年产8万吨聚氯乙烯聚合车间工艺设计毕业论文Word文件下载.docx

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2.1.3乳液聚合7...

2.1.4溶液聚合7...

2.2工艺技术的确定8..

2.2.1悬浮聚合生产工艺技术8..

2.2.2自由基聚合机理9..

2.2.3工艺流程简图1..0

2.3工艺流程简述及原辅料1..2

2.3.1工艺流程简述1..2

2.3.2生产用原辅料1..2

2.4产品介绍1..6.

2.5本章小结1..6.

第3章工艺计算1..7.

3.1计算依据1..7.

3.2物料衡算1..7.

3.2.1聚合釜1..7.

3.2.2离心机2..0.

3.2.3沸腾床2..1.

3.3热量衡算2..2.

3.3.1聚合釜2..2.

3.3.2沸腾床2..5.

3.4本章小结3..1.

第4章主要设备的选择3..2

4.1聚合釜3..2.

4.2离心机3..2.

4.3干燥器3..3.

4.4袋式除尘器3..3.

第5章厂区选址及本文附件3..5

5.1选址3..5.

5.2本文附件3..7.

5.2.1外文文献翻译及原文3..7

5.2.2厂区总平面布置图3..7

5.2.3带控制点工艺流程图3..7

5.2.4设备平面布置图3..7

结论3..8.

致谢3..9.

参考文献4..0.

附录A4..2.

附录B4..7.

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30〜50M3,3370年代开始发展大型聚合釜，一般为60〜80M，大的有130〜200M;

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8万吨PVC单体的工艺流程。

做到了理论与实际结合，真正做到学有所用。

在次设计过程中丰富了自我，也对VCM生产有了详细的了解。

1.3.2设计内容

1、确定生产8万吨PVC聚合工段生产工艺，绘制工艺流程框图、带控制点的工艺流程图。

2、完成年产8万吨PVC聚合工段的部分工艺计算，根据工艺计算确定部分生产设备的规格。

3、完成对标准设备的设备选型、非标准设备的设计，并对所选的设备进行校核。

4、完成生产车间的设备布置图，根据车间的大小设计出整个PVC聚合的厂区布置图。

第2章工艺路线的确定

2.1聚氯乙烯的聚合工艺技术

工业化生产聚氯乙烯时，根据树脂的用途，一般采用四种聚合方法：

悬浮聚合、本体聚合、乳液聚合（含微悬浮聚合）与溶液聚合。

氯乙烯四种聚合方法的比较见表2-1。

表2-1氯乙烯四种聚合方法的比较

项目

悬浮聚合

本体聚合

溶液聚合

乳液聚合

配方组成

单体、引发剂、分散剂、水

单体、引发剂

单体、引发剂、乳化剂、水

聚合场所

单体液滴内

本体内

溶液内

胶束与乳胶粒内

温度控制

容易

困难

聚合速率

较大

中等

小

大

分子量控制

较困难

生产特征

间歇生产

间歇操作

可连续生产

产物特性及主要用途

适合于注塑或挤塑树脂

聚合物纯净、硬质注塑品

涂料、黏合剂

2.1.1悬浮聚合

悬浮聚合是于分散剂存于下，借助搅拌把非水溶性单体分散成小液滴悬浮于水中进行的化学反应。

悬浮聚合是一种成熟的工艺技术，通常情况下，悬浮聚合过程中加入到聚合反应器和去离子水的悬浮液中，加入聚合引发剂的密封容器中，空气和真空除去溶解在该材料中的氯乙烯单体的高压釜中，升温的氧后，然后加入并搅拌聚合反应是不完整的单体提取，对浆料进行汽提，分离。

自从聚氯乙烯装置问世以来，聚氯乙烯悬浮聚合生产技术于基础理论与生产实践上都取得了巨大进步。

凡能进行本体聚合的单体一般多可进行悬浮聚合，此法的优点是水做分散介质，无毒安全，散热好，温度易控制；

由于产物是珠状或粉状的固体微粒，分离、干燥等后处理方便，适宜大规模生产。

主要缺点是分散剂易残留于聚合物中，而使其纯度与透明性降低。

2.1.2本体聚合

本体聚合是单体本身于不加溶剂与分散介质（通常为水）的条件下，

由少量引发剂光、热、辐射的作用下进行的聚合反应。

本体聚合的主要技术发展：

一是连续聚合法，该技术仅于研究阶段，因为技术问题不易工业化；

二是减轻或防止粘釜技术的研究，主要是釜壁涂布与添加助剂。

本体聚合的优点是产品纯度高，有利于制备透明与电性能好的产品，聚合设备也较简单。

另为，单体浓度高，聚合反应速率较快、产率高。

缺点是聚合体系由于无溶剂存于而黏度大，自加速现象显著，聚合热不易导出，体现温度难以控制。

因此会引起局部过热或暴聚而影响最后