年產20萬噸聚氯乙烯合成工段的設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 非結合水，沸騰床干燥器脫除的是樹脂內部結合水。 （ 4） 脫水與成品 在臥式刮刀自動離心機或螺旋沉降式離心機中，先進行過濾，再用 70～ 80℃熱水洗滌二次。經脫水后的樹脂具有一定含水量，經螺旋輸送器送入氣流干燥管，以 140～ 150℃熱風為載體進行第一段干 燥，出口樹脂含水量小于 8 4%；再送入以 120℃熱風為載體的沸騰床干燥器中進行第二段干燥，得到含水量小于%的聚氯乙烯樹脂。再經篩分、包裝后入庫 [9]。 去離子水 聚乙烯 引發劑 助劑 圖 1 聚氯乙烯懸浮聚合工藝流程示意圖 圖 2 聚氯乙烯懸浮聚合工藝流程圖 1氯乙烯計量罐； 2去離子水計量罐； 7過濾器； 5多級水泵； 8聚合釜； 9泡沫捕集器； 10沉降池； 11堿中和釜； 12離心機； 13料斗； 14螺旋輸送器； 15氣流干燥管； 1 1 1 20旋風分離器； 18沸騰床干燥器； 21振動篩 聚合釜 漿料排放槽 堿處理釜 氣提塔 成品儲存與包裝 離心分離槽 旋風干燥床 經篩分 包裝后入庫[8]。 旋振篩 漿料排放槽 堿處理釜 氣 提 塔 離心分離槽 9 2．工藝流程示意圖、工藝流程圖 聚氯乙烯懸浮聚合工藝流程示意圖、工藝流程圖如圖 圖 2 所示。 3． 工藝條件影響因素 聚氯乙烯聚合時 主要影響因素： （ 1）單體純度 用于懸浮聚合的氯乙烯單體純度在 %以上。生產原料對聚氯乙烯質量很重要。氯乙烯雜質含量應盡可能低一些，其中脫鹽水 pH值為 ～ 。乙炔參與聚合后，形成不飽和鍵使產物熱穩定性變壞。不飽和多氯化物存在，不但降低聚合速率、降 低產物聚合度還容易產生支鏈，使產品性能變壞。 （ 2）引發劑 多用有機過氧化物和偶氮類引發劑，其中有機過氧化物為過氧化二碳酸的引發劑復合使用，復合使用的效果比單獨使用好，其優點是反應速度均勻，操作更加穩定，產品質量好，同時使生產安全。 （ 3）分散劑 工業上常以纖維素類（如羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素等）和醇解度 75％～ 90％的聚乙烯醇為主分散劑，以非離子山梨糖醇，如一月桂酸酯、一硬脂酸酯、三硬脂酸酯等為助分散劑，兩者進行復合使用效果也很好。 （ 4）水質與水量 氯乙烯懸浮聚合用水應是去離子，其 規格要求如表去離子的規格所示。尤其水中的氯離子、鐵和氧等的含量要嚴格控制，其中氯離子超過一定含量會造成樹脂顆粒不均；水中的鐵會降低樹脂的熱穩定性，并能終止反應。 水的用量與樹脂內部結構有關，緊密型樹脂（以吸膠為分散劑）的生產，單體與水的質量比為 1:～ 1:；疏松型樹脂（以聚乙烯醇為分散劑）的生產，單體與水的質量比為 1:1～ 1:。 （ 5）系統中的氧 因為氧對聚合有緩聚和阻聚作用，在單體自由基存在下，氧能與單體作用生成過氧化高聚物 [CH2CHCLOO]n，該物質易水解成酸類， 破壞懸浮液和產品的穩定性。所以，無論從聚合的角度還是從安全的角度都應將各各原料中的氧和系統中的氧徹底清除干凈。 （ 6）聚合溫度 氯乙烯懸浮聚合溫度的高低決定著聚合產物的相對分子質量大小，因此，當配方確定以后必須嚴格控制聚合的溫度。在實際生產中，一般控制在 10 指定溫度的正負 ℃范圍內，最好是控制在正負 ℃范圍內。 （ 7）聚合壓力 在聚合溫度下，氯乙烯有相應的蒸汽壓力，只有在聚合末期，最大單體聚合后，壓力才明顯下降 [10]。 4．工藝參數的確定 （ 1）聚合 表 3 聚合釜的工藝參數 聚合溫度 50～ 58℃（依 PVC型號而定） 聚合壓力 初始 ～ ；結束 ～ 聚合時間 8～ 12h 轉化率 90％ （ 2）堿中和 表 4 堿中和釡的工藝參數 NaOH濃度 36％～ 42％ 加入量 聚合漿液的 ％～ ％ 溫度 70～ 80℃ 時間 ～ （ 3）干燥 表 5 氣流干燥管、沸騰床干燥器的工藝參數 （三）聚合釜的物料衡算 第一段氣流干燥管干燥 第二段沸騰床干燥 干燥溫度 140～ 150℃ 120℃ 物料停留時間 12min 物料停留時間 ＜ 4％ ＜ ％ 11 1．物料衡算的方法與步驟 （ 1）畫物料流程圖 根據計算任務畫物料流程圖或物料衡算方框圖。畫圖的目的是為了物料衡算時分析問題，便于展開計算以及為建立方程式作好準備。 （ 2）確定衡算范圍 在物料衡算中，為了便于計算，常采用劃定衡算范圍的方法。衡算范圍一經劃定，便可假想成為一個獨立的體系，凡是通過邊界進入體系的物料屬于輸入項，凡是穿越邊界離開體系的物料屬于輸出項。 2．物料衡算 生產任務： 年產 20萬噸聚氯乙烯 生產時間： 330天 /年 每天生產量： (202100噸 1000)/330天 =105千克 /天 每小時生產量： (105)/24=103千克 /小時 （ 1）計算依據 去離子水、氯乙烯、懸浮劑（聚乙烯醇）、消泡劑（鄰苯二甲酸二丁酯 )、緩沖劑（磷酸氫鈉）和引發劑（過氧化二碳酸二異丙酯 )。 由工藝參數可知，氯乙烯的轉化率為 90%，且年產聚氯乙烯為 20 萬噸。 配料的比（質量份）如表 6 所示： 表 6 配料的比（質量份） 去離子水 100 氯乙烯 50～ 70 懸 浮劑 (聚乙烯醇 ) ～ 引發劑 (過氧化二碳酸二異丙酯 ) ～ 緩沖劑 (磷酸氫鈉 ) 0～ 消泡劑 (鄰苯二甲酸二丁酯 ) 0～ （ 2） 計算氯乙烯的質量 設原料氯乙烯的質量為 m/kg。 已知：氯乙烯的轉化率為 90%，且年產聚氯乙烯為 20 萬噸。 由已知條件可得聚氯乙烯的質量為： 12 m 90%=20 萬噸 =2 108kg m=2 108kg247。 90%= 108kg （ 3） 計算每個配料的質量 設去離子水的質量為 m1， 懸浮劑（聚乙烯醇）的質量為 m2，引發劑 (過氧化二碳酸二異丙酯 )的質量為 m3， 緩沖劑（磷酸氫鈉）的質量為 m4， 消泡劑（鄰苯二甲酸二丁酯）的質量為 m5。 由（ 2） 計算可得氯乙烯的質量為 108kg 和原料的配比（質量份 ： 單位 /kg）可以計算出 m m m m m5的質量。 計算如下： ① m1:m=100:50=2:1 m1=2 m=2 108kg= 108kg