【正文】 the quality influencing factors, technical condition and various additives in the synthesis process selection, description of how the polymerization process in detail. And from material balance, heat balance, and equipment selection three aspects to carry on the accurate calculation and process calculation, on the site selection, adopted the lightning protection and other important measures for fire and explosion prevention, the treatment to three wastes recycling and so on has carried on the narration.Key words： polyvinyl chloride； the production technology； the suspension method；antisticking reactor technology目錄 摘要 …………………………………………………………………………………IABSTRACT ……………………………………………………………………………II1 總論 ………………………………………………………………………………1 國內(nèi)pvc發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展趨勢……………………………………………1 單體合成工藝路線…………………………………………………………3 乙炔路線……………………………………………………………3 乙烯路線……………………………………………………………31 .3 聚合工藝實踐方法…………………………………………………………4 懸浮聚合生產(chǎn)工藝…………………………………………………41. 4 最佳的配方、后處理設(shè)備的選擇…………………………………………4 …………………………………………………………4 ……………………………………………………5 防粘釜技術(shù)…………………………………………………………………6 原料及產(chǎn)品性能……………………………………………………………7 聚合機(jī)理……………………………………………………………………8 自由基聚合機(jī)理 ……………………………………………………8 鏈反應(yīng)動力學(xué)機(jī)理………………………………………………… 8 成粒機(jī)理與顆粒形態(tài)…………………………………………… 10 影響聚合及產(chǎn)品質(zhì)量的因素………………………………………………10 工藝流程敘述………………………………………………………………10 加料系統(tǒng) ………………………………………………………… 10 聚合系統(tǒng) ………………………………………………………… 12 回收系統(tǒng) ………………………………………………………… 13 干燥系統(tǒng) ………………………………………………………… 13 廠址的選擇 …………………………………………………………… 142 工藝計算 ………………………………………………………………………142. 1 物料衡算………………………………………………………………… 14 聚合釜………………………………………………………………14 混料槽 …………………………………………………………… 17 汽提塔……………………………………………………………… 18 離心機(jī)……………………………………………………………… 20 沸騰床……………………………………………………………… 21 包裝………………………………………………………………… 22 熱量衡算 ………………………………………………………………… 22 聚合釜 …………………………………………………………… 22 沸騰床的熱量計算………………………………………………… 27 設(shè)備的計算及選型………………………………………………………… 33 聚合釜 …………………………………………………………… 33 混料槽 …………………………………………………………… 34 汽提塔 …………………………………………………………… 34 離心機(jī)…………………………………………………………… 34 內(nèi)熱式沸騰床的計算……………………………………………… 35 泵、鼓風(fēng)機(jī)、過濾器 …………………………………………… 393 非工藝部分……………………………………………………………………… 40 電石渣的處 …………………………………………………………………41 電石渣上清液的處理……………………………………………………… 41 熱水的綜合利用…………………………………………………………… 41 轉(zhuǎn)化水洗塔水的回收利用………………………………………………… 41參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………42 致謝…………………………………………………………………………………43 II 1 總論聚氯乙烯（ PVC）是五大熱塑性合成樹脂之一，塑料制品是最早實現(xiàn)工業(yè)化的品種之一。并且從物料衡算、熱量衡算和設(shè)備計算和選型三個方面進(jìn)行準(zhǔn)確的工藝計算，對廠址進(jìn)行了選擇，采取了防火防爆防雷等重要措施，對三廢的處理回收等進(jìn)行了敘述，畫出了整個工藝的流程圖。 高分子合成工藝學(xué)設(shè)計說明書 年產(chǎn)3萬噸懸浮聚合法生產(chǎn)聚氯乙烯工藝流程設(shè)計 院 、 部： 材料與化學(xué)工程學(xué)院學(xué)生姓名： *** 指導(dǎo)教師： 蔣** 職稱 講師專 業(yè)： 高分子材料與工程班 級： 高本1002班完成時間： 2013年6月13日 摘 要本文講述了我國聚氯乙烯工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程和目前狀況，包括原料路線、工藝設(shè)備、聚合方法等。本設(shè)計采用懸浮法生產(chǎn)聚氯乙烯，介紹了采用懸浮法生產(chǎn)PVC樹脂工聚合機(jī)理，工藝過程中需要注意的問題，包括質(zhì)量影響因素，工藝條件及合成工藝中的各種助劑選擇，對聚合工藝過程進(jìn)行詳細(xì)的敘述。 關(guān)鍵詞 ：聚氯乙烯； 生產(chǎn)技術(shù)； 懸浮法； 防粘釜技術(shù)1 ABSTRACTThis article tells the story of China39?？赏ㄟ^模壓、層合、注塑、擠塑、壓延、吹塑中空等方式進(jìn)行加工，而且具有較好的機(jī)械性能、耐化學(xué)腐蝕性和難燃性等特點，以其低廉的價格和非常突出的性能而廣泛地用于生產(chǎn)板材、門窗、管道和閥門等硬制品，也用于生產(chǎn)人造革、薄膜、電線電纜等軟制品。1992 年，世界 生產(chǎn)能力約為二千二百萬噸，需求量為1900萬噸 ；2002 年世界總產(chǎn)能約為三千四百萬噸，消費量約為二千八百萬噸；2009年世界生產(chǎn)能力已上升到約三千九百萬噸，需求量約為三千七百萬噸；2010 年世界生產(chǎn)能力為 4300萬噸 ，需求量4200 萬噸 。我國聚氯乙烯(PVC)工業(yè)起步于50年代，僅次于酚醛樹脂是最早工業(yè)化生產(chǎn)的熱塑性樹脂，第一個PVC裝置于1958年在錦西化工廠建成投產(chǎn)，生產(chǎn)能力為3000噸／年[1]。PVC由氯乙烯(VCM)聚合而成，工業(yè)生產(chǎn)一般采用4種聚合方式：懸浮聚合、本體聚合、乳液聚合(禽微懸浮聚合)、溶液聚合。VCM懸浮聚合是以水為介質(zhì)，加入VCM、分散劑、引發(fā)劑、pH值調(diào)節(jié)劑等，在攪拌和一定溫度條件下進(jìn)行聚合反應(yīng)；VCM本體聚合僅在VCM和引發(fā)劑存在下進(jìn)行，無分散劑、表面活性劑等助劑；VCM乳液聚合在VCM、引發(fā)劑、乳化劑、H2O以及其他助劑存在下進(jìn)行{而VCM溶液聚合是在VCM；引發(fā)劉和溶劑存在下進(jìn)行，這種方法有溶劑回收和殘留污染問題，該方法已逐漸被懸浮法聚合或乳液法聚合代替。北京化工二廠、錦西化工廠、福州化工二廠引進(jìn)美國B．F古德里奇公司懸浮法PVC樹脂生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)高型號樹脂，其它還有引進(jìn)美國西方化學(xué)公司的高型號樹脂和釜式汽提技術(shù)及設(shè)備，法國阿托公司、前德國布納公司、日本吉昂公司、日本鐘淵公司、日本三菱公司的糊樹脂生產(chǎn)裝置和技術(shù)、法國本體聚合技術(shù)和設(shè)備等，這些技術(shù)和設(shè)備的引進(jìn)，使我國PVC樹脂的生產(chǎn)技術(shù)和水平有了很大提高，產(chǎn)品品種有所增加，帶動了我國PVC工業(yè)的發(fā)展[2]。二是硬制品，約占總消費量的 ％，主要包括各種型材、管材、板材、硬片和瓶等。未來我國PVC樹脂消費將繼續(xù)以硬制品為主的方向發(fā)展[3]。在進(jìn)入21世紀(jì)以后,我們要學(xué)習(xí)和借鑒國外的先進(jìn)技術(shù)和發(fā)展模式,結(jié)合我國的具體情況,發(fā)展我國的聚氯乙烯工業(yè)。具體工藝為：從乙炔發(fā)生器來的乙炔氣經(jīng)水洗一塔溫度降至35℃以下，在保證乙炔氣柜至一定高度時，進(jìn)入升壓機(jī)組加壓至80kpa 最后進(jìn)入中和塔中和過多的酸性氣體，處理后的乙炔氣經(jīng)塔頂除霧器除去飽和水分，%以上，不含S、P的合格精制乙炔氣送氯乙烯合成工序。目前，該方法在國外基本上已經(jīng)被淘汰，由于我國具有豐富廉價的煤炭資源，因此用煤炭和石灰石生成碳化鈣電石、然后電石加水生成乙炔的生產(chǎn)路線具有明顯的成本優(yōu)勢，我國的VCM 生產(chǎn)目前仍以乙炔法工藝路線為主。 乙烯路線乙烯氧氯化法由美國公司Goodrich 首先實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，該工藝原料來源廣泛，生產(chǎn)工藝合理，目前世界上采用本工藝生產(chǎn)的產(chǎn)能VCM約占總產(chǎn)能的VCM 95%以上。乙烯和氯氣在直接氯化單元反應(yīng)生成EDC。生成的粗EDC在EDC精制單元精制、提純。直接氯化有低溫氯化法和高溫氯化法； 氧氯化按反應(yīng)器型式的不同有流化床法和固定床法， 按所用氧源種類分有空氣法和純氧法；EDC裂解按進(jìn)料狀態(tài)分有液相進(jìn)料工藝和氣相進(jìn)料工藝等。HCl經(jīng)急冷和能量回收后，將產(chǎn)品分離出 HCl（循環(huán)用于氧氯化）、高純度VCM和未反應(yīng)的EDC（循環(huán)用于氯化和提純）。采用該生產(chǎn)工藝，乙烯和氯的轉(zhuǎn)化率超過98%，目前世界上已經(jīng)有50多套裝置采用該工藝技術(shù)。因采用懸浮法PVC生產(chǎn)技術(shù)易于調(diào)節(jié)品種，生產(chǎn)過程易于控制，設(shè)備和運行費用低，易于大規(guī)模組織生產(chǎn)而得到廣泛的應(yīng)用，成為諸多生產(chǎn)工藝中最主要的生產(chǎn)方法。使用低溫聚合時(如42~45℃),可生產(chǎn)高分子質(zhì)量的聚氯乙烯樹脂；使用高溫聚合時(一般在62~71℃)可生產(chǎn)出低分子質(zhì)量(或超低分子質(zhì)量)的聚氯乙烯樹脂。采用兩步法聚合的優(yōu)點是顯著縮短了聚合周期,生產(chǎn)出的樹脂具有良好的凝膠性能、模塑性能和機(jī)械強(qiáng)度。懸浮法PVC的發(fā)展趨：在工業(yè)化生產(chǎn)PVC時,以懸浮法產(chǎn)量最大,懸浮法生產(chǎn)具有設(shè)備投資少和產(chǎn)品成本低等優(yōu)點。自從乳液聚合法工業(yè)化以后,歐洲、日本在連續(xù)懸浮聚合工藝方面開展了大量的研究工作,目前尚未工業(yè)化生產(chǎn),但連續(xù)法設(shè)備費用低,生產(chǎn)效率高,工藝難題少,已引起了各國科研院所和生產(chǎn)廠家的重視?？梢?各種專用料的開發(fā)是懸浮聚合樹脂發(fā)展的標(biāo)志,是提高產(chǎn)品使用性能、開發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域的重要手段。②分散劑： 主分散劑主要是纖維素醚和部分水解的聚乙烯醇。常用非離子型的脫水山梨醇單月硅酸酯。③引發(fā)劑： 由于聚乙烯懸浮聚合溫度50~60度上下，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)劑的半衰期約為2小時最佳。本設(shè)計采用過氧化二碳酸2乙基己酯。本設(shè)計的終止劑為丙酮縮氨基硫脲。⑤阻聚劑：本設(shè)計采用壬基苯酚作為阻聚劑。本設(shè)計采用磷酸三鈣。我國已開發(fā)出70立方米聚合釜，樣機(jī)已在錦西化工機(jī)械廠研制成功。采用微機(jī)控制，提高了批次之間樹脂質(zhì)量的穩(wěn)定性，且消耗定額低。近幾年，美國古德里奇公司又研制出一種薄不銹鋼襯里聚合釜，以便提高釜壁的傳熱能力，為使薄壁能承受反應(yīng)壓力，在不銹鋼襯里與聚合釜套之間安裝了支撐內(nèi)襯套的加強(qiáng)筋，這種釜的結(jié)構(gòu)大大提高了聚合釜傳熱效率，且有較好的承壓能力。過去，PVC聚合釜大都采用平槳和折葉槳，攪拌效果不甚理想。大量的攪拌實驗研究證明，三葉后掠式攪拌器的傳質(zhì)效果好，循環(huán)和剪切性能均適合于PVC生產(chǎn)的需要，因此，本設(shè)計在PVC生產(chǎn)中采用三葉后掠式攪拌器。我國PVC工業(yè)化生產(chǎn)最初主要用的是氣流干燥器,但是隨著聚合工藝技術(shù)的發(fā)展, 聚合生產(chǎn)能力提高, 樹脂產(chǎn)品也朝著疏松型發(fā)展, 氣流干燥器從生產(chǎn)能力和干燥效果等方面已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需要,后來發(fā)展到氣流干燥器, 沸騰床干燥器和冷風(fēng)冷卻3段干燥技術(shù)。目前主要用的是旋風(fēng)干燥器和臥式內(nèi)加熱流化床。臥式內(nèi)加熱流化床綜合能耗比旋風(fēng)干燥器要低, 主要有多室沸騰床和兩段沸騰床2 種。兩段流化床改進(jìn)了, 操作穩(wěn)定性好, 易于產(chǎn)品牌號的切換, 生床的花板產(chǎn)能力較大?！、蓦x心機(jī)：對漿料進(jìn)行離心脫水，得到含水量25%的聚氯乙烯。⑥氣體塔：汽提技術(shù)及設(shè)備也有改進(jìn)汽提塔朝著節(jié)能、高效的方向發(fā)展。因此無堰篩板塔效率高于有溢流堰的塔，無堰篩板塔的塔盤設(shè)計也逐漸合理科學(xué)化塔盤的厚度, 開孔率在實踐中逐漸優(yōu)化, 并被納入設(shè)計體系中。汽提塔的塔頂操作壓力也逐漸從微正壓操作向微負(fù)壓操作發(fā)展, 使得塔頂物料沸騰溫度低, 節(jié)約了蒸汽卻提高了單體脫出效率。因此，本設(shè)計采用無堰篩板塔。防粘釜效果好的釜, 能有較好的傳熱系數(shù), 能減少因此產(chǎn)生的塑化片。首先, 聚合釜的表面拋光質(zhì)量有了很大的提高且內(nèi)件簡單化、圓滑化。釜涂布與水洗設(shè)備分開, 釜內(nèi)設(shè)置雙伸縮頭自動噴洗高壓水槍, 設(shè)定雙固定或者可伸縮涂布設(shè)備(如費閥,噴吐