畢業(yè)設計--懸浮聚合間歇操作合成工藝設計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　目 錄i</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第一章 概論1</b></p&

2、gt;<p>　　1.1 聚氯乙烯簡介1</p><p>　　1.2 單體合成工藝路線3</p><p>　　1.3 聚合工藝生產方法7</p><p>　　1.4 聚合機理13</p><p>　　1.5 聚合生產兩種操作方法的特點15</p><p>　　1.6 國內外PVC發(fā)展

3、狀況及發(fā)展趨勢16</p><p>　　第二章 工藝流程的簡介20</p><p>　　2.1工藝流程敘述20</p><p>　　第三章 物料衡算25</p><p>　　3.1 物料衡算步驟25</p><p>　　3.2 各個設備物料衡算28</p><p>　　3.3

4、物料衡算總平衡44</p><p>　　第四章 熱量衡算47</p><p>　　4.1 乙炔發(fā)生器的熱量衡算47</p><p>　　4.2 熱平衡方程49</p><p>　　4.3 聚合釜的熱量衡算50</p><p>　　4.4 列管式換熱器熱量衡算53</p><p

5、>　　4.5 氣流干燥塔熱量衡算54</p><p>　　4.6 空氣加熱器熱量衡算57</p><p>　　第五章 設備工藝計算及選型60</p><p>　　5.1 聚合釜的設計60</p><p>　　5.2 料漿排放槽的選型62</p><p>　　5.3 離心機的設計63<

6、/p><p>　　第六章 非工藝部分64</p><p>　　6.1 廠內的防火防爆措施64</p><p>　　6.2 車間照明及采暖措施64</p><p>　　6.3 防靜電，防雷措施65</p><p>　　6.4 三廢處理情況66</p><p><b>　　設計小

7、結68</b></p><p><b>　　致 謝69</b></p><p><b>　　參考文獻70</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本次畢業(yè)設計為年產16.2萬噸PVC懸浮聚合間歇操作合成工藝設計。首先介紹了聚

8、氯乙烯的性質、加工性能、發(fā)展狀況、單體合成路線以及聚合工藝生產方法，并確定為懸浮聚合法為本設計的聚合工藝生產方法。對聚合及干燥包裝工段進行物料衡算（包括乙炔發(fā)生段物料衡算、氯乙烯合成段物料衡算、聚合釜的物料衡算、汽提塔的物料衡算、離心干燥工段的物料衡算）和主要設備的熱量衡算（包括乙炔發(fā)生器熱量衡算、聚合釜的熱量衡算、換熱器的熱量衡算等），也對設備作了選型計算，得出本設計需采用8個70m3（I型）不銹鋼聚合釜并聯(lián)操作，8個70m3出料槽，

9、最后對廠區(qū)平面設計作了簡要說明。同時繪制了PVC聚合工段流程圖、聚合工段主要設備平面布置圖、聚合工段主要設備立面布置圖、聚合釜裝配圖以及廠區(qū)平面圖。</p><p>　　關鍵詞：聚氯乙烯；懸浮聚合；物料衡算；熱量衡算；合成工藝</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The annual output of 1

10、62,000 tons graduation PVC suspension polymerization process design synthesis intermittent operation. Introduces the nature of the processing performance, development, and the polymerization process of the monomer synthe

11、sis route PVC production methods, and to determine the design of the suspension polymerization method for producing a polymerization process.Keywords: PVC; development status; suspension polymerization; material balance;

12、 heat balance; synthesis process.Polym</p><p>　　Keywords: PVC;development;suspension polymerization; material balance; heat balance; synthesis process</p><p><b>　　第一章 概論</b></p&g

13、t;<p>　　1.1 聚氯乙烯簡介</p><p>　　1.1.1 名稱及結構</p><p><b>　　(1) 名稱</b></p><p>　　聚氯乙烯 英文簡稱PVC ( Polyvinyl chloride polymer = PVC )</p><p>　　(2) 分子式和結構式<

14、/p><p>　　分子式： </p><p><b>　　結構簡式：</b></p><p>　　其中n為平均聚合度，一般為350~8000</p><p>　　分子量：30000~100000</p><p>　　1.1.2 產品物理和化學性能</p><p>&

15、lt;b>　　(1) 物理性能</b></p><p>　　在工業(yè)上，一般把氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物統(tǒng)稱之為氯乙烯樹脂。PVC為白色或淡黃色的堅硬粉末，密度約1.4g/cm3。工業(yè)生產的PVC分子量一般在5萬~12萬范圍內，具有較大的多分散性，分子量隨聚合溫度的降低而增加；是無定型聚合物，它的玻璃化溫度為80℃，無固定熔點，80~85℃開始軟化，130℃變?yōu)檎硰棏B(tài)，160~180℃開始轉變?yōu)檎?/p>

16、流態(tài)；有較好的機械性能，抗張強度60MPa左右，沖擊強度5~10kJ/m2；有優(yōu)異的介電性能。但對光和熱的穩(wěn)定性差，在100℃以上或經長時間陽光曝曬，就會分解而產生氯化氫，并進一步自動催化分解，引起變色，物理機械性能也迅速下降，在實際應用中必須加入穩(wěn)定劑以提高對熱和光的穩(wěn)定性。PVC很堅硬，溶解性也很差，只能溶于環(huán)己酮、二氯乙烷和四氫呋喃等少數(shù)溶劑中，對有機和無機酸、堿、鹽均穩(wěn)定，化學穩(wěn)定性隨使用溫度的升高而降低。PVC溶解在丙酮-二硫

17、化碳或丙酮-苯混合溶劑中，用于干法紡絲或濕法紡絲而成纖維，稱氯綸，具有難燃、耐酸堿、抗微生物、耐磨的特性并具有較好的保暖性和彈性。</p><p><b>　　化學性能</b></p><p>　　化學性能穩(wěn)定，不易被酸、堿腐蝕；對熱耐受。聚氯乙烯具有阻燃（阻燃值為40以上）、耐化學藥品性高（耐濃鹽酸、濃度為90％的硫酸、濃度為60％的硝酸和濃度20％的氫氧化鈉）、機

18、械強度及電絕緣性良好的優(yōu)點。但耐熱性較差，軟化點為80℃，于130℃開始分解變色，并析出HCI。具有穩(wěn)定的物理化學性質，不溶于水、酒精、汽油，氣體、水汽滲漏性低；在常溫下可耐任何濃度的鹽酸、90%以下的硫酸、50~60%的硝酸和20%以下的燒堿溶液，具有一定的抗化學腐蝕性；對鹽類相當穩(wěn)定，但能夠溶解于醚、酮、氯化脂肪烴和芳香烴等有機溶劑。此外，POVC的光、熱穩(wěn)定性較差，在100℃以上或經長時間陽光暴曬，就會分解產生氯化氫，并進一步自動

19、催化分解、變色，物理機械性能迅速下降，因此在實際應用中必須加入穩(wěn)定劑以提高對熱和光的穩(wěn)定性。</p><p>　　1.1.3 加工性能</p><p>　　工業(yè)聚乙烯樹脂主要是非晶態(tài)結構，但也包含一些結晶區(qū)域（約5％），所以聚氯乙烯沒有明顯的溶點，約在80℃左右開始軟化，熱扭變溫度（1.82MPa負荷下）為70~71℃，在加壓下150℃開始流動，并開始緩慢放出氯化氫，致使聚氯乙烯變色（由黃

20、變紅、棕、甚至于黑色）。工業(yè)聚氯乙烯重均相對分子質量在4.8~4.8萬范圍內，相應的數(shù)均相對分子質量為2~1.95萬。而絕大多數(shù)工業(yè)樹脂的重均相對分子質量在10~20萬，數(shù)均相對分子質量在4.55~6.4萬。硬質聚氯乙烯（未加增塑劑）具有良好的機械強度、耐候性和耐燃性，可以單獨用做結構材料，應用于化工上制造管道、板材及注塑制品。硬質聚氯乙烯可以用增強材料。</p><p>　　透明度勝于聚乙烯、聚丙烯，差于聚苯乙

21、烯，隨助劑用量不同，分為軟、硬聚氯乙烯，軟制品柔而韌，手感粘，硬制品的硬度高于低密度聚乙烯，而低于聚丙烯，在屈折處會出現(xiàn)白化現(xiàn)象。</p><p>　　聚氯乙烯大分子結構中存在著頭頭結構、支鏈、雙鍵、烯丙基氯、叔氯等不穩(wěn)定性結構、使得耐熱變形及耐老化差等缺點。故作交聯(lián)后，可將該類缺點消除。</p><p>　　交聯(lián)中分為輻射交聯(lián)和化學交聯(lián)。</p><p>　?、?

22、輻射交聯(lián)。使用高能射線，一般為鈷60輻射源產生的射線和電子加速產生的電子射線，而主要是后者。再加以助交聯(lián)助劑（兩個或多個碳碳雙鍵結構的單體）進行交聯(lián)。但操作難度大，對設備要求高。</p><p>　?、?化學交聯(lián)。使用三唑二巰基胺鹽進行交聯(lián)，三唑二巰基胺鹽FSH，交聯(lián)機理為胺與巰基結合進攻碳氯極性鍵實行取代反應.交聯(lián)后產品在耐紫外，耐溶劑，耐溫，沖擊增韌等等方面都全面提升。而且在于① 解決輻射交聯(lián)的設備難問題。②

23、 對PVC的增韌，耐侯，耐溫，耐紫外等等性能有著大大的提高。③ 緩解輻射交聯(lián)或過氧化物交聯(lián)發(fā)生的PVC降解，克服變色嚴重的缺陷。得到外觀與性能較好的制品。④ 工藝簡易，適合模壓，涂布，旋轉成型等等工藝。</p><p>　　聚氯乙烯是一種難燃、耐化學腐蝕、耐磨、有很好的電絕緣性、力學強度又比較好的一種綜合性能優(yōu)良的塑料；又由于其價格較便宜，所以，一直是一個發(fā)展迅速、應用廣泛的品種。為了改進聚氯乙烯熱穩(wěn)定性差、易分

24、解、對應變敏感和低溫環(huán)境下變硬的缺點，為適應多種場合環(huán)境的應用，又發(fā)展了以聚氯乙烯為主的，具有多種特殊性能的共聚物，目前，產品品種品牌號已達千余種。</p><p>　　1.2 單體合成工藝路線</p><p>　　PVC的生產工藝有多種，根據(jù)其單體氯乙烯的不同，生產工藝主要分為電石法制PVC和乙烯法制PVC兩種。</p><p>　　1.2.1 乙炔路線<

25、/p><p>　　電石法制PVC是一條煤化工路線，首先用生石灰和以焦炭為主的碳素原料生產電石，再利用電石與水反應產生乙炔，乙炔與氯化氫加成反應生成氯乙烯，最終進行加聚反應得到PVC[1]。主要原理如下：</p><p><b>　　(1-1)</b></p><p><b>　　(1-2)</b></p><

26、;p><b>　　(1-3)</b></p><p><b>　　(1-4)</b></p><p>　　原料為來自電石水解產生的乙炔和氯化氫氣體，在催化劑氧化汞的作用下反應生成氯乙烯。</p><p>　　具體工藝為：從乙炔發(fā)生器來的乙炔氣經水洗一塔溫度降至35℃以下，在保證乙炔氣柜至一定高度時，進入升壓機組加壓至

27、80kPa·G左右，加壓后的乙炔氣先進入水洗二塔深度降溫至10℃以下，再進入硫酸清凈塔中除去粗乙炔氣中的S、P等雜質。 最后進入中和塔中和過多的酸性氣體，處理后的乙炔氣經塔頂除霧器除去飽和水分，制得純度達98.5%以上，不含S、P的合格精制乙炔氣送氯乙烯合成工序。 </p><p>　　乙炔法路線VCM 工業(yè)化方法，設備工藝簡單，但耗電量大，對環(huán)境污染嚴重。目前，該方法在國外基本上已經被淘汰，由于我國具

28、有豐富廉價的煤炭資源，因此用煤炭和石灰石生成碳化鈣電石、然后電石加水生成乙炔的生產路線具有明顯的成本優(yōu)勢，我國的VCM 生產目前仍以乙炔法工藝路線為主。乙炔與氯化氫反應生成 可采用氣相或液VCM相工藝，其中氣相工藝使用較多。</p><p>　　本設計采用乙烯路線生產乙炔單體。</p><p>　　1.2.2 乙烯路線</p><p>　　乙烯法制PVC是一條石油化

29、工路線，以化工輕油、輕柴油等為主要原料,裂解制得乙烯，乙烯經直接氯化/氧氯化反應生成二氯乙烷(EDC)，EDC熱裂解制氯乙烯，最終聚合得到PVC。主要原理如下：</p><p>　　化工輕油、輕柴油 (1-5)</p><p><b>　　(1-6)</b></p><p><b>

30、　　(1-7)</b></p><p><b>　　(1-8)</b></p><p><b>　　(1-9)</b></p><p>　　乙烯氧氯化法由美國公司Goodrich 首先實現(xiàn)工業(yè)化生產，該工藝原料來源廣泛，生產工藝合理，目前世界上采用本工藝生產的產能VCM約占總產能的VCM 95%以上。</

31、p><p>　　乙烯氧氯化法的反應工藝分為乙烯直接氯化制二氯乙烷(EDC)、乙烯氧氯化制EDC和EDC裂解3個部分，生產裝置主要由直接氯化單元、氧氯化單元、EDC裂解單元、EDC 精制單元和VCM單元精制等工藝單元組成。乙烯和氯氣在直接氯化單元反應生成EDC。乙烯、氧氣以及循環(huán)的HCl在氧氯化單元生成EDC。生成的粗EDC在EDC精制單元精制、提純。然后在精EDC 裂解單元裂解生成的產物進入VCM單元，VCM精制后得

32、到純VCM產品，未裂解的EDC返回EDC精制單元回收，而HCl則返回氧氯化反應單元循環(huán)使用。直接氯化有低溫氯化法和高溫氯化法； 氧氯化按反應器型式的不同有流化床法和固定床法， 按所用氧源種類分有空氣法和純氧法；EDC裂解按進料狀態(tài)分有液相進料工藝和氣相進料工藝等。具有代表性的公司的Inovyl工藝是將乙烯氧氯化法提純的循環(huán)EDC和VCM直接氯化的 EDC在裂解爐中進行裂解生產VCM 。HCl經急冷和能量回收后，將產品分離出 HCl（循環(huán)

33、用于氧氯化）、高純度VCM和未反應的EDC（循環(huán)用于氯化和提純）。來自VCM裝置的含水物流被汽提，并送至界外處理，以減少廢水的生化耗氧量(BOD)。采用該生</p><p>　　1.2.3 電石法VS乙烯法</p><p><b>　　(1) 成本博弈</b></p><p>　　乙烯法凸顯。乙烯法PVC由于原料來源于石油，產品利潤與油價關系密

34、切。而電石法PVC所用原料及電力均來自國內，一般不會受國際市場沖擊，僅取決國內市場情況。由于前幾年國際原油價格的上漲，使得電石法PVC在生產成本上占據(jù)明顯優(yōu)勢，從而引發(fā)了產能的爆發(fā)式增長。2006至2008年，原油價格高企，乙烯價格達到1400美元/噸以上，而電石價格持續(xù)徘徊在2500元/噸左右，當時電石法PVC的生產成本比乙烯法低2000元/噸以上。乙烯法成本的主要因素有乙烯消耗量、氯氣消耗、耗電量、加工助劑、管理人工費用等，每生產1

35、噸PVC要消耗乙烯0.5噸，消耗氯氣0.65噸，兩者約占成本的60%左右。近兩年，由于原油價格下跌，乙烯等原料價格一度跌至1000美元/噸以下，而電石價格由于國家節(jié)能減排政策的影響，目前上漲到4200元/噸以上，電石法聚氯乙烯賴以生存的成本優(yōu)勢已喪失殆盡，未來電石法PVC行業(yè)前景不容樂觀。</p><p><b>　　環(huán)保比較</b></p><p>　　電石法看跌。

36、電石法PVC特點是電耗較高，污染大，屬高能耗、高污染。除生產電石需要大量原煤，還要消耗大量的電能，每用電石法生產一噸PVC，其綜合耗電量達到8500千瓦時，而用乙烯法生產一噸PVC的耗電量約3600千瓦時。1臺6300千伏的電石爐排煙塵15噸/天左右，同時生產一噸PVC要產生電石渣1.2噸、廢水20立方米、粉塵20千克。隨著國家對環(huán)境保護重視程度逐步加強，能源和環(huán)保政策將進一步遏制電石法PVC的發(fā)展。從未來的發(fā)展環(huán)境看，沒有資源優(yōu)勢的電

37、石法PVC企業(yè)將難以在市場上生存。電石法PVC生產企業(yè)還是耗汞大戶。有資料顯示，我國電石法PVC行業(yè)汞使用量占全國汞使用總量的60%左右。目前，電石法PVC行業(yè)面臨著汞產量減少、價格上升及國際環(huán)保方面的壓力。一方面，國內汞資源已基本枯竭，國內汞市場將面臨較大的壓力，價格持續(xù)走高。另一方面，國際社會已要求各國全面進行汞削減工作，限制汞的排放已經成為全球大趨勢。電石法PVC如果不能用無汞觸媒或低汞觸媒替代現(xiàn)在的高汞觸媒，企業(yè)將無法生存下去。

38、而乙烯法PVC是當前世界公認的節(jié)能環(huán)保型先進生產路線，國際發(fā)達國家普遍采用。乙烯氯化轉化率及選擇性可達99%</p><p><b>　　質量對比</b></p><p>　　乙烯法占優(yōu)一般認為，乙烯法PVC在質量上優(yōu)于電石法PVC，齊魯石化乙烯法生產的PVC曾在2007年以同行業(yè)總分第一的優(yōu)異成績一舉奪得當年度“中國名牌”稱號。電石法聚氯乙烯在產品質量上仍然存在一些

39、不足難以解決，在產品的總體質量上處于劣勢。盡管經過幾十年的不斷改進，電石法PVC生產技術得到了長足的發(fā)展，聚合釜也向大型化發(fā)展，這些技術的實施進一步提高了產品質量，但電石法在產品的總體質量上還存在劣勢。如衛(wèi)生性能方面，產品性能指標不如乙烯法PVC，在醫(yī)用、飲用水管等對雜質含量要求嚴格、產品附加值較高的領域，電石法PVC很難打入市場。另外，電石法氯乙烯單體中含水量較乙烯法高出4~5倍，對生產高品質PVC產品有一定難度。同時由于電石法氯乙烯

40、單體中乙炔量比乙烯法高，當乙炔含量過高時，在乙醛和鐵的協(xié)同作用下，會降低PVC的熱穩(wěn)定性，影響產品質量[2]。</p><p>　　1.3 聚合工藝生產方法</p><p>　　聚氯乙烯樹脂按其生產聚合方法的不同，可分為懸浮法、乳液法、本體法、微懸浮法聚氯乙烯；另外，聚氯乙烯改性品種中應用較多的還有氯化聚氯乙烯、交聯(lián)聚氯乙烯、高分子量聚氯乙烯及一些特殊性能專用聚氯乙烯等。其中，懸浮法聚氯

41、乙烯應用量最大，其產量約占聚氯乙烯樹脂總產量的85％。</p><p>　　1.3.1 懸浮法生產聚氯乙烯工藝</p><p>　　(1) 懸浮法聚氯乙烯工藝特點</p><p>　　懸浮聚合法生產聚氯乙烯樹脂的一般工藝過程是在清理后的聚合釜中加入水和懸浮劑、抗氧劑，然后加入氯乙烯單體，在去離子水中攪拌，將單體分散成小液滴，這些小液滴由保護膠加以穩(wěn)定，并加入可溶于單

42、體的引發(fā)劑或引發(fā)劑乳液，保持反應過程中的反應速度平穩(wěn)，然后升溫聚合，一般聚合溫度在45~70℃之間。使用低溫聚合時（如42~45℃），可生產高分子質量的聚氯乙烯樹脂；使用高溫聚合時（一般在62~71℃）可生產出低分子質量（或超低分子質量）的聚氯乙烯樹脂。近年來，為了提高聚合速度和生產效率，國外還研究成功兩步懸浮聚合工藝，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單體繼續(xù)聚合。采用兩步法聚合的優(yōu)點是顯著縮短了聚合周期，生

43、產出的樹脂具有良好的凝膠性能、模塑性能和機械強度?，F(xiàn)在懸浮法聚氯乙烯品種日益廣泛，應用領域越來越廣，除了通用型的樹脂外，特殊用途的專用樹脂的開發(fā)越來越引起PVC廠家的關注，球形樹脂、高表觀密度建材專用樹脂、消光樹脂、超高（或超低）分子質量樹脂等已成為開發(fā)的熱點。</p><p>　　(2) 懸浮法聚氯乙烯的性能</p><p>　?、?外觀為白色無定形粉末，粒徑在60~250μm范圍內，表

44、觀密度400~600kg/cm3，制品密度硬質為1.4~1.6g/cm3，軟質為1.2~1.4g/cm3。</p><p>　　② 聚氯乙烯熱性能，沒有明顯的熔點，在80~85℃開始軟化，130℃左右變?yōu)轲棏B(tài)，160~180℃變?yōu)檎沉鲬B(tài)，分解溫度200~210℃，催化溫度-60~-50℃。</p><p>　?、?對光和熱的穩(wěn)定性差，在100℃以上或長時間陽曝曬，會分解產生氯化氫。<

45、;/p><p>　　④ 與其他類型熱塑性塑料相比，有較高的力學強度，耐磨性能超過硫化橡膠，硬度和剛性優(yōu)于聚乙烯。</p><p>　?、?難燃燒，離開火源能自熄。</p><p>　　⑥ 介電性能很好，對直流、交流電的絕緣能力與硬質橡膠相似，是一種節(jié)電損耗較小的絕緣材料。</p><p>　?、卟蝗苡谒?、酒精、汽油，在醚、酮、氯化脂肪烴和芳香烴中

46、能膨脹和溶解；在常溫下耐不同溶度鹽酸、90％以下硫酸、50％~60％的硝酸及20％以下的燒堿溶液，對鹽類相當穩(wěn)定。</p><p>　?、?聚氯乙烯塑料有硬質和軟質類型，成行制品的樹脂中，增塑劑的加入量小于10％為硬質塑料，增塑劑的加入量大于30％為軟質塑料，增塑劑的加入量在10％~30％之間為半硬質塑料。</p><p>　　(3) 懸浮法聚氯乙烯的應用</p><p

47、>　　懸浮法聚氯乙烯制品廣泛應用在建筑、包裝、電子電氣、農業(yè)、汽車、化工和人們日常生活中等各個領域。具體應用實例如下：</p><p>　?、?建筑工程中 門窗、板材、各種型材、各種裝飾材料（地板革、壁紙）、防水材料、泡沫保溫材料和各種輸液管（生活食用水、污水管等）。</p><p>　?、?包裝用品 食用及各種農作物及工業(yè)務制品用包裝薄膜、中空容器（桶，瓶，用于食品、食油、調味

48、品、各種飲料、化妝品、洗滌劑及各種化工液體的包裝等）。</p><p>　?、?電子電氣用絕緣材料 電線電纜用絕緣層、電纜料、電線電池用套管及線路中用槽線盒等。</p><p>　?、?農業(yè)生產的應用 保溫保水用地面覆蓋薄膜、大棚薄膜、農用用排管管路等。</p><p>　　⑤ 汽車工業(yè)用配件 儀表盤、后蓋板、頂棚用襯里、座椅、車身內襯、護套管、車內地板等。&

49、lt;/p><p>　?、?化學工業(yè)用材料 化工廠的通風、排氣、輸送酸堿介質及其他有腐蝕性液體等用管路、管件、閥門、泵、化工設備襯里、電解槽、酸洗槽、反應器、塔器及煙筒等。</p><p>　?、?生活日用品及其他 涼鞋、拖鞋、盤管、水池、雨衣、洗衣板、裝飾塑料花樣薄膜、桌布膜等日用品，醫(yī)用容器、手輪、螺栓、網膜、支架、密封材料等。</p><p>　　(4) 懸浮

50、法聚氯乙烯的發(fā)展趨勢</p><p>　　在工業(yè)化生產PVC時，以懸浮法產量最大，懸浮法生產具有設備投資少和產品成本低等優(yōu)點。各種聚合方法的發(fā)展方向是逐步向懸浮法聚合生產路線傾斜，一些過去采用其它方法生產的樹脂品種已開始采用懸浮聚合工藝生產。自從乳液聚合法工業(yè)化以后，歐洲、日本在連續(xù)懸浮聚合工藝方面開展了大量的研究工作，目前尚未工業(yè)化生產，但連續(xù)法設備費用低，生產效率高，工藝難題少，已引起了各國科研院所和生產廠家

51、的重視。另外，為進一步提高懸浮法生產的通用樹脂和專用樹脂的質量，提高產品的專用化、市場化水平，國外廠家在聚合工藝的工藝條件及配料體系等方面做了大量的研究工作，進一步提高了聚合轉化率，縮短了聚合周期，提高了生產效率，同時也開發(fā)出一系列性能好、易于加工的PVC專用樹脂如：超高（或超低）聚合度樹脂、高表觀密度樹脂、無皮樹脂、耐輻射樹脂、醫(yī)用樹脂、耐熱樹脂等。可見，各種專用料的開發(fā)是懸浮聚合樹脂發(fā)展的標志，是提高產品使用性能、開發(fā)新的應用領域的

52、重要手段。</p><p>　　本設計采用懸浮法PVC生產技術。</p><p>　　1.3.2 乳液法生產聚聚氯乙烯工藝</p><p>　　(1) 乳液法聚氯乙烯工藝特點</p><p>　　氯乙烯乳液聚合方法的最終產品為制造聚氯乙烯增塑糊所用的的聚氯乙烯糊樹脂(E-PVC)，工業(yè)生產分兩個階段：第一階段氯乙烯單體經乳液聚合反應生成聚氯乙

53、烯膠乳，它是直徑0.1~3微米聚氯乙烯初級粒子在水中的懸浮乳狀液。第二階段將聚氯乙烯膠乳，經噴霧干燥得到產品聚氯乙烯糊樹脂，它是初級粒子聚集而成得的直徑為1~100微米，主要是20~40微米的聚氯乙烯次級粒子。這種次級粒子與增塑劑混合后，經剪切作用崩解為直徑更小的顆粒而形成不沉降的聚氯乙烯增塑糊，工業(yè)上稱之為聚氯乙烯糊。</p><p>　　(2) 乳液法聚氯乙烯制品與成型方法</p><p&

54、gt;　　乳液法聚氯乙烯樹脂中加入30％~50％增塑劑及其他一些助劑（根據(jù)制品的需要），經均勻混合后調配成黏流狀增塑糊，經脫除夾雜的空氣后，即可用凃刮、蘸涂、搪塑、滾塑和澆鑄等方法成型塑料制品。</p><p>　?、?采用凃刮法生產人造革和壁紙等。</p><p>　?、?蘸涂法生產是用陽模浸入到有一定溫度的增塑糊內，經一定時間后，多余的糊料地落后加熱，使附在陽模上的糊層凝膠并塑化，經脫

55、模后成制品。這種采用蘸涂法生產塑料制品可分為間歇法和連續(xù)法兩種，采用間歇法可生產工業(yè)用手套、柔性管、電纜頭及工具柄等；采用連續(xù)生產法可用于紙張、織物等涂層生產。</p><p>　　③ 搪塑法生產是將糊料澆入模子內，傾倒模子并熔融塑化模內壁所留薄層糊，冷卻降溫后開模即得制品。這種方法生產時，如在糊料中摻入一定比例的發(fā)泡劑，則還可制成發(fā)炮制品。</p><p>　　另外，也可在乳液法聚氯乙烯

56、樹脂中加入一定比例的其他材料，制成燒結板和硬泡沫塑料等，也可直接用乳液為紙上光、作涂料和膠黏劑等。</p><p>　　乳液法聚氯乙烯的性能</p><p>　　乳液法聚氯乙烯是一種白色，粒徑為0.1~1μm，粉末狀疏松型糊用樹枝。無味、無毒。在常溫條件下對酸、堿和鹽類穩(wěn)定。可與增塑劑及其他助劑配混成糊料，塑化性能較好。在常溫環(huán)境中，配混好的糊料放置24h增稠黏度不超過20％，無沉析現(xiàn)象；

57、在高切變速率下糊料黏度較低，涂裝性能較好，適合用于高速涂布。</p><p>　　乳液法聚氯乙烯的應用</p><p>　　乳液法聚氯乙烯樹脂在塑料制品行業(yè)主要是用來糊用樹脂。如用于制作透氣泡沫人造革、普通人造革、地板革、泡沫塑料、搪塑制品、玩具、手套外膜、金屬面防酸外膜、工業(yè)用布、絕緣材料、噴涂乳膠、包裝材料、各種飲料瓶及各種瓶蓋用墊圈；也可用來制作一些基礎制品等。</p>

58、<p>　　1.3.3 本體法生產聚氯乙烯工藝</p><p>　　本體法聚乙烯工藝特點</p><p>　　本體法聚氯乙烯其主要特點是反應過程中不需要加水和分散劑。聚合分2步進行，第1步在預聚釜中加人定量的VCM單體、引發(fā)劑和添加劑，經加熱后在強攪拌（相對第2步聚合過程）的作用下，釜內保持恒定的壓力和溫度進行預聚合。當VCM的轉化率達到8%~12%停止反應，將生成的“種子”送

59、人聚合釜內進行第2步反應。聚合釜在接“種子”的基礎上繼續(xù)聚合，使“種子”逐漸長大到一定的程度，在低速攪拌的作用下，保持恒定壓力進行聚合反應。當反應轉化率達到60%~85%（根據(jù)配方而定）時終止反應，并在聚合釜中脫氣、回收未反應的單體，而后在釜內汽提，進一步脫除殘留在PVC粉料中的VCM，最后經風送系統(tǒng)將釜內PVC粉料送往分級、均化和包裝工序。</p><p>　　(2) 本體聚氯乙烯制品與成型方法</p&g

60、t;<p>　　本體法聚氯乙烯樹脂與懸浮法聚氯乙烯樹枝一樣，可用擠出、注塑、壓延和吹塑等加工方法成型多種塑料制品。</p><p>　　(3) 本體法聚氯乙烯的性能</p><p>　　本體法聚氯乙烯是一種白色、無毒、準球型非結晶多孔粉末狀樹脂。與懸浮法聚氯乙烯比較，樹脂中含雜質少，單體含量小于1×10-6，粒度分布集中，構型規(guī)整，空隙率高而且均勻，吸附增塑劑的量多

61、、速度快，與增塑劑混合后的樹脂和干的樹脂粉料一樣，容易儲存和運輸；如果樹脂中不加增塑劑也比較容易加工；制品的透明性、熱穩(wěn)定性和電絕緣性能都比較好。一般情況下，制品的拉伸強度可達50MPa左右，斷裂伸長率為70％，邵氏硬度為D83。</p><p>　　(4) 本體法聚氯乙烯的應用</p><p>　　這種樹脂成型塑料制品有耐壓管、排水管、地板、單絲、人造革、薄膜、涂層及各種注塑、吹塑和模壓

62、制品，特別是用來做電氣絕緣材料和透明制品，如電線電纜、飲料瓶和包裝用透明片材等都非常適用。</p><p>　　1.3.4 微懸浮法生產聚氯乙烯工藝</p><p>　　微懸浮聚氯乙烯工藝特點</p><p>　　首先將氯乙烯單體、無離子水、乳化劑、催化劑等各種助劑按比例均化。所謂均化，是采用一種稱為均化器的設備，該設備轉速為每分鐘1000多轉，二段串聯(lián)，七級液壓，

63、將經過預混合的液體在高壓情況下從細小的縫隙中擠出，使其被均化為直徑小于0.1μm的微懸浮液，然后再加到聚合釜中進行聚合反應。聚合時，先將聚合釜抽真空，加入部分氯乙烯單體，再投入均化料，外溫至規(guī)定溫度進行聚合反應，反應結束后，回收氯乙烯單體，同時對懸浮乳液進行消泡處理、離心脫水、干燥、研磨。</p><p>　　微懸浮法聚氯乙烯制品與成型方法</p><p>　　微懸浮法聚氯乙稀樹脂一般多與

64、乳液法聚氯乙烯樹脂配混使用，其配混糊料用于噴涂和高速涂布法生產制品；如果單獨使用這種樹脂，比較適合用浸涂、低速涂布法和搪塑法生產制品。</p><p>　　微懸浮法聚氯乙烯的性能</p><p>　　微懸浮法聚氯乙烯樹脂呈白色粉末狀，粒徑介于懸浮法聚氯乙烯和乳液法聚氯乙烯之間，呈單峰連續(xù)分布；用這種樹脂配的糊料在高速切變速率作用下黏度增高，涂裝性能較差；樹脂中含乳化劑量較少，糊料的熱穩(wěn)定性

65、、脫氣性、吸水性以及對金屬的粘接性能都較好，成型的制品透明[3]。</p><p>　　微懸浮法聚氯乙烯的應用</p><p>　　用微懸浮法聚氯乙烯樹脂制作的糊料，可用來制作人造革、壁紙、泡沫地板、電線電纜絕緣包皮、玩具等，或者用來做涂料、膠黏劑和密封材料。</p><p>　　1.3.5 工藝方案選擇</p><p>　　四種聚合工藝方法

66、的比較</p><p>　　表1-1 四種聚合工藝的比較</p><p>　　(2) 工藝方案選擇依據(jù)</p><p>　?、?工藝流程方面 就以上四種聚合工藝而言，本體法工藝流程簡單，裝置占地面積小，同時基本上無廢液排放，排氣可達到最低程度，環(huán)境污染少，而且產品質量好、純度高，特別適用透明包裝材料和電纜線。懸浮法是一種相對最成熟的工藝，在目前世界上聚氯乙烯上產中

67、占有絕對的份額，且產品轉化率高，產品品種最多，容易適應市場。乳液法是生產糊樹脂的方法，工藝復雜、成本較高且樹脂質量較差。溶液法有溶劑回收和殘留使用時單體污染問題，且成本高僅用于特殊用途。</p><p>　　② 經濟方面 從經濟方面分析，均相本體聚合時最經濟的方案，但聚合后期體系黏度很高，在聚合反應器中攪拌、傳熱等工程解決之后才可以有效的實施。若包括精制、回收、干燥等后期工序在內，則各聚合過程的經濟性的大體依下

68、列順序遞減：懸浮法聚合>本體聚合>溶液聚合>乳液聚合。</p><p>　　根據(jù)公司實際情況并綜合工藝流程、經濟方面等。本設計選用懸浮聚合法制取聚氯乙烯(PVC)。</p><p><b>　　1.4 聚合機理</b></p><p>　　1.4.1 自由基聚合機理</p><p>　　氯乙烯懸浮聚合

69、反應，屬于自由基鏈加聚反應，它的反應一般由鏈引發(fā)，鏈增長，鏈終止，鏈轉移及基元反應組成。</p><p>　　① 鏈引發(fā) 過氧化物引發(fā)劑受熱后過氧鏈斷裂生成兩個自由基:初級自由基與VCM形成單體自由基。</p><p>　?、?鏈增長 單體自由基具有很高的活性，所以打開單體的雙鍵形成自由基，新的自由基活性并不衰減，繼續(xù)與其它單體反應生成更多的鏈自由基。</p><p

70、>　?、?鏈終止 聚合反應不斷進行，當達到一定的聚合度，分子鏈己足夠長，單體的濃度逐漸降低，使大分子的活動受到限制，就會大分子失去活性即失去電子而終 止與其它氯乙烯活性分子反應。終止有偶合終止和歧化終止。</p><p>　　偶合終止 兩個活性大分子自由基相遇時，兩個自由基頭部獨立電子對配對形成共價鍵所形成的飽和大分子叫偶合終止。</p><p>　　b. 歧化終止 兩個活性

71、大分子自由基相遇時，其中一個自由基奪取另一個自由基上的氫原子而飽和，另一個高分子自由基失去一個氫原子而帶有不飽和基團，這種終止反應的方式叫雙基歧化終止。有時活性大分子自由基與金屬器壁中的自由電子結合而終止，即形成粘釜。</p><p>　　④ 鏈轉移 在氯乙烯聚合反應中，大分子自由基可以從單體，溶劑，一個氯原子或氫原子而終止，失去原子的分子將成為自由基，引發(fā)劑或大分子上奪取繼續(xù)進行新的鏈增長反應。包括向單體的氯

72、轉移、向溶劑鏈轉移、向引發(fā)劑鏈轉移、向大分子[4]。</p><p>　　1.4.2 鏈反應動力學機理</p><p>　　鏈反應動力學來看，根據(jù)轉化率可分為三階段：</p><p>　　① 轉化率＜5%階段。聚合反應發(fā)生在單體相中，由于所產生的聚合物數(shù)量甚少，反應速度服從典型的動力學方程，聚合反應速度與引發(fā)劑用量的平方根成正比，當聚合物的生產量增加后，則聚合速度由

73、于kt降低而發(fā)生偏差。</p><p>　?、?轉化率5%~65%階段。聚合反應在富單體和聚氯乙烯——單體凝膠中間是進行，并且產生自動加速現(xiàn)象。其原因在于鏈終止反應主要在兩個增長的大分子自由基之間進行，而他們在粘稠的聚合物——單體凝膠相的擴散速度顯著降低，因而鏈終止速度減慢，所以聚合速度加快，呈現(xiàn)自動加速現(xiàn)象。</p><p>　?、?轉化率＞65%階段。轉化率超過65%以后，游離的氯乙烯

74、基本上消失，釜內壓力開始下降，此時聚合反應發(fā)生在聚合物凝膠相中，由于殘存的氯乙烯逐漸消耗，凝膠相得粘度迅速增高，因此聚合反應速度仍繼續(xù)上升，大到最大值后逐漸降低。當聚合反應速率低于總反應速率以后，使反應終止[4]。</p><p>　　1.4.3 成粒機理與顆粒形態(tài)</p><p>　　關于氯乙烯懸浮聚合過程生成多孔性不規(guī)整的理論解釋，認為成粒過程分為兩部分：</p><

75、;p>　?、?單體在水中的分散和發(fā)生在水相和氯乙烯——水相界面發(fā)生的反應，此過程主要控制聚氯乙烯顆粒的大小及其分布。</p><p>　?、?在單體液滴內和聚氯乙烯凝膠相內發(fā)生的化學與物理過程，此過程主要控制所得聚氯乙烯顆粒的形態(tài)。</p><p>　　在聚合反應釜中液態(tài)氯乙烯單體在強力攪拌和分散劑的作用下，被破碎為平均直徑30~40μm的液珠分散于水相中，單體液珠與水相得界面上吸附

76、了分散劑。當聚合反應發(fā)生以后，界面層上的分散劑發(fā)生氯乙烯接枝聚合反應，使分散劑的活動性和分散保護作用降低，液珠開始由于碰擊而合并為較大粒子，并處于動態(tài)平衡狀態(tài)。此時單體轉化率約為4%~5%。當轉化率進一步提高，達到20%左右后，由于分散劑接枝反應的色深入，能夠阻止粒子碰擊合并，所以所得聚氯乙烯顆粒數(shù)目開始處于穩(wěn)定不變的狀態(tài)，因而此后的攪拌速度對于產品的平均粒徑不再發(fā)生影響。最終產品的粒徑在100~180μm范圍，個商品牌號的粒徑個有其具

77、體范圍，取決于生產的聚氯乙烯樹脂用途、分散劑類型、用量和反應起始階段的攪拌速度等參數(shù)。通常是使用的分散劑濃度高，則易得空隙率低（≤10%）的圓球狀樹脂顆粒，尤其是使用明膠作為分散劑是，其影響最為明顯。由于地孔隙率樹脂的反應結束后，脫除殘存的單體較困難，而且吸收增塑劑速度慢，難以塑化所以逐漸淘汰。產品的平均粒徑因不同用途而有所不同要求：用于生產軟質制品的聚氯乙烯樹脂平均粒徑要求低些在100~130μm左右；用于生產硬質制品者要</p

78、><p>　　1.5 聚合生產兩種操作方法的特點</p><p><b>　　(1) 連續(xù)操作</b></p><p>　　生產過程連續(xù)進行，設備利用率高，生產能力大，容易實現(xiàn)自動化操作，工藝參數(shù)穩(wěn)定，產品質量得到較好的保證。但連續(xù)性生產過程的投資大，對操作人員的技術水平要求比較高。連續(xù)操作過程適用于技術成熟的大規(guī)模工業(yè)生產。一般實現(xiàn)工業(yè)化生產的

79、化工產品的大型生產裝置，基本上都是使用連續(xù)操作法生產。</p><p><b>　　(2) 間歇操作</b></p><p>　　生產過程比較簡單，投資費用低；生產過程中變換操作工藝條件、開車、停車一般比較容易；生產靈活性比較大，產品的投產比較容易，適用于采用連續(xù)操作在技術上很難實現(xiàn)的反應。例如懸浮聚合，由于反應物的物理性質或反應條件，在工業(yè)上很難采用連續(xù)操作過程，即

80、使實現(xiàn)了連續(xù)操作過程也不合算。在有固體存在的情況下，化工單元操作的連續(xù)化比較困難，如粉碎、過濾、干燥等以間歇操作過程居多。根據(jù)間歇操作過程的特點，一般對小批量、多品種的醫(yī)藥、染料、膠黏劑等精細化學品的生產，其合成和復配過程較為廣泛地采用這種操作方式。有些化工產品在試制階段，由于對工藝參數(shù)和產品質量規(guī)律的認識及操作控制方法還不夠成熟，也常常采用間歇操作法來尋找適宜的工藝條件。大規(guī)模的生產過程采用間歇操作的較少。</p>&l

81、t;p>　　本設計采用間歇操作。</p><p>　　1.6 國內外PVC發(fā)展狀況及發(fā)展趨勢</p><p>　　1.6.1 世界PVC生產的技術特點</p><p>　　(1) 懸浮法PVC仍是世界PVC工藝的主導，本體法、乳液法仍占少數(shù)，后兩種工藝也各有其特點和獨特的應用領域。</p><p>　　(2) 聚合釜向中型釜發(fā)展，通常

82、以60~105的釜為經濟型，綜合各項指標更優(yōu)越些，美國吉昂公司介紹其70.4釜為標準型。</p><p>　　(3) 反應體系，即配方體系，大多數(shù)采用高活性引發(fā)體系、復和引發(fā)體系和復合分散體系。助劑品種數(shù)量向減少的方向發(fā)展，除信越化學外，各廠家助劑為7~9種，由于采用了高活性引發(fā)體系，聚合反應時間大大縮短，通常在3.5~5.6小時，一個聚合周期僅7~8.5小時，充分利用了聚合釜，提高生產強度，增加產量。</

83、p><p>　　(4) 聚合釜冷卻方式，大多數(shù)采用普通冷卻水，節(jié)省能源，輔以內冷管低溫水冷卻，因中型釜大多數(shù)不附設回流冷凝器，減少設備投資。</p><p>　　(5) 放料方式，除信越外均采用帶壓放料，在高壓罐中回收，這樣可以使聚合釜每次贏得1個多小時的時間。</p><p>　　(6) 普遍改變了汽提技術，使產品中VCM殘留量大幅度降低，使?jié){料出汽提塔就可達(1~5

84、)×10-6以下，最終成品中VCM殘留量均小于1×10-6，為生產衛(wèi)生級和醫(yī)藥級PVC樹脂創(chuàng)造了條件。</p><p>　　(7) 自控各廠家都采用集散型程序控制，即DCS控制體系，機型小，功能多。</p><p>　　(8) 回收單體各廠家只經過壓縮液化，無需再精餾，與新鮮VCM按比例配合，入釜投料，這樣不但砍去了精餾系統(tǒng)，節(jié)省大量蒸汽，也減少很多損耗，改善環(huán)保條件。

85、</p><p>　　(9) 產品干燥和包裝，干燥設備與工藝過程各異，最終效果一致；包裝都以散裝為主，小包裝采用自動化包裝機與碼垛機，節(jié)省大批人力和物力。</p><p>　　(10) 產品牌號，各廠家仍以通用牌號為主導，集中生產用量較大的品種，開發(fā)了一些超高超低型號的樹脂，特殊用途樹脂和消光樹脂等，共聚物大宗的仍以氯醋系列為主，通用樹脂以K57~K74為主，用量大，生產量也大[5]。&l

86、t;/p><p>　　1.6.2 中國PVC工業(yè)體系及技術水平剖析</p><p>　　目前國內PVC廠家為74個，總生產能力約為155萬噸，其中懸浮法PVC51個廠，占總能力的89.8%，糊狀PVC工廠23個，占總能力的10.2%，本體法在建的有2家；具有10萬噸以上能力的只有3家[齊魯石化、上海氯堿總廠和北二化（含在建）]，1萬噸以上至10萬噸之間的廠家有22個，除此以外的49家PVC裝置

87、，能力均在1萬噸以下；全國PVC采用電石法原料路線的工廠為73家，其中已向乙烯法轉換的有天化、大沽化、無錫集團、廣化和吉化等，電石法占91%,乙烯法只占9%，從生產能力上看乙烯法占31%。由此看，國PVC行業(yè)以小裝置為主，1萬t/a以下的工廠占66％，原料路線以電石法為主，聚合釜多以30m2為主，有的廠保留了13.5和7m3的釜，操作多以手工進行，包裝又以人工為主，產品質量多數(shù)廠處于波動狀態(tài)，有的國標控制指標也難于實現(xiàn)，在消耗與成本上普

88、遍較高，特別是電石法原料路線，面對鹽、電漲價和其它各項費用的上漲，電石法PVC成本多數(shù)在5000元/t以上，而乙烯法PVC成本僅3500元/t左右，其差距較大；復關后電石法小型PVC裝置的競爭力十分微弱，這是我國PVC行業(yè)面臨的嚴峻間題，面對世界現(xiàn)代化</p><p>　　我國PVC行業(yè)面臨著世界先進技術和復關后自由貿易的挑戰(zhàn)和發(fā)展的機遇，認為其出路只能走中國自己的道路，開拓前進，積極變革，抓住機遇，才能求發(fā)展，

89、其方法大體有如下幾種模式：</p><p>　?、?一些有條件的廠可以通過技術轉換，改成乙烯原料路線，采用計算機控制及自動化包裝，提高產品檔次。</p><p>　?、?一些電力充足，電石成本低廉的地區(qū)，宜發(fā)展電石法PVC。一些老廠通過技術改造，擴大裝置能力，達到經濟規(guī)模，也能得到發(fā)展，盈得市場。一時還難以投入大批資金，大規(guī)模發(fā)展乙烯工程的條件下，采用先進技術，發(fā)展一批達到經濟規(guī)模的PVC

90、，采用電石原料路線，也是可取和必要的。</p><p>　?、?一些小型PVC裝置，目前多共存于一些小燒堿廠中，無論燒堿和PVC都遠遠達不到經濟規(guī)模，工藝技術落后，應該采取地區(qū)性的合并，組成化工聯(lián)合集團，走大型化發(fā)展路線，達到經濟規(guī)模。</p><p>　?、?上述路線都難以實施的工廠，復關后只能靠國家和本地區(qū)政策保護，但這種保護是暫短的，取而代之的必然是一些90年代水平的大規(guī)模PVC裝置

91、。</p><p>　　1.6.3 中國PVC市場與生產狀況分析</p><p>　　2003年以前的國內PVC工業(yè)仍舊處在電石法和乙烯法共存的發(fā)展期，國內對PVC的需求只有50%可以被產量滿足。2003年隨著國際上原油價格的上漲以及對進口的PVC進行反傾銷，國內PVC行業(yè)得到了高速的發(fā)展，在產能發(fā)面，電石法PVC更是出現(xiàn)了爆發(fā)式增長：從2003年到2008年，PVC的產量每年平均上漲31

92、%。到2009年，國內的PVC產能達到了1780萬t/a，比2008年的產能上漲了12.56%，同時2009年915.5萬確的產量也比2008年上漲了11%。其中電石法PVC的產能在1362t/a左右，在國內的PVC產能中有將近8成的比例，并且在世界PVC產能中占到了3成以上。2009年在金融危機的影響下，PVC需求出現(xiàn)了下滑，一直到2010年，PVC需求并沒有明顯回暖。隨著2011年的產能擴張，國內PVC每月的產量維持在100萬噸/月

93、。和2010年相比具有明顯增長，尤其是2011年8月到達了113.8萬噸，其原因是因為日本在3月份省地震以后燒堿行情不好并且液氯行情一直較差，所以在利益驅動下化工企業(yè)只能讓PVC生產一直處于高負荷狀態(tài)。</p><p>　　1.6.4 國內PVC行業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略</p><p>　　國內PVC行業(yè)在現(xiàn)實國情的限制下只能走乙烯法與電石法并存的PVC發(fā)展路線，導致這種戰(zhàn)略選擇的原因首先是因為石油的

94、緊缺造成了乙烯的供不應求，顯然國內的乙烯法PVC企業(yè)發(fā)展十分脆弱，難以在國際市場沖擊下取得快速發(fā)展，如果為了發(fā)展乙烯法而淘汰電石法，則難以確保原料的供應，同時也會是我國在PVC市場中的主動權喪失；其次我國具有豐富的鹽礦和煤礦資源，在電石法PVC的發(fā)展方面具有著十分優(yōu)越的條件，在乙烯法PVC在與國際PVC產品競爭中難以體現(xiàn)出優(yōu)勢時，電石法PVC則可以使國內的PVC市場需求得到滿足并確保國內國民經濟得以健康發(fā)展。由此可見，電石法PVC企業(yè)將

95、在國內長期存在,并且將于乙烯法共同進步與發(fā)展。只有在認識到這一點的基礎上進行發(fā)展戰(zhàn)略的制定才能確保國內PVC行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。在此過程中，國內的PVC行業(yè)需要從以下幾個方面做出努力：一是推動無汞觸媒的開發(fā)與應用。無汞觸媒的開發(fā)與應用可以解決電石法PVC生產中的汞污染，同時也可以解決因為觸媒的供應不足所導致的企業(yè)開工不足現(xiàn)象，并增強電石法PVC企業(yè)的市場競爭力；二是挖掘優(yōu)勢資源進行發(fā)展綠線調整。對于東部地區(qū)可以利用港口優(yōu)勢來使用進口的乙烯走

96、乙烯法P</p><p><b>　　工藝流程的簡介</b></p><p><b>　　2.1工藝流程敘述</b></p><p>　　2.2.1 PVC（懸浮聚合）生產工藝流程簡圖</p><p>　　圖2.1 PVC生產工藝流程簡圖</p><p>　　2.1.2 加

97、料系統(tǒng) </p><p>　　(1) VCM的貯存與加料：</p><p>　　從VCM車間運送來的新鮮單體VCM，經過過濾器進入VCM貯槽中貯存，同時由VCM回收工序來的回收VCM貯存在回收VCM貯槽中。用VCM泵連續(xù)從回收貯槽抽料、并經過VCM加料過濾器過濾，循環(huán)回收到VCM貯槽中。目的是保留VCM加料的壓力，使VCM不汽化，以避免再加料時損壞流量計。加料時泵先加回收單體，泵后加新鮮單

98、體，回收和新鮮單體有一定配比。</p><p>　　(2) 脫鹽水的貯存與加料：</p><p>　　冷脫鹽水（來自界區(qū)）經計量進入冷脫鹽水貯槽中或熱脫鹽水貯槽中。冷脫鹽水經加熱器加熱到要求溫度后進入熱脫鹽水貯槽中，待加料用，該槽有溫度范圍或液位低時聚合釜不能入料。</p><p>　　加料時，根據(jù)聚合溫度的要求把冷熱脫鹽水混合，用冷脫鹽水加料泵和熱脫鹽水加料泵打入

99、聚合釜中，混合溫度在兩泵出口匯總管處由冷、熱脫鹽水量來調節(jié)。</p><p>　　(3) 注入水與沖洗水的加料：</p><p>　　注入水泵，從冷脫鹽水貯槽抽水向各脫鹽水用戶供水，泵出口壓力2.1Pa用于聚合釜軸封、漿料泵、塊料破碎機等。此泵有穩(wěn)壓系統(tǒng)，另外該泵出口脫鹽水還用于聚合釜的注入水，比保證釡內容積恒定。</p><p>　　沖洗水泵泵出口壓力1.1MPa

100、，用于沖洗管理，并為助劑配制提水，同時為沖洗水增壓泵提供水及設備沖洗水，沖洗水泵的水經沖洗水增壓泵增壓后向聚合釡、回收分離器、汽提加料槽等提供1.4 MPa的沖洗水。</p><p>　　(4) 助劑的配制及加料：</p><p><b>　?、?緩沖劑系統(tǒng)</b></p><p>　　緩沖劑是在配制槽中配制，配制時需15~30分鐘，不設單獨貯

101、槽，加緩沖劑時，計算機程序關閉循環(huán)線，打開充料伐，經充裝泵，將緩沖劑加到稱重槽中到規(guī)定時間用加料泵加入到聚合釜中，同時重新使用循環(huán)系統(tǒng)使緩沖劑配制槽中物料續(xù)循環(huán)。</p><p><b>　?、?分散劑系統(tǒng)</b></p><p>　　本設計采用兩種分散劑混合使用。</p><p>　　分散劑A：分散劑在配制槽中配制，分散劑加料時，先將分散劑打

102、入計量槽（此時循環(huán)已停），達到定量后，啟動循環(huán)系統(tǒng)，同時計量槽中分散劑用充裝泵打入聚合釜。</p><p>　　分散劑B：配置過程如分散劑(I)，然后將配制好的分散劑(II)放入分散劑貯槽中單獨貯存，同樣有個冷凍鹽水冷卻并用充裝泵循環(huán)。此溶液攪拌較強烈，以防分散劑分離。</p><p><b>　?、?調節(jié)劑的配制</b></p><p>　　

103、調節(jié)劑在有局部攪拌的調節(jié)劑貯槽內貯存，加料時用調節(jié)劑充裝泵計量加入聚合釜，此管線帶壓無需沖洗。</p><p><b>　?、?引發(fā)劑系統(tǒng)</b></p><p>　　引發(fā)劑在引發(fā)劑配制槽中配制，配制合格后放入引發(fā)劑貯槽中貯存待用。引發(fā)劑貯槽用冷卻水冷卻到規(guī)定的低溫，攪拌并用循環(huán)泵打循環(huán)。加引發(fā)劑時，先由貯槽放到引發(fā)劑稱重槽中，然后用加料泵定量加入聚合釜內。</

104、p><p><b>　?、?終止劑系統(tǒng)</b></p><p>　　終止劑在帶攪拌和排空裝置的不銹鋼容器中配制，先將定量的脫鹽水和NaOH加入到終止劑配制槽中，開動攪拌后將定量的終止劑加入到配制槽中，當聚合達到規(guī)定轉化率時，需加終止劑。加終止劑時，按規(guī)定的程序，用終止劑充裝泵從終止劑貯槽中抽出，配方量的終止劑經計量后從注入管加入聚合釜，加終止劑時應關閉注入水切斷閥，加完終

105、止劑后應關閉聚合釜終止劑閥及終止劑泵出口閥，停泵。</p><p>　　事故終止劑NO，在停車或停電等緊急情況下加入聚合釜、迅速終止聚反應。</p><p><b>　?、?涂壁系統(tǒng)</b></p><p>　　涂壁劑溶液在配制槽中按規(guī)定配方進行配度和貯存。聚合出料完畢后，用高壓水(14Kg/cm2 G)沖洗釜90秒鐘，廢水用漿料泵，打至廢水貯

106、罐中，洗滌后進行涂壁操作。</p><p>　　2.1.3 聚合系統(tǒng) </p><p>　　若聚合釜打開過釡蓋，則需抽真空真空度為710mmHg柱，將緩沖劑加到脫鹽水總管內，然后用脫鹽水把緩沖劑帶入到聚合釜。脫鹽水啟動后，加入VCM、開動攪拌，當脫鹽水和VCM加完后，釜內溫度應接近聚合溫度，繼續(xù)攪拌一定時間，使VCM液滴在水中形成，然后加入分散劑，繼續(xù)攪拌一定時間，以保證分散體系形成，最后

107、加入引發(fā)劑，使聚合反應開始。</p><p>　　聚合反應開始后，向擋板通入冷卻水并達到最大流量，然后向夾套中通入冷卻水，并保持反應溫度，冷卻水流量由計算機根據(jù)聚合釜上、中、下溫度控制，同時計算機計算出反應放出的熱量，并與聚氯乙烯聚合動力浮模型的理論計算值比較，計算出VCM到PVC的轉化率。</p><p>　　聚合反應開始后，兩股注入水應加入聚合釜，以保證釡內容積恒定，一股注入水來自聚合

108、釜攪拌器的軸封襯套、另一股由釡頂注入。</p><p>　　聚合反應終點，可依據(jù)反應時溫度或測定單體轉化率及根據(jù)壓力降來確定，通常按壓力降來確定，當聚合反應到達終點時，定量的終止劑將自動加入到聚合釜內以終止聚合反應。</p><p>　　出料結束后，用1.4Mpa的水沖洗后即可即可進行涂壁操作準備。</p><p>　　2.2.4 回收系統(tǒng)</p>&

109、lt;p><b>　　漿料汽提系統(tǒng)</b></p><p>　　由汽提塔漿料槽底部來的漿料，經塊料破碎機破碎后，用汽提塔供給泵經板式換熱器與汽提完畢的漿料換熱，一部分從塔頂加入汽提塔，另一部分回流到漿料槽，同時蒸汽由汽提塔底部進入；VCM由蒸汽汽提帶走。塔釜漿料由塔底漿料泵送出，并與漿料槽來的漿料換熱后，一部分送到漿料混料槽，另一部分返回塔釜液位同時防止?jié){料中PVC沉降，汽提完畢的漿料