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1、湖南科技大学本科生毕业设计（论文）摘 要聚氯乙烯是由氯乙烯单体均聚或与其他多种单体共聚而制得的合成树脂。本设计是以氯乙烯单体为原料，对年产能力为3万吨的PVC悬浮聚合工序的初步设计。收集有关的化工设计资料作参考，按毕业设计大纲和设计任务书的要求进行设计。对聚氯乙烯发展状况及其性质，用途，工艺方法选择作了简要介绍，重点介绍了悬浮聚合法生产PVC聚合工段的设计。本设计在理论学习的基础上，结合生产实践，熟悉了工艺流程、生产方案的选择，掌握了工艺设计中的物料衡算、能量衡算、设备的计算和选型的方法。关键词：聚氯乙烯；悬浮聚合；设计ABSTRACTPVC is a summary of synthetic
2、 resin copolymer by the polymerization of vinyl chloride monomer, or a variety of other monomers. This design is the initial design of polymerization section with the annual PVC production capacity of 30,000 tons by suspension polymerization process based on vinyl chloride monomer as raw material. T
3、he design is finished according to the outline of design specification requirements of graduation design by collecting information on the chemical design. Development, properties, purpose and the selection of technology of PVC are briefly introduced. The suspension polymerization production of PVC i
4、s focused on. On the basis of theory study and combining with production practice, the process and selection of the production method are known well and the material balance, energy balance and the selection of equipment in process design are grasped.Keywords: PVC; suspension polymerization; design湖
5、南科技大学本科生毕业设计（论文）目 录第一章 前 言- 1 -第二章 国内外PVC的发展概述- 2 -2.1 PVC性质- 2 -2.2 近年来国内PVC行业发展- 2 -2.2.1 目前我国行业的特点- 3 -2.2.2 国外行业发展- 4 -2.3 PVC工业生产技术的进步- 5 -2.4 产品的地位与用途- 6 -2. 5聚氯乙烯发展前景- 7 -2. 5.1聚氯乙烯工业发展趋势- 7 -2. 5.2聚氯乙烯工业发展的改进措施和建议- 8 -2. 6聚氯乙烯的包装贮运方法- 8 -第三章 聚氯乙烯的工业生产- 9 -3. 1产品及原料简述- 9 -3.1.1产品性质- 9 -3.1.2产
6、品性能- 9 -3.1.3产品质量标准- 9 -3. 2原料简述- 10 -3. 2.1乙炔- 10 -3. 2.2氯乙烯- 10 -3. 2.3分散剂- 10 -3. 2.4引发剂- 11 -3. 2.5其它助剂- 11 -3. 2.6去离子水- 12 -3.3 PVC的生产方法- 13 -3. 3.1 生产路线的选择- 13 -3.3.2 PVC生产的聚合工艺- 15 -3.3.3聚合反应机理- 15 -3. 3.4悬浮聚合工艺- 16 -第四章 工艺计算- 19 -4.1计算依据- 19 -4.2物料衡算- 20 -4.3热量衡算- 21 -4.4聚合釜的设计- 24 -4.4.1体积计
7、算- 24 -4.4.2聚合釜的设计- 24 -4.4.3夹套的设计- 25 -4.4.4搅拌装置的设计- 26 -4.4.5传热装置的校核- 27 -4.4.6传热系数的计算- 28 -4.4.7底座的选择- 30 -4.4.8人孔的设计- 30 -4.4.9计量槽的设计- 31 -4.4.10主要管道管径计算和选型- 32 -第五章 厂址的选择与车间布置- 35 -5.1厂址的选择和要求- 35 -5.1.1厂址的选择的依据- 35 -5.1.2厂址的选择的原则- 35 -5.2车间布置- 36 -第六章 非工艺设计项目- 38 -6. 1安全技术与劳动保护- 38 -6.2防护- 38
8、-6.2.1防火防爆- 38 -6.2.2 防腐- 39 -6. 3卫生等设计- 39 -6.3.1供排水- 39 -6.3.2取暖与降温- 40 -6.3.3 通风- 41 -6.4 自控设计条件- 42 -6.5 经济核算- 42 -第七章 结论- 45 -参考文献- 46 -致 谢- 47 -iii-第一章 前 言聚氯乙烯（PVC）是由氯乙烯单体均聚或与其他多种单体共聚而制得的合成树脂，上世纪90年代中期以来，我国聚氯乙烯产能快速增长。2006年底，我国聚氯乙烯树脂产能为1052万吨/年，居世界第一。2009年7月底的统计表明，我国聚氯乙烯树脂产能已达到1800万吨/年。聚氯乙烯行业不断
9、引进先进技术，国内自主创新技术也层出不穷，装置生产实现规模化集约化，产品质量稳步提高，消耗不断降低。2012年中国PVC行业扩能统计数量在498万吨，而且上半年全部为电石法PVC的扩能投产，预计能力284万吨。2012年国内PVC新增项目的投产依然集中在新疆、陕西等资源禀赋较强的省份。本设计是以氯乙烯单体为原料，对年产能力为3万吨的PVC聚合干燥工序的初步设计，以株化集团PVC厂为理论资料，并收集有关的化工设计资料作参考，按毕业设计大纲和设计任务书的要求进行设计。本设计（论文）对聚氯乙烯发展状况及其性质，用途，工艺方法选择作了简要介绍，重点介绍了悬浮聚合法生产PVC的聚合工段，产量为年产3万吨
10、。设计的主要内容有：1.产品及原材料说明；2.生产方案的比较与选择；3.物料衡算与热量衡算；4.主要设备的计算与选型；5.厂址选择及厂房布置；6.安全防火设计； 7.经济效益分析。设计图纸包括1张带控制点的物料流程图；1张聚合釜设备图；1张厂房平面布置图。 本设计旨在理论学习的基础上，结合生产实践，熟悉工艺流程、生产方案的选择、设备的选型等，掌握工艺设计中的物料衡算、能量衡算、设备的计算、选型，对参考文献的查阅与学习等的方法。设计者的理论知识有限，并缺乏相关的设计经验与实践，在设计的过程中或多或少存在些不足和错误，敬请各位老师指评。 第二章 国内外PVC的发展概述2.1 PVC性质聚氯乙烯（P
11、VC）树脂为白色无定型粉末，比重1.35-1.46（20），不溶于水、酒精、汽油，在醚、酮、氯化脂肪烃和芳香烃中能溶胀或溶解。在常温下可耐任何浓度的盐酸，90%以下的硫酸，50-60%的硝酸及20%以下的烧碱溶液，对盐类相当稳定。聚氯乙烯的最大特点是阻燃，因此被广泛用于防火应用。但是聚氯乙烯在燃烧过程中会释放出氯化氢和其他有毒气体，例如二恶英。聚氯乙稀具有阻燃(阻燃值为40以上)、耐化学药品性高(耐浓盐酸、浓度为90%的硫酸、浓度为60%的硝酸和浓度20%的氢氧化钠)、机械强度及电绝缘性良好的优点。但其耐热性较差，软化点为80，于130开始分解变色，并析出HCI。工业聚氯乙烯树脂主要是非晶态结
12、构，但也包含一些结晶区域(约5%)，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70-71 ，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4.8-4.8万范围内，相应的数均相对分子质量为2-1.95万。而绝大多数工业树脂的重均相对分子质量在10-20万，数均相对分子质量在4.55-6.4万。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。2.2 近年来国内PVC行业发展PVC是一种热塑性树脂，是世界五
13、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，广泛应用于工业、农业、建筑、交通运输、电力电讯和包装等各领域。1998年我国PVC产量和表观需求量分别为160万吨和317万吨。截止到2011年12月份中国PVC现有产能达到了2162.2万吨（其中包括糊树脂74.2万吨）。在中国经济快速发展的过程中，2003-2007年的PVC行业发展达到了高峰期，其中2005年中国PVC产能增长率达到了历史性的46.4%新高。2007年之后，尤其是2008年的全球
14、经济危机爆发后，国内PVC行业的扩能步伐明显放缓，而且伴随着中国PVC产能基数的不断扩大，行业盈利能力也出现下降。2011年底，中国PVC行业的产能年增长率为近十年内的又一个低谷，回落至5.8%，仅比2008年经济危机时的4%增速高出1.8个百分点。 2012年中国PVC行业扩能统计数量在498万吨，而且上半年全部为电石法PVC的扩能投产，预计能力在284万吨。2012年国内PVC新增项目的投产依然集中在新疆、陕西等资源禀赋较强的省份。统计中发现，江西、江苏地区的PVC产能退出多为5-10万吨/年的小型电石法设备，因不具备采购电石上的地域优势又缺乏氯碱行业注重的规模优势，故被逐渐淘汰出市场。我
15、国聚氯乙烯的发展应以引进国外先进技术、选择我国市场前景广阔的硬制品和特殊牌号为主，这样既能满足化工建材的市场需求，又可替代进口，使我国聚氯乙烯工业得到健康发展。2.2.1 目前我国PVC行业的特点（1）产能过剩愈演愈烈，市场陷入恶性循环 其实我们一直在说，近期年国内PVC转入产能过剩的状态，那我们又如何证明呢。下面的图是2001-2008年中国国内PVC产能和表观需求量的变化对比图。从这里，我们可以明显地看出，早些年国内PVC是供不应求的，到2004年，国内PVC供需基本平衡；然而转入2005年国内PVC就已经进入产能过剩状态，且在接下来的几年间，产能过剩愈演愈烈。 目前国内PVC货源质量依然不能完全和进口料货源相抗衡外，再有就是引出了当前国内PVC行业最大的一个弊端之一 一行业竞争激烈导致企业盈利水平下降，盈利水平下降引发装置负荷过低。2008年国内PVC现有
