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1、济源职业技术学院毕 业 设 计（论 文）(冶金化工系)题 目 年产5万吨PVC的聚合工段工艺设计 专 业 应用化工技术 班 级 化工0901班 姓 名 XXX 学 号 09120122 指导教师 马科友 完成日期2011年5月16日2011年10月10日目 录摘要1 前言2 第一章 聚氯乙烯工业概述31.1聚氯乙烯的性质与用途31.1.1 聚氯乙烯的性质31.1.2 聚氯乙烯的用途31.1.3 聚氯乙烯的回收与再利用51.1.4 聚氯乙烯的危害51.1.5 聚氯乙烯的污染51.2 氯乙烯工业的应用6 1.3 中国聚氯乙烯的发展61.4应用状况7 第二章 聚氯乙烯生产工艺8 2.1 原料乙炔的制
2、备8 2.1.1 乙炔概述82.1.2生产方法92.1.3 工艺路线的选择102.1.4 反应原理10 2.1.5 工艺条件102.1.6 工艺流程图112.1.7流程简述12 2.2氯乙烯合成132.2.1 概述132.2.2 生产原理13 2.2.3工艺流程图16 2.2.4工艺流程概述162.3氯乙烯聚合172.3.1 概述172.3.2 PVC生产原理182.3.4 反应原理19 2.3.5工艺条件202.3.6 工艺流程图212.3.7流程概述21第三章 工艺计算与设备设计及选择233.1 原料乙炔的制备的计算233.1.1 原始数据及相关公式233.1.2 物料衡算233.1.3.
3、进入合成塔的乙炔混合气体253.2 氯乙烯合成中原料气组成253.2.1原始数据整理253.2.2物料横算253.2.3各组分混合气体汇总263.2.4 氯乙烯合成273.3 热量衡算29 3.3.1转化器在单位时间内的热量293.3.2相关数据303.3.3相关计算303.4 转化器直径313.5 催化剂用量313.6 转化器台数及催化剂床层高度确定323.7 传热面积333.8 管径的计算333.8.1 管径计算33 第四章 毕业设计总结354.1发生工序水的循环利用354.2固碱干燥的利用35 4.3采用盐酸脱吸法（回收HCl）354.4转化器热水能量的综合利用35 4.5转化器出口气体
4、低位能能量的利用364.6二氯乙烷的回收利用364.7本体聚合36致 谢37参考文献38附图一：氯乙烯悬浮聚合工艺流程图39附图二：主要设备图40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。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，设备选型等。讨论了三废、供电、供水、采暖的处理方案。阐述了公用工程的自动控制水平。关键词：聚氯乙烯（PVC）氯乙烯 物料衡算 热量衡算 聚合反应前言聚氯乙烯是一种使用一个氯原子取代聚乙烯中的一个氢原子的高分子材料。 工业聚氯乙
5、烯树脂主要是非晶态结构，但也包含一些结晶区域（约），所以聚氯乙烯没有明显的溶点，约在80左右开始软化，热扭变温度（1.82MPa负荷下）为7071，在加压下150开始流动，并开始缓慢放出氯化氢，致使聚氯乙烯变色（由黄变红、棕、甚至于黑色）。工业聚氯乙烯重均相对分子质量在4.84.8万范围内，相应的数均相对分子质量为21.95万。而绝大多数工业树脂的重均相对分子质量在1020万，数均相对分子质量在4.556.4万.硬质聚氯乙烯（未加增塑剂）具有良好的机械强度、耐候性和耐燃性，可以单独用做结构材料，应用于化工上制造管道、板材及注塑制品。硬质聚氯乙烯可以用增强材料。它是世界上产量最大的塑料产品之一，
6、价格便宜，应用广泛，聚氯乙稀树脂为白色或浅黄色粉末。根据不同的用途可以加入不同的添加剂，聚氯乙稀塑料可呈现不同的物理性能和力学性能。在聚氯乙稀树脂中加入适量的增塑剂，可制成多种硬质、软质和透明制品。 纯的聚氯乙稀的密度为1.4g/cm3,加入了 增塑剂和填料等的聚氯乙稀塑件的密度一般为1.152.00g/cm3。 硬聚氯乙稀有较好的抗拉、抗弯、抗压和抗冲击能力，可单独用做结构材料。 软聚氯乙稀的柔软性、断裂伸长率、耐寒性会增加，但脆性、硬度、拉伸强度会降低。 聚氯乙稀有较好的电气绝缘性能，可作低频绝缘材料，其化学稳定性也好。由于聚氯乙稀的热稳定性较差，长时间加热会导致分解，放出HCl气体，使聚
7、氯乙稀变色，所以其应用范围较窄，使用温度一般在-1555之间。第一章 聚氯乙烯工业概述1.1聚氯乙烯的性质与用途1.1.1 聚氯乙烯的性质PVC属于无定形共聚物，密度1.351.45，表观密度度0.40.65，比热容1.0451.465，热导率2.1KW（m.k），折射率=1.544.85以呈玻璃态。85175呈粘弹态。175190时呈熔融态。190200时呈粘流态。脆化点-5060。软化点7585.玻璃化转化温度在80上下。100以上时开始分解，180以上时快速分解。200以上剧烈分解并变黑。PVC在火焰上能燃烧，并降解释放出HCl,CO,苯等低分子化合物，离火自熄。耐电击穿，可用于1万伏低
8、压电缆。较耐老化，但在光照和氧的作用下会缓慢分解，释放盐酸、形成羰基、共轭键而变色。化学稳定性好，在酸、碱、盐溶液中较为稳定。并且在室温条件下耐磨性超过硫化橡胶。聚氯乙烯的突出优点是难燃性、耐磨性、抗化学腐蚀性、水汽低渗透性好。此外，综合机械性能、制品透明性、电绝缘性、隔热、消声、消震性好。时性价比最为优越的通用型材料。缺陷是热稳定性、抗冲击性较差，降低温度时迅速变硬变脆。受冲击时极易脆裂。但PVC极易改性，通过化学、物理方法可大大改善其性能。并且可通过分子链交联或引入功能基团等手段赋予新的功能。例如、将PVC树脂化后氯化，氯含量提高了10%以上，即保留了PVC的优良耐化学性，尺寸稳定性及良好
9、的绝缘性能又提高了耐热性、拉伸强度、弹性模量及阻燃抑烟性能。按配方不同，其玻璃化转化温度Tg从PVC的80提高到115135.热变形温度从70升至85104.。氯化聚氯乙烯优良的耐化学性、阻燃抑烟性、高度的刚性、合适的密度及耐热性使之制造的管道、管件、阀门能用于输送热水、冷水、工业腐蚀性液体，高温液体和消防系统特用管材管件；可以用于制造飞机机舱内的低烟制品等。1.1.2 聚氯乙烯的用途1.PVC一般软制品。利用挤出机可以挤成软管、电缆、电线等；利用注射成型机配合各种模具，可制成塑料凉鞋、鞋底、拖鞋、玩具、汽车配件等。2.PVC薄膜。PVC与添加剂混合、塑化后，利用三辊或四辊压延机制成规定厚度的
10、透明或着色薄膜，用这种方法加工薄膜，成为压延薄膜。也可以通过剪裁，热合加工包装袋、雨衣、桌布、窗帘、充气玩具等。宽幅的透明薄膜可以供温室、塑料大棚及地膜之用。经双向拉伸的薄膜，所受热收缩的特性，可用于收缩包装。3.PVC涂层制品。有衬底的人造革是将PVC糊涂敷于布上或纸上，然后在100以上塑化而成。也可以先将PVC与助剂压延成薄膜，再与衬底压合而成。无衬底的人造革则是直接由压延机压延成一定厚度的软制薄片，再压上花纹即可。人造革可以用来制作皮箱、皮包、书的封面、沙发及汽车的坐垫等，还有地板革，用作建筑物的铺地材料。4.PVC泡沫制品。软质PVC混炼时，加入适量的发泡剂做成片材，经发泡成型为泡沫塑
11、料，可作泡沫拖鞋、凉鞋、鞋垫、及防震缓冲包装材料。也可用挤出机基础成低发泡硬PVC板材和异型材，可替代木材试用，是一种新型的建筑才材料。5.PVC其它。门窗有硬质异型材料组装而成。在有些国家已与木门窗铝窗等共同占据门窗的市场；仿木材料、代钢建材（北方、海边）；中空容器。PVC永久虚电路：两台计算机通过面向连接网络的连接。PVC能经受计算机的重新自举或电源的波动，从这个意义上说它是永久的；PVC是虚拟的，因为它是将路径放在路由表中，而不是建立物理连接。虚电路是分组交换网络提供的服务之一(另一种是数据报服务)，简单地说，就是通过网络内部的控制机制，在用户主机之间建立虚拟的逻辑连接，并且保证在其上传
12、送信包的正确性和顺序性，通信前后要进行虚电路的建立和拆除。永久虚电路是一种在网络初始化时建立的虚电路，并且该虚电路一直保持。X.25网络和B-ISDN都提供PVC服务。1.1.3 聚氯乙烯的回收与再利用资源回收再利用: 国际塑料回收代码:PVC的是3(3字在三个循还再用箭号中心) 塑料本体底部或包装上须列明,以便消费者及回收商能适当地分类。1.1.4 聚氯乙烯的危害 聚氯乙烯也是经常使用的一种塑料，它是由聚氯乙烯树脂、增塑剂和防老剂组成的树脂，本身并无毒性。但所添加的增塑剂、防老剂等主要辅料有毒性，日用聚氯乙烯塑料中的增塑剂，主要使用对苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯等，这些化学品都有毒性，聚
13、氯乙烯的防老剂硬脂酸铅盐也是有毒的。含铅盐防老剂的聚氯乙烯(PVC)制品和乙醇、乙醚及其他溶剂接触会析出铅。含铅盐的聚氯乙烯用作食品包装与油条、炸糕、炸鱼、熟肉类制品、蛋糕点心类食品相遇，就会使铅分子扩散到油脂中去，所以不能使用聚氯乙烯塑料袋盛装食品，尤其不能盛装含油类的食品。另外，聚氯乙烯塑料制品在较高温度下，如50度左右就会慢慢地分解出氯化氢气体，这种气体对人体有害，因此聚氯乙烯制品不宜作为食品的包装物。电木(酚醛塑料)含有游离苯酚和甲醛，对人体有一定毒性，不适合存放食品和作食品包装。电玉(尿醛塑料)虽然无嗅无味，但在100 度沸水中或用作盛放醋类食品时，会有游离甲醛析出，对人体有害，所以
14、也不适于作为食具或食品包装。 废旧塑料(有的可能添加少许新料)的更新品，因其成分复杂，很难保证不带有毒性，故一般也不可用来作为食品盛具和包装物。1.1.5 聚氯乙烯的污染 常规的PVC等材料的电线电缆是相当严重的污染源。在制造、使用及废弃处理时，都会产生大量的二恶英、卤氢酸、铅等有害物质；PVC材料燃烧时会发生很大的浓烟，并产生有害的HCl气体；而且大部分PVC材料中含有Pb（铅）、Cd（镉）等（用作电缆稳定剂）多种有害重金属，会对人体健康造成一定的危害；焚烧或掩埋后，会造成对土壤和水源的污染。 由于一次性医疗器械产品大多采用医用级聚氯乙烯（PVC）或聚碳酸酯（PC），而PVC加工过程中的热分解物对钢材有较强的腐蚀性，PC则硬度高，粘性大，因而对塑化部分的零部件材质要求必须是能抗腐蚀、抗磨损而且有较高的抛光性能。目前大多数医用注塑机采用机筒螺杆镀硬铬的办法或者采用不锈钢为材料制作机简螺杆以达到上述特殊要求。另外，为了防止 PVC加工过程中热分解产生气体，要求对动定模板表面进行镀铝处理，而且对外围板金也进行镀铝处理或者采用不锈钢板制作板金，板金拼缝采用无毒硅胶进行密封，以防塑料加工过程中产生的气体跑到外面（塑料加工过程中产生的气体可通过专用设备进行集中收集再经过净化处理方可排入大气中）。 1.
