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1、 目目 录录设计任务书设计任务书2 摘要 Abstract 第一章第一章 概述概述6 1.1 原料的选择 6 1.2 原料的配比 7 1.3 主要工艺参数 7 1.4 设计所用物料的物理性质 9 1.5 聚合反应过程工艺流程叙述10 第二章第二章 物料衡算物料衡算 122. 1 年投料的物料衡算 12 2.2 车间物料的衡算 132.3 釡数及投料系数的台数的确定 13附录114 第三章第三章 热量衡算热量衡算 15附录215 第四章第四章 设备工艺设备工艺设计 154.1 80m3不锈钢聚合釡 154.2 汽提塔 164.3 混料槽 164.4 离心机 164.5 干燥器 17附录3 17
2、参考文献参考文献18摘摘 要要本设计为年产 2600 吨聚氯乙烯悬浮聚合工艺设计，设计过程分为文字说明（设计 说明书）和图纸说明（设计图纸）两部分。说明书部分主要对原料的选择，配比及 主要参数做了详细介绍；重点放在物料衡算和热量衡算方面，并对设备设计工艺做了说明。在图纸设计部分中，主要做出了工艺流程图和聚合反应釜装配图。通过本课题的设计，旨在加强学生对悬浮聚合的理解，并培养学生对实际问题的独立思考能力和处理能力，提高学生自己动手设计的能力。Abstract第一章第一章 概述概述1.1 原料的选择1、单体表1.1 单体指标纯度,%水, g/g铁, g/g醛,g/g低沸物, g/g高沸物, g/g
3、99.981000.531050 2、去离子水表1.2 去离子水指标 控制项目导电率PH二氧化硅指标10s/cm58.50.2mg/L 3、引发剂、分散剂以EHP、CPN为引发剂；分散剂为450gVCM、315gPVA（平均聚合度2600，醇解度80%） ，225gPVA（平均聚合度300，醇解度45%） ， 4、链终止剂选用HEO。国内常用的终止剂ATSC终止效果优于双酚A，ATSC使产品分子量更均匀，白度也明显改善。双酚A加入后仍有反应温度渐渐升高的过程，除此还在精馏系统中出现自聚现象，说明终止效果不彻底，尚有少部分引发剂未被破坏，反应继续进行。而HEO与ATSC相比，由于HEO是复合配方
4、，不仅终止效果好，而且其中有优良的热稳定配方，能大幅度提高产品白度。试验表明，同样的配方和工艺条件，用ATSC最终产品白度在74%-76%，而用HEO产品白度可达85%。 5、分子量调节剂最常见的调节剂是三氯乙烯，投加用量在较高范围（0.5%1%，对单体） ，还对降低产品树脂分子量有显著效果。近年来，已见有巯基乙醇作为分子量调节剂，当投加用量在100g/g200g/g范围时，可降低反应温度23左右。依据发展趋势，选用巯基乙醇作为分子量调节剂。 1.2 原料的配比表1.3 原料配方原料VCM水引发剂分散剂其他助剂重量，份1001800.040.08适量1.3 主要工艺参数1、产品类型：选用疏松型
5、。2、聚合反应时间：5 5h3、聚合温度：57 OC4、操作周期：9h表1.4 乙烯悬浮聚合操作周期工序设计值 min1、水相加料302、抽真空153、加 VCM154、加热到 570C 305、恒温聚合时间3006、回收单体 607、出料308、清釡60聚合周期540（9h）5、年平均操作时数：7200小时6、转化率：90%。根据要求生产的树脂牌号，氯乙烯单体的转化率选定在70%95%范围。工业上生产硬质 PVC 塑料制品用树脂，转化率要求大约为90%。7、PVC 粉体特性：聚合度 1000，表观密度 0.55g/ml，平均粒径 149m，孔隙率 0.185ml/g。8、系统损失率表3 系统
6、损失率部位损失率（kg/kg聚合物）回收损失0.25%放空损失0.51%浆料损失0.05%气提损失0.1%离心、干燥损失0.38%精馏损失3.5%包装0.21%总计5%14 设计所用物料的物理性质 表1.5 水的物理性质温度密度kg/m3比热容KJ/(kg. )导热系102w/(m.)粘度105/Pa.s普兰德数Pr10999.74.19157.45130.779.5230995.74.17461.7680.0740992.24.17463.3865.604.3257986.64.17565.1349.3表3.2 VCM物理性质温度密度kg/m3比热容KJ/(kg. )201.352501.5
7、3578371.57701.63表 1.6 PVC 的物理性能性能指标结晶数据/mm工业 PVC 单晶结晶度/%聚合后熔体密度（未复配） （g/3）总体晶体泊松比（硬 PVC）折射率玻璃化温度/线膨胀系数（未增塑）/-1比热容/（J/g）硬 PVC235080120增塑的 PVC（50 份 DOP）23正交晶系，每个晶胞两个单体a b c1.06 0.54 0.511.024 0.524 0.5081.9 4.9 1.391.530.411.5483710-30.921.051.451.631.881.545280120热导率（未增塑）/J/(s)介电强度/（kv/mm）溶解度参数/(J/3)
8、0.51.671.751.8817.510-42040.7（平均）15 聚合反应过程工艺流程叙述：工艺流程方框图：工艺流程叙述工艺流程叙述1、聚合单元首先将加热到48左右的去离子水由泵计量后加入到聚合釜中，分散剂配成一定浓度溶液，在搅拌下由泵经计量后加入聚合釜内（也可由人孔直接投入），其他助剂配制成溶液通常由人孔投加，然后关闭人孔盖，通入氮气试压及排除系统中氧气，或借抽真空及充入氯乙烯方法。最后将新鲜氯乙烯与回收后经处理的氯乙烯依一定比例（回收的VCM占总量的10%） ，送入计量槽内计量，再经单体过滤器过滤后加入釜内，开启多级往复泵将引发剂计量后加入釜中。加料完毕后，于釜夹套内通入热水将釜内物
9、料升温至规定的温度（57） 。当氯乙烯开始聚合反应并释放出热量时，夹套内改通冷却水以及时移除反应热，并使反应温度控制在570.2，直至反应结束。当釜内单体转化率达到85%以上，这时釜内聚合压力为0.5 MPa，由计量泵向釜内加入一定量的终止剂，未反应的氯乙烯单体经自压回收后，当压力降至2.9 Kpa时，将釜内浆料升温至70左右，进行真空回收，真空度为500 mmHg550mmHg，最后浆料中的氯乙烯含量在700g/g。然后进入放料操作。2、汽提、干燥工序由聚合釜排出的浆料，为降低残留在其中的氯乙烯和减少氯乙烯对环境的污染，用泵打入出料槽除去其中的大块物料，再将其送入汽提塔，在塔内与由塔底上升的
10、蒸汽在塔板上进行逆流传质过程。该塔为真空操作，用真空泵维持塔顶的真空度，并以此来保证塔顶的温度。塔顶逸出的含氯乙烯气经冷凝，未凝的氯乙烯含氧量在1%以下时，经真空泵送至氯乙烯气柜备用。塔釜之浆料含氯乙烯约400g/g，经热交换器冷却后进入混料槽，再送往离心机进行离心分离。离心分离后PVC滤饼含水量为23%27%，经滤饼分散器机械分散并均匀地加入干燥器中进行干燥。干燥器内带有内加热和内冷却。第15室为干燥室，用热水盘管和热风干燥，第6室为冷却室。干燥后的氯乙烯树脂含水量为0.3%0.4%。经过筛除去大颗粒，再由气流输送至贮料仓，最后由包装单元进行包装。123、VC回收工序VC回收工序包括VC气体
11、回收至气柜、VC气体压缩、精馏等部分。自压回收的氯乙烯，经VC气体洗涤塔以除去气体飞沫中夹带的PVC，然后经气体冷却器进入气柜，真空回收的VCM，用回收风机抽至气柜。由气柜出来的VC气体送至脱湿塔，用5的冷冻盐水进一步冷凝，两个冷凝器所冷凝的VC送至精馏塔进行精馏，所得的精氯乙烯经过滤后，按比例送入氯乙烯计量槽与新鲜氯乙烯混合供聚合使用，未凝的气体送至焚烧炉处理，塔釜的高沸物排放至塔底液罐中，加热以进一步回收部分氯乙烯。第二章第二章 物料衡算物料衡算2 21 1 年投料的物料衡算年投料的物料衡算表3 系统损失率部位损失率（kg/kg聚合物）回收损失0.25%放空损失0.51%浆料损失0.05%
12、气提损失0.1%离心、干燥损失0.38%精馏损失3.5%包装0.21%总计5%因为产品的最后产量为36000吨,由表3 系统损失率可以计算出系统年初始投料量：筛分损失率为0.21%则筛分时产量为：36000（1+0.21%）=36075.6吨干燥时损失率为0.13%则干燥时产量为：36075.6（1+0.13%）=36122.5吨离心时损失率为0.25%则离心时产量为：36122.5（1+0.25%）=36212.8吨混料时损失率为0.01%则混料时产量为：36212.8（1+0.01%）=36216.4吨汽提时损失率为0.1%则汽提时产量为：36216.4（1+0.1%）=36252.6吨出
13、料时损失率为0.01%则出料量的产量为：36252.6（1+0.01%）=36256.2吨聚合时损失率为0.03%+0.25%+0.51%则聚合时 VCM 投料量为：36256.2（1+0.03%+0.25%+0.51%）=36542.6吨因为聚合时的转化率为90% 则Comment 微微微微1: 我们的投料系数 (悬浮)一般选择为 0.80.9。Comment 微微微微2: 调整后的投料系 数下面要用的。聚合时共投料量为：36542.6/90%=40602.9吨 2.22.2车间物料的衡算车间物料的衡算投入单体的计算：投入单体的计算：投料系数为0.8 、釡的体积为80m3、在20摄氏度时，V
14、CM=911 kg/m3 H2O= 997.7kg/m3 设每次投入单体的质量为 X 则 X/911+ 1.8X/997.7=800.8以80m3釡为例，每次投入单体22054.9kg。因转化率为90%,则反应得到树脂G1=22054.990%=19849.4kg, 回收时损失的VCM为0.25%则G2=19849.40.25%=49.6kg放空时损失为0.51%，则G3=22054.90.51%=112.5kg浆料损失为0.05%，则G4=22054.90.05%=11.0kg汽提损失为0.1%，则G5=22054.90.1%=22.1kg离心干燥损失为0.38%，则G6=22054.90.38%=83.8kg精馏时损失为3.5%，则G7=22054.93.5%=771.9kg包装时损失为0.21%，则G8=22054.90.21%=46.3kg未测定其损失为G9=1108.3kg反应前物料G=22054.9k
