年产8万吨聚氯乙烯聚合车间生产工艺设计学士学位论文.docx

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年产8万吨聚氯乙烯聚合车间生产工艺设计学士学位论文

年产8万吨聚氯乙烯聚合车间生产工艺设计

摘要

PVC是一种常用的化工原料，是氯碱工业优先考虑用来平衡氯气的产品。

它具有阻燃、防腐、抗水及抗化学品腐蚀性、更好的机械性能和电绝缘性能。

聚氯乙烯的重要性还在于其单独占有世界总氯消费量的35%,同时聚氯乙烯对氯碱平衡起着关键的杠杆作用。

如今，国内外主要采用悬浮聚合的方法生产聚氯乙烯。

聚合过程是聚氯乙烯生产系统的重要环节，它的任务是将合成其他工序送来的氯乙烯单体在引发剂与分散剂的作用下聚合成为聚氯乙烯树脂。

然后经过一系列的过滤、汽提、干燥等过程将PVC树脂处理成符合要求的产品。

本设计是以哈尔滨华尔化工的实际生产为依据。

本次设计介绍了聚合工艺的原理及计算与工艺设计，该厂由过去的年产1.5万吨聚氯乙烯，扩建为年产8万吨。

对采用悬浮法年产8万吨聚氯乙烯厂聚合车间各工序进行简要分析，确定工艺技术流程，确定蒸汽及冷却水的用量，同时进行离心机与干燥过程的物料衡算。

确定完成生产任务所需的聚合釜的台数（70m3釜4台并联工作），对主要设备进行选型，并绘制设备图、工艺流程图及车间布置图。

关键词氯乙烯；聚合；设计；设备选型

80,000tonsofPVCplantproductionareapolymerizationprocessdesign

Abstract

PVCisanimportantchemicalrawmaterials,thechloral-alkaliindustryisapriorityforthebalanceofchlorineproducts.Itisfireretardant,weathering,anti-corrosion,anti-corrosivechemicalsandwater,goodmechanicalpropertiesandelectricalinsulationpropertiesofmerit.PVCistheimportantofitsseparatechlorineoccupytheworld'stotalconsumptionof35percent,whilethechloral-alkalibalanceofPVCplaysakeyroleasalever.

Atpresent,themajordomesticandforeignPVCproducedbypolymerization.PolymerizationprocessPVCproductionsystemisanimportantaspectofitsmandateistobringtheprocessofvinylchloridemonomerandtheinitiatoroftheemulsifierunderPVCpolymerlatex.Thenafteraseriesoffilters,stripping,dryingprocesswillbedealtwithastomeettherequirementsoflatexproducts.

ThisdesignisHarbinWaldorfChemicalCo.,Ltd.basedontheactualproduction,.Thefocusofthisdesignistheprincipleandpolymerizationprocess,theplantfromthepreviousyear15,000tonsofPVC,withanannualoutputoftheexpansionof30,000tons.Theuseoflatexwithanannualoutputof30,000tonsofPVCplantpolymerizationprocessesoftheworkshopwithabriefanalysis,processtodeterminethesteamandcoolingwaterusage,whileacentrifugeanddryingprocessthematerialbalance.DeterminedtocompleteproductiontasksforthepolymerizationNumber（70mkettlefourparallelwork）,andthemajorequipmentdesignandselection,andthemappingthestructureoftheequipment,processflowchartandworkshoplayout.

KeywordsPVC;Polymerization;Design;EquipmentSelection

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第1章绪论

1.1概述

聚氯乙烯（PVC）笼统指的是具有重复单元的氯乙烯均聚物与具有少量其他共聚单体（如乙酸乙烯酯、偏氯乙烯等）的共聚物。

这一术语不仅指的是聚合物本身，还包括这些树脂与助剂（如稳定剂、增塑剂及填料）组成的配混物以及采用多种各样的加工方法所加工成的多种各样的最后的制品。

聚氯乙烯由在于大分子结构中引入了氯原子，使其于许多物化性能及机械性能（如透明性、耐析性、难燃性、耐腐蚀性）及力学性能等方面优于聚烯烃，成为当今价廉物美的通用树脂品种。

由于60年代完成从经典的电石乙炔法向石油乙烯二步氧氯化法工艺技术路线的转换；以及装置趋于大型化及自动化；聚氯乙烯加工技术（主要是稳定剂等助剂）及设备的开发，使聚氯乙烯（主要是均聚物）于建材等硬制品方面开拓了广阔的市场，促进了聚氯乙烯工业的发展，使其成为在氯碱工业中优先考虑用来平衡氯气的产品。

聚氯乙烯树脂是于1931年由德国法本公司采用乳液聚合工艺技术首先实现工业化生产的，随着加工工艺技术的不断进展，对产品的性能要求越来越高，特别是糊树脂得到广泛的应用后，世界各国对聚氯乙烯糊树脂的生产工艺技术不断进行改进。

1936年，德国布纳于乳液聚合的基础上开发连续乳液聚合工艺技术；1966年，法国罗纳·普朗克公司于乳液聚合与悬浮聚合的基础上开发微悬浮聚合（MSP-1）工艺技术；1974年开发了种子微悬浮聚合（MSP-2）工艺技术，然后又于1974年开发了种子微悬浮聚合（MSP-3）工艺技术。

1986年，美国西方石油公司又于乳液聚合与微悬浮聚合的基础上开发混合聚合的生产工艺技术。

如今，世界上采用乳液聚合生产的树脂，占据氯乙烯树脂生产总量的10%；采用微悬浮聚合生产的树脂，占据氯乙烯树脂生产总量的4%。

1.2国内外聚氯乙烯市场供需状况及发展趋势

1.2.1国外状况

世界聚氯乙烯行业的发展趋势为：

调整机构，组建大型公司或跨国公司，开展多种经营，向规模经济要效益。

面对市场萧条形势，欧美关闭了不少旧的生产装置，采取更新设备与新建具有先进水平的大型聚氯乙烯装置措施。

据介绍，新建装置规模大，消耗低，生产成本旧装置降低40％。

日本与韩国也经过关停并转，再度优化产业结构。

使聚氯乙烯产品供需更加平衡，避免无序竞争，提高整个生产过程的经济效益。

追求新技术一直是聚氯乙烯领域的长期目标。

多年来，聚氯乙烯工艺技术过程变化不大，尽管原油价格不断飙升，但由于不断的提高生产装备水平与操作控制水平，实施计算自动化控制，向生产效率与产品质量要效益，大幅度降低能耗、原材料消耗，从而降低成本,使生产仍然有利可图。

其中聚合釜是生产聚氯乙烯树脂的最关键设备，国外于聚合釜的研究开发方面经历追求大型化到讲究高效合理化的发展过程。

日本于20世纪40年代使用1～4M3聚合釜，50年代使用10～20M3,60年代使用30～50M3，70年代开始发展大型聚合釜，一般为60～80M3，大的有130～200M3；美国从11M3发展到90～180M3，而德国有200M3聚合釜。

实践证明，超大型釜有利于简化操作，减少辅助设备，降低氯乙烯排放，对增加生产强度、降低消耗、稳定质量起到作用。

具体措施：

一是完善和同源物种水平上，以聚合延长高或低的程度;二是各种各种特殊材料的开发混合成分，使应用程序更加经济合理;第三，为满足市场需求，不断推出的PVC新品种改良如此普遍，以产品开发，工程或功能的性能。

1.2.2国内状况

中国聚氯乙烯生产企业要集中于华北、西北与华东等的，厂家依附北方的资源优势，降低生产成本；但如今国内聚氯乙烯下游制品企业主要集中于长三、珠三角与渤海的区，供求的区域失衡使得运输成为聚氯乙烯行业关注的重点。

在如今国内运力遍紧张与运费上调的情况下，如何解决物流问题将于很大程度上影聚氯乙烯企业的发展。

作为中国消费最大的合成通用树脂，近年来于化工、建筑、日用品等行业带动下，聚氯乙烯的市场需求与日俱增。

受利益驱动，各的纷纷上马聚氯乙烯生产项目。

此外，2003年中国对产自美国、韩国、日本、俄罗斯及中国台湾的区的产品实施反倾销，国内产企业也得到喘息机会。

截至2005年底，中国聚氯乙生产能力与产量均仅次于美国而居世界第二，而消费量则超过美国位居世界之首。

据不完全统计，2006年我聚氯乙烯产能达到1273万吨，同比增加30％。

中国聚氯乙烯工业化生产已有进50年的历史，近10年随着国民经济持续高速增加以建筑业与聚氯乙烯加工业对聚氯乙烯消费的大幅度拉动，国内聚氯乙烯工业有相当大的发展。

1995～2005年，中国聚氯烯生产能力与产量年均增加率分别为16.3％与15.5％。

截至2006年底，中国聚氯乙烯生产企业80多家，生产能力达1273万吨/年，产量824万吨，全国聚氯烯生产厂平均规模超过12万吨/年。

从聚氯乙烯生产工艺技术分布看，由于资源条不一样、的区差异，中国聚氯乙烯生产路明显有不一样的倾向性或的域性。

石化系统及相关企业与合资企业的聚氯乙烯生产全部采用乙烯法，华北、华东的区沿海沿江企业的聚氯乙烯生产采用乙烯或电石法；而西部、中部的区则全部采用电石法生产聚氯乙烯。

总之，我国聚氯乙烯生产工艺技术以电石法为主，生产装置模普遍偏小，聚氯乙烯生产企业多通过外购主要原料进行生产，上下游一体化的装置较少，绝大多数企业不具备原料优势，因而原料价格的大幅度荡将大大压缩企业的盈利空间。

1.3设计目的及内容

1.3.1设计目的

PVC是由液态的氯乙烯单体经悬浮聚合而成，其中悬浮工艺大约占91％的比例。

在世界PVC总产量中均聚物也占有大约90％的比例。

PVC是应用最广泛的树脂，可以生产强度和硬度大的硬质制品，如管材和管件、包装片材和门窗等。

加入一定额增塑剂后也可以制造柔软的产品，如薄膜、片材、地板、电线电缆、涂层、合成革和其它消费性产品。

现在硬质制品目前约占PVC总消费量的66~70％，往后PVC消量进一步增长的领域主要是在硬质制品应用领域。

目前PVC在建筑领域中的消费量占总消费量一半以上。

氯乙烯是PVC聚合的单体，是聚氯乙烯的基本原料。

在引发剂的作用下，易聚合成聚氯乙烯树脂。

氯乙烯也会和其它不饱和的化合物发生共聚，生成高聚物，这些高聚物可在工业上和日用品生产上具有广泛的应用。

因此，VCM的生产在化工生产中占有重要的地位。

本设计根据设计要求设计出