【正文】 表 12 出料槽的 物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量 / kg 出料 質(zhì)量 /kg 氯乙烯 103 pvc 103 水 103 氯乙烯 103 助劑 103 水 103 pvc 103 助劑 103 氯乙烯回收 103 Σ 103 Σ 103 汽提塔 圖 7 氣提塔 物料衡算方框圖 此 過(guò)程中回收剩余的占總量的 2％的氯乙烯單體，出料為料漿。= 103kg＋ 103kg＋ ＋ 103kg= 103kg 因?yàn)? M39。39。= 103kg+ 103kg= 103kg=M （ 3） 聚合 釜的 物料衡算表 表 11 聚合釜的 物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量 / kg 出料 質(zhì)量 /kg 氯乙烯 103 pvc 103 水 103 氯乙烯 103 助劑 103 水 103 助劑 103 氯乙烯單體損失 103 Σ 103 Σ 103 出料槽 圖 6 出料槽 物料衡算方 框圖 pvc 氯乙烯 水 助劑 出料槽 pvc 氯乙烯 水 助劑 氯乙烯回收 年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 20 在此過(guò)程中進(jìn)料為樹(shù)脂懸浮液，在此過(guò)程是除去未反應(yīng)的 9%氯乙烯單體（以總量來(lái)計(jì)算）將起回收至單體氣柜中。+ M2+ M3＝ 103kg＋ 103kg＋ 103kg＋ ＝ 103kg 可得 M39。= M139。－ M239。= M1 1%= 103kg 1%= 103kg 剩 余的氯乙烯單體質(zhì)量： M339。 聚合工段的物料計(jì)算 聚合釜 設(shè)生產(chǎn)裝置年產(chǎn)量： 30 萬(wàn)噸；設(shè)一年開(kāi)工 300 天，每天分三批生產(chǎn)， 聚合物一般進(jìn)行到轉(zhuǎn)化率為 85%～ 90%（本設(shè)計(jì)中取 88%） 圖 5 聚合釜 物料衡算方框圖 （ 1）進(jìn)料計(jì)算 聚合總共所需單體量： M0=300000t/88%=每批生產(chǎn)所需的單體量： M1= 103kg/(330 3)= 103kg 其中無(wú)離子水：氯乙烯單體＝ ： 1 （參照?；纳a(chǎn)資料的數(shù)據(jù)） 所以：無(wú)離子水的質(zhì)量 ： M2= 103 = 103kg 此外：助劑質(zhì)量：氯乙烯單體質(zhì)量＝ ： 100 （參照?；瘮?shù)據(jù)） 所以：助劑質(zhì)量： M3= 103kg 5 104= 進(jìn) 料 的 總 質(zhì) 量 ： M= M1+ M2+ M3= 103kg+ 氯 乙烯 水 助劑 聚合釜 pvc 氯乙烯 水 助劑 氯乙烯單體損失 年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 19 103kg+ = 103kg （ 2）出料的計(jì)算 產(chǎn)生的聚合物的質(zhì)量： M139。取 10%的 NaOH 溶液除氯化氫氣體。 除汞器 催化劑在物料中含量很少，而且不會(huì)影響整個(gè)物料平衡。 +2 247。 26） 95% % = CH≡CH ： 20852（ 195%） = CH3CHCl2:：（ 20852247。 設(shè)：鹽酸為 40%，除水量為 80% (1)進(jìn)料 ： CH≡CH ： 20852 kg HCl： kg H2O： O2： (2)出料 ： CH≡CH ： 20852 kg O2： H2O： （ 180%） = ∵ %40%100 ??? 水mm mH C l H C l ∴ HCl ? HCl： ()=鹽酸： 80%+ ()=(3)多筒過(guò)濾器物料衡算表 表 4 多筒過(guò)濾器物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量 /kg W/% 出料 質(zhì)量 /kg W/% CH≡CH 20852 CH≡CH 20852 HCl HCl O2 O2 H2O H2O 鹽酸 Σ Σ 石墨預(yù)熱器 年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 15 表 5石墨預(yù)熱器物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量 /kg W/% 出料 質(zhì)量 /kg W/% CH≡CH 20852 CH≡CH 20852 HCl HCl O2 O2 H2O H2O Σ Σ 轉(zhuǎn)化器 圖 3 轉(zhuǎn)化器物料衡算方框圖 根據(jù) 氯乙烯產(chǎn)率為 %，二氯乙烷產(chǎn)率 %，乙炔 轉(zhuǎn)化率為 95%。 設(shè)混合 氣 中水分以 40%鹽酸排出的量占水總量的 30%。 本設(shè)計(jì)選?。?n CH≡CH ： nHCl=1: (1)進(jìn)料 進(jìn)料氣組成 進(jìn)料氣 組分 含量 /% 乙炔氣 CH≡CH H2O 氯化氫氣 HCl H2O O2 進(jìn) 混合器 需乙炔氣： 802/%=804kmol/h 進(jìn) 混合器 需氯化氫 氣 ： 802因此： CH≡CH ： 802kmol/h=20852kg/h HCl： 802= O2： 0. 1%=H2O： 8040. 25%+0. 1%=(2)出料 依據(jù)：水分以酸霧的形式進(jìn)入下一層，有微量水分以濃鹽酸形式流出，這里計(jì)算時(shí)忽略流出的濃鹽酸的量。 H 2 C C H C l C H 2 HCC l nn x 年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 11 第四章 物料衡算 在 PVC 生產(chǎn)工段中，以氯乙烯工段和聚合工段最為重要，所以在物料衡算中選取這兩個(gè)工段為例，進(jìn)行衡算。再 經(jīng)篩分、包裝后入庫(kù)。 （ 2） 脫水與成品 在臥式刮刀自動(dòng)離心機(jī)或螺旋沉降式離心機(jī)中，先進(jìn)行過(guò)濾，再用 70～ 80℃熱水洗滌二次。樹(shù)脂干燥器采用脈沖氣流干燥塔及旋風(fēng)干燥床，熱風(fēng)為干燥熱源，干燥好的 PVC 從圓盤(pán)振動(dòng)篩篩選后被羅茨鼓風(fēng)機(jī) 抽如料倉(cāng)。漿料由泵送至料漿貯槽，為反應(yīng)的單體經(jīng)回收單體真空泵回收至 VC 氣柜，去回收裝置進(jìn)行加壓冷凝回收。 聚合工段 本工藝流程全過(guò)程控制采用 DSC 集散控制。氣態(tài)氨自蒸發(fā)器吸入螺桿壓縮機(jī)內(nèi)，經(jīng)壓縮后的過(guò)熱氣態(tài)氨進(jìn)入油分離器，分離后的油后進(jìn)入蒸發(fā)式冷凝器，被水間接冷凝為液氨，流入熱虹吸氨貯液器，再溢流到液態(tài)氨貯槽，完成制冷循環(huán)。 年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 10 ﹣ 35℃鹽水系統(tǒng)。 從液氨槽出來(lái)的液氨經(jīng)過(guò) 5℃水分配臺(tái)流入蒸發(fā)器，液氨變成氣態(tài)氨帶走蒸發(fā)器外工業(yè)水熱，合格的 5℃水由 5℃水泵送往乙炔、合成、聚合。高沸加熱器將氯乙烯逸出，經(jīng)塔板分離成氯乙烯，經(jīng)塔頂控制部分回流，大部分氯乙烯進(jìn)入成品冷凝器，然后進(jìn)入單體貯槽，按需送聚合工序，在高塔釜分離收集到的 1， 1 二氯乙烷（ EDC）為主的高沸物 進(jìn)入殘液槽，定期壓送廢液處理塔，將殘液中的二氯乙烷精制，包裝外銷(xiāo)，未凝 VC 其他回到氣柜。低沸塔釜加熱器將冷凝液中低沸物蒸出，經(jīng)塔頂冷凝器用 7℃水或者5℃水控制回流比后，由塔頂匯入尾氣冷凝器處理，塔釜粗氯乙烯進(jìn)入高沸塔，尾氣冷凝器未冷凝的氣體經(jīng)變壓吸附回收大部分氯乙烯和乙炔后，惰性氣體排空。 (4) 精餾。 (3)水洗、堿洗、氯乙烯壓縮。 干燥、預(yù)熱后的混合氣從轉(zhuǎn)化器上部進(jìn)入，通過(guò)列管中裝填的吸附于活性炭上的 2gCLH 觸媒轉(zhuǎn)化為粗氯乙烯，轉(zhuǎn)化過(guò)程反應(yīng)放熱則通過(guò)熱水循環(huán)泵循環(huán)的熱水移去。然后，經(jīng)二臺(tái)石墨預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入轉(zhuǎn)化器。 由乙炔工段送來(lái)的粗乙炔氣經(jīng)砂封與來(lái)自 HCL 工序的HCL 經(jīng)緩沖罐通過(guò)孔板流量計(jì)調(diào)節(jié)配比在混合器內(nèi)充分混合，進(jìn)入石墨冷卻器內(nèi)在﹣ 35℃鹽水下進(jìn)行冷卻到﹣ 14℃ 177。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(lái)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。器塔底流出的廢 NaOCl 溶液與冷卻塔出 聚合釜 漿料排放槽 堿處理釜 氣提塔 成品儲(chǔ)存與包裝 離心分離槽 旋風(fēng)干燥床 經(jīng)篩分 包裝后入庫(kù)[8]。 (2)清凈。 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(guò)電磁振動(dòng)加料器加入發(fā)生器內(nèi)。首先將電石破碎與水反應(yīng)生成乙炔氣，與 HCL 反應(yīng)生成氯乙烯，經(jīng)過(guò)壓縮和精餾工序提純氯乙烯，所送到聚合工段進(jìn)行產(chǎn)品的合成，得到需要 的化工產(chǎn)品。 懸浮法工藝 在 PVC 的各種生產(chǎn)方法中技術(shù)最為成熟，故本設(shè)計(jì)采用懸浮法聚合。 年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 8 就以上 5 種主要聚合工藝來(lái)講， 通過(guò)幾種方法的比較， 懸浮法是一種相對(duì)最成熟的工藝，在目前世界 pvc 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(chǎng)。聚合得到的 PVC 樹(shù)脂因不溶于溶劑而不斷析出。 （ 5）溶液聚合。使用油性引發(fā)劑，在用乳化劑分散、穩(wěn)定的細(xì)小氯乙烯單體液滴中引發(fā)聚合，生成的 PVC 乳液，經(jīng)破乳、洗滌、干燥得到 PVC 樹(shù)脂粉末 。該樹(shù)脂常用于 PVC 糊的制備。氯乙烯單體在乳化劑作用下，分散于水中形成乳液，再用水溶性的引發(fā)劑來(lái)引發(fā)，進(jìn)行聚合，乳液可用鹽類(lèi)使聚合物析出，再經(jīng)洗滌、干燥得到 PVC 樹(shù)脂粉末。目前各樹(shù)脂廠生產(chǎn)的懸浮法 PVC 樹(shù)脂，基本上都是疏松型的。國(guó)產(chǎn)牌號(hào)分為 SG疏松型（“棉花球”型）樹(shù)脂； XJ緊密型（“乒乓球”型）樹(shù)脂。然后經(jīng)堿洗、汽提、離心、干燥得到白色粉末狀 PVC 樹(shù)脂。 (2)懸浮聚合。生產(chǎn)的 PVC 樹(shù)脂純 度較高，質(zhì)量較好，結(jié)構(gòu)規(guī)整，孔隙率高而均勻。一般采用“兩端本體聚合法”，第一段稱(chēng)為預(yù)聚合，采用高效引發(fā)劑，在 62～ 75℃下強(qiáng)烈攪拌下使氯乙烯聚合的轉(zhuǎn)化率為 8%時(shí)，輸送至聚合釜中，在加入低效引發(fā)劑的等量單體，在約 60℃下，慢度攪拌，繼續(xù)聚合至轉(zhuǎn)化率達(dá) 80%時(shí)，停止反應(yīng)。 烏?；ひ嗖捎弥髁鞴に嚿a(chǎn) pvc。 表 1 聚氯乙烯產(chǎn)品規(guī)格 序號(hào) 純度 單體含量 其它雜質(zhì) H2O PH 備注 精聚氯乙烯 ≥99% ≤ ≤ ≤ 優(yōu)級(jí)品 精聚氯乙烯 ≥98% ≤ ≤ ≤ 一等品 精聚氯乙烯 ≥97% ≤ ≤ ≤ 合格 年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 7 第三章 工藝路線的選擇和介紹 工藝路線的選擇 工藝概述 到目前為止， PVC 生產(chǎn)的聚合工藝主要 有 5 種，即懸浮、本體、乳液、微懸浮及溶液聚合工藝。因此 pvc 樹(shù)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。 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。主分散劑主要是纖維素醚和部分水解的聚乙烯醇。主分散劑的作用是控制所得顆粒的大小，但也會(huì)影響 pvc 的孔隙率和某 些形態(tài)。處理后的水pH 應(yīng)在 5～ 范圍，硅膠含量≤ 。 （ 6）氯乙烯難溶于水，溶于醇、乙醚、丙酮和二氯乙烷。它們對(duì)聚合過(guò)程有很大的影響，氯乙烯系統(tǒng)中存在微量的水和酸，會(huì)加速單體生成 過(guò)氧化聚合物，造成設(shè)備管道的腐蝕。 （ 4）在氯乙烯系統(tǒng)若有氧氣存在則生成過(guò)氧化物，給后處理造成困難。帶有芳香氣味 （ 2）屬易燃易爆物質(zhì)，遇火焰即可燃燒爆炸，在空氣中爆炸范圍為~%，故在有氯乙烯存在的地方都要嚴(yán)禁煙火及撞擊火花的產(chǎn)生。 氯乙烯 氯乙烯的分子式 CLHC 32 ， 分子量 。 （ 3）在干燥狀態(tài)下幾乎不與金屬作用，但在含水或溶于水時(shí)，表現(xiàn)鹽酸的性能，腐蝕性很強(qiáng)，能與大多數(shù)金屬反應(yīng)。 (2)氯化氫極易溶于水而變成鹽酸，病強(qiáng)烈放熱。 成分列表 大多數(shù)企業(yè)電石具有以下的組成：（重量） 2aCC 75%～ 83% OCa 7%～ 14% C %～ 3% SiO FeSi、 SiC %～ 3% Fe2O3 %～ 3% CaS %～ 2% CaSO4 %～ % CaCN2 %～ 1% Al、 Al4C Al2O3 %～ 4% 年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設(shè)計(jì) 5 氯化氫 氯化氫的分子式 HCl ,分子量 。 （ 3）不溶于所有有機(jī)溶劑中，熔點(diǎn) 2300℃（純電石），含 2aCC 80%時(shí)熔點(diǎn)為 20xx℃。工業(yè)用電石的顏色則隨所含的碳化鈣純度不同而不同，