懸浮法制聚氯乙稀年產(chǎn)25萬(wàn)噸

1、四川理工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 年產(chǎn)2.5萬(wàn)噸懸浮法制聚氯乙烯學(xué) 生：段璽學(xué) 號(hào)：07011010305專(zhuān) 業(yè)：過(guò)程裝備與控制工程班 級(jí)：073班指導(dǎo)教師：周敏 四川理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院二O一一年一月 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目：年產(chǎn)2.5萬(wàn)噸懸浮法制聚氯乙烯學(xué)院： 機(jī)械工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)： 過(guò)程裝備與控制工程 班級(jí)： 073 學(xué)生： 段璽 指導(dǎo)教師： 周敏 系主任: （簽名）一、設(shè)計(jì)要求：1、根據(jù)設(shè)計(jì)題目，進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)際調(diào)研或查閱有關(guān)技術(shù)資料，選定合理的流程方案和設(shè)備類(lèi)型，并進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。（字?jǐn)?shù)不小于8000字）2、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)內(nèi)容：封面、目錄、設(shè)計(jì)題目、概述與設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介、工藝方案的選擇與論證、工藝流程說(shuō)明、專(zhuān)

2、題論述、參考資料等。3、圖紙要求：工藝流程圖1張（圖幅2號(hào)）；設(shè)備平面或立面布置圖1張（圖幅3號(hào)）。二、進(jìn)度安排：教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)地點(diǎn)備注查資料、說(shuō)明書(shū)提綱、流程論證、工藝流程圖第一周寢室、圖書(shū)館設(shè)備布置圖、說(shuō)明書(shū)整理、答辯。第二周三、指定參考文獻(xiàn)與資料過(guò)程裝備成套技術(shù)設(shè)計(jì)指南（兼用本課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)）、過(guò)程裝備成套技術(shù)、化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)內(nèi)容摘要 本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)2.5萬(wàn)噸聚氯乙烯聚合干燥工序的初步工藝設(shè)計(jì)，整個(gè)設(shè)計(jì)文件由設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和設(shè)計(jì)圖紙兩部分組成。簡(jiǎn)單介紹了我國(guó)聚氯乙烯工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程和目前狀況，包括原料路線(xiàn)、工藝設(shè)備、聚合方法等。本設(shè)計(jì)采用懸浮法生產(chǎn)聚氯乙烯，介紹了采用懸浮法生產(chǎn)

3、PVC樹(shù)脂工聚合機(jī)理，工藝過(guò)程中需要注意的問(wèn)題，包括質(zhì)量影響因素，工藝條件及合成工藝中的各種助劑選擇，對(duì)聚合工藝過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的敘述。繪制了相應(yīng)的設(shè)計(jì)圖紙，設(shè)計(jì)圖紙包括工藝流程圖、設(shè)備的平面布置圖。關(guān)鍵詞 ：聚氯乙烯； 生產(chǎn)技術(shù)； 懸浮法； 防粘釜技術(shù)； 目錄內(nèi)容摘要1前言21概述3 1.1國(guó)內(nèi)外聚氯乙烯（pvc）發(fā)展?fàn)顩r和發(fā)展趨勢(shì) 3 1.2產(chǎn)品的性能和特點(diǎn)4 1.3 聚氯乙烯的主要用途5 1.3.1pvc軟制品5 1.3.2pvc涂層制品5 1.3.3pvc泡沫制品6 pvc透明片材6 1.3.5pvc糊樹(shù)脂6 1.3.6pvc硬板和板材6 1.3.7pvc其他制品62工藝流程方案選擇與論證

4、7 2.1工藝方案選擇依據(jù)7 2.1.2懸浮聚合7 2.1.2本體聚合7 2.1.3乳液聚合7 2.1.4微懸浮聚合72.2聚氯乙烯懸浮聚合工藝流程8 2.2.1聚合原理8聚氯乙烯懸浮聚合具體工藝路線(xiàn)8 2.2.3工藝流程示意圖103典型機(jī)器設(shè)備選型與論證10 3.1選型原則10 3.2關(guān)鍵設(shè)備選擇11 3.2.1聚合釜11 3.2.2干燥裝置12總結(jié)13參考文獻(xiàn)14致謝15附錄16前言聚氯乙烯（PVC）是由氯乙烯單體（VCM）均聚或與其他多種單體共聚而制得的合成樹(shù)脂，聚氯乙烯再配以增塑劑、穩(wěn)定劑、高分子改性劑、填料、偶聯(lián)劑和加工助劑，經(jīng)過(guò)提煉、塑化、成型加工成各種材料。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和人類(lèi)生

5、活中起著舉足輕重的作用，因此PVC的生產(chǎn)和技術(shù)的改進(jìn)越來(lái)越受到現(xiàn)代人的關(guān)注！當(dāng)前，PVC生產(chǎn)面臨著嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。比如：生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，潛在替代品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，資源的進(jìn)一步優(yōu)化配置，能量的合理充分利用，生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化和高效率化，生產(chǎn)和使用效率的提高，應(yīng)用技術(shù)和市場(chǎng)開(kāi)拓等，都在不同程度上影響著PVC的進(jìn)一步發(fā)展，在上述問(wèn)題上仍有大量工作要做，對(duì)生態(tài)環(huán)境安全的配套助劑，環(huán)境保護(hù)技術(shù)（包括PVC廢棄物的回收，再利用和處理）等方面，更需要花大力氣加以研究。本設(shè)計(jì)是以氯乙烯單體為原料，對(duì)年產(chǎn)能力為2.5萬(wàn)噸的PVC聚合干燥工序的初步設(shè)計(jì)，收集有關(guān)的化工設(shè)計(jì)資料作參考，按專(zhuān)業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)大綱的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。本設(shè)

6、計(jì)的內(nèi)容是在簡(jiǎn)要介紹聚氯乙烯發(fā)展?fàn)顩r及其性質(zhì)，用途，工藝方法選擇的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹了采用懸浮聚合法生產(chǎn)PVC的工藝過(guò)程，產(chǎn)量為年產(chǎn)2.5萬(wàn)噸。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 根據(jù)設(shè)計(jì)題目，進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)際調(diào)研或查閱有關(guān)技術(shù)資料，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)分析研究，選定適宜的流程方案和設(shè)備類(lèi)型，確定原則的工藝流程。同時(shí)，對(duì)選定的流程方案和設(shè)備類(lèi)型進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。說(shuō)明書(shū)內(nèi)容：封面、目錄、設(shè)計(jì)題目、概述與設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介、工藝方案的選擇與論證、工藝流程說(shuō)明、專(zhuān)題論述、參考資料。主要內(nèi)容有設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)以及工藝流程圖和設(shè)備平面或立面布置圖。 1概述1.1國(guó)內(nèi)外聚氯乙烯（pvc）發(fā)展?fàn)顩r和發(fā)展趨勢(shì)聚氯乙烯（ PVC）是五大熱塑性

7、合成樹(shù)脂之一，塑料制品是最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的品種之一。可通過(guò)模壓、層合、注塑、擠塑、壓延、吹塑中空等方式進(jìn)行加工，而且具有較好的機(jī)械性能、耐化學(xué)腐蝕性和難燃性等特點(diǎn)，以其低廉的價(jià)格和非常突出的性能而廣泛地用于生產(chǎn)板材、門(mén)窗、管道和閥門(mén)等硬制品，也用于生產(chǎn)人造革、薄膜、電線(xiàn)電纜等軟制品。近年來(lái)，盡管在發(fā)達(dá)國(guó)家受到來(lái)自環(huán)保等多方面的壓力，但世界對(duì)的總需求量仍出現(xiàn)穩(wěn)定的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。1992 年，世界 生產(chǎn)能力約為二千二百萬(wàn)噸，需求量為1900萬(wàn)噸 ；2002 年世界總產(chǎn)能約為三千四百萬(wàn)噸，消費(fèi)量約為二千八百萬(wàn)噸；2009年世界生產(chǎn)能力已上升到約三千九百萬(wàn)噸，需求量約為三千七百萬(wàn)噸；2010 年世界生產(chǎn)能力

8、為 4300萬(wàn)噸 ，需求量4200 萬(wàn)噸 。盡管目前世界對(duì)PVC的生產(chǎn)和使用存在許多爭(zhēng)議，特別在歐洲，對(duì)PVC 生產(chǎn)和制品的環(huán)保制約政策越來(lái)越嚴(yán)厲，但由于性能優(yōu)良，生產(chǎn)成本低廉，仍具有較強(qiáng)的活力，特別在塑料門(mén)窗、塑料管道等建材領(lǐng)域。我國(guó)聚氯乙烯(PVC)工業(yè)起步于50年代，僅次于酚醛樹(shù)脂是最早工業(yè)化生產(chǎn)的熱塑性樹(shù)脂，第一個(gè)PVC裝置于1958年在錦西化工廠建成投產(chǎn)，生產(chǎn)能力為3000噸年1。此后全國(guó)各地的PVC裝置相繼建成投產(chǎn)，到目前為止，我國(guó)有PVC樹(shù)脂生產(chǎn)企業(yè)80余家，遍布全國(guó)29個(gè)省、市、自治區(qū)，總生產(chǎn)能力達(dá)220萬(wàn)噸年。PVC由氯乙烯(VCM)聚合而成，工業(yè)生產(chǎn)一般采用4種聚合方式：懸

9、浮聚合、本體聚合、乳液聚合(禽微懸浮聚合)、溶液聚合。其中懸浮法PVC(SPVC)樹(shù)脂產(chǎn)量最高，占80，其次是乳液法PVC(EPVC)，本體法PVC(MPVC)。VCM懸浮聚合是以水為介質(zhì)，加入VCM、分散劑、引發(fā)劑、pH值調(diào)節(jié)劑等，在攪拌和一定溫度條件下進(jìn)行聚合反應(yīng)；VCM本體聚合僅在VCM和引發(fā)劑存在下進(jìn)行，無(wú)分散劑、表面活性劑等助劑；VCM乳液聚合在VCM、引發(fā)劑、乳化劑、H2O以及其他助劑存在下進(jìn)行而VCM溶液聚合是在VCM、；引發(fā)劉和溶劑存在下進(jìn)行，這種方法有溶劑回收和殘留污染問(wèn)題，并且生產(chǎn)成本高，該方法已逐漸被懸浮法聚合或乳液法聚合代。目前，生產(chǎn)PVC樹(shù)脂主要采用懸浮法，少量采用乳

10、液法及本體法?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)引進(jìn)PVC生產(chǎn)技術(shù)及設(shè)備的項(xiàng)目有二十項(xiàng)左右，其中生產(chǎn)能力最大的兩套設(shè)備是上海氯堿股份有限公司和齊魯石化總公司的年產(chǎn)20萬(wàn)噸懸浮法PVC樹(shù)脂裝置，采用日本信越公司技術(shù)。北京化工二廠、錦西化工廠、福州化工二廠引進(jìn)美國(guó)BF古德里奇公司懸浮法PVC樹(shù)脂生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)高型號(hào)樹(shù)脂，其它還有引進(jìn)美國(guó)西方化學(xué)公司的高型號(hào)樹(shù)脂和釜式汽提技術(shù)及設(shè)備，法國(guó)阿托公司、前德國(guó)布納公司、日本吉昂公司、日本鐘淵公司、日本三菱公司的糊樹(shù)脂生產(chǎn)裝置和技術(shù)、法國(guó)本體聚合技術(shù)和設(shè)備等，這些技術(shù)和設(shè)備的引進(jìn)，使我國(guó)PVC樹(shù)脂的生產(chǎn)技術(shù)和水平有了很大提高，產(chǎn)品品種有所增加，帶動(dòng)了我國(guó)PVC工業(yè)的發(fā)展1。我國(guó)PV

11、C樹(shù)脂的消費(fèi)主要分為兩大類(lèi)，一是軟制品，約占總消費(fèi)量的37.o，主要包括電線(xiàn)電纜、各種用途的膜(根據(jù)厚度不同可分為壓延膜、防水卷材、可折疊門(mén)等)、鋪地材料、織物涂層、人造革、各類(lèi)軟管、手套、玩具、塑料鞋以及一些專(zhuān)用涂料和密封件等。二是硬制品，約占總消費(fèi)量的 53.0，主要包括各種型材、管材、板材、硬片和瓶等。預(yù)計(jì)今后幾年我國(guó)PVC樹(shù)脂的需求量將以年均約6.4的速度增長(zhǎng)，到2011年總消費(fèi)量將達(dá)到約1250萬(wàn)噸，其中硬制品的年均增長(zhǎng)速度將達(dá)到約7.0，而在硬制品中異型材和管材的發(fā)展速度增長(zhǎng)最快，年均增長(zhǎng)率將達(dá)到約10.1。未來(lái)我國(guó)PVC樹(shù)脂消費(fèi)將繼續(xù)以硬制品為主的方向發(fā)展2。中國(guó)聚氯乙烯工業(yè)有著

12、廣闊的發(fā)展前景,中國(guó)地大物博、人口眾多,為聚氯乙烯產(chǎn)品提供了廣大的市場(chǎng)。在進(jìn)入21世紀(jì)以后,我們要學(xué)習(xí)和借鑒國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)和發(fā)展模式,結(jié)合我國(guó)的具體情況,發(fā)展我國(guó)的聚氯乙烯工業(yè)。我們要發(fā)揮全行業(yè)的力量,克服前進(jìn)過(guò)程中的各種困難,一定能夠在較短的時(shí)間內(nèi)趕上世界聚氯乙烯工業(yè)的先進(jìn)水平31.2產(chǎn)品的性能和特點(diǎn)中文名稱(chēng)： 聚氯乙烯英文名稱(chēng)： Polyvinyl chloride polymer 簡(jiǎn)稱(chēng)： PVC玻璃轉(zhuǎn)變溫度: 87 熔點(diǎn): 212導(dǎo)熱率(): 0.16 W/m·K 熱膨脹系數(shù)(): 810-5 /K 熱容(c): 0.9 kJ/(kg·K) 吸水率 (ASTM): %

13、聚氯乙稀是一種無(wú)毒、無(wú)臭的白色粉末。電絕緣性?xún)?yōu)良，一般不會(huì)燃燒，在火焰上能燃燒并放出HCl，但離開(kāi)火焰即自熄，是一種“自熄性”、“難燃性”物質(zhì)。主要用于生產(chǎn)透明片、管件、金卡、輸血器材、軟、硬管、板材、門(mén)窗、異型材、薄膜、電絕緣材料、電纜護(hù)套、輸血料等4。聚氯乙稀具有阻燃（阻燃值為40以上）、耐化學(xué)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(jī)械強(qiáng)度及電絕緣性良好的優(yōu)點(diǎn)。但其耐熱性較差，軟化點(diǎn)為80，于130開(kāi)始分解變色，并析出HCI5。 聚氯乙烯由氯乙烯單體通過(guò)自由基聚合而成，聚合度n一般在50020000范圍內(nèi)，其分子結(jié)構(gòu)式如下：分子式： 結(jié)構(gòu)式為：其中n

14、為平均聚合度，一般為3508000，分子量為30000100000 1.3 聚氯乙烯的主要用途1.3.1 PVC一般軟制品利用擠出機(jī)可以擠成軟管、電纜、電線(xiàn)等；利用注射成型機(jī)配合各種模具，可制成塑料涼鞋、鞋底、拖鞋、玩具、汽車(chē)配件等。 PVC薄膜PVC與添加劑混合、塑化后，利用三輥或四輥壓延機(jī)制成規(guī)定厚度的透明或著色薄膜，用這種方法加工薄膜，成為壓延薄膜。也可以通過(guò)剪裁，熱合加工包裝袋、雨衣、桌布、窗簾、充氣玩具等。寬幅的透明薄膜可以供溫室、塑料大棚及地膜之用。經(jīng)雙向拉伸的薄膜，所受熱收縮的特性，可用于收縮包裝。1.3.2 PVC涂層制品有襯底的人造革是將PVC糊涂敷于布上或紙上，然后在100

15、攝氏度以上塑化而成。也可以先將PVC與助劑壓延成薄膜，再與襯底壓合而成。無(wú)襯底的人造革則是直接由壓延機(jī)壓延成一定厚度的軟制薄片，再壓上花紋即可。人造革可以用來(lái)制作皮箱、皮包、書(shū)的封面、沙發(fā)及汽車(chē)的坐墊等，還有地板革，用作建筑物的鋪地材料。1.3.3 PVC泡沫制品軟質(zhì)PVC混煉時(shí)，加入適量的發(fā)泡劑做成片材，經(jīng)發(fā)泡成型為泡沫塑料，可作泡沫拖鞋、涼鞋、鞋墊、及防震緩沖包裝材料。也可用擠出機(jī)基礎(chǔ)成低發(fā)泡硬PVC板材和異型材，可替代木材試用，是一種新型的建筑才材料。1.3.4 PVC透明片材PVC中加沖擊改性劑和有機(jī)錫穩(wěn)定劑，經(jīng)混合、塑化、壓延而成為透明的片材。利用熱成型可以做成薄壁透明容器或用于真空

16、吸塑包裝，是優(yōu)良的包裝材料和裝飾材料如月餅包裝盒。1.3.5 PVC糊樹(shù)脂將PVC分散在液體增塑劑中，使其溶脹塑化而成增塑溶膠，通常用乳液或微懸浮樹(shù)脂，還需加穩(wěn)定劑、填料、著色劑等，經(jīng)充分?jǐn)嚢?，脫氣泡后，配成PVC糊，再用進(jìn)、浸漬、澆鑄或搪塑等加工成各種制品。如衣架、工具手柄、圣誕樹(shù)等。1.3.6 PVC硬板和板材PVC中加入穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑和填料，經(jīng)混煉后，用擠出機(jī)可擠出各種口徑的硬管、異型管、波紋管，用作下水管、飲水管、電線(xiàn)套管或樓梯扶手。將壓延好的薄片重疊熱壓，可制成各種厚度的硬質(zhì)板材。板材可以切割成所需的形狀，然后利用PVC焊條用熱空氣焊接成各種耐化學(xué)腐蝕的貯槽、風(fēng)道及容器等。1.3.7

17、 PVC其他門(mén)窗有硬質(zhì)異型材料組裝而成。在有些國(guó)家已與木門(mén)窗鋁窗等共同占據(jù)門(mén)窗的市場(chǎng)；仿木材料、代鋼建材(北方、海邊)；中空容器2 工藝方案選擇與論證 2.1 工藝方案選擇依據(jù) 到目前為止，世界上PVC生產(chǎn)的聚合工藝主要有四種，即懸浮聚合、本體聚合、乳液聚合、微懸浮聚合 2.1.1 懸浮聚合：懸浮聚合是一種成熟的工藝，典型的懸浮聚合過(guò)程是向聚合釜中加入無(wú)離子水和懸浮劑，加入引發(fā)劑后密封聚合釜，脫除氧，加入單體氯乙烯進(jìn)行聚合。2.1.2 本體聚合： 本體聚合工藝不以水為介質(zhì)，也不加入分散劑等各種助劑，而只加入氯乙烯和引發(fā)劑，因此可大大簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝。 2.1.3乳液聚合： 乳液聚合是生產(chǎn)糊樹(shù)脂的方

18、法，通常采用水溶性引發(fā)劑（H2O2或K2S2O8等）把氯乙烯單體、水溶性物質(zhì)、水、乳化劑及非離子型表面活性劑加入集合釜中進(jìn)行聚合反應(yīng)。2.1.4微懸浮聚合： 微懸浮聚合將氯乙烯單體，無(wú)離子水、乳化劑、油溶性引發(fā)劑以及其它助劑按比例混合均化，將均化料通入聚合反應(yīng)釜進(jìn)行聚合。（1）藝流程方面 就以上四種聚合工藝而言，本體法工藝流程簡(jiǎn)單，裝置占地面積小，同時(shí)基本上無(wú)廢液排放，排氣可達(dá)到最低程度，環(huán)境污染少，而且產(chǎn)品質(zhì)量好、純度高，特別使用透明包裝材料和電纜料。懸浮法是一種相對(duì)最成熟的工藝，在目前世界上聚氯乙烯生產(chǎn)中占有絕對(duì)的分額，且產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率最高，產(chǎn)品品種最多，容易適應(yīng)市場(chǎng)。乳液法是生產(chǎn)糊樹(shù)脂的方法

19、，工藝復(fù)雜、成本較高且樹(shù)脂質(zhì)量較差。而微懸浮法也是生產(chǎn)糊樹(shù)脂的方法，但僅用于特殊用途。（2）反應(yīng)速率 控制方對(duì)于本體聚合，當(dāng)自由基聚合進(jìn)行到一定轉(zhuǎn)化率后，體系黏度增大，自動(dòng)加速效應(yīng)顯著，散熱困難。大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，即使降低引發(fā)劑濃度以減慢速率，有時(shí)還是不能很好的控制。改用溶液聚合可以克服這一困難，但聚合速率和產(chǎn)物分子量均有所降低；此外，脫除溶劑困難，成本較高。而懸浮聚合可以克服本體聚合和溶液聚合的上述缺點(diǎn)。經(jīng)濟(jì)方面。 （3）從經(jīng)濟(jì)角度分析，均相本體聚合是最合理的聚合方法。但其聚合后期體系黏度很高，在聚合反應(yīng)器中攪拌、傳熱等工程問(wèn)題解決之后，才能有效的實(shí)施。若包括精制、回收、干燥等后期處理工序在內(nèi)，

20、則各聚合過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性大體依下列順序遞減：懸浮聚合本體聚合微懸浮聚合乳液聚合。 （4）懸浮聚合 懸浮聚合法有許多優(yōu)點(diǎn)，如以水為介質(zhì)，價(jià)廉、不需要回收、安全、產(chǎn)物容易分離、生產(chǎn)成本低；懸浮聚合體系黏度低、熱量容易由夾套中冷卻水帶走、溫度容易控制、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。由于沒(méi)有向溶劑的鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)，其產(chǎn)物分子量一般比溶液聚合物高。與乳液聚合相比，懸浮聚合物上吸附的分散劑量少，有些還容易脫除，產(chǎn)物含有較少的雜質(zhì)。生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)更加完善，技術(shù)成熟。由于這些優(yōu)點(diǎn)，懸浮聚合在工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用。通過(guò)以上的各種方案的對(duì)比，本設(shè)計(jì)選用懸浮法制取聚氯乙烯。2.2聚氯乙烯懸浮聚合工藝流程： 聚合原理 氯乙烯的聚合屬于自由基

21、型聚合反應(yīng)。聚合時(shí)采用的引發(fā)劑為油溶性的偶氮類(lèi)、有機(jī)過(guò)氧化物類(lèi)和氧化還原引發(fā)體系。反應(yīng)迅速，同時(shí)放出大量的反應(yīng)熱。鏈增長(zhǎng)的方工為頭尾相連。聚合反應(yīng)過(guò)程存在著嚴(yán)重的增長(zhǎng)鏈向單體的轉(zhuǎn)移，是影響產(chǎn)物相對(duì)分子質(zhì)量的主要因素，這種鏈轉(zhuǎn)移隨溫度的升高而加快。聚氯乙烯由氯乙烯單體通過(guò)自由基聚合而成，聚合度n一般在500-20000范圍內(nèi)，其分子結(jié)構(gòu)式如下：氯乙烯的懸浮聚合是生產(chǎn)聚氯乙烯的主要方法。具有操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品質(zhì)量好，經(jīng)濟(jì)效益好，用途廣泛等特點(diǎn)，適于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。在樹(shù)脂質(zhì)量上，用懸浮聚合生產(chǎn)的樹(shù)脂的孔隙率提高了300%以上，經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理的樹(shù)脂其單體氯乙烯的殘留量由原來(lái)的0.1%降到0.0

22、005%以下。同時(shí)設(shè)備結(jié)構(gòu)改進(jìn)，大型化和采用計(jì)算機(jī)數(shù)控聯(lián)機(jī)質(zhì)量控制，使批次之間樹(shù)脂質(zhì)量更加穩(wěn)定。另外，清釜技術(shù)和殘留單體回收技術(shù)的發(fā)展，減少了開(kāi)釜次數(shù)，進(jìn)而減少了氯乙烯單體的釋放量；采用燒結(jié)，冷凝或吸收方法汽提品和處理廢氣，進(jìn)一步減少了氯乙烯單體的消耗。聚氯乙烯懸浮法具體工藝路線(xiàn)如下：(1)聚合 懸浮聚合的過(guò)程是先將去離子水用泵打入聚合釜中啟動(dòng)攪拌器,依次將分散劑溶液、引發(fā)劑及其他助劑加入聚合釜內(nèi)。然后，對(duì)聚合釜夾套內(nèi)通入蒸汽和熱水，當(dāng)聚合釜內(nèi)溫度升高至聚合溫度（5058）后，改通冷卻水，控制聚合溫度不超過(guò)規(guī)定溫度的正負(fù)0.5。當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)6070，有自加速現(xiàn)象發(fā)生，反應(yīng)加快，放熱現(xiàn)象激烈，應(yīng)加

23、大冷卻水量。待釜內(nèi)壓力從最高0.6870.981Mpa降至0.130.48Mpa時(shí),可泄壓出料,使聚合物膨脹。因?yàn)榫勐纫蚁┝５氖杷沙潭扰c泄壓膨脹的壓力有關(guān)，所以要根據(jù)不同要求控制泄壓壓力。未聚合的氯乙烯單體經(jīng)泡沫捕集器排入氯乙烯氣柜，循環(huán)使用。被氯乙烯氣體帶出的少量樹(shù)脂在泡沫捕集器捕集下來(lái)，流至沉降池中，作為次品處理。(2)堿處理 聚合物懸浮液送堿處理釜，用濃度為3642的NaOH溶液處理,加入量為懸浮液的0.05%0.2%,用蒸汽直接加熱至7080,維持1.52.0h,然后用氮?dú)膺M(jìn)行吹氣降溫至65以下時(shí),再送去過(guò)濾和洗滌。堿處理的目的： 破壞殘存的引發(fā)劑、分散劑、低聚物和揮發(fā)性物質(zhì)，使其變成

24、能溶于熱水的物質(zhì)，便于水洗清除。(3)樹(shù)脂的干燥方法 聚氯乙烯樹(shù)脂的干燥方法多是采用二段干燥法，即氣流干燥管與沸騰床干燥器結(jié)合使用，其中氣流干燥管脫除的是樹(shù)脂上的表面非結(jié)合水，沸騰床干燥器脫除的是樹(shù)脂內(nèi)部結(jié)合水。這里的第二段干燥過(guò)程由于物料停留時(shí)間長(zhǎng)，投資較大，熱效率較差，費(fèi)用較高，因此，國(guó)內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)改進(jìn)較大，如赫司特公司采用的MST旋風(fēng)干燥器，具有停留時(shí)間適用、熱效率利用好的特點(diǎn)。 (4)脫水與成品：在臥式刮刀自動(dòng)離心機(jī)或螺旋沉降式離心機(jī)中，先進(jìn)行過(guò)濾，再用7080熱水洗滌二次。經(jīng)脫水后的樹(shù)脂具有一定含水量，經(jīng)螺旋輸送器送入氣流干燥管，以140150熱風(fēng)為載體進(jìn)行第一段干燥，出口樹(shù)脂含水量

25、小于4%；再送入以120熱風(fēng)為載體的旋風(fēng)干燥器中進(jìn)行第二段干燥，得到含水量小于0.2%的聚氯乙烯樹(shù)脂。再經(jīng)篩分、包裝后入庫(kù)。2.2.3 工藝流程示意圖堿處理槽聚合釜旋風(fēng)干燥器離心分離脫鹽水 聚乙烯明膠及偶氮二異丁腈 助劑旋振篩成品儲(chǔ)存與包裝3 典型機(jī)器設(shè)備選型與論證 3.1 選型原則1.滿(mǎn)足工藝要求設(shè)備的選擇和計(jì)算必須充分考慮工藝上的要求，力求做到技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理，亦即選用的設(shè)備能與生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)，并應(yīng)獲得最大的單位產(chǎn)量；能適應(yīng)產(chǎn)品品種變化的要求，并確保產(chǎn)品的質(zhì)量；能降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；能降低原材料及相應(yīng)的公用工程（水，電，氣）的單耗；能改善環(huán)境保護(hù)，設(shè)備制造較易，材料易得，操

26、作及維修保養(yǎng)方便。設(shè)備選擇時(shí)，要能完全滿(mǎn)足上述方面的條件是相當(dāng)困難的，但一定要參照上述幾個(gè)方面對(duì)擬采用個(gè)設(shè)備進(jìn)行詳盡地比較，并拿出最佳的方案來(lái)。2.設(shè)備成熟可靠作為工業(yè)生產(chǎn)，不允許把不成熟或未經(jīng)生產(chǎn)考驗(yàn)的設(shè)備用于設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中所選用的設(shè)備不但技術(shù)性能要可靠，設(shè)備材質(zhì)也要可靠。對(duì)從國(guó)外引進(jìn)的設(shè)備，同樣必須強(qiáng)調(diào)設(shè)備及其所采用材質(zhì)的可靠性，特別對(duì)生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，一定要在充分調(diào)查研究和對(duì)比的基礎(chǔ)上，作出科學(xué)的選定。3.盡量采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備在設(shè)備選型時(shí)應(yīng)盡量采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備，這樣不僅可以節(jié)約外匯，而且可以促進(jìn)我國(guó)機(jī)械制造工業(yè)的發(fā)展。當(dāng)然根據(jù)條件和可能，引進(jìn)少量進(jìn)口裝置或關(guān)鍵設(shè)備也是不要的，但同樣必須堅(jiān)持設(shè)備先進(jìn)

27、可靠，經(jīng)濟(jì)合理，并應(yīng)考慮在引進(jìn)的基礎(chǔ)上如何消化吸收以及仿制工作。3.2 關(guān)鍵設(shè)備選擇 3.2.1聚合釜 聚合釜是PVC生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，聚合釜技術(shù)水平的提高保證了先進(jìn)的生產(chǎn)工藝得以實(shí)現(xiàn)。在小型釜時(shí)期，其容量為十幾立方，釜體的材質(zhì)是搪瓷釜和不銹鋼釜并存的，以釜壁光潔、粘釜較輕、造價(jià)低廉而優(yōu)于不銹鋼釜。其后不銹鋼釜的拋光技術(shù)有所改進(jìn)，粘釜問(wèn)題在應(yīng)用了涂布、高壓水清釜技術(shù)后有所緩解，由于復(fù)合鋼板造價(jià)低，易于加工，可向大型化發(fā)展，并具絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。具有代表性的聚合釜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)見(jiàn)下表根據(jù)設(shè)計(jì)要求可選用的聚合釜容積為70 m3聚合釜，設(shè)計(jì)壓力為206MPa,采用螺旋半管型夾套與 4 根內(nèi)冷擋板移熱, 換熱能力

28、好。攪拌型式為底伸式二層三葉后掠式攪拌器, 轉(zhuǎn)速為98 r/ min, 具有良好的剪切與循環(huán)作用。機(jī)封為雙端面機(jī)械密封,使用壽命可達(dá)8 000 h。釜頂有對(duì)稱(chēng)排列的自動(dòng)噴淋涂布裝置, 采用優(yōu)異的防粘釜?jiǎng)?可連續(xù)生產(chǎn)600釜不清釜。完全能滿(mǎn)足粉狀PVC 樹(shù)脂的生產(chǎn)需要。3.2.2干燥裝置干燥主要有兩種方式， 即氣流干燥和流態(tài)化干燥。我國(guó)PVC生產(chǎn)開(kāi)始時(shí)主要用的就是氣流干燥器， 但是隨著聚合工藝技術(shù)的發(fā)展， 聚合生產(chǎn)能力提高， 樹(shù)脂產(chǎn)品也朝著疏松型發(fā)展， 氣流干燥器從生產(chǎn)能力和干燥效果等方面已經(jīng)不能滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要， 后來(lái)發(fā)展到氣流干燥器， 沸騰床干燥器和冷風(fēng)冷卻三段干燥技術(shù)。但這樣動(dòng)力消耗大，產(chǎn)品

29、質(zhì)量不是很好。目前主要用的是旋風(fēng)干燥器和臥式內(nèi)加熱流化床。旋風(fēng)干燥器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資較少，目前很多裝置都在用。臥式內(nèi)加熱流化床綜合能耗比旋風(fēng)干燥器要低， 主要有多室沸騰床和兩段沸騰床兩種。但在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)多室沸騰床其花板容易漏料，不同牌號(hào)切換時(shí)比較麻煩,生產(chǎn)能力有限。本次設(shè)計(jì)采用MST旋風(fēng)干燥器兩段干燥系統(tǒng)。這種MST旋風(fēng)干燥器由一個(gè)垂直的圓柱形塔作為干燥器,其中用 環(huán)形檔板分成若千個(gè)干燥室 見(jiàn)下圖。將熱氣體和濕固體切 向高速引入最低的室人。在這里,利用離心力將 固體顆粒與氣體分離開(kāi)來(lái)。粉粒環(huán)然后在室8 中旋轉(zhuǎn)并且氣體在旋轉(zhuǎn)流動(dòng)中通過(guò)檔板的中心開(kāi)口流入上述室9 。同時(shí),新的樹(shù)脂粒子進(jìn)入室8 ,過(guò)一

30、段時(shí)間后,這個(gè)室開(kāi)始充滿(mǎn)樹(shù)脂。這時(shí),樹(shù)脂粒子開(kāi)始經(jīng)檔板的中心開(kāi) 口逸人室 9 ,先是最細(xì)的顆粒,最后是最粗的顆粒進(jìn)入室9。通過(guò)檔板中心開(kāi)口時(shí),旋轉(zhuǎn)的粉粒受離心作用和固體粒子受室壁壓力散開(kāi),在這里它們停止運(yùn)動(dòng),返回錐形檔板的中心開(kāi) 口 ,這樣進(jìn)入下一個(gè)室。這時(shí)再次用旋轉(zhuǎn)的氣流輸送這些樹(shù)脂顆粒。用這樣的方法使樹(shù)脂充滿(mǎn)每一個(gè)干燥室。攜帶著樹(shù)脂粉粒的氣體離開(kāi)干燥室的頂部輸送到氣體或固體分離器。 MTS旋風(fēng)干燥器 干燥室的供熱有兩種方法 一種是使用傳統(tǒng)的方法從熱氣流中獲得熱能 另一種是通過(guò)室壁的熱夾套輻射的方法來(lái)獲取熱量。總結(jié)本次設(shè)計(jì)歷時(shí)兩周，在這兩周里，本人根據(jù)專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)綜合大綱的要求，先是收集了大量關(guān)于懸浮法制聚氯乙烯的有關(guān)資料，然后在根據(jù)收集的資料進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)，再聽(tīng)取老師的意見(jiàn)進(jìn)行不斷修改，對(duì)聚氯乙烯的聚合及其干燥工藝有了一定的了解，最后的指導(dǎo)下成功的完成了本次設(shè)計(jì)。通過(guò)本次專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)，使我們懂得了其工藝流程及原理，對(duì)一個(gè)原本陌生的工藝有了更深入的了解，通過(guò)作平面布置圖和立面布置圖，把我們這學(xué)期所學(xué)的過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程裝備制造與檢測(cè)過(guò)程裝備成套技術(shù)包括以前所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)都綜合運(yùn)用起來(lái)，在無(wú)形中加深了理解及應(yīng)用。使我對(duì)大學(xué)四年來(lái)所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)得到了進(jìn)一步的鞏固和提高，再一次進(jìn)行了系統(tǒng)地學(xué)習(xí)與掌握，是一