畢業(yè)設(shè)計(jì)---20萬噸每年聚氯乙烯聚合及干燥包裝工藝設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　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。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)

2、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（I型）不銹鋼聚合釜并聯(lián)操作，9臺(tái)70出料槽，29臺(tái)WL-630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單的說明。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。</p><p>　　關(guān)鍵詞：聚氯乙烯；

3、懸浮聚合法；干燥包裝；生產(chǎn)工藝</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The design for an annual output of 50,000 tons of PVC dry polymerization processes of the preliminary design, the design documents f

4、rom design specification and design drawings composed 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 introduc

5、ed the four common industrial polymer production methods. And a comparison, final Determined to suspension polymerization as a polymerization techno</p><p>　　Key words: polyvinyl chloride ; suspension polyme

6、rization; Dryness ; monomer; Productive technology</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 概述1&

7、lt;/b></p><p>　　1.1 聚氯乙烯簡介1</p><p>　　1.1.1 聚氯乙烯的理化性質(zhì)1</p><p>　　1.1.2 聚氯乙烯樹脂的種類2</p><p>　　1.1.3 聚氯乙烯樹脂的用途3</p><p>　　1.1.4 聚氯乙烯樹脂的包裝與貯運(yùn)方法4</p>

8、<p>　　1.2 PVC樹脂工業(yè)技術(shù)進(jìn)展4</p><p>　　1.2.1 世界PVC樹脂工業(yè)技術(shù)進(jìn)展4</p><p>　　1.2.2 PVC生產(chǎn)工藝技術(shù)的進(jìn)展6</p><p>　　1.3 PVC樹脂的典型聚合工藝7</p><p>　　1.3.1 懸浮聚合7</p><p>　　1.3.2

9、 本體聚合8</p><p>　　1.3.3 乳液聚合8</p><p>　　1.3.4 微懸浮聚合9</p><p>　　第2章 聚氯乙烯聚合及干燥包裝工藝10</p><p>　　2.1 工藝方案選擇依據(jù)10</p><p>　　2.2 懸浮聚合法簡介11</p><p>　　

10、2.2.1 懸浮聚合原理11</p><p>　　2.2.2 聚合生產(chǎn)過程中常用的助劑11</p><p>　　2.2. 3 影響聚合反應(yīng)的因素13</p><p>　　2.3 懸浮聚合工藝流程介紹15</p><p>　　2.3.1懸浮聚合工藝流程16</p><p>　　2.3.2 料漿汽提工藝流程17

11、</p><p>　　2.3.4 離心干燥工藝流程17</p><p>　　2.4 懸浮聚合的具體操作18</p><p>　　第3章 物料衡算20</p><p>　　3.1 物料衡算步驟20</p><p>　　3.2 各個(gè)設(shè)備物料衡算23</p><p>　　3.2.1 R10

12、1（聚合釜）的物料衡算23</p><p>　　3.2.2 V102出料儲(chǔ)槽物料衡算24</p><p>　　3.2.3 T101（汽提塔）的物料衡算25</p><p>　　3.2.4 C101（離心機(jī)）的物料衡算27</p><p>　　3.2.5 X101（氣流干燥）的物料衡算28</p><p>　　

13、3.2.6 X102（沸騰干燥器）的物料衡算28</p><p>　　3.2.7 X103（包裝過程）的物料衡算29</p><p>　　3.3 物料衡算總平衡30</p><p>　　3.4 物料流程圖31</p><p>　　第4章 熱量衡算31</p><p>　　4.1 熱平衡方程31</p

14、><p>　　4.2 聚合釜的熱量衡算32</p><p>　　4.3 列管式換熱器熱量衡算35</p><p>　　4.4 氣流干燥塔熱量衡算36</p><p>　　4.5 空氣加熱器熱量衡算39</p><p>　　第5章 設(shè)備工藝計(jì)算及選型42</p><p>　　5.1 聚合釜

15、的設(shè)計(jì)42</p><p>　　5.1.2釜體的設(shè)計(jì)42</p><p>　　5.1.3攪拌裝置的設(shè)計(jì)44</p><p>　　5.2 料漿排放槽的選型44</p><p>　　5.3 離心機(jī)的設(shè)計(jì)44</p><p>　　第6章 安全與環(huán)保46</p><p>　　6.1 安全防

16、火設(shè)計(jì)46</p><p>　　6.1.1 防火防爆46</p><p>　　6.1.2 防毒48</p><p>　　6.1.3 安全防護(hù):49</p><p>　　6.2 環(huán)境保護(hù)49</p><p>　　6.2.1 廢水的治理49</p><p>　　6.2.2 廢渣的治理

17、：50</p><p>　　6.2.3 氯乙烯外逸：50</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)52</b></p><p><b>　　致 謝53</b></p><p><b>　　附 錄54</b></p><p><b

18、>　　第1章 概述</b></p><p>　　1.1 聚氯乙烯簡介</p><p>　　1.1.1 聚氯乙烯的理化性質(zhì)</p><p><b>　?、盼锢硇再|(zhì)</b></p><p><b>　　外觀：白色粉末</b></p><p>　　分子量：406

19、00~111600</p><p>　　密度：1.35~1.45 </p><p>　　表觀密度：0.40~0.65 </p><p>　　比熱容：（0~100℃）：1.045~1.463 </p><p>　　熱導(dǎo)率：0.1626 </p><p><b>　　折射率：</b></

20、p><p>　　顆粒直徑： 緊密（XJ）型： 30~100μm</p><p>　　疏松（SG）型： 60~150μm</p><p>　　糊樹脂： 1.2~2μm</p><p>　　軟化點(diǎn)：75~85℃</p><p>　　熱分解

21、點(diǎn)：>100℃開始降解出氯化氫</p><p>　　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。</p><p><b>　　毒性：無毒、無臭</b></p><p><b>　　⑵化學(xué)性質(zhì)</b></p><p><b>　?、贌嵝阅芎蜔岱€(wěn)定劑</b&g

22、t;</p><p>　　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)。約在200℃以上時(shí)完全分解。130℃以上時(shí)變成皮革狀，長期加熱后分解脫出氯化氫而變色。PVC樹脂只能在火焰上燃燒且產(chǎn)生綠色火焰，并分解放出HCl，離開火焰后立即熄滅。</p><p><b>　?、诠夥€(wěn)定性</b></p><p>　　純PVC在日光或

23、紫外線單色光照射下，發(fā)生老化，使色澤變暗。聚氯乙烯的光老化與熱老化極為相似，但是光老化也有其特殊性，它主要是在材料表面上進(jìn)行的自由基氧化過程。</p><p><b>　?、垭娦阅?lt;/b></p><p>　　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，

24、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。</p><p><b>　?、芑瘜W(xué)穩(wěn)定性</b></p><p>　　聚氯乙烯塑化加工制品的化學(xué)穩(wěn)定性較高，常溫下，能耐任何濃度的鹽酸，能耐90%的硫酸，能耐50%~60%的硝酸。能耐25%以下的燒堿，對(duì)鹽類也相當(dāng)穩(wěn)定。</p><p>　?、菥勐纫蚁┰谟袡C(jī)溶劑除芳烴（如苯、二甲苯、苯

25、胺、二甲基甲酰胺、四氫呋喃等）、氯烴（如二氯乙烷、四氯化碳、氯乙烯等）、酮類（如丙酮、環(huán)己酮等）及酯類外，對(duì)水、汽油、酒精等均穩(wěn)定。</p><p>　　1.1.2 聚氯乙烯樹脂的種類</p><p>　　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）。</p><p>　　兩者在產(chǎn)品性能及顆粒形

26、態(tài)上有較大的差別（見表 ），樹脂性能的這些差別，直接影響到加工和制品的性能（見表1.1 ）</p><p>　　表1.1 XJ型和SG型樹脂性能比較</p><p>　　表1.2 XJ型和SG型樹脂的加工性能比較</p><p>　　1.1.3 聚氯乙烯樹脂的用途</p><p>　　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

27、熱塑性塑料之一。根據(jù)不同規(guī)格的聚氯乙烯高聚物，采用不同塑化配方和加工方法，可制成硬質(zhì)和軟質(zhì)制品。一般各型號(hào)的用途如表1.3 所示：</p><p>　　表1.3 各型號(hào)聚氯乙烯樹脂的用途</p><p>　　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ρV可達(dá)到（1.5~3）×1014·cm以上】，高透明性輸液袋、瓶料、包

28、裝透明片材、“魚眼”雜質(zhì)少的透明唱片以及白色制品等。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。</p><p>　　隨著樹脂型號(hào)增大，分子量及黏度減小，產(chǎn)品機(jī)械強(qiáng)度也隨之下降；但玻璃化溫度（Tg）有所降低，則使成型加工溫度低，流動(dòng)性好而易于加工。有如此多種類的樹脂，選型的時(shí)候也有些基本原則：</p><p>　　一般對(duì)強(qiáng)度及電性能要求高的制

29、品，宜選用SG-1、SG-2型；</p><p>　　對(duì)于強(qiáng)度要求不高，為便于加工（如薄膜、涼鞋）宜選用SG-3型；</p><p>　　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-5、SG-6型，以降低加工溫度；而SG-5、SG-6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；</p><p>

30、;　　對(duì)白色制品或透明制品，宜選用SG型；</p><p>　　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。</p><p>　　1.1.4 聚氯乙烯樹脂的包裝與貯運(yùn)方法</p><p>　　（1） PVC樹脂可采用內(nèi)襯塑料薄膜的紙袋、布袋、人造革袋或聚丙烯編織袋包裝。袋的封口應(yīng)保證產(chǎn)品在運(yùn)輸貯存時(shí)不被污染。包裝袋要能防塵

31、、防潮。每袋凈重25Kg。</p><p>　?。?） 包裝袋上應(yīng)注明商標(biāo)、產(chǎn)品名稱、凈重、型號(hào)、批號(hào)、產(chǎn)品等級(jí)和生產(chǎn)廠名。產(chǎn)品型號(hào)標(biāo)志要醒目。</p><p>　?。?） 樹脂應(yīng)放存放在干燥、通風(fēng)良好的倉庫內(nèi)，應(yīng)以批為單位分開存放。防止批條混雜。不得露天堆放、防止陽光照射。</p><p>　?。?）運(yùn)輸時(shí)必須使用潔凈、有蓬的運(yùn)輸工具，防止雨淋。</p&

32、gt;<p>　　1.2 PVC樹脂工業(yè)技術(shù)進(jìn)展</p><p>　　1.2.1 世界PVC樹脂工業(yè)技術(shù)進(jìn)展</p><p>　?、攀澜鏥CM生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展</p><p>　　VCM是生產(chǎn)PVC樹脂的主要原料，對(duì)PVC樹脂的質(zhì)量及成本影響極大。國外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，近十年來在簡化生產(chǎn)工藝、減少設(shè)備投資的新工藝

33、、新技術(shù)等方面有了新的進(jìn)展。</p><p>　　① 以乙烯為基礎(chǔ)的VCM生產(chǎn)工藝 孟山都公司和凱洛格公司（Mon.Sento￡Kellog）合作開發(fā)了Partec工藝，解決了平衡氧氯化工藝副產(chǎn)大量水和腐蝕設(shè)備的問題。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。</p><

34、p>　　VinTel公司貧氧氯化生產(chǎn)EDC、VCM工藝，該工藝采用乙烯、無水HCl和氧氣為原料，用現(xiàn)代化Vinnolit氧氯化工藝生產(chǎn)EDC具有生產(chǎn)操作易于控制、生產(chǎn)安全、費(fèi)用低、利于環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　② 以乙烷為基礎(chǔ)的VCM生產(chǎn)工藝 歐洲、俄羅斯、美國等天然氣資源豐富的國家和地區(qū)對(duì)乙烷氧氯化制VCM的研發(fā)工作十分活躍。如EVC公司開發(fā)的乙烷直接氧氯化法生產(chǎn)VCM技術(shù)使VCM生產(chǎn)成本大大降低

35、，該工藝的關(guān)鍵是研制開發(fā)了一種在較低溫度下仍具有較高活性的催化劑，使反應(yīng)溫度降低，設(shè)備的腐蝕及副產(chǎn)物的生成少，且副產(chǎn)物氯代烴可轉(zhuǎn)化成VCM，提高了乙烷的轉(zhuǎn)化率。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。</p><p>　　孟山都公司采用氣相流化床氧氯化工藝，以氯化銅和磷酸鉀為催化劑。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%。</p><p>　　⑵ 世界PV

36、C生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展</p><p>　　PVC行業(yè)經(jīng)過60多年的發(fā)展，雖然受環(huán)境生態(tài)保護(hù)、石油危機(jī)的影響以及其他塑料品種的激烈競爭，但由于PVC生產(chǎn)新技術(shù)不斷推出，品種不斷更新，其市場需求仍持續(xù)增長。</p><p>　?、?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。日本20世紀(jì)60～70年代開始發(fā)展大型釜，一般為60～80m

37、3，目前其聚合釜的容積大多為70～135m3，最大的為200m3.德國已成功開發(fā)了200m3的多用途的聚合釜，設(shè)備大型化、高效化發(fā)展實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化經(jīng)營，提升了產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)了市場的競爭力。</p><p>　?、?VCM聚合工藝進(jìn)展 國外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

38、攪拌工藝；變溫聚合等手段提高產(chǎn)能及樹脂質(zhì)量。</p><p>　?、?改性PVC樹脂技術(shù)進(jìn)展</p><p>　?、俪呔酆隙萈VC樹脂；</p><p>　?、诔途酆隙萈VC樹脂；</p><p>　　③高抗沖改性PVC樹脂；</p><p>　　④增韌改性的PVC樹脂；</p><p>　

39、?、菁{米材料增強(qiáng)改性PVC數(shù)字；</p><p>　?、弈蜔岣男訮VC樹脂；</p><p><b>　　⑦消光PVC樹脂；</b></p><p>　?、嗄洼椛涓男缘腜VC樹脂；</p><p>　　⑨高性能輻射交聯(lián)PVC樹脂。</p><p>　　1.2.2 PVC生產(chǎn)工藝技術(shù)的進(jìn)展</

40、p><p>　　近10年來我國聚氯乙烯生產(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。不僅開發(fā)和推廣應(yīng)用脫出氯乙烯單體技術(shù)、防粘釜技術(shù)和干燥技術(shù)，而且聚合釜大型化和生產(chǎn)控制自動(dòng)化程度均有了極大的提高。但是與國外先進(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。因此，我國聚氯乙烯的發(fā)展應(yīng)以引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)、選擇我國市場前景廣闊的硬制品和特

41、殊牌號(hào)為主，這樣既能滿足化工建材的市場需求，又可替代進(jìn)口，使我國聚氯乙烯工業(yè)得到健康發(fā)展。</p><p>　?、?國產(chǎn)化大型PVC成套工藝技術(shù)在消化吸收國外先進(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。</p><p>　?、破崴O(shè)備繼真空塔汽提技術(shù)和溢流堰板塔汽提技術(shù)后，出現(xiàn)了有有溢流堰篩板塔和無溢流

42、堰篩板塔。另外，國內(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)簡單，也得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　?、切录夹g(shù)新工藝正逐漸取代或完善了傳統(tǒng)工藝。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。</p><p>　?、葘?shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì) PVC生產(chǎn)廠必須始終注意環(huán)境保護(hù)和資源利用，按照“節(jié)能降耗、減少排放、回收再利用、資源

43、化”的原則，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)循環(huán)組合、資源循環(huán)利用和清潔文明生產(chǎn)。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。</p><p>　?、蒔VC產(chǎn)品要精細(xì)化、要開發(fā)新產(chǎn)品 隨著國內(nèi)產(chǎn)能的迅速擴(kuò)大，今后產(chǎn)品成本的降低、產(chǎn)品質(zhì)量和品

44、牌的競爭是未來的必然趨勢(shì)。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。</p><p>　　1.3 PVC樹脂的典型聚合工藝</p><p>　　聚氯乙烯工業(yè)化生產(chǎn)方法有四種：懸浮法、乳液法、本體法、微懸浮法。</p><p>　　1.3.1 懸浮聚合</p><p>　　

45、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。</p><p>　　采用懸浮法生產(chǎn)PVC易于調(diào)節(jié)品種，生產(chǎn)過程易于控制，設(shè)備和運(yùn)行費(fèi)用低，易于大規(guī)模組織生產(chǎn)而得到廣泛的應(yīng)用，成為諸多生產(chǎn)工藝中最主要的生產(chǎn)方法。</p><p>　　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

46、,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。使用低溫聚合時(shí)(如42~45℃),可生產(chǎn)高分子質(zhì)量的聚氯乙烯樹脂；使用高溫聚合時(shí)(一般在62~71℃)可生產(chǎn)出低分子質(zhì)量(或超低分子質(zhì)量)的聚氯乙烯樹脂。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

47、部分新單體繼續(xù)聚合。采用兩步法聚合的優(yōu)點(diǎn)是顯著縮短了聚合周期,生產(chǎn)出的樹脂具有良好的凝膠性能、模塑性能和機(jī)械強(qiáng)度?，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]。</p><p>　　懸浮法PVC的發(fā)展趨勢(shì)：在工業(yè)化生產(chǎn)PVC時(shí),以懸浮法產(chǎn)量最大

48、,懸浮法生產(chǎn)具有設(shè)備投資少和產(chǎn)品成本低等優(yōu)點(diǎn)。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)。自從乳液聚合法工業(yè)化以后,歐洲、日本在連續(xù)懸浮聚合工藝方面開展了大量的研究工作,目前尚未工業(yè)化生產(chǎn),但連續(xù)法設(shè)備費(fèi)用低,生產(chǎn)效率高,工藝難題少,已引起了各國科研院所和生產(chǎn)廠家的重視。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、市場化水平,國外廠家在

49、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、無皮樹脂、耐輻射樹脂、醫(yī)用樹脂、耐熱樹脂等?？梢?各種專用料的開發(fā)是懸浮聚合樹脂發(fā)展的標(biāo)志,是提高產(chǎn)品使用性能、開發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域的重要手段。 </p><p>　　1.3.2 本體聚合</p>

50、;<p>　　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。</p><p>　　⑴ 本體聚合法的簡介</p><p>　　采用本體聚合方法生產(chǎn)聚氯乙烯，是由法國羅納-普朗克公司于1963年開發(fā)兩段本體聚合發(fā)后實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的，該公司于1974年投產(chǎn)的30～50m3釜的年產(chǎn)10萬噸大型裝置，使本體法在世界聚氯乙烯生產(chǎn)

51、中創(chuàng)立了重要的低位。</p><p>　　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：</p><p>　?、兕A(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1～1.5h；</p><p>　?、诤缶酆稀?/p>

52、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7.5～9h。</p><p><b>　?、票倔w聚合法的特點(diǎn)<

53、/b></p><p>　　本體法與懸浮等法比較，具有生產(chǎn)效率高、工藝操作簡單、產(chǎn)品顆粒無“皮膜”、表觀密度高、電性能及透明度好等優(yōu)點(diǎn)，此外，裝置投資及生產(chǎn)成本降低，使近年來采用該技術(shù)者日趨增多，成為世界上主要的聚氯乙烯的生產(chǎn)技術(shù)之一。</p><p>　　1.3.3 乳液聚合</p><p>　　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

54、。通常采用水溶性引發(fā)劑（H2O2或K2S2O8等）把氯乙烯單體、水溶性物質(zhì)、水、乳化劑及非離子型表面活性劑加入集合釜中進(jìn)行聚合反應(yīng)。</p><p>　?、湃橐悍ň勐纫蚁┑纳a(chǎn)方法</p><p>　　目前乳液法聚氯乙烯的工業(yè)生產(chǎn)有連續(xù)法和間歇法兩種，間歇法又稱種子聚合法。通常以顆粒較細(xì)的一代種子與較粗的二代種子按比例混合，使聚合在預(yù)先制備的種子乳膠粒子上進(jìn)行生長，以制取粒徑較大并有一定粒

55、度分布的產(chǎn)品。</p><p>　?、迫橐壕酆戏ㄅc懸浮等法進(jìn)行比較具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：</p><p>　　①可在反應(yīng)溫度較低的情況下進(jìn)行反應(yīng)，傳熱及操作容易控制；</p><p>　?、诓捎盟苄缘囊l(fā)劑，能在較快的聚合速率下獲得高分子量的聚合物</p><p>　　③乳化劑用量不僅影響到乳膠的粒徑大小，還會(huì)影響聚合反應(yīng)的速率和產(chǎn)品的聚合度等

56、性能，其用量也比懸浮法的分散劑要多好幾倍；</p><p>　?、芫酆戏磻?yīng)的攪拌轉(zhuǎn)速較低；</p><p>　?、菥酆虾蟮哪z乳粒徑很細(xì)，并具有表面光滑內(nèi)部緊密的顆粒形態(tài)。此外，由于所加的助劑數(shù)量多，又無離心水洗處理，故產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性及電性能都不及懸浮樹脂。</p><p>　　1.3.4 微懸浮聚合</p><p>　　微懸浮聚合將氯乙烯單體

57、，無離子水、乳化劑、油溶性引發(fā)劑以及其它助劑按比例混合均化，將均化料通入聚合反應(yīng)釜進(jìn)行聚合。</p><p>　　第2章 聚氯乙烯聚合及干燥包裝工藝</p><p>　　2.1 工藝方案選擇依據(jù)</p><p>　?、殴に嚵鞒谭矫?就以上四種聚合工藝而言，本體法工藝流程簡單，裝置占地面積小，同時(shí)基本上無廢液排放，排氣可達(dá)到最低程度，環(huán)境污染少，而且產(chǎn)品質(zhì)量好、純

58、度高，特別使用透明包裝材料和電纜料。懸浮法是一種相對(duì)最成熟的工藝，在目前世界上聚氯乙烯生產(chǎn)中占有絕對(duì)的分額，且產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率最高，產(chǎn)品品種最多，容易適應(yīng)市場。乳液法是生產(chǎn)糊樹脂的方法，工藝復(fù)雜、成本較高且樹脂質(zhì)量較差。而微懸浮法也是生產(chǎn)糊樹脂的方法，但僅用于特殊用途。</p><p>　?、谱詣?dòng)加速效應(yīng)顯著，散熱困難。大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，即使降低引發(fā)劑濃度以減慢速率，有時(shí)還是不能很好的控制。改用溶液聚合可以克服這一困難，但

59、聚合速率和產(chǎn)物分子量均有所降低；此外，脫除溶劑困難，成本較高。而懸浮聚合可以克服本體聚合和溶液聚合的上述缺點(diǎn)。</p><p>　?、墙?jīng)濟(jì)方面 從經(jīng)濟(jì)角度分析，均相本體聚合是最合理的聚合方法。但其聚合后期體系黏度很高，在聚合反應(yīng)器中攪拌、傳熱等工程問題解決之后，才能有效的實(shí)施。若包括精制、回收、干燥等后期處理工序在內(nèi)，則各聚合過程的經(jīng)濟(jì)性大體依下列順序遞減：懸浮聚合＞本體聚合＞微懸浮聚合＞乳液聚合</p&

60、gt;<p>　　綜上所述，懸浮聚合法有許多優(yōu)點(diǎn)，如以水為介質(zhì)，價(jià)廉、不需要回收、安全、產(chǎn)物容易分離、生產(chǎn)成本低；懸浮聚合體系黏度低、熱量容易由夾套中冷卻水帶走、溫度容易控制、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。由于沒有向溶劑的鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)，其產(chǎn)物分子量一般比溶液聚合物高。與乳液聚合相比，懸浮聚合物上吸附的分散劑量少，有些還容易脫除，產(chǎn)物含有較少的雜質(zhì)。生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)更加完善，技術(shù)成熟。由于這些優(yōu)點(diǎn)，懸浮聚合在工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用。</p&

61、gt;<p>　　通過以上的各種方案的對(duì)比，結(jié)合在株洲化工集團(tuán)的實(shí)習(xí)與實(shí)踐，本設(shè)計(jì)選用懸浮法制取聚氯乙烯。</p><p>　　2.2 懸浮聚合法簡介</p><p>　　2.2.1 懸浮聚合原理</p><p>　　在光和熱或輻射能的作用下，烯類單體有可能形成自由基而聚合。但由于C-C鍵能大（3.48×103KJ/mol），須在300～40

62、0℃高溫下才能開始均裂成自由基。這樣高的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了一般聚合溫度。因此，（氯乙烯懸浮聚合采用過氧化物或偶氮化合物作引發(fā)劑，將液態(tài)氯乙烯（VCM）單體在攪拌的作用下分散成小液滴、懸浮于水介質(zhì)中進(jìn)行聚合。溶于單體中的引發(fā)劑，在聚合溫度（45～65℃）下分解成自由基，引發(fā)VCM聚合，而水中溶于分散劑，以防止VCM液滴的并聚和防止達(dá)到一定轉(zhuǎn)化率后PVC-VCM溶脹粒子的粒并。氯乙烯聚合是放熱反應(yīng)，聚合反應(yīng)熱約為95.9KJ/mol，放出的熱量

63、由聚合釜夾套中冷卻水帶走，放熱速度與傳熱速度必須相等，以保證聚合溫度的恒定。</p><p>　　2.2.2 聚合生產(chǎn)過程中常用的助劑</p><p>　　氯乙烯懸浮聚合過程中，聚合配方體系成為改善樹脂性能而添加各種各樣的助劑，其中用得比較廣泛的有以下幾種：分散劑、引發(fā)劑、PH值調(diào)節(jié)劑、分子量調(diào)節(jié)劑、終止劑、消泡劑、熱穩(wěn)定劑等。</p><p><b>　

64、?、欧稚?lt;/b></p><p>　　名稱﹕聚乙烯醇（通常為無色粉末），簡稱PVA</p><p><b>　　分子結(jié)構(gòu)式﹕</b></p><p><b>　　聚合度為﹕m+l</b></p><p><b>　　分子量為﹕2600</b></p>

65、<p>　　揮發(fā)份 ﹕﹤5% </p><p><b>　　灰分﹕﹤1%</b></p><p>　　溶解性﹕PVA對(duì)水的溶解度隨聚合度和醇解度不同而變化。在常溫下，完全不溶于有機(jī)溶劑。</p><p>　　其溶解方法﹕將PVA摻入到30℃以下的冷水中在攪拌下分散、溶脹、加熱到70℃-80℃就完全溶解。</p>&

66、lt;p>　　分散劑的組合將影響到聚合產(chǎn)品的主要性能，如表觀密度、孔隙率、顆粒形態(tài)、粒徑分布、“魚眼”消失速度、熱加工熔融時(shí)間乃至殘留單體含量等。</p><p><b>　?、埔l(fā)劑</b></p><p>　　名稱﹕偶氮二異庚腈（ABVN）</p><p><b>　　化學(xué)結(jié)構(gòu)式：</b></p>

67、<p>　　分子量為﹕248.37 分子式：C14H24N4</p><p><b>　　性質(zhì)：</b></p><p>　　白色結(jié)晶或粉末受熱分解易燃易爆</p><p>　　溶于醇、醚等有機(jī)溶劑，不溶于水</p><p>　　毒性：低毒，對(duì)鼠口服全致死量（ALD）≥5</p><p

68、>　　產(chǎn)品規(guī)格（標(biāo)準(zhǔn)：Q/45071769-0.2-1998）主要指標(biāo)如下：</p><p>　　熔點(diǎn)范圍：40～70℃，在甲醇中不溶物小于0.1%</p><p><b>　　純度：≥98%</b></p><p><b>　　含水量：＜1%</b></p><p><b>　　⑶

69、反應(yīng)調(diào)節(jié)劑</b></p><p>　　名稱﹕巰基乙酸2-乙基己脂</p><p><b>　　化學(xué)結(jié)構(gòu)式﹕</b></p><p>　　外觀性狀﹕常為無色或淡黃色液體，特有的巰醇臭味。</p><p><b>　　分子量﹕204.3</b></p><p>&l

70、t;b>　　分子量﹕204.3</b></p><p><b>　?、确磻?yīng)終止劑</b></p><p>　　名稱﹕RS-1 （一種苛性鈉水溶液）</p><p>　　配方﹕無離子水84.6%</p><p>　　氫氧化鈉4.4% 雙酚-A 11.0%</p><p>&

71、lt;b>　　結(jié)構(gòu)式﹕</b></p><p><b>　　分子量﹕223.3</b></p><p><b>　　⑸防粘釜?jiǎng)┑男再|(zhì)</b></p><p>　　性質(zhì)﹕是一種石油樹脂[環(huán)戊二烯基樹脂]與酚類化合物的混合物。</p><p>　　配方﹕聚醅酚 100kg 石油樹脂

72、 700kg 對(duì)甲基磺酸 0.15 kg</p><p>　　反應(yīng)溫度 ﹕160-170℃[4]</p><p>　　2.2. 3 影響聚合反應(yīng)的因素</p><p>　?、艤囟葘?duì)聚合的影響：</p><p><b>　?、賹?duì)反應(yīng)速度的影響</b></p><p>　　從聚合反應(yīng)速度公式分析：

73、</p><p>　　由于Kp>>Ktr K=Kp(Fki/kt)1/2</p><p>　　所以， E=Ep+1/2Ei-1/2Et</p><p>　　式中：E：聚合反應(yīng)總活化能 Ep：鏈增長反應(yīng)活化能</p><p>　　Ei：引發(fā)劑分解活化能 Et：鏈終止反應(yīng)活化能</p&

74、gt;<p>　　一般 Ep-1/2Et=21—25kJ/mol</p><p>　　Ei=1.05-9×102kJ/mol</p><p><b>　　所以 E>0</b></p><p>　　根據(jù)一般反應(yīng)動(dòng)力學(xué)概念，活化能大于0的反應(yīng)，其反應(yīng)速度隨溫度上升而加速。聚合溫度每上升10℃，聚合速度約增加3倍：

75、</p><p>　　表 2.1 各種因素對(duì)聚合反應(yīng)的影響</p><p>　?、趯?duì)聚合度的影響 通常PVC的終止反應(yīng)主要以向單體轉(zhuǎn)移形式而終止。而主鏈長度取決于鏈轉(zhuǎn)移與鏈增長速度之比例，即取決于鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)Cm。由于鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)比鏈增長反應(yīng)困難，故Cm是隨溫度上升而增加的，所以，反應(yīng)的主鏈長度隨溫度上升反而下降。</p><p>　　表2.2 溫度對(duì)聚合度的影響&

76、lt;/p><p>　　另一方面，由于溫度升高，引發(fā)劑的引發(fā)速度加快，活性中心大大增加，因而使聚合物分子量縮小，黏度下降。</p><p>　　一般溫度波動(dòng)±2℃，平均聚合度相差336，分子量相差21000左右，所以在工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，在工藝設(shè)備固定的前提下，聚合溫度幾乎是控制PVC分子量的唯一因素。而把引發(fā)劑濃度的改變做為調(diào)節(jié)聚合反應(yīng)速度的手段。因此必須嚴(yán)格控制聚合反應(yīng)溫度。以求得到分子

77、量分布均勻的產(chǎn)品。一般要求聚合釜溫度波動(dòng)±0.3℃。</p><p>　　目前常用聚合配方中聚合溫度與聚合的關(guān)系：</p><p>　　表2.3 聚合溫度與聚合的關(guān)系</p><p>　　對(duì)表觀密度和吸油量的影響 由于溫度升高，PVC聚合度下降，大分子鏈轉(zhuǎn)曲程度降低，故所得PVC顆粒趨于致密，視比重上升，吸油量下降。 </p>&l

78、t;p>　　表2.4 視比重和吸油量的影響</p><p>　?、?聚合懸浮液體系的PH值對(duì)聚合反應(yīng)的影響</p><p>　　聚合體系的PH值對(duì)聚合反應(yīng)影響很大，一般必須嚴(yán)加控制。一般地，PH值升高，引發(fā)劑分解速度加快，對(duì)縮短反應(yīng)時(shí)間有好處。</p><p>　　PH值>8.5時(shí)，如果用PVA作分散劑，PVA中的酯基可繼續(xù)醇解，使醇解度增加，從而使

79、VCM液滴發(fā)生兼并，粒子變粗或結(jié)塊。</p><p>　　PH值過低，影響分散劑的分散和穩(wěn)定能力，用PVA作分散劑時(shí)，粘釜加劇。</p><p>　　PH值嚴(yán)重偏堿性時(shí)，分散劑的保膠能力對(duì)PVC樹脂表觀密度、吸油率的影響將被破壞，會(huì)出顆粒料。</p><p>　　此外影響聚合反應(yīng)的因素還有攪拌體系、引發(fā)劑、分散劑、水油比、分子量調(diào)節(jié)劑等。</p>&l

80、t;p>　　2.3 懸浮聚合工藝流程介紹</p><p>　　在常溫下，氯乙烯（VCM）為氣體（BP=-13.4℃），加壓后才轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w。氯乙烯懸浮聚合系將液態(tài)VCM在攪拌的作用下分散成液滴、懸浮于水中的聚合過程。溶于單體中的引發(fā)劑，在聚合溫度（45~65℃）下分解為自由基，引發(fā)VCM聚合。水中溶有分散劑，以防達(dá)到一定轉(zhuǎn)化率后PVC-VCM溶脹粒子的粘并。</p><p>　　PVC

81、在VCM中的溶解度甚微（﹤0.1%），但VCM卻能以相當(dāng)量溶于PVC中使之溶脹（PVC:VCM≈70:30重）。因此在0.1~70%轉(zhuǎn)化率內(nèi)，以氯乙烯單體相和聚氯乙烯富相兩相存在。兩相各自的 組成不變，只是單體的相不斷減少，而聚合物富相（~70%PVC）量相應(yīng)增加；釜內(nèi)壓力就相當(dāng)于VCM的飽和蒸汽壓。此后，聚合物富相中單體繼續(xù)聚合，其蒸汽壓將低于VCM的飽和蒸汽壓，釜壓漸降。生產(chǎn)疏松型樹脂時(shí)，壓降0.1~0.15MPa，即可加入雙酚A一

82、類終止劑停止聚合。壓降過多，將不利于疏松樹脂的形成。生產(chǎn)緊密型樹脂時(shí)，壓降不妨為0.2~0.25 MPa（轉(zhuǎn)化率約90%）而后終止。欲使VCM完全聚合，并不經(jīng)濟(jì)，樹脂質(zhì)量也差。因此，其余的10~15%單體應(yīng)加以回收，也就是使泄壓，將VCM排入氣柜內(nèi)，經(jīng)精制后回用。PVC料漿經(jīng)處理、汽提脫除殘留單體、離心分離、洗滌、干燥等工序，即可包裝成PVC樹脂產(chǎn)品。</p><p>　　本次的設(shè)計(jì)任務(wù)是聚合及干燥包裝工段的工藝

83、設(shè)計(jì)，此工段的生產(chǎn)核心包括聚合工藝、汽提工藝和離心干燥工藝，下面詳細(xì)介紹各工藝的流程：</p><p>　　2.3.1懸浮聚合工藝流程</p><p>　　氯乙烯懸浮聚合過程大致如下。先將無離子水加入聚合釜內(nèi)，在攪拌下繼續(xù)加入分散劑水溶液和其他助劑，后加引發(fā)劑，密閉抽真空，必要時(shí)以氮排除釜內(nèi)的空氣。最后加入單體，升溫至預(yù)定溫度進(jìn)行聚合。為了縮短聚合時(shí)間，也可以將排氧后的釜內(nèi)物料加熱至預(yù)定溫

84、度，而后引入單體聚合。采用這一加料方案易使引發(fā)劑分散不均勻，局部過濃部分易形成透明塑化粒子，加工時(shí)產(chǎn)生魚眼，為了克服這一缺點(diǎn)，可將引發(fā)劑配成溶液或乳液，在VCM加入后，再加入釜內(nèi)。</p><p>　　當(dāng)釜內(nèi)單體轉(zhuǎn)化率大達(dá)到87%時(shí)，根據(jù)釜內(nèi)壓力下降的情況進(jìn)行出料操作，釜內(nèi)懸浮液借余壓壓2入出料槽，并于出料槽通入蒸汽升溫到75℃左右，脫除的未聚合的單體借槽內(nèi)壓力排入氣柜回收。經(jīng)脫氣后的料漿至出料槽底部排出，經(jīng)樹脂

85、過濾器及料漿泵進(jìn)入汽提階段。</p><p>　　該聚乙烯聚合系統(tǒng)屬于放熱反應(yīng)，聚合熱約為1540kJ/kg 。放出的熱量由夾套中冷卻水帶走。放熱速度與傳熱速度應(yīng)該相等，以保證聚合溫度恒定。氯乙烯聚合機(jī)理上的特點(diǎn)是向單體鏈轉(zhuǎn)移顯著，PVC的聚合度僅決定于溫度，而于引發(fā)劑濃度、轉(zhuǎn)發(fā)率無關(guān)。因此，聚合溫度要求控制得十分嚴(yán)格（如±0.2℃）。這就要求引發(fā)體系有平緩的聚合放熱速度，要求聚合釜有良好的傳

86、熱性能，保證及時(shí)散熱。</p><p>　　表2.2聚合過程的工藝指標(biāo)如下表：</p><p>　　2.3.2 料漿汽提工藝流程</p><p>　　來自出料槽的料漿，經(jīng)樹脂過濾器有料漿泵送經(jīng)熱交換器，與汽體塔排出的高溫料漿進(jìn)行熱交換并被升溫后，進(jìn)入汽提塔頂部，料漿經(jīng)塔內(nèi)篩板小孔流下，與塔底的直接蒸汽逆流接觸，進(jìn)行傳熱傳質(zhì)過程，樹脂及水相中殘留的單體即被上升的蒸汽汽

87、提帶逸，其中的水分在塔頂冷凝器冷凝，借管間通入冷卻水冷凝后回流至塔內(nèi)。塔頂排出不冷凝的氯乙烯氣體借塔頂真空泵抽送至氣柜回收。汽提后VCM的含量為≤13.6ppm，塔底經(jīng)汽提脫除大部分殘留單體后的料漿，由料漿泵抽出經(jīng)熱交換器降溫后，送入混料槽，待離心干燥處理。</p><p>　　表2.6料漿汽提崗位工藝指標(biāo)如下表：</p><p>　　2.3.4 離心干燥工藝流程</p>&

88、lt;p>　　干燥工藝過程包括兩個(gè)階段：氣流干燥和沸騰干燥。本工藝采用氣流和沸騰兩段干燥裝置來完成樹脂的干燥過程。</p><p>　　氣提后的料液有進(jìn)料泵加入離心機(jī)進(jìn)行分離，得到含水量為20%左右的PVC濾餅，并有螺旋輸送器送入干燥器對(duì)樹脂進(jìn)行干燥，經(jīng)篩分后得到含揮發(fā)物為0.3%~0.4%的PVC樹脂</p><p>　　旋風(fēng)干燥器是有一個(gè)帶夾套的圓柱行桶體組成，內(nèi)有一定角度的多層

89、環(huán)形擋板。將干燥器分成若干室，擋板中間是導(dǎo)流板。高速的氣流帶著濕的PVC顆粒，從干燥器的切線方向進(jìn)入最下一個(gè)干燥室，熱氣流和樹脂顆粒在床中高速回旋，離心力將固體顆粒與氣體分開，經(jīng)過在床內(nèi)進(jìn)行傳質(zhì)、傳熱，樹脂顆粒再次作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，離心力和重力作用在不同粒徑的顆粒上，造成氣體和顆粒之間的速度出現(xiàn)差異，小離子滯留時(shí)間短，大顆粒滯留時(shí)間長，這樣不同粒徑的都能得到很良好的干燥。</p><p>　　沸騰干燥器是有多孔花板把干

90、燥器分隔成上下兩個(gè)部分。熱氣流通過多孔花板把物料吹沸騰，不斷向前移動(dòng)，然后吹冷風(fēng)，離心后的濾餅經(jīng)機(jī)械分散器均勻進(jìn)入干燥器，物料中的水分不斷蒸發(fā)，被熱風(fēng)連續(xù)的帶入大氣中，從而達(dá)到干燥的目的，最后進(jìn)行冷卻以便過篩包裝。</p><p>　　表2.7離心干燥崗位工藝指標(biāo)控制如下表：</p><p>　　2.4 懸浮聚合的具體操作</p><p>　?。?）在清洗好的不銹鋼

91、聚合釜中，打入軟水、聚乙烯醇、氯乙烯單體和引發(fā)劑偶氮二異庚腈（ABVN），抗魚眼劑，防粘釜?jiǎng)?，夾套通入蒸汽，使聚合釜內(nèi)升溫至50~60℃進(jìn)行聚合反應(yīng)。反應(yīng)放熱開始后于夾套中通入工業(yè)水及5℃水以調(diào)節(jié)聚合溫度。</p><p>　　（2）反應(yīng)6~9h后即有85%~90%單體氯乙烯聚合，借釜內(nèi)壓力壓至沉析槽，釜內(nèi)殘余氯乙烯以灌水排氣法回收至氣柜。樹脂懸浮液進(jìn)入沉析槽后，回收單體氯乙烯。該懸浮液經(jīng)離心機(jī)脫水，得到含水10

92、%—15%的濕樹脂，經(jīng)過螺旋加料器送入氣流干燥管內(nèi)，以150~160℃熱風(fēng)吹送至旋風(fēng)分離器組分離，樹脂含水降至1%左右。</p><p>　?。?） 經(jīng)料柱閥加入沸騰干燥器在100~120℃下進(jìn)一步干燥至含水0.3%，溢流物料再經(jīng)文氏加料器吸入冷風(fēng)管冷卻至40~50℃，經(jīng)旋風(fēng)分離器分離，加入滾筒篩篩去粗料（大于40目），進(jìn)行包裝。</p><p><b>　　第3章 物料衡算&

93、lt;/b></p><p>　　3.1 物料衡算步驟</p><p>　?、?畫出物料平衡關(guān)系示意圖</p><p>　　M1—氯乙烯單體 M2—去離子水 M3—二次用水 M4—終止劑 M5—調(diào)節(jié)劑 M6—防粘釜?jiǎng)?M7—分散劑 M8—引發(fā)劑 M9—助劑溶液 M10—聚合物混合溶液1 M11—回收VCM單體1 M12—聚合物混合溶液2 M

94、13—回收VCM單體2 M14—蒸汽 M15—聚合物混合溶液3 M16—母液 M17—濕物料1 M18—脫去水分1 M19—濕物料2 M20—脫去水分2 M21—成品1 M22—成品2</p><p>　　V101—助劑儲(chǔ)槽 R101—聚合釜 V102—出料槽 T101—汽提塔 C101—離心機(jī) X101—?dú)饬鞲稍?X102—沸騰干燥 X103

95、—包裝 </p><p>　　圖3.1 物料平衡關(guān)系圖</p><p><b>　　⑵ 注明變化過程</b></p><p>　　在V101中是單純的物料混合配制，無相變與化學(xué)變化。</p><p>　　在R101中引發(fā)劑引發(fā)單體進(jìn)行自由基聚合，其反應(yīng)方程式如下：</p><p><b

96、>　?、鞘占瘮?shù)據(jù)資料</b></p><p>　　生產(chǎn)規(guī)模。設(shè)計(jì)任務(wù)書規(guī)定的年產(chǎn)量（年產(chǎn)能力）：20萬噸∕年</p><p>　　生產(chǎn)時(shí)間。年工作日：300天∕年（24小時(shí)∕天）</p><p>　　聚合部分屬于間歇操作，采用9釜并聯(lián)，每天生產(chǎn)3批。汽提、離心、干燥及包裝部分屬于連續(xù)操作。</p><p><b>

97、　　相關(guān)技術(shù)指標(biāo)</b></p><p>　　表3.1 聚合分配（以SG-5型為準(zhǔn)，按48m3計(jì)量）技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　表3.2操作周期-時(shí)間平衡</p><p><b>　　操作條件和控制指標(biāo)</b></p><p><b>　?、?聚合階段</b></p>&

98、lt;p>　　聚合溫度：560.2℃；</p><p>　　加料壓力：0.8mPa；</p><p>　　出料壓力：0.45mPa；</p><p>　　反應(yīng)轉(zhuǎn)化率：88%；</p><p>　　二次用水量：700m。</p><p><b>　?、?出料階段</b></p>

99、<p>　　出料中VCM的含量為≤456.3ppm。</p><p><b>　?、?汽提階段</b></p><p>　　汽提頂溫：95～105℃；</p><p>　　汽提底溫：110～120℃；</p><p>　　壓力：-0.035～-0.040mPa；</p><p>　　汽提

100、后VCM的含量為≤13.6ppm。</p><p><b>　　㈣ 離心階段</b></p><p>　　離心后濕物料的含水量約為20%。</p><p><b>　?、?干燥階段</b></p><p>　　氣流干燥后出口含水量為5%，沸騰干燥器出口物料含水0.3%。</p><

101、;p>　　⑷ 選擇計(jì)算基準(zhǔn)與計(jì)算單位</p><p>　　對(duì)于間歇生產(chǎn)過程，物料是一批批加入生產(chǎn)裝置進(jìn)行加工處理的，屬于非定態(tài)操作過程。物料衡算基準(zhǔn)為“批”，以Kg?B-1為計(jì)算單位。</p><p>　　對(duì)于連續(xù)生產(chǎn)過程，物料是連續(xù)不斷地加入生產(chǎn)裝置，同時(shí)連續(xù)不斷地流出，屬于定態(tài)操作，作物料衡算時(shí)應(yīng)選擇時(shí)間為計(jì)算基準(zhǔn)，工藝設(shè)計(jì)計(jì)算用Kg?h-1為計(jì)算單位。</p>&

102、lt;p><b>　?、?確定計(jì)算順序</b></p><p>　　由于產(chǎn)物與原料之間的化學(xué)計(jì)量關(guān)系比較簡單，且整個(gè)工藝過程比較簡單，容易得到產(chǎn)量與單體原料投料量之間的比例關(guān)系，所以采用順流程的計(jì)算順序。</p><p>　?、?計(jì)算主要原料投料數(shù)量</p><p>　　用順流程的計(jì)算順序進(jìn)行物料衡算必須先求出主要原料每批投料量。該生產(chǎn)裝

103、置年產(chǎn)量20萬噸，年開工300天，每天生產(chǎn)3批，后處理中聚合物損失率6%。</p><p><b>　　計(jì)算主要原料投料量</b></p><p>　　每批應(yīng)生產(chǎn)的聚合物數(shù)量＝</p><p>　　采用9釜（48m3）并聯(lián)，則每釜每批投料量為：</p><p>　?、?已知反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為88%，則應(yīng)投入的VCM單體的質(zhì)量

104、為：</p><p>　　3.2 各個(gè)設(shè)備物料衡算</p><p>　　此聚合及干燥包裝過程屬于較復(fù)雜的生產(chǎn)過程，先將生產(chǎn)過程分解到工序，對(duì)各工序的各個(gè)設(shè)備進(jìn)行物料衡算。</p><p>　　3.2.1 R101（聚合釜）的物料衡算</p><p>　　M1—氯乙烯單體 M2—去離子水 M3—二次用水 M4—終止劑 M5—調(diào)節(jié)劑 M6—防粘

105、釜?jiǎng)?M7—分散劑 M8—引發(fā)劑 M9—助劑溶液 M10—聚合物混合溶液1</p><p>　　圖3.2 聚合釜物料平衡關(guān)系圖</p><p>　　25℃時(shí)VCM單體的密度為0.9017,水密度為0.997。</p><p>　　⑴ V101（助劑儲(chǔ)槽）中助劑量</p><p><b>　　終止劑：</b><

106、;/p><p><b>　　調(diào)節(jié)劑：</b></p><p><b>　　防粘釜?jiǎng)?lt;/b></p><p><b>　　分散劑：</b></p><p><b>　　引發(fā)劑：</b></p><p><b>　　合計(jì)：<

107、;/b></p><p><b>　　用水量</b></p><p><b>　　去離子水：</b></p><p><b>　　二次用水：</b></p><p><b>　　合計(jì)：</b></p><p>　　R101（聚

108、合釜）物料衡算</p><p>　　VCM（氯乙烯）單體：</p><p><b>　　進(jìn)料量：</b></p><p>　　聚合過程轉(zhuǎn)化率為88%，水及助劑均不發(fā)生反應(yīng)。則740</p><p><b>　　生成的PVC量：</b></p><p><b>　　未

109、反應(yīng)的單體質(zhì)量：</b></p><p><b>　　出料中的PVC：</b></p><p><b>　　損失的PVC：</b></p><p><b>　　聚合物混合溶液1：</b></p><p>　　對(duì)聚合釜做全物料衡算則有：</p><

110、p>　　說明聚合釜的物料衡算過程是正確的。</p><p>　　3.2.2 V102出料儲(chǔ)槽物料衡算</p><p>　　M10—聚合物混合溶液1 M11—回收VCM單體1 M12—聚合物混合溶液2</p><p>　　圖3.3 出料槽物料平衡關(guān)系圖</p><p>　　出料槽中損失的PVC量：</p><p&

111、gt;　　出料槽出去的PVC量：</p><p>　　由于過出料槽的VCM含量為456.3ppm（即456.3），過出料中VCM的量為：</p><p><b>　　回收的VCM量：</b></p><p>　　樹脂懸浮液包括：助劑、 水、 VCM 單體、 PVC</p><p><b>　　聚合物混合溶液2：

112、</b></p><p>　　對(duì)出料槽作物料衡算：</p><p>　　說明出料槽的物料衡算過程是正確的。</p><p>　　3.2.3 T101（汽提塔）的物料衡算</p><p>　　M12—聚合物混合溶液2 M13—回收VCM單體2 M14—蒸汽 M15—聚合物混合溶液3</p><p>

113、　　圖3.4 汽提塔的物料平衡關(guān)系圖</p><p><b>　　⑴ 由全年任務(wù)可得</b></p><p>　　每小時(shí)PVC產(chǎn)量為：</p><p>　　產(chǎn)品中含水0.3%，折合成絕干樹脂量應(yīng)為：</p><p>　　進(jìn)入汽提塔內(nèi)的絕干樹脂量為：</p><p>　　按出料槽的出料組成，以288

114、72.9314kg/h為基準(zhǔn)求出汽提塔進(jìn)料中其它各組分相應(yīng)的量：</p><p><b>　　用水量：</b></p><p><b>　　助劑量：</b></p><p><b>　　VCM單體量： </b></p><p><b>　　PVC損失量：</b&

115、gt;</p><p><b>　　出料中含PVC量：</b></p><p>　　已知汽提后VCM 含量為13.6ppm，故出料中含VCM量為：</p><p><b>　　出料中含VCM量：</b></p><p>　　回收的VCM單體2：</p><p>　　則進(jìn)入汽提

116、塔的聚合物混合溶液2：</p><p><b>　?、?求冷凝蒸汽量</b></p><p>　　條件：進(jìn)入汽提塔內(nèi)的物料初始溫度為66℃，汽提塔內(nèi)壓強(qiáng)為0.06mPa，在此壓強(qiáng)下水的沸點(diǎn)為86℃，潛熱為2293.9kJ/kg，水蒸氣的比熱容Cp=2.31kJ/(kg·℃)。 進(jìn)入汽提塔蒸汽的初始溫度為142℃，物料的升溫以及VCM向蒸汽的擴(kuò)散能由蒸汽的潛

117、熱和顯熱提供，而且單體的擴(kuò)散能為71kJ/mol,假定在塔內(nèi)有35%蒸汽冷凝，其余在塔頂冷凝，則物料升溫所需熱量如下：</p><p>　　查資料得各物料的比熱容如下表</p><p>　　表3.3 各物料的比熱容</p><p>　　VCM單體的擴(kuò)散能：</p><p><b>　　加熱水所需的熱量：</b></

118、p><p>　　加熱單體所需的熱量：</p><p>　　加熱PVC所需的熱量：</p><p><b>　　合計(jì)（總熱量）：</b></p><p>　　設(shè)蒸汽的流量為M14，加熱各物料所需的總熱量是由蒸氣提供的，則</p><p><b>　　由上式得：</b></p&

119、gt;<p><b>　　則混合液中含水量：</b></p><p><b>　　聚合物混合溶液3：</b></p><p><b>　　進(jìn)料量：</b></p><p><b>　　出料量：</b></p><p>　　說明汽提塔的物料衡算