20万吨聚氯乙烯生产工艺

目录第1章总论……………………………………………………………11.1概述………………………………………………………………11.1.1意义与作用…………………………………………………11.1.2国内外的现状以发展前景…………………………………11.1.3产品的性质与特点…………………………………………21.1.4产品的主要用途………………………………………21.1.5产品的生产方法概述…………………………………………………………41.2设计依据……………………………………………………………………………41.3厂址选择………………………………………………………41.4设计规模与及原料与产品规格……………………61.4.1设计规模……………………………………………………61.5.1主要原料规格及技术指标…………………………………71.5.2产品规格……………………………………………………6第2章工艺设计与计算………………………………………………72.1工艺原理…………………………………………………………72.2工艺条件影响因素………………………………………………82.3工艺路线选择……………………………………………………102.3.1工艺路线选择原则…………………………………………112.3.2具体工艺路线……………………………………………112.3.2工艺流程示意图……………………………………………122.4工艺参数……………………………………………………………142.4.1工艺配方…………………………………………122.4.2工艺参数……………………………………………132.5物料衡算……………………………………………………………142.5.1物料衡算的意义与作用………………………………………142.5.2物料衡算的方法与步骤………………………………………142.5.3物料衡算………………………………………………………152.6热量衡算……………………………………………………………182.6.1能量衡算的意义与作用………………………………………182.6.2热量衡算以所需热质的量……………………………………19第3章设备选型…………………………………………………………213.1选型原则……………………………………………………………213.2关键设备选择………………………………………………………223.2.1塔（釜）的计算………………………………………………223.2.2塔（釜）的高度与直径的计算………………………………233.2.3塔（釜）的壁厚计算…………………………………………253.2.4传热元件的计算………………………………………………273.2.5搅拌器的选择…………………………………………………283.3其他设备的选择……………………………………………………33第4章车间布置设计的原则……………………………………………334.1车间布置设计的原则………………………………………………334.1.1车间设备布置的原则…………………………………………334.1.2车间设备平面布置的原则……………………………………344.1.3车间设备立面布置的原则……………………………………344.2车间设备布置………………………………………………………354.2.1车间设备平面布置……………………………………………354.2.2车间设备立面布置……………………………………………35第5章自动控制…………………………………………………………355.1主要的控制原理……………………………………………………355.2自控水平与控制点…………………………………………………36第6章环境保护…………………………………………………………366.1三废产生情况………………………………………………………36第7章公用工程…………………………………………………………377.1供水…………………………………………………………………377.2供电…………………………………………………………………387.3供暖…………………………………………………………………387.4通风…………………………………………………………………38结束语……………………………………………………………………39致谢…………………………………………………………………40参考文献…………………………………………………………………41第1章总论1.1概述1.1.1意义与作用聚氯乙烯（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。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）制品广泛用二工业、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[1]。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2010年我国PVC树脂的需求量将达1100万吨，2020年将达到2160万吨。预计到2010年全球PVC的需求量将达到3490万吨，2020年将达到4600万吨。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[2]。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热膨胀系数(α):810-5/K热容(c):0.9kJ/(kg·K)吸水率(ASTM):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、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[3]。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[3]。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[4]。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设计依据《设计任务书》北京化工大学《化工设计》化学工业出版社《毕业设计（论文）工作手册》北京化工大学《化工工艺设计手册》化学工业出版社《轻化工厂设计概论》中国轻化工业出版社《化工容器及设备实用手册》1.3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：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.水文地质：地下水最好对建筑材料无侵蚀性或具微侵蚀性，其水位最好低于地下结构深度。4.气象：必须考虑日照方向，方位对建筑物的排列影响5.资源、原料、燃料及产品销售：要求资源，原料，燃料来源可靠，质量符和要求。6.交通运输：厂址要求交通方便。7.给水排水：厂址宜靠近水源，保证供水的可靠性，并满足对水质