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1、年产10万吨聚氯乙烯生产工艺设计方案 2材料科学学与工程程学院毕业设计计学生姓名名班级 / 学号号专业材料料科学与与工程设计题目目年产100万吨聚聚氯乙烯烯生产工工艺设计计方案指导教师师职称20022年2月28日59设计总说说明聚氯乙烯烯（PVVC）是是一种热热塑性合合成树脂脂，有优优良的电电绝缘性性，难以以自燃，主主要用于于生产透透明薄膜膜、塑料料管件、各各类板材材等。其其再加工工产品在在全球不不同领域域都有着着非常广广泛的应应用。根据设计计任务书书，本设设计进行行了年产产10万吨吨聚氯乙乙烯（PPVC）工工艺的设设计。在在查阅、参参考大量量文献以以及对以以往部分分车间设设计的研研究学习习下
2、，进进行了科科学的设设计以及及对相关关物料的的衡算。本设计计计划采用用悬浮聚聚合法生生产聚氯氯乙烯，原原料为氯氯乙烯单单体以及及混合用用有机过过氧化物物和偶氮氮类引发发剂、明明胶分散散剂和去去离子水水。结合合所选择择的生产产工艺方方案和产产品生产产实际情情况，进进行了有有关物料料和热量量平衡的的计算。安安排每日日三班次次，每班班8小时的的生产强强度，设设计可达达到日产产3033吨年产产达100万吨的的聚氯乙乙烯生产产车间。本设计也也充分考考虑到工工作人员员的工作作环境以以及工作作安全性性，尽可可能将车车间规划划为安全全的，绿绿色的，在在工作人人员遵守守车间操操作规程程的情况况下，工工作更加加安
3、全高高效。本设计由由许春华华副教授授指导，在在反应确确定、生生产流程程安排等等整个设设计过程程中提出出了许多多宝贵意意见，使使得设计计能更高高效地完完成，在在此学生生表示衷衷心感谢谢。鉴于知识识和实际际经验所所限，设设计难免免存在欠欠缺，恳恳请批阅阅老师批批评指正正。目录1总论221.1 概述21.1.1 聚聚氯乙烯烯（PVVC）概概述与应应用范围围21.1.2 聚聚氯乙烯烯（PVVC）改改性品种种21.1.3 聚聚氯乙烯烯（PVVC）生生产行业业现状及及发展前前景21.2 聚氯乙乙烯（PPVC）产产品的分分类和命命名21.2.1 聚聚氯乙稀稀（PVVC）产产品分类类21.2.2 聚聚氯乙稀稀
4、（PVVC）产产品命名名21.3 聚氯乙乙烯（PPVC）生生产方法法521.3.1 悬悬浮聚合合法6621.3.2 乳乳液聚合合法21.3.3 本本体聚合合法21.3.4 溶溶液聚合合法21.4 设计规规模原料料选择与与产品规规格21.4.1设计计规模221.4.2主要要原料规规格及技技术指标标21.4.3产品品规格222工艺设设计与计计算22.1 工艺原原理22.2 工艺条条件影响响因素222.2.1 聚聚氯乙烯烯（PVVC）聚聚合主要要影响因因素22.3 工艺路路线选择择22.3.1 工工艺路线线选择原原则22.3.2 悬悬浮法聚聚氯乙烯烯（PVVC）工工艺流程程具体工工艺路线线22.3.
5、3 工艺流流程示意意图22.4 工艺配配方与工工艺参数数22.4.1 工工艺配方方（质量量份）：22.4.2 工工艺参数数：22.5 物料料衡算222.5.2 物物料衡算算的方法法与步骤骤22.5.3 物物料衡算算22.6热热量衡算算22.6.1 热热量衡算算的意义义和作用用22.6.2 热热量衡算算23设备选选型23.1 选型原原则23.2 关键设设备选择择与计算算23.2.2 传传热元件件计算223.2.3 搅搅拌器的的选择223.3 关键设设备选用用23.4 其它设设备选择择23.5 关键设设备一览览表24车间布布置设计计24.1 车间设设备布置置原则224.2 车间设设备平面面布置原原
6、则24.3 车间设设备立面面布置原原则24.4 车间操操作人员员安排224.5 车间平平面布局局图25 非工工艺设计计25.1 环境保保护25.2 公用工工程25.2.1 供供水25.2.2 供供电25.2.3 供供暖25.2.4 通通风2致谢2参考文献献2 1总论1.1 概述1.1.1聚氯氯乙烯（PVC）概述与应用范围聚氯乙烯烯简称PPVC，是是由氯乙乙烯在引引发剂作作用下聚聚合而成成的热塑塑性树脂脂，是氯氯乙烯的的均聚物物。氯乙乙烯均（OVC）聚物和氯乙烯（PVC）共聚物统称为氯乙烯树脂。聚氯乙烯（PVC）为无定形结构的白色粉末，支化度较小。工业生产的聚氯乙烯（PVC）分子量一般在5万12
7、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；聚氯乙烯（PVC）无固定熔点，8085时开始软化，130时转变为粘弹态，160180时则开始转变为粘流态。聚氯乙烯（PVC）有较好的机械性能，抗张强度60MPa左右，冲击强度510kJ/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，引起变色其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。聚氯乙烯烯（PVVC）非非常坚硬硬，溶解解性也很很差，只只能溶于于环己酮酮、二氯氯乙烷和和四氢呋呋喃等少少数溶剂剂中，对对有机和和无机酸酸、碱、盐盐均稳
8、定定，化学学稳定性性随使用用温度的的升高而而降低。聚聚氯乙烯烯（PVVC）溶溶解在丙丙酮-二硫化化碳或丙丙酮苯苯混合溶溶剂中可可用于干干法纺丝丝或湿法法纺丝而而成纤维维，称氯氯纶。另外，聚聚氯乙烯烯（PVVC）具具有难燃燃、耐酸酸碱、抗抗微生物物、耐磨磨并具有有较好的的保暖性性和弹性性。聚氯乙烯烯（PVVC）可可通过模模压成型型、层合合成型、注注塑成型型、挤塑塑成型、压压延成型型、吹塑塑中空成成型等方方法进行行加工，所所以聚氯氯乙烯（PVC）制品广泛用工业、农业、建筑业、电子电气、交通运输、电力、电讯通信业、包装业等各个领域。聚氯乙烯（PVC）的硬质制品甚至可代替金属制成各种工业行材，如门窗、
9、管道、阀门绝缘板和防腐材料等，也可用做收音机、电话、电视机、蓄电池等外壳或家具、玩具等。聚氯乙烯（PVC）轻质品则可制成薄膜，加工制作雨披、桌布、包装材料、农膜等，其再加工产品可以制成人造革、电线、电缆等的绝缘层1。1.1.2聚氯氯乙烯（PVC）改性品种聚氯乙烯烯（PVVC）性性脆，热热稳定性性差，不不易加工工。为了了改善其其性能，增增加品种种，可进进行改性性，改性性的品种种有氯乙乙烯共聚聚物、聚聚氯乙烯烯共混物物和氯化化聚氯乙乙烯等。2(1) 氯乙烯烯共聚物物氯乙烯可可以和乙乙烯、丙丙烯、醋醋酸乙烯烯酯、偏偏二氯乙乙烯、丙丙烯腈和和丙烯酸酸酯类等等单体共共聚，共共聚物的的产量占占聚氯乙乙烯总
10、产产量的225%以以下。(A) 氯乙烯烯 - 醋酸乙乙烯酯共共聚物采用悬浮浮共聚法法，一般般生产醋醋酸乙烯烯酯含量量3%5%和13%15%的两个个品级，可可用于制制造塑料料地板、涂涂料、薄薄膜、压压塑制品品、唱片片及短纤纤维等。(B) 氯乙烯烯 - 偏二氯氯乙烯共共聚物美国陶氏氏化学公公司在330年代代就研制制成功了了偏二氯氯乙烯含含量在550%以以上的氯氯乙烯共共聚物，商商品名莎莎纶B(Sarran B)这这种共聚聚物耐老老化，耐耐臭氧，机机械性能能好，能能溶于四四氢呋喃喃、环己己酮及氯氯苯等有有机溶剂剂，溶液液具有较较好的粘粘合性与与成膜性性。用这这种共聚聚物制得得的薄膜膜无毒、透透明，具
11、具有极低低的透气气性与透透湿性，是是极好的的食品包包装材料料。这种种共聚物物也是一一种优良良的防腐腐蚀材料料。由其其制造的的纤维称称偏氯纶纶，可做做渔网、座座垫编织织物和化化工滤布布等。(C) 丙烯 - 氯乙乙烯或乙乙烯氯氯乙烯共共聚物丙烯含量量约100%的共共聚物，用用于吹塑塑成型和和注射成成型等。与与氯乙烯烯-醋酸乙乙烯酯共共聚物相相比，加加工温度度较低、且且与热分分解温度度间隔大大，熔体体流动性性好，无无毒，透透明。乙乙烯-氯乙烯烯共聚物物，也是是用悬浮浮法在775和压力力1.2296MMPa下下共聚而而成，乙乙烯含量量为4%43%，具有有高耐冲冲击性，高高透明度度和优良良的加工工性能，
12、无无毒，可可制透明明度高的的薄膜、容容器等。(D) 氯乙烯烯接枝共共聚物以乙烯醋酸乙乙烯酯树树脂为基基材的氯氯乙烯接接枝共聚聚物，具具有优良良的耐冲冲击性、耐耐气候性性和耐热热性，适适于作室室外用建建筑材料料。用聚聚丙烯酸酸酯与氯氯乙烯的的接枝共共聚物。在在西欧，接接枝共聚聚物已有有逐步取取代相应应的共混混物的趋趋势。 (2) 聚氯氯乙烯共共混物聚氯乙烯烯板材用用其他树树脂与PPVC共共混，是是一种能能多方面面改进PPVC性性能的好好方法。用用机械共共混法使使PVCC与乙烯烯-醋酸乙乙烯酯树树脂共混混，能起起到长效效的增塑塑作用，改改善冲击击强度、耐耐寒性及及加工性性。聚氯氯乙烯与与丁腈橡橡胶
13、，氯氯化聚乙乙烯或 ABSS树脂共共混，也也可以显显著改善善韧性，耐耐寒性和和加工性性。与甲甲基丙烯烯酸甲酯酯丁二二烯苯苯乙烯共共聚物（见见聚苯乙乙烯）的的共混物物，不仅仅冲击强强度高，而而且可以以得到透透明制品品。聚氯氯乙烯共共混物的的研究与与生产，品品种不断断增加，使使用范围围不断扩扩大。(3) 氯化聚聚氯乙烯烯聚氯乙烯烯（PVVC）经经氯化而而得的一一种热塑塑性树脂脂，由溶溶液氯化化法制得得的，俗俗称过氯氯乙烯，简简称CPPVC，含含氯量66168%，氢原原子没有有全部被被氯取代代。白色色或淡黄黄紫色粉粉末，溶溶解性比比聚氯乙乙烯好，能能溶于丙丙酮、氯氯苯、二二氯乙烷烷和四氯氯乙烷，耐耐
14、热性比比聚氯乙乙烯高22040，耐耐寒性比比聚氯乙乙烯约低低25，不易易燃烧，耐耐气候、耐耐化学药药品及耐耐水性均均优，可可以用挤挤出法生生产管材材,主要作作热水上上水管使使用。氯氯化聚氯氯乙烯的的溶液有有良好的的粘合性性、成膜膜性和成成纤性，可可用于胶胶粘剂、清清漆和纺纺丝。胶胶粘剂主主要用于于粘接聚聚氯乙烯烯（PVVC）板板及其制制品。清清漆的漆漆膜能耐耐腐蚀、柔柔软、耐耐磨且剥剥离强度度高，用用它纺成成的丝称称过氯纶纶，对酸酸、碱、盐盐皆稳定定，适于于作耐化化学腐蚀蚀的滤布布、工作作服、筛筛网、渔渔网和运运输带等等。其生产方方法有两两种：（A）溶溶液氯化化法将聚氯乙乙烯溶于于氯苯或或四氯
15、乙乙烷，在在衬铝或或搪瓷的的反应釜釜中，于于光或自自由基引引发下，搅搅拌并通通入氯气气，在770下氯化化，氯化化过的氯氯化聚氯氯乙烯溶溶液经水水析、水水洗、过过滤、干干燥即得得白色絮絮状颗粒粒成品。此此法操作作和设备备均较简简单，但但氯化时时间较长长。（B）悬悬浮氯化化法将聚氯乙乙烯（PPVC）悬悬浮于含含二氯甲甲烷膨润润剂的水水或稀盐盐酸溶液液中，在在加压釜釜内通入入氯气，于于60下氯化化，产物物用乙醇醇沉淀出出来。此此法氯化化时间短短，但操操作不易易掌握，设设备要求求高，工工业上较较少采用用。加工工可分为为各组分分的混合合、塑化化及成型型加工三三个步骤骤。树脂脂与按配配方添加加的各种种助剂
16、配配合时，可可用捏和和机或高高速搅拌拌混合机机均匀混混合，再再经挤出出机塑化化、切粒粒，即得得到塑化化好的粒粒料。这这种粒料料可以贮贮存待用用或出售售。粒料料经挤出出、吹塑塑、压延延或注射射成型加加工为各各种制品品，也可可以直接接用混好好的粉料料（也称称干混料料）进行行硬制品品的加工工。1.1.3聚氯氯乙烯（PVC）生产行业现状及发展前景聚氯乙烯烯（PVVC）广广泛应用用于工业业、农业业、建筑筑业、交交通运输输业、电电力电讯讯、包装装业等各各个领域域。20010年年我国聚聚氯乙烯烯（PVVC）生生产能力力约为112000万吨，产产量为111000万吨，净净进口量量达近2200万万吨，消消费年增
17、增长率在在10.5左左右。随随着节水水灌溉政政策、建建筑用化化学建材材、包装装业、电电子电气气业、汽汽车业等等下游行行业对聚聚氯乙烯烯（PVVC）的的需求急急速增长长，未来来几年我我国对聚聚氯乙烯烯（PVVC）(PVVC)的的需求依依然会保保持较高高的增长长速度。2011年全球PVC消费量约为3500万吨，预计到2015年我国聚氯乙烯（PVC）树脂的需求量将达到近1500万吨，2020年将达到2160万吨。1.2 聚氯乙乙烯（PPVC）产产品的分分类和命命名1.2.1聚氯氯乙稀（PVC）产品分类根据生产产方法的的不同，PVC可分为：通用型PVC树脂、高聚合度PVC树脂、交联PVC树脂。通用型P
18、VC树脂是由氯乙烯单体在引发剂的作用下聚合形成的；高聚合度PVC树脂是指在氯乙烯单体聚合体系中加入链增长剂聚合而成的树脂；交联PVC树脂是在氯乙烯单体聚合体系中加入含有双烯和多烯的交联剂聚合而成的树脂。根据氯乙乙烯单体体的获得得方法来来区分，可可分为电电石法、乙乙烯法和和进口（EDC、VCM)单体法（习惯上把乙烯法和进口单体法统称为乙烯法）。根据聚合合方法，聚聚氯乙烯烯可分为为四大类类：悬浮浮法聚氯氯乙烯，乳乳液法聚聚氯乙烯烯、本体体法聚氯氯乙烯、溶溶液法聚聚氯乙烯烯。悬浮浮法聚氯氯乙烯是是目前产产量最大大的一个个品种，约约占PVVC总产产量的880%左左右。四四种聚氯氯乙烯的的基本特特性见表
19、表1.22.1。3表1-11 不同同合成方方法制得得聚氯乙乙烯（PPVC）产产品特性性比较生产方法法特性悬浮聚合合法不含金属属离子，有有良好的的电绝缘缘性及热热稳定性性乳液聚合合法颗粒较细细，含杂杂质较多多，电绝绝缘性及及热稳定定性不及及悬浮法法本体聚合合法含杂质极极少纯度度高。热热稳定性性和电绝绝缘性优优于悬浮浮法溶液聚合合法含杂质极极少纯度度高，成成本高，价价格高。聚聚合物的的分子量量不高1.2.2 聚聚氯乙稀稀（PVVC）产产品命名名悬浮法聚聚氯乙烯烯按绝对对黏度分分六个型型号：XXS-11、XS-2XS-6；XJ-1、XJ-2、XJ-6。型型号中各各字母的的意思：X-悬浮浮法；SS-疏
20、松松型；JJ-紧密密型；国国产悬浮浮法聚氯氯乙烯的的特性请请见表11.2.2 。4表1-22国产悬悬浮法聚聚氯乙烯烯的特性性产品型号号绝对黏度度mPaas平均聚合合度XS-11 / XJ-1 2.10 113400XS-22 / XJ-21.9002.1101110013440XS-33 / XJ-31.8001.990 980011110XS-44 / XJ-41.7001.880 85009800XS-55 / XJ-51.6001.770 72008500XS-66 / XJ-61.5001.660 590072001.3 聚氯乙乙烯（PPVC）生生产方法法5聚氯乙烯烯（PVVC）是是由
21、氯乙乙烯单体体通过自自由基聚聚合而成成，聚合合度n一般在在5000-2200000范围围内，其其分子结结构式如如下：聚氯乙烯烯（PVVC）按按聚合方方法分四四大类：悬浮法法聚氯乙乙烯（PPVC），乳乳液法聚聚氯乙烯烯（PVVC）、本本体法聚聚氯乙烯烯（PVVC）、溶溶液法聚聚氯乙烯烯（PVVC）。本本设计计计划采用用悬浮法法生产聚聚乙烯。悬悬浮法(主要是是水相悬悬浮法)生产的的氯化聚聚氯乙烯烯（PVVC）为为非均质质产品,溶解度度相对于于溶液法法产品低低,但热稳稳定性高高,主要用用于制造造管材、管管件、板板材等4。1.3.1 悬悬浮聚合合法66使单体呈呈微滴状状悬浮分分散于水水相中，选选用的油
22、油溶性引引发剂则则溶于单单体中，聚聚合反应应就在这这些微滴滴中进行行，聚合合反应热热及时被被水吸收收，为了了保证这这些微滴滴在水中中呈珠状状分散，需需要加入入悬浮稳稳定剂，如如明胶、聚聚乙烯醇醇、甲基基纤维素素、羟乙乙基纤维维素等。引引发剂多多采用有有机过氧氧化物和和偶氮化化合物，如如过氧化化二碳酸酸二异丙丙酯、过过氧化二二碳酸二二环己酯酯、过氧氧化二碳碳酸二乙乙基己酯酯和偶氮氮二异庚庚腈、偶偶氮二异异丁腈等等。聚合合是在带带有搅拌拌器的聚聚合釜中中进行的的。聚合合后，物物料流入入单体回回收罐或或汽提塔塔内回收收单体。然然后流入入混合釜釜，水洗洗再离心心脱水、干干燥即得得树脂成成品。氯氯乙烯单
23、单体应尽尽可能从从树脂中中抽除。聚聚合时为为保证获获得规定定的分子子量和分分子量分分布范围围的树脂脂并防止止爆聚，必必须控制制好聚合合过程的的温度和和压力。树树脂的粒粒度和粒粒度分布布则由搅搅拌速度度和悬浮浮稳定剂剂的选择择与用量量控制。树树脂的质质量以粒粒度和粒粒度分布布、分子子量和分分子量分分布、表表观密度度、孔隙隙度、鱼鱼眼、热热稳定性性、色泽泽、杂质质含量及及粉末自自由流动动性等性性能来表表征。聚聚合反应应釜是主主要设备备，由钢钢制釜体体内衬不不锈钢或或搪瓷制制成，装装有搅拌拌器和控控制温度度的传热热夹套，或或内冷排排管、回回流冷凝凝器等。为为了降低低生产成成本，反反应釜的的容积已已由
24、几立立方米、十十几立方方米逐渐渐向大型型化发展展，最大大已达到到2000m。聚聚合釜经经多次使使用后要要除垢。以以聚乙烯烯醇和纤纤维素醚醚类等为为悬浮稳稳定剂制制得的聚聚氯乙烯烯（PVVC）一一般较疏疏松，孔孔隙多，表表面积大大，容易易吸收增增塑剂和和塑化。1.3.2 乳乳液聚合合法最早的工工业生产产聚氯乙乙烯（PPVC）的的一种方方法。在在乳液聚聚合中，除除水和氯氯乙烯单单体外，还还要加入入烷基磺磺酸钠等等表面活活性剂作作乳化剂剂，使单单体分散散于水相相中而成成乳液状状，以水水溶性过过硫酸钾钾或过硫硫酸铵为为引发剂剂，还可可以采用用“氧化-还原”引发体体系，聚聚合历程程和悬浮浮法不同同。也有
25、有加入聚聚乙烯醇醇作乳化化稳定剂剂，十二二烷基硫硫醇作调调节剂，碳碳酸氢钠钠作缓冲冲剂的。聚聚合方法法有间歇歇法、半半连续法法和连续续法三种种。聚合合产物为为乳胶状状，乳液液粒径00.0552mm,可以以直接应应用或经经喷雾干干燥成粉粉状树脂脂。乳液液聚合法法的聚合合周期短短，较易易控制，得得到的树树脂分子子量高，聚聚合度较较均匀，适适用于作作聚氯乙乙烯糊，制制人造革革或浸渍渍制品。乳乳液法聚聚合的配配方复杂杂，产品品杂质含含量较高高。1.3.3 本本体聚合合法聚合装置置比较特特殊，主主要由立立式预聚聚合釜和和带框式式搅拌器器的卧式式聚合釜釜构成。聚聚合分两两段进行行，单体体和引发发剂先在在预
26、聚合合釜中预预聚1hh，生成成种子粒粒子，这这时转化化率达88%10%，然后后流入第第二段聚聚合釜中中，补加加与预聚聚物等量量的单体体，继续续聚合。待待转化率率达855%90%，排出出残余单单体，再再经粉碎碎、过筛筛即得成成品。树树脂的粒粒径与粒粒形由搅搅拌速度度控制，反反应热由由单体回回流冷凝凝带出。此此法生产产过程简简单，产产品质量量好，生生产成本本也较低低。1.3.4 溶溶液聚合合法溶液聚合合法与乳乳液聚合合法基本本类似，在在溶液聚聚合中，单单体溶解解在一种种有机溶溶剂（如如 n-丁烷或或环己烷烷）中引引发聚合合，随着着反应的的进行聚聚合物沉沉淀下来来。溶液液聚合反反应专门门用于生生产特
27、种种氯乙烯烯与醋酸酸乙烯共共聚物（通通产醋酸酸乙烯含含量在110-225%）。这这种溶液液聚合反反应生产产的共聚聚物纯净净、均匀匀，具有有独特的的溶解性性和成膜膜性。在本设计计中，采采用传统统悬浮聚聚合法生生产聚氯氯乙烯。1.4 设计规规模原料料选择与与产品规规格1.4.1设计计规模本设计规规模为年年产100万吨聚聚氯乙烯烯（PVVC），年年实际工工作日为为3300天，日日生产能能力为3303吨吨。1.4.2主要要原料规规格及技技术指标标用于悬浮浮聚合的的氯乙烯烯单体纯纯度在999%以以上，其其他杂质质的含量量见下表表。表1-33原、辅辅料规格格序号名称含量1乙烯0.000022丙烯0.000
28、023乙炔0.000024丁二烯0.000025-丁烯烯-炔06二氧化合合物0.000017水0.0558HCl0去离子水水规格见见下表。表1-44去离子子水的规规格序号项目数值1导电率/0.52pH值7.03氧含量,0.00000114硬度05SiO22,06SO3,0.00000117氯,08蒸发残留留物01.4.3产品品规格产品及副副产品规规格见下下表。表1-55产品规规格序号纯度单体含量量其它杂质质H2OPH备注精聚氯乙乙烯（PPVC）99%0.110.660.332.7-3.77优级品精聚氯乙乙烯（PPVC）98%0.111.000.992.5-3.88一等品精聚氯乙乙烯（PPVC）
29、97%0.221.551.332.5-3.88合格品主要原料料购买途途径见下下表。表1-66主要原原料购买买途径原料名称称购买途径径氯乙烯杭州力科科化工有有限公司司丙烯杭州力科科化工有有限公司司乙炔上海佳杰杰特种气气体丁二烯吉益化工工1 丁烯 3 炔炔吉益化工工去离子水水上海沈氏氏环保科科技有限限公司HCL爱康尼克克公司2工艺设设计与计计算2.1 工艺原原理氯乙烯的的聚合属属于自由由基型聚聚合反应应。聚合合时所采采用的引引发剂为为油溶性性的偶氮氮类、有有机过氧氧化物类类和氧化化还原引引发体系系。其反反应迅速速并且同同时会放放出大量量的反应应热。链链增长的的方工为为头尾相相连。聚聚合反应应过程存
30、存在着很很大程度度的增长长链向单单体的转转移，是是影响产产物相对对分子质质量的主主要因素素，这种种链转移移会随温温度的升升高而加加快。聚氯乙烯烯（PVVC）由由氯乙烯烯单体通通过自由由基聚合合而成，聚聚合度nn一般在在5000-2200000范围围内，其其分子结结构式如如下：氯乙烯的的悬浮聚聚合是生生产聚氯氯乙烯（PVC）的主要方法，这种方法具有操作简单，生产成本低，产品质量好，经济效益好，用途广泛等特点，比较适于大规模的工业生产。在树脂质质量上，用用悬浮聚聚合生产产的聚氯氯乙烯（PVC）树脂的孔隙率提高了300%以上，经过适当处理后树脂中单体氯乙烯的残留量由原来的0.1%降到0.0005%以
31、下。另外，由由于清釜釜技术和和残留单单体回收收技术的的发展，减减少了开开釜次数数，进而而减少了了氯乙烯烯单体的的释放量量；采用用烧结，冷冷凝或吸吸收方法法汽提品品和处理理废气，从从而进一一步减少少了氯乙乙烯单体体的消耗耗。2.2 工艺条条件影响响因素2.2.1 聚聚氯乙烯烯（PVVC）聚聚合主要要影响因因素（1）单单体纯度度用于悬浮浮聚合的的氯乙烯烯单体纯纯度应在在99.9%以以上。所所以生产产原料对对聚氯乙乙烯（PPVC）质质量很重重要。氯氯乙烯中中杂质的的含量应应尽可能能低一些些，其中中脱盐水水PH值最最好近乎乎中性，在在6.55至7.55之间，导导率应小小于2um/ccm。乙炔参参与聚合
32、合后,会形成成不饱和和键使产产物热稳稳定性变变坏，由由于不饱饱和多氯氯化物存存在，不不但会降降低聚合合速率、降降低产物物聚合度度还易产产生支链链，从而而使产品品性能变变坏。（2）引引发剂反应中引引发剂多多采用有有机过氧氧化物和和偶氮类类引发剂剂，其中中有机过过氧化物物指的是是过氧化化二碳酸酸酯、过过氧化酯酯类。它它们既可可以单独独使用，也也可以两两种或两两种以上上引发活活性不同同的引发发剂复合合使用，引引发剂复复合使用用的效果果比单独独使用更更好，可可另反应应速度更更均匀，操操作更加加稳定，产产品质量量好，同同时加强强了反映映的安全全性。引发剂的的用量可可以采用用下式进进行估算算后，再再通过少
33、少量实验验进行微微量调整整，其计计算公式式如下：I（）=NrM110-44/11-exxp(-0.6693tt/t11/2)式中：I：工业业上引发发剂用量量（质量量分数），；Nr：引引发剂理理论消耗耗量，等等于（11加减慢慢0.11）moll/tppvc)；用AIBBN时,取0.99；用DCPPD、EHPP等过氧氧化二碳碳酯时，取取1.11；M：引发发剂的相相对分子子质量；t：聚合合时间/h；t1/22：引发剂剂分解半半衰期/h。工业生产产中聚合合的时间间一般控控制在5510hh，应用用选择tt1/22为23h的引引发剂。如如果采用用复合型型引发剂剂，最好好是一种种引发剂剂的t1/22为46h
34、。（3）分分散剂工业常用用分散剂剂主要有有明胶、聚聚乙烯醇醇、羟丙丙基甲基基纤维素素、甲基基纤维素素和苯乙乙烯-顺丁烯烯二酸酐酐等。工业上常常以纤维维素类（如如羟丙基基甲基纤纤维素、甲甲基纤维维素等）和和醇解度度7590的的聚乙烯烯醇作为为主分散散剂，以以非离子子山梨糖糖醇（如如一月桂桂酸酯、一一硬脂酸酸酯、三三硬脂酸酸酯等）作作为辅助助分散剂剂，也可可两者进进行复合合使用。（4）水水质与水水量氯乙烯的的悬浮聚聚合应使使用去离离子水，其其规格要要求如（表表-去离子子的规格格）所示示。尤其其水中的的氯离子子、铁和和氧等的的含量应应严格控控制，其其中氯离离子若超超过一定定含量会会造成树树脂颗粒粒形
35、成不不均；水水中的铁铁会降低低树脂的的热稳定定性，并并可能组组织反应应继续进进行。其水的用用量与树树脂的内内部结构构有关，紧紧密型树树脂（以以吸胶为为分散剂剂）单体体与水的的质量比比为1：1.111：1.33；疏松型型树脂（以以聚乙烯烯醇为分分散剂）单单体与水水的质量量比为11：11：2.00。（5）系系统中的的氧由于氧对对聚合有有缓聚和和阻聚作作用，在在单体自自由基存存在下，氧氧能与单单体作用用生成过过氧化高高聚物-CHH2-CHHCL-O-OO-nn，此物物质易水水解行成成酸类物物质破坏坏悬浮液液和产品品的稳定定性，因因此从聚聚合角度度以及安安全角度度考虑，应应将各种种原料中中的氧和和系统
36、中中的氧完完全清除除干净。（6）其其他助剂剂（A） pH调调节剂氯乙烯悬悬浮聚合合时pHH值应控控制在778，即在在偏碱性性的条件件下进行行聚合。这这样可确确保引发发剂有良良好的分分解速率率，；另另分散剂剂更稳定定，防止止因产物物裂解产产生HCCL从而而造成悬悬浮液的的不稳定定，进而而造成黏黏釜、清清釜和传传热困难难，最终终影响产产品质量量。因此此需要加加入水溶溶性碳酸酸盐、磷磷酸盐、醋醋酸钠等等物质作作为缓冲冲来调节节pH值。（B）防防黏釜剂剂在氯乙烯烯的悬浮浮聚合中中，存在在黏釜现现象，不不但影响响聚合的的传热，也也影响最最终产品品的质量量，而且且人工清清釜劳动动强度大大，会影影响到工工人
37、健康康，所以以应采用用一定措措施防止止黏釜现现象的产产生。在在此采用用加入防防黏釜剂剂的形式式解决上上述问题题。常用用的防黏黏釜剂是是可以在在水相中中加入水水相阻聚聚剂如次次甲基蓝蓝、硫化化钠等；或在釜釜民壁、搅搅拌器等等设备上上均匀喷喷涂一定定量的水水浴黑、亚亚硝基PP盐或多多元酚的的缩合物物等。若若依然发发现有黏黏釜现象象，可采采用高压压（144.739.2Mppa）水水冲洗法法清洗。（C）泡泡沫抑制制（消泡泡剂）消泡剂在在此选用用邻苯二二甲酸二二丁酯或或（未）饱饱和的CC6C20羧酸酸甘油酯酯。（7）聚聚合温度度与压力力（A）聚聚合温度度氯乙烯悬悬浮聚合合的温度度高低决决定了聚聚合产物物
38、相对分分子质量量的大小小，因此此必须严严格控制制聚合的的温度。在在实际生生产中，一一般应控控制温度度在正常常温度的的正负00.5范围内内，并且且要确保保温度控控制平稳稳，采取取适当降降温处理理手段，防防止出现现异常现现象。在在此采用用大流量量低温差差循环方方式。（B）聚聚合压力力在反应温温度下，氯氯乙烯有有一定的的蒸汽压压力，只只有在聚聚合末期期，大最最单体聚聚合后，其其蒸气压压力才会会有一定定程度的的下降6。2.3 工艺路路线选择择2.3.1 工工艺路线线选择原原则工艺路线线的选择择即生产产方法的的选择。许许多轻化化工产品品生产的的一个特特点就是是生产方方法的多多样化。所所以应对对不同的的工
39、艺路路线逐个个进行分分析研究究，通过过比较分分析找出出一条符符合实际际的最优优工艺路路线，确确定后即即可进行行工艺流流程的设设计。工工艺流程程设计的的应注意意其可靠靠性、先先进性以以及可操操作性三三点。在此本设设计计划划采用乳乳液悬浮浮法在引引发剂作作用下发发生加成成反应制制取聚氯氯乙烯（PVC）。2.3.2 悬悬浮法聚聚氯乙烯烯（PVVC）工工艺流程程具体工工艺路线线(1) 聚合悬浮聚合合的过程程是先利利用水泵泵将去离离子水打打入聚合合釜中并并启动搅搅拌器,然后依依次将分分散剂、引引发剂及及其他助助剂溶液液加入聚聚合釜，再再在聚合合釜夹套套内通入入蒸汽和和热水，当当聚合釜釜内温度度升高至至聚
40、合所所需温度度（50058）后，改改为通冷冷却水，控控制聚合合温度不不超过反反应温度度的正负负0.55。而当当转化率率达60070，会会有自加加速现象象发生，此此时反应应加快，剧剧烈放热热，此时时应大量量通入冷冷却水，待待釜内压压力达最最高0.68770.9981MMpa时时,即可使使聚合物物膨胀泄泄压出料料,。因为为聚氯乙乙烯（PPVC）粒粒的疏松松程度与与泄压膨膨胀的压压力有关关，因此此要根据据不同要要求控制制泄压时时的压力力。少量未聚聚合的氯氯乙烯单单体则通通过泡沫沫捕集器器排入氯氯乙烯气气柜，再再次循环环使用。而而氯乙烯烯气体中中带出的的少量树树脂在可可在泡沫沫捕集器器中捕集集下来，流
41、流至沉降降池作为为次品处处理。7(2) 碱处理理将聚合物物悬浮溶溶液送至至碱处理理釜，使使用浓度度为366422的NaaOH溶溶液进行行处理,其加入入量为悬悬浮液的的0.005%0.22%左右右,用蒸汽汽直接加加热至77080并维持持1.552.00h,然然后利用用氮气进进行吹气气降温至至65以下时时,再进行行过滤和和洗涤。采取碱处处理的目目的是破破坏残存存的引发发剂、分分散剂、低低聚物等等挥发性性物质，使使其转化化为能溶溶于热水水的物质质，以便便于水洗洗清除。(3) 树脂的的干燥方方法聚氯乙烯烯（PVVC）树树脂的干干燥方法法采用二二段干燥燥法，即即结合使使用气流流干燥管管与沸腾腾床干燥燥器
42、，其其中气流流干燥管管用来脱脱除树脂脂上的表表面非结结合水，沸沸腾床干干燥器用用来脱除除树脂内内部结合合水。由由于物料料再次停停留时间间很长，存存在投资资较大、热热效率较较差、费费用较高高等缺点点，国内内外工业业生产往往往会进进行较大大的改进进，例如如赫司特特公司就就采用MMST旋旋风干燥燥器，其其具有停停留时间间适用、热热效率利利用高等等特点。(4) 脱水与与成品产物先在在卧式刮刮刀自动动离心机机或螺旋旋沉降式式离心机机中进行行过滤，再再使用77080热水洗洗涤两次次。经脱脱水后的的树脂含含有一定定量的水水，此时时再经螺螺旋输送送器送入入气流干干燥管，以以14001500热风进进行第一一段干
43、燥燥，出口口树脂的的含水量量将小于于4%；再再通入沸沸腾床干干燥器中中以1220热风进进行第二二段干燥燥，得到到含水量量小于00.3%的聚氯氯乙烯（PVC）树脂。再经筛分、包装后入库。2.3.3 工艺流流程示意意图离心分离槽气提塔碱处理釜浆料排放槽聚合釜去离子水水聚乙烯引发剂助剂旋风干燥床旋振筛成品储存与包装2.4 工艺配配方与工工艺参数数2.4.1 工工艺配方方（质量量份）：去离子水水 1100 氯乙烯 5070悬浮剂（聚聚乙烯醇醇） 00.0550.55 引发剂（过过氧化二二碳酸二二异丙醇醇） 00. 0020.33EHP过过氧化二二碳酸二二（2-乙基己己酯）缓冲剂（磷磷酸氢二二钠） 00
44、.11 消泡剂（邻邻苯二甲甲酸二丁丁酯） 00.00022.4.2 工工艺参数数：(1) 聚合聚合温度度 5058（依PVVC型号号而定）聚合压力力初始0.68770.9981MMpa结束0.24990.1196MMpa聚合时间间 812hh转化率 900(2) 碱处理理NaOHH浓度 366422加入量聚聚合浆液液的0.050.2温度 77080时间 1.552.00h(3) 脱水紧密型树树脂含水水率 8155疏松型树树脂含水水率 155200(4) 干燥第一段气气流干燥燥管干燥燥干燥温度度 14401500风速 15mm/s物料停留留时间 11.2ss含水率4第二段沸沸腾床干干燥干燥温度度计 1220物料停留留时间 12mmin含水率0.332.5 物料料衡算2.5.1 物物料衡算算的意义义与作用用物料衡算算在化工工计算中中是最基基本，最最重要的的内容之之一，是是进行化化工计算算的基础础。在化化学工程程中，为为导出某某一过程程的基本本方程式式建立数数学模型型，设计计或改造造工艺流流程及设设备，了了解与控控制生产产操作过过程，核核算生产产过程的的经济效效益等都都要进行行物料的的衡算。物物料衡算算广泛应应用于生生产和设设计。在在工厂设设计时，物物料衡算算是在确确定工艺艺流程及及工艺参参数后即即开始的的一项化化工计算