年产3万吨PVC聚合工段初步设计.docx

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年产3万吨PVC聚合工段初步设计

年产3万吨PVC聚合工段初步设计

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

ABSTRACT

PVCisasummaryofsyntheticresincopolymerbythepolymerizationofvinylchloridemonomer,oravarietyofothermonomers.ThisdesignistheinitialdesignofpolymerizationsectionwiththeannualPVCproductioncapacityof30,000tonsbysuspensionpolymerizationprocessbasedonvinylchloridemonomerasrawmaterial.Thedesignisfinishedaccordingtotheoutlineofdesignspecificationrequirementsofgraduationdesignbycollectinginformationonthechemicaldesign.Development,properties,purposeandtheselectionoftechnologyofPVCarebrieflyintroduced.ThesuspensionpolymerizationproductionofPVCisfocusedon.Onthebasisoftheorystudyandcombiningwithproductionpractice,theprocessandselectionoftheproductionmethodareknownwellandthematerialbalance,energybalanceandtheselectionofequipmentinprocessdesignaregrasped.

Keywords:

PVC;suspensionpolymerization;design

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。

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

2.1PVC性质

聚氯乙烯（PVC）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现有的装置产能在1560万吨，而国内PVC的实际产量仅为881.7万吨，行业平均开工率仅为55%左右。

随着市场竞争激烈的加剧，PVC生产企业的生存环境会愈加艰难。

（2）进口量逐步低减，出口量稳步上升近几年随国内PVC产能的不断增加，在满足国内需求的同时，有着成本优势的国内PVC在近几年的出口数量上呈上升趋势。

事实上，自2005年开始，我国PVC已经转入过剩状态，中国PVC也势必要积极寻求海外市场，以此来缓解国内的销售压力。

我国PVC主要出口到俄罗斯、印度等周边国家。

这几年中国PVC出口量稳步上涨。

尽管自2008年底开始，进口料货源有卷土重来之势，但这主要是因金融危机导致原油价格低位盘整，乙烯法PVC成本优势得以体现所致。

随着世界经济形势的逐步恢复，中国的电石法PVC在世界上依然占有一席之地。

（3）PVC进出口贸易形势悄然变化近几年我国PVC的主要出口国家集中在俄罗斯、印度和埃及等地，排名上并没有发生较大的调整。

然而从进口来源排名来看，日本和台湾等地货源因为要缴纳反倾销税，进口数量比例大幅缩减；泰国、印尼和美国、德国等东南亚和欧洲等地货源所占比例正在逐步增加。

依据目前金融危机的影响来看，如果原油价格仍徘徊的目前的相对低位，今年成本优势比较明显的东南亚和欧洲等国家货源所占的比例仍有增加的趋势。

（4）产品价格分析近几年我国PVC进口量很大，国内市场的PVC价格和国际市场的变化日趋同步。

2000年国内各地PVC市场价格稳定在7000-7500元/吨。

2001年，在国际市场价的影响下一路下跌，上半年约降至6450元/吨，下半年继续下降到5000元/吨左右。

2002年年初由2001年年底的低价位逐步回升，到4月份上升至6000元/吨左右，以后一直在此价位横盘整理。

2003年在反倾销的影响下，进口货源减少，而国产树脂增加有限，市场始终处于货源偏紧状态。

原料价格不断上涨，生产成本提高，也支撑市场价格的走高。

在2004年依然继续发展，其价格仍然是向上的走势，全年在8300元/吨上下波动。

。

（5）乙烯法PVC重新占据市场主导，电石法PVC企业生存艰难受金融危机的影响，自2008年下半年开始，原油价格长期在40-50美元/桶低位徘徊，乙烯法PVC的成本自然随之降低；而受制于国家产业政策的影响，电石法PVC成本一直居高不下。

以VCM单体法PVC生产企业为例，目前VCM单体价格在600美元/吨，是近半年以来的最高位，但折合到PVC的生产成本，也仅在6000元/吨上下。

相反，国内电石法PVC生产厂家面临生死抉择，下半年电石法PVC基本均处于亏损状态。

2008年11月初，国内PVC市场跌至5000元/吨的年最低点，而此时山东地区的电石到家价格仍在3200元/吨，以1.5吨电石的单耗计算，仅电石成本就接近5000元/吨，加之其余的原料、加工等费用，多数电石法厂家亏损千元以上。

PVC产能严重过剩，行业盈利水平下降随之而来，行业景气程度下降，PVC行业已经进入整合期。

2008年，在面对需求持续低迷，PVC产品价格连续下滑甚至一再探及成本线以下的低价时，国内一些产能规模小，资源优势不明显的PVC生产企业相继被迫停车，就已经很好的说明了这一问题。

随着行业整合的逐步深入，竞争力较弱的PVC生产企