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1、目 录第一章 前言1第二章 PVC的概况22.1 聚氯乙烯的特性与用途22.2 国内PVC行业市场分析22.2.1 PVC产业发展周期分析22.2.2 PVC价格波动规律分析32.2.3 PVC与其他商品价格相关性分析32.2.4 国内PVC主要的生产企业32.2.5 我国PVC的生产区域结构分析42.2.6 我国PVC历年产能产量情况分析42.2.7 面临的问题与任务42.2.8 聚氯乙烯的发展展望5第三章 PVC聚合方法的选择与流程63.1 PVC聚合方法的概述与比较63.1.1 悬浮聚合63.1.2 本体聚合63.1.3 溶液聚合73.1.4 乳液聚合73.2 悬浮聚合法生产工艺流程简述
2、93.2.1 氯乙烯单体悬浮聚合机理93.2.2 工艺流程简介103.3 反应及产品质量的主要影响因素133.3.1 温度的影响133.3.2 压力的影响143.3.3 配料的影响143.3.4 水比16 3.3.5 搅拌的影响163.3.6 氧对聚合的影响163.3.7 反应介质酸碱度（pH值）的影响173.3.8 杂质的影响17第四章 主要原材料及产品的物化性质184.1 聚氯乙烯（PVC）184.2 氯乙烯（VCM）184.2.1 理化性质184.2.2 主要质量要求（均为质量百分数）184.3 几种重要助剂的性质介绍194.3.1 过氧化二碳酸双（2-乙基己基）酯（EHP）194.3.
3、2 聚乙烯醇194.3.3 油溶性聚乙烯醇204.3.4 2,2-双(4-羟基苯基)丙烷（双酚A）204.3.5 氢氧化钠21第五章 工艺计算235.1 基本数据235.1.1 计算基准235.2 主要设备的物料衡算235.2.1 聚合釜的物料衡算235.2.2 出料槽的物料衡算275.2.3 汽提塔的物料衡算295.2.4 离心机的物料衡算315.2.5 干燥塔及干燥器的物料衡算325.2.6 包装工序物料衡算335.3 热量衡算345.3.1 悬浮液的密度345.3.2 悬浮液的比热Cm355.3.3 悬浮液的导热系数m355.3.5 悬浮液的黏度m365.3.6 釜内壁给热系数1365.
4、3.7 釜外壁给热系数 外壁375.3.8 内冷管管外壁液膜给热系数内2395.3.9 内冷管内壁液膜给热系数内1395.3.10 釜壁热阻395.3.11 黏附物和水垢的热阻405.3.12 核算聚合釜夹套的传热系数405.3.13 计算聚合釜内冷管的传热系数405.3.14 聚合釜冷却水用量405.3.15 求物料进口温度升高到反应温度需要的热量及热水量415.3.16 热水槽加热的蒸汽量41第六章 设备的计算与选型436.1 聚合釜的设计436.1.1 聚合釜的台数及后备系数436.1.2 聚合釜的外型尺寸及内部构件、辅助装置见下表436.2 出料槽的设计446.3 汽提塔的设计456.
5、4 离心机的设计466.5 干燥塔等的设计466.6 计量槽的设计466.6.1 氯乙烯计量槽的设计466.6.2 无离子水计量槽的设计：466.6.3 EHP计量槽的设计476.6.4 HPMC/PVA计量槽的设计476.6.5 助剂调配槽的设计476.6.5 单体回收气柜的设计47第七章 经济核算487.1 主要技术经济指标487.2 产品价格487.3 投资估算487.3.1 总生产设备投资费用估算487.3.2 成本估算497.3.3 收入、税收和利润49第八章 厂址选择及车间布置518.1 厂址选择518.1.1 厂址选择的重要性518.1.2 厂址选择的依据518.2 车间布置52
6、8.2.1 车间布置的重要性528.2.2 车间布置要考虑的问题528.2.3 车间平面布置538.2.4 车间内辅助室和生活室布置53第九章 环境保护549.1 废水处理549.1.1 废水排放标准549.1.2 废水处理方法549.2 废渣处理55 9.3 废气处理55设计结论57参考文献58第一章 前言聚氯乙烯（PVC），是由氯乙烯单体（VCM）均聚合或与其他多种单体共聚合而制得的合成树脂，再配合以增塑剂、稳定剂、高分子改性剂、填料、偶联剂和颜料等加工助剂，经过混炼、塑化、成型加工而成的合成材料。在五大通用合成树脂（聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯及ABS树脂）中，PVC的原料来源最丰
7、富，生产成本最低廉，应用范围最广，这些都是极富商业价值的宝贵特点。本次设计是关于年产25万吨聚氯乙烯聚合工段的初步设计，其中包括：氯乙烯的聚合方法和比较，产品质量的主要影响因素，包括物料衡算和热量衡算两部份;主要设备的尺寸计算和选型；主要管道的尺寸计算与选型，厂房厂址的设计与选择；生产安全问题与注意事项；三废的处理以及经济效益分析。经比较后，本设计主要采用悬浮聚合法。本设计是参照株洲化工集团PVC厂生产资料为基础，查阅化工设计手册等设计资料做参考，按毕业设计大纲和设计任务书的要求进行设计，附带有三张设计图纸，包括一张主要设备图，一张物料流程图，一张厂房平面布置图。本设计是在书本理论知识的基础上
8、，结合株洲化工厂的生产实际，参考各种专业文献，了解生产工艺流程，进行设计。但由于时间和作者能力有限，数据不够精准，资料收集不全等原因，本次设计难免疏漏甚至错误，恳请老师原谅以及批评指正。第二章 PVC的概况2.1 聚氯乙烯的特性与用途聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride,简称PVC）是由聚氯乙烯单体（Vinyl Chloride,简称VCM)聚合而成。PVC属无定形聚合物，含结晶度5%10%的微晶体（熔点175）。PVC的分子量、结晶度、软化点等物理性能随聚合反应条件（温度）而变。（1）典型的物理力学性能 密度1.351.45g/cm3,表观密度0.400.65g/cm3,比热容1.
9、0451.463J/(g.),热导率2.1kW/(m.k)。颗粒大小：悬浮60150um,本体3080um。（2）热性能 85以下呈玻璃态，85175呈粘弹态，无明显熔点，175190为熔融状态，190200属粘流态。脆化点5060，软化点 7585，玻璃化转变温度在80上下，100以上开始分解，180以上快速分解，200以上剧烈分解并变黑。（3）燃烧性能 PVC的最大特点是阻燃，因此被广泛用于防火应用。PVC在火焰上能燃烧，并降解释放出HCl、CO和苯等低分子化合物；离火自熄。（4）老化性能 较耐老化，但在光照（尤其光波长为270310nm时）和氧作用下会缓慢分解释放HCl,形成羰基（）、共
10、轭双键而变色。（5）化学稳定性 在酸、碱和盐类溶液中较稳定。在常温下可耐任何浓度的盐酸，90%以下的硫酸，50-60%的硝酸以及20y%以下的烧碱溶液，对盐类相当稳定。（6）耐溶剂性 除了芳烃（苯、二甲苯）、苯胺、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、含氯烃（二氯乙烷、四氯化碳、氯乙烯）酮、酯类以外，对水、汽油和酒精等均为稳定。（7）耐磨性 室温下耐磨性超过硫化橡胶。PVC是一种热性树脂，是世界上最早的五大通用合成树脂之一，其生产能力和产量在通用合成树脂中仅次于聚乙烯。PVC具有优良的耐化学腐蚀性，电绝缘性和阻燃性，质量轻，机械强度高，易加工，可用于生产建筑材料、包装材料、电子材料、日用消费品等，广泛应用于
11、工业、农业、交通运输、电力电讯、包装等各个领域。2.2 国内PVC行业市场分析2.2.1 PVC产业发展周期分析从PVC市场的中长期的波动来看，完成一个周期的时间段应该在34年左右。从1993年到现在，PVC市场共完成了5个繁荣发展和衰退周期。1994年，PVC市场价格最高，产业发展最为繁荣，随后市场迅速下跌，1996年达到一个低点，企业经营陷入困境；之后又开始了新一轮的繁荣，在1997年下半年重新站到第二个高点，并在1999年到达一个历史性低点。在PVC的最近两个周期内，也演绎了类似的行情，在2005年底到2006年初，市场降到低点之后，一直处于上行通道，到2008年上半年达到了最高峰，下半
12、年行情逆转，在2008年底达到历史性低点，受成本支撑，价格随后小幅反弹。 目前我国PVC行业处于成熟期，步入高成本支撑的时代。行业的生命发展周期包括四个发展阶段：幼稚期，成长期，成熟期，衰退期。根据以上周期分析，中国的聚氯乙烯行业目前正处于成熟期。2003年到2005年行业获得了长足的发展，需求高速增长，技术渐趋定型，生产企业获取了高额的利润。在利润驱动下，必然会使生产供给主体大量增加，产品也逐步向多样、优质和低价方向发展，使得竞争加剧，市场的需求日趋饱和。生产厂商必须依靠追加生产，提高生产技术，降低成本，以及研制和开发新产品的方法来争取竞争优势，买方市场形成，行业盈利能力下降，新产品和产品的
13、新用途开发更为困难，行业进入壁垒提高，这是典型的产业成熟期的特征。 2.2.2 PVC价格波动规律分析从中长期来看，每4年左右即完成一个PVC市场价格周期，价格呈现三段式走势特点：先缓慢持续上涨，到达周期高点后迅速到达周期低点，然后小幅反弹并持续低迷，直至下一个周期性上涨的到来。三个阶段持续的时段大致比例为5：1：2。从短期来看，将近4年来的价格周期用日价格数据表示，发现日价格波动走势基本跟随长期价格走势，很少情况下会自行走出多个小波动周期。短期价格跟随长期价格波动的特点非常明显，易于投资者和套保者进行均衡预测价格的判断，从而增加成功率。 2.2.3 PVC与其他商品价格相关性分析PVC与LL
14、DPE同属于五大合成树脂系列，因此有必要对PVC与其他合成树脂商品价格相关性进行分析。从历史数据可以看出，PP与PE之间的价格相关性很好，两者之间的走势非常一致，这主要由于他们具有相同的生产原料。原油在炼制成品油过程中，会同时产生乙烯和丙稀，他们分别是聚乙烯和聚丙烯的主要原料，1吨聚乙烯约需要1吨乙烯，聚丙烯与丙稀之间量的关系也是1：1，故本质上两者之间的价值基本相当，因此，市场价格也基本一致。所以，我们只需要分析PVC和PE或PP某一种产品之间的价格相关性即可。2.2.4 国内PVC主要的生产企业PVC生产厂家有90余家，在27个省市自治区都有分布，生产装置平均规模不足10万吨/年，而国际上聚氯乙烯装置平均规模为1520万吨/年，最大装置规模超过100万吨/年。与发达国家相比差距更大，如美国，平均装置规模为30万吨/年，日本的PVC平均装置规模为15万吨/年。 2.2.5 我国PVC的生产区域结构分析从PVC产能的区域分布来看，PVC的产能主要集中在华北、西北、西南等地区。包括天津、山东等省市在内的华北地区是最大的PVC生产地，占全国产量的42%，其后依次为华东、华中、西北、西南等区域。从省市分布来看，山东是产量最大的省份，其后依次为天津、四川、江苏、河南、新疆等省份，前1
