悬浮法生产聚氯乙烯生产
工艺流程图
悬浮聚合法生产聚氯乙烯工艺流程图一、聚合工艺世界上PVC的主要生产方法有4种：悬浮法、本体法、乳液法和微悬浮法。
其中以悬浮法生产的PVC占PVC总量的近90%，在PVC生产中占重要地位，近年来，该技术已取得突破进展。
1.本体聚合生产工艺主要特点是反应过程中不需要加水和分散剂。
聚合分2步进行，第一步在预聚釜中加入定量的VCM单体、引发剂和添加剂，经加热后在强搅拌（相对第二步聚合过程）的作用下，釜内保持恒定的压力和温度进行预聚合。
当VCM的转化率达到8%-12%停止反应，将生成的“种子”送入聚合釜内进行第二步反应。
聚合釜在接收“种子”后，再加入一定量的VCM单体、添加剂和引发剂，在这些“种子”的基础上继续聚合，使“种子”逐渐长大到一定的程度，在低速搅拌作用下，保持很定的压力进行聚合反应。
当转化率达到60%-85%（根据配方而定）时终止反应，并在聚合釜中脱气、回收未反应的单体，而后在釜内汽提，进一步脱除残留在PVC粉料中的CVM，最后经送风系统将釜内PVC粉料送往分级、均化和包装程序。
2.乳液聚合生产工艺氯乙烯乳液聚合方法的最终产品为制造聚氯乙烯增塑糊所用的聚氯乙烯糊树脂（E-PVC)，工业生产分两个阶段：第一阶段聚氯乙烯单体经乳液聚合反应生成聚氯乙烯乳胶，它是直径0.1-3μm聚氯乙烯初级粒子在水中的悬浮乳状液。
第二阶段将聚氯乙烯乳胶，经喷雾干燥得到产品聚氯乙烯糊树脂，它是初级粒子聚集而成得直径为1-100μm，主要是20-40μm的聚氯乙烯次级粒子。
这种次级粒子与增塑剂混合后，经剪切作用崩解为直径更小的颗粒而形成不沉降的聚氯乙烯增塑糊，工业上称之为聚氯乙烯糊。
3.悬浮聚合生产工艺悬浮法PVC生产技术易于调节品种，生产过程易于控制，设备和运行费用低，易于大规模组织生产而得到广泛的应用，成为诸多生产工艺中最主要的生产方法。
在工业生产PVC时，以悬浮法产量最大，悬浮法生产具有设备投资少和产品成本低等优点。
聚氯乙烯生产工艺设计
课程设计题目: 年产40万吨聚氯乙烯工艺设计院系: 化学环境与工程学院专业: 化学工程与工艺班级：09-1 学生姓名: 牛娜申腾施佳娟指导教师: 高军、徐冬梅2012年 10 月 20日内容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、聚合工艺方法等。
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及选型三个方面进行准确的工艺计算，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、聚合釜设备图、汽提塔设备图。
关键词：聚氯乙烯；生产技术；悬浮法；乙炔法；乙烯法；防粘釜技术；目录第一章文献综述 (6)1.1 国内外pvc发展状况及发展趋势 (6)1.2 单体合成工艺路线 (8)1.2.1乙炔路线 (8)1.2.2乙烯路线 (8)1.3聚合工艺路线 (9)1.3.1本体法聚合生产工艺 (9)1.3.2乳液聚合生产工艺 (10)1.3.3悬浮聚合生产工艺 (10)1.4 聚合机理 (11)1.4.1自由基聚合机理 (11)1.4.2链反应动力学机理 (12)1.4.3 成粒机理与颗粒形态 (12)1.5工艺流程叙述 (13)1.5.1加料系统 (13)1.5.2聚合系统 (15)1.5.3浆料汽提及废水汽提系统 (16)第二章工艺计算 (17)2.1物料衡算 (17)2.1.1聚合釜 (21)2.1.2混料槽 (22)2.1.3汽提塔 (23)2.1.4离心机 (24)2.1.5气流干燥 (24)2.1.6沸腾干燥 (25)2.1.7筛分包装 (25)2.1.8聚合釜数的确定 (26)2.2热量衡算 (26)2.2.1热量衡算的意义和作用 (26)2.2.2热量衡算及所需的热质的量 (26)2.2.3聚合釜的热量衡算 (27)2.3 设备的计算及选型 (27)2.3.1 聚合釜 (27)2.3.2 混料槽 (30)2.3.3 汽提塔 (30)23.4 离心机 (31)第三章非工艺部分 (31)3.1厂内的防火防爆措施 (31)3.4三废处理情况 (32)3.4.1电石渣的处理 (32)3.4.2电石渣上清液的处理 (32)3.4.3 热水的综合利用 (33)3.4.4尾气的回收利用 (33)第四章小结 (34)引言聚氯乙烯(PVC)是5大通用塑料之一,具有耐腐蚀、电绝缘、阻燃性和机械强度高等优异性能,广泛用于工农业及日常生活等各个领域,尤其是近年来建筑市场对PVC产品的巨大需求,使其成为具备相当竞争力的一个塑料品种。
聚氯乙烯 VC 的生产工艺和基础知识
P V C的生产工艺聚氯乙烯是由氯乙烯通过自由基聚合而成的。
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。
单体的来源：乙烯法、石油法和电石法。
我国的方法：主要还是电石法。
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。
（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则溶于单体中，聚合反应就在这些微滴中进行，聚合反应热及时被水吸收，为了保证这些微滴在水中呈珠状分散，需要加入悬浮稳定剂，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、干燥即得树脂成品。
（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。
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干燥成粉状树脂。
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。
（3）本体聚合法聚合装置比较特殊，主要由立式预聚合釜和带框式搅拌器的卧式聚合釜构成。
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％，排出残余单体，再经粉碎、过筛即得成品。
悬浮法聚氯乙烯生产工艺要点
悬浮法聚氯乙烯生产工艺要点聚氯乙烯（简称PVC）是世界五大通用合成树脂之一，世界产量及消费量仅次于聚乙烯和聚丙烯。
由于其良好的机械性能、抗化学药品性能、耐腐蚀性和耐燃性，制品被广泛应用于薄膜、人造革、电缆料、泡沫制品和管、板、型材等。
工业生产PVC通过悬浮、乳液、本体和溶液四种聚合方法，其中以悬浮法工艺最为成熟，操作简单，生产成本低，经济效益好，应用领域宽，是生产PVC树脂的主要方法。
工艺条件控制对PVC树脂的颗粒形态有着重要影响，并直接影响产品的加工性能。
自2009年7月份参加工作以来我有幸被分配到国内生产聚氯乙烯工艺最为先进的2#聚氯乙烯装置学习，在这一年的工作中，理论与实践上我学到了很多知识，结合我所在的岗位实际，对本岗位工艺条件的认识及所存在问题的建议总结如下。
一、工艺控制方面1.聚合釜搅拌聚合釜搅拌除在聚合过程中对悬浮体系起到均匀传热的作用外，还影响PVC 树脂的颗粒形态，主要是粒径大小及分布，孔隙率等，并与分散剂体系共同起调节作用。
聚合釜过程中单体受到搅拌器剪切力作用被打碎为带条状，再在表面张力作用下形成球状小液滴。
搅拌强度的增加，使小液滴受到的剪切力作用更强，从而形成的树脂的平均粒径减小，不仅耗电量多，树脂中易产生并粒现象且粒径分布太宽；搅拌转速太低，反应传热系数小，易爆聚，树脂颗粒大，即使分散剂用量大效果也不理想，易产生黑黄点多。
研究表明，PVC树脂平均粒径与搅拌转速的关系曲线为马鞍形。
生产中还可通过适当改变搅拌器形式与叶片数目、搅拌器直径及与釜底距离等参数满足对不同树脂颗粒大小需要。
我们所使用的两条生产线的聚合釜是目前世界较为先进的大型聚合釜，在工艺上克服了小釜产出的树脂质量不稳定的缺陷，树脂之间的差异减小，质量上更加均匀和稳定。
大型聚合釜的搅拌按照生产不同阶段的需要，按照最佳条件，在喷涂、加料、聚合、放料回收各阶段都在DCS系统中设定好，中控操作人员只要及时关注搅拌电流及转速有无异常，保证搅拌的正常工作。
悬浮法生产聚氯乙烯流程设计
3000吨/年聚氯乙烯悬浮聚合工艺设计摘要本设计为年产3000吨聚氯乙烯聚合工艺设计，整个设计文件由设计说明书和设计图纸两部分组成。
在设计说明书中，简单介绍了聚氯乙烯的生产现状、发展趋势、性能和主要用途，着重介绍以悬浮聚合法作为聚合的工艺生产方法。
在设计过程中，根据设计任务书的要求，进行了较为详细的物料衡算和热量衡算和聚合釜计算，对设备进行了工艺计算和选型，同时对整个装置进行了简单的技术经济评价。
绘制了相应的设计图纸，设计图纸包括工艺流程图、聚合釜装配图。
关键词：聚氯乙烯，悬浮聚合工艺，干燥，单体，生产工艺AbstractThe design for the 3,000 tons of PVC polymerization process design throughout the design file is composed by two parts of the design specification and design drawings. In the design manual, a brief introduction of PVC production status, development trends, performance, and the main purposes highlighted by suspension polymerization as the polymerization process production methods. In the design process, according to the requirements of the design task book to conduct a more detailed material balance and heat balance and the the polymerizer calculation process calculation and selection of equipment, a simple techno-economic evaluation of the entire device . Drawing of the design drawings, design drawings including process flow diagram of the polymerization reactor assembly drawing.Keywords: PVC ,suspension polymerization process, dry, monomer ,production process目录前言 (1)第1章产品及原料说明 (2)1.1 产品性质及质量标准 (2)1.1.1 名称及其结构 (2)1.1.2 产品性能 (2)1.1.3产品质量标准 (3)1.2 单体氯乙烯（VCM）的性质 (5)1.3聚氯乙烯配方 (6)第2章聚氯乙烯生产工艺流程设计 (7)2.1 聚氯乙烯生产工艺流程简述 (7)2.2 聚氯乙烯生产工艺流程操作步骤 (7)2.2.1 聚合单元 (7)2.2.2 汽提、干燥工序 (8)2.2.3 VC回收工序 (8)第3章物料衡算 (10)3.1 车间物料衡算 (10)3.1.1主要工艺参数 (10)3.1.2 生产任务的计算 (10)3.1.3投入单体的计算 (11)3.2 聚合釜的物料衡算 (12)3.2.2 聚合釜的生产计算 (12)第4章热量衡算 (14)4.1 聚合釜热量衡算 (14)4.1.1 参数设定 (14)4.1.2 混合热和搅拌热的考虑 (15)4.2 回流冷凝器热负荷的考虑 (15)4.3 物料带入聚合釜的热量 (15)4.4 聚合反应放出的热量 (16)4.5 物料带出聚合釜的热量 (16)4.6 反应过程需要加入的热量 (16)4.7 加热水的用量: (16)4.8 冷却水的用量： (16)4.9传热面积 (17)第5章设备工艺设计 (19)5.1 聚合釜的设计 (19)5.1.1 生产周期或生产批数 (19)5.1.2 根据年产量确定每批进料量 (19)5.1.3 选择反应器装料系数 (19)5.1.4 计算反应器体积 (19)5.1.5 聚合釜壁厚的计算 (20)5.2 汽提塔 (20)5.3 混料槽 (20)5.4 离心机 (21)5.5 干燥器 (21)参考文献 (22)前言聚氯乙烯（PVC）是由氯乙烯单体（VCM）均聚或与其他多种单体共聚而制得的合成树脂，聚氯乙烯再配以增塑剂、稳定剂、高分子改性剂、填料、偶联剂和加工助剂，经过提炼、塑化、成型加工成各种材料。
聚氯乙烯聚合工艺简介
四、PVC树脂简介
1、外观：白色粉末； 2、分子量：36870～93750； 3、相对密度（比重）：1.35～1.45 4、表观密度：0.40～0.65mg/ml； 5、热容：1.045～1.463J/g.℃（0~100℃）； 6、颗粒直径：通常紧密型树脂30～100μm，疏松性树脂 60～150μm； 7、热性能：85℃以下呈玻璃态，85～175℃呈粘弹态，无 明显熔点，175～190℃为熔融状态，190～200℃属粘流态。 脆化点－50～－60℃，软化点75～85℃，玻璃化转变温度 在80℃左右，＞100℃开始降解出氯化氢，180℃以上开始 快速分解，200℃以上剧烈分解并变黑。
六、原材料性质及标准
VCM中杂质对聚合反应及产品的影响 ① 低沸物的影响 氯乙烯单体中存在的乙炔等低沸物杂质，在聚合反应中能与
自由基反应，生成的内部双键对于PVC树脂的热稳定性有不 良影响。乙炔是活泼的链转移剂，能与长链游离基反应，形 成稳定的ρ-π共轭体系。当乙炔的含量较高时，会降低PVC 树脂的热稳定性。单体中的乙炔杂质还使聚合的反应速度减 慢，树脂的聚合度下将。 ② 高沸物的影响 高沸物将增加PVC大分子的支化度，影响聚合体系的稳定性 和树脂的颗粒形态。高沸物还会影响粘釜和“鱼眼”等。 ③ 单体含水的影响 氯乙烯单体含水，会产生酸性，形成铁离子。铁的存在会减 慢反应速度，使树脂热稳定性变差，产品带色。偏酸会影响 聚合体系的PH值，影响聚合体系的稳定性。
六、原材料性质及标准
1、氯乙烯的物理性质
氯乙烯的分子式为C2H3Cl,结构式为CH2=CHCl,分子量为
62.5,在常温和常压条件下是一种无色有乙醚气味的气体,其 冷凝点为-13.9℃ ,其凝固点为-159.7℃。它的临界温度为 142℃。临界压力为5.22MPa,，因而，尽管它的冷凝点为13.9℃ 但稍加压力就可以得到液体氯乙烯。 ① 氯乙烯的蒸气压 氯乙烯的蒸气压可按下式计算： lgP＝－0.15228－1150.9/T＋1.75 lgT－0.002415T 式中：P —— 氯乙烯的蒸气压，MPa； T —— 温度，K；
悬浮聚合法年产30万吨聚氯乙烯车间工艺设计毕业论文
悬浮聚合法年产30万吨聚氯乙烯车间工艺设计毕业论文1 绪论1.1 聚氯乙烯简介聚氯乙烯(Poly Vinyl Chloride)简称PVC，下同。
它是由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂，是氯乙烯的均聚物。
PVC为无定形结构的白色粉末，支化度较小。
工业生产的PVC相对分子量一般在5万～12万范围内，具有较大的多分散性，相对分子量随聚合温度的降低而增加；无固定熔点，80～8 5℃开始软化，130℃变为粘弹态，160～180℃开始转变为粘流态；有较好的机械性能，抗张强度60MPa左右，冲击强度5～10kJ/m2；有优异的介电性能。
但对光和热的稳定性差，在100℃以上或经长时间阳光曝晒，就会分解而产生氯化氢，并进一步自动催化分解，引起变色，物理机械性能也迅速下降，在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。
PVC很坚硬，溶解性也很差，只能溶于环己酮、二氯乙烷和四氢呋喃等少数溶剂中，对有机和无机酸、碱、盐均稳定，化学稳定性随使用温度的升高而降低。
PVC溶解在丙酮-二硫化碳或丙酮-苯混合溶剂中，用于干法纺丝或湿法纺丝而成纤维，称氯纶。
具有难燃、耐酸碱、抗微生物、耐磨并具有较好的保暖性和弹性[1]。
1.2 聚氯乙烯的发展状况聚氯乙烯是仅次于聚乙烯的第二大通用塑料[2]。
自1997年以来，聚氯乙烯的产量以3%/a速度递增。
2001年，全球聚氯乙烯生产能力已达到3 313万t，消费水平比2000年略有增加，为2882万t[3]。
2003年7月全球约有50个国家、150个厂家生产聚氯乙烯，这一数据还在不断攀升[4]。
2005年全球产量达3130万吨，需求量达3117万吨。
北美、欧洲(包括俄罗斯)和非洲、远东地区超过全球聚氯乙烯产量和需求量4/5，悬浮聚合法树脂占生产聚氯乙烯树脂90%以上，2006年世界聚氯乙烯产能3562万吨，实际产量3262万吨，产量的增长主要来自中国。
2006年我国PVC产业保持快速发展的态势，全年产能1099万吨，实际产量864.1万吨，整体供求关系发生了较大的变化[5]。
聚氯乙烯的聚合原理
聚氯乙烯的聚合一、聚氯乙烯悬浮聚合原理聚氯乙烯工业化生产方法有四种：悬浮法、乳液法、本体法、微悬浮法。
悬浮聚合：通过强力搅拌并在分散剂的作用下，把单体分散成无数的小液珠悬浮于水中由油溶性引起剂引起而进行的聚合反应。
溶有引起剂的单体以液滴状悬浮于水中进行自由基聚合的方法称为悬浮聚合法。
整体看水为连续相，单体为分散相。
聚合在每一个小液滴内进行，反应机理与本体聚合相同，可看做小液珠本体聚合。
悬浮聚合体系普通由单体、引起剂、水，分散剂四个基本组分组成。
悬浮聚合体系是热力学不稳定体系，需借搅拌和分散剂维持稳定。
在搅拌剪切作用下，溶有引起剂的单体分散成小液滴，悬浮于水中引起聚合。
不溶于水的单体在强力搅拌作用下，被粉碎分散成小液滴，它是不稳定的，随着反应的进行，分散的液滴又可能凝结成块，为防止粘结，体系中必须加入分散剂。
悬浮聚合产物的颗粒粒径普通在0.05～0.2mm。
其形状、大小随搅拌强度和分散剂的性质而定。
悬浮聚合法的典型生产工艺过程是将单体、水、引起剂、分散剂等加入反应釜中，加热，并采取适当的手段使之保持在一定温度下进行聚合反应，反应结束后回收未反应单体，离心脱水、干燥得产品。
悬浮聚合所使用的单体或者单体混合物应为液体，要求单体纯度≥99.9%。
表1.氯乙烯单体的指标，% 水，ppm 铁，ppm 乙醛，ppm 低沸物，ppm 高沸物，ppm 纯度≥99.9 ≤300 ≤5≤10≤10≤500在工业生产中，引起剂、份子量调节剂分别加入到反应釜中。
引起剂用量为单体量的0.1% ～ 1%。
悬浮聚合目前大都为自由基聚合，但在工业上应用很广。
如聚氯乙烯的生产75％采用悬浮聚合过程，聚合釜也渐趋大型化；聚苯乙烯及苯乙烯共聚物主要也采用悬浮聚合法生产；其他还有聚醋酸乙烯、聚丙烯酸酯类、氟树脂等。
聚合在带有夹套的搪瓷釜或者不锈钢釜内进行，间歇操作。
大型釜除依靠夹套传热外，还配有内冷管或者(和)釜顶冷凝器，并设法提高传热系数。
聚氯乙烯
聚合物合成与工艺结课作业姓名李兰学号S********指导教师杜栓丽悬浮聚合法制聚氯乙烯聚氯乙烯(Polyvinyl chloride, PVC)位居五大通用树脂第二位是乙烯基聚合物中最主要的品种之一，其生产方法有悬浮法乳液法和本体聚合法等，其中悬浮法为主要生产法。
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则溶于单体中，聚合反应就在这些微滴中进行，聚合反应热及时被水吸收，为了保证这些微滴在水中呈珠状分散，需要加入悬浮稳定剂，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、干燥即得树脂成品。
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则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。
聚合反应釜是主要设备，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。
为了降低生产成本，反应釜的容积已由几立方米、十几立方米逐渐向大型化发展，最大已达到200m(见釜式反应器)。
聚合釜经多次使用后要除垢。
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，表面积大，容易吸收增塑剂和塑化。
主要原材料：聚乙烯单体和聚合用去离子水是氯乙烯悬浮聚合缺一不可的主要原料。
（1） 聚乙烯单体 单体纯度要求>99.8%，杂质含量因生产方法不同而有差别，如单体中乙炔的含量：乙炔法生产路线要求其含量<510-，而乙烯氧氯化法则要求≤610-；二氯乙烷的含量<2610-⨯，Fe 7510-≤⨯。
【毕业论文】聚氯乙烯悬浮聚合工艺流程设计
摘要聚氯乙烯是世界上最价廉和应用最广的塑料，用来大规模生产电缆绝缘层、设备零件、管材、层合材料和纤维制品。
聚氯乙烯树脂的需求量巨大。
工业上，聚氯乙烯是采用悬浮或乳液聚合技术通过自由基聚合反应来生产的。
本设计的目标是年产18000吨的聚氯乙烯悬浮生产装置。
遵循技术先进、工艺可靠、经济合理、系统最优的原则完成本设计。
本设计的主要内容包括：对聚氯乙烯的国内外研究状况、应用领域和应用现状、生产概况、市场需求和应用前景的综述；详细介绍工艺流程；对聚合全系统的物料进行衡算；聚合釜选型和工艺尺寸计算；搅拌设备的选型和功率计算以及对聚合反应器釜进行热量衡算。
关键词：聚氯乙烯，悬浮聚合，工艺设计，工艺流程，聚合反应器AbstractPolyvinyl chloride is one of the cheapest and most widely used plastics globally. It is used for large-scale production of cable insulation, equipment parts, pipes, laminated materials and fiber manufacture. The demand for polyvinyl chloride resin is vast.Polyvinyl chloride is industrially produced by free-radical polymerization using the suspension or bulk technique. The major object of present design is a production plant for PVC with annual output 15000 ton, using suspension technique. According to the principles of advanced technology, credible technics, reasonable economics and optimized system, present design is completed.The main work of present design include : summerization on status of research on polyvinyl chloride at home and abroad, field and current status of application, the situation of production , the demand for market and applying in the future ;detailed description of technological process ; the total material balance of polymerization system ;the selection and design of polymerization reactor; the selection of stirring devices and the calculation of power thereof; and the heat balance of the polymerization reactor .Key words：Polyvinyl chloride, suspension polymerization, technological design，process flow, polymerization reactor目录摘 要 (III)目 录 (IV)第一章 前 言 (7)1.1选题背景 (7)1.2研究意义 (7)第二章 聚氯乙烯历史世界及供需和消费 (8)2.1 聚氯乙烯的发展历史 (8)2.2 世界聚氯乙烯供需 (8)2.3 中国聚氯乙烯供需 (8)2.4 聚氯乙烯树脂消费结构 (9)第三章 聚氯乙烯的典型聚合工艺 (10)3.1 典型聚合工艺概述： (10)3.1.1悬浮聚合 (10)3.1.2本体聚合 (11)3.1.3乳液聚合 (11)3.1.4微悬浮聚合 (12)3.1.5溶液聚合 (12)3.2典型聚合工艺技术特性比较 (12)第四章 悬浮聚合生产工艺与过程及其影响因素 (13)4.1聚氯乙烯悬浮聚合的生产技术 (13)4.1.1氯乙烯悬浮聚合生产工艺技术过程 (13)4.2氯乙烯悬浮聚合生产工艺技术进展 (15)4.2.1国内生产工艺技术进展 (15)4.2.2国外生产技术进展 (17)4.3悬浮法聚合工艺和设备 (20)4.3.1搪瓷釜 (20)4.4轴封与搅拌装置 (24)4.4.1 轴封 (24)4.4.2 搅拌装置 (26)4.5工艺流程 (28)4.6防粘釜技术 (32)4.7悬浮法防粘釜剂的进展 (34)4.7.1国外SPVC生产用涂布剂的进展 (34)4.8分散剂 (35)4.8.1分散剂的用途和影响 (35)4.8.2国外分散剂应用进展 (36)4.9 其它助剂 (37)第五章 聚氯乙烯聚合釜技术进展 (39)5.1 新型釜的介绍 (39)第六章 聚氯乙烯聚合装置设计 (41)6.1设计任务书 (41)6.1.1设计任务 (41)6.1.2设计条件 (42)6.1.3配方 (42)6.1.4生产时间分配 (42)6.2设计过程 (43)6.2.1已知量的计算 (43)6.2.2聚合釜物料衡算 (43)6.2.3聚合釜的设计 (44)6.2.4搅拌设计 (49)6.2.5 釜重的计算 (54)6.2.6 热量衡算 (56)第七章 结论 (60)参 考 文 献 (61)致 谢 (63)声明 (65)附录1 工艺流程概述附录2 工艺流程图附录3 聚合设备图第一章 前 言1.1选题背景聚氯乙烯( PVC) 是五大通用合成树脂之一,是木材、钢铁、玻璃、纸张等传统材料的良好代用品,因此在塑料工业中具有举足轻重的地位。
第2章 悬浮聚合生产聚氯乙烯
40 20 每小时转化速率 0.28 0.14 0
防止粘釜剂 在氯乙烯的悬浮聚合中，存在着粘釜现象， 它不但影响聚合的传热，也影响产品的质量。常用的防止粘釜 的方法有选择合适的引发剂；在水相中加入水相阻聚剂如次 甲基蓝、硫化钠等；在釜壁、搅拌器等设备上喷涂一定量的 防粘釜剂，常见的防粘釜剂如水浴黑、亚硝基盐，还有多 元酚的缩合物等。一旦发现有粘釜现象，采用高压（14.7～ 39.2MPa）水冲洗法清除。
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8 10 12 14 时间（h）
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工艺配方（质量分数） 去离子水 100 氯乙烯 50～70 悬浮剂（聚乙烯醇）0.05～0.5 引发剂（过氧化二碳酸二异丙酯）0.02～0.3 缓冲剂（磷酸氢二钠）0～0.1 消泡剂（邻苯二甲酸二丁酯） 0～0.002 主要工艺参数 ①聚合 聚合温度 50～58℃（依PVC型号而定） 聚合压力 初始0.687～0.981MPa 结束0.294～0.196MPa 聚合时间 8～12h 转化率 90% ②碱处理 NaOH浓度 36%～42% 加入量 聚合浆液的0.05%～0.2% 温度 70～80℃ 时间 1.5～2.0h
氯乙烯是带有极性基团的卤代烯烃，偶极矩为1.44D，
化学性质活泼，容易发生加成反应，在光、热和引发剂的
作用下，能聚合成聚氯乙烯树脂，能与丁二烯、丙烯腈、 醋酸乙烯酯、丙烯酸酯、马来酸酯等进行共聚合。
相对分子质量 沸点/℃ 临界压力/MPa 临界温度/℃ 闭口闪点/℃ 62.5 -13.8 5.59 156.5 -78 爆炸极限 /%(体积) 熔点/℃ 折光指数 聚合热 /(kJ/mol) 4～22 -153.6 1.38 95.6
第二章 氯乙烯悬浮聚合生产工艺
⒉ PVC的性能 PVC的玻璃化温度Tg通常认为为80℃～85℃，软化点为75℃～ 80℃；脆化温度为-50 ℃～-60℃。
PVC分解温度为140℃，而加工温度为165℃，加工温度高于分 解温度，说明PVC热稳定性差，难以加工；同时分子间作用力较大， PVC树脂发脆，因此不能直接作为材料使用。 材料使用时必须加入热稳定剂、润滑剂、增塑剂等助剂以提高 分解温度、降低粘流温度，以便进行成型加工。 PVC树脂中常用的稳定剂是三盐基硫酸铅(3PbO· PbSO4.H2O)、 硬脂酸铅和硬脂酸钙等。其用量为树脂量的2%～5%。 常用的润滑剂是硬脂酸。 常用的增塑剂是邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸二辛酯 (DOP)。
防粘釜剂主要是苯胺染料、蒽醌染料等的混合溶液。
⒉ 氯乙烯悬浮聚合配方及工艺条件
⑴氯乙烯悬浮聚合配方
表4-1 氯乙烯悬浮聚合配方 氯乙烯 100 悬浮剂 0.05～0.15 引发剂 0.03～0.08 去离子水 90～150
注: 表中数据为质量份数,具体投料时因生产的树脂的牌号不同而不同.
⑵氯乙烯悬浮聚合工艺条件控制 氯乙烯悬浮聚合主要工艺控制条件如下表：
氯乙烯悬浮聚合
一、概述
聚氯乙稀（PVC)是乙烯基聚合物中最主要的品种，其产量仅次 于聚乙烯（PE)的总产量而居第二位。 世界上大规模生产PVC的方法有三种： 悬浮聚合(S-PVC) ：75%，100～150µ m直径的多孔性颗粒； 乳液聚合：15%，聚氯乙稀糊； 本体聚合：10%，产品形态与用途与S-PVC相似，但透明性优 于S-PVC。 我国悬浮聚合法占94%，其余为乳液聚合法。 纯的PVC受热超过100℃则逐渐分解释出HCl，光线作用下会 逐渐老化降解变黄，软化点较低，机械性能较差等。但由于其与增 塑剂的混溶性良好，可加工为硬质或软质的各种塑料制品。
悬浮聚合生产聚氯乙烯介绍
悬浮聚合生产聚氯乙烯介绍首先，悬浮聚合是将乙烯和氯气通过一系列的反应和处理装置，转化为聚氯乙烯颗粒的过程。
在反应器中，乙烯和氯气在催化剂的作用下进行聚合反应，生成聚氯乙烯颗粒。
反应器中温度、压力和搅拌速度等参数都需要控制得当，以保证聚合反应的顺利进行。
其次，粉碎是将聚氯乙烯树脂颗粒进行分散和破碎，以获得适当的颗粒大小。
粉碎时，聚氯乙烯树脂颗粒通过一系列的分散器和破碎机进行处理，最终得到所需的颗粒大小。
再次，塑化是将粉碎后的聚氯乙烯树脂颗粒进行熔融和塑化的过程。
在塑化机中，聚氯乙烯树脂颗粒通过加热和搅拌，变为黏稠的熔融物质。
塑化过程中需要控制温度和搅拌速度，以保持熔融物质的均匀性和流动性。
最后，再粉碎是将塑化后的聚氯乙烯熔融物质进行冷却和固化，并通过破碎机将其变为颗粒状。
再粉碎过程中，熔融物质通过冷却器和破碎机，迅速冷却和破碎，最终得到聚氯乙烯颗粒。
除了以上的工艺步骤，悬浮聚合生产聚氯乙烯还需要涉及到催化剂的选择、添加剂的控制和废气处理等问题。
催化剂的选择直接影响聚合反应的效率和聚氯乙烯的质量；添加剂的控制可以改变聚氯乙烯的性能，如增加塑化剂可以使聚氯乙烯变软；废气处理是因为在生产过程中会产生一些有害气体，需要通过废气处理设备进行处理，以保证环境安全。
悬浮聚合生产聚氯乙烯的方法具有以下优点：首先，该方法的成本相对较低，能够产生高性能的聚氯乙烯树脂；其次，该方法生产的聚氯乙烯树脂具有良好的综合性能，如机械强度高、耐候性好、电绝缘性好等；再次，该方法可以根据产品需求进行调整，生产出不同性能的聚氯乙烯树脂。
然而，悬浮聚合生产聚氯乙烯也存在一些问题。
首先，废水和废气的处理是一个困扰行业的环保难题。
废水处理需要考虑高含氯化合物的处理和回收；废气处理则需要考虑高浓度的氯气和有机物的处理和净化。
其次，聚合过程中会产生一些副产物和废弃物，如塑化剂、添加剂和颗粒状物质等，需要进行妥善处理和利用。
总之，悬浮聚合生产聚氯乙烯是一种重要的生产方法，能够实现高效、低成本、高质量的聚氯乙烯树脂生产。
PVC聚合的四种生产工艺
PVC聚合的四种生产工艺悬浮法本体法乳液法溶液法四种工艺比较一悬浮法聚合生产工艺成熟、操作简单、生产成本低、产品品种多、应用范围广，一直是生产PVC树脂的主要方法，目前世界上90％的PVC树脂(包括均聚物和共聚物)都是出自悬浮法生产装置。
乳液聚合与悬浮聚合基本类似，只是要采用更为大量的乳化剂，并且不是溶于水中而是溶于单体中。
这种聚合体系可以有效防止聚合物粒子的凝聚，从而得到粒径很小的聚合物树脂，一般乳液法生产的PVC树脂的粒径为0.1—0.2??m，悬浮法为20―200 ??m。
四种工艺比较二本体法生产工艺在无水、无分散剂，只加入引发剂的条件下进行聚合，不需要后处理设备，投资小、节能、成本低。
用本体法PVC树脂生产的制品透明度高、电绝缘性好、易加工，用来加工悬浮法树脂的设备均可用于加工本体法树脂。
溶液聚合单体溶解在一种有机溶剂（如n－丁烷或环己烷）中引发聚合，随着反应的进行聚合物沉淀下来。
溶液聚合反应专门用于生产特种氯乙烯与醋酸乙烯共聚物。
溶液聚合反应生产的共聚物纯净、均匀，具有独特的溶解性和成膜性。
批量加料品种多，要求高所需的物料品种较多去离子水VCM单体引发剂分散剂调节剂终止剂等等加料的精度要求高仪表精度不低于0.5级；测量上经常采用双流量计，计量槽＋流量计，电子称部分物料甚至采用稀释方式来提高加料的精度电石法生产PVC工艺流程示意图电石法乙炔工艺乙炔发生电石输送发生器压缩、贮存乙炔清净清净塔中和塔清净液的配置和循环使用乙炔发生操作画面清净操作画面氯化氢合成工艺焚烧炉氯氢配比升负荷先加氢；减负荷先减氯；确保氯气不过量。
VCM合成工艺混合、冷却、脱酸转化器二组由多个转化器并联组成一组净化和压缩公用工程热水系统冷冻盐水单体生成操作画面一单体生成操作画面二冷却、压缩操作画面VCM精馏工艺低沸塔除去低沸物高沸塔除去高沸物气相VCM经冷凝后得到合格的氯乙烯单体。
VCM精馏操作流程图釜体积70m3传热能力大，生产强度高，内冷挡板；设计压力高设计压力2.1MPa，可生产低聚合度树脂；防粘釜技术特殊的防粘釜液釜壁冲洗和防粘釜液喷涂技术高压水清釜先进的生产工艺有效的防止粘釜热水加料工艺聚合注水工艺生产工艺密闭化前提条件先进的防粘釜技术达到几百釜不开盖清釜。
氯乙烯悬浮法聚合生产聚氯乙烯工艺流程解析
标要求 ， 这与该企业的生产技术水平 、 管理水平 、 人员素质有很大关 系。先进的生产技术、 科学的管理方法和高素质的人才队伍是实现先 进的工艺技术经济指标 的有力保障。
参 考文献
２ 生产 能力与 生产 强度
『 １张丹． １ ］ 谈化工生产过程的常用指标【． Ｊ １ 化工生产，０ ７ ２０． ［ 李缣． ２ ］ 评价化工生产效果的重要 ｝硼． 生 化学应用，０ ９ ２０．
过程包括链引发链增长、 链终止。链引发是吸， 热反应， 需要外界提供 剂、 分散剂配置成 溶液后再加人聚合体系。 配置原料过滤器， 来除去原 能量。链增长反应速率极陕， 放出大量的热量， 其链终止反应非常复 料中的杂质 ， 保持其纯度。
是 评 价 化 工 生 产 效果 的 重 要 方 面之 一 。
关键词 ： 化工生产 ； 常用指标 ； 经济评价 在化工生产过程中 ， 要想获得好 的生产效果 ， 就必须达到优质 、 ２１ 生产能力。生产能力是指一个设备 、 ． 一套装置或一个工厂， 在单 高效 、 低耗 ， 由于每个产品的质量指标不同， 其保证措施也不相同。对 位时间内生产的产品量或在单位时间内处理的原料量。 一般对于以化 于—般化工生产过程来说 ， 总是希望消耗最少的原料生产更多的优质 学反应为主的过程以产品量表示生产能力 ， 生产能力又可分为设计能 产品。 因此， 如何采取措施 ， 降低消耗 ， 综合利用能量， 是评价化工生产 力 、 查定能力和现有能力。 这三种能力在生产中的用途各不相同， 设计 能力和查定能力主要作为企业长远规划编制的依据， 而计划能力是编 效 果的重 要方 面之一 。 １ 转化率、 选择性和收率 制年度生产计划的重要依据。 １ 转化率 。化工生产过程中的原料转化率的高低说明某种原料在 ２ 生产强度。生产强度为设备的单位特征几何尺寸的生产能力， ． １ ． ２ 它 反应过程中转化的程度。 转化率越高， 则说明该物质参加反应的越多。 主要用于比较那些相同反应过程或物理加工过程每一种物质都难以全部参加反应 ， 所 的优劣。 在分析对比催化反应器的生产强度时， 常要看在单位时间内， 以转化率常小于 １０ ０ ％。有 的反应过程 ， 原料在反应器中的转化率很 单位体积催化剂所获得的产品量 ， 亦即催化剂的生产强度， 有时也称 高， 进入反应器中的原料几乎都参加了反应。 但是在很多晴况下， 由于 为空 时收率 。