16700吨年PVC悬浮聚合工艺设计讲解

16700吨/年PVC悬浮聚合工艺设计摘要【本设计是悬浮法生产聚氯乙烯（年产16700万吨）的工艺初步设计。

该设计包括设计说明书和设计图纸两部分。

设计说明书主要包括聚氯乙烯概述、制聚氯乙烯工艺方案的选择论证、悬浮法制聚氯乙烯的流程说明、工艺流程中助剂的选择及相关设备的选型等内容，对悬浮法的工艺流程有一个较为详细的描述。

设计图纸则包括工艺流程图。

】关键词：悬浮法; 聚氯乙烯; 工艺流程说明Design of 16700 tons PVC suspension polymerization processABSTRACT【The design for the 16700 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,production process目录前言 (4)第1章概述 (5)1.1 PVC概述、发展状况及前景 (5)1.2 聚合工艺实施方法 (6)第2章聚氯乙烯生产工艺流程设计 (11)2.1 聚氯乙烯生产工艺流程设计 (11)2.1.1 聚氯乙烯生产工艺流程简述 (11)2.1.2 聚氯乙烯生产工艺流程图 (12)图2.1.2-1 聚氯乙烯生产工艺流程 (12)图2.1.2-2工艺流程方框图 (13)第3章物料衡算 (14)3.1主要工艺参数 (14)3.1.2 车间物料衡算 (16)3.2 釜数及投料系数的确定 (16)第4章热量衡算 (18)4.1 热量衡算 (18)4.2循环冷却水用量 (19)第5章设备工艺设计 (20)5.1 机器设备选型的原则 (20)5.2 反应釜 (20)5.3 汽提塔 (21)5.4 混料槽 (21)5.5 离心机 (22)结论 (23)谢辞 (24)参考文献 (25)前言聚氯乙烯(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。

PVC糊树脂自20世纪30年代开发以来,已有近80年的历史。

目前全世界PVC糊树脂总生产能力约200万吨/年,其中,西欧是PVC糊树脂生产厂家最多、产量最大的地区。

我国聚氯乙烯工业起步于上世纪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70~75万t/a。

PVC树脂在我国塑料工业中具有举足轻重的地位，同时PVC作为氯碱工业中最大的有机耗氯产品，对维持氯碱工业的氯碱平衡具有极其重要的作用。

本设计针对PVC生产工艺在国内外的发展状况、工艺选择、产品性质、工艺流程及合成原理，相关的物料性质、物料衡算、能量衡算、设备选型、管道设计、经济分析以及尾气和三废的处理作了较为详细的阐述，以理论设计为基础，查阅了大量资料和书籍，力求与实际符合。

本设计的内容是在简要介绍聚氯乙烯发展状况及其性质、用途，工艺方法选择的基础上，重点介绍了采用悬浮聚合法生产PVC的工艺过程，产量为年产167000吨。

设计的主要内容有：1.产品及原材料说明；2.生产方案的比较与选择；3.物料衡算与热量衡算；4. 聚合釜计算；5.附属设备的设计及选型；设计图纸包括1张工艺流程图；1张反应釜装配图由于经验不足，水平有限，设计中难免存在纰漏和不足之处，敬请指导老师批评指正。

谢谢。

第1章概述1.1 PVC概述、发展状况及前景聚氯乙烯是仅次于聚乙烯的第二大通用塑料。

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。

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]。

预计到2010年我国PVC树脂的需求量将达1100万吨，2020年将达到2160万吨。

预计到2010年全球PVC的需求量将达到3490万吨，2020年将达到4600万吨。

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，并且生产成本高，该方法已逐渐被悬浮法聚合或乳液法聚合代。

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。

聚氯乙烯自工业化问世至今，七十多年来仍处不衰之势，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。

这首先是由于新技术革命不断发展，产品性能也得到不断改进，促进用途市场的拓宽；其次是制造原料来源广，制造工艺简单，产品质量好。

在耐燃、透明性及耐化学药品性能方面均较其它塑料优异。

从目前世界主要聚氯乙烯生产国来说，一般耗用占其总量的20～30％。

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，引起人们极大的注意，因而促进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，是聚氯乙烯工业获得迅速的发展。

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。

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 聚合工艺实施方法1.2.1 本体法聚合生产工艺本体聚合生产工艺，其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1步在预聚釜中加人定量的VCM单体、引发剂和添加剂，经加热后在强搅拌(相对第2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”送人聚合釜内进行第2步反应。

聚合釜在接收到预聚合的“种子”后，再加人一定量的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，在低速搅拌的作用下，保持恒定压力进行聚合反应。

当反应转化率达到60%一85%(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VCM，最后经风送系统将釜内PVC 粉料送往分级、均化和包装工序。

1.2.2 乳液法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的聚氯乙烯糊树脂（E-PVC），工业生产分两个阶段：第一阶段氯乙烯单体经乳液聚合反应生成聚氯乙烯胶乳，它是直径0.1~3微米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胶乳，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的直径为1~100微米，主要是20~40微米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。

1.2.3 悬浮法聚合生产工艺因采用悬浮法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。