年产1.6万吨PVC合成工艺课程设计课件资料

洛阳理工学院课程设计说明书课程名称聚合物合成工艺学设计课题年产1.6万吨聚氯乙烯工艺设计专业高分子材料科学与工程班级B10011029 ____________ 姓名贺延昌________________i2013年6月21日课程设计任务书材料科学与工程___________ 系_________ 高分子科学与工程_________ 专业学生姓名贺延昌_______ 班级B100110 学号B10011029课程名称：____________ 聚合物合成工艺学________________________________ 设计题目：____________ 年产1.6万吨聚氯乙烯聚合工艺设计_______________课程设计内容与要求：一、配方设计。

二、工艺设计：1、生产能力计算；2、原料及制备；3、物料衡算、热量衡算；4、工艺参数确定；5、聚合反应釜计算；6、产物后处理工序。

三、绘图：1、工艺流程图（1号图）；2、聚合反应釜装配图（1号图）。

设计（论文开始日期2013年06月17日指导教师付新建徐亚娟设计（论文）完成日期2013 年06月21 日—2013年06月21日ii摘要聚氯乙烯PVC是四大通用塑料之一，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。

本设计为年产量1.6万吨聚氯乙烯车间聚合工段工艺。

氯乙烯悬浮聚合采用间歇法生产，原料气采用电石路线生产，然后依次对反应装置进行物料衡算和热量衡算，对产物进行后处理，最后设计出一套较为完整的聚氯乙烯生产路线，并对设计进行总结。

关键词：聚氯乙烯悬浮聚合间歇法电石路线目录摘要 (3)目录 (4)一•概述 (5)1.1. 聚氯乙烯简介及发展状况 (5)1.1.1 聚氯乙烯简介 (5)1.1.2 聚乙烯发展状况 (6)1.2. 聚氯乙烯聚合方法介绍 (7)二. 原料及其制备 (9)2.1. 原料简介 (9)2.2. 合成路线 (10)三．物料衡算和热量衡算 (11)3.1. 物料衡算 (11)3.1.1 倒推法对氯乙烯进料量的计算 (11)3.1.2 水及其他物质的计算 (12)3.1.3 反应釜的选择 (13)3.2. 热量衡算 (13)3.3.1 冷却水的用量的确定 (14)3.3.2 传热面积及管径的确定 (14)四.工艺流程 (15)4.1 VCM 的贮存与加料 (16)4.2 聚合系统 (18)4.3 回收系统 (19)4.4 干燥系统 (19)五、工艺分析 (21)5.1. 影响反应及残品质量的因素 (21)5.2 工艺总结 (22)参考文献 (23)-概述1.1. 聚氯乙烯简介及发展状况1.1.1聚氯乙烯简介图1.聚氯乙烯实物本色为微黄色半透明状，有光泽。

透明度胜于聚乙烯、聚苯烯，差于聚苯乙烯，随助剂用量不同，分为软、硬聚氯乙烯，软制品柔而韧，手感粘，硬制品的硬度高于低密度聚乙烯，而低于聚丙烯，在屈折处会出现白化现象。

常见制品：板材、管材、鞋底、玩具、门窗、电线外皮、文具等聚氯乙烯是一种使用一个氯原子取代聚乙烯中的一个氢原子的高分子材料。

聚氯乙烯，简称PVC（ Polyvinyl chloride polymer = PVC 分子结构），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。

氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称为氯乙烯树脂。

PVC为无定形结构的白色粉末，支化度较小。

工业生产的PVC分子量一般在5万〜12万范围内，具有较大的多分散性，分子量随聚合温度的降低而增加；无固定熔点，80〜85C开始软化，130C变为粘弹态，160〜180C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100C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艮坚硬，溶解性也很差，只能溶于环己酮、二氯乙烷和四氢咲喃等少数溶剂中，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。

性能参数：密度1380 kg/m3杨氏弹性模量（E） 2900-3400 MPa拉伸强度（（T t） 50-80 MPaElo ngation @ break 20-40%Notch test 2-5 kJ/m2玻璃转变温度87 C熔点212CVicat B1 85 C导热率（入）0.16 W/m.K热膨胀系数（a）8 10-5 /K热容（c） 0.9 kJ/（kg • K）吸水率（ASTM） 0.04-0.4折射率硬质成型品1.52~1.55Price 0.5- 1.25 ?/kg聚氯乙烯的最大特点是阻燃，因此被广泛用于防火应用。

但是聚氯乙烯在燃烧过程中会释放出氯化氢和其他有毒气体，例如二恶英1.1.2聚乙烯发展状况近年来，随着我国经济稳定快速发展，国内外政治、经济形势的变化和下游消费结构的改变，使中国聚氯乙烯工业保持了较高的增长速度，现中国已逐渐成为世界聚氯乙烯最大的消费国之一。

在中国聚氯乙烯工业的快速发展中，行业总体竞争力水平有一定提高，国外比较先进的聚氯乙烯生产技术在中国均有引进，我国自行研究开发具有国际先进水平的工艺、技术、装置在生产实践中得到应用。

我国现已成为除美国、日本、西欧等发达国家之外能够自行制造聚氯乙烯大型核心设备70m3 -100m3以上聚合釜的国家，不少聚氯乙烯企业产品、质量、能源和原材料消耗以及技术水平已经接近国外发达国家水平，并逐步实现清洁文明生产和三废的综合利用。

在我国聚氯乙烯工业快速发展的进程中，应当清醒看到，随着经济全球化，特别是我国加入世界贸易组织后，国内市场国际化、国际竞争国内化趋势加快，中国聚氯乙烯行业和企业将面临着更多的机遇和挑战。

虽然我国已经成为世界聚氯乙烯生产和消费大国，但真正要成为世界聚氯乙烯工业的强国仍有许多制约因素需要我们行业和企业认真思考。

中国已逐渐成为世界聚氯乙烯生产和消费大国2004年中国聚氯乙烯总产量503万吨，占世界总产量的14.6%。

消费量701万吨，占世界消费总量的21.3%，是世界上第二大生产和消费大国。

近几年中国生产和消费状况见下表。

表1.中国PV（产量、消费量变化情况聚氯乙烯企业主要分布在东部沿海地区，中国聚氯乙烯生产企业主要分布在东部沿海各省份，2005年1-6月PV（W脂产量前6位的省份分别为山东、天津、江苏、四川、河北、上海，其占全国总产量比例分别为15.3%、14.2%、12.4%、9.0%、6.9%、5.1%。

表2.中国主要省份PV脂2005年1-6月产量分状况1.2. 聚氯乙烯聚合方法介绍因采用悬浮法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。

工艺特点：悬浮聚合法生产聚氯乙烯树脂的一般工艺过程是在清理后的聚合釜中加入水和悬浮剂、抗氧剂，然后加入氯乙烯单体，在去离子水中搅拌，将单体分散成小液滴，这些小液滴由保护胶加以稳定，并加入可溶于单体的引发剂或引发剂乳液，保持反应过程中的反应速度平稳，然后升温聚合，一般聚合温度在45~70C之间。

使用低温聚合时（如42~45C）,可生产高分子质量的聚氯乙烯树脂；使用高温聚合时（一般在62~71C）可生产出低分子质量（或超低分子质量）的聚氯乙烯树脂。

近年来, 为了提高聚合速度和生产效率, 国外还研究成功两步悬浮聚合工艺, 一般是第一步聚合度控制在600 左右, 在第二步聚合前加入部分新单体继续聚合。

采用两步法聚合的优点是显著缩短了聚合周期, 生产出的树脂具有良好的凝胶性能、模塑性能和机械强度。

现在悬浮法聚氯乙烯品种日益广泛, 应用领域越来越广, 除了通用型的树脂外, 特殊用途的专用树脂的开发越来越引起PVC 厂家的关注, 球形树脂、高表观密度建材专用树脂、消光树脂、超高（或超低）分子质量树脂等已成为开发的热点[7]。

悬浮法PVC 的发展趋：在工业化生产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。

各种聚合方法的发展方向是逐步向悬浮法聚合生产路线倾斜, 一些过去采用其它方法生产的树脂品种已开始采用悬浮聚合工艺生产。

自从乳液聚合法工业化以后, 欧洲、日本在连续悬浮聚合工艺方面开展了大量的研究工作, 目前尚未工业化生产, 但连续法设备费用低, 生产效率高, 工艺难题少, 已引起了各国科研院所和生产厂家的重视。

另外,为进一步提高悬浮法生产的通用树脂和专用树脂的质量,提高产品的专用化、市场化水平,国外厂家在聚合工艺的工艺条件及配料体系等方面做了大量的研究工作, 进一步提高了聚合转化率,缩短了聚合周期, 提高了生产效率, 同时也开发出一系列性能好、易于加工的PVC专用树脂如：超高（或超低）聚合度树脂、高表观密度树脂、无皮树脂、耐辐射树脂、医用树脂、耐热树脂等。

可见, 各种专用料的开发是悬浮聚合树脂发展的标志,是提高产品使用性能、开发新的应用领域的重要手段[8]。

本设计采用悬浮法PVC 生产技术。

.原料及其制备2.1. 原料简介图2.氯乙烯分子模型中文名称：氯乙烯⑴英文名称:vinyl chloride pressure tin with 250 ml ~225 G net英文别名:vinyl chloride cylinder with 2 L ~1.6 kg net; Vinyl chloride; chloroethyle ne 分子量:62.4987技术说明书编码：64CAS No.：75-01-4分子式:C2H3CI结构式：CHCl=CH2分子量：62.50有害物成分含量CAS No.氯乙烯》99.99% 75-01-4 为pvc单体主要成分：含量：纯度》99.99%。

外观与性状：无色、有醚样气味的气体。

pH:无意义熔点（C）：-159.7沸点（C）：-13.9相对密度（水=1）：0.91相对蒸气密度（空气=1）： 2.15饱和蒸气压（kPa）: 346.53（25 C）燃烧热（kJ/mol ）:无资料临界温度「C）: 142临界压力（MPa： 5.25辛醇/水分配系数的对数值：1.38闪点（C）：< -17.8引燃温度（C）：415爆炸上限%（V/V）: 33爆炸下限%（V/V）: 3.62.2. 合成路线电石法：利用电石（碳化钙CaC2,遇水生成乙炔（C2H2,将乙炔与氯化氢（HCI）合成制出氯乙烯单体（CH2CHC1，再通过聚合反应使氯乙烯生成聚氯乙烯一[CH CHCI]n —的化学反应方法。