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1、目录摘要I1. 概述 11.1生产方法简介及设计方法的确定11.1.1氯乙烯单体的制备方法的选取11.1.2聚合方法选取 11.2产品的基本性能 11.3产品的应用状况 21.4有关设计参数 32. 物料衡算 42.1聚合釜物料衡算 42.2出料槽物料衡算 52.3汽提塔物料衡算 62.4离心部分物料衡算 72.5气流干燥部分物料衡算 82.6沸腾干燥部分物料衡算 82.7筛分包装部分物料衡算 82.8物料衡算总平衡 93. 热量衡算 114关键设备的选型 124.1聚合釜的选型 124.2其他设备的选型 125. 车间设备布置设计 135.1车间设备布置的原则 135.1.1车间设备布置的原
2、则 135.1.2车间设备平面布置的原则 135.1.3车间设立面布置的原则 135.2车间设备布置 145.2.1车间设备平面布置 145.2.2车间设备立面布置 146. 公用工程 156.1供水 156.2供电 156.3供暖 156.4通风 15参考文献 16致谢 17年产5万吨PVC生产车间的工艺设计摘要本设计是年产5万吨聚氯乙烯（PVC ）车间合成工段初步设计。 本文对聚氯乙烯的研究，生产和应用进行了详细的概述，阐述了其在 化学工业中的作用和地位。并介绍了氯乙烯的制备方法和确定了聚氯 乙烯的生产工艺。在确定聚氯乙烯生产工艺的基础上进行了物料衡 算，热量衡算，设备选型和车间设计等过程
3、。文中还对供电、供水、 采暖等方案进行了简单的阐述。关键词：氯乙烯，乙烯氯氧化，聚氯乙烯，悬浮聚合，反应釜选型1概述1.1生产方法简介及设计方法的确定1.1.1氯乙烯单体的制备方法的选取氯乙烯单体可由电石乙炔法和乙烯氧氯化法制备，本工艺采用乙烯氧氯化法 制备氯乙烯单体。此方法中氧氯化部分主要采用美国古德里奇技术，直接氧化和 裂解是西德赫斯特公司的技术。全套装置由直接氧氯化单元、二氯乙烷精馏单元、 二氯乙烷裂解单元、氯乙烯精馏单元、废水处理单元和残液焚烧单元组成。1.1.2聚合方法选取聚氯乙烯按聚合方法分四大类：悬浮法聚氯乙烯，乳液法聚氯乙烯、本体法 聚氯乙烯、溶液法聚氯乙烯。本工艺设计采用悬浮
4、发生产聚乙烯。悬浮法（主要 是水相悬浮法）生产的氯化聚氯乙烯为非均质产品，溶解度相对于溶液法产品低， 但热稳定性高，主要用于制造管材、管件、板材等悬浮聚合反应机理和动力学 与本体聚合相同，需要研究的式成粒机理和颗粒控制。氯乙烯悬浮聚合过程大致如下：将水、分散剂、其他助剂、引发剂先后加入聚合釜中，抽真空和冲氮气牌氧 气，然后加单体，升温至预定温度聚合。在聚合过程中温度压力保持恒定。后期 压力下降0.1-0.2MPa，相当于80-85%转化率，结束聚合，如降压过多，将使树 脂致密。聚合结束后，回收单体，出料，经后处理工序，即得聚氯乙烯树脂成品。1.2产品的基本性能聚氯乙烯是无定形的线型、非结晶的聚
5、合物，基本无支链，链节排列规整。 聚合度n的数目一般为50020000。聚氯乙烯树脂为白色粉末，相对密度约1.4。 聚氯乙烯塑料有较高的机械强度，良好的化学稳定性。聚氯乙烯分子中含有大量的氯，使其具有较大的极性，同时具有很好的耐燃 性。聚氯乙烯塑料有优良的耐酸碱、耐磨、耐燃烧和绝缘性能。但是对光和热的 稳定性差。在不加热稳定剂的情况下，聚氯乙烯100C时开始分解，130C以上 分解更快。受热分解出氯化氢气体，使其变色，由白色-浅黄色-红色-褐色一 黑色。阳光中的紧外线和氧会使聚氯乙烯发生光氧化分解，因而使聚氯乙烯的柔 性下降，最后发脆。同时，上述良好的力学和化学性能迅速下降。解决的办法是 在加
6、工过程中加入稳定剂，如硬脂酸或其他脂肪酸的镉、钡、锌盐。聚氯乙烯的抗冲击性能差,耐寒性不理想，硬质聚氯乙烯塑料的使用温度下 限为-15C，软质聚氯乙烯塑料为-30C。聚氯乙烯的透水汽率很低。硬聚氯乙烯长期浸入水中的吸水率小于0.5%, 浸24小时为0.05%，选用适当增塑剂的软聚氯乙烯吸水率不大于0.5%。聚氯乙 烯室温下的耐磨性超过普通橡胶。聚氯乙烯的电性能取决于聚合物中残留物的数 量和各种添加剂。聚氯乙烯的电性能还与受热情况有关，当聚氯乙烯受热分解时， 由于氯离子的存在而降低其电绝缘性。1.3产品的应用状况PVC树脂可以采用多种方法加工成制品，悬浮聚合的PVC树脂可以挤出成 型、压延成型、
7、注塑成型、吹塑成型、粉末成型或压塑成型。分散型树脂或糊树 脂通常只采用糊料涂布成型，用于织物的涂布和生产地板革。糊树脂也可以用于 搪塑成型、滚塑成型、蘸塑成型和热喷成型。发达国家PVC树脂的消费结构中主要是硬制品，美国和西欧硬质品占大约 2/3的比例，日本占55%；硬质品中主要是管材和型材，占大约7080%。PVC 软制品市场大约占全部PVC市场的30%，软制品主要包括织物的压延和涂层、 电线电缆、薄膜片材、地面材料等。硬质品PVC树脂近年来增长比软制品快。在全世界范围内一半以上的PVC树脂用于与建筑有关的市场，使PVC行业 容易受到经济的波动影响。建筑领域是PVC树脂增长最快的市场，在其它市
8、场 中的增长率仅为1.4%/年。增长最快的用途是管材、板壁、和门窗等。我国聚氯乙烯硬制品应用份额也呈增长趋势，管材、型材和瓶类所占份额由 1996年25%增长到1998年的40%，但至今我国聚氯乙烯的应用还是软制品的份 额较多。1998年软制品占PVC总用量的51% （其中薄膜为20%，塑料鞋10%， 电缆料5%，革制品11%，泡沫和单板等5%），硬制品占40% （其中板材16%， 管材9%，异型材8%，瓶3%，其它4%），地板墙纸等占9%。聚氯乙烯塑料一般可分为硬质和软质两大类。硬制品加工中不添加增塑剂， 而软制品则在加工时加入大量增塑剂。聚氯乙烯本来是一种硬性塑料，它的玻璃 化温度为808
9、5C。加入增塑剂以后，可使玻璃化温度降低，便于在较低的温 度下加工，使分子链的柔性和可塑性增大，并可做成在常温下有弹性的软制品。 常用的增塑剂有邻苯二甲酸二辛酯、邻酯。一般软质聚氯乙烯塑料所加增塑剂的 量为聚氯乙烯的30%70%。聚氯乙烯在加工时添加了增塑剂、稳定剂、润滑剂、 着色剂、填料之后，可加工成各种型材和制品。一般软塑料制品。利用挤出机可以挤成软管、塑料线、电缆和电线的包皮。 利用注射成型的方法并配合各种模具，可制成塑料凉鞋、鞋底、拖鞋等。薄膜。利用压延机可将聚氯乙烯制成规定厚度的透明或着色薄膜，用这种 方法生产的薄膜称为压延薄膜。也可以将聚氯乙烯的粒状原料利用吹塑成型机吹 制成薄膜，
10、用这种方法生产的薄膜称为吹塑薄膜。聚氯乙烯塑料薄膜上可以印花 （如印制包装装潢图案和商标等）。薄膜的用途很大，可以通过剪裁、热合方法 加工成包装袋、雨衣、桌布、窗帘、充气玩具等。宽幅的透明薄膜可以建造温室 和塑料大棚，或者用作地膜。涂层制品。将聚氯乙烯糊状涂料涂敷在布或纸上，然后在100C以上将它 们塑化，就可制成有衬底的人造革。如果将聚氯乙烯软片用压延机直接压延成有 一定厚度时，就制成无衬底的人造革，可压出各种花纹。人造革用于制造皮包、 皮箱、沙发和汽车的座垫、地板革以及书的封面等。泡沫塑料。软质聚氯乙烯在混炼时加入适量的发泡剂，经发泡成型法可制 成泡沫塑料，用做泡沫拖鞋、凉鞋、鞋垫、坐垫和
11、防震缓冲的包装材料，也可以 用挤出机制成低发泡硬质板材，可代替木材作为建筑材料。利用热成型法可将聚氯乙烯制成薄壁透明容器，或用于真空吸塑包装材 料。这种方法制成的片材也是优良的装饰材料。糊状制品。将聚氯乙烯分散在液体增塑剂中，使其溶胀和塑化成增塑溶胶， 再加入乳液（一种胶粘剂）、稳定剂、填料、着色剂，经过充分搅拌，脱气泡后， 可配制成聚氯乙烯糊状制品，可用浸渍法、浇铸法、搪塑法涂敷在各种制品表面， 起保护（防腐蚀）、美化作用。硬管和板材。聚氯乙烯中加入稳定剂、润滑剂和填料，经过混炼之后，可 用挤出机挤成各种口径的硬管、异形管、波纹管，用做下水管、引水管、电线套 管或楼梯扶手。用压延法制成的聚氯
12、乙烯薄片经重叠热压，可制成各种厚度的硬 质板材，它可以切割成所需形状，然后利用聚氯乙烯焊条用热空气流焊接成各种 耐化学腐蚀的贮槽、通风管道和各种形状的容器、反应罐。门窗。它可用硬质聚氯乙烯异形材料组装而成，已经和木门窗、钢窗、铝 合金门窗共同占领了建筑市场。1.4有关设计参数1. 生产周期 300 天,7800-8000h/Y2. 反应温度55错误！未找到引用源。C3. 反应时间9h4. 转化率92%5. 消耗定额 VC 1.015-1.064t/T PVC6. 原辅材料：去离子水，单体氯乙烯（VCM）,分散剂KH-21（聚乙烯醇）,PH调节 剂，反应调节剂（错误！未找到引用源。-巯基乙醇）,
13、引发剂（偶氮二异庚腊）,防粘釜 剂,终止剂（丙酮缩氨基巯脲），缓释阻垢剂（H-9）,碱液（错误！未找到引用源。42%）等。2.物料衡算.本工艺的配方如下（以单体质量为参考标准）:去离子水150单体 100引发剂0.04分散剂0.08PH缓冲剂 0.06终止剂0.02反应调节剂0.0015缓蚀阻垢剂0.002消泡剂0.002采用顺流程的计算顺序进行物料衡算，先求出VC单体的每批投料量。该工 艺为年产5万吨，开工330天，计划每天生产2批。后处理损失为5%。每批应生产聚合物的量=50000000/（330*2*0.95）=7.94*104 Kg/B假设引发剂（0.04%单体质量）全部结合到聚合物中
14、，并且单体92%转化为 聚合物。则VCM单体的投料量=错误！未找到引用源。Kg/B物料流程图如下PVC成品2.1聚合釜物料衡算进入聚合釜内VCM单体 M1=8.664*104 Kg/B 去离子水的质量M2=1.5* M1=129970 kg/B 引发剂的质量 M3=0.0004 M1=34.66 kg/B 终止剂的质量 M4=0.002 M1=17.33 kg/B 分散剂的质量 M5=0.0008M1=69.32 kg/B PH 缓冲剂用量 M60.0006 M1=51.99 kg/B调节剂的质量 M7=0.000015M1=1.30 kg/B防粘釜剂的质量M8=0.00002M1=1.73
15、kg/B二次用水的质量M9=400 kg/BM1+M2+M3+M8=53099.47 kg/B所生成的聚合物质量：8.664*104x92%x99%=78920 kg/B损失 PVC 的质量：M 损=8.664*104x92%x1%=797.13 kg/B 对聚合釜作全物料衡算得：计算结果是正确的。计算结果整理成表得：物料名称进料kg/B出料kg/BVCM866406932水129970130370引发剂34.6634.66终止剂17.3317.33分散剂69.3269.32PH缓冲剂51.9951.99反应调节剂1.301.30二次用水400400防粘釜剂1.731.73PVC78920损失PVC797.13合计217197.79217197.792.2出料槽物料衡算出料槽中损失的 PVC 量为 M 损=8.664*104x92%x1%=797.13 kg/B因此出料槽中含PVC量为78920-797.13=78120 kg/B由于出料槽中VCM含量为45
