應(yīng)用化工技術(shù)畢業(yè)設(shè)計-年產(chǎn)50萬噸懸浮法制聚氯乙烯工藝設(shè)計-全文預(yù)覽

　　

【正文】 Cp40℃ =（ kg℃ ） 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位設(shè)計說明書 第三章 非工藝部分 21 其平均比熱容 Cp 平均 =（ kg℃ ） =（ kg℃ ） ∴ Q 注 =37=最大移熱量 Qmax=Q 夾 +Q 擋 +Q 注 =+物料總放熱量 Q 總 =GX%ΔH℃ 加入總物料量 G== ΔHx=366kcal/kg必須貫徹國家建設(shè)的各項方針政策，多方案比較論證，選出投資省、建設(shè)快、運(yùn)營費(fèi)低、具有最佳經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益的廠址。干燥所用的熱風(fēng)使用主風(fēng)機(jī)（ 90）加入，主風(fēng)機(jī)皆有過濾器（ 8 94），潔凈的空氣用加熱器（ 91）加熱后，從沸騰床底部進(jìn)入干燥器。 （ 2） 廢水 汽提系統(tǒng) 這些廢水貯存在廢水貯槽（ 57）中，由塔底泵（ 58）打出與廢水汽提塔（ 61）底出來的熱水換熱器（ 59）后，一部分由塔頂加入廢水汽提塔（ 61）中，另一部分循環(huán)，同時蒸汽由塔底加入與廢水進(jìn)行傳質(zhì)交換后，廢水中 VCM 提出并由塔頂帶走，隨后進(jìn)入塔頂冷凝器（ 62）冷凝，不凝液去壓縮機(jī)（ 63）壓縮回收，冷凝液回收到廢水貯槽（ 57），廢水汽提塔塔釜的廢水用泵（ 60）打出，經(jīng)換熱器（ 59）換熱后進(jìn)入廢水池，并與離心機(jī)母液，一起排除界區(qū)。 聚合反應(yīng)終點(diǎn)，可依據(jù)反應(yīng)時溫度或測定單體轉(zhuǎn)化率及根據(jù)壓力降來確定，通常濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計 17 按壓力降來確定，當(dāng)聚合反應(yīng)到達(dá)終點(diǎn)時，定量的終止劑將自動加入到聚合釜內(nèi)以終止聚合反應(yīng)。 聚合系統(tǒng) 聚合： 若聚合釜打開過釡蓋，則需抽真空真空度為 710mmHg 柱，將緩 沖劑加到脫鹽水總管內(nèi)，然后用脫鹽水把緩沖劑帶入到聚合釜。加終止劑時，按規(guī)定的程序，用終止劑充裝泵（ 12）從終止劑貯 槽（ 11）中抽出，配方量的終止劑經(jīng)計量后從注入管加入聚合釜，加終止劑時應(yīng)關(guān)閉注入水切斷閥，加完終止劑后應(yīng)關(guān)閉聚合釜終止劑閥及終止劑泵出口閥，停泵。 ④ 引發(fā)劑系統(tǒng) 引發(fā)劑在引發(fā) 劑配制槽（ 25）中配制，配制合格后放入引發(fā)劑貯槽（ 26）中貯存待用。 分散劑 A： 分散劑在配制槽（ 31）中配制，分散劑加料時，先將分散劑打入計量槽（此時循環(huán)已停），達(dá)到定量后，啟動循環(huán)系統(tǒng)，同時計量槽中分散劑用充裝泵（ 36）打入聚合釜。此泵有穩(wěn)壓系統(tǒng)，另外該泵出口脫鹽水還用于聚合釜的注入水，比保證釡內(nèi)容積恒定。 (2) 脫鹽水的貯存與加料 ： 冷脫鹽水（來自界區(qū)）經(jīng)計量進(jìn)入冷脫鹽水貯槽（ 13）中或熱脫鹽水貯槽（ 17）中。 工藝流程敘述 加料系統(tǒng) (1) VCM 的貯存與加料： 從 VCM 車間 運(yùn)送來的 新鮮單體 VCM，經(jīng)過過濾器（ 1）進(jìn)入 VCM 貯槽（ 2）中貯存，同時由 VCM 回 收工序來的回收 VCM 貯存在回收 VCM 貯槽（ 7）中。聚合溫度 低 ,形 成的樹脂結(jié)構(gòu)較疏 松；高 溫下聚合由于初級粒子熔合成團(tuán)以及初級粒子聚集體的緊密堆砌排 列 ,從而制得的 PVC 樹脂孔隙率較 低 ,這是因為隨著聚合溫度的升高 ,初級粒子變少 ,熔結(jié) 程度 加深 ,粒子呈球形 ,而聚合溫較低時 ,則容易形 成不規(guī)則的聚結(jié)體 ,從而使孔隙率增加。有時為 了滿足特殊性能要求 ,在此礎(chǔ)上再添加油溶性輔助分散劑或表面活劑 ,調(diào)節(jié)分散劑在 VCM 中的分配 系數(shù) ,使散劑的作 用深入到顆粒的微觀層次 [12]。在聚合過 程中 ,分散劑影 樹脂顆粒的宏觀微觀兩層次的成粒。增加攪拌度將使懸浮分散體系內(nèi)液滴變 細(xì) ,PVC 樹脂平均粒子變小 ,但攪拌強(qiáng)度過大 ,又將促使體系內(nèi)液滴碰撞聚并 ,使 PVC 樹脂的平均粒徑變大。此數(shù)據(jù)不能絕對化，因工廠生產(chǎn)條件的不同而有所不同。最終產(chǎn)品的粒徑在 100～ 180μm范圍，個商品牌號的粒徑個有其具體范圍，取決于生產(chǎn)的聚氯乙烯樹脂用途、分散劑類型、用量和反應(yīng)起始階段的攪拌速度等參數(shù)。 在聚合反應(yīng)釜中液態(tài)氯乙烯單體在強(qiáng)力攪拌和分散劑的作用下，被破碎為平均直徑 30～ 40μm的液珠分散于水相中，單體液珠與水相得界面上吸附了分散劑。轉(zhuǎn)化率超過 65%以后，游離的氯乙烯基本上消失，釜內(nèi)壓力開始下降，此時聚合反應(yīng)發(fā)生在聚合物凝膠相中，由于殘存的氯乙烯逐漸消耗，凝膠相得粘度迅速增高，因此聚合反應(yīng)速度仍繼續(xù)上升，大到最大值后逐漸降低。 ② 轉(zhuǎn)化率 5%～ 65%階段。 ④ 鏈轉(zhuǎn)移 在氯 乙烯聚合反應(yīng)中，大分子自由基可以從單體，溶劑，一個氯原子或氫原子而終止，失去原子的分子將成為自由基，引發(fā)劑或大分子上奪取繼續(xù)進(jìn)行新的鏈增長反應(yīng)。終止有偶合終止和歧化終止。 聚合機(jī)理 自由基聚合機(jī)理 氯乙烯懸浮聚合反應(yīng)，屬于自由基鏈鎖加聚反應(yīng)，它的反應(yīng)一般由鏈引發(fā)，鏈增長，鏈終止，鏈轉(zhuǎn)移及基元反應(yīng)組成。沸點(diǎn)（ 95%） 283302℃ 。如 2（ 2甲酰肼基） 4（ 5硝基 2呋喃基）噻唑 ,即硝呋噻唑。 ⑥ 丙酮縮氨基硫脲：為白色片 狀結(jié)晶 ,熔點(diǎn) 179180℃ 。具有多元醇的典型化學(xué)性質(zhì)，能進(jìn)行酯化、醚化及縮醛化等反應(yīng)。 ④ 聚乙烯醇：是一種高分子聚合物，無臭、無毒，外觀為白色或微黃色絮狀、片狀或粉末狀固體。不溶于水、乙醇和乙醚。不會燃燒。 ② PVC 樹脂： 密度 ；工業(yè)品是白色或淺黃色粉末；低分子量的易溶于酮類、酯類和氯代烴類溶劑，高分子量的則難溶；用于制塑料、涂料和合成纖維等。遇明火、高溫有燃燒爆炸的危險。臨界壓力濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計 10 。沸點(diǎn) 13． 9℃ 。經(jīng)過實(shí)踐 , 意大利黃在防粘釜效果和對產(chǎn)品白度的影響方面有利于生產(chǎn) , 但價格較高。首先打開蒸汽進(jìn)料閥噴入適量的蒸汽 , 用泵將已配制成規(guī)定濃度的涂壁劑注入蒸汽管路 , 借助蒸汽流速使其霧化進(jìn)釜 , 在釜壁形成一層均勻的疏油親水膜 , 在聚合過程中此膜有效地防止有機(jī)相與釜壁接觸 , 從而起到防粘釜的作用。其次 , 通過專用的 設(shè)備使用高效的防粘釜劑 , 實(shí)行聚合釜自動噴涂防粘釜液和自動水沖洗釜。 防粘釜技術(shù) 聚合釜的防粘釜是聚合生產(chǎn)中最重要的工序之一。很多無堰篩板塔塔盤是整體裝卸的 , 隨著生產(chǎn)能力的提高 , 設(shè)備 整體裝卸很不方便 , 目前 , 生產(chǎn)能力較大的的增大汽提塔的塔盤 , 可以采用可拆卸式 的塔盤。 PVC 生產(chǎn)過程中需要大量的邏輯判斷和離散控制，因此本設(shè)計采用二位式控制組件，如通 /斷式二位開關(guān)閥控制各種物料的傳輸，和二位控制的電機(jī)和 泵機(jī)。但在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)多室沸騰床的花板容易漏料 , 不同牌號切換時比較麻煩 , 且生產(chǎn)能力有限。但這樣動力消耗大 , 產(chǎn)品質(zhì)量不是很好。隨著攪拌技術(shù)的不斷進(jìn)步及攪拌試驗手段的不斷提高，使我們有條件為 PVC 釜配備更理想的攪拌器。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計 8 在大型聚合釜上，國外采用了體外回流冷凝器，體內(nèi)增設(shè)內(nèi)冷管等除熱手段。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。 ⑤ 阻聚劑：本設(shè)計采用壬基苯酚作為阻聚劑。本設(shè)計采用過氧化二碳酸 2乙基己酯。常用非離子型的脫水山梨醇單月硅酸酯。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計 7 本設(shè)計采用懸浮法 PVC 生產(chǎn)技術(shù)。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)。 近年來 ,為了提高聚合速度和生產(chǎn)效率 ,國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。這種次級粒子與增塑劑混合后，經(jīng)剪切作用崩解為直徑更小的顆粒而形成不沉降的聚氯乙烯增塑糊，工業(yè)上 稱之為聚氯乙烯糊。聚合釜在接收到預(yù)聚合的 ―種子 ‖后，再加人一定量的 VCM 單體、添加劑和引發(fā)劑，在這些 ―種子 ‖的基礎(chǔ)上繼續(xù)聚合，使 ―種子 ‖逐漸長大到一定的程度，在低速攪拌的作用下，保持恒定壓力進(jìn)行聚合反應(yīng)。其中以懸浮法生產(chǎn)的 PVC 占 PVC 總產(chǎn)量的近 90%,在 PVC 生產(chǎn)中占重要地位 ,近年來 ,該技術(shù)已取得突破性進(jìn)展。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）。然后在精 EDC 裂解單元裂解生成的產(chǎn)物進(jìn)入VCM 單元， VCM 精制后得到純 VCM 產(chǎn)品，未裂解的 EDC 返回 EDC 精制單元回收，而 HCl 則返回氧氯化反應(yīng)單元循環(huán)使用。 乙烯氧氯化法的反應(yīng)工藝分為乙烯直接氯化制二 氯乙烷（ EDC）、乙烯氧氯化制EDC 和 EDC 裂解 3 個部分，生產(chǎn)裝置主要由直接氯化單元、氧氯化單元、 EDC 裂解單元、 EDC 精制單元和 VCM 單元精制等工藝單元組成。 乙炔法路線 VCM 工業(yè)化方法，設(shè)備工藝簡單，但耗電量大，對環(huán)境污染嚴(yán)重。 單體合成工藝路線 乙炔路線 原料為來自電石水解產(chǎn)生的乙炔 和氯化氫氣體，在催化劑氧化汞的作用下反應(yīng)生成氯乙烯。未來我國 PVC 樹脂消費(fèi)將繼續(xù)以硬制品為主的方向發(fā)展 [3]。 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]。其中懸浮法 PVC(SPVC)樹脂產(chǎn)量最高，占 80％，其次是乳液法 PVC(EPVC)，本體法 PVC(MPVC)。盡管目前世界對 PVC 的生產(chǎn)和使用存在許多爭議，特別在歐洲，對 PVC 生產(chǎn)和制品的環(huán)保制約政策越來越嚴(yán)厲，但由于性能優(yōu)良，生產(chǎn)成本低廉，仍具有較強(qiáng)的活力，特別在塑料門窗、塑料管道等建材領(lǐng)域。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計 2 第一章 總論 國內(nèi)外 pvc 發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展趨勢 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(shí)現(xiàn)工業(yè)化的品種之一。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)。 30 沸騰床的熱量計算 29 熱量衡算 27 包裝 19 混 料槽 19 物料衡算 14 聚合系統(tǒng) 13 工藝流程敘述 11 自由基聚合機(jī)理 7 防粘釜技術(shù) 5 乳液聚合生產(chǎn)工藝 3 乙烯路線 1 第一章 總論 2 單體合成工藝路線 3 乙炔路線 7 后處理設(shè)備側(cè)選擇 11 鏈反應(yīng)動力學(xué)機(jī)理 16 回收系統(tǒng) 18 第二章 工藝計算 19 聚合釜 26 沸騰床 30 聚合釜 35 尾氣的回收利用 42 結(jié)束語 42 附錄 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。 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。 1992 年，世界 生產(chǎn)能力約為二千二百萬噸，需求量為 1900 萬噸 ； 2020 年世界總產(chǎn)能約為三千四百萬噸，消費(fèi)量約為二千八百萬噸； 2020 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； 2020 年世界生產(chǎn)能力為 4300 萬噸 ，需求量 4200 萬噸 。 PVC 由氯乙烯 (VCM)聚合而成，工業(yè)生