本科毕业论文-—年产1万吨聚氯乙烯聚合车间工艺设计.doc

年产1万吨聚氯乙烯聚合车间工艺设计 本科毕业设计年产1万吨聚氯乙烯聚合车间工艺设计摘要本设计是一个年产1万吨聚氯乙烯(PVC)反应工程中的聚合反应工段的设计本设计选择目前常用的悬浮聚合法，其中涉及到物料衡算,热量衡算,聚合反应釜的选型对厂址进行了选择，采取了防火防爆防雷等重要措施，对三废的处理回收等进行了叙述，画出了整个工艺的流程图完成了整个聚氯乙烯聚合车间的初步设计工作关键词：聚氯乙烯 悬浮聚合 三废AbstractThis design is a 1,0000 tons annual output of polyvinyl chloride (PVC) project in response to the polymerization section of the design. This design commonly used in suspension polymerization, which relates to the material balance, heat balance, the selection of the polymerization reactor. On site selection, has taken important measures such as fire an, explosion and lightning, described the treatment and recovery of the three wastes, draw a flow chart of the entire process. Completed the preliminary design of the PVC polymerization workshop.Key words ： PVC suspension polymerization the three wastes 目录目录 3第一章 概述 61.1课题的目的和意义 61.2国内外 pvc发展状况及发展趋势 61.3聚氯乙稀的分类及命名方法 81.3.1聚氯乙稀的分类 81.3.2聚氯乙稀的命名 91.4聚氯乙烯的性质及使用情况 101.4.1聚氯乙烯的性质 101.4.2聚氯乙烯的使用情况 111.5工艺流程的确定 131.5.1氯乙烯单体制备 131.5.2聚氯乙烯的制备 131.6反应原理 171.6.1自由基聚合机理 171.6.2链反应动力学机理 181.6.3 成粒机理与颗粒形态 181.7最佳的配方、后处理设备的选择 191.7.1配方的选择 191.7.2后处理设备侧选择 20第二章 工艺计算 222.1 物料衡算 222.1.1 聚合釜 222.1.2 出料槽 242.1.3 汽提塔 262.1.4 离心机 302.1.5 干燥系统 322.1.6 包装 342.2 热量衡算 362.2.1 聚合釜 362.2.2 干燥部分 39第三章 设备的选型和计算 443.1 聚合釜的选型 443.1.1 拟选定的聚合釜型号和台数 443.1.2 验算 453.2 VCM输送泵的选型 523.2.1 确定流量与扬程 523.2.2 选泵 563.2.3 选电机 573.2.4 几何安装高度的确定 573.3 空气加热器 583.4 所有选用设备及其型号 59第四章 厂址的选择及车间布置 614.1厂址的选择 614.2车间布置及照明取暖 614.2.1车间布置 614.2.2照明及取暖 614.3三废处理 624.3.1热水的综合利用 624.3.2尾气的回收利用 624.3.3转化水洗塔水的回收利用 634.4厂内的防火防爆措施 63结束语 65参考文献 66附录 67致谢 68第一章 概述1.1课题的目的和意义该课题主要关于聚氯乙烯(PVC)反应工艺工程的聚合工段的设计。

由于PVC合成路线丰富，合成技术的改进，树脂中氯乙烯单体含量的降低，价格低廉，在化学建材等领域中的用量日益扩大，其需求量增加很快PVC树脂可以用悬浮聚合、乳液聚合、本体聚合或溶液聚合四种基本工艺生产通过对比四种生产工艺，本次课题主要采用悬浮聚合工艺进行设计生产课题涉及到聚合反应的概念配方，通过查阅各方面的材料，并结合我们课程设计的课题确定对生产聚氯乙烯所使用的单体及助剂的选取和用量的设定对整个反应体系的物料和热量的衡算，加深了我们对工业生产中物料反应的消耗，能量的转化过程的了解通过计算对主体反应釜的选型，让我们了解到国内外各型号反应釜的性能和使用条件通过这个课程设计，我们要对悬浮聚合工艺原理和工艺流程有更深入的了解和掌握，将课本理论知识联系到实际生产中同时对聚氯乙烯由单体氯乙烯的自由基聚合原理，反应条件(如反应时间、引发剂、反应调节剂、PH范围、终止剂等)及对产品粗聚氯乙烯的提纯和后续干燥过程有更充分完善的掌握1.2国内外 pvc发展状况及发展趋势聚氯乙烯（ PVC）是五大热塑性合成树脂之一，塑料制品是最早实现工业化的品种之一可通过模压、层合、注塑、挤塑、压延、吹塑中空等方式进行加工，而且具有较好的机械性能、耐化学腐蚀性和难燃性等特点，以其低廉的价格和非常突出的性能而广泛地用于生产板材、门窗、管道和阀门等硬制品，也用于生产人造革、薄膜、电线电缆等软制品。

近年来，尽管在发达国家受到来自环保等多方面的压力，但世界对的总需求量仍出现稳定的增长态势[1]1992 年，世界 生产能力约为二千二百万吨，需求量为1900万吨 ；2002 年世界总产能约为三千四百万吨，消费量约为二千八百万吨；2009年世界生产能力已上升到约三千九百万吨，需求量约为三千七百万吨；2010 年世界生产能力为 4300万吨 ，需求量4200 万吨[2]尽管目前世界对PVC的生产和使用存在许多争议，特别在欧洲，对PVC 生产和制品的环保制约政策越来越严厉，但由于性能优良，生产成本低廉，仍具有较强的活力，特别在塑料门窗、塑料管道等建材领域我国聚氯乙烯(PVC)工业起步于50年代，仅次于酚醛树脂是最早工业化生产的热塑性树脂，第一个PVC装置于1958年在锦西化工厂建成投产，生产能力为3000吨／年此后全国各地的PVC装置相继建成投产，到目前为止，我国有PVC树脂生产企业80余家，遍布全国29个省、市、自治区，总生产能力达220万吨／年[3]PVC由氯乙烯(VCM)聚合而成，工业生产一般采用4种聚合方式：悬浮聚合、本体聚合、乳液聚合(禽微悬浮聚合)、溶液聚合其中悬浮法PVC(SPVC)树脂产量最高，占80％，其次是乳液法PVC(EPVC)，本体法PVC(MPVC)。

VCM悬浮聚合是以水为介质，加入VCM、分散剂、引发剂、pH值调节剂等，在搅拌和一定温度条件下进行聚合反应；VCM本体聚合仅在VCM和引发剂存在下进行，无分散剂、表面活性剂等助剂；VCM乳液聚合在VCM、引发剂、乳化剂、H2O以及其他助剂存在下进行{而VCM溶液聚合是在VCM、；引发刘和溶剂存在下进行，这种方法有溶剂回收和残留污染问题，并且生产成本高，该方法已逐渐被悬浮法聚合或乳液法聚合代目前，生产PVC树脂主要采用悬浮法，少量采用乳液法及本体法[4]现在，国内引进PVC生产技术及设备的项目有二十项左右，其中生产能力最大的两套设备是上海氯碱股份有限公司和齐鲁石化总公司的年产20万吨悬浮法PVC树脂装置，采用日本信越公司技术北京化工二厂、锦西化工厂、福州化工二厂引进美国B．F古德里奇公司悬浮法PVC树脂生产技术，生产高型号树脂，其它还有引进美国西方化学公司的高型号树脂和釜式汽提技术及设备，法国阿托公司、前德国布纳公司、日本吉昂公司、日本钟渊公司、日本三菱公司的糊树脂生产装置和技术、法国本体聚合技术和设备等，这些技术和设备的引进，使我国PVC树脂的生产技术和水平有了很大提高，产品品种有所增加，带动了我国PVC工业的发展。

我国PVC树脂的消费主要分为两大类，一是软制品，约占总消费量的37.o％，主要包括电线电缆、各种用途的膜(根据厚度不同可分为压延膜、防水卷材、可折叠门等)、铺地材料、织物涂层、人造革、各类软管、手套、玩具、塑料鞋以及一些专用涂料和密封件等二是硬制品，约占总消费量的 53.0％，主要包括各种型材、管材、板材、硬片和瓶等预计今后几年我国PVC树脂的需求量将以年均约6.4％的速度增长，到2011年总消费量将达到约1250万吨，其中硬制品的年均增长速度将达到约7.0％，而在硬制品中异型材和管材的发展速度增长最快，年均增长率将达到约10.1％未来我国PVC树脂消费将继续以硬制品为主的方向发展中国聚氯乙烯工业有着广阔的发展前景,中国地大物博、人口众多,为聚氯乙烯产品提供了广大的市场在进入21世纪以后,我们要学习和借鉴国外的先进技术和发展模式,结合我国的具体情况,发展我国的聚氯乙烯工业我们要发挥全行业的力量,克服前进过程中的各种困难,一定能够在较短的时间内赶上世界聚氯乙烯工业的先进水平1.3聚氯乙稀的分类及命名方法1.3.1聚氯乙稀的分类 　　根据生产方法的不同，PVC可分为：通用型PVC树脂、高聚合度PVC树脂、交联PVC树脂。

通用型PVC树脂是由氯乙烯单体在引发剂的作用下聚合形成的；高聚合度PVC树脂是指在氯乙烯单体聚合体系中加入链增长剂聚合而成的树脂；交联PVC树脂是在氯乙烯单体聚合体系中加入含有双烯和多烯的交联剂聚合而成的树脂[5] 　　根据氯乙烯单体的获得方法来区分，可分为电石法、乙烯法和进口（EDC、VCM)单体法（习惯上把乙烯法和进口单体法统称为乙烯法） 　　根据聚合方法，聚氯乙烯可分为四大类：悬浮法聚氯乙烯，乳液法聚氯乙烯、本体法聚氯乙烯、溶液法聚氯乙烯悬浮法聚氯乙烯是目前产量最大的一个品种，约占PVC总产量的80%左右下面图表列出这四种聚氯乙烯的基本特性[6] 　　 图表1：聚氯乙烯树脂品种悬浮法乳液法本体法溶液法特性不含金属离子，有良好的电绝缘性及热稳定性颗粒较细，含杂质较多，电绝缘性及热稳定性不及悬浮法含杂质极少纯度高热稳定性和电绝缘性优于悬浮法含杂质极少纯度高，成本高，价格高聚合物的分子量不高1.3.2聚氯乙稀的命名 　　悬浮法聚氯乙烯按绝对黏度分六个型号：XS-1、XS-2……XS-6；XJ-1、XJ-2……、XJ-6型号中各字母的意思：X-悬浮法；S-疏松型；J-紧密型；下面图表为国产悬浮法聚氯乙烯的特性。

　　 图表2：悬浮法聚氯乙烯树脂 树脂型号绝对黏度， mPa·s平均聚合度树脂型号绝对黏度， mPa·s平均聚合度XS-1 XJ-1>2.10≥1340XS-4 XJ-41.70～1.80850～980XS-2 XJ-21.90～2.101110～1340XS-5 XJ-51.60～1.70720～850XS-3 XJ-31.80～1.90980～1110XS-6 XJ-61.50～1.60590～720乳液聚合生产所得的聚氯乙烯称乳液法聚氯乙烯（Emulsion poly-merixation)它是糊状树脂，分子量较高，。