毕业论文（设计）-年产10万吨聚氯乙烯（PVC）工艺设计

摘要聚氯乙烯〔PVC〕是世界五大通用树脂之一，其制品具有软硬度易调控、力学性能高、耐腐蚀、电绝缘性好、透明性高等特点，广泛应用于工农业建设和人民的日常生活。聚氯乙烯现已成为日常生活和工业生产中不可缺少的一局部。聚氯乙烯的应用前景是非常广泛的，又因为其低廉的价格和优越的性能，是人们在近十几年到几十年一直追捧的对象。世界聚氯乙烯与我国聚氯乙烯的供需还不平衡，我国聚氯乙烯一直处于供大于求的状态。而且，我国有着丰富的石油冶炼资源和广泛的人才。本设计把厂址选在西安北郊，这里有着良好的销售渠道，便利的交通，丰富的人才市场，良好的原料来源。根据以上分析，建厂各方面条件都满足。在生产十万吨PVC产品中要采取相关的方法除去氯。淡盐水脱氯工艺中其脱氯方法可分为化学法和物理法。化学法有碳素法、硫化物分解法；物理法有空气吹除法、喷射真空法、机械真空法。目前国内各厂家以机械真空法辅以硫化物分解法较普遍，一般简称为真空脱氯。因为机械真空法具有工艺流程相对较短、设备及仪表少等特点，而且采用机械真空泵形成的真空脱氯系统真空度高、运行稳定、脱氯效果好、动力消耗不大，脱氯后淡盐水含氯在10rng／L以下，可有效节约化学法除氯所用的亚硫酸钠，且脱出的氯气纯度高达95％以上，可并入氯气总管回收，提高氯气的利用率。生产PVC淡盐水脱氯工艺方面，应本着因地制宜、节能降耗的原那么设计相应的工艺路线．以到达最正确的经济效果。本设计从初步设计的角度对年产10万吨pvc化工厂进行了全面设计，设计结果到达了设计课题的根本要求，完成了pvc的生产工厂的初步设计，进行了可行性论证，完成了物料、热量、设备等的相关计算。关键词：PVC淡盐水脱氯真空

Abstract

Polyvinylchloride(PVC)isoneoftheworld'stopfivegeneral-purposeresins,anditsproductseasytocontrolwithahardness,highmechanicalproperties,corrosionresistance,electricalinsulation,hightransparency,whichiswidelyusedinindustrialandagriculturaldevelopmentandpeople'sdailylives.PVChasbecomethedailylifeandindustrialproductionanintegralpart.PVCisaverybroadapplicationprospects,butalsobecauseofitslowpriceandsuperiorperformance,isthatpeopleinthelasttenyearstoseveraldecadeshasbeentheobjectofpursuit.WorldsupplyanddemandforPVCandPVCisalsouneveninChina,China'sPVChasbeeninastateofoversupply.Moreover,Chinaisrichinoilrefiningresourcesandawiderangeoftalent.ThedesignofthesiteselectioninthenorthernsuburbofXi'an,wherethesaleschannelhasagood,convenienttransportation,richtalentmarket,agoodsourceofrawmaterials.Basedontheaboveanalysis,constructionofvariousconditionsaremet.

ThousandtonsintheproductionofPVCproductsrelatedmethodsshouldbetakentoremovethechlorine.Dechlorinateddilutebrinedechlorinationprocesscanbedividedintoitschemicalandphysicalmethods.Chemicalmethodarecarbon,sulfidedecomposition;physicallawdivisionofairblowing,jetvacuum,mechanicalvacuummethod.Atpresent,themanufacturersofmechanicalvacuumdecompositionmethodcombinedwiththemorecommonsulphide,generallyreferredtoasvacuumdechlorination.Processbecauseofamechanicalvacuummethodisrelativelyshort,lessequipmentandinstrumentcharacteristics,andthevacuumcreatedbymechanicalvacuumpumphighvacuumdechlorinationsystem,stableoperation,dechlorinationeffect,powerconsumption,small,lightsaltwaterafterdechlorinationchlorineinthe10rng/Lbelow,canbeeffectivelyusedtosavechemicaldechlorinationsodiumsulfite,andprolapseofmorethan95%purityofchlorinegas,chlorinegasmainscanbeincorporatedintotherecoveryandimprovetheutilizationofchlorine.

DechlorinationofPVCproductionandtechnologicalaspectsofdilutebrine,shouldbebasedonlocalconditions,theprinciplesofenergysavingdesigntheappropriateprocessroute.Toachievethebesteconomicresults.Thisdesignfromtheperspectiveofthepreliminarydesignofchemicalplantwithanannualoutput100,000tonspvccomprehensivedesign,projectdesignresultsmeetthebasicrequirementsofdesign,pvccompletedthepreliminarydesignofproductionplants,carriedoutfeasibilitystudies,completedthematerials,heat,equipment,andotherrelatedcalculations.

Keywords:PVCLightsaltDechlorinationVacuum目录摘要 IAbstract II目录 IV1综述 -1-1.1PVC的物理和化学性质 -1-1.2PVC的生产技术开展 -1-1.3产需情况 -2-1.4生产方法 -3-1．4．1悬浮聚合法 -3-1．4．2乳液聚合法 -4-1．4．3本体聚合法 -4-1．5新产品研制进展 -5-1．5．1氯乙烯-醋酸乙烯共聚糊树脂 -5-1．5．2氯化聚氯乙烯 -5-1．5．3氯化聚乙烯 -5-1．5．4辐射交联聚氯乙烯 -6-1．5．5聚氯乙烯纳米塑料 -6-1．5．6硅灰石/PVC复合材料 -7-1．6PVC树脂的主要用途 -7-1．6．1PVC一般软制品 -7-1．6．2PVC薄膜 -8-1．6．3PVC涂层制品 -8-1．6．4PVC泡沫制品 -8-1．6．5PVC透明片材 -8-1．6．6PVC硬板和板材 -8-1．6．7PVC其它 -9-1．7PVC的危害 -9-1．8对我国PVC开展的展望 -10-1．8．1PVC生产装置向大型化开展 -10-1．8．2加强生产技术及设备研制与应用 -10-1．8．3加强新产品的开发 -11-1．8．4PVC制品的开发和应用技术 -11-2设计工艺计算 -12-2.1主要设备物料衡算 -12-计算依据 -12-2．1．2脱氯塔物料衡算 -12-2．1．3换热器物料衡算 -16-2．2主要设备热量衡算 -17-2．2．1脱氯塔热量衡算 -17-2．2．2换热器热量衡算 -18-2．3换热器的设备选型和工艺计算 -20-2．3．1试算和初选换热器的型号 -20-2．3．2核算总传热系数 -21-2．3．3核算压强降 -23-参考文献 -26-致谢 -27-1综述1.1PVC的物理和化学性质聚氯乙烯具有阻燃〔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。具有稳定的物理化学性质，不溶于水、酒精、汽油，气体、水汽渗漏性低；在常温下可耐任何浓度的盐酸、90%以下的硫酸、50—60%的硝酸和20%以下的烧碱溶液，具有一定的抗化学腐蚀性；对盐类相当稳定，但能够溶解于醚、酮、氯化脂肪烃和芳香烃等有机溶剂。此外，PVC的光、热稳定性较差，在100℃以上或经长时间阳光暴晒，就会分解产生氯化氢，并进一步自动催化分解、变色，物理机械性能迅速下降，因此在实际应用中必须参加稳定剂以提高对热和光的稳定性。工业聚氯乙烯树脂主要是非晶态结构，但也包含一些结晶区域〔约５％〕，所以聚氯乙烯没有明显的溶点，约在80℃左右开始软化，热扭变温度〔1.82MPa负荷下〕为70-71℃，在加压下150℃开始流动，并开始缓慢放出氯化氢，致使聚氯乙烯变色〔由黄变红、棕、甚至于黑色〕。硬质聚氯乙烯〔未加增塑剂〕具有良好的机械强度、耐候性和耐燃性，可以单独用做结构材料，应用于化工上制造管道、板材及注塑制品。硬质聚氯乙烯可以用作增强材料。1.2PVC的生产技术开展氯乙烯早在1835年就为法国v勒尼奥发现，用日光照射氯乙烯时生成一种白色固体，即聚氯乙烯。1914年发现用有机过氧化物可加速氯乙烯的聚合，1931年德国法本公司采用乳液聚合法实现聚氯乙烯的工业化生产。1933年W.L.西蒙提出用高沸点溶剂和磷酸三甲酚酯与PVC加热混合,可加工成软聚氯乙烯制品,这才使PVC的实用化有真正的突破。英国卜内门化学工业公司、美国联合碳化物公司及固特里奇化学公司几乎同时在1936年开发了氯乙烯的悬浮聚合及PVC的加工应用。为了简化生产工艺，降低能耗，1956年法国圣戈邦公司开发了本体聚合法。1983年，世界总消费量约11.1Mt，总生产能力约17.6Mt，是仅次于聚乙烯产量的第二大塑料品种，约占塑料总产量的15％。中国自行设计的PVC生产装置于1956年在辽宁锦西化工厂进行试生产,1958年3kt装置正式工业化生产，1984年产量530.9kt。目前,PVC生产仍以乙烯氧氯化为主,但PVC生产技术及产品均在不断研究开发,生产技术不断创新、生产规模大型化、产品高性能并取得较大进展,主要有如下三个方面:(1)氯乙烯生产技术方面开发出利用不同原料生产氯乙烯的新工艺路线。采用价格廉价的乙烷作原料,用直接氧氯化法生产低本钱的氯乙烯单体,并正在设计万吨级大型生产装置;(2)PVC树脂生产方面,新技术开展集中在进一步解决聚合体系的稳定和防粘釜问题上,改良悬浮聚氯乙烯树脂的粒径分布以及开发一些性能更好的PVC专用树脂,如开发透明度更好的抗冲击氯化聚乙烯———丙烯酸酯接枝共聚物、改良丙烯酸酯改性的PVC型材专用树脂的生产方法等;(3)在聚氯乙烯加工应用方面,现己研究出用聚丁烯改良PVC制品冲击强度和热稳定性新技术,研制成功粘结力强、耐风化性好的汽车车体防锈涂料,采用交联PVC发泡材料生产出仪表盘发泡板,开发出水性PVC涂料,改良了农膜的防雾性能,生产出高强度地板革、热变形温度的超韧性PVC合金等。1.3产需情况近年来世界PVC开展非常迅速,2001年全球PVC树脂生产厂家大约有170多家,总生产能力为33.130Mt/a。美国生产能力最大,约有7.2Mt/a,其次是中国,其生产能力为3.9Mt/a。预计今后几年PVC产品需求量将以4.0%的速度增长。预计到2005年和2021年,世界PVC需求量将分别到达31Mt/a和37Mt/a,世界PVC市场供需根本平衡。我国PVC目前主要生产企业有70多家,生产能力为485t/a,占世界PVC总产能的14.26%。0.12Mt/a以上企业有10家,总产能为2.11Mt/a,占总生产能力54.1%。目前我国PVC生产工艺路线,采用石油路线的PVC生产能力占全国总产能的22.5%,用进口二氯乙烷和氯乙烯单体生产能力占21.5%,以电石为原料的生产能力占56%。除少数大型PVC装置引进国外技术和设备以外,总体水平与国外有较大的差距。我国1995年PVC产量为1374kt,2002年为3.3887Mt,表观消费量由1995年186.9万t上升到2002年5.6Mt,年均增长率为22.18%。2003年产量3.5Mt,增幅13%,成为全球PVC消费增长最快的国家。我国PVC主要应用于建材行业,预计到2021年各种PVC建材重点产品消费PVC将在200年根底上翻两番,到达2.1-2.2Mt。我国现有PVC型材生产企业300多家,管材生产企业约40多家。从1997年到2001年底,我国异型材生产线从1500多条增加到2500多条以上,总生产能力达1.35-1.4Mt/a。我国塑料异型材和门窗行业已具有一定规模,年产能远远超过200万t,2002年产量突破1Mt、门窗达1.3亿m2以上,占门窗总量的40%-50%。PVC制品也是我国汽车用塑料的主要品种之一,依不同车型、不同应用特点,PVC单车用量为1-34kg。以桑塔纳轿车为例,每辆使用PVC11.77kg,占车用塑料总量的16%,预计到2005年汽车需要PVC360kt以上。家用电器,如彩电、冰箱、洗衣机、空调等对PVC需求量都很大。由于市场需求,预计2003年到2005年我国将新增PVC产能0.2Mt,总生产能力将到达6.6Mt/a。2005-2021年我国PVC产能将到达9.1Mt/a,2005年PVC需求量为8.7Mt,将超过美国,2021年将到达10Mt产需根本平衡。1.4生产方法PVC的生产方法有悬浮聚合法、乳液聚合法和本体聚合法，以悬浮聚合法为主，约占PVC总产量的80％左右。此外,还有用微悬浮法生产PVC糊用树脂，产品性能和成糊性均好。1．4．1悬浮聚合法使单体呈微滴状悬浮分散于水相中，选用的油溶性引发剂那么溶于单体中，聚合反响就在这些微滴中进行，聚合反响热及时被水吸收，为了保证这些微滴在水中呈珠状分散，需要参加悬浮稳定剂，如明胶、聚乙烯醇、甲基纤维素、羟乙基纤维素等。引发剂多采用有机过氧化物和偶氮化合物，如过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、过氧化二碳酸二乙基己酯和偶氮二异庚腈、偶氮二异丁腈等。聚合是在带有搅拌器的聚合釜中进行的。聚合后，物料流入单体回收罐或汽提塔内回收单体。然后流入混合釜，水洗再离心脱水、枯燥即得树脂成品。氯乙烯单体应尽可能从树脂中抽除。作食品包装用的PVC，游离单体含量应控制在1ppm以下。聚合时为保证获得规定的分子量和分子量分布范围的树脂并防止爆聚，必须控制好聚合过程的温度和压力。树脂的粒度和粒度分布那么由搅拌速度和悬浮稳定剂的选择与用量控制。树脂的质量以粒度和粒度分布、分子量和分子量分布、表观密度、孔隙度、鱼眼、热稳定性、色泽、杂质含量及粉末自由流动性等性能来表征。聚合反响釜是主要设备，由钢制釜体内衬不锈钢或搪瓷制成，装有搅拌器和控制温度的传热夹套，或内冷排管、回流冷凝器等。为了降低生产本钱，反响釜的容积已由几立方米、十几立方米逐渐向大型化开展,最大已到达200m3。以聚乙烯醇和纤维素醚类等为悬浮稳定剂制得的PVC一般较疏松，孔隙多，外表积大，容易吸收增塑剂和塑化。1．4．2乳液聚合法最早的工业生产PVC的一种方法。在乳液聚合中，除水和氯乙烯单体外，还要参加烷基磺酸钠等外表活性剂作乳化剂，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-复原〞引发体系,聚合历程和悬浮法不同。也有参加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。聚合方法有间歇法、半连续法和连续法三种。聚合产物为乳胶状，乳液粒径0.05～2μm,可以直接应用或经喷雾枯燥成粉状树脂。乳液聚合法的聚合周期短，较易控制,得到的树脂分子量高,聚合度较均匀，适用于作聚氯乙烯糊，制人造革或浸渍制品。乳液法聚合的配方复杂，产品杂质含量较高。1．4．3本体聚合法聚合装置比拟特殊，主要由立式预聚合釜和带框式搅拌器的卧式聚合釜构成。聚合分两段进行。单体和引发剂先在预聚合釜中预聚1h，生成种子粒子，这时转化率达8％～10％，然后流入第二段聚合釜中，补加与预聚物等量的单体，继续聚合。待转化率达85％～90％，排出剩余单体，再经粉碎、过筛即得成品。树脂的粒径与粒形由搅拌速度控制，反响热由单体回流冷凝带出。此法生产过程简单，产品质量好，生产本钱也较低。1．5新产品研制进展1．5．1氯乙烯-醋酸乙烯共聚糊树脂氯乙烯-醋酸乙烯共聚糊树脂最近在沈阳化工股份研制成功。目前,应用这一技术生产的该树脂有汽车塑熔专用树脂、油墨专用树脂、地毯胶粘剂专用树脂和栅布专用树脂等4个牌号,其生产能力为2000t/a。该产品是降低加工温度、提高塑化速度、改变制品性能的重要附加材料,主要应用于PVC质材的汽车塑熔胶、高质地胶粘剂、印花油墨、全塑输送带、热敏织物涂层和搪塑、化学发泡制品等行业。1．5．2氯化聚氯乙烯氯化聚氯乙烯(CPVC)是由PVC进一步氯化后制得。PVC氯化后,其氯含量由原来的56.7%上升到63%-68%,使PVC树脂的物理机械性能、耐热性、耐候性、耐腐蚀性及阻燃性等均较PVC有显著提高,其耐热性能比PVC高20%-40%。CPVC广泛应用于化工腐蚀设备、管道、原油输送管材、电子电器产品的包装、高压电器输送电缆护管等领域。1．5．3氯化聚乙烯淮坊亚星集团在上世纪80年代引进德车赫司特公司技术建成了国内首套氯化聚乙烯(CPE)装置。该公司通过对CPE装置的屡次技术改造开发出亚星公司“CPE生产技术及装置开发〞技术,实现了装置大型化、产品系列化、生产自动化,拥有了新的CPE成套技术和与之配套的大型化装备。亚星公司主要创新成果有:建立了以盐酸和多种助剂等为介质的新水溶液反响体系,通过调整反响介质浓度、分散剂体系和引发剂的配比等工艺参数,可灵活开发市场所需的新产品,目前CPE品种已由原来5个开展到17个;将CPE生产的氯化反响釜体积提高到40m3,解决了我国长期存在单釜产率低的问题,节能降耗显著;成功设计了结构独特的分体式搅拌器、新型釜测定系统、搪瓷监测系统等,对过滤机、离心机、枯燥器、尾气洗涤器等重要关键配套设备进行了全面更新改造,形成了具有自主知识产权的完整的大型CPE生产系统;自主开发成功适合新反响体系的控制软件,在国内首次实现了对原料准备、反响体系调整、氯化、过滤别离、枯燥研磨、涂敷包装等7个单元的工艺流程控制,其核心局部———氯化反响控制软件包可根据产品配方、工艺参数等灵活调整,使生产过程更稳定,产品质量更好。1．5．4辐射交联聚氯乙烯上海氯碱公司开发成功高性能辐射交联PVC树脂,其性能到达国际先进水平。其产品可广泛应用于人造卫星、太空飞船、核工业等高科技领域。潘祥江等人,以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯单体为交联敏化剂,采用电子束对PVC与丁腈橡胶(NBR)的共混胶进行辐照改性。结果说明,对增塑PVC/NBR共混胶进行辐照改良,可大大提高共混胶的力学性能及耐热性能。这种共混胶广泛应用于电线电缆护套、汽车防水条及密封件、耐油制品等方面。1．5．5聚氯乙烯纳米塑料目前,PVC纳米塑料主要采用共混法和原位聚合法来制备。在PVC中常用的纳米无机填料主要有SiO2和CaCO3。PVC纳米塑料的研制和应用处于起步阶段。太原化工集团化工厂与浙江杭州华纳化工合作,通过纳米CaCO3与氯乙烯单体的原位聚合新工艺,研制开发并生产纳米CaCO3原位聚合的复合PVC树脂,大幅度提高了PVC材料的性能。用这种纳米材料复合PVC树脂制成的板材和管材,经测试,其板材抗冲击强度比普通PVC提高2-4倍,纳米PVC管材(硬质)的拉伸屈服强度提高76.9%,芯层发泡管材单位管长使用树脂量降低7%-8%。韩和良等人成功开发了一种聚合级纳米CaCO3微乳化体系可直接用于氯乙烯(VCM)的原位聚合。当体系与VCM比例在3%-5%时,所得PVC-SG5型树脂白度为86、表观密度0.59g/mL,吸油率到达25%左右,PVC树脂加工流变性能比传统产品有大幅度提高,制品冲击性能增加2-4倍,该技术解决了纳米微乳化体系的稳定性问题,己先后在我国20000t/aPVC生产装置和60000t/aPVC生产装置上实现了工业化。济南大学李良波等研制成功具有杀菌作用的纳米PVC材料。这种纳米抗菌PVC材料可将附着在PVC材料上的细菌杀死,或抑制其繁殖与生产。该材料的平均杀菌率在98%以上。山东蓬莱正业开展通过在普通PVC塑料中添加少量纳米SiO2后,生产出来的塑料门窗其硬度、光洁度和抗老性能均大幅度提高,综合性能到达国内领先水平。大连理工大学正在研究将纳米CaCO3参加PVC加工塑料门窗,填充量可达30%。据了解,在日本填充量已达50%。纳米CaCO3的本钱只有PVC树脂的1/2,用它作塑料填充剂和增强剂可减少PVC树脂用量,大大降低本钱,而且制品的拉伸强度、极限伸长率等性能指标均有所提高。同时,纳米CaCO3可提高塑料加工的流变性和挤出速度,改善塑料加工性能。新疆新泰化学股份研制开发成功纳米PVC管材,目前已形成50000t/a的生产能力,占到全国此产品生产能力的44%。纳米PVC管材的抗老化、抗冲击强度等指标明显优于普通的PVC管,其产品广泛应用于城市排水、农业节水灌溉及建筑行业。应建波等人研究了不同形态的纳米CaCO3粒子和一种普通CaCO3粒子填充PVC复合材料的制备和性能。结果说明,参加一定量CaCO3可以提高PVC/CaCO3复合材料的力学性能,纳米级CaCO3填充的PVC复合材料性能优于普通轻质CaCO3体系;立方纳米CaCO3填充的PVC复合材料的综合性能稍优于片状纳米CaCO3填充的PVC复合材料;随着CaCO3参加,PVC/CaCO3体系的塑化时间先增加后缩短,而且,纳米CaCO3填充的PVC复合材料的塑化时间比普通轻质CaCO3体系短。1．5．6硅灰石/PVC复合材料硅灰石是一种天然短纤维新型矿物,一般是针状或放射状、不含结晶水、熔点高、吸湿性小,热稳定性好、外表不易划伤等优点。用硅灰石填充PVC,使之具有快速分散性和低的粘度,这对于PVC进行增强、增韧改造,开发高强、高韧的PVC/硅灰石复合材料有重要意义。1．6PVC树脂的主要用途1．6．1PVC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。1．6．2PVC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。1．6．3PVC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℃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。无衬底的人造革那么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。1．6．4PVC泡沫制品软质PVC混炼时，参加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。也可用挤出机根底成低发泡硬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。1．6．5PVC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。1．6．6PVC硬板和板材PVC中参加稳定剂、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。1．6．7PVC其它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。PVC〔PermanentVirtualCircuit〕永久虚电路：两台计算机通过面向连接网络的连接。PVC能经受计算机的重新自举或电源的波动，从这个意义上说它是永久的；PVC是虚拟的，因为它是将路径放在路由表中，而不是建立物理连接。虚电路是分组交换网络提供的效劳之一(另一种是数据报效劳)，简单地说，就是通过网络内部的控制机制，在用户主机之间建立虚拟的逻辑连接，并且保证在其上传送信包的正确性和顺序性，通信前后要进行虚电路的建立和撤除。永久虚电路是一种在网络初始化时建立的虚电路，并且该虚电路一直保持。X.25网络和B-ISDN都提供PVC效劳。1．7PVC的危害常规的PVC等材料的电线电缆是相当严重的污染源。在制造、使用及废弃处理时，都会产生大量的二恶英、卤氢酸、铅等有害物质；PVC材料燃烧时会发生很大的浓烟，并产生有害的HCL气体；而且大局部PVC材料中含有Pb〔铅〕、Cd〔镉〕等〔用作电缆稳定剂〕多种有害重金属，会对人体健康造成一定的危害；燃烧或掩埋后，会造成对土壤和水源的污染。由于一次性医疗器械产品大多采用医用级聚氯乙烯〔PVC〕或聚碳酸酯〔PC〕，而PVC加工过程中的热分解物对钢材有较强的腐蚀性，PC那么硬度高，粘性大，因而对塑化局部的零部件材质要求必须是能抗腐蚀、抗磨损而且有较高的抛光性能。目前大多数医用注塑机采用机筒螺杆镀硬铬的方法或者采用不锈钢为材料制作机简螺杆以到达上述特殊要求。另外，为了防止PVC加工过程中热分解产生气体，要求对动定模板外表进行镀铝处理，而且对外围板金也进行镀铝处理或者采用不锈钢板制作板金，板金拼缝采用无毒硅胶进行密封，以防塑料加工过程中产生的气体跑到外面〔塑料加工过程中产生的气体可通过专用设备进行集中收集再经过净化处理方可排入大气中〕。聚氯乙烯也是经常使用的一种塑料，它是由聚氯乙烯树脂、增塑剂和防老剂组成的树脂，本身并无毒性。但所添加的增塑剂、防老剂等主要辅料有毒性，日用聚氯乙烯塑料中的增塑剂，主要使用对苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯等，这些化学品都有毒性，聚氯乙烯的防老剂硬脂酸铅盐也是有毒的。含铅盐防老剂的聚氯乙烯(PVC)制品和乙醇、乙醚及其他溶剂接触会析出铅。含铅盐的聚氯乙烯用作食品包装与油条、炸糕、炸鱼、熟肉类制品、蛋糕点心类食品相遇，就会使铅分子扩散到油脂中去，所以不能使用聚氯乙烯塑料袋盛装食品，尤其不能盛装含油类的食品。另外，聚氯乙烯塑料制品在较高温度下，如50℃左右就会慢慢地分解出氯化氢气体，这种气体对人体有害，因此聚氯乙烯制品不宜作为食品的包装物。电木(酚醛塑料)含有游离苯酚和甲醛，对人体有一定毒性，不适合存放食品和作食品包装。电玉(尿醛塑料)虽然无嗅无味，但在100℃沸水中或用作盛放醋类食品时，会有游离甲醛析出，对人体有害，所以也不适于作为食具或食品包装。废旧塑料(有的可能添加少许新料)的更新品，因其成分复杂，很难保证不带有毒性，故一般也不可用来作为食品盛具和包装物。1．8对我国PVC开展的展望1．8．1PVC生产装置向大型化开展我国现有80%以上的PVC生产厂家仍在使用小釜、生产规模小,没有规模效益,平均生产能力仅5万t/a,超过1万t/aPVC的仅10家,而国外平均生产能力15万t/a。我们应该利用国内外先进技术,建世界级的经济规模PVC生产装置,提高市场竞争能力。1．8．2加强生产技术及设备研制与应用信越公司和OxyVinyls公司等拥有领先的PVC生产技术,Adent、窒素、欧洲乙烯和东曹公司等也有PVC生产专利技术。先进的PVC生产技术普遍采用大釜技术和防黏釜工艺。目前,世界兴旺国家对聚合釜容积的要求有逐步加大的趋势,根本上70m3以下的聚合釜己在淘汰之列。美国现行PVC生产聚合釜容积都在70-135m3,日本聚合釜容积在150m3左右,德国己成功地开发出200m3多用途的大型聚合釜。相比之下,我国80%以上PVC生产厂家的聚合釜容积在30m3以下,很少采用70以上的大型聚合釜。锦化化工集团公司自行开发了70.5m3聚合釜,并首家将70.5m3聚合釜整套生产技术应用于工业化生产。由此可见,我国普遍使用聚合釜容积仅为国外的1/5-1/7,这种生产规模很难获得良好经济效益。因此,应组织力量,开发大型聚合釜。1．8．3加强新产品的开发我国PVC生产主要采用悬浮法和乳液法,品种仅为国外牌号的1/20左右,产品附加值低、适应性差。兴旺国家PVC树脂品种牌号很多,西欧有800多个,日本有600多个,美国有300多个,且每个PVC生产公司都拥有几百种牌号,如日本信越化学公司就有348种。因此,我国PVC产品应向精细化、专用化和系列化方向开展,尤其是高性能、功能性、专用性、合金化等PVC树脂研制开发,如PVC与EVA(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)、丙烯酸酯等的共聚物、超高相对分子质量PVC、超细粉末PVC树脂等,以满足国内市场需求。1．8．4PVC制品的开发和应用技术在西欧,每年大约有1.5Mt的PVC用于制作管材,主要用作输水管,是最大的PVC市场,约占PVC材料60%。如今用于污水排放管的芯层发泡管内径超过500mm。2002年,西欧挤出型材消费量为1.3Mt,其中约有50%用于制造高强度塑钢门窗。PVC改性方面,有PVC接枝共聚物、PMMA及丙烯酸酯改性。德国PVC接枝共聚物的消费量在0.2Mt/a以上,占欧洲首位。糊状树脂加工应用及改性,针对糊黏度下沉问题,在投用橡胶稀释剂过程中,使用了约30μm的PVC均聚物或聚乙烯共聚物,或者是醋酸乙烯共聚物。西欧糊状PVC树脂的加工量为0.6Mt/a,其改性工作及专用料研究十分重视。我国应加强加工技术和应用技术的研究,生产高性能的PVC制品。2设计工艺计算2.1主要设备物料衡算 计算依据本人设计年产10万吨PVC，根据西部聚氯乙烯有限责任公司的年产量。在产10万吨PVC同时，课生产8.33万吨烧碱。所以本设计按8.33万吨烧碱进行设计。经查西部氯碱厂的电解原料生产氢氧化钠〔NaOH〕，工业数据查NaOHGB/T1919-94可知固体I类优等品NaOH的含量为≥94.0%，除掉检修等时间的浪费，按每年实际生产时间为8000小时。本设计计算是以西部氯碱厂目前烧碱装置的年产量为基准，生产8.33万吨/年98%离子膜NaOH，其生产纯NaOH的量为：8.33×104×103×98.0%/〔40×8000〕=255.11kmol/h.2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2↑+H2↑由此反响方程式可知理论所需NaCl为：255.11kmol/h.2．1．2脱氯塔物料衡算 F2脱氯塔F1脱氯塔F2F3图2-1脱氯塔物料衡算系统脱氯塔物料衡算：入塔淡盐水组成：NaCl：14909.38kg/hH2O：66998.38kg/hCl2:60kg/hHCl:54.75kg/h其他条件：表2-1加酸前物料参数Nacl含量18.18%〔质量分数〕Cl2含量796mg/L[H+]0.02mol/LpH1.0密度1095kg/m3流量90m3/h温度85℃SO42-5.23g/L表2-2脱氯塔的物性参数物质含量〔质量分数〕密度kg/m3温度℃HCl31%115325NaCl8%107625NaoH30%132525脱氯塔出口淡盐水氯气含量50mg/L脱氯系统操作压力26.66kPa塔内pH不仅与[H+]有关，而且与SO42-有关。认为参加HCl后SO42-不变，那么当pH=1时，由下表推知[H+]的浓度。表2-3SO42-离子一定时，淡盐水H+浓度和pH值对应关系表[H+]mol/L0.10.0550.010.00550.001[SO42-]1.0g/L时，pH值1.01.66[SO42-]10.0g/L时，pH值1.542.32.853.54.17不含[SO42-]和氯气时，pH值1.01.262.02.263.0由表得[H+]=0.115.那么加酸后HCl的量为原量的0.115/0.02=5.75倍。参加HCl为：54.75×〔5.75-1〕=260.06kg/h随31%盐酸参加的H2O为：kg/h那么参加酸的总量为：260.06+665.52=925.58kg/h加酸流量为：=0.80m3/h那么加酸后淡盐水组成为：NaCl：14909.38kg/hH2O：66998.38kg/hCl2:60kg/hHCl:314.48kg/h表2-4加酸后淡盐水的参数Nacl含量18.12%〔质量分数〕Cl2含量788mg/L[H+]0.113mol/LpH1.05密度1095kg/m3流量91.375m3/h温度84.3℃SO42-5.18g/L脱氯塔出口气相的计算:氯气冷却器出口气相的计算:氯气冷却器出口氯气温度较低,水蒸气分压较低。所以,换热器出口水量很小,因此,出脱氯塔淡盐水流量无明显减少,认为出脱氯塔淡盐水流量与上述加酸后淡盐水流量相同,即91.375m3/h。脱氯塔淡盐水中氯气量：91.375×0.05=4.57kg/h那么氯气冷却器出口氯气中Cl2含量为：60-4.57=55.43kg/h40℃水的饱和蒸汽压为:7.37kPa那么氯气分压为：26.66-7.37=19.29kPa因此，YH2O=0.27655YCl2=0.72345那么氯气冷却器出口氯气组成如下：H2O：21.19kg/hCl2:55.43kg/h总计:76.62kg/h2.氯气冷却器出口液相的计算：假设氯气冷却器出口氯水物料中水量为2000kg/h。氯气冷却器出口氯水同氯气冷却器出口氯气呈气液平衡,得：PCl2=19.29kPa查40℃,PCl2=19.29kPa时,Cl2在水中溶解度为：0.172kgCl2/100kg水那么氯气冷却器出口液相中Cl2为：2000×0.00172=3.44kg/h那么氯气冷却器出口液相组成为：H2O：2000kg/hCl2:3.44kg/h总计:2003.44kg/h脱氯塔出口气相组成：H2O：2021.19kg/hCl2:58.87kg/h总计:2080.06kg/h脱氯塔物料衡算数据：表2-5脱氯塔物料衡算数进口液相kg/h出口气相kg/h出口液相kg/hNaCl：14909.38H2O：2021.19NaCl：14909.38H2O：66998.38Cl258.87H2O64977.19Cl2:60Cl21.13HCl:314.81HCl314.81总计：82282.57kg/h总计：2080.06总计:80202.51kg/hNacl含量:18.12%Nacl含量:18.59%2．1．3换热器物料衡算换热器物料衡算数据：表2-6换热器物料衡算数据进口液相kg/h出口气相kg/h出口液相kg/hH2O：2021.19Cl2:58.87H2O：2000Cl2：3.44H2O：21.19Cl2：55.43总计：2080.06kg/h总计：2003.44kg/h总计:76.62kg/h2．2主要设备热量衡算2．2．1脱氯塔热量衡算 F2脱氯塔F1脱氯塔F2F3图2-2脱氯塔热量衡算系统表2-7水的标准焓值、氯气标准焓值温度℃物质15204045658085H2OkJ/kg65.97(l)83.676(l)167.5(l)2577.8(g)272.06(l)2642.3(g)2651.1(g)Cl2kCal/kg164.70165.04166.23166.48167.24167.47168.25NaCl焓值为-411.0kJ/mol=-7025.641kJ/kgHCl焓值为-92.307kJ/mol=-2528.959kJ/kg能量衡算式:△H=∑H出-∑H入(1)ΔH1=∑m1,i×h1,i≈m1，1×h1,1+m1,2×h1,2+m1，3×h1,3+m1,4×h1,4=14909.38×〔-7025.641〕+66998.38×2651.1+60×168.25×4.1868+314.81×〔-2528.959〕=72117577.97kJ/h(2)ΔH2=∑m2,i×h2,i≈m2,1×h2,1+m2,2×h2,2=2021.19×2642.3+58.87×167.47×4.1868=5381867.826kJ/h(3)ΔH3=∑m3,i×h3,i≈m3,1×h3,1+m3,2×h3,2+m3，3×h3,3+m3，4×h3,4=14909.38×〔-7025.641〕+64977.19×2642.3+1.13×167.47×4.1868+314.81×〔-2528.959〕=66145928.46kJ/hQ=ΔH2+ΔH3-ΔH1=5381867.82+66145928.46-72117577.97=589781.684kJ/h表2-8脱氯塔的能量衡算数据入塔kJ/h出塔kJ/hΔH1：72117577.97总计：72117577.97ΔH2：5381867.826ΔH3：66145928.46总计：71527796.29说明：脱氯塔损失的热量为：Q=ΔH=ΔH2+ΔH3-ΔH1=-589781.684kJ/h2．2．2换热器热量衡算 F2换热器F1换热器 F4F2F5F3图2-3换热器热量衡算系统能量衡算式:△H=∑H出-∑H入(1)ΔH1=∑m1,i×h1,i≈m1，1×h1,1+m1,2×h1,2=58.87×167.47×4.1868+2021.19×2642.3=5381867.826kJ/h(2)ΔH2=∑m2,i×h2,i≈m2,1×h2,1+m2,2×h2,2=2000×167.57+3.44×166.23×4.1868=337534.143kJ/h(3)ΔH3=∑m3,i×h3,i≈m3,1×h3,1+m3,2×h3,2=55.43×166.23×4.1868+21.19×2568.6=93006.349kJ/hQ1=ΔH1-ΔH2-ΔH3=5402357.098-337534.143+113096.512=4951327.334kJ/hWc===118623.079kg/hΔH4=118623.079×125.375=14872368.53kJ/hΔH5=118623.079×83.676=9925904.758kJ/hQ2=ΔH4-ΔH5=14872368.53-9925904.758=4946463.772kJ/hQ=Q1-Q2=4951327.334-4946463.772=4863.562kJ/h表2-9换热器的能量衡算数据入塔kJ/h出塔kJ/hΔH1：5381867.826ΔH5：9925904.758总计：15307772.58ΔH2：337534.143ΔH3：93006.349ΔH4：14872368.53总计：15302909.02说明：换热器损失的热量为：Q=ΔH=Q1-Q2=4951327.334-4946463.772=4863.562kJ/h2．3换热器的设备选型和工艺计算根据两相的情况，混合气温度高并且被冷却为两相，那么混合气走壳程，冷却水走管程. F2换热器F1换热器 F4F2F5F3图2-4塔换热器简图热流体的定性温度:60℃冷却水的定性温度：==25℃表2-10定性温度下流体的物性参数参数物质密度kg/m3比热容kJ/kg·℃粘度mPa·s导热系数w/(m2·℃)混合气3.434.3060.0120.0092冷却水997.04.1740.90280.60822．3．1试算和初选换热器的型号〔1〕计算热负荷和冷却水流量Q=Wh×Cph×(T1－T2)=×4.306×103×(80-40)=99519.32w那么Wc===2.38kg/s(2)计算两流体的平均温度差〔先按单壳程、多管程、逆流计算〕Δtmˊ===32.7℃校正系数P===0.17R===4查文献可得Δt=0.92，那么Δtm=Δt×Δtmˊ=0.92×32.7=30.08℃〔3〕初选换热器的型号根据两流体的情况，一般传热系数K取35～175w/〔㎡·℃〕.假设总传热系数K=98w/〔㎡·℃〕那么换热面积A===33.76㎡Tm－tm=－=35℃<50℃，不需考虑热补偿.据此，由换热器系列标准中选定G500Ⅳ-2.5-35型换热器有关参数见表4-2表2-11所选换热器相关参数壳径/mm500管子尺寸φ25×2.5公称压强/MPa2.5管长/m3公称面积/㎡35管子数152管程数6管子排列方法正三角形实际传热面积S=nπdL=152×3.14×0.025×3=35.80㎡假设选择该型号的换热器，那么要求过程的总传热系数为K===92.42w/〔㎡·℃〕2．3．2核算总传热系数〔1〕管程对流传热系数αi计算公式αi=0.0023Re0.8×Pr0.4(适用范围Re>104,0.7<Pr<120,L/di>60)管程流通截面积:A=×di2×=×0.022×=0.0080㎡L/di=3/0.02=150>60ui===0.30m/sRei===6626.05Pri===6.19αi=0.023××(6626.05)0.8×(6.19)0.4=1653.58w/(㎡·℃)〔2〕壳程传热系数αo计算公式：αo=0.36()0.55()1/3()0.14〔适用范围：Re=2×103～1×106〕取换热器列管的中心距:t=32mm,折流挡板间距:h=0.15m,那么流体通过管间最大截面积为:A=hD(1－)=0.15×0.5(1－)=0.0164㎡uo===10.27m/sde===0.02mReo===58710.2Pro===5.61壳程中混合气被冷却，取()0.14=1.0.αo=0.36()×(58710.2)0.55×(5.61)1/3×1.0=121.15w/(㎡·℃)〔3〕污垢热阻根据流体的性质选择适当的垢层热阻Rso、Rsi，由Rso、Rsi、αi、αo、计算传热系数K计，再由传热根本方程计算所需传热面积A计，当此传热面积小于初选换器所具有的传热热面积A，那么原那么上计算可行.考虑到所用传热计算式的准确程度及其它为可预料的因素，应使选用换热器传热面积留有15%-25%的裕度，使A/A计=1.15-1.25.否那么需要重新估计一个K估，重新以上计算.在本设计中取Rso=Rsi=0.000172㎡·℃/