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1、北京化工大学毕业设计毕业设计计 题 目 名 称称：年产产12万万吨聚氯氯乙烯聚聚合工段段的工艺艺设计函 授授 站： 甘 肃 函 授 站 专 业： 应 用 化 工 技 术 班 级： 甘 化 专 1331 学 生： 郭郭 亚 伟 指导教师师（职称称）司 文文 琴琴目 录摘要11关键词1第一章 设计说说明书221.1 设计项目目21.2设设计依据据、生产产规模、设设计原则则21.2.1设计计内容21.2.2生产产规模21.2.3设计计依据21.2.4设计原原则21.3厂厂址选择择及建厂厂地区自自然条件件21.3.1地理理位置及及环境21.3.2工厂厂用水情情况31.3.3供电电31.3.4原料料供应
2、31.3.5工厂厂所处自自然条件件3第二章 聚氯乙乙烯工业业发展概概况32.1 聚氯乙乙烯工业业的发展展概况42.2聚聚氯乙烯烯工业在在国民经经济中的的作用42.3聚聚氯乙烯烯系列聚聚合物的的性质52.4聚聚氯乙烯烯制品的的开发与与应用技技术5第三章 生产方方法简介介及设计计方法的的确定73.1聚聚合方法法简述773.1.1本体体聚合773.1.2溶液聚聚合73.1.3悬浮聚聚合83.1.4乳液聚聚合93.3产产品的基基本性能能113.4有有关设计计参数1123.5产产品规格格与质量量指标12第四章 物料衡衡算144.1聚聚合釜物物料衡算算144.2出出料槽物物料衡算算154.3汽汽提塔物物料
3、衡算算164.4离离心部分分物料衡衡算184.5气气流干燥燥部分物物料衡算算184.6沸沸腾干燥燥部分物物料衡算算194.7筛筛分包装装部分物物料衡算算194.8物物料衡算算总平衡衡204.9概概念配方方22第五章 热量衡衡算.235.1反反应体系系升温过过程的热热量衡算算235.2气气提塔热热量衡算算265.3列列管式换换热器热热量衡算算275.4气气流干燥燥塔热量量衡算227第六章 聚合反反应釜选选型316.1聚聚合过程程的影响响因素3316.2反反应釜选选型结果果32第七章 废水处处理337.1废废水的处处理337.2 废水排排放标准准337.3废废水的处处理方法法337.4其其他三废废
4、的处理理34第八章 生产工工艺过程程说明358.1工工艺过程程简介358.2设设备一览览表36总结388参考文献献39致谢400 摘 要本设计是是一个年年产12万万吨聚氯乙乙烯(PPVC)反应工工程中的的聚合反反应工段段的设计计。其中中涉及到到物料衡衡算,热热量衡算算，聚合合反应釜釜的选型型。并绘绘制聚合合反应工工段的基基本工艺艺流程图图和主体体聚合反反应釜的的装配图图。关键词：聚氯乙乙烯；悬悬浮聚合合；反应应釜选型型第一章 设计说说明书1.1 设计项项目年产122万吨聚聚氯乙烯烯聚合工工段工艺艺设计。1.2 设计依依据、生生产规模模、设计计原则1.2.1设计计内容：年产122万吨聚聚氯乙烯烯
5、聚合工工段的工工艺设计计1.2.2生产产规模：年产十二二万吨聚聚氯乙烯烯年生产日日3300天；日生产能能力12200000/3330=3633.644吨/天天1.2.3设计计依据：根据吉首首大学化化学化工工学院毕毕业设计计任务书书所规定定的课题题“年产112万吨吨聚氯乙乙烯聚合合工段的的工艺设设计”进进行设计计。1.2.4 设设计原则则：1) 以以传统的的聚合工工艺流程程为基础础，保留留原有的的工艺流流程的优优点，剔剔除原有有的不合合理工艺艺。2) 采采用近年年来的新新技术，完完善传统统聚合工工艺，使使其具有有良好的的可操作作性和稳稳定性。3) 做做好能源源的综合合利用，消消除能源源利用的的不
6、合理理现象，使使其具有有良好的的经济效效益。4) 在在工艺设设计合理理的同时时，做好好环境保保护，一一方面利利用好物物料，减减少物料料损失；另一方方面减少少环境污污染，做做好环境境保护。5) 在在工艺计计算时，以以各主要要设备的的进出物物料、热热量变化化的明显显点进行行物料和和热量平平衡的计计算。1.3 厂址选选择及建建厂地区区的自然然条件1.3.1地理理位置及及环境厂址选择择位于湘湘西州吉吉首市吉吉凤经济济开发区区内。开开发区于于20003年筹筹建，规规划面积积6.444平方方公里。园园区对外外交通十十分便捷捷。距离离吉首市市火车客客运站111公里里，火车车货运站站4公里里；距离离贵州省省大
7、兴机机场800公里；距离张张家界荷荷花机场场1488公里。3319、2209国国道、118288省道贯贯通园区区，园区区东接长长（沙）渝渝（重庆庆）高速速公路，园园区内客客运货运运可通达达全国各各大城市市主要航航空和水水运港口口。1.3.2工厂厂用水情情况采用工厂厂附近的的万溶江江水源。1.3.3供电电由吉首市市电业局局供应工工业用电电。1.3.4原料料供应原料电石石采用泸泸溪产，由由汽车运运输到吉吉首。氯氯化氢由由配套氯氯碱工厂厂得到或或由其他他地方采采购汽车车运输到到吉首，其其他原料料由厂家家采购，由由汽车运运输到吉吉首。1.3.5工厂厂所处自自然条件件1) 工工厂地址址状况：地基为为二类
8、厂厂地土，土土质较好好，土层层厚，稳稳定，无无软弱下下卧层，地地质允许许承载力力（fkk）为1150kkpa.。 2）当当地气象象条件： 年平均均气温度度17.3 年最高气气温 40.8；年最低气气温 -3.8；年平均相相对湿度度 778%；年平均气气压 0.008677Mpaa；年无霜期期 2210天天；年平均日日照时数数 220799.2hhr；年平均蒸蒸发水量量 119500mm；年平均降降雨量 9778.66mm；年平均风风速 2.99m/ss；年最大风风速 22mm/s。第二章 聚氯氯乙烯工工业发展展概况2.1聚聚氯乙烯烯工业的的发展概概况 20世世纪的330年代代50年年代是塑塑料
9、工业业迅速发发展的时时期。在在此期间间有许多多合成塑塑料如聚聚氯乙烯烯、聚苯苯乙烯等等形成工工业化。 自18835年年法国化化学家VV.Reegnaaultt首先发发现了氯氯乙烯，于于18338年他他又观察察到聚合合体，这这就是最最早的聚聚氯乙烯烯。19920年年，德国国研究聚聚氯乙烯烯已相当当活跃，这这时美国国联碳化化学公司司与杜邦邦公司对对氯乙烯烯聚合物物的制备备发表了了专利。这这标志着着氯乙烯烯及其聚聚合物的的制造已已进入实实用技术术阶段。119200年，在在美国的的柏寨森森 (BURRGHAAUSAAN)的的瓦克(WACCKERR)公司司制取聚聚醋酸乙乙烯，用用它与氯氯乙烯共共聚制得得
10、一种新新材料。该该材料易易加工，且且不再发发生分解解因它具具有内增增塑性，可可用作涂涂料和硬硬模塑制制品，开开辟了以以内增塑塑的办法法解决了了聚氯乙乙烯的加加工。另另一方面面也为聚聚氯乙烯烯从共聚聚改性作作出了开开拓性的的工作。对对聚氯乙乙烯发展展起到积积极的推推动作用用。又于于19332年发发现聚氯氯乙烯的的低分子子增塑剂剂。英国国帝国化化学公司司于19937年年采用高高沸点液液体如磷磷酸酯类类增塑聚聚氯乙烯烯，得到到了类似似橡胶的的物质，从从而第一一次打破破了传统统的橡胶胶市场，成成为橡胶胶材料的的代用品品。 聚氯乙乙烯自工工业化问问世至今今，六十十多年来来仍处不不衰之势势。占目目前塑料料
11、消费总总量的229%以以上。由由于石油油化工的的发展，为为聚氯乙乙烯工业业提供廉廉价的乙乙烯资源源，引起起了人们们极大的的注意，因因而促使使氯乙烯烯合成原原料路线线的转换换和新制制法以及及聚合技技术不断断地更新新，使聚聚氯乙烯烯工业获获得迅猛猛的发展展。2.2 聚氯乙乙烯工业业在国民民经济中中的作用用 合成树树脂是塑塑料工业业的基本本原料，在在一定条条件下塑塑制成一一定形状状的材料料，在常常温下它它的形状状不变，是是材料工工业的重重要组成成部分。 作为热热塑性塑塑料的原原料之一一的聚氯氯乙烯树树脂，在在世界各各国合成成树脂的的生产、品品种及消消费上均均处领先先地位。我我国也是是如此，聚聚氯乙烯
12、烯塑料制制品居于于各树脂脂及加工工制品之之主。这这主要由由于以下下原因：（1） 聚氯乙乙烯材料料制品性性能优良良。有独独特的使使用功能能。（2） 以聚氯氯乙烯制制取的合合成材料料可代替替钢铁和和木材使使用，而而且节能能显著，每每生产立方米米。通用用塑料，其其能耗为为1488.6千千焦，而而生产11立方米米钢材能能耗为3356.7110千千焦。（3） 聚氯乙乙烯塑料料不仅在在建筑、农农业及包包装工业业上有着着广泛的的用途，在在电子器器件、交交通运输输、机械械和人民民生活等等各方面面，也均均得到重重用。2.3 聚氯乙乙烯系列列聚合物物的性质质聚氯乙烯烯在常温温下为白白色粉末末，比重重为1.3922
13、1.4不溶溶于水，汽汽油，酒酒精，氯氯乙烯，可可溶于酮酮类和氯氯烃类溶溶剂，无无毒无臭臭。具有有很高的的化学稳稳定性和和良好的的介电性性能。 表1 质量量标准 GBB57661-993型号平均聚合合温度/粘数/（mll/g）K值聚合度/P参考用途途SG-114821541444777751800016650高级电绝绝缘材料料SG-225051431366747731650015500电绝缘材材料，一一般软制制品SG-225301351277727711500013350电绝缘材材料，农农膜，塑塑料鞋SG-445651261199706691250011150一般薄膜膜，软管管，人造造革，高高强
14、度硬硬管SG-555801181077686661100010000透明硬制制品，硬硬管，型型材SG-6661810696646639508500唱片，透透明片，硬硬板，焊焊条，纤纤维SG-7765595887626608507500吹塑瓶，透透明片，管管件SG-8868586773595557506500过氯乙烯烯树脂2.4聚聚氯乙烯烯的应用用状况PVC树树脂可以以采用多多种方法法加工成成制品，悬悬浮聚合合的PVVC树脂脂可以挤挤出成型型、压延延成型、注注塑成型型、吹塑塑成型、粉粉末成型型或压塑塑成型。分分散型树树脂或糊糊树脂通通常只采采用糊料料涂布成成型，用用于织物物的涂布布和生产产地板革
15、革。糊树树脂也可可以用于于搪塑成成型、滚滚塑成型型、蘸塑塑成型和和热喷成成型。发达国家家PVCC树脂的的消费结结构中主主要是硬硬制品，美美国和西西欧硬质质品占大大约2/3的比比例，日日本占555%；硬质品品中主要要是管材材和型材材，占大大约700800%。PPVC软软制品市市场大约约占全部部PVCC市场的的30%，软制制品主要要包括织织物的压压延和涂涂层、电电线电缆缆、薄膜膜片材、地地面材料料等。硬硬质品PPVC树树脂近年年来增长长比软制制品快。近几年我我国聚氯氯乙烯硬硬制品应应用份额额也有增增长趋势势，管材材、型材材和瓶类类所占份份额由119966年255%增长长到19998年年的400%，
16、但但至今我我国聚氯氯乙烯的的应用还还是软制制品的份份额较多多。19998年年软制品品占PVVC总用用量的551%（其其中薄膜膜为200%，塑塑料鞋110%，电电缆料55%，革革制品111%，泡泡沫和单单板等55%），硬硬制品占占40%（其中中板材116%，管管材9%，异型型材8%，瓶33%，其其它4%），地地板墙纸纸等占99%。聚氯乙烯烯塑料一一般可分分为硬质质和软质质两大类类。硬制制品加工工中不添添加增塑塑剂，而而软制品品则在加加工时加加入大量量增塑剂剂。聚氯氯乙烯本本来是一一种硬性性塑料，它它的玻璃璃化温度度为800855。加加入增塑塑剂以后后，可使使玻璃化化温度降降低，便便于在较较低的温
17、温度下加加工，使使分子链链的柔性性和可塑塑性增大大，并可可做成在在常温下下有弹性性的软制制品。常常用的增增塑剂有有邻苯二二甲酸二二辛酯、邻邻酯。一一般软质质聚氯乙乙烯塑料料所加增增塑剂的的量为聚聚氯乙烯烯的300%770%。聚聚氯乙烯烯在加工工时添加加了增塑塑剂、稳稳定剂、润润滑剂、着着色剂、填填料之后后，可加加工成各各种型材材和制品品。1一一般软塑塑料制品品。利用用挤出机机可以挤挤成软管管、塑料料线、电电缆和电电线的包包皮。利利用注射射成型的的方法并并配合各各种模具具，可制制成塑料料凉鞋、鞋鞋底、拖拖鞋等。2薄薄膜。利利用压延延机可将将聚氯乙乙烯制成成规定厚厚度的透透明或着着色薄膜膜，用这这
18、种方法法生产的的薄膜称称为压延延薄膜。也也可以将将聚氯乙乙烯的粒粒状原料料利用吹吹塑成型型机吹制制成薄膜膜，用这这种方法法生产的的薄膜称称为吹塑塑薄膜。薄薄膜的用用途很大大，可以以通过剪剪裁、热热合方法法加工成成包装袋袋、雨衣衣、充气气玩具等等。3涂涂层制品品。将聚聚氯乙烯烯糊状涂涂料涂敷敷在布或或纸上，然然后在1100以上将将它们塑塑化，就就可制成成有衬底底的人造造革。如如果将聚聚氯乙烯烯软片用用压延机机直接压压延成有有一定厚厚度时，就就制成无无衬底的的人造革革，可压压出各种种花纹。人人造革用用于制造造皮包、皮皮箱、沙沙发和汽汽车的座座垫、地地板革以以及书的的封面等等。5泡泡沫塑料料。软质质
19、聚氯乙乙烯在混混炼时加加入适量量的发泡泡剂，经经发泡成成型法可可制成泡泡沫塑料料，也可可以用挤挤出机制制成低发发泡硬质质板材，可可代替木木材作为为建筑材材料等。第三章 生产方方法简介介及设计计方法的的确定3.1聚聚合方法法简述传统自由由基聚合合方法有有本体、溶溶液、悬悬浮、乳乳液聚合合四种聚聚合方法法【1】。溶溶液聚合合则是单单体和引引发剂溶溶于适当当溶剂中中的聚合合，可以以包括淤淤浆聚合合，溶剂剂可以是是有机溶溶剂或水水。悬浮浮聚合一一般是单单体以液液滴状悬悬浮在水水中的聚聚合，体体系主要要由单体体、水、油油溶性引引发剂、分分散剂四四部分组组成，反反应机理理与本体体聚合相相同。乳乳液聚合合则
20、是单单体在水水中分散散或成乳乳液状的的聚合，一一般体系系由单体体、水、水水溶性引引发剂、水水溶性乳乳化剂组组成，机机理独特特。3.1.1本体聚聚合本体聚合合是单体体加有（或或不加）少少量引发发剂的聚聚合，可可以包括括熔融聚聚合和气气相聚合合。其产产物纯净净，后处处理简单单，是比比较经济济的聚合合方法，多多用于实实验室研研究，如如单体聚聚合能力力的初步步评价、少少量聚合合物的试试制、动动力学研研究，竞竞聚率测测定等，所所用的仪仪器有简简单的试试管、封封管、膨膨胀剂、特特制模板板等。苯乙烯、甲甲基丙烯烯酸甲酯酯、氯乙乙烯、乙乙稀等气气、液态态单体均均可进行行本体聚聚合。不不同单体体的聚合合活性、聚
21、聚合物-单体的的溶解情情况、凝凝胶效应应等各不不相同，虽虽然都以以本体聚聚合为名名，但其其动力学学行为、传传递特征征以及聚聚合工艺艺可以差差别很大大。工业上本本体聚合合可采用用间歇法法和连续续法，关关键问题题是聚合合热的排排除。烯烯类单体体的聚合合热为555-995KJJ/mool。聚聚合初期期，转化化率不高高，体系系黏度不不大，散散热当无无困难，但但转化率率提高后后，体系系黏度增增大，产产生凝胶胶效应，自自动加速速，如不不及时散散热，轻轻则造成成局部过过热，使使分子量量分布变变宽，影影响到聚聚合物的的强度；重则温温度失控控，引起起爆聚。这这一缺点点使本体体聚合的的发展受受到限制制，但经经反应
22、器器搅拌、传传热的改改善和工工艺调整整后，得得到了克克服，一一般多采采用两段段聚合：第一阶阶段保持持转化率率较低，110%-35%不等，黏黏度较低低，可在在普通聚聚合釜中中进行；第二阶阶段转化化率较高高，则在在特殊设设计的反反应器内内聚合。氯氯乙烯间间歇本体体沉淀聚聚合如下下：本体法聚聚氯乙烯烯的颗粒粒特习惯惯与悬浮浮法树脂脂相似，疏疏松但无无皮膜，更更洁净。本本体聚合合除散热热、防粘粘外，更更需要解解决颗粒粒疏松结结构的保保持问题题，多采采用两端端聚合来来解决。3.1.2溶液聚聚合溶液聚合合体系黏黏度较低低，混合合和传热热较易，温温度容易易控制，减减弱凝胶胶效应，可可避免局局部过热热。但是是
23、溶液聚聚合也有有缺点：（1）单单体浓度度较低，聚聚合速率率较慢，设设备生产产能力较较低：（22）单体体浓度低低和向溶溶剂链转转移的结结果，使使聚合物物分子量量降低；（3）溶溶剂分离离回收费费用高，难难以除净净聚合物物中的残残留溶剂剂。因此此，工业业上溶液液聚合多多用于聚聚合物溶溶液直接接使用的的场合，如如涂料、胶胶黏剂、合合成纤维维纺丝液液、继续续化学反反应等。此外，溶溶液聚合合有可能能消除凝凝胶效应应，有利利于动力力学试验验的研究究。自由基溶溶液聚合合选择溶溶剂使，需需注意下下列两方方面内容容：(11)溶剂剂对聚合合物活性性的影响响 溶剂剂往往并并非绝对对惰性，对对引发剂剂有诱导导分解作作用
24、，链链自由基基对溶剂剂有链转转移反应应。这两两方面都都可能影影响到聚聚合速率率和分子子量。(2)溶溶剂对凝凝胶效应应的影响响 选选用聚合合物的良良溶剂时时，为均均相聚合合，如浓浓度不高高，可不不出现凝凝胶效应应，接近近正常动动力学规规律。选选用沉淀淀剂时，则则成为沉沉淀聚合合，凝胶胶效应显显著。不不良溶剂剂的影响响则介于于两者之之间。有有凝胶效效应时，反反应自动动加速，分分子量也也增大。3.1.3悬浮聚聚合悬浮聚合合是单体体以小液液滴状悬悬浮在水水中的聚聚合方法法。单体体中溶有有引发剂剂，一个个小液滴滴就相当当于一个个小本体体聚合单单元。从从单体液液体转变变为聚合合物固体体粒子，中中间经过过聚
25、合物物-单体体粘性粒粒子阶段段，为了了防止粒粒子粘并并，需加加分散剂剂，在粒粒子表面面形成保保护层。因因此，悬悬浮聚合合体系一一般由单单体、油油溶性引引发剂、水水、分散散剂四个个基本组组分构成成，实际际配方则则较复杂杂。悬浮聚合合的反应应机理与与本体聚聚合相同同。苯乙乙烯和甲甲基丙烯烯酸甲酯酯的悬浮浮聚合的的初始体体系属于于非均相相，其中中液滴小小单元则则属于均均相，最最后形成成透明小小珠粒，故故有珠状状聚合之之称。另另一方面面，在氯氯乙烯悬悬浮聚合合中，聚聚氯乙烯烯将从单单体液滴滴中沉析析出来，形形成不透透明粉状状产物，故故可称作作沉淀聚聚合或粉粉状聚合合。悬浮聚合合的粒径径为0.05-2m
26、mm，主要要受搅拌拌和分散散剂控制制。聚合合结束后后，回收收未聚合合的单体体，聚合合物经分分离、洗洗涤、干干燥，即即得粒状状或粉状状树脂产产品。悬浮聚合合有以下下优点：(1)体系黏黏度低，传传热和温温度容易易控制，产产品分子子量及其其分布比比较稳定定；（22）产品品分子量量比溶液液聚合的的高，杂杂质含量量比乳液液聚合少少；（33）后处处理工序序比乳液液聚合和和溶液聚聚合简单单，生产产成本也也低，粒粒状树脂脂可直接接成型。悬悬浮聚合合的主要要缺点是是产物中中多少带带有少量量分散剂剂残留物物，药生生产透明明和绝缘缘性能好好的产品品，需除除净这些些残留物物。综合悬浮浮聚合的的优缺点点，其工工业应用用
27、还比较较广泛。880%聚聚氯乙烯烯、全部部苯乙烯烯型粒子子交换树树脂和可可发性聚聚苯乙烯烯、部分分与苯乙乙烯和聚聚甲基丙丙烯酸甲甲酯用悬悬浮法生生产。有有些单体体的所谓谓“悬浮浮聚合”，如如合成聚聚四氟乙乙烯、丁丁基橡胶胶和乙丙丙橡胶的的“悬浮浮聚合”，实实质上都都是沉淀淀聚合，只只因为产产物悬浮浮在介质质中而得得名。悬悬浮聚合合多采用用间歇法法，连续续法尚在在研究之之中。悬浮聚合合反应机机理和动动力学与与本体聚聚合相同同，需要要研究的的式成粒粒机理和和颗粒控控制。氯乙烯悬悬浮聚合合过程大大致如下下：将水水、分散散剂、其其他助剂剂、引发发剂先后后加入聚聚合釜中中，抽真真空和冲冲氮气牌牌氧气，然
28、然后加单单体，升升温至预预定温度度聚合。在在聚合过过程中温温度压力力保持恒恒定。后后期压力力下降00.1-0.22MPaa，相当当于800-855%转化化率，结结束聚合合，如降降压过多多，将使使树脂致致密。聚聚合结束束后，回回收单体体，出料料，经后后处理工工序，即即得聚氯氯乙烯树树脂成品品。3.1.4乳液聚聚合简单地说说，单体体在水中中分散成成乳液状状态的聚聚合，称称作乳液液聚合。传传统或经经典乳液液聚合的的基本配配方又单单体、水水、水溶溶性引发发剂和水水溶性乳乳化剂四四部分组组成。乳液聚合合有许多多优点：（1）以以水作介介质，环环保安全全，胶乳乳粘度低低，便于于混合传传热、管管道输送送和连续
29、续生产；（2）聚聚合速率率快，可可在较低低的温度度下聚合合，同时时产物分分子量高高；（33）乳胶胶可直接接使用，如如水乳漆漆、粘结结剂，纸纸张、织织物、皮皮革的处处理剂等等。乳液聚合合也有若若干缺点点：（11）需要要固体产产品时，乳乳胶需经经凝聚、洗洗涤、脱脱水、干干燥等多多道工序序，成本本较高；（2）产产品留有有乳化剂剂杂质，难难以完全全除净，有有损电性性能等。乳液聚合合的主要要组分：传统或或经典乳乳液聚合合体系由由四大组组分组成成，以单单体1000份为为基准，水水15002550，乳乳化剂225，引引发剂00.30.55。工业业配方则则要复杂杂得多，这这是因为为：乳液液聚合多多半是主主单体
30、和和第二、第第三单体体的共聚聚合；多多数乳液液聚合采采用氧化化-还原原体系，往往往主还还原剂、副副还原剂剂甚至络络合剂并并用；乳乳化剂多多由阴离离子乳化化剂与非非离子表表面活性性剂混合合使用；水相中中还肯能能有分子子量调节节剂,ppH调节节剂等。乳液聚合合的机理理遵循自自由基聚聚合机理理，大聚聚合速率率和聚合合度却可可同时增增加，可可见存在在独特的的反应机机理和成成粒机理理。可将将其聚合合过程分分为三个个阶段：成核期期或增速速期、胶胶粒数恒恒定期或或恒速期期、降速速期。通过对比比以上四四种聚合合方法，各各自的特特点如表表1所示示：表2 四四种聚合合方法对对比 本体聚合合溶液聚合合 悬浮聚合合
31、乳液聚合合 配方组成成 单体、引引发剂单体、引引发剂 单体、引引发剂、分分散剂、水水 单体、引引发剂、乳乳化剂、水水 聚合场所所 本体内溶液内 单体液滴滴内 胶束和乳乳胶粒内内 温度控制制 困难容易 容易 容易 聚合速率率 中等小 较大 大 分子量控控制困难容易 较困难 容易 生产特征征 不易散热热,连续续操作要要保证传传热混合合,间歇歇操作生生产板材材,型材材设备简简单. 散热容容易,可可连续生生产,不不易获得得干燥粉粉末或颗颗粒状固固体散热容易易,间歇歇生产,有分离离,洗涤涤,干燥燥等工序序散热容易易,可连连续生产产制粉状状树脂时时需凝聚聚,洗涤涤,干燥燥产物特性性聚合物纯纯净,分分子量分
32、分布宽 糊状较纯净,可能含含有少量量分散剂剂留有部分分乳化剂剂和其他助助剂主要用途途 浅色,硬硬质注塑塑品涂料、粘粘合剂 适合于注注塑或挤挤塑树脂脂涂料、粘粘结剂 从表中中可发现现悬浮聚聚合有以以下优势势：(11)体系系黏度低低，传热热和温度度容易控控制，产产品分子子量及其其分布比比较稳定定；2)产品分分子量比比溶液聚聚合的高高，杂质质含量比比乳液聚聚合少；(3)后处理理工序比比乳液聚聚合和溶溶液聚合合简单，生生产成本本也低，粒粒状树脂脂可直接接成型。据统计，全全世界880%的的PVCC树脂都都是用悬悬浮聚合合的方法法生产的的，因此此本课题题采用悬悬浮聚合合的方法法。 反应原原理：在在光,热热
33、或辐射射能作用用下,烯烯类单体体有可能能形成自自由基而而聚合.但由于于C-CC键能大大(3.48xx10022KJ/moll),须须在30004400高温下下才能开开始均裂裂形成自自由基.这样高高的温度度远超过过了一般般聚合温温度.因因此,氯氯乙烯聚聚合体系系采用过过氧化物物或偶氮氮化合物物作引发发剂,在在聚合温温度下,均裂成成自由基基,然后后引发聚聚合反应应的.整整个聚合合过程分分为链引引发,链链增长,链转移移和链终终止四个个步骤.链引发.引发剂受受热时,链能较较小的-o-oo-键或或-N=N-断断裂而分分解产生生初级游游离基:如偶氮氮二异丁丁腈(AABINN). 初级级游离基基一旦生生成,
34、很很快作用用于VCC分子激激发其双双键的电子使使之分离离为二个个独电子子与其中中一个独独电子结结合生成成单体游游离基.链增长. 在链链引发阶阶段形成成单体自自由基,活性很很高,如如无阻聚聚物质与与之作用用,就能能进攻第第二个VVC分子子的键键,重新新杂化结结合,形形成新的的自由基基,如此此循环下下去,产产生大量量-(CCH_22-CHHCl-)-单单元的链链自由基基,这个个过程叫叫链增长长反应,这实际际上是一一个加成成反应. 这一一链增长长过程直直到链终终止,活活性都不不减弱,在瞬间间(如00.1秒秒几分分钟)即即可达到到分子量量为十万万的高聚聚物分子子. 在PPVC的的链增长长反应中中,结构
35、构单元VVC间的的结合可可能以”头头-尾”和和”头-头”两两种形式式存在. 经试试验证明明,主要要以”头头-尾”形形式连接接.原因因是有电电子效应应和位阻阻效应两两个方面面： 从空空间位阻阻方面看看,- CH_2-较较-CHHCl-空间位位阻小,所以有有利于头头尾连接接.链转移. 在自由由基聚合合过程中中,链自自由基有有可能从从单体,溶剂,引发剂剂或大分分子上夺夺取一个个原子(氢或氯氯)而终终止,使使这些失失去原子子的分子子成为新新的自由由基,继继续新链链的增长长. 1,向向单体VVC链转转移-形成端端基双键键PVCC. 2,向向高聚物物链转移移-形形成支链链或交联联PVCC. 此此种链转转移
36、在转转化率较较高时(此时VVC浓度度较低)比较多多.链终止.1,偶合合链终止止形成成”尾尾尾”相连连PVCC.2,歧化化终止形成端端基双键键PVCC.3.3产产品的基基本性能能聚氯乙烯烯是无定定形的线线型、非非结晶的的聚合物物，基本本无支链链，链节节排列规规整。聚聚合度nn的数目目一般为为50002000000。聚氯氯乙烯树树脂为白白色粉末末，相对对密度约约1.44。聚氯氯乙烯塑塑料有较较高的机机械强度度，良好好的化学学稳定性性。聚氯乙烯烯分子中中含有大大量的氯氯，使其其具有较较大的极极性，同同时具有有很好的的耐燃性性。聚氯乙烯烯塑料有有优良的的耐酸碱碱、耐磨磨、耐燃燃烧和绝绝缘性能能。但是是
37、对光和和热的稳稳定性差差。在不不加热稳稳定剂的的情况下下，聚氯氯乙烯1100时开始始分解，1130以上分分解更快快。受热热分解出出氯化氢氢气体，使使其变色色，由白白色浅浅黄色红色褐色黑色。阳阳光中的的紧外线线和氧会会使聚氯氯乙烯发发生光氧氧化分解解，因而而使聚氯氯乙烯的的柔性下下降，最最后发脆脆。同时时，上述述良好的的力学和和化学性性能迅速速下降。解解决的办办法是在在加工过过程中加加入稳定定剂，如如硬脂酸酸或其他他脂肪酸酸的镉、钡钡、锌盐盐。聚氯乙烯烯的抗冲冲击性能能差,耐耐寒性不不理想，硬硬质聚氯氯乙烯塑塑料的使使用温度度下限为为-155，软软质聚氯氯乙烯塑塑料为-30。聚氯乙烯烯的透水水汽
38、率很很低。硬硬聚氯乙乙烯长期期浸入水水中的吸吸水率小小于0.5%，浸浸24小小时为00.055%，选选用适当当增塑剂剂的软聚聚氯乙烯烯吸水率率不大于于0.55%。聚聚氯乙烯烯室温下下的耐磨磨性超过过普通橡橡胶。聚聚氯乙烯烯的电性性能取决决于聚合合物中残残留物的的数量和和各种添添加剂。聚聚氯乙烯烯的电性性能还与与受热情情况有关关，当聚聚氯乙烯烯受热分分解时，由由于氯离离子的存存在而降降低其电电绝缘性性。3.4有有关设计计参数1.生产产周期 3000天,72000-770000h/YY2.反应应温度 566(或或者按实实习收集集数据)3.反应应时间 4.5h4.转化化率 885-990%(或者按按
39、实习收收集数据据)5.消耗耗定额 VC 1.0015-1.0064tt/T PVCC6.原辅辅材料: 去离离子水,单体氯氯乙烯(VC),分散散剂KHH-211(聚乙乙烯醇),分散散剂(羟羟丙基甲甲基纤维维素HPPMC),反应应调节剂剂(巯基基乙醇),引发发剂(偶偶氮二异异庚腈),引发发剂EEHP,过氧化化二碳酸酸(2-乙基)己酯,终止止剂(丙丙酮缩氨氨基巯脲脲),缓缓释阻垢垢剂(HH-9),其他他助剂,碱液(30%),盐盐酸,碳碳酸氢铵铵,液氨氨等.3.5产产品规格格与质量量指标本次设计计的产品品质量标标准按照照GB557611-933悬浮法法生产的的通用聚聚氯乙烯烯树脂标标准生产产的聚氯氯乙
40、烯树树脂属SSG55型，其其主要技技术标准准要求： 表3 主主要技术术标准要要求级别优等品粘数mll/g杂质粒子子数/个个挥发物含含量%表观密度度g/mm鱼眼数/个白度残留氯乙乙烯含量量ppmmSG55118-1077160.40.45520748一等品118-1077300.40.4224010合格品118-1077900.50.4-第四章物物料衡算算4.1聚聚合釜物物料衡算算M4聚合釜物物料平衡衡关系图图如下：M2 M8 M7M6M9M1M5M3聚合釜M2图1 聚聚合釜物物料平衡衡关系图图进入聚合合釜内VVC单体体M1=1996411.466kg去离子水水的质量量M2=1996411.46
41、61.4/00.900171.006=3323225.553kgg/B引发剂的的质量MM3=199.644kg/B 终止剂的的质量MM4=1.96kkg/BB调节剂的的质量MM5=1.96kkg/BB防粘釜剂剂的质量量M6=199.644 kgg/B分散剂的的质量MM7=399.288 kgg/B二次用水水的质量量M8=10050 kg/BM1+MM2+M3+M8=5330999.477 kgg/B所生成的的聚合物物质量：196641.4690%999%=1175000.554 kkg/BB损失PVVC的质质量：MM损=1196441.446990%1%=1766.777kg/B聚合物的的混合
42、溶溶液M99=M(未转化化的PVVC)+M2+M3+M8+1775000.544=5330999.477 kgg/B对聚合釜釜作全物物料衡算算得：M1+MM2+M3+M8= MM9+ MM损 说明计算算结果是是正确的的。计算结果果整理成成表得： 表44 计算算结果整整理 物物料名称称 进进料kgg/B 出料kkg/BB VVC 196641.46 19964.15 分散剂剂 399.288 339.228 引发剂剂 199.644 119.664 调节剂剂 1.96 1.996 终止剂剂 1.96 1.996 防防粘釜剂剂 199.644 19.64 水水 323325.53 3333755.
43、533 二二次用水水 10050 PVVC 1775000.544 损损失PVVC 1176.77 合计计 530099.47 5330999.4774.2出出料槽物物料衡算算图2 出出料槽物物料出料槽中中损失的的PVCC量为MM损=1196441.446990%1%=1766.777 kgg/B因此出料料槽中含含PVCC量为1175000.554-1176.77=173323.77 kg/B由于出料料槽中VVCM含含量为4456.3pppm，过过出料中中VCMM的量为为：173223.7774456.3110-66=7.90kkg/BB因此回收收的VCCM量MM10=119644.155-7.90=19556.225 kkg/BB聚合物混混合溶液液M111包括分散剂等等：822.488kg 水水：3333755.533kg VCC单体：7.990kgg P