年产12万吨聚氯乙烯的合成工艺设计Word文档下载推荐.docx

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2014年5月20日

设计说明

聚氯乙烯（PVC）是国内外高速发展的合成材料中5大热塑性合成树脂之一，以其价廉物美的特点，占合成树脂消费量的29%左右，仅次于聚乙烯（PE），居第二位。

它具有优良的耐化学腐蚀性、电绝缘性、阴燃性、物理及机械性能、抗化学药品性能、质轻、强度高且易加工、成本低等特点。

本设计是年产12万吨聚氯乙烯（PVC）的合成工艺，确定了聚氯乙烯的聚合工艺为悬浮聚合生产工艺，采用容积为70m3，塔高为5000mm，塔径为4000mm的反应釜。

在确定聚氯乙烯生产工艺的基础上进行了物料衡算，热量衡算及设备选型。

工艺设计不仅提高了产品质量和生产效益，而且使生产过程更加环保科学化。

绘制了相应的设计图纸，包括工艺流程图、物料衡算图、主装备图等。

关键词：

聚氯乙烯（PVC），悬浮聚合，物料衡算，热量衡算，聚合釜

Designspecification

Polyvinylchloride（PVC）istherapiddevelopmentofsyntheticmaterialsathomeandabroadinoneofthefivemajorthermoplasticsyntheticresin,withitssuperiorqualityandcompetitiveprice,thecharacteristicsofsyntheticresinconsumptionaccountedforabout29%,secondonlytopolyethylene（PE）,second.Ithasexcellentresistancetochemicalcorrosionresistance,electricalinsulation,smoldering,physicalandmechanicalproperties,chemicalresistance,lightweight,highstrengthandeasyprocessing,lowcost,etc.Thedesignisanannualoutputof120000tonsofpolyvinylchloride（PVC）synthesisprocess,theproductionprocessofpolymerizationprocessofpolyvinylchlorideforsuspension.thevolumeis70m3,heightis5000mm,thediameterofthecolumnfor4000mmreactor.IndeterminingthePVCproductiontechnologyonthebasisofmaterialbalance,heatbalanceandtheequipmentselection.Processdesignnotonlyimprovestheproductqualityandproductionefficiency,butalsomaketheproductionprocessmoreenvironmentalscience.

Drawthecorrespondingdrawings,includingtheprocessflowdiagram,materialbalancediagramandmainequipmentfigure,etc.

KEYWORDS:

PVC，Suspensionpolymerization，Materialbalance，Heatbalance，Polymerizingpot

1总论

1.1概述

1.1.1意义与作用

由于它具有优良的耐化学腐蚀性、电绝缘性、阴燃性、物理及机械性能、抗化学药品性能、质轻、强度高且易加工、成本低，可通过模压、层合、注塑、挤塑、压延、吹塑中空等方式进行加工，是一种能耗少、生产成本低的产品。

因而聚氯乙烯（PVC）制品广泛用于工业、农业、建筑、电子电气、交通运输、电力、电讯和包装及人们生活中的各个领域。

聚氯乙烯（PVC）硬质制品可代替金属制成各种工业行材、门窗、管道、阀门绝缘板及防腐材料等，还可以做收音机、电话、电视机、蓄电池外壳及家具、玩具等。

其轻质品可制成薄膜[1]用以制作雨披、台布、包装材料以及农膜，还可制成人造革、电线、电缆等的绝缘层。

因此聚氯乙烯具有广泛的应用前景，所以聚氯乙烯的合成工艺需要进行深入的研究。

由于电石法聚氯乙烯生产技术是一种传统工艺，从HCl气体合成、C2H2的生成、脱水，混合、预热到催化转化，工艺和设计都没什么改进。

本设计目的在于添加了氯乙烯气相脱水工艺，根据既定的工艺路线和工艺条件，采用相关的单元过程及单元操作，设计出优化的工艺流程并根据工艺条件选择出合适的设备，以达到提高产品质量和生产效益的要求。

本课题对传统电石法聚氯乙烯的设计进行改进，不仅提高了生产效率，提高了氯乙烯单体的产量和质量，延长了设备的使用寿命，减少物料的损失，而且使生产过程中更加环保科学化。

1.1.2国内外的现状及发展前景

聚氯乙烯（PVC）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。

2006年我国PVC生产能力约为972万吨，产量为920万吨，净进口量达151万吨，消费年增长率在9.5％左右。

随着节水灌溉、建筑化学建材、包装、电子电气、汽车等下游行业对PVC需求的快速增长，未来几年我国对聚氯乙烯（PVC）的需求仍将保持较高的增长速度。

2007年全球PVC消费量约为3100万吨，预计到2020年我国PVC树脂的需求量将达到2160万吨。

预计到2020[2]年全球PVC的需求量将达到4600万吨。

1.1.3产品性质与特点

中文名称：

聚氯乙烯

英文名称：

Polyvinylchloridepolymer

简称：

PVC

玻璃转变温度:

87℃　　

熔点:

212℃

　　导热率（λ）:

0.16W/m·

K

　　热容（c）:

0.9kJ/（kg·

K）

　　吸水率:

0.04-0.4%

聚氯乙稀是一种无毒、无臭的白色粉末。

电绝缘性优良，一般不会燃烧，在火焰上能燃烧并放出HCl，但离开火焰即自熄，是一种“自熄性”、“难燃性”物质。

主要用于生产透明片[3]、管件、金卡、输血器材、软、硬管、板材、门窗、异型材、薄膜、电绝缘材料、电缆护套、输血料等。

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）[4]、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。

　　聚氯乙烯由氯乙烯单体通过自由基聚合而成，聚合度n一般在500-20000范围内，其分子结构式如下：

从产品分类看，PVC属于三大合成材料（合成树脂、合成纤维、合成橡胶）中的合成树脂类，其中包括五大通用树脂，聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS、ABS树脂。

1.1.4聚氯乙烯的主要用途

　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摄氏度以上塑化而成。

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透明片材

　　PVC中加冲击改性剂和有机锡稳定剂，经混合、塑化、压延而成为透明的片材。

利用热成型可以做成薄壁透明容器或用于真空吸塑包装，是优良的包装材料和装饰材料―如月饼包装盒。

　6.PVC糊树脂

　　将PVC分散在液体增塑剂中，使其溶胀塑化而成增塑溶胶，通常用乳液或微悬浮树脂，还需加稳定剂、填料、着色剂等，经充分搅拌，脱气泡后，配成PVC糊，再用进、浸渍、浇铸或搪塑等加工成各种制品。

如衣架、工具手柄、圣诞树等。

　7.PVC硬板和板材

　　PVC中加入稳定剂、润滑剂和填料，经混炼后，用挤出机可挤出各种口径的硬管、异型管、波纹管，用作下水管、饮水管、电线套管或楼梯扶手。

将压延好的薄片重叠热压，可制成各种厚度的硬质板材。

板材可以切割成所需的形状，然后利用PVC焊条用热空气焊接成各种耐化学腐蚀的贮槽、风道及容器等。

　8.PVC其他

　　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。

1.1.5产品的生产方法概述

聚氯乙烯由氯乙烯单体通过自由基聚合而成，聚合度n一般在500--20000范围内，其分子结构式如下：

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。

本实验设计采用悬浮发生产聚乙烯。

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[5]。

1.2厂址选择

厂址选择是基本建设前期工作的重要组成部分，是根据国民经济建设计划和工业布局的要求，选择和确定工厂的建设位置。

一个工厂厂址选择是否合理，将对建厂速度，建设投资，对项目建成后的经济效益，社会效益和环境效益的发挥，对轻化工业的合理布局和地区经济文化的发展具有深远意义，所以厂址选择是一项政策性和科学性很强的综合性工作。

厂址选择的基本原则：

厂址选择必须遵守国家法律法规，贯彻执行国家方针、政策，坚持基本建设程序，符合国家长远规划及行政布局、国土开发整治规划、城镇发展规划。

从全局出发，正确处理工业与农业、城市与乡村、远期与近期以及协作配套等各种关系，并因地制宜，节约用地，不占或少占耕地及林地。

注意资源合理开发和综合利用、节约能源、节约劳动力；

注意环境保护和生态平衡、保护风景和名胜古迹；

同时，还要做到有利生产、方便生活、便于施工，并提供有多个可供选择的方案进行比较和评价。

厂址选择的一般要求[6]：

1.场地地形：

要满足生产工艺流程，运输要求和留有适当的发展余地。

便于排除雨水，不受洪水，海潮的影响或大型水坝溃坝的威胁。

2.区域地质和工程地质：

要避开地震断层及大断裂交汇区和基本烈度高于八度（不包括八度）的地震区（若必须在地震区选厂时，应慎重选择对抗地震有利的地形）。

3.