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1、沈阳工业大学工程学院本科生毕业设计摘 要 聚氯乙烯是五大通用热塑性树脂中最有发展前途的品种。聚氯乙烯常温下为无色，且有乙醚气味的气体，比空气重一倍，微熔于水，易熔于丙酮，乙醇和烃类，易燃，与空气易形成爆炸物。PVC在光照及氧的作用下，逐渐分解，且老化，聚合物材料表面与空气中的氧作用，氧加速了紫外线对高聚物的降解，分解成氯化氢，形成羟基。单体纯度高，聚合反应速度快，产品质量好，生产容易控制。聚氯乙烯是近四十年来发展最快的高分子合成材料之一。因此，对聚氯乙烯车间的设计显得尤为重要。本次设计工作主要是对4.1107千克/年聚氯乙烯粉末制造车间工艺设计中的聚合釜设计，从聚氯乙烯的发展历程和目前现状入手
2、，对聚氯乙烯工艺形成初步认识。通过聚氯乙烯工艺操作手册，对设计的装置组成、生产方法、生产制度和工艺参数的选择确定合理的操作规程和指标。本次工艺设计主要包括物料衡算、热量衡算和设备计算三部分。按照物料走向，依次对聚合釜、分离系统以及干燥系统做物料及热量平衡计算。利用整个平衡计算过程中的参数和结论，计算本次设计的主体部分聚合釜设计。首先要熟悉设备，了解构造。经过最后核算，本次设计符合预期目标，各项参数均已达标。关键词：聚氯乙烯；聚合釜；工艺设计Abstract PVC is the most promising varieties of five common thermoplastic resi
3、n.pvc is colorless in the room temperature.There is odor of ether gas.Heavier than air double.Solublein water.Fusible in acetone.Ethanol and hydrocarbon,Flammable,And the air becomes explosive. under the effects of light and oxygen PVC is gradual decomposition.and aging.Polymer material surface and
4、the air of oxygen role , UV impact on the degradation of the polymer by Oxygen accelerated.Decomposed into hydrogen chloride.Formation of hydroxyl.Monomer high purity,Polymerization reaction speedily ,Products quality is good .Production is easier to control .In the recently 40 years ,PVC is almost
5、one of the fastest-growing polymer synthetic material.so,PVC on the design of workshop it is particularly important.This designer takes responsibility if makes in the workshop technological design to the 4.1107kg/year polyvinyl-chloridepowder the polymerization cauldron design.Commence with the poly
6、vinyl-chloride development course and the present situation.Formthe preliminary understanding to the polyvinyl-chloride craft.Through polyvinyl-chloride operating manual of craft.To design composition of installment, production method, productivesystem and craft parameter ,choice reasonable working
7、instruction and target.This design of technological mainly includes the material computation,the heat calculation and the equipment computation altogether three bulks.According to the material trend, in turn to the polymerization cauldron, the separation system as well as the dry system makes the ma
8、terial and the heat balance computation.Make use of the parameter and the conclusion in the entire balance computation process.Calculates the main body to be partial of the design -thecauldron design.First must be familiar with the equipment, the understanding structure.After finally calculates, thi
9、s design conforms to the anticipated target, each parameter has reached the sign.Key word:polyvinyl-chloride; polymerization cauldron; technological design目录 摘 要IAbstractII第1章 总论11.1 国内外PVC发展概论11.2 厂址的选择21.3 工艺路线及工艺实施方法31.2.1聚合釜的大型化及其结构和特点41.2.2生产工艺的密闭化51.2.3 VCM的回收和汽提51.4 工艺配方的确定及设备的51.4.1最佳工艺配方选择5
10、1.4.2 设备的选择71.4.3 搅拌方式的选择81.4.4传热方式的选择81.4.5 干燥器的选择91.4.6离心机的选择91.4.7 防粘液配方的研制101.4.8 釜壁冲洗和防粘液的喷涂技术101.4.9 高压水清釜技术101.5 原料及产品的物化性质、规格111.5.1 氯乙烯单体VCM111.5.2 化学性质111.5.3 聚合产品聚氯乙烯PVC121.6 聚合机理131.6.1 反应机理131.6.2 悬浮体系形成的稳定机理141.7 影响聚合反应及生产质量的因素151.8 工艺流程叙述161.9 设计原则依据及范围171.9.1设计原则171.9.2 设计依据171.9.3 设
11、计范围及深度171.10 生产规模171.10.1 本装置生产规模171.10.2 设计的开工时间171.10.3 生产方式171.11 装置组成181.11.1 生产过程181.11.2 辅助生产设施181.12 生产制度18第2章 计算工艺192.1 物料衡算192.2 热量衡算282.2.1聚合釜282.2.2 沸腾床342.2.3预热器蒸汽量372.2.4废气出口温度392.3 设备计算402.3.1聚合釜的体积402.3.2 搅拌器的选型41第3章 非工艺部分503.1车间防火防暴卫生防护措施503.2车间的照明及来暖通风措施503.3防静电及防雷措施503.4 “三废”处理应用51
12、第4章 结 论52参 考 文 献53致 谢54附 录55附表A55附表B5753第1章 总论1.1 国内外PVC发展概论我国的聚氯乙烯工业自1958年锦西化工厂产3000吨PVC生产装置投产以来,不断发展壮大,已形成一个大、中、小规模并举,布局遍地开花,品种较多并拥有八十年代世界先进水平的工业体系.目前我国的PVC树脂生产厂家有74个,总生产能力达到150万吨,1993年的总产量约为100万吨,仅次于聚乙烯居全国塑料产量的第二位。早在1935年法国人V.REGNAULD就已经发现了三氯乙烯但是直到1912-1913德国化学家F.KLATA和ZAOHAIS才发现了三氯乙烯和聚氯乙烯的生产方法。1
13、926年美国科学家古德里奇第一次发现若何将聚氯乙烯增塑。变成工业上有用的化工原料1940年美国古德里奇公司创建悬浮聚合，并开始建立工厂，二战中德国法本公司来用不同的方法建立了四个工厂开始生产。1943年产量约达36000吨1940年全世界产量为1.1万吨至今为止它仍然是塑料中位于第一的产品。目前国内生产能力最大的工艺设备基本是上海氯碱股份公司和齐鲁石化总公司氯碱厂的年生产20万吨悬浮氯乙烯生产装置，来用日本信月技术制造。北京化工二厂，锦西化工总厂和福州化工总厂引进了美国B.F，古德里齐公司年产4万吨设备和技术生产高型号树脂；锦化引进美国西方化学公司（OCCI）的年产8万吨设备也于去年年底投产了
14、。国内外先进技术和设备的引进使我国内聚氯乙烯生产技术提高到一个新的水平，推动了国内聚氯乙烯的发展。目前在聚合工艺实施方法中占主导地位的是悬浮PVC工程技术，已经取得很大的进步，表现在：聚合釜的大型化可达127m3，聚合传热能力大，聚合釜生产强度高，缩短聚合生产辅助时间，聚合釜来用优化级放大设计，聚合生产完全用计算机集散来控制，产品干燥应选用旋风干燥设备。在生产方面，中国的聚氯乙烯工业的发展将以乙烯法为主加快电石法向乙烯法转变。国家鼓励有条件的地区，特别是沿海地区发展有一定规模的乙烯法聚氯乙烯项目。但是杂短时间内由于我国乙烯资源缺乏，聚氯乙烯的生产仍就将以电石法为主，乙烯法的彻底改造还有待于下个
15、世纪初众多大型乙烯工程的上马。世界范围而言，PVC树脂的生产预计在近期内不全出现新的产品，而是通过改性和配方的最佳化来提高PVC的质量扩大PVC制品的应用领域。同时PVC树脂生产及制品使用过程中环境保护问题，日益引起人们的重视，由于严格限制氯乙烯的单体泄露迫使生产厂家进一不改进清釜技术。今后10年内，PVC的生产技术不会由于市场问题而发生重大变革。生产技术的改进仍集中在某些领域，如开发新的变效引发剂或引发剂体系，进一不改进复合分散剂体系，清釜技术，汽捏技术等，以进一步提高生产效率，降低生产成本率。消费发展方面，化学建才在聚氯乙烯制品中占有越来越重的位置，今后聚氯乙烯的消费的发展也将主要集中在这一领域。而聚氯乙烯在薄膜，鞋料等软制品消费领域所占比例将减少，预计在2000年聚氯乙烯软，硬制品的比例各达50%左右。合金和配混料提交了PVC硬制品的性能，扩大了建筑材料是PVC硬制品的发展方向；PVC软制品正想高档次无毒无增塑剂的方向发展，研究人员和制造商门从助剂，生产工艺等方面研究开发PVC的仿生木材。树脂产品的开发集中在专用树脂方面，例如开发一些耐变湿共聚树脂，为了拯救一些改用专用树脂的性能生产一些改性专用树脂，达到均树脂达不到的好性能，例如研制和生
