC PVC 損失 0 合計(jì) 全過(guò)程物料衡算 間歇操作過(guò)程物料衡算 聚合釜及混料槽屬于間歇操作，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)為 kg/B，由前面計(jì)算結(jié)果可知：投入 VCM 單體的量為： 105 kg/B，經(jīng)過(guò)聚合釜及出混料槽減壓后的量為：12530kg/B， PVC 的總損失為： kg/B。 PVC PVC 損失 PVC 圖 篩分包裝部分物料平衡圖 篩分包裝前后各物質(zhì)的質(zhì)量計(jì)算 篩分包裝部分 PVC 損失量為： 104= kg/h。 已只氣流干燥后的含水量為 %則含水量為： 。 物料衡算表 氣流干燥部分 物料衡算一覽表 。 PVC PVC H2O H2O 脫去水 損失 PVC 圖 氣流干燥部分物料平衡圖 干燥前后各物質(zhì)的質(zhì)量計(jì)算 [31] 氣流干燥損失的 PVC 量為： 104= kg/h。 排出水的量為： =。1000= /h 由式 可知 y= 對(duì)汽提塔做物料衡算知：物料衡算結(jié)果是正確的，見(jiàn)表 ?！? 用內(nèi)插法可求的：氯乙烯： ℃ = cal/g根據(jù)全年的生產(chǎn)任務(wù)和生產(chǎn)時(shí)間可以求出每小時(shí)生產(chǎn)的 PVC 量為： M1=104kg/h 考慮到聚合釜和混料槽內(nèi) PVC 的損失，則進(jìn)入汽提塔內(nèi)樹脂量為： M3=以 M3為基準(zhǔn)求出汽提塔進(jìn)料中其他各組分相應(yīng)的量： 因此進(jìn)入汽提塔內(nèi)的水量為： M3/= kg/h 進(jìn)入汽提塔內(nèi)的其它助劑為： M3/=進(jìn)入汽提塔內(nèi)的 VCM 單體為： 12530M3/= kg/h 損失的 PVC 的量為： 104= kg/h 出料中含 PVC 量為： 設(shè)定出料中 VCM 含量為 17mg/kg ， 故 出 料 中 含 VCM 的量為：17106=查閱相關(guān)文獻(xiàn)可設(shè)定如下條件：塔頂溫度 80℃ ，塔底溫度 105℃ ， 壓強(qiáng)為XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 23 頁(yè) 共 81 頁(yè) ，氯乙烯和水蒸汽的部分物性參數(shù)如表 ，表 。 需要加入水蒸氣量為： 4800kg/B 出料水量為： 105 +4800+( )= kg/B 對(duì)混料槽做物料衡算知：物料衡算結(jié)果是正確的，見(jiàn)表 。 kg/B 脫鹽水的質(zhì)量為： M2==105 kg/B 引發(fā)劑的質(zhì)量為： M3= M1=終止劑的質(zhì)量為： M4= M1=分散劑的質(zhì)量為： M5= M1= kg/B PH 緩沖劑質(zhì)量為： M6= M1=反應(yīng)調(diào)節(jié)劑的質(zhì)量為： M7= M1= kg/B 防粘釜?jiǎng)┑馁|(zhì)量為： M8= M1= kg/B M1+M2+M3+ M4+ M5+M6 + M7+M8= kg/B 所生成的 PVC 質(zhì)量為： M9== kg/B 損失 PVC 的質(zhì)量為： M 損 ==對(duì)聚合釜做物料衡算知： M1=M9+ M 損 + M10 () ，可知計(jì)算物料衡算結(jié)果是XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 20 頁(yè) 共 81 頁(yè) 正確的，見(jiàn)表 。 40%)等。a1 轉(zhuǎn)化率： 84% 后處理?yè)p失： 5%。 物料平衡方程： ∑F0=∑D+A+∑B （ ） 式中： F0——輸入體系的物料質(zhì)量； D——離開體系的物料質(zhì)量； A——體系內(nèi)積累的物料質(zhì)量； B——過(guò)程損失的物料質(zhì)量 (如跑、冒、滴、漏 )。 4. 離心脫水 緊密型樹脂含水率 8％～ 15％ 疏松型樹脂含水率 15％～ 20％ 5. 干燥 XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 17 頁(yè) 共 81 頁(yè) (1) 第一段氣流干燥管干燥： 干燥溫度 140～ 150℃ 風(fēng)速 15m/s 物料停留時(shí)間 含水率 4％ (2) 第二段沸騰床干燥 干燥溫度 120℃ 物料停留時(shí)間 12min 含水率 ％ 工藝流程圖 [31,32] 工藝流程圖如圖 。設(shè)定好脫鹽水溫度，當(dāng)所有原材料加料完成后，聚合釜中物料的溫度等于或接近反應(yīng)溫度，加入引發(fā)劑，聚合開始。同時(shí)由 Daniel [28]對(duì) PVC 懸浮聚合反應(yīng)XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 16 頁(yè) 共 81 頁(yè) 器的建模研究，可以合理的計(jì)算出由此產(chǎn)生的模型可以準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)引發(fā)負(fù)荷的影響和可操作性的反應(yīng)堆冷卻劑溫度。床內(nèi)的濕熱空氣從床頂部由干燥器引風(fēng)機(jī)引出，經(jīng)旋風(fēng)分離器后排入廢氣洗滌塔，被分離下來(lái)的固態(tài)物料送回至干燥床。聚氯乙烯樹脂干燥時(shí)所用的氣流干燥速度一般為 14～ 21m/s 之間，停留時(shí)間在 2s左右就可使物料表面的水分脫除。 本設(shè)計(jì)采用的是螺旋沉降式離心機(jī)。 目前 PVC 生產(chǎn)廠家普遍使用螺旋沉降式離心機(jī)。離心脫水的漿料泵的輸送能力應(yīng)大于離心機(jī)進(jìn)料量的 ～ 2 倍左右，這樣才能保證漿料有一定回流量，使?jié){料在槽內(nèi)進(jìn)一步混合，并使離心機(jī)進(jìn)料量和功率穩(wěn)定且有一定的調(diào)節(jié)量。工藝簡(jiǎn)述如下：經(jīng)汽提后的 PVC 漿料進(jìn)入離心槽，離心槽中的漿料經(jīng)漿料泵大部分送至離心機(jī)進(jìn)行離心脫水，一部分回流至離心槽。將漿料預(yù)熱到 80～ 100℃ ，送至塔頂，漿料在塔板與來(lái)自塔底的蒸汽逆流接觸，使 PVC 漿料中殘留 VCM 單體被解吸出來(lái)，從塔頂帶出，漿料從塔底送出。外來(lái)的生產(chǎn)上水先進(jìn)入循環(huán)水槽，由循環(huán)水泵加壓后，經(jīng)循環(huán)水過(guò)濾器、循環(huán)水冷卻器進(jìn)入循環(huán)水分配臺(tái)，循環(huán)水分配臺(tái)分別 為一、二級(jí)冷卻器供水，為冷源。流程簡(jiǎn)述如下。未反應(yīng) VCM 氣體經(jīng)汽液分離器和氣體過(guò)濾器除去夾帶 的 PVC 顆粒，當(dāng)回收 VCM 氣體壓力高于冷凝器入口壓力時(shí)，直接進(jìn)入冷凝器冷凝；當(dāng)回收 VCM 氣體壓力接近冷凝器人口壓力時(shí)，回收 VCM 氣體經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入冷凝器冷凝。 (4) 傳熱：傳熱系統(tǒng)由釜體傳熱系統(tǒng)、 內(nèi)冷擋板傳熱系統(tǒng)和體外冷凝器組成。%， PH 值 5~，粘度 （ 4%水溶液 25℃ ） 48177。 反應(yīng)機(jī)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(zhǎng) 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(jì)擬采用的工藝條件 聚合釜的選擇 參考高象濤 [26]對(duì)現(xiàn)階段聚合釜使用情況的敘述，本設(shè)計(jì)生產(chǎn)線配置的聚合釜由錦西化工機(jī)械集團(tuán)制造，是從 Oxy Vinyls 公司引進(jìn)的技術(shù)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，相同 △P 時(shí)的 氯乙烯 轉(zhuǎn)化率隨 CaCO3用量的增加而下降。 RTUPVC 是發(fā)達(dá)國(guó)家近 10 余年來(lái)致力開發(fā)的 PVC樹脂新產(chǎn)品，主要用于異型材及其他硬質(zhì)制品的擠出成型加工。因此，聚合工藝推薦使用熱水入料工藝，熱水入料不僅可降低水中含氧量，而且因?yàn)闇p少了聚合升溫時(shí)間，降低了相對(duì)分子量分散性，也提高了產(chǎn)品的加工熱穩(wěn)定。因此在生產(chǎn)中，對(duì)于某一給定聚合度的 PVC樹脂，可適當(dāng)降低反應(yīng)溫度，以利于 PVC 熱穩(wěn)定性的提高。此外，粘釜還影響聚合釜自動(dòng)控制的實(shí)施。另外，引發(fā)劑過(guò)量易使產(chǎn)品顆粒變粗，孔隙率降低。分散劑用量過(guò)多，不僅不經(jīng)濟(jì)，還會(huì)增大體系粘度，造成懸浮液泡沫多，氣相粘釜嚴(yán)重，漿料汽提操作困難， VCM 回收泡沫夾帶增加，樹脂顆粒變細(xì)，堵塞回收管路；分散劑用量少，則起不到應(yīng)有的穩(wěn)定作用，體系穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生大顆粒物料，產(chǎn)品顆粒不規(guī)整，甚至造成聚合顆粒的粘結(jié)而釀成事故。鐵能與有機(jī)過(guò)氧化物引發(fā)劑反應(yīng)，使聚合誘導(dǎo)期增長(zhǎng)，反應(yīng)速率減慢，產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性變壞，還會(huì)降低產(chǎn)品的介電性能。這種過(guò)氧化 物能引發(fā)單體聚合，使大分子中存在該過(guò)氧化物鏈段，并且有較低的分解溫度，在聚合條件下易分解為氯化氫、甲醛和一氧化碳而降低反應(yīng)介質(zhì)的 PH 值。所產(chǎn)生的炔型游離基進(jìn)行鏈增長(zhǎng)反應(yīng)，使 PVC 大分子中含烯丙基氯 (或乙炔基 )鏈節(jié)，導(dǎo)致 PVC 產(chǎn)品的熱穩(wěn) 定性。此外，水質(zhì)還會(huì)影響粘釜及魚眼。這些技術(shù)的應(yīng)用，使聚合周期得到相對(duì)縮短，產(chǎn)品質(zhì)量更加穩(wěn)定，生產(chǎn)成本也不斷降低。因而具有較強(qiáng)的生命力。 本設(shè)計(jì)采用懸浮法 PVC 生產(chǎn)技術(shù)。各種聚合方法的發(fā)展方向是逐步向懸浮法聚合生產(chǎn)路線傾斜，一些過(guò)去采用其它方法生產(chǎn)的樹脂品種已開始采用懸浮聚合 工藝生產(chǎn)。近年來(lái)，為了提高聚合速度和生產(chǎn)效率，國(guó)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。這種次級(jí)粒子與增塑劑混合后，經(jīng)剪切作用崩解為直徑更小的顆粒而形成不沉降的聚氯乙烯增塑糊，工業(yè)上稱之為聚氯乙烯糊。m 聚氯乙烯初級(jí)粒子在水中的懸浮乳狀液。當(dāng) VCM 的轉(zhuǎn)化率達(dá)到 8%~12%停止反應(yīng)，將生成的 “ 種子 ” 送人聚合釜內(nèi)進(jìn)行第2 步反應(yīng)。 聚合工藝實(shí)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。利用防粘釜技術(shù)和生產(chǎn)工藝計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，目前的聚合輔助時(shí)間已經(jīng)大大縮 短。第一反應(yīng)器反應(yīng)溫度控制為 25~26℃ ，以獲得低的單體轉(zhuǎn)化率 (小于 1%)，防止形成粘壁物。該流程可用于聚合溫度為 50~66℃ 的 PVC 生產(chǎn)。第三反應(yīng)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。攪拌速度為 600r/min，以便于形成軸向活塞流。工藝目標(biāo)是獲得窄的粒度分布。a)。第二反應(yīng)器的熱負(fù)荷較大，其聚合熱采用冷卻夾套換熱方式。其外XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 4 頁(yè) 共 81 頁(yè) 形特征是頂端部分較小。目前，平均清釜周期多數(shù)己達(dá) 100～ 500 釜次。該防粘釜?jiǎng)o(wú)毒無(wú)害。對(duì)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。佳友 (Sumitomo)化學(xué)公司懸浮聚合樹脂產(chǎn)品的質(zhì)量品質(zhì)最好。赫斯特 (Hoechst)公司的懸浮聚合技 術(shù)和密閉聚合釜技術(shù)、許爾斯 (Werke Huls)公司的懸浮聚合技術(shù)以及法國(guó)阿托 (ATO)化學(xué)公司懸浮聚合汽提技術(shù)目前居于世界領(lǐng)先地位。 目前我國(guó)的 PVC 生產(chǎn)技術(shù)與國(guó)外還有一定的差距，技術(shù)的 “ 引進(jìn) —吸收 —消化 —?jiǎng)?chuàng)新 ” 是目前 PVC 生產(chǎn)的主要途徑，通過(guò)對(duì)汽提技術(shù)及設(shè)備、干燥器、聚合配方、防粘釜技術(shù)等的改進(jìn)，提高了我國(guó) PVC 生產(chǎn)企業(yè)的效益，發(fā)展了我國(guó)的 PVC工業(yè) [1113]。 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(jiǎn)稱北京化二 )在消化吸收數(shù)套國(guó)外引進(jìn)裝置的基礎(chǔ)上，汲取多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況而自主研制開發(fā)的工藝技術(shù)。 以北京二化、山東齊魯石化公司和上海氯堿總廠等為代表的古德利奇大釜技術(shù)、工藝計(jì)算機(jī)自控技術(shù)和防粘釜技術(shù)等，均已達(dá)到和接近國(guó)際先進(jìn)水平。 國(guó)內(nèi)外聚氯乙烯懸浮聚合的工藝進(jìn)展 XXXX2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 2 頁(yè) 共 81 頁(yè) 經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的不懈努力， PVC 生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)取得了較大進(jìn)展。北美、歐洲 (包括俄羅斯 )和非洲、遠(yuǎn)東地區(qū)超過(guò)全球聚氯乙烯產(chǎn)量和需求量 4/5，懸浮聚合法樹脂占生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂 90%以上， 2020 年世界聚氯乙烯產(chǎn)能 3562 萬(wàn)噸，實(shí)際產(chǎn)量 3262 萬(wàn)噸，產(chǎn)量的增長(zhǎng)主要來(lái)自中國(guó)。自 1997 年以來(lái)，聚氯乙烯的產(chǎn)量以 3%/a 速度遞增。 PVC 很堅(jiān)硬，溶解性也很差，只能溶于 環(huán)己酮 、 二氯乙烷 和 四氫呋喃 等少數(shù)溶劑中，對(duì)有機(jī)和 無(wú)機(jī)酸 、堿、鹽均穩(wěn)定， 化學(xué)穩(wěn)定性 隨使用溫度的升高而降低。它是由氯乙烯在 引發(fā)劑 作用下聚合而成的 熱塑性樹脂 ，是氯乙烯的均聚物。 然后在 物料衡算、熱量衡算 的基礎(chǔ)上進(jìn)行了 設(shè)備選型、車間 布置和 經(jīng)濟(jì)核算。 文中還對(duì) 防火防爆防雷和三廢的處理回收等方案進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述。 PVC 為無(wú)定形結(jié)構(gòu)的白色粉末，支化度 較小。 PVC 溶解在丙酮 二硫化碳或丙酮 苯 混合溶劑 中，用于干法紡絲或濕法紡絲而成纖維， 稱 氯綸 。 2020 年，全球聚氯乙烯生產(chǎn)能力已達(dá)到 3 313 萬(wàn) t，消費(fèi)水平比 2020 年略有增加，為 2882 萬(wàn) t[3]。 2020 年我國(guó)PVC 產(chǎn)業(yè)保持快速發(fā)展的態(tài)勢(shì) ， 全年產(chǎn)能 1099 萬(wàn)噸，實(shí)際產(chǎn)量 萬(wàn)噸 ， 整體供求關(guān)系發(fā) 生了較大的變化 [5]。目前，世界各大PVC 廠家都已形成了各自的工藝特點(diǎn)和風(fēng)格，并已擁有許多專利和技術(shù)，也有各自追求的工業(yè)目標(biāo)。內(nèi)蒙古億利化學(xué)工業(yè)有限公司 40 萬(wàn) t PVC 項(xiàng)目采用懸浮法生產(chǎn)聚氯乙烯，有聚合、