年产3万吨悬浮聚合法生产聚氯乙烯工艺

高分子合成工艺学设计说明书年产3万吨悬浮聚合法生产聚氯乙烯工艺流程设计院、部：材料与化学工程学院学生姓名：***指导教师：蒋**职称讲师专业：高分子材料与工程班级：高本1002班完成时间：2013年6月13日I摘要本文讲述了我国聚氯乙烯工业生产技术的发展进程和目前状况，包括原料路线、工艺设备、聚合方法等。本设计采用悬浮法生产聚氯乙烯，介绍了采用悬浮法生产PVC树脂工聚合机理，工艺过程中需要注意的问题，包括质量影响因素，工艺条件及合成工艺中的各种助剂选择，对聚合工艺过程进行详细的叙述。并且从物料衡算、热量衡算和设备计算和选型三个方面进行准确的工艺计算，对厂址进行了选择，采取了防火防爆防雷等重要措施，对三废的处理回收等进行了叙述，画出了整个工艺的流程图。关键词：聚氯乙烯；生产技术；悬浮法；防粘釜技术IIABSTRACTThisarticletellsthestoryofChina'sPVCindustryproductiontechnologyofthedevelopmentprocessandcurrentsituation,includingrawmaterialroute,processequipment,polymerizationmethodsandsoon.ThedesignandproductionofPVCbysuspensionmethod,thepaperintroducestheproductionofPVCbysuspensionmethodresinpolymerizationmechanism,needtobeawareoftheproblemsintheprocessoftechnology,includingthequalityinfluencingfactors,technicalconditionandvariousadditivesinthesynthesisprocessselection,descriptionofhowthepolymerizationprocessindetail.Andfrommaterialbalance,heatbalance,andequipmentselectionthreeaspectstocarryontheaccuratecalculationandprocesscalculation,onthesiteselection,adoptedthelightningprotectionandotherimportantmeasuresforfireandexplosionprevention,thetreatmenttothreewastesrecyclingandsoonhascarriedonthenarration.Keywords：polyvinylchloride；theproductiontechnology；thesuspensionmethod；anti-stickingreactortechnologyIII目录摘要…………………………………………………………………………………IABSTRACT……………………………………………………………………………II1总论………………………………………………………………………………11.1国内pvc发展状况及发展趋势……………………………………………11.2单体合成工艺路线…………………………………………………………31.2.1乙炔路线……………………………………………………………31.2.2乙烯路线……………………………………………………………31.3聚合工艺实践方法…………………………………………………………41.3.1悬浮聚合生产工艺…………………………………………………41.4最佳的配方、后处理设备的选择…………………………………………41.4.1配方的选择…………………………………………………………41.4.2后处理设备侧择……………………………………………………51.5防粘釜技术…………………………………………………………………61.6原料及产品性能……………………………………………………………71.7聚合机理……………………………………………………………………81.7.1自由基聚合机理……………………………………………………81.7.2链反应动力学机理…………………………………………………81.7.3成粒机理与颗粒形态……………………………………………101.8影响聚合及产品质量的因素………………………………………………101.9工艺流程叙述………………………………………………………………101.9.1加料系统…………………………………………………………101.9.2聚合系统…………………………………………………………121.9.3回收系统…………………………………………………………131.9.4干燥系统…………………………………………………………131.10厂址的选择……………………………………………………………142工艺计算………………………………………………………………………142.1物料衡算…………………………………………………………………142.1.1聚合釜………………………………………………………………142.1.2混料槽……………………………………………………………17IV2.1.3汽提塔………………………………………………………………182.1.4离心机………………………………………………………………202.1.5沸腾床………………………………………………………………212.1.6包装…………………………………………………………………222.2热量衡算…………………………………………………………………222.2.1聚合釜……………………………………………………………222.2.2沸腾床的热量计算…………………………………………………272.3设备的计算及选型…………………………………………………………332.3.1聚合釜……………………………………………………………332.3.2混料槽……………………………………………………………342.3.3汽提塔……………………………………………………………342.3.4离心机……………………………………………………………342.3.5内热式沸腾床的计算………………………………………………352.3.6泵、鼓风机、过滤器……………………………………………393非工艺部分………………………………………………………………………403.1电石渣的处…………………………………………………………………413.2电石渣上清液的处理………………………………………………………413.3热水的综合利用……………………………………………………………413.4转化水洗塔水的回收利用…………………………………………………41参考文献……………………………………………………………………………42致谢…………………………………………………………………………………4311总论1.1国内外PVC发展状况及发展趋势聚氯乙烯（PVC）是五大热塑性合成树脂之一，塑料制品是最早实现工业化的品种之一。可通过模压、层合、注塑、挤塑、压延、吹塑中空等方式进行加工，而且具有较好的机械性能、耐化学腐蚀性和难燃性等特点，以其低廉的价格和非常突出的性能而广泛地用于生产板材、门窗、管道和阀门等硬制品，也用于生产人造革、薄膜、电线电缆等软制品。近年来，尽管在发达国家受到来自环保等多方面的压力，但世界对的总需求量仍出现稳定的增长态势。1992年，世界生产能力约为二千二百万吨，需求量为1900万吨；2002年世界总产能约为三千四百万吨，消费量约为二千八百万吨；2009年世界生产能力已上升到约三千九百万吨，需求量约为三千七百万吨；2010年世界生产能力为4300万吨，需求量4200万吨。尽管目前世界对PVC的生产和使用存在许多争议，特别在欧洲，对PVC生产和制品的环保制约政策越来越严厉，但由于性能优良，生产成本低廉，仍具有较强的活力，特别在塑料门窗、塑料管道等建材领域。我国聚氯乙烯(PVC)工业起步于50年代，仅次于酚醛树脂是最早工业化生产的热塑性树脂，第一个PVC装置于1958年在锦西化工厂建成投产，生产能力为3000吨／年[1]。此后全国各地的PVC装置相继建成投产，到目前为止，我国有PVC树脂生产企业80余家，遍布全国29个省、市、自治区，总生产能力达220万吨／年。PVC由氯乙烯(VCM)聚合而成，工业生产一般采用4种聚合方式：悬浮聚合、本体聚合、乳液聚合(禽微悬浮聚合)、溶液聚合。其中悬浮法PVC(SPVC)树脂产量最高，占80％，其次是乳液法PVC(EPVC)，本体法PVC(MPVC)。VCM悬浮聚合是以水为介质，加入VCM、分散剂、引发剂、pH值调节剂等，在搅拌和一定温度条件下进行聚合反应；VCM本体聚合仅在VCM和引发剂存在下进行，无分散剂、表面活性剂等助剂；VCM乳液聚合在VCM、引发剂、乳化剂、H2O以及其他助剂存在下进行{而VCM溶液聚合是在VCM、；引发刘和溶剂存在下进行，这种方法有溶剂回收和残留污染问题，该方法已逐渐被悬浮法聚合或乳液法聚合代替。目前，生产PVC树脂主要采用悬浮法，少量采用乳液法及本体法现在，国内引进PVC生产技术及设备的项目有二十项左右，其中生产能力最大的两套设备是上海氯碱股份有限公司和齐鲁石化总公司的年产20万吨悬浮法PVC树脂装置，采用日本信越公司技术。北京化工二厂、锦西化工厂、福州化工二厂引进美2国B．F古德里奇公司悬浮法PVC树脂生产技术，生产高型号树脂，其它还有引进美国西方化学公司的高型号树脂和釜式汽提技术及设备，法国阿托公司、前德国布纳公司、日本吉昂公司、日本钟渊公司、日本三菱公司的糊树脂生产装置和技术、法国本体聚合技术和设备等，这些技术和设备的引进，使我国PVC树脂的生产技术和水平有了很大提高，产品品种有所增加，带动了我国PVC工业的发展[2]。我国PVC树脂的消费主要分为两大类，一是软制品，约占总消费量的37.o％，主要包括电线电缆、各种用途的膜(根据厚度不同可分为压延膜、防水卷材、可折叠门等)、铺地材料、织物涂层、人造革、各类软管、手套、玩具、塑料鞋以及一些专用涂料和密封件等。二是硬制品，约占总消费量的53.0％，主要包括各种型材、管材、板材、硬片和瓶等。预计今后几年我国PVC树脂的需求量将以年均约6.4％的速度增长，到2011年总消费量将达到约1250万吨，其中硬制品的年均增长速度将达到约7.0％，而在硬制品中异型材和管材的发展速度增长最快，年均增长率将达到约10.1％。未来我国PVC树脂消费将继续以硬制品为主的方向发展[3]。中国聚氯乙烯工业有着广阔的发展前景,中国地大物博、人口众多,为聚氯乙烯产品提供了广大的市场。在进入21世纪以后,我们要学习和借鉴国外的先进技术和发展模式,结合我国的具体情况,发展我国的聚氯乙烯工业。我们要发挥全行业的力量,克服前进过程中的各种困难,一定能够在较短的时间内赶上世界聚氯乙烯工业的先进水平1.2单体合成工艺路线1.2.1乙炔路线原料为来自电石水解产生的乙炔和氯化氢气体，在催化剂氧化汞的作用下反应生成氯乙烯。具体工艺为：从乙炔发生器来的乙炔气经水洗一塔温度降至35℃以下，在保证乙炔气柜至一定高度时，进入升压机组加压至80kpa·G左右，加压后的乙炔气先进入水洗二塔深度降温至10℃以下，再进入硫酸清净塔中除去粗乙炔气中的S、P等杂质。最后进入中和塔中和过多的酸性气体，处理后的乙炔气经塔顶除雾器除去饱和水分，制得纯度达98.5%以上，不含S、P的合格精制乙炔气送氯乙烯合成工序。乙炔法路线VCM工业化方法，设备工艺简单，但耗电量大，对环境污染严重。目前，该方法在国外基本上已经被淘汰，由于我国具有丰富廉价的煤炭资源，因此用煤炭和石灰石生成碳化钙电石、然后电石加水生成乙炔的生产路线具有明显的成本