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1、 高分子合成工艺学设计说明书年产 3 万吨悬浮聚合法生产聚氯乙烯工艺流程设计院 、 部： 材料与化学工程学院学生姓名： * 指导教师： 蒋* 职称 讲师专 业： 高分子材料与工程班 级： 高本 1002 班完成时间： 2013 年 6 月 13 日摘 要本文讲述了我国聚氯乙烯工业生产技术的发展进程和目前状况，包括原料路线、工艺设备、聚合方法等。本设计采用悬浮法生产聚氯乙烯，介绍了采用悬浮法生产PVC 树脂工聚合机理，工艺过程中需要注意的问题，包括质量影响因素，工艺条件及合成工艺中的各种助剂选择，对聚合工艺过程进行详细的叙述。并且从物料衡算、热量衡算和设备计算和选型三个方面进行准确的工艺计算，对
2、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。关键词 ：聚氯乙烯； 生产技术； 悬浮法； 防粘釜技术ABSTRACTThis article tells the story of Chinas PVC industry production technology of the development process and current situation, including raw material route, process equipment, polymerization methods and so on. The desi
3、gn and production of PVC by suspension method, the paper introduces the production of PVC by suspension method resin polymerization mechanism, need to be aware of the problems in the process of technology, including the quality influencing factors, technical condition and various additives in the sy
4、nthesis process selection, description of how the polymerization process in detail. And from material balance, heat balance, and equipment selection three aspects to carry on the accurate calculation and process calculation, on the site selection, adopted the lightning protection and other important
5、 measures for fire and explosion prevention, the treatment to three wastes recycling and so on has carried on the narration.Key words： polyvinyl chloride； the production technology； the suspension method；anti-sticking reactor technologyI目录摘要 IABSTRACT II1 总论 11.1 国内 pvc 发展状况及发展趋势11.2 单体合成工艺路线31.2.1
6、乙炔路线31.2.2 乙烯路线31 .3 聚合工艺实践方法41.3.1 悬浮聚合生产工艺41. 4 最佳的配方、后处理设备的选择4 1.4.1 配方的选择 41.4.2 后处理设备侧择 5 1.5 防粘釜技术61.6 原料及产品性能71.7 聚合机理81.7.1 自由基聚合机理 81.7.2 链反应动力学机理 81.7.3 成粒机理与颗粒形态 101.8 影响聚合及产品质量的因素101.9 工艺流程叙述101.9.1 加料系统 101.9.2 聚合系统 121.9.3 回收系统 131.9.4 干燥系统 13 1.10 厂址的选择 142 工艺计算 142. 1 物料衡算 142.1.1 聚合
7、釜142.1.2 混料槽 17II2.1.3 汽提塔 182.1.4 离心机 202.1.5 沸腾床 212.1.6 包装 222.2 热量衡算 222.2.1 聚合釜 222.2.2 沸腾床的热量计算 272.3 设备的计算及选型 33 2.3.1 聚合釜 332.3.2 混料槽 342.3.3 汽提塔 342.3.4 离心机 342.3.5 内热式沸腾床的计算 352.3.6 泵、鼓风机、过滤器 393 非工艺部分 403.1 电石渣的处 413.2 电石渣上清液的处理 413.3 热水的综合利用 41 3.4 转化水洗塔水的回收利用 41参考文献42致谢43 01 总论1.1 国内外 P
8、VC 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。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
9、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 。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 1。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、
10、市、自治区，总生产能力达 220 万吨年。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、H 2O 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
11、剂存在下进行，这种方法有溶剂回收和残留污染问题，该方法已逐渐被悬浮法聚合或乳液法聚合代替。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 PVC1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 BF 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
12、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 2。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 3。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
