【正文】 疏松（ SG）型： 60~150μ m 糊樹脂： ~2μ m 軟化點(diǎn)： 75~85℃ 熱分解點(diǎn)： 100℃開始降解出氯化氫 溶解性：不溶于水、汽油、酒精、氯乙烯；溶于酮類、酯類和氯烴類溶劑。 Dryness 。 關(guān)鍵詞： 聚氯乙烯；懸浮聚合法；干燥包裝； 生產(chǎn)工藝 武漢工程大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) II Abstract The design for an annual output of 50,000 tons of PVC dry polymerization processes of the preliminary design, the design documents from design specification and design drawings posed of two parts. In the design of brochures, a brief introduction of the PVC production status, trends, performance and the main purpose of the current PVC also introduced the four mon industrial polymer production methods. And a parison, final Determined to suspension polymerization as a polymerization technology production methods. In the design process, in accordance with the requirements of the mission design, a more detailed material balance and energy balance, the equipment was calculated and the selection process, while the production of PVC in the process of attention to safety issues and Three wastes governance made note of the entire device to a simple technical. Drawing the corresponding design drawings, design drawings, including process maps, plans of major equipment assembly, equipment layout plans. Key words: polyvinyl chloride 。 對(duì)聚合及干燥包裝工段進(jìn)行了詳細(xì)的物料衡算 （包括聚合釜的物料衡算、汽提塔的物料衡算、離心干燥工段的物料衡算 ） 和 主要設(shè)備的 熱量衡算 （包括聚合釜的熱量衡算、換熱器的熱量衡算等），也對(duì)設(shè)備作了選型計(jì)算 ， 得出本設(shè)計(jì) 需采用 9 個(gè) 70 3m （ I 型） 不銹鋼聚合釜并聯(lián)操作 ， 9 臺(tái) 70 3m出料槽 ， 29 臺(tái) WL630 型離心機(jī) ，最后 對(duì)聚氯乙烯聚合過程中的安全注意事項(xiàng)及三廢處理問題作了簡(jiǎn)單的說明 。武漢工程大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) I 20 萬噸每年聚氯乙烯聚合及干燥包裝工藝設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)為年產(chǎn) 20 萬噸聚氯乙烯聚合和干燥包裝工段的工藝設(shè)計(jì) 。首先介紹了聚氯乙烯的性質(zhì)、主要用途、技術(shù)進(jìn)展以及由氯乙烯單體聚合成聚氯乙烯的四種常見的工業(yè)聚合方法，并 確定 了以懸浮聚合法作為 本設(shè)計(jì)的聚合工藝生產(chǎn)方法。 同時(shí) 繪制 了 帶控制點(diǎn)的 PVC 聚合及干燥包裝工段的 工藝流程圖、 聚合工段主要 設(shè)備平面布置圖 、聚合工段主要設(shè)備立面布置圖以及聚合釜裝配圖 。 suspension polymerization。 monomer。 毒性：無毒、無臭 ⑵ 化學(xué)性質(zhì) ① 熱性能和熱穩(wěn)定劑 沒有明顯熔點(diǎn)，在 80~83℃開始軟化，加熱高于 180℃時(shí)，開始流動(dòng)。 130℃以上時(shí)變成皮革狀，長(zhǎng)期加熱后分解脫出氯化氫而變色。 ② 光穩(wěn)定性 純 PVC 在日光或紫外線單色光照射下，發(fā)生老化，使色澤變暗。 ③ 電性能 由于聚氯乙烯相鄰高分子間有強(qiáng)的偶極間，其介電常數(shù) ε 及介電損耗 tanδ 比非極性及弱極性聚合物較高，故不宜用作高壓電纜 及通訊電纜，但由于聚氯乙烯密度較高，耐電擊穿，且較耐老化，來源又廣泛，故常用作低壓電纜及電纜護(hù)套的加工。能耐 25%以下的燒堿，對(duì)鹽類也相當(dāng)穩(wěn)定。 聚氯乙烯樹脂的 種類 由于聚氯乙烯生產(chǎn)過程中采用的分 散體系不同，可以獲得孔隙率不同的兩種類型的樹脂產(chǎn)品：緊密型（ XJ 型）和疏松型（ SG 型）。 cm1） 5~10 105 （ 1~4） 105 4 “魚眼”及小晶點(diǎn) 多 少 5 白度 /% 一般在 70 左右 70~86 6 粒子顯微鏡觀察 呈玻璃球或冰糖屑，表面光滑 呈棉花狀，表面毛糙不規(guī)則 7 8 “細(xì)胞”結(jié)構(gòu) 一般呈單細(xì)胞 一般呈多細(xì)胞 次級(jí)粒子間空隙 幾乎無空隙 有較大空隙 武漢工程大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 表 XJ 型和 SG 型樹脂的加工性能比較 編號(hào) 比較項(xiàng)目 XJ 型 SG 型 1 吸收增塑劑 6%~13%，吸收慢 13%~15%，吸收快 2 捏合溶脹 在增塑劑中溶脹起點(diǎn)及終點(diǎn) 溫度較高，捏合溶脹速度慢 起點(diǎn)與終點(diǎn)溫度都可低 20℃左右，捏合溶脹速度快 3 捏合 料輸送 干而松， 不易粘壁輸送量大 4 擠出機(jī)加料 料細(xì)易結(jié)團(tuán)粘壁 流動(dòng)性能好，進(jìn)料快 5 塑化性能 流動(dòng)性能差，易搭橋；塑化慢，易存在未蘇哈的“生料” 塑化快，溫度可低 5~10℃，不易結(jié)焦，可減少清理損失 6 制品綜合質(zhì)量 電絕緣性、熱老化性能較差，制品表面易毛，色澤不鮮艷 電 絕緣性、熱老化性能較好，制品表面光滑，色澤鮮艷，易保證白度及透明度等要求 聚氯乙烯樹脂的用途 聚氯乙烯樹脂系屬于力學(xué)性能、電氣性能及耐化學(xué)腐蝕性能較好的熱塑性塑料之一。一般各型號(hào)的用途如表 所示： 表 各型號(hào)聚氯乙烯樹脂的用途 型號(hào) 用途 XJ1 SG1 高級(jí)電纜絕緣層、保護(hù)層 SG2 SG3 電纜、電線絕緣層、保護(hù)層及氯綸纖維等軟制品、蓄電池隔板 XJ3 SG4 薄膜（農(nóng)膜、雨衣、戰(zhàn)備物資及工業(yè)包裝）、軟管、鞋料、人造革底層 XJ4 SG5 硬管、硬片、透明瓶、包裝硬軟片及塑料印花紙 XJ5 SG6 硬板、唱片、管件、焊條、紗管、玩具、透明硬件 XJ6 SG7 過氯乙烯樹 脂及注塑加工制品 SG8 唱片、型材、家電殼體、食品包裝及替代有機(jī)玻璃制品 另外，塑料加工行業(yè)在生產(chǎn)高質(zhì)量制品時(shí)，往往選擇疏松型樹脂為原料，如高絕緣級(jí)電纜料【體積電阻率ρ V 可達(dá)到（ ~3） 1014 ? 由于疏松型樹脂具有較好的塑化性能，也廣泛地用于粉料直接擠塑等過程，以滿足加工工藝的特殊需要。有如此多種類的樹脂，選型的時(shí)候也有些基本原則： ① 一般對(duì)強(qiáng)度及電性能要求高的制品，宜選用 SG SG2 型； ② 對(duì)于強(qiáng)度要求不高，為便于加工（如薄膜、涼鞋）宜選用 SG3 型； ③ 一般硬制品（如硬板和硬管）類，由于不加或少加增塑劑，成型溫度較高，宜選用 SG SG6 型，以降低加工溫度；而 SG SG6 型分子量低，易發(fā)生熱分解，在加工配方中常需加較多的熱穩(wěn)定劑，以提高其熱加工的穩(wěn)定性； ④ 對(duì)白色制品或透明制品，宜選用 SG 型； ⑤ 制糊用工藝如搪塑及人造革底 層之類產(chǎn)品，宜選用 吸 增塑劑 小的 XJ 型樹脂，以保證糊的流動(dòng)性。袋的封口 應(yīng) 保 證產(chǎn) 品在 運(yùn)輸貯 存 時(shí) 不被污染。每袋 凈 重 25Kg。產(chǎn) 品型 號(hào)標(biāo) 志要醒目。防止批條 混 雜 。 （ 4） 運(yùn)輸時(shí) 必 須 使用潔 凈 、有蓬的 運(yùn)輸 工具，防止雨淋 。國(guó)外 VCM生產(chǎn)工藝絕大部分已用乙烯路線取代了老式的電石乙炔法路線，近十年來在簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝、減少設(shè)備投資的新工藝、新技術(shù)等方面有了新的進(jìn)展。新工藝采用直接氯 化乙烯生產(chǎn)二氯乙烷，在二氯乙烷裂解生產(chǎn)氯乙烯過程中副產(chǎn)品氯化氫經(jīng)氧化武漢工程大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 生成氯，再返回到直接氯化段使用，去掉了氧氯化單元，節(jié)約了大量的工藝操作和維護(hù)費(fèi)用。 ② 以乙烷為基礎(chǔ)的 VCM 生產(chǎn)工藝 歐洲、俄羅斯、美國(guó)等天然氣資源豐富的國(guó)家和地區(qū)對(duì)乙烷氧氯化制 VCM的研發(fā)工作十分活躍。另外，該工藝是將乙烷和氯氣一步轉(zhuǎn)化為 VCM 僅使用一個(gè)反應(yīng)器。 EDC 循環(huán)返回反應(yīng)器或送去裂解，單程轉(zhuǎn)化率可達(dá) 97%。 ① PVC 生產(chǎn)裝置設(shè)備進(jìn)展 聚合釜是 PVC 生產(chǎn)的最關(guān)鍵設(shè)備，聚合釜的研發(fā)經(jīng)歷從追求大型化到講究高效合理化的過程。 ② VCM 聚合工藝進(jìn)展 國(guó)外 PVC 生產(chǎn)廠家普遍采用大釜技術(shù)和高效的防粘釜工藝，實(shí)現(xiàn)密閉加出料，除此之外，還對(duì) VCM 懸浮工藝進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)施“倒加料”（即無離子水→全部 VCM→ 無離子水）；“熱水加料”等工藝；改變攪拌工藝；變溫聚合等手段提高產(chǎn)能及樹脂質(zhì)量。 PVC 生產(chǎn)工藝技術(shù)的進(jìn)展 近 10 年來我國(guó)聚氯乙烯生產(chǎn)通過技術(shù)改造、技術(shù)攻關(guān)和消化吸收引進(jìn)技 術(shù)，使行業(yè)技術(shù)水準(zhǔn)有了較大提高。但是與國(guó)外先進(jìn)水平相比還存在很大差距，主要表現(xiàn)在生產(chǎn)技術(shù)落后，規(guī)模小，產(chǎn)品質(zhì)量差，品種少，樹脂加工應(yīng)用不協(xié)調(diào)等方面。 ⑴ 國(guó)產(chǎn)化大型 PVC 成套工藝技術(shù)在消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上已經(jīng)形成獨(dú)特的技術(shù) 體系，成套技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是工藝成熟先進(jìn)、采用 DCS 控制，自動(dòng)化程度高，產(chǎn)能大、能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。另外，國(guó)內(nèi)引進(jìn)的七層塔盤汽提塔盡管工藝和操作較為復(fù)雜，但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，也得到了廣泛的應(yīng)用。如乙炔的干式發(fā)生，精餾尾氣的變壓吸附及膜吸附、旋流干燥技術(shù)，汽提技術(shù)、哈工大博士的自動(dòng)包裝線等。通過產(chǎn)業(yè)循環(huán)組合，提供 資源高效利用的平臺(tái)，形成發(fā)展的集效應(yīng)；通過資源的綜合利用，最大限度地利用各種廢棄物和再生資源，減少對(duì)自然資源的消耗，通過清潔文明生產(chǎn)、發(fā)展綠色化工，從源頭上減少污染物的排放，保護(hù)環(huán)境，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，走可持續(xù)發(fā)展的道路。 PVC 的發(fā)展方向是產(chǎn)品精細(xì)化、專業(yè)化，通過調(diào)整反應(yīng)體系及工藝武漢工程大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 條件開發(fā)出 產(chǎn)品性能好、易于加工的 PVC 樹脂和專用樹脂。 懸浮聚合 氯乙烯懸浮聚合是指液態(tài) VCM 在攪拌作用下分成液滴，懸浮于水介質(zhì)中的聚合過程。 工藝特點(diǎn)：懸浮聚合法生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂的一般工藝過程是在清理后的聚合釜中加入水和懸浮劑、抗氧劑 ,然后加入氯乙烯單體 ,在去離子水中攪拌 ,將單體分散成小液滴 ,這些小液滴由保護(hù)膠加以穩(wěn)定 ,并加入可溶于單體的引發(fā)劑或引發(fā)劑乳液 ,保 持反應(yīng)過程中的反應(yīng)速度平穩(wěn) ,然后升溫聚合 ,一 般聚合溫度在 45~70℃ 之間。 近年來 ,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?，F(xiàn)在懸浮法聚氯乙烯品種日益廣泛 ,應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣 ,除了通用型的樹脂外 ,特殊用 途的專用樹脂的開發(fā)越來越引起 PVC 廠家的關(guān) 注 ,球形樹脂、高表 觀密度建材專用樹脂、消光樹脂、超高 (或超低 )分子質(zhì)量樹脂等已成為開發(fā)的熱點(diǎn) [7]。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)。另外 ,為進(jìn)一步提高懸浮法生產(chǎn)的通用樹脂和專用樹脂的質(zhì)量 ,提高產(chǎn)品的專用化、市場(chǎng)化水平 ,國(guó)外廠家在聚合工藝的工藝條件及配料體系等方面做了大量的研究工作 ,進(jìn)一步提高了聚合轉(zhuǎn)化率 ,縮短了聚合周期 ,提 高了生產(chǎn)效 率 ,同時(shí)也開發(fā)出一系列性能好、 易于加工的 PVC 專用樹脂 如 :超高 (或超低 )聚合度樹脂、高表觀密度樹脂、無武漢工程大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 皮樹脂、耐輻射樹脂、醫(yī)用樹脂 、耐熱 樹脂等。 本體聚合 本體聚合工藝不以水為介質(zhì)，也不加入分散劑等各種助劑，只有單體和引發(fā)劑生產(chǎn)聚氯乙烯，革除了懸浮法的離心干燥過程。 所謂兩段法，是對(duì)聚合反 應(yīng)過程而言的，就是單體在兩種不同的控制條件下完成樹脂顆粒的成形即： ①預(yù)聚合 — 在立式釜（與懸浮法相似）內(nèi)，加入占總量一半的單體，及高效引發(fā)劑（如ACSP），控制反應(yīng)溫度在 60～ 70℃，當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到 8%～ 12%時(shí)，作為反應(yīng)結(jié)束，其總周期約 1～ ； ②后聚合 — 在帶有滿轉(zhuǎn)速的螺帶形攪拌之臥式釜或立式釜內(nèi)，加入上述預(yù)聚合釜排除的流體（作為聚合的種子），以及其余一半的單體和高、低效復(fù)合引發(fā)劑，按產(chǎn)品聚合度控制反應(yīng)溫度，其反應(yīng)熱系由攪拌、夾套及釜頂回流冷凝器內(nèi)通入冷卻水移除，當(dāng)兩段總轉(zhuǎn)化率達(dá) 75%～ 80%時(shí)，作為 反應(yīng)結(jié)束，未聚合單體借自壓排氣回收，其樹脂內(nèi)殘留單體借過熱蒸氣及抽真空進(jìn)行脫除，總周期約 ～ 9h。 乳液聚合 乳液聚合也是以水作分散介質(zhì)，但所用的乳化劑和引發(fā)劑均為水溶性的。 ⑴乳液法聚氯乙烯的生產(chǎn)方法 武漢工程大學(xué) 本