年产6万吨PVC合成工段的工艺设计

1、湖 南 科 技 大 学毕 业 设 计（ 论 文 ）题 目年产6万吨PVC合成工段的工艺设计作 者陈韬学 院化学化工专 业化学工程与工艺学 号0906040110指导教师 仇明华二一三 年 六 月 七 日湖 南 科 技 大 学毕业设计（论文）任务书 化学化工 院 化工 系（教研室）系（教研室）主任: （签名） 年 月 日学生姓名: 陈韬 学号: 0906040110 专业: 化学工程与工艺 1 设计（论文）题目及专题： 年产6万吨PVC合成工段的工艺设计 2 学生设计（论文）时间：自 2013 年 3 月 19 日开始至 2013 年 6 月 5 日止3 设计（论文）所用资源和参考资料： 化工设

2、计 有关PVC合成的相关资料化工工艺设计手册 化工设备设计4 设计（论文）应完成的主要内容： 总论； 工艺流程的确定； 工艺流程简述及各工序工艺控制指标； 工艺计算； 主要设备的工艺尺寸计算与设备选型； 装置技术经济估算； 环境保护与安全措施 设计体会 按毕业设计大纲要求提供必要的设计图纸 5 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求： 设计说明书规范、整洁，文字力求简练； 设计图纸规范、整洁； 按毕业设计大纲要求完成规定数量的图纸； 设计图纸必须全部采用计算机绘图。 6 发题时间： 2013 年 3 月 1 日指导教师： （签名）学 生： （签名）湖 南 科 技 大 学毕业设计（

3、论文）指导人评语主要对学生毕业设计（论文）的工作态度，研究内容与方法，工作量，文献应用，创新性，实用性，科学性，文本（图纸）规范程度，存在的不足等进行综合评价指导人： （签名）年 月 日 指导人评定成绩： 湖 南 科 技 大 学毕业设计（论文）评阅人评语主要对学生毕业设计（论文）的文本格式、图纸规范程度，工作量，研究内容与方法，实用性与科学性，结论和存在的不足等进行综合评价评阅人： （签名）年 月 日 评阅人评定成绩： 湖 南 科 技 大 学毕业设计（论文）答辩记录日期： 学生： 学号： 班级： 题目： 提交毕业设计（论文）答辩委员会下列材料：1 设计（论文）说明书共页2 设计（论文）图 纸共

4、页3 指导人、评阅人评语共页毕业设计（论文）答辩委员会评语：主要对学生毕业设计（论文）的研究思路，设计（论文）质量，文本图纸规范程度和对设计（论文）的介绍，回答问题情况等进行综合评价答辩委员会主任： （签名）委员： （签名）（签名）（签名）（签名） 答辩成绩： 总评成绩： 摘要氯乙烯的制备在PVC的生产过程中是一个非常重要的环节，它把从氯化氢装置送来的干燥氯化氢气体和从乙炔装置送来的精制乙炔气体在这里合成反应生成粗氯乙烯，并经过脱水、净化、精馏等工序后，制成精制氯乙烯，即单体，用来满足聚合的需要。本设计是年产6万吨聚氯乙烯的氯乙烯合成工段的初步工艺设计，本设计根据株洲化工集团现场实习有关资料及

5、有关文献，完成物料衡算、热量衡算。此设计配有说明书一份、图纸三份。设计的主要内容有聚氯乙烯的概况及主要合成方法；聚氯乙烯的工艺过程；物料衡算、热量衡算；主要设备的设计和选型；主要管道的设计及选型；三废处理安全与防火技术；.经济分析并附有三副图纸包括带控制点的物料流程图；车间平面布置图；主要设备的装配图。关键词：合成、PVC、VC、工艺、设计。ABSTRACTThis graducation design is a primary designed about synthesis construction section of vinylchloride of PVC 60000 tons ev

6、ery year.According to the Zhuzhou chemical industry group scene practice pertinent dates and related dates,the design was completed with the calculation of the balance of material and heat quantity.During the sign,the instruction booklet and three diagrams have been worked outThe main contention of

7、the instruction booklet can be briefly illustrated as follows: profile of polyvinyl chloride (PVC) and main synthesis method；The processes of polyvinyl chloride (PVC)；The calculation of the balance of material and calculation of heat quantity；The design and choice about the main equipments；The desig

8、n and choice about the main pipelines；The disposal of three wastes processing security and fire protection technology；Economic analysis.There are three diagrams as follows:The technique flow chart with controlled point;The factory floor-plan diagram;The main equipment installing picture.Key words:sy

9、nthesis、PVC、VC、technological、design.前言氯乙烯（简称VCM）是一种非常重要的化工原料，主要用来制备聚氯乙烯（简称PVC）树脂，也用于制备偏二氯乙烯冷冻剂等。全世界99%的VCM都用于生产PVC。我国目前没有专门的VCM生产企业。所有VCM装置均与PVC装置配套建设，完全一体化。目前主要有4种主要的生产工艺：电石乙炔法，二氯乙烷法，乙烯氯氧化法，平衡氧氯化法。本设计是以乙炔和氯化氢为原料，对年产能力为60000吨的PVC单体合成工序的初步设计，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。聚氯乙烯合成工

10、序目的是将由乙炔工序送来的粗制乙炔经砂封与来自HCL工序的干燥HCL经缓冲罐通过孔板流量调节配比在混合器充分混合后进入石墨冷却器，用+5水和-35盐水（尾气冷凝器下水），间接冷却混合器中水分，以40%左右酸雾部分流出，部分则夹带于气相中进入多筒过滤器中，由氟硅油玻璃棉捕集分离，然后，气体经石墨预热器钢制预热器预热后的气体送转化器，合成氯乙烯。本设计的内容是在简要介绍氯乙烯性质，用途，工艺方法选择的基础上，重点介绍了采用电石乙炔法生产PVC单体氯乙烯的工艺过程，产量为年产PVC60000吨。设计的主要内容包括聚氯乙烯的概况及主要合成方法；聚氯乙烯的工艺过程；物料衡算、热量衡算；主要设备的设计和选

11、型；主要管道的设计及选型；三废处理安全与防火技术；经济分析等。并附有三副图纸：带控制点的物料流程图；车间平面布置图；主要设备的装配图。本次设计力求以理论为基础，贴近实际为目标，争取让设计更合理。但由于本人水平有限，经验不足，时间有限，资料收集不全面等因素，本次设计难免有疏漏甚至错误，敬请老师批评指正。在此次设计中，自始至终都得到了仇明华等老师的悉心指导以及同学们的热心帮助，在此表示衷心的感谢。 学生：陈韬 2013年5月24日 目录第一章 聚氯乙烯的概况及主要合成方法- 1 -1.1聚氯乙烯的概况- 1 -1.1.1 英文名- 1 -1.1.2 分子式- 1 -1.1.3 聚氯乙烯的特性- 1

12、 -1.1.4聚氯乙烯工业的发展概况- 1 -1.1.5聚氯乙烯制品的开发与应用技术- 3 -1.1.6聚氯乙烯的合成方法- 4 -第二章 聚氯乙烯的工艺过程- 7 -2.1主要原料和产物的物化性质- 7 -2.1.1电石- 7 -2.1.2氯化氢：- 7 -2.1.3乙炔：- 7 -2.1.4氯乙烯：- 8 -2.2其他辅助原料- 9 -2.2.1活性炭- 9 -2.2.2氢氧化钠- 9 -2.2.3氯化汞触媒- 9 -2.2.4氯气- 10 -2.2.5去离子水- 10 -2.2.6 分散剂- 11 -2.3其他助剂- 11 -2.3.1链终止剂- 11 -2.3.2链转移剂- 11 -2

13、.3.3抗鱼眼剂- 11 -2.3.4防粘釜剂- 11 -2.4工艺流程的介绍- 12 -2.4.1乙炔工段- 12 -2.4.2氯化氢工段- 12 -2.4.3氯乙烯工序- 12 -2.4.4聚合岗位- 14 -2.4.5气体岗位- 14 -2.4.6压缩冷凝回收- 14 -2.4.7离心干燥及包装- 14 -第三章 工艺计算- 15 -3.1 物料衡算- 15 -3.1.1 计算依据：- 15 -3.1.2 计算：- 16 -3.2 热量衡算- 24 -3.2.1 衡算方法- 24 -3.2.2 标况下有关物化数据表- 24 -3.2.3 计算：- 25 -第四章 主要设备的设计与选型-

14、32 -4.1 石墨冷却器的选型- 32 -4.1.1 已知条件- 32 -4.1.2 计算两流体的平均温度差- 32 -4.2 石墨预热器的选型：- 33 -4.2.1 已知条件：- 33 -4.2.2 计算两流体的平均温度差- 33 -4.3 石墨冷却器的选型- 34 -4.3.1 已知条件：- 34 -4.3.2 计算两流体的平均温度差- 34 -4.4 转化器的设计- 35 -4.4.1 转化器的主要工艺参数- 35 -4.4.2 计算：- 35 -4.4.3 手孔- 36 -4.5 泡沫水洗塔的设计- 37 -4.5.1 由泡沫水洗塔的物料衡算得已知条件- 37 -4.6 主要设备一

15、览表- 41 -第五章 主要管道管径计算和选型- 42 -5.1 HCl进料管- 42 -5.2 乙炔气进料管- 43 -5.3 石墨冷却器I的进料管- 43 -5.4 多筒过滤器进料管- 43 -5.5 转化器进料管- 44 -5.6 转化器出料管- 44 -5.7 石墨冷却器II进口管- 45 -5.8 40%盐水进料管- 45 -5.9 循环水管- 45 -5.9.1 石墨预热器- 45 -5.9.2 转化器- 45 -5.9.3 石墨冷却器- 46 -5.10 总进水管- 46 -5.11 部分管道一览表- 47 -第六章 合成工段中三废的产生及处理- 48 -6.1 氯化汞触媒的产生

16、中毒机理及处理- 48 -6.1.1 氯化汞触媒的产生1- 48 -6.1.2 氯化汞中毒机理- 48 -6.1.3 废HgCl2触媒的处理- 48 -6.2 尾排氯乙烯外逸的产生中毒机理及处理：- 48 -6.2.1 尾排氯乙烯外逸的产生- 48 -6.2.2 中毒机理：- 49 -6.2.3 对VC泄露的综合治理：- 49 -6.3 废水的处理：- 49 -6.3.1 废水排放标准- 49 -6.3.2 废水的处理方法：- 50 -6.4其他三废的处理- 51 -第七章 安全生产防火技术- 52 -7.1 厂区安全生产特点：- 52 -7.2 乙烯合成的安全技术- 52 -7.2.1 原料

17、及中间提的闪点、自燃点、爆炸范围- 52 -7.3乙炔爆炸：- 53 -7.3.1 氧化爆炸- 53 -7.3.2 分解爆炸：- 53 -7.3.3 乙炔的化合爆炸- 53 -7.4 氯乙烯的燃烧性能：- 53 -7.5 安全措施：- 54 -第八章 经济分析- 55 -8.1基本介绍- 55 -8.1.1预计产品成本- 55 -8.1.2经济分析- 55 -8.2生产PVC所需原材料- 55 -8.3原材料及动力消耗- 56 -8.4投资估算- 56 -8.5 产品成本及部分厂家的成品价格- 57 -结 论- 59 -致 谢- 60 -参考文献- 61 -附录：- 62 -第一章 聚氯乙烯的

18、概况及主要合成方法1.1聚氯乙烯的概况1.1.1 英文名：Polyvinyl Chloride Resin 简称PVC 1.1.2 分子式： 结构式 1.1.3 聚氯乙烯的特性（1） 物理性质 外观：白色粉末 比重：1.3921.400 比热：Cp=0.9321.003KJ/kg. 导热系数：0.16W/m. 毒性：无毒、无臭 溶解性：不溶于水、汽油、酒精、氯乙烯。溶于酮类、酯类和氯烃类溶剂（2） 热性能：没有明显的熔点，在8083开始软化，加热高于180时，开始流动。约在200以上时完全分解。130以上时变成皮革状，长期加热后分解脱出氯化氢而变色。PVC树脂只能在火焰上燃烧产生绿色火焰，并分

19、解放出HCL。离开火焰后立即熄灭。（3） 光性能：纯PVC在日光或者紫外线单色光照射下，发生老化，色泽变暗。（4） 电性能：具有良好的介电性能。（5） 化学稳定：具有很高的化学稳定性，常温下，能耐任何浓度的盐酸，能耐90%的硫酸，能耐5060%的硝酸。能耐25%以下的烧碱，对盐类也相当稳定。在盐酸中可发生氯化反应氯化聚氯乙烯。（6） 机械性能：PVC抗冲击强度较高，常温常压下可达到10MPa。 1.1.4聚氯乙烯工业的发展概况聚氯乙烯可通过模压、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

20、、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。主要用于制造塑料、涂料和合成纤维等。根据所加增塑剂的多少，可分为软质和硬质PVC。软质PVC可用于加工透明或不透明薄膜（如雨衣、台布、包装材料、农用薄膜等），人造革和电线套层等；硬质PVC可用于制造板材、管道、阀、门窗等。目前，在发达国家PVC硬制品的产量已超过PVC软制品，被广泛应用于国民经济和日常生活的各个领域，未来我国 PVC 树脂消费将继续以硬制品为主的方向发展。聚氯乙烯 (PVC)是世界上实现工业化时间最早、应用范围最广的通用型热塑性塑料。从三、四十年代开始实际应用以来，其产量一直稳居塑料工业之首。后来，由于聚烯烃

21、发展速度更快 ，1996年才退居聚乙烯之后，名列第二位。尽管如此，聚氯乙烯在其综合住能、品种的多样化、用途的广泛性、性能价格比以及资源的利用和对生态环境的影响方面，仍然优于其他任何一种塑料。60多年来，PVC工业一直保持着最富有活力的技术革新和持续稳定的发展状态。聚氯乙烯自工业化问世至今，六十多年来仍处不衰之势。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，特别是在塑料门窗、塑料管道等建材领域。聚氯乙烯占目前塑料消费总量的29%以上。到上世纪末，聚氯乙烯树脂大约以3%的速度增长。这首先

22、是由于新技术不断采用，产品性能亦不断地得到改进，品种及牌号的增加，促进用途及市场的拓宽。其次是制造原料来源广、制造工艺简单。产品质量好。在耐燃性、透明性及耐化学药品性能方面均较其它塑料优异。又它是氯碱行业耗“氯”的大户，对氯碱平衡起着举足轻重的作用。从目前世界主要聚氯乙烯生产国来说：一般耗用量占其总量的2030%。特别是60年代以来，由于石油化工的发展，为聚氯乙烯工业提供廉价的乙烯资源，引起了人们极大的注意，因而促使氯乙烯合成原料路线的转换和新制法以及聚合技术不断地更新，使聚氯乙烯工业获得迅猛的发展。2004年，全球五大通用合成树脂聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（P

23、VC）、和丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物（ABS），仍处于供大于求的态势。中国合成树脂行业整体形势看好，资产总计同比增长12.25%，销售收入同比增长了33.73%，利润总额同比增长了121.6，达到117.1亿元，出口总额达122.7亿元，占销售收入的8.89%。从上述期间可看出聚氯乙烯树脂在主要生产国的产量与消费量均有近2%的增长率，而在其余国家和地区均略高于3%。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。此后全国各地的 PVC 装置相继建成投产，到目前为止，我国有

24、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。1.1.5聚氯乙烯制品的开发与应用技术聚氯乙烯作为世界五大通用塑料之一，今年发展非常迅速，由于它综合性能优异，广泛应用于农业、工业、国防、人类日常生活等许多领域。当前高速发展的建筑行业的旺盛需求，也推动着中国聚氯乙烯产业的蓬勃发展。国内聚氯乙烯继续呈现较快发展。聚氯乙烯树脂广泛地用于塑料加工行业，建材，轻工等行业。可用来加工成金属线包皮，薄片，板材，软管，管道配件，皮革，软质制品和玩具，也可用来加工成食品包装膜，包装盒，食品机药物装瓶，以及硬管，透明片，型木等。（1）、PVC 技术应用a. PVC

25、一般软制品利用挤出机可以将PVC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。b. 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。c. 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

26、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。d. 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。e. 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。f. 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

27、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。g. PVC的其它应用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。（2）、PVC 改性技术在改性方面，有PVC 接枝共聚物、PMMA 改性及丙烯酸酯改性，这些PVC 改性材料在市场上平均分布。德国PVC 接枝共聚物的消费量逾20万t/ a，占欧洲首位，采用的一种工艺可生产高散重物料，这种物料具有极好的均匀分布

28、，并且可达到人们希望的聚合釜的高产量、高效率以及型材的高品质。冲击性能差是PVC的主要缺陷。因此，必须选用各种冲击改性剂对PVC树脂进行增韧改性。1.1.6聚氯乙烯的合成方法（1）、聚氯乙烯(PVC)工艺简介聚氯乙烯(PVC)由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂，也是世界上最早实现工业化的塑料品种之一。在世界众多的塑料品种中，PVC 以其优良的综合性能，便宜的价格以及与氯碱工业关系密切，自30 年代工业化以来，一直受到各工业国的普遍重视，保持着长盛不衰的发展势头，是目前世界上仅次于聚乙烯的第二大宗塑料品种。到目前为止，世界上PVC 生产的聚合工艺主要有5 种，即悬浮、本体、乳液、微悬浮及

29、溶液聚合工艺。世界范围统计PVC树脂的产量75%左右是用聚合法生产，产品为100150 mm直径的多孔性颗粒称为S-PVC。其中悬浮聚合工艺一直是工业生产的主要工艺，绝大部分均聚及共聚产品都是采用悬浮聚合工艺。就拿美国为例，聚氯乙烯生产工艺中，悬浮聚合占87.8 % 。（2）、典型聚合工艺概述悬浮聚合是一种成熟的工艺，主要是采用自由基悬浮聚合制得产品（S-PVC），约占80% ，其次为自由基乳液聚合和微悬浮聚合法产品（E-PVC）。悬浮聚合多采用复合引发剂以保证反应匀速进行，通过控制反应温度控制相对分子质量（0.2）。为防止粘釜需加入防粘釜剂。由于氯乙烯有毒，反应结束后要将未反应的单体尽可能除

30、去。a. 悬浮聚合 悬浮聚合是一种成熟的工艺，它的反应机理是：单体以小液滴状悬浮在水中的聚合方法。单体中溶有引发剂，一个小液滴就相当于一个小本体聚合单元。从单体液滴转变为聚合物固体粒子，中间经过聚合物一单体粘性粒子阶段，为了防止粒子粘并，需加入分散剂，在粒子表面形成保护层。生产工艺流程（见图1.1）。典型的悬浮聚合过程是向聚合釜中加入无离子水和分散剂，加入引发剂后密闭聚合釜，真空脱除釜内空气和溶于物料中的氧，然后加入单体氯乙烯之后开始升温，搅拌，反应开始后维持温度在50左右，压力0.881.22 MPa ，当转化率达到70 %左右开始降压，在压力降至0.130.48 MPa 时即可停止反应，最

31、终的转化率在85%90%之间。聚合完毕抽出未反应单体，料浆进行汽提，回收氯乙烯单体。汽提后的料浆进行离心分离，使聚氯乙烯含水25 %，再进入干燥器干燥至含水0.3 %0.4 % ，过筛后即得产品。生产工艺流程简述4干燥混合气精乙炔粗乙炔电石 湿式发生 清静 混合脱水 +H2O +NaClOHCl电石渣精VC粗VC合成气合成（转化） 水洗、碱洗 加压精馏 悬浮聚合HgCl2 + H2O 加悬浮剂废酸液 +NaOH 加引发剂PVC悬浮液成品PVC干燥PVC湿PVC 后处理、离心 干燥 过筛包装 +NaOH 加热风 图1.1 悬浮聚合生产PVC的工艺流程图b. 乳液聚合乳液聚合是生产糊树脂的方法，是

32、最早的工业生产 PVC的一种方法。聚合方法有间歇法、半连续法和连续法三种。在乳液聚合中，除水和氯乙烯单体外，还要加入烷基磺酸钠等表面活性剂作乳化剂，使单体分散于水相中而成乳液状，以水溶性过硫酸钾或过硫酸铵为引发剂，还可以采用“氧化-还原”引发体系，聚合历程和悬浮法不同。也有加入聚乙烯醇作乳化稳定剂，十二烷基硫醇作调节剂，碳酸氢钠作缓冲剂的。把氯乙烯单体、水溶性引发剂、水、乳化剂及非离子型表面活性剂加入聚合釜中，在4055下聚合达到预定转化率(85%90%) 时停止聚合反应，即得聚合产物，回收未聚合单体。聚合产物为乳胶状，乳液粒径0.052m，可以直接应用或经喷雾干燥成粉状树脂。聚合方法有间歇法

33、、半连续法和连续法三种。乳液聚合法的聚合周期短，较易控制，得到的树脂聚合度较均匀，分子量高，适用于作聚氯乙烯糊，制浸渍制品或人造革。c. 本体聚合本体聚合的聚合装置比较特殊，主要由立式预聚合釜和带框式搅拌器的卧式聚合釜构成。它不以水为介质，也不加入分散剂等各种助剂，而只加入氯乙烯和引发剂，因此可大大简化生产工艺，聚合就被分为“预聚合”和“后聚合”两个过程，预聚合是在一个有剧烈搅拌的立式反应釜中进行，反应热靠反应釜冷却水套及回流冷凝器传出。氯乙烯转化率达到7%12%时即将物料送入后聚合釜继续反应，后聚合釜是本体聚合的关键设备，在此物料会经历从液相低粘度到糊状再到粉末相的转化。离开聚合釜的物料是干

34、粉，通过气流送到聚氯乙烯贮斗中，经多层振动筛分后产品送至称量包装机中包装。树脂的粒径与粒形由搅拌速度控制，反应热由单体回流冷凝带出。此法生产过程简单，产品质量好，生产成本也较低。d. 溶液聚合溶液聚合是在聚合釜中氯乙烯单体在醋酸丁酯、丙酮等各种溶剂中进行聚合。这种方法有溶剂回收和使用时氯乙烯单体污染问题，并且生产成本高，所以较少使用，仅用于某些特殊用途。e. 微悬浮聚合微悬浮聚合工艺，首先将氯乙烯单体、无离子水、乳化剂、油溶性引发剂以及其它助剂按比例预混合均化，使含引发剂的氯乙烯均化成小液珠，然后将其均化料通入聚合反应釜，升温至聚合温度。待达到预定的转化率时停止反应，回收未聚合单体，聚合所得胶

35、乳经喷雾干燥即得产品。就以上五种主要聚合工艺来讲，本体法具有工艺流程简单，装置占地面积小，同时基本上无废液排放，排气可以达到最低程度，因而环境污染少且产品质量好、纯度高，特别适用透明包装材料和电缆料等特点，但是本体聚合在聚合釜中进行反应的过程中，粘度较大，不易散热，且目前用于本体聚合的聚合釜技术不是很成熟，处理不当，容易发生爆炸。悬浮法是一种相对最成熟的工艺，且用于悬浮聚合的反应釜种类多，技术相对稳定成熟。在目前世界聚氯乙烯生产中占有绝对的份额，且产品转化率最高，产品品种最多，容易适应市场。乳液法是生产糊树脂的方法，工艺复杂、成本较高且树脂质量较差。而微悬浮法也是生产糊树脂的方法，只用于特殊用

36、途。第二章 聚氯乙烯的工艺过程2.1主要原料和产物的物化性质2.1.1电石 （1）、 分子式CaC2 ,分子量64.10 （2）、性质化学纯的碳化钙几乎是无色透明的结晶体，工业用电石呈灰色、棕黄色或黑色。18时比重为2.22，电石比重随着CaC2含量的减少而增加。不溶于所有有机溶剂中，熔点2300（纯电石），含CaC280%时熔点为2000。电石与水作用生成乙炔和氢氧化钙。 （3）、规格：CaC2 含量不少于67.17%，氧化钙含量不大于22.08%，C含量不大于1.0%，MgO含量不大于0.4%。2.1.2氯化氢： （1）、分子式：HCl 分子量：36.5 （2）、性质： a.是一种无色有刺

37、激性的气体，遇到湿空气则呈白色烟雾，鼓可做烟雾剂。 b.标准状况下比重为1.639kg/m2，低温低压下可以成为液体，熔点为-114，沸点为-85.03。 c.易溶于水，标准状况下，1升水可溶解525.2升的HCl气体。 d.在潮湿状态下，容易与多种金属作用生成该金属的氯化物。 e.属强酸，可使蛋白质凝固造成凝固性坏死，严重时可引起受损器官穿孔，斑痕形成，狭窄及畸形。(3)、规格5： a.纯度93% b.水分0.06%2.1.3乙炔：(1)、分子式：C2H2 分子量：26(2)、性质：a.在常温常压下为无色气体，具有微弱的醚味，工业用乙炔因含有氯化氢、磷化氢等杂质而具有特殊的刺激性臭气。b.乙

38、炔是一种易燃易爆的不稳定化合物。易分解放出大量的热而发生爆炸。压力对乙炔有特殊的意义。压力增加时，乙炔气体分子间相密聚，因此，一旦某处乙炔分解，就能迅速扩展到全部气体中。加工业气体乙炔的压力在147kPa(1.47bar)以上温度超过773823K时，使会全部分解，发生爆炸。当温度低于723K(并有接触物质存在时，可能发生爆炸。c.乙炔可以发生加成反应，聚合反应。d.乙炔具有弱酸性，其分子中的氢能被某些金属取代而成盐。例如含有水成氨的工业乙乙炔与氯化亚铜作用，生成具有爆炸性副乙炔铜。所以，工业上乙炔发生系统不能使用铜制的旋塞及管件。 (3)、规格2：a.纯度：98.5%b.不含硫、磷、砷等杂质

39、。2.1.4氯乙烯：(1)、分子式：CH2CHCl 分子量：62.50(2)、性质：a.沸点：-13.9 熔点：-160.0b.蒸汽相对密度：2.15(空气为1) 液体相对密度：0.9121（20)c.爆炸极限：在空气中3.626.4%(体积)d.氯乙烯在常温常压下为易燃、无色的气体，具有类似醚一般气味，溶于水，溶于乙醚、乙醇、四氯化碳、丙酮和二氯乙烷。(3)、规格3：【主要质量要求(均为重量百分数)】（见表2.1）表2.1 原料规格原料名称质量要求原料名称质量要求氯乙烯 99.99%乙炔 0.8ppm乙烯 2ppm氯甲烷 50ppm丁二烯 6ppm铁 0.5 ppmHCl 0.5ppm水 8

40、0ppm重组分 50ppm 2.2其他辅助原料2.2.1活性炭1、 用作催化剂载体的活性炭，一般是由低灰分的煤加工制成，并经750950高温水蒸气活化，以氧化(或称“烧掉”)成型后炭粒内部的挥发组分，使形成许多微细的“孔穴”和“通道”。因此，活性炭具有非常惊人的表面积，如利用低湿氮气吸附法或苯蒸气动态吸附法，可测得目前常用的活性炭其每克重量就有8001000 m2的表面积，这一数值又称为活性炭的比表面积。活性炭的这一特性使它具有优异的吸附能力，被广泛地应用于气体或液体中微量杂质的吸附分离过程，各种有毒、有害气体的防毒面具以及催化剂的载体活性炭质量指标要求按太原新华活性炭长标准，2、 活性炭规格

41、见表2.2表2.2 活性炭的规格物理性质 百分比 物理性质 百分比 吸苯率 30% 比表面积 7001000 m2/g 含炭量 97% 碘吸附值 600 mg/g 机械强度 90% 苯酚吸附量 35% 含水分 1% 四氯化碳吸附率 36% 颗粒直径 3mm，长 4-6mm 假比重 0.4-0.52.2.2氢氧化钠（1）、物理化学性质： a.分子式，分子量为40.08 b.液碱为无色或淡兰色冶铁，稀碱液对皮肤有滑腻感觉，浓碱有强烈烧伤作用。与酸发生中和反应，生成盐和水。 c.规格（质量按指标标准GB20993） NaOH含量 30.0% NaCl含量 5.0% 含量 2.0%2.2.3氯化汞触媒

42、(1)、物理化学性质： a. 分子式：HgCl 分子量：271.5 b.白色易碎结晶体，比重5.4。熔点为276，沸点为301，易升华（200300）毒性：高毒，对肾脏毒性作用明显。MCD为29 mg/kg。纯的升汞粉末(无载体活性炭时)对氯乙烯合成反应并无活性，而一旦吸附于活性炭表面，由于两者的相互作用使对该反应有优异的活性和选择性，是迄今为止该化学反应最为理想的催化剂。 c.规格（质量按行业标准)见表2.3表2.3 氯化汞触媒的规格项目 含量 项目 含量 含量 99.5% 水中不溶物 0.02% 铁 0.005% 砷 0.0005% 硫化氢沉淀物 0.02%2.2.4氯气(1)、物理化学性

43、质： a.分子式：，分子量70.906。 b.在常温常压下，为黄绿色气体。氯气比重为空气的2.49倍，在0.101Mpa及0时每升为3.21克。氯气在常压下和9.6时能与水生产的黄色结晶体。有刺激性臭味，即使吸入少量氯气也会使呼吸系统受到刺激。氯气的熔点为101.6，沸点为34.05，临界温度为144，临界压力为7.709Mpa。 c.吸入后与粘膜和呼吸道的水作用形成HCL和新生态氧，可使呼吸道病变还可以刺激迷失神经引起发射性的心跳停止，属高毒类。人吸入90mg/可致剧烈咳嗽，30090mg/可致死亡。 d.规格（质量按行业标准） 纯度 95% 含 0.4% 水分含量 0.04%2.2.5去离

44、子水所用反应介质水，应经过离子交换树脂或磺化煤进行脱盐处理。处理后的水pH应在58.5范围，硅胶含量0.2mg/L。 2.2.6 分散剂悬浮聚合生产的聚氯乙烯颗粒的大小与形态，主要取决于所用的分散剂，可分为两类：主分散剂和辅助分散剂。主分散剂的作用是控制所得颗粒的大小，但也会影响聚氯乙烯的孔隙率和某些形态。辅助分散剂的作用是提高颗粒中的孔隙率，并使之均与以改进聚氯乙烯树脂吸收增塑剂的性能。主分散剂主要是纤维素醚和部分水解的聚乙烯醇。辅助分散剂主要是小分子表面活性剂和低水解度聚乙烯醇。 2.2.7引发剂由于氯乙烯悬浮聚合温度为5060上下，应根据反应温度选择合适的引发剂，其原则为在反应温度条件下

45、引发剂的半衰期大约为2h者，反应时间为最佳。由于反应后期单体浓度降低，为了使反应后期具有适当的反应，所以反应前期与反应后期应当使用不同半衰期的引发剂。因此聚氯乙烯树脂生产工厂目前多数使用复合引发剂，即两种引发剂的混合物。2.3其他助剂2.3.1链终止剂为了保证聚氯乙烯树脂质量，使聚合反应在设定的转化率终止或防止发生意外停电事故，必须临时终止反应时使用，工业生产中使用聚合级双酚A、叔丁基邻苯二酚等。2.3.2链转移剂为了控制聚氯乙烯平均分子量，除严格控制反应温度外，必要时添加链转移剂，特别时生产分子量较低的树脂牌号时。常用的链转移剂为硫醇等。2.3.3抗鱼眼剂为了减少聚氯乙烯树脂中所含结实的圆球

46、状树脂，可加入抗鱼眼剂，主要时苯甲醚的叔丁基、羟基衍生物。2.3.4防粘釜剂在生产聚氯乙烯过程中，树脂粘结于反应釜壁上形成釜垢时悬浮法生产聚氯乙烯树脂必须解决的工艺问题之一，较先进的方法时加入防釜剂。防釜剂种类很多，而且生产工厂技术保密，但主要是苯胺染料等的混合溶液或与某些有机酸的络合物。2.4工艺流程的介绍 2.4.1乙炔工段(1)发生。经破碎好的电石装进电石吊斗，推到提升口，由电动葫芦吊到三楼，送到发生器加料贮存，用置换其中的乙炔气后，电石在继续通的情况下，经第一贮斗碟伐放入第二贮斗，第二贮斗电石经过电磁振动加料器加入发生器内。电石在发生器内遇水产生乙炔气，从发生器顶部逸出，电石水解时放出

47、大量的热，可借连续加入发生器内的水来维持发生器温度，电石水解之后电石渣浆从溢流管不断排除，以维持发生器液面，渣浆从排泄口排到地沟，流到沉淀池集中处理，顶部逸出的乙炔气体经喷淋冷却后，分别进入气柜或水环压缩机。(2)清净。由发生器送来并经冷却的乙炔气，经水环压缩机加压到0.050.1Mpa左右，进入第一、第二清净塔，NaOCl溶液由泵打到第二清净塔顶，从塔底流出再由泵打至第一清净塔顶。器塔底流出的废NaOCl溶液与冷却塔出来的废水回至废水贮槽，用泵打到发生器作为补充用水。经清净后的乙炔气带有酸性，进入中和塔用碱液除去，中和塔出来的乙炔气进入二台串联的列管冷凝器除去大量水分后，送氯乙烯工序。2.4

48、.2氯化氢工段原料氢气由电解装置输氢泵送来，经过氢气气柜缓冲及阻火器，进入钢制合成炉底部的燃烧器点火燃烧。原料氯气由电解装置氯干燥送来经缓冲器后按一定的摩尔比H2:Cl=(1.051.1):1进入合成炉灯头的内管，由下二上经石英灯头上的斜孔均匀地和外套管的氢气混合燃烧。燃烧时火焰温度达到2000左右，并发出热和光，正常火焰呈青白色。合成后的氯化氢气体，借炉身和夹套冷却水或散热翅片散热，到炉顶出口，温度降到100150，再进入上盖带冷却水箱的石墨冷却器，用冷却水将氯化氢气体冷却到4050左右，由下底盖排出，经阀门控制进入缓冲器，再送人串联的石墨冷却器，用-25左右的冷冻盐水，将气体冷却到-12-

49、18后，进入酸雾分离器，气体中夹带的40%盐酸雾沫由分离器内的有机硅玻璃棉捕集，冷凝酸排入酸贮槽。分离器出口的干燥氯化氢气体经缓冲器进入纳氏泵压缩，借泵内浓度93%以上的硫酸作液封和润滑。硫酸随氯化氢排至气液分离器，自下部流入盘管冷却器，经水冷却后循环吸入纳氏泵；分离器出口的干燥氯化氢经缓冲器送至氯乙烯合成装置。2.4.3氯乙烯工序(1)混合脱水工序。由乙炔工段送来的粗乙炔气经砂封与来自HCL工序的HCL经缓冲罐通过孔板流量计调节配比在混合器内充分混合，进入石墨冷却器内在35盐水下进行冷却到142，、HCL混合气体在此温度下，部分水份以40%左右的酸雾析出，部分酸雾夹带于气相中进入多筒过滤器，由含氟硅油棉捕集