【正文】 乙炔氣送至氯乙烯合成工序。在保證乙炔氣柜至一定高度時。 乙炔路線 原料來自電石加水生成乙炔和氯化氫氣體，在催化劑氧化汞的作用下生產(chǎn)氯乙烯。目前全世界范圍內(nèi)95%以上的VCM產(chǎn)能來自乙烯法工藝。成乙炔，乙炔與氯化氫反應(yīng)生成VCM。近年來，隨著PVC生產(chǎn)和消費的快速增長，生產(chǎn)工藝也不斷發(fā)展，并推動了PVC工業(yè)的發(fā)展。開發(fā)廢舊PVC制品回收技術(shù)，在做好環(huán)境保護(hù)的同時擴(kuò)大PVC的消費領(lǐng)域。研制和生產(chǎn)具有更適宜的性能、更易于加工的各種樹脂，提高樹脂的使用性能和質(zhì)量，不斷擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域。(6)開發(fā)各種復(fù)合助劑、以其優(yōu)良性能向工程應(yīng)用方向發(fā)展。(4)開發(fā)新的原料路線，以乙烷為原料，替代價格相對較貴的乙烯，降低PVC的生產(chǎn)成本。(3)優(yōu)化工藝，節(jié)能降耗。單套裝置能力最大已達(dá)50萬噸／年。國外PVC的發(fā)展趨勢主要在改進(jìn)工藝路線、提高產(chǎn)品性能、減少環(huán)境污染等幾個方面【2】：(1)PVC的生產(chǎn)發(fā)展趨勢是裝置大型化。如導(dǎo)電(抗靜電)PVC；低發(fā)泡擠出管材專用科：超高超低聚合度PVC；耐高溫食品瓶用混合料；超高流動性科；彈性料等。目前，在這方面與國外的差距較大，也是進(jìn)口量增加的一個因素。(3)改變我國聚氯乙烯企業(yè)的規(guī)模結(jié)構(gòu)、提高裝置國產(chǎn)化水平，改善我國聚氯乙烯行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、提高競爭能力。(2)提高自給率，近年來，盡管我國聚氯乙烯的生產(chǎn)發(fā)展很快，但遠(yuǎn)不及消費的增長速度，進(jìn)口量逐年增加，國內(nèi)產(chǎn)品所占比例已降到接近60％。我國聚氯乙烯的發(fā)展應(yīng)以因地制宜、防止污染、降低消耗、提高產(chǎn)品自給率、建設(shè)大型生產(chǎn)裝置、改變規(guī)模結(jié)構(gòu)、加大國產(chǎn)化率、開發(fā)新品種、開拓新領(lǐng)域為方向。我國現(xiàn)有聚氯乙烯生產(chǎn)的技術(shù)裝備水平可分為兩檔[1]，一檔是引進(jìn)裝置，具備一定的規(guī)模、采用計算機(jī)控制操作和安全檢測處理系統(tǒng)、較為先進(jìn)的防粘釜技術(shù)、汽提技術(shù)、干燥技術(shù)，但仍與國際先進(jìn)水平有一定的差距，如對VCM的消耗，國外先進(jìn)水平可達(dá)1．003t／t，而我國較大規(guī)模生產(chǎn)裝置的平均水平為1．02t／t；另一檔是以電石乙炔為原料、采用國內(nèi)技術(shù)的生產(chǎn)裝置，大部分未采用計算機(jī)控制、尾排VCM含量較高、聚合釜采用30m45 m3，部分裝置還沒有采用汽提技術(shù)。介紹了PVC的聚合工藝，建廠的有關(guān)事項及合成聚氯乙烯的流程和設(shè)備，對整個生產(chǎn)工藝做出了詳細(xì)的敘述。本設(shè)計為年產(chǎn)1萬噸聚氯乙烯車間聚合車間工藝設(shè)計。此后全國各地的PVC裝置相繼建成投產(chǎn)，到目前為止，我國有PVC樹脂生產(chǎn)企業(yè)80余家，遍布全國29個省、市、自治區(qū)，總生產(chǎn)能力達(dá)220萬噸／年70~75萬t/a。目前全世界PVC糊樹脂總生產(chǎn)能力約200萬t/a,其中,西歐是PVC糊樹脂生產(chǎn)廠家最多、產(chǎn)量最大的地區(qū)。經(jīng)過本次設(shè)計,了解了化工工藝生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)和實施步驟, 掌握了化工設(shè)計的基本程序和方法,認(rèn)識到理論實驗到工廠大規(guī)模生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變過程.關(guān)鍵詞：聚氯乙烯 懸浮反應(yīng) 防粘釜技術(shù) 聚合釜選型ABSTRACTPoly Vinyl Chloride(PVC) is one of the five general resin，as its good performance in many areas，PVC has been widely used over the world．China is the world’s fastest—growing country in producing and consuming of PVC. And in this design I adopt suspension polymerization ,according to the four methods (suspension polymerization. bulk solution. Emulsion polymerization).The usual technology of PVC production in domestic were introduced. After the analysis of suspension method, the new trend of PVC technology development were put forward. On this basis, we also called for drawing section of the basic polymerization process And the flow chart of the main polymerization reactor of the assembly. As a result of this practice, we have a better understanding of chemical processes in the various segments of the production andimplementation of steps to master the basic design of chemical processes and methods, but also understanding of the processes from the laboratory to stage largescale factory Changes in the production process. Key words :PVC, suspension polymerization, antisticking technology ,reactor selection前言聚氯乙烯(PVC)是五大通用塑料之一,具有耐腐蝕、電絕緣、阻燃性和機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)異性能,廣泛用于工農(nóng)業(yè)及日常生活等各個領(lǐng)域,尤其是近年來建筑市場對PVC產(chǎn)品的巨大需求,使其成為具備相當(dāng)競爭力的一個塑料品種。確定懸浮法聚氯乙烯生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行了物料衡算，熱量衡算，設(shè)備選型等。本設(shè)計基于對PVC四種合成方法的比較，選用懸浮法聚合工藝。摘要聚氯乙烯是五大通用樹脂之一，由于具有良好的性能，應(yīng)用領(lǐng)域最寬，在全世界得到了廣泛應(yīng)用。我國是世界上PVC生產(chǎn)和消費發(fā)展最快的國家。同時介紹了國內(nèi)聚氯乙烯生產(chǎn)的常用技術(shù)，通過對懸浮法進(jìn)行深入分析，提出聚氯乙烯生產(chǎn)技術(shù)的新方向。在此基礎(chǔ)上,繪制聚合反應(yīng)工段的基本工藝流程圖和主體聚合反應(yīng)釜的裝配圖。PVC糊樹脂自20世紀(jì)30年代開發(fā)以來,已有近70年的歷史。我國聚氯乙烯工業(yè)起步于于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。PVC樹脂在我國塑料工業(yè)中具有舉足輕重的地位，同時PVC作為氯堿工業(yè)中最大的有機(jī)耗氯產(chǎn)品，對維持氯堿工業(yè)的氯堿平衡具有極其重要的作用。本次設(shè)計采用了氯乙烯單體懸浮聚合工藝。目錄摘要 IABSTRACT II前言 III目錄 IV第一章 綜述 1 國內(nèi)外PVC發(fā)展?fàn)顩r及趨勢 1 1 1 2 單體合成工藝路線 3 乙炔路線 3 乙烯路線 4 乙烷路線 4 5 本體法聚合 5 乳液聚合 5 溶液聚合 6 懸浮聚合 6 7 加料系統(tǒng) 7 聚合系統(tǒng) 8 回收系統(tǒng) 8 干燥系統(tǒng) 9 原料及其他主要組分 9 原料及產(chǎn)品性能 10 聚合機(jī)理 11 自由基聚合機(jī)理 11 鏈反應(yīng)動力學(xué)原理 11 成粒機(jī)理 12 影響聚合產(chǎn)品質(zhì)量的因素 13 聚合工藝 13 配方體系 13 聚合反應(yīng)的輔助時間 14 防粘釜技術(shù) 15 粘釜的形成原因 15 聚合釜的防粘技術(shù) 16第二章 工藝計算 17 物料衡算 17 聚合釜 17 出料槽 19 汽提塔 20 離心機(jī) 22 干燥系統(tǒng) 24 包裝 25 熱量衡算 27 聚合釜 27 干燥部分 29第三章 化工設(shè)備的選型和設(shè)計計算 33 聚合釜的選型 33 擬選定的聚合釜型號和臺數(shù) 33 驗算 34 VCM輸送泵的選型 39 確定流量與揚程 39 選泵 43 選電機(jī) 43 幾何安裝高度的確定 43 空氣加熱器 44 所有選用設(shè)備及其型號 45第四章 車間布置 46 車間設(shè)計的原則 46 46 車間設(shè)備平面布置的原則 46 車間設(shè)立面布置的原則 47 車間設(shè)備布置 47 車間設(shè)備平面布置 47 車間設(shè)備立面布置 47第五章 安全防火設(shè)計 48 防止“暴聚”的發(fā)生 48 防止泄漏的發(fā)生 49總結(jié) 50致謝 51參考文獻(xiàn) 52附 錄 53第一章 綜述 國內(nèi)外PVC發(fā)展?fàn)顩r及趨勢聚氯乙烯(PVC)是五大通用合成樹脂之一，其制品具有質(zhì)輕柔軟、機(jī)械強(qiáng)度高、耐腐蝕、絕緣透明等性能，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、包裝等領(lǐng)域。為保證我國PVC工業(yè)的正常發(fā)展，減少對國際市場的依賴程度，增大國民經(jīng)濟(jì)運行的安全系數(shù)，充分利用我國豐富、穩(wěn)定可靠的石灰石、煤炭等資源，降低聚氯乙烯生產(chǎn)成本，發(fā)展電石法PVC就成為我國現(xiàn)實的要求，電石法聚氯乙烯在我國將長期存在并進(jìn)一步發(fā)展。(1)擴(kuò)大聚氯乙烯的裝置規(guī)模，提高裝置的自動化水平，推廣先進(jìn)的防粘釜技術(shù)、汽提技術(shù)、干燥技術(shù)，降低消耗、防止污染以提高我國聚氯乙烯的生產(chǎn)技術(shù)水平。大量進(jìn)口造成我國外匯支出過大，在石化領(lǐng)域形成外匯逆差，同時加大了國際市場波動給我國石化行業(yè)帶來的風(fēng)險。(4)開發(fā)新品種，開拓新領(lǐng)域是我國聚氯乙烯行業(yè)的發(fā)展重點。今后國內(nèi)PVC行業(yè)應(yīng)注重PVC專用品種的開發(fā)與生產(chǎn)，通過各種改性技術(shù)增加PVC專用料比例，進(jìn)一步拓寬應(yīng)用領(lǐng)域，擴(kuò)大市場份額，提高產(chǎn)品的附加值116J。世界PVC的生產(chǎn)以乙烯為原料的占90％以上，其余的是以乙炔為原料。聚合釜單臺容積已達(dá)135m3左右，多數(shù)為70～110 m3。(2)采用高活性引發(fā)劑、復(fù)合分散劑、快速終止劑，縮短聚合反應(yīng)周期，提高聚合釜的生產(chǎn)強(qiáng)度，可提高到200t／m3．a(chǎn)以上，有的甚至達(dá)到500t／m3．a(chǎn)。如采用高效催化劑，減少設(shè)備尺寸，降低投資，提高收率，降低消耗，簡化凈化流程；粘釜技術(shù)不斷發(fā)展，形成噴涂防粘釜和改進(jìn)釜壁材料兩種體系；開發(fā)節(jié)能型干燥器等。(5)使用將氯化氫轉(zhuǎn)化為氯來替代原平衡氧氯化工藝的氧氯化單元，以簡化生產(chǎn)工藝、降低投資。如：汽車節(jié)能型PVC速溶膠專用樹脂、抗沖改性專用樹脂、大口徑管材專用樹脂、低發(fā)泡擠出管材專用樹脂、直接擠出成型加工專用樹脂等。(7)注重“三廢”治理、減少污染，對產(chǎn)品中VCM的含量要求嚴(yán)格，以減少在加工和使用過程中的污染。 單體合成工藝路線氯乙烯(VCM)是生產(chǎn)聚氯乙烯(PVC)的單體，98%VCM都用來生產(chǎn)PVC，其余的用于生產(chǎn)聚偏二氯乙烯(PVDC)和氯化溶劑等。VCM工業(yè)化生產(chǎn)始于20世紀(jì)20年代，早期生產(chǎn)方法采用電石為原料的乙炔法路線，電石水解生。由于該工藝能耗較高，污染嚴(yán)重，因此自以乙烯為原料的工藝路線問世之后就逐漸被淘汰。另外，為利用廉價的烷烴資源，Geon、Lummus、EVC(Ineos)等還開發(fā)了以乙烷為原料的VCM工藝路線。具體工藝路線為：從乙炔發(fā)生器來的乙炔氣經(jīng)過水洗一塔，溫度降至35℃以下。加壓后的乙炔先進(jìn)入水洗二塔深度降溫至10℃以下，再進(jìn)入硫酸清凈塔中除去粗乙炔氣中的S,P等雜質(zhì)。乙炔法路線VCM工業(yè)化方法，設(shè)備簡單，但耗電量大，對環(huán)境污染嚴(yán)重。我國的VCM生產(chǎn)目前仍以乙炔法工藝路線為主。早期采用氧氯化法生產(chǎn)VCM，生產(chǎn)成本高，原料消耗和能耗大，乙烯與HCl氯化反應(yīng)設(shè)備比較昂貴，生產(chǎn)過程排放的氣體中VCM含量較(100μg/g)，污染大氣，還會使裂解爐結(jié)焦。具有代表性的Inovyl公司的VCM工藝是將乙烯氧氯化法提純的循環(huán)EDC和直接氧化的EDC在裂解爐中進(jìn)行裂解生產(chǎn)VCM。來自VCM裝置的含水物流被汽提，并送至界外處理，以減少廢水的生化耗氧量（BOD）。直接氯化法的改進(jìn)主要是液相低溫工藝向高溫氯化方向發(fā)展，以利用大量反應(yīng)熱，并改進(jìn)產(chǎn)品提純過程。為了充分利用富含乙烷的天然氣資源，降低原料成本較低，Goodrich、魯姆斯、孟山都、ICI及EVC等公司都在研究開發(fā)乙烷氧氯化制VCM的新工藝。新工藝與乙烯法工藝相比，因乙烷資源豐富，價格低廉，生產(chǎn)成本可降低20%30%。反應(yīng)器流出物部分冷凝后送入分離器，分成三種物流，即濕氣相物流、濕氯化烴液相物流和含大量HC1的液相物流。該工藝的關(guān)鍵之處是氧氯化反應(yīng)器。目前，PVC的聚合方法主要有四種：本體法、乳液法、溶液法、懸浮法。近年來，該技術(shù)已取得突破性進(jìn)展。不需要后處理設(shè)備，投資小、節(jié)能、成本低。當(dāng)VCM的轉(zhuǎn)化率達(dá)8%~12%停止，將生成的“種子”送進(jìn)反應(yīng)釜進(jìn)行第二步反應(yīng)?！胺N子”長大到一定程度后在低速攪拌很恒定壓力下進(jìn)行聚合。并在聚合釜中脫氣、回收單體。最后經(jīng)風(fēng)送系統(tǒng)將PVC粉料送往分級、均化和包裝工序。這種聚合體系可以有效的防止聚合物粒子的凝聚，從而得到粒徑很小的聚合物樹脂。分兩階段：第一，VCM經(jīng)乳液聚合生成聚乙烯膠乳；第二階段經(jīng)噴霧干燥得聚氯乙烯糊樹脂，與增塑劑混合后，經(jīng)剪切作用分解為直徑更小的顆粒而形成不沉降的聚氯乙烯糊。這種聚合反應(yīng)生成的共聚物純凈、均勻，具有獨特的溶解性和成膜性。因采用懸浮法聚合PVC生成技術(shù)易于調(diào)節(jié)品種，生成過程易于控制，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。在工藝技術(shù)方面，主要表現(xiàn)在：產(chǎn)品牌號多，質(zhì)量穩(wěn)定，用途日益廣泛，聚合反應(yīng)和產(chǎn)品后處理技術(shù)日趨完善，能耗物耗降低等。我國PVC工業(yè)起步于1958年，生產(chǎn)工藝技術(shù)近十幾年來取得了長足的進(jìn)展。但是長期以來，高消耗、低效率一直制約著我國聚氯乙烯行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和整體水平的提高，其中聚合過程是主要影響環(huán)節(jié)。聚合完成后，經(jīng)堿洗、汽提、離心、干燥得到白色粉末狀PVC樹脂。國產(chǎn)牌號分為SG疏松型（“棉花球”型）樹脂；XJ緊密型（“乒乓球”型）