年產(chǎn)326萬(wàn)噸聚氯乙烯聚合工段的設(shè)計(jì)

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目: 年產(chǎn)3.26萬(wàn)噸聚氯乙烯聚合工段 的設(shè)計(jì)院 系: 化學(xué)與化工學(xué)院 專(zhuān) 業(yè): 化學(xué)工程與工藝 班 級(jí): 07化工本2 學(xué)生姓名: 閆素娜 指導(dǎo)教師: 張合昌 論文提交日期： 2011年 月 日論文答辯日期： 2011年 月 日內(nèi)容摘要 本文講述了我國(guó)聚氯乙烯工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程和目前狀況，包括原料路線(xiàn)、工藝設(shè)備、聚合方法等。本設(shè)計(jì)采用懸浮法生產(chǎn)聚氯乙烯，介紹了采用懸浮法生產(chǎn)PVC樹(shù)脂工聚合機(jī)理，工藝過(guò)程中需要注意的問(wèn)題，包括質(zhì)量影響因素，工藝條件及合成工藝中的各種助劑選擇，對(duì)聚合工藝過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的敘述。并且從物料衡算、熱量衡算和設(shè)備計(jì)算和選型三個(gè)方面進(jìn)行準(zhǔn)確的工藝計(jì)算，對(duì)

2、三廢的處理回收等進(jìn)行了敘述，畫(huà)出了整個(gè)工藝的流程圖。關(guān)鍵詞 ：聚氯乙烯； 生產(chǎn)技術(shù)； 懸浮法； 乙炔法； 乙烯法； 防粘釜技術(shù)；目 錄引言4第一章 總論61.1 國(guó)內(nèi)外 pvc發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展趨勢(shì)61.2 單體合成工藝路線(xiàn)7乙烯路線(xiàn)7乙炔路線(xiàn)81.3聚合工藝實(shí)踐方法8懸浮聚合生產(chǎn)工藝9乳液聚合生產(chǎn)工藝91.4最佳的配方、后處理設(shè)備的選擇10配方的選擇10后處理設(shè)備側(cè)選擇101.5 防粘釜技術(shù)121.6原料及產(chǎn)品性能131.7 聚合機(jī)理14鏈反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理14自由基聚合機(jī)理141.7.3 成粒機(jī)理與顆粒形態(tài)151.8影響聚合及產(chǎn)品質(zhì)量的因素161.9工藝流程敘述17加料系統(tǒng)17聚合系統(tǒng)18回收系統(tǒng)

3、19干燥系統(tǒng)20第二章 工藝計(jì)算202.1物料衡算20聚合釜202.1.2 混料槽242.1.3離心機(jī)252.1.4 沸騰床262.1.5包裝272.2熱量衡算28聚合釜28沸騰床的熱量計(jì)算332.3 設(shè)備的計(jì)算及選型392.3.1 聚合釜392.3.2 混料槽412.3.3 離心機(jī)412.3.4 內(nèi)熱式沸騰床的計(jì)算422.3.5 泵、鼓風(fēng)機(jī)、過(guò)濾器47第三章非工藝部分503.1三廢處理情況503.1.1熱水的綜合利用50尾氣的回收利用50結(jié)束語(yǔ)51引言 聚氯乙烯(PVC)是5大通用塑料之一,具有耐腐蝕、電絕緣、阻燃性和機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)異性能,廣泛用于工農(nóng)業(yè)及日常生活等各個(gè)領(lǐng)域,尤其是近年來(lái)建筑

4、市場(chǎng)對(duì)PVC產(chǎn)品的巨大需求,使其成為具備相當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)塑料品種。 PVC糊樹(shù)脂自20世紀(jì)30年代開(kāi)發(fā)以來(lái),已有近70年的歷史。目前全世界PVC糊樹(shù)脂總生產(chǎn)能力約200萬(wàn)t/a,其中,西歐是PVC糊樹(shù)脂生產(chǎn)廠(chǎng)家最多、產(chǎn)量最大的地區(qū)。我國(guó)聚氯乙烯工業(yè)起步于于50年代，僅次于酚醛樹(shù)脂是最早工業(yè)化生產(chǎn)的熱塑性樹(shù)脂，第一個(gè)PVC裝置于1958年在錦西化工廠(chǎng)建成投產(chǎn)，生產(chǎn)能力為3000噸年。此后全國(guó)各地的PVC裝置相繼建成投產(chǎn)，到目前為止，我國(guó)有PVC樹(shù)脂生產(chǎn)企業(yè)80余家，遍布全國(guó)29個(gè)省、市、自治區(qū)，總生產(chǎn)能力達(dá)220萬(wàn)噸年7075萬(wàn)t/a。PVC樹(shù)脂在我國(guó)塑料工業(yè)中具有舉足輕重的地位，同時(shí)PVC作為

5、氯堿工業(yè)中最大的有機(jī)耗氯產(chǎn)品，對(duì)維持氯堿工業(yè)的氯堿平衡具有極其重要的作用。 本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)量3.26萬(wàn)噸聚氯乙烯車(chē)間聚合工段工藝。本次設(shè)計(jì)采用了氯乙烯單體懸浮聚合工藝。介紹了PVC的聚合工藝，及合成聚氯乙烯的流程和設(shè)備，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)工藝做出了詳細(xì)的敘述。第一章 總論1.1 國(guó)內(nèi)外 pvc發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展趨勢(shì)聚氯乙烯（ PVC）是五大熱塑性合成樹(shù)脂之一，塑料制品是最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的品種之一。可通過(guò)模壓、層合、注塑、擠塑、壓延、吹塑中空等方式進(jìn)行加工，而且具有較好的機(jī)械性能、耐化學(xué)腐蝕性和難燃性等特點(diǎn)，以其低廉的價(jià)格和非常突出的性能而廣泛地用于生產(chǎn)板材、門(mén)窗、管道和閥門(mén)等硬制品，也用于生產(chǎn)人造革、薄膜、電

6、線(xiàn)電纜等軟制品。近年來(lái)，盡管在發(fā)達(dá)國(guó)家受到來(lái)自環(huán)保等多方面的壓力，但世界對(duì)的總需求量仍出現(xiàn)穩(wěn)定的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。我國(guó)聚氯乙烯(PVC)工業(yè)起步于50年代，僅次于酚醛樹(shù)脂是最早工業(yè)化生產(chǎn)的熱塑性樹(shù)脂，第一個(gè)PVC裝置于1958年在錦西化工廠(chǎng)建成投產(chǎn)，生產(chǎn)能力為3000噸年1。此后全國(guó)各地的PVC裝置相繼建成投產(chǎn)，到目前為止，我國(guó)有PVC樹(shù)脂生產(chǎn)企業(yè)80余家，遍布全國(guó)29個(gè)省、市、自治區(qū)，總生產(chǎn)能力達(dá)220萬(wàn)噸年。1992 年，世界 生產(chǎn)能力約為二千二百萬(wàn)噸，需求量為1900萬(wàn)噸 ；2002 年世界總產(chǎn)能約為三千四百萬(wàn)噸，消費(fèi)量約為二千八百萬(wàn)噸；2009年世界生產(chǎn)能力已上升到約三千九百萬(wàn)噸，需求量約為三

7、千七百萬(wàn)噸；2010 年世界生產(chǎn)能力為 4300萬(wàn)噸 ，需求量4200 萬(wàn)噸 。盡管目前世界對(duì)PVC的生產(chǎn)和使用存在許多爭(zhēng)議，特別在歐洲，對(duì)PVC 生產(chǎn)和制品的環(huán)保制約政策越來(lái)越嚴(yán)厲，但由于性能優(yōu)良，生產(chǎn)成本低廉，仍具有較強(qiáng)的活力，特別在塑料門(mén)窗、塑料管道等建材領(lǐng)域。PVC由氯乙烯(VCM)聚合而成，工業(yè)生產(chǎn)一般采用4種聚合方式：懸浮聚合、本體聚合、乳液聚合(禽微懸浮聚合)、溶液聚合。其中懸浮法PVC(SPVC)樹(shù)脂產(chǎn)量最高，占80，其次是乳液法PVC(EPVC)，本體法PVC(MPVC)。VCM懸浮聚合是以水為介質(zhì)，加入VCM、分散劑、引發(fā)劑、pH值調(diào)節(jié)劑等，在攪拌和一定溫度條件下進(jìn)行聚合反

8、應(yīng)；VCM本體聚合僅在VCM和引發(fā)劑存在下進(jìn)行，無(wú)分散劑、表面活性劑等助劑；VCM乳液聚合在VCM、引發(fā)劑、乳化劑、H2O以及其他助劑存在下進(jìn)行而VCM溶液聚合是在VCM、；引發(fā)劉和溶劑存在下進(jìn)行，這種方法有溶劑回收和殘留污染問(wèn)題，并且生產(chǎn)成本高，該方法已逐漸被懸浮法聚合或乳液法聚合代。目前，生產(chǎn)PVC樹(shù)脂主要采用懸浮法，少量采用乳液法及本體法。PVC可分為硬PVC和軟PVC。其中硬PVC大約占市場(chǎng)的2/3，軟PVC占1/3。軟PVC一般用于地板、天花板以及皮革的表層，但由于軟PVC中含有柔軟劑(這也是軟PVC與硬PVC的區(qū)別)，容易變脆,不易保存，所以其使用范圍受到了局限。硬PVC不含柔軟劑

9、，因此柔韌性好，易成型，不易脆，無(wú)毒無(wú)污染，保存時(shí)間長(zhǎng)，因此具有很大的 開(kāi)發(fā)應(yīng)用價(jià)值。下文均簡(jiǎn)稱(chēng)PVC。軟質(zhì)PVC多用來(lái)做成真空吸塑薄膜，用于各類(lèi)面板的表層包裝，所以又被稱(chēng)為裝飾膜、附膠膜，應(yīng)用于建材、包裝、醫(yī)藥等諸多行業(yè)。其中建材行業(yè)占的比重最大，為60%，其次是包裝行業(yè)，還有其他若干小范圍應(yīng)用的行業(yè)。中國(guó)聚氯乙烯工業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景,中國(guó)地大物博、人口眾多,為聚氯乙烯產(chǎn)品提供了廣大的市場(chǎng)。在進(jìn)入21世紀(jì)以后,我們要學(xué)習(xí)和借鑒國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)和發(fā)展模式,結(jié)合我國(guó)的具體情況,發(fā)展我國(guó)的聚氯乙烯工業(yè)。我們要發(fā)揮全行業(yè)的力量,克服前進(jìn)過(guò)程中的各種困難,一定能夠在較短的時(shí)間內(nèi)趕上世界聚氯乙烯工業(yè)的先

10、進(jìn)水平4。1.2 單體合成工藝路線(xiàn)1.2.1乙烯路線(xiàn) 乙烯氧氯化法由美國(guó)公司Goodrich 首先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，該工藝原料來(lái)源廣泛，生產(chǎn)工藝合理，目前世界上采用本工藝生產(chǎn)的產(chǎn)能VCM約占總產(chǎn)能的VCM 95%以上。乙烯氧氯化法的反應(yīng)工藝分為乙烯直接氯化制二氯乙烷（EDC）、乙烯氧氯化制EDC和EDC裂解3個(gè)部分，生產(chǎn)裝置主要由直接氯化單元、氧氯化單元、EDC裂解單元、EDC 精制單元和VCM單元精制等工藝單元組成。乙烯和氯氣在直接氯化單元反應(yīng)生成EDC。乙烯、氧氣以及循環(huán)的HCl在氧氯化單元生成EDC。生成的粗EDC在EDC精制單元精制、提純。然后在精EDC 裂解單元裂解生成的產(chǎn)物進(jìn)入VCM

11、單元，VCM精制后得到純VCM產(chǎn)品，未裂解的EDC返回EDC精制單元回收，而HCl則返回氧氯化反應(yīng)單元循環(huán)使用。直接氯化有低溫氯化法和高溫氯化法； 氧氯化按反應(yīng)器型式的不同有流化床法和固定床法， 按所用氧源種類(lèi)分有空氣法和純氧法；EDC裂解按進(jìn)料狀態(tài)分有液相進(jìn)料工藝和氣相進(jìn)料工藝等。具有代表性的 司的Inovyl工藝是將乙烯氧氯化法提純的循環(huán) EDC和VCM直接氯化的 EDC在裂解爐中進(jìn)行裂解生產(chǎn)VCM 。HCl經(jīng)急冷和能量回收后，將產(chǎn)品分離出 HCl（循環(huán)用于氧氯化）、高純度VCM和未反應(yīng)的EDC（循環(huán)用于氯化和提純）。來(lái)自VCM裝置的含水物流被汽提，并送至界外處理，以減少?gòu)U水的生化耗氧量（

12、BOD）。采用該生產(chǎn)工藝，乙烯和氯的轉(zhuǎn)化率超過(guò)98%，目前世界上已經(jīng)有50多套裝置采用該工藝技術(shù)，總生產(chǎn)能力已經(jīng)超過(guò)470萬(wàn)噸/年6。1.2.2乙炔路線(xiàn) 原料為來(lái)自電石水解產(chǎn)生的乙炔和氯化氫氣體，在催化劑氧化汞的作用下反應(yīng)生成氯乙烯。 具體工藝為：從乙炔發(fā)生器來(lái)的乙炔氣經(jīng)水洗一塔溫度降至35以下，在保證乙炔氣柜至一定高度時(shí)，進(jìn)入升壓機(jī)組加壓至80kpa·G左右，加壓后的乙炔氣先進(jìn)入水洗二塔深度降溫至10以下，再進(jìn)入硫酸清凈塔中除去粗乙炔氣中的S、P等雜質(zhì)。 最后進(jìn)入中和塔中和過(guò)多的酸性氣體，處理后的乙炔氣經(jīng)塔頂除霧器除去飽和水分，制得純度達(dá)98.5%以上，不含S、P的合格精制乙炔氣送

13、氯乙烯合成工序。 乙炔法路線(xiàn)VCM 工業(yè)化方法，設(shè)備工藝簡(jiǎn)單，但耗電量大，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。目前，該方法在國(guó)外基本上已經(jīng)被淘汰，由于我國(guó)具有豐富廉價(jià)的煤炭資源，因此用煤炭和石灰石生成碳化鈣電石、然后電石加水生成乙炔的生產(chǎn)路線(xiàn)具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)，我國(guó)的VCM 生產(chǎn)目前仍以乙炔法工藝路線(xiàn)為主。乙炔與氯化氫反應(yīng)生成 可采用氣相或液VCM相工藝，其中氣相工藝使用較多5。本設(shè)計(jì)采用乙烯路線(xiàn)生產(chǎn)氯乙烯單體。1.3聚合工藝實(shí)踐方法 目前,世界上PVC的主要生產(chǎn)方法有4種:懸浮法、本體法、乳液法和微懸浮法。其中以懸浮法生產(chǎn)的PVC占PVC總產(chǎn)量的近90%,在PVC生產(chǎn)中占重要地位,近年來(lái),該技術(shù)已取得突破性進(jìn)展

14、。1.3.1懸浮聚合生產(chǎn)工藝因采用懸浮法PVC生產(chǎn)技術(shù)易于調(diào)節(jié)品種，生產(chǎn)過(guò)程易于控制，設(shè)備和運(yùn)行費(fèi)用低，易于大規(guī)模組織生產(chǎn)而得到廣泛的應(yīng)用，成為諸多生產(chǎn)工藝中最主要的生產(chǎn)方法。懸浮聚合法的典型生產(chǎn)工藝過(guò)程是將單體、水、引發(fā)劑、分散劑等加入反應(yīng)釜中，加熱，并采取適當(dāng)?shù)氖侄问怪３衷谝欢囟认逻M(jìn)行聚合反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后回收未反應(yīng)單體，離心脫水、干燥得產(chǎn)品。 工藝特點(diǎn)：懸浮聚合法生產(chǎn)聚氯乙烯樹(shù)脂的一般工藝過(guò)程是在清理后的聚合釜中加入水和懸浮劑、抗氧劑,然后加入氯乙烯單體,在去離子水中攪拌,將單體分散成小液滴,這些小液滴由保護(hù)膠加以穩(wěn)定,并加入可溶于單體的引發(fā)劑或引發(fā)劑乳液,保持反應(yīng)過(guò)程中的反應(yīng)速度平穩(wěn)

15、,然后升溫聚合,一般聚合溫度在4570之間。使用低溫聚合時(shí)(如4245),可生產(chǎn)高分子質(zhì)量的聚氯乙烯樹(shù)脂；使用高溫聚合時(shí)(一般在6271)可生產(chǎn)出低分子質(zhì)量(或超低分子質(zhì)量)的聚氯乙烯樹(shù)脂。近年來(lái),為了提高聚合速度和生產(chǎn)效率,國(guó)外還研究成功兩步懸浮聚合工藝,一般是第一步聚合度控制在600左右,在第二步聚合前加入部分新單體繼續(xù)聚合。采用兩步法聚合的優(yōu)點(diǎn)是顯著縮短了聚合周期,生產(chǎn)出的樹(shù)脂具有良好的凝膠性能、模塑性能和機(jī)械強(qiáng)度?，F(xiàn)在懸浮法聚氯乙烯品種日益廣泛,應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣,除了通用型的樹(shù)脂外,特殊用途的專(zhuān)用樹(shù)脂的開(kāi)發(fā)越來(lái)越引起PVC廠(chǎng)家的關(guān)注,球形樹(shù)脂、高表觀密度建材專(zhuān)用樹(shù)脂、消光樹(shù)脂、超高(或

16、超低)分子質(zhì)量樹(shù)脂等已成為開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。1.3.2乳液聚合生產(chǎn)工藝氯乙烯乳液聚合方法的最終產(chǎn)品為制造聚氯乙烯增塑糊所用的的聚氯乙烯糊樹(shù)脂（E-PVC），工業(yè)生產(chǎn)分兩個(gè)階段：第一階段氯乙烯單體經(jīng)乳液聚合反應(yīng)生成聚氯乙烯膠乳，它是直徑0.13微米聚氯乙烯初級(jí)粒子在水中的懸浮乳狀液。第二階段將聚氯乙烯膠乳，經(jīng)噴霧干燥得到產(chǎn)品聚氯乙烯糊樹(shù)脂，它是初級(jí)粒子聚集而成得的直徑為1100微米，主要是2040微米的聚氯乙烯次級(jí)粒子。這種次級(jí)粒子與增塑劑混合后，經(jīng)剪切作用崩解為直徑更小的顆粒而形成不沉降的聚氯乙烯增塑糊，工業(yè)上稱(chēng)之為聚氯乙烯糊。1.4最佳的配方、后處理設(shè)備的選擇配方的選擇單體： 氯乙烯純度99.98

17、%以上。分散劑： 主分散劑主要是纖維素醚和部分水解的聚乙烯醇。纖維素應(yīng)為水溶性衍生物，如甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素等，聚乙烯醇應(yīng)由聚醋酸乙烯酯經(jīng)堿性水解得到，影響其分散效果的因素為其聚合度和水解度，而且-OH基團(tuán)為嵌段分布時(shí)效果最好；副分散劑主要是小分子表面活性劑和地水解度聚乙烯醇。常用非離子型的脫水山梨醇單月硅酸酯。本設(shè)計(jì)采用88%聚乙烯醇和72.5%的聚乙烯醇。引發(fā)劑： 由于聚乙烯懸浮聚合溫度5060度上下，應(yīng)根據(jù)反應(yīng)溫度選擇合適的引發(fā)劑，其原則為在反應(yīng)溫度條件下引發(fā)劑的半衰期約為2小時(shí)最佳。常用過(guò)氧化乙酰環(huán)己烷硫酰、過(guò)氧化二月桂酰、過(guò)碳酸二環(huán)己酯等。本設(shè)計(jì)采用過(guò)氧化二碳酸-2

18、-乙基己酯。終止劑：反應(yīng)結(jié)束后殘余的自由基和引發(fā)劑殘留在樹(shù)脂內(nèi), 為了保證產(chǎn)品質(zhì)量, 需要消除它們, 故而加入終止劑。本設(shè)計(jì)的終止劑為丙酮縮氨基硫脲。當(dāng)反應(yīng)出現(xiàn)緊急事故時(shí)，采用緊急終止劑ON終止反應(yīng)。阻聚劑：本設(shè)計(jì)采用壬基苯酚作為阻聚劑。緩沖劑： 碳酸鈉、三聚磷酸鈉、磷酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鈣、碳酸銨。本設(shè)計(jì)采用磷酸三鈣。后處理設(shè)備側(cè)選擇 聚合釜容積：工業(yè)化大生產(chǎn)使用問(wèn)歇懸浮法聚合釜容量一般為60107立方米。我國(guó)已開(kāi)發(fā)出70立方米聚合釜，樣機(jī)已在錦西化工機(jī)械廠(chǎng)研制成功。本設(shè)計(jì)采用76立聚合釜。采用微機(jī)控制，提高了批次之間樹(shù)脂質(zhì)量的穩(wěn)定性，且消耗定額低。傳熱方式： 傳熱能力直接影響著聚合反應(yīng)的

19、速度和生成物的質(zhì)量，也影響著產(chǎn)量。在大型聚合釜上，國(guó)外采用了體外回流冷凝器，體內(nèi)增設(shè)內(nèi)冷管等除熱手段。近幾年，美國(guó)古德里奇公司又研制出一種薄不銹鋼襯里聚合釜，以便提高釜壁的傳熱能力，為使薄壁能承受反應(yīng)壓力，在不銹鋼襯里與聚合釜套之間安裝了支撐內(nèi)襯套的加強(qiáng)筋，這種釜的結(jié)構(gòu)大大提高了聚合釜傳熱效率，且有較好的承壓能力9。 攪拌方式 ： 攪拌能力是聚合釜的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)之一，攪拌能力直接影響著傳質(zhì)、傳熱及樹(shù)脂的粒態(tài)分布，最終影響產(chǎn)品的質(zhì)量，而不同的工藝方法對(duì)攪拌的要求又不盡相同。過(guò)去，PVC聚合釜大都采用平槳和折葉槳，攪拌效果不甚理想。隨著攪拌技術(shù)的不斷進(jìn)步及攪拌試驗(yàn)手段的不斷提高，使我們有條件為PV

20、C釜配備更理想的攪拌器。大量的攪拌實(shí)驗(yàn)研究證明，三葉后掠式攪拌器的傳質(zhì)效果好，循環(huán)和剪切性能均適合于PVC生產(chǎn)的需要，因此，本設(shè)計(jì)在PVC生產(chǎn)中采用三葉后掠式攪拌器。 干燥系統(tǒng) ： 干燥系統(tǒng)發(fā)展迅速，主要有2 種方式, 即氣流干燥和流態(tài)化干燥。我國(guó)PVC工業(yè)化生產(chǎn)最初主要用的是氣流干燥器,但是隨著聚合工藝技術(shù)的發(fā)展, 聚合生產(chǎn)能力提高, 樹(shù)脂產(chǎn)品也朝著疏松型發(fā)展, 氣流干燥器從生產(chǎn)能力和干燥效果等方面已經(jīng)不能滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要,后來(lái)發(fā)展到氣流干燥器, 沸騰床干燥器和冷風(fēng)冷卻3段干燥技術(shù)。但這樣動(dòng)力消耗大, 產(chǎn)品質(zhì)量不是很好。目前主要用的是旋風(fēng)干燥器和臥式內(nèi)加熱流化床。旋風(fēng)干燥器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 投資較少

21、, 目前很多裝置都在用。臥式內(nèi)加熱流化床綜合能耗比旋風(fēng)干燥器要低, 主要有多室沸騰床和兩段沸騰床2 種。但在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)多室沸騰床的花板容易漏料, 不同牌號(hào)切換時(shí)比較麻煩, 且生產(chǎn)能力有限。兩段流化床改進(jìn)了, 操作穩(wěn)定性好, 易于產(chǎn)品牌號(hào)的切換, 生床的花板產(chǎn)能力較大。 本設(shè)計(jì)中采用臥式內(nèi)加熱流化床。離心機(jī)：對(duì)漿料進(jìn)行離心脫水，得到含水量25%的聚氯乙烯。PVC生產(chǎn)過(guò)程中需要大量的邏輯判斷和離散控制，因此本設(shè)計(jì)采用二位式控制組件，如通/斷式二位開(kāi)關(guān)閥控制各種物料的傳輸，和二位控制的電機(jī)和泵機(jī)。氣體塔：汽提技術(shù)及設(shè)備也有改進(jìn)汽提塔朝著節(jié)能、高效的方向發(fā)展?，F(xiàn)在常用的汽提塔主要有溢流堰篩板塔和無(wú)堰篩

22、板塔, 有堰篩板塔傳質(zhì)傳熱僅在篩板上進(jìn)行, 在板間移動(dòng)時(shí)只有傳熱沒(méi)有傳質(zhì), 而無(wú)堰篩板塔在塔內(nèi)一直都在傳質(zhì), 目前傳熱。因此無(wú)堰篩板塔效率高于有溢流堰的塔，無(wú)堰篩板塔的塔盤(pán)設(shè)計(jì)也逐漸合理科學(xué)化, 塔盤(pán)的厚度, 開(kāi)孔率在實(shí)踐中逐漸優(yōu)化, 并被納入設(shè)計(jì)體系中。很多無(wú)堰篩板塔塔盤(pán)是整體裝卸的, 隨著生產(chǎn)能力的提高, 設(shè)備 整體裝卸很不方便, 目前, 生產(chǎn)能力較大的的增大汽提塔的塔盤(pán), 可以采用可拆卸式的塔盤(pán)。汽提塔的塔頂操作壓力也逐漸從微正壓操作向微負(fù)壓操作發(fā)展, 使得塔頂物料沸騰溫度低, 節(jié)約了蒸汽卻提高了單體脫出效率。為了強(qiáng)化汽提效果, 漿料經(jīng)過(guò)汽提后利用重力作用進(jìn)入閃蒸罐, 進(jìn)一步汽提, 降溫

23、10。因此，本設(shè)計(jì)采用無(wú)堰篩板塔。1.5 防粘釜技術(shù)聚合釜的防粘釜是聚合生產(chǎn)中最重要的工序之一。防粘釜效果好的釜, 能有較好的傳熱系數(shù), 能減少因此產(chǎn)生的塑化片。防粘釜一直是聚合生產(chǎn)的重要工作, 這方面得到了很大的發(fā)展。首先, 聚合釜的表面拋光質(zhì)量有了很大的提高且內(nèi)件簡(jiǎn)單化、圓滑化。其次, 通過(guò)專(zhuān)用的設(shè)備使用高效的防粘釜?jiǎng)? 實(shí)行聚合釜自動(dòng)噴涂防粘釜液和自動(dòng)水沖洗釜。釜涂布與水洗設(shè)備分開(kāi), 釜內(nèi)設(shè)置雙伸縮頭自動(dòng)噴洗高壓水槍, 設(shè)定雙固定或者可伸縮涂布設(shè)備(如費(fèi)閥,噴吐環(huán)等)。目前, 先進(jìn)的防粘釜技術(shù)是沖洗、噴涂與高效防粘釜?jiǎng)┑慕Y(jié)合體。整個(gè)防粘技術(shù)過(guò)程全部采用DCS自動(dòng)操作。首先打開(kāi)蒸汽進(jìn)料閥噴

24、入適量的蒸汽, 用泵將已配制成規(guī)定濃度的涂壁劑注入蒸汽管路, 借助蒸汽流速使其霧化進(jìn)釜, 在釜壁形成一層均勻的疏油親水膜, 在聚合過(guò)程中此膜有效地防止有機(jī)相與釜壁接觸, 從而起到防粘釜的作用。為了達(dá)到較好的涂壁效果, 對(duì)于噴涂的蒸汽, 防粘釜?jiǎng)┑膲毫χ鸩絻?yōu)化, 對(duì)于防粘釜?jiǎng)┑牧恳哺鶕?jù)釜的特點(diǎn)而定。涂壁完成后, 冷卻一段時(shí)間使防粘釜?jiǎng)└玫卣吃诟?之后用清洗水沖釜以徹底沖掉多余的防粘劑11。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)用的防粘釜?jiǎng)┲饕幸獯罄S, 美PVC國(guó)紅, 英國(guó)藍(lán)。經(jīng)過(guò)實(shí)踐, 意大利黃在防粘釜效果和對(duì)產(chǎn)品白度的影響方面有利于生產(chǎn), 但價(jià)格較高。為了生產(chǎn)更高質(zhì)量的聚乙烯，產(chǎn)品本設(shè)計(jì)采用意大利黃防粘釜?jiǎng)?

25、.6原料及產(chǎn)品性能氯乙烯 ： CH2=CHCl  分子量  62.50 ，無(wú)色易液化的氣體。液體的密度0912lgcm3。沸點(diǎn)-139。凝固點(diǎn)-160。自燃點(diǎn)472。臨界溫度142。臨界壓力55.2Pa。難溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮和二氯乙烷。易聚合，能與丁二烯、乙烯、丙烯、內(nèi)烯腈、醋酸乙烯、兩烯酸酯和馬來(lái)酸酯等共聚。能與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限36-264。遇明火、高溫有燃燒爆炸的危險(xiǎn)。 無(wú)空氣和水分的純氯乙烯很穩(wěn)定，對(duì)碳鋼無(wú)腐蝕作用。有氧存在時(shí)，氯乙烯過(guò) 氧化物，它可與水生成鹽酸從而腐蝕設(shè)備，過(guò)氧化物還可以使氯乙烯產(chǎn)生自聚作用。長(zhǎng)距離 運(yùn)輸時(shí)應(yīng)加入阻聚劑氫醌。P

26、VC樹(shù)脂：密度1.4；工業(yè)品是白色或淺黃色粉末；低分子量的易溶于酮類(lèi)、酯類(lèi)和氯代烴類(lèi)溶劑，高分子量的則難溶；用于制塑料、涂料和合成纖維等。根據(jù)所加增塑劑的多少，可制成軟質(zhì)和硬質(zhì)塑料。前者可用于制透明薄膜（如雨衣、臺(tái)布、包裝材料、農(nóng)膜等）、人造革、泡沫塑料和電線(xiàn)套層等。后者可用于制板材、管道、閥門(mén)和門(mén)窗等；具有極好的耐化學(xué)腐蝕性，但熱穩(wěn)定性和耐光性較差，在100以上或長(zhǎng)時(shí)間陽(yáng)光暴曬開(kāi)始分解出氯化氫，制造塑料時(shí)需加穩(wěn)定及，電絕緣性?xún)?yōu)良。不會(huì)燃燒。分散劑聚乙烯醇：是一種高分子聚合物，無(wú)臭、無(wú)毒，外觀為白色或微黃色絮狀、片狀或粉末狀固體。分子式為（C2H4O）n，絮狀PVA的假比重為（0.21 0.3

27、0）g/cm3，片狀PVA的假比重為（0.47±0.06）g/cm3。 聚乙烯醇有較好的化學(xué)穩(wěn)定性及良好的絕緣性、成膜性。具有多元醇的典型化學(xué)性質(zhì)，能進(jìn)行酯化、醚化及縮醛化等反應(yīng)。引發(fā)劑過(guò)氧化二碳酸（2乙基己基）酯 ： 本品為無(wú)色透明液體，EHP活性氧2.70%，NaCl含量0.20%；相對(duì)密度0.964。商品為50%65%的甲苯、二甲苯、礦物油溶液；理論活性氧含量4.62%。含量為46%的EHP溶液的半衰期為40，10.33h；50，1.5h；受熱或見(jiàn)光易分解，儲(chǔ)運(yùn)溫度15，時(shí)間少于3個(gè)月。1.7 聚合機(jī)理1.7.1鏈反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理 鏈反應(yīng)動(dòng)力學(xué)來(lái)看，根據(jù)轉(zhuǎn)化率可分為三階段： 轉(zhuǎn)化

28、率5%階段。聚合反應(yīng)發(fā)生在單體相中，由于所產(chǎn)生的聚合物數(shù)量甚少，反應(yīng)速度服從典型的動(dòng)力學(xué)方程，聚合反應(yīng)速度與引發(fā)劑用量的平方根成正比，當(dāng)聚合物的生產(chǎn)量增加后，則聚合速度由于kt降低而發(fā)生偏差。 轉(zhuǎn)化率5%65%階段。聚合反應(yīng)在富單體和聚氯乙烯單體凝膠中間是進(jìn)行，并且產(chǎn)生自動(dòng)加速現(xiàn)象。其原因在于鏈終止反應(yīng)主要在兩個(gè)增長(zhǎng)的大分子自由基之間進(jìn)行，而他們?cè)谡吵淼木酆衔飭误w凝膠相的擴(kuò)散速度顯著降低，因而鏈終止速度減慢，所以聚合速度加快，呈現(xiàn)自動(dòng)加速現(xiàn)象。 轉(zhuǎn)化率65%階段。轉(zhuǎn)化率超過(guò)65%以后，游離的氯乙烯基本上消失，釜內(nèi)壓力開(kāi)始下降，此時(shí)聚合反應(yīng)發(fā)生在聚合物凝膠相中，由于殘存的氯乙烯逐漸消耗，凝膠相得

29、粘度迅速增高，因此聚合反應(yīng)速度仍繼續(xù)上升，大到最大值后逐漸降低。當(dāng)聚合反應(yīng)速率低于總反應(yīng)速率以后，使反應(yīng)終止。1.7.2自由基聚合機(jī)理氯乙烯懸浮聚合反應(yīng)，屬于自由基鏈鎖加聚反應(yīng)，它的反應(yīng)一般由鏈引發(fā)，鏈增長(zhǎng)，鏈終止，鏈轉(zhuǎn)移及基元反應(yīng)組成。 鏈引發(fā) 過(guò)氧化物引發(fā)劑受熱后過(guò)氧鏈斷裂生成兩個(gè)自由基:初級(jí)自由基與VCM形成單體自由基。 鏈增長(zhǎng) 單體自由基具有很高的活性，所以打開(kāi)單體的雙鍵形成自由基，新的自由基活性并不衰減，繼續(xù)與其它單體反應(yīng)生成更多的鏈自由基。 鏈終止 聚合反應(yīng)不斷進(jìn)行，當(dāng)達(dá)到一定的聚合度，分子鏈己足夠長(zhǎng)，單體的濃度逐漸降低，使大分子的活動(dòng)受到限制，就會(huì)大分子失去活性即失去電子而終 止

30、與其它氯乙烯活性分子反應(yīng)。終止有偶合終止和歧化終止。 l)偶合終止 兩個(gè)活性大分子自由基相遇時(shí)，兩個(gè)自由基頭部獨(dú)立電子對(duì)配對(duì)形成共價(jià)鍵所形成的飽和大分子叫偶合終止。 2)歧化終止兩個(gè)活性大分子自由基相遇時(shí)，其中一個(gè)自由基奪取另一個(gè)自由基上的氫原子而飽和，另一個(gè)高分子自由基失去一個(gè)氫原子而帶有不飽和基團(tuán)，這種終止反應(yīng)的方式叫雙基歧化終止。有時(shí)活性大分子自由基與金屬器壁中的自由電子結(jié)合而終止，即形成粘釜。鏈轉(zhuǎn)移 在氯乙烯聚合反應(yīng)中，大分子自由基可以從單體，溶劑，一個(gè)氯原子或氫原子而終止，失去原子的分子將成為自由基，引發(fā)劑或大分子上奪取繼續(xù)進(jìn)行新的鏈增長(zhǎng)反應(yīng)。包括向單體的氯轉(zhuǎn)移、向溶劑鏈轉(zhuǎn)移、向引發(fā)

31、劑鏈轉(zhuǎn)移、向大分子。 成粒機(jī)理與顆粒形態(tài)關(guān)于氯乙烯懸浮聚合過(guò)程生成多孔性不規(guī)整的理論解釋?zhuān)J(rèn)為成粒過(guò)程分為兩部分；單體在水中的分散和發(fā)生在水相和氯乙烯水相界面發(fā)生的反應(yīng)，此過(guò)程主要控制聚氯乙烯顆粒的大小及其分布。在單體液滴內(nèi)和聚氯乙烯凝膠相內(nèi)發(fā)生的化學(xué)與物理過(guò)程，此過(guò)程主要控制所得聚氯乙烯顆粒的形態(tài)。 在聚合反應(yīng)釜中液態(tài)氯乙烯單體在強(qiáng)力攪拌和分散劑的作用下，被破碎為平均直徑3040m的液珠分散于水相中，單體液珠與水相得界面上吸附了分散劑。當(dāng)聚合反應(yīng)發(fā)生以后，界面層上的分散劑發(fā)生氯乙烯接枝聚合反應(yīng)，使分散劑的活動(dòng)性和分散保護(hù)作用降低，液珠開(kāi)始由于碰擊而合并為較大粒子，并處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。此時(shí)單體

32、轉(zhuǎn)化率約為4%5%。當(dāng)轉(zhuǎn)化率進(jìn)一步提高，達(dá)到20%左右后，由于分散劑接枝反應(yīng)的色深入，能夠阻止粒子碰擊合并，所以所得聚氯乙烯顆粒數(shù)目開(kāi)始處于穩(wěn)定不變的狀態(tài)，因而此后的攪拌速度對(duì)于產(chǎn)品的平均粒徑不再發(fā)生影響。最終產(chǎn)品的粒徑在100180m范圍，個(gè)商品牌號(hào)的粒徑個(gè)有其具體范圍，取決于生產(chǎn)的聚氯乙烯樹(shù)脂用途、分散劑類(lèi)型、用量和反應(yīng)起始階段的攪拌速度等參數(shù)。通常是使用的分散劑濃度高，則易得空隙率低（10%）的圓球狀樹(shù)脂顆粒，尤其是使用明膠作為分散劑是，其影響最為明顯。由于地孔隙率樹(shù)脂的反應(yīng)結(jié)束后，脫除殘存的單體較困難，而且吸收增塑劑速度慢，難以塑化所以逐漸淘汰。產(chǎn)品的平均粒徑因不同用途而有所不同要求：

33、用于生產(chǎn)軟質(zhì)制品的聚氯乙烯樹(shù)脂平均粒徑要求低些在100130m左右；用于生產(chǎn)硬質(zhì)制品者要求在150180m范圍；分子量較低的牌號(hào)則要求在130160m范圍。此數(shù)據(jù)不能絕對(duì)化，因工廠(chǎng)生產(chǎn)條件的不同而有所不同。轉(zhuǎn)移。1.8影響聚合及產(chǎn)品質(zhì)量的因素 因素有攪拌、分散劑、聚合溫度等,結(jié)合樹(shù)脂的成粒過(guò)程等。 攪拌：在懸浮聚合過(guò)程中,攪拌對(duì)聚氯乙烯樹(shù)脂顆粒形態(tài)的影響主要表現(xiàn)在影響PVC樹(shù)脂的粒徑及分布、孔隙率等,但攪拌的作用與分散劑的性質(zhì)互相影響、互相補(bǔ)充。增加攪拌度將使懸浮分散體系內(nèi)液滴變細(xì),PVC樹(shù)脂平均粒子變小,但攪拌強(qiáng)度過(guò)大,又將促使體系內(nèi)液滴碰撞聚并,使PVC樹(shù)脂的平均粒徑變大。PVC樹(shù)脂平均粒

34、徑與攪拌轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線(xiàn)呈馬鞍形。隨著攪拌轉(zhuǎn)速的增加,能使聚氯乙烯樹(shù)脂的初級(jí)直徑變小,孔隙率增加,吸油率增大。 分散劑：在攪拌特性固定的條件下,分散劑種類(lèi)、性質(zhì)和用量則成為控制樹(shù)脂顆粒性的關(guān)鍵因素。在聚合過(guò)程中,分散劑影樹(shù)脂顆粒的宏觀微觀兩層次的成粒。就宏觀而言,要求分散劑應(yīng)具有降低單體和的界面張力,以利于VCM的分散和保護(hù)滴或顆粒,減少聚并。單一分散劑較難同時(shí)滿(mǎn)足上兩方面要求,為制得顆粒規(guī)整、粒度分布中,既疏松表觀密度又適合的聚氯乙烯脂,往往將兩種和兩種以上分散劑復(fù)合用。其中一分散劑以降低界面張力、提高散能力為主,另一則保證有足夠的保能力。有時(shí)為了滿(mǎn)足特殊性能要求,在此礎(chǔ)上再添加油溶性輔助分散

35、劑或表面活劑,調(diào)節(jié)分散劑在VCM中的分配系數(shù),使散劑的作用深入到顆粒的微觀層次12。 聚合溫度：在VC懸浮聚合中不存在鏈轉(zhuǎn)移劑時(shí),聚氯乙烯的分子量幾乎取決于聚合溫度,按照生產(chǎn)樹(shù)脂牌號(hào)的要求,聚合溫度一般在4565范圍內(nèi)選擇。在較高溫度下聚合,樹(shù)脂粒徑增長(zhǎng)減慢,最終平均粒徑減小。聚合溫度對(duì)聚氯乙烯樹(shù)脂顆粒形態(tài)的影響主要表現(xiàn)在溫度對(duì)PVC樹(shù)脂的孔隙率有影響。聚合溫度低,形成的樹(shù)脂結(jié)構(gòu)較疏松；高溫下聚合由于初級(jí)粒子熔合成團(tuán)以及初級(jí)粒子聚集體的緊密堆砌排列,從而制得的PVC樹(shù)脂孔隙率較低,這是因?yàn)殡S著聚合溫度的升高,初級(jí)粒子變少,熔結(jié)程度加深,粒子呈球形,而聚合溫較低時(shí),則容易形成不規(guī)則的聚結(jié)體,從而

36、使孔隙率增加。通過(guò)以上的理論了解更加深了對(duì)聚合反應(yīng)的理解。 汽提控制的影響：汽提工藝主要影響聚氯乙烯樹(shù)脂中單體殘留量和雜質(zhì)粒子數(shù)等指標(biāo)。所謂聚氯乙烯樹(shù)脂殘留VCM的含量是指聚氯乙烯樹(shù)脂之中所吸附或溶解的未聚合的VCM,由于VCM和聚氯乙烯的大分子結(jié)構(gòu),導(dǎo)致相互間具有較大的親和力,這也是殘留VCM難以完全脫除的原因。1.9工藝流程敘述1.9.1加料系統(tǒng) (1) VCM的貯存與加料：從VCM車(chē)間運(yùn)送來(lái)的新鮮單體VCM，經(jīng)過(guò)過(guò)濾器進(jìn)入VCM貯槽中貯存，同時(shí)由VCM回收工序來(lái)的回收VCM貯存在回收VCM貯槽中。用VCM泵從兩個(gè)貯槽抽料、并經(jīng)過(guò)VCM加料過(guò)濾器過(guò)濾，加入聚合釜。加料時(shí)泵先加回收單體，泵后

37、加新鮮單體，回收和新鮮單體有一定配比。(2) 脫鹽水的貯存與加料：脫鹽水經(jīng)計(jì)量進(jìn)入冷脫鹽水貯槽中。加料時(shí)，用脫鹽水加料泵經(jīng)過(guò)管道流量計(jì)計(jì)量后打入聚合釜中， (3) 助劑的配制及加料： 緩沖劑系統(tǒng)緩沖劑是在配制槽中配制，配制時(shí)需1530分鐘，不設(shè)單獨(dú)貯槽，加緩沖劑時(shí)，計(jì)算機(jī)程序關(guān)閉循環(huán)線(xiàn)，打開(kāi)充料伐，經(jīng)充裝泵，將緩沖劑加到稱(chēng)重槽中到規(guī)定時(shí)間用加料泵加入到聚合釜中，同時(shí)重新使用循環(huán)系統(tǒng)使緩沖劑配制槽中物料續(xù)循環(huán)。 分散劑系統(tǒng) 本設(shè)計(jì)采用兩種分散劑混合使用。 分散劑A：分散劑在配制槽中配制，分散劑加料時(shí)，先將分散劑打入計(jì)量槽（此時(shí)循環(huán)已停），達(dá)到定量后，啟動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)，同時(shí)計(jì)量槽中分散劑用充裝泵打入聚

38、合釜。分散劑B：配置過(guò)程如分散劑，然后將配制好的分散劑放入分散劑貯槽中單獨(dú)貯存，同樣有個(gè)冷凍鹽水冷卻并用充裝泵循環(huán)。此溶液攪拌較強(qiáng)烈，以防分散劑分離。 調(diào)節(jié)劑的配制調(diào)節(jié)劑在有局部攪拌的調(diào)節(jié)劑貯槽內(nèi)貯存，加料時(shí)用調(diào)節(jié)劑充裝泵計(jì)量加入聚合釜，此管線(xiàn)帶壓無(wú)需沖洗。 引發(fā)劑系統(tǒng)引發(fā)劑在引發(fā)劑配制槽中配制，配制合格后放入引發(fā)劑貯槽中貯存待用。引發(fā)劑貯槽用冷卻水冷卻到規(guī)定的低溫，攪拌并用循環(huán)泵打循環(huán)。加引發(fā)劑時(shí)，先由貯槽放到引發(fā)劑稱(chēng)重槽中，然后用加料泵定量加入聚合釜內(nèi)。 終止劑系統(tǒng)終止劑在帶攪拌和排空裝置的不銹鋼容器中配制，先將定量的脫鹽水和NaOH加入到終止劑配制槽中，開(kāi)動(dòng)攪拌后將定量的終止劑加入到配制

39、槽中，當(dāng)聚合達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)化率時(shí)，需加終止劑。加終止劑時(shí)，按規(guī)定的程序，用終止劑充裝泵從終止劑貯槽中抽出，配方量的終止劑經(jīng)計(jì)量后從注入管加入聚合釜，加終止劑時(shí)應(yīng)關(guān)閉注入水切斷閥，加完終止劑后應(yīng)關(guān)閉聚合釜終止劑閥及終止劑泵出口閥，停泵。事故終止劑NO，在停車(chē)或停電等緊急情況下加入聚合釜、迅速終止聚反應(yīng)。1.9.2聚合系統(tǒng) 若聚合釜打開(kāi)過(guò)釡蓋，則需抽真空真空度為710mmHg柱，將緩沖劑加到脫鹽水總管內(nèi)，然后用脫鹽水把緩沖劑帶入到聚合釜。脫鹽水啟動(dòng)后，加入VCM、開(kāi)動(dòng)攪拌，當(dāng)脫鹽水和VCM加完后，釜內(nèi)溫度應(yīng)接近聚合溫度，繼續(xù)攪拌一定時(shí)間，使VCM液滴在水中形成，然后加入分散劑，繼續(xù)攪拌一定時(shí)間，以保證

40、分散體系形成，最后加入引發(fā)劑，使聚合反應(yīng)開(kāi)始。 聚合反應(yīng)開(kāi)始后，向擋板通入冷卻水并達(dá)到最大流量，然后向夾套中通入冷卻水，并保持反應(yīng)溫度，冷卻水流量由計(jì)算機(jī)根據(jù)聚合釜上、中、下溫度控制，同時(shí)計(jì)算機(jī)計(jì)算出反應(yīng)放出的熱量，并與聚氯乙烯聚合動(dòng)力浮模型的理論計(jì)算值比較，計(jì)算出VCM到PVC的轉(zhuǎn)化率。 聚合反應(yīng)開(kāi)始后，兩股注入水應(yīng)加入聚合釜，以保證釡內(nèi)容積恒定，一股注入水來(lái)自聚合釜攪拌器的軸封襯套、另一股由釡頂注入。 聚合反應(yīng)終點(diǎn)，可依據(jù)反應(yīng)時(shí)溫度或測(cè)定單體轉(zhuǎn)化率及根據(jù)壓力降來(lái)確定，通常按壓力降來(lái)確定，當(dāng)聚合反應(yīng)到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，定量的終止劑將自動(dòng)加入到聚合釜內(nèi)以終止聚合反應(yīng)。1.9.3回收系統(tǒng)（1）漿料汽提系

41、統(tǒng)由汽提塔漿料槽底部來(lái)的漿料，經(jīng)塊料破碎機(jī)破碎后，用汽提塔供給泵經(jīng)板式換熱器與汽提完畢的漿料換熱，一部分從塔頂加入汽提塔，另一部分回流到漿料槽，同時(shí)蒸汽由汽提塔底部進(jìn)入； VCM由蒸汽汽提帶走。塔釜漿料由塔底漿料泵送出，并與漿料槽來(lái)的漿料換熱后，一部分送到漿料混料槽，另一部分返回塔釜液位同時(shí)防止?jié){料中PVC沉降，汽提完畢的漿料中，VCM殘留量在30PPm左右，塔頂出來(lái)的含VCM的蒸汽，用冷凝器冷凝，由分離器分離，冷凝液用分離器底泵送至廢水貯槽（57），未凝的汽提經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾，送至VCM回收工序，漿料送至干燥工序。（2）廢水汽提系統(tǒng)這些廢水貯存在廢水貯槽中，由塔底泵打出與廢水汽提塔底出來(lái)的熱水換

42、熱器后，一部分由塔頂加入廢水汽提塔中，另一部分循環(huán)，同時(shí)蒸汽由塔底加入與廢水進(jìn)行傳質(zhì)交換后，廢水中VCM提出并由塔頂帶走，隨后進(jìn)入塔頂冷凝器冷凝，不凝液去壓縮機(jī)壓縮回收，冷凝液回收到廢水貯槽，廢水汽提塔塔釜的廢水用泵打出，經(jīng)換熱器換熱后進(jìn)入廢水池，并與離心機(jī)母液，一起排除界區(qū)。（3）VCM回收系統(tǒng) 聚合反應(yīng)結(jié)束后，未反應(yīng)的VCM，一部分隨漿料進(jìn)入汽提塔加料槽，這部分VCM從槽頂出來(lái)，經(jīng)汽液分離器除去水分，并經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾后用壓縮機(jī)升壓至0.35Mpa以上，送至回收冷凝器中；另一部分是殘留在聚合釜中的單體，這部分未反應(yīng)的單體是在聚合釜出料達(dá)50m3時(shí)回收，在塔頂壓力大于0.35mPa時(shí)，單體進(jìn)入回

43、收冷凝器，當(dāng)釡頂壓力小于0.35mPa時(shí)，啟動(dòng)間斷回收壓縮機(jī)，把單體壓縮送到冷凝器，經(jīng)漿料汽提，廢水汽提等來(lái)回收VCM。干燥系統(tǒng)混料槽的PVC漿料，用漿料泵送至沉降式離心機(jī)，超過(guò)離心機(jī)能力的部分漿料返回混料槽，這兩個(gè)槽有保溫系統(tǒng)同時(shí)槽底部還有氮?dú)夂驼羝苈罚ㄟ^(guò)槽中以便攪拌或清洗換型時(shí)用。漿料經(jīng)離心機(jī)分離，母液進(jìn)入母液池沉降后排放，濾餅用螺旋輸送器輸送沸騰干燥床內(nèi)，用熱風(fēng)熱水來(lái)脫除樹(shù)脂內(nèi)部水分。干燥所用的熱風(fēng)使用主風(fēng)機(jī)加入，主風(fēng)機(jī)皆有過(guò)濾器，潔凈的空氣用加熱器加熱后，從沸騰床底部進(jìn)入干燥器。干燥所需冷風(fēng)，由冷風(fēng)機(jī)經(jīng)空氣過(guò)濾器過(guò)濾后進(jìn)入沸騰床六室。干燥好的樹(shù)脂由星型加料器和排風(fēng)機(jī)抽至旋風(fēng)分離器，

44、使氣固相分離，氣相在用2#雙筒旋風(fēng)分離器分離，氣體排空，兩個(gè)分離器分離出的樹(shù)脂經(jīng)雙重闡和星型加料器進(jìn)入圓型振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，合格的成品進(jìn)入中間料倉(cāng)然后由工人包裝送至倉(cāng)庫(kù)。第二章 工藝計(jì)算2.1物料衡算聚合釜（1）物料平衡圖 圖1 聚合釜物料平衡圖（2）已知數(shù)據(jù)釡有效容積V有效=68m3裝料系數(shù)=0.874轉(zhuǎn)化率x%=85%水油比1.31收率=99%熱負(fù)荷分布指數(shù) R=1.21.4(R取1.3)夾套傳熱系數(shù)K夾套=510Kcal/ m2 hr擋板傳熱系數(shù)K擋板=946Kcal/ m2 hr夾套進(jìn)出口水溫：t進(jìn)=7 t出=12擋板進(jìn)出口水溫：t進(jìn)=7 t出=15夾套傳熱面積：F夾套=80 m2擋板傳

45、熱面積：F擋板=18 m2注入水溫度t=20 聚合溫度t=57假定聚合釡回收的VCM占未反應(yīng)單體的85%（3）計(jì)算 單體及水加入量計(jì)算單體密度60=0.8363g/cm3 50=0.8564g/cm3根據(jù)內(nèi)差法求出57時(shí)單體的密度：57=(57-60) /(50-60)×(0.8564-0.8363)+0.8363=842.3kg/ m3水的密度60=988.1kg/ m3 50=983.2kg/ m3用內(nèi)差法求出57時(shí)水的密度：57=986.6kg/ m3設(shè)單體加入量為x m3/釡 水加入量為y m3/釡釡有效容積V有效=68m3，裝料系數(shù)=0.874，水油比1.31列方程組 x+

46、y=68×0.874 （水57×y）/（單體57×x）=1.31解得：x=28.14 m3/釡 y=31.29m3/釡 注入水用量注入水體積 v=cw12×（1-2）式中 c: 單體VCM轉(zhuǎn)化率 W：VCM加入量（質(zhì)量kg） 1 2 分別是單體和PVC樹(shù)脂密度v=85%×28.14×842.3×（84203-1400）÷（842.3×1400）=9.53m3/釜由已知注入水溫20，此時(shí)水20=998.2kg/m3 注入水量為9.53×988.2=9512.8kg/釜 聚合反應(yīng)時(shí)間a 夾套傳熱量=

47、傳熱面積×傳熱系數(shù)×tm夾tm夾=(57-7)-(57-12)/ln(57-7)-(57-12)=47.5Q夾=510×80×47.5=1.938×106kcal/hb 同理可計(jì)擋板傳熱量Q擋=F擋×K擋×tm擋tm擋=(57-7)-(57-15)/ln(57-7)-(57-15)=45.9Q擋=946×18×45.9=7.816×105kcal/hc 注入水流量 Q注=Cpwt注入水溫由20升到57平均水溫t平均=（20+57）/2=38.5注入水比熱容Cp20=4.183KJ/（kg）Cp4

48、0=4.174KJ/（kg）其平均比熱容Cp平均=4.180KJ/（kg）=0.997kmol/（kg）Q注=0.997×9512.8/反×37=350917.679/反最大移熱量Qmax=Q夾+Q擋+Q注=2719585.2+350917.679/反物料總放熱量 Q總=G×X%×H加入總物料量 G=28.14×842.3=23702.3kgHx=366kcal/kg·VCM x%為轉(zhuǎn)化率取熱負(fù)荷指數(shù) R=1.3R=(Qmax-反)/Q總反=R·Q總/Qmax=1.3×23702.3×0.85×

49、366/（2719585.2+350917.679）=3.4h 引發(fā)劑用量引發(fā)劑用量 Nr=N0(1-I/I0)=N0(1-e-0.693/1/2)N0=Nr（1-e-0.693/1/2）引發(fā)劑的理論消耗量取Nr1.1mol/tvcm引發(fā)劑的半衰期 ln1/2=A/T-B式中 A=15108 B=45.484 T=273.15+57=330.154Ln1/2=15108/330.15-45.484=0.2771/2=1.32hN0=Nr（1-e0.6933×3.4/1.32）=1.32mol/tvcm實(shí)際加入量EHP量（分子量346）：1.32×346×842.3

50、×28.14×106=10.83kg/釜 緩沖劑用量緩沖劑=單體×3.5/104緩沖劑用量=（3.5/104）×28.17×842.3=8.30kg/釜 分散劑用量88% PVA 4.8kg72.5% PVA 11.238kg 終止劑（ATSC）ATSC=I/2=10.83/2=5.41kg/釜出料（以釜為標(biāo)準(zhǔn)）出料中的PVC量：28.14×842.3×0.85×0.99=19945.5kg損失的PVC量：28.14×842.3×0.85×0.01=201.5kg未反應(yīng)VCM：28.1

51、4×842.3×0.15=3555.3kg脫鹽水：31.29×984.7=30811.3kg回收VCM：28.14×842.3×0.15×0.85=3022kg剩余VCM：3555.3-3022=533.3kg（4）物料平衡表 表一 物料衡算表序號(hào) 品名 進(jìn)料量（kg） 出料量（kg） 1 VCM 23702.3 回收3022 剩余533.3 2 PVC 19945.5 損失201.53 脫鹽水 30811.3 30811.34 4 注入水 9512.8 9512.85 EHP 10.83 10.836 ATSC 5.41 5.417 緩沖劑 8.30 8.308 分散劑 16.038 16.038 合計(jì) 64066.9783 64066.978 混料槽（1）物料平衡圖 圖2 混料槽物料平衡圖（2）已知數(shù)據(jù)進(jìn)料PVC：19945.5kg 收率 99.5%水、助劑： 30811.3+9512.8