毕业设计---20万吨每年聚氯乙烯聚合及干燥包装工艺设计

摘要本设计为年产20万吨聚氯乙烯聚合和干燥包装工段的工艺设计。

首先介绍了聚氯乙烯的性质、主要用途、技术进展以及由氯乙烯单体聚合成聚氯乙烯的四种常见的工业聚合方法，并确定了以悬浮聚合法作为本设计的聚合工艺生产方法。

对聚合及干燥包装工段进行了详细的物料衡算（包括聚合釜的物料衡算、汽提塔的物料衡算、离心干燥工段的物料衡算）和主要设备的热量衡算（包括聚合釜的热量衡算、换热器的热量衡算等），也对设备作了选型计算，得出本设计需采用9个703m（I型）不锈钢聚合釜并联操作，9台703m 出料槽，29台WL-630型离心机，最后对聚氯乙烯聚合过程中的安全注意事项及三废处理问题作了简单的说明。

同时绘制了带控制点的PVC聚合及干燥包装工段的工艺流程图、聚合工段主要设备平面布置图、聚合工段主要设备立面布置图以及聚合釜装配图。

关键词：聚氯乙烯；悬浮聚合法；干燥包装；生产工艺AbstractThe design for an annual output of 50,000 tons of PVC dry polymerization processes of the preliminary design, the design documents from design specification and design drawings composed of two parts. In the design of brochures, a brief introduction of the PVC production status, trends, performance and the main purpose of the current PVC also introduced the four common industrial polymer production methods. And a comparison, final Determined to suspension polymerization as a polymerization technology production methods. In the design process, in accordance with the requirements of the mission design, a more detailed material balance and energy balance, the equipment was calculated and the selection process, while the production of PVC in the process of attention to safety issues and "Three wastes" governance made note of the entire device to a simple technical. Drawing the corresponding design drawings, design drawings, including process maps, plans of major equipment assembly, equipment layout plans.Key words: polyvinyl chloride ; suspension polymerization; Dryness ; monomer; Productive technology目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................................................................ I I 第1章概述 (1)1.1 聚氯乙烯简介 (1)1.1.1 聚氯乙烯的理化性质 (1)1.1.2 聚氯乙烯树脂的种类 (2)1.1.3 聚氯乙烯树脂的用途 (3)1.1.4 聚氯乙烯树脂的包装与贮运方法 (4)1.2 PVC树脂工业技术进展 (4)1.2.1 世界PVC树脂工业技术进展 (4)1.2.2 PVC生产工艺技术的进展 (6)1.3 PVC树脂的典型聚合工艺 (7)1.3.1 悬浮聚合 (7)1.3.2 本体聚合 (8)1.3.3 乳液聚合 (8)1.3.4 微悬浮聚合 (9)第2章聚氯乙烯聚合及干燥包装工艺 (10)2.1 工艺方案选择依据 (10)2.2 悬浮聚合法简介 (11)2.2.1 悬浮聚合原理 (11)2.2.2 聚合生产过程中常用的助剂 (11)2.2. 3 影响聚合反应的因素 (13)2.3 悬浮聚合工艺流程介绍 (15)2.3.1悬浮聚合工艺流程 (15)2.3.2 料浆汽提工艺流程 (17)2.3.4 离心干燥工艺流程 (17)2.4 悬浮聚合的具体操作 (18)第3章物料衡算 (20)3.1 物料衡算步骤 (20)3.2 各个设备物料衡算 (23)3.2.1 R101（聚合釜）的物料衡算 (23)3.2.2 V102出料储槽物料衡算 (24)3.2.3 T101（汽提塔）的物料衡算 (25)3.2.4 C101（离心机）的物料衡算 (27)3.2.5 X101（气流干燥）的物料衡算 (28)3.2.6 X102（沸腾干燥器）的物料衡算 (28)3.2.7 X103（包装过程）的物料衡算 (29)3.3 物料衡算总平衡 (29)3.4 物料流程图 (31)第4章热量衡算 (32)4.1 热平衡方程 (32)4.2 聚合釜的热量衡算 (32)4.3 列管式换热器热量衡算 (35)4.4 气流干燥塔热量衡算 (36)4.5 空气加热器热量衡算 (39)第5章设备工艺计算及选型 (42)5.1 聚合釜的设计 (42)5.1.2釜体的设计 (42)5.1.3搅拌装置的设计 (44)5.2 料浆排放槽的选型 (44)5.3 离心机的设计 (44)第6章安全与环保 (46)6.1 安全防火设计 (46)6.1.1 防火防爆 (46)6.1.2 防毒 (48)6.1.3 安全防护: (49)6.2 环境保护 (49)6.2.1 废水的治理 (49)6.2.2 废渣的治理： (50)6.2.3 氯乙烯外逸： (50)参考文献 (52)致谢 (53)附录 (54)第1章 概述1.1 聚氯乙烯简介 1.1.1 聚氯乙烯的理化性质⑴物理性质 外观：白色粉末 分子量：40600~111600 密度：1.35~1.45 ml g 表观密度：0.40~0.65 ml g比热容：（0~100℃）：1.045~1.463 )C ︒∙g J 热导率：0.1626 ()K m W ∙ 折射率：544.120=n D颗粒直径： 紧密（XJ ）型： 30~100μm 疏松（SG ）型： 60~150μm 糊树脂： 1.2~2μm 软化点：75~85℃热分解点：>100℃开始降解出氯化氢溶解性：不溶于水、汽油、酒精、氯乙烯；溶于酮类、酯类和氯烃类溶剂。

毒性：无毒、无臭 ⑵化学性质 ①热性能和热稳定剂没有明显熔点，在80~83℃开始软化，加热高于180℃时，开始流动。

约在200℃以上时完全分解。

130℃以上时变成皮革状，长期加热后分解脱出氯化氢而变色。

PVC 树脂只能在火焰上燃烧且产生绿色火焰，并分解放出HCl ，离开火焰后立即熄灭。

②光稳定性纯PVC 在日光或紫外线单色光照射下，发生老化，使色泽变暗。

聚氯乙烯的光老化与热老化极为相似，但是光老化也有其特殊性，它主要是在材料表面上进行的自由基氧化过程。

③电性能由于聚氯乙烯相邻高分子间有强的偶极间，其介电常数ε及介电损耗tanδ比非极性及弱极性聚合物较高，故不宜用作高压电缆及通讯电缆，但由于聚氯乙烯密度较高，耐电击穿，且较耐老化，来源又广泛，故常用作低压电缆及电缆护套的加工。

④化学稳定性聚氯乙烯塑化加工制品的化学稳定性较高，常温下，能耐任何浓度的盐酸，能耐90%的硫酸，能耐50%~60%的硝酸。

能耐25%以下的烧碱，对盐类也相当稳定。

⑤聚氯乙烯在有机溶剂除芳烃（如苯、二甲苯、苯胺、二甲基甲酰胺、四氢呋喃等）、氯烃（如二氯乙烷、四氯化碳、氯乙烯等）、酮类（如丙酮、环己酮等）及酯类外，对水、汽油、酒精等均稳定。

1.1.2 聚氯乙烯树脂的种类由于聚氯乙烯生产过程中采用的分散体系不同，可以获得孔隙率不同的两种类型的树脂产品：紧密型（XJ型）和疏松型（SG型）。

两者在产品性能及颗粒形态上有较大的差别（见表），树脂性能的这些差别，直接影响到加工和制品的性能（见表1.1 ）表1.1 XJ型和SG型树脂性能比较编号比较项目XJ型SG型2 粒子直径/（μｍ）30~100 50~1503 水萃取液电导率/（S·cm-1）5~10×10-5（1~4）×10-54 “鱼眼”及小晶点多少5 白度/% 一般在70左右70~866 粒子显微镜观察呈玻璃球或冰糖屑，表面光滑呈棉花状，表面毛糙不规则7 8“细胞”结构一般呈单细胞一般呈多细胞次级粒子间空隙几乎无空隙有较大空隙表1.2 XJ型和SG型树脂的加工性能比较编号比较项目XJ型SG型1 吸收增塑剂6%~13%，吸收慢13%~15%，吸收快2 捏合溶胀在增塑剂中溶胀起点及终点温度较高，捏合溶胀速度慢起点与终点温度都可低20℃左右，捏合溶胀速度快3 捏合料输送干而松，不易粘壁输送量大4 挤出机加料料细易结团粘壁流动性能好，进料快5 塑化性能流动性能差，易搭桥；塑化慢，易存在未苏哈的“生料”塑化快，温度可低5~10℃，不易结焦，可减少清理损失6 制品综合质量电绝缘性、热老化性能较差，制品表面易毛，色泽不鲜艳电绝缘性、热老化性能较好，制品表面光滑，色泽鲜艳，易保证白度及透明度等要求1.1.3 聚氯乙烯树脂的用途聚氯乙烯树脂系属于力学性能、电气性能及耐化学腐蚀性能较好的热塑性塑料之一。

根据不同规格的聚氯乙烯高聚物，采用不同塑化配方和加工方法，可制成硬质和软质制品。

一般各型号的用途如表1.3 所示：表1.3 各型号聚氯乙烯树脂的用途型号用途高级电缆绝缘层、保护层SG-2 SG-3 电缆、电线绝缘层、保护层及氯纶纤维等软制品、蓄电池隔板XJ-3 SG-4 薄膜（农膜、雨衣、战备物资及工业包装）、软管、鞋料、人造革底层XJ-4 SG-5 硬管、硬片、透明瓶、包装硬软片及塑料印花纸XJ-5 SG-6 硬板、唱片、管件、焊条、纱管、玩具、透明硬件XJ-6 SG-7 过氯乙烯树脂及注塑加工制品SG-8 唱片、型材、家电壳体、食品包装及替代有机玻璃制品另外，塑料加工行业在生产高质量制品时，往往选择疏松型树脂为原料，如高绝缘级电缆料【体积电阻率ρV可达到（1.5~3）×1014 ·cm以上】，高透明性输液袋、瓶料、包装透明片材、“鱼眼”杂质少的透明唱片以及白色制品等。