聚氯乙烯pvc生产车间的工艺设计

年产5万吨PVC生产车间的工艺设计

目录

摘要................................................................ I 1.概述.. (2)

1.1生产方法简介及设计方法的确定 (2)

1.1.1 氯乙烯单体的制备方法的选取 (2)

1.1.2聚合方法选取 (2)

1.2产品的基本性能 (2)

1.3产品的应用状况 (3)

1.4有关设计参数 (4)

2.物料衡算 (5)

2.1聚合釜物料衡算 (5)

2.2出料槽物料衡算 (6)

2.3汽提塔物料衡算 (7)

2.4离心部分物料衡算 (8)

2.5气流干燥部分物料衡算 (9)

2.6沸腾干燥部分物料衡算 (9)

2.7筛分包装部分物料衡算 (9)

2.8物料衡算总平衡 (10)

3.热量衡算 (12)

4关键设备的选型 (13)

4.1聚合釜的选型 (13)

4.2 其他设备的选型 (13)

5.车间设备布置设计 (14)

5.1车间设备布置的原则 (14)

5.1.1车间设备布置的原则 (14)

5.1.2 车间设备平面布置的原则 (14)

5.1.3 车间设立面布置的原则 (14)

5.2车间设备布置 (15)

5.2.1车间设备平面布置 (15)

5.2.2车间设备立面布置 (15)

6. 公用工程 (16)

6.1供水 (16)

6.2供电 (16)

6.3供暖 (16)

6.4 通风 (16)

参考文献 (17)

致谢 (18)

年产5万吨PVC生产车间的工艺设计

摘要

本设计是年产5万吨聚氯乙烯（PVC）车间合成工段初步设计。本文对聚氯乙烯的研究，生产和应用进行了详细的概述，阐述了其在化学工业中的作用和地位。并介绍了氯乙烯的制备方法和确定了聚氯乙烯的生产工艺。在确定聚氯乙烯生产工艺的基础上进行了物料衡算，热量衡算，设备选型和车间设计等过程。文中还对供电、供水、采暖等方案进行了简单的阐述。

关键词：氯乙烯，乙烯氯氧化，聚氯乙烯，悬浮聚合，反应釜选型

1.概述

1.1生产方法简介及设计方法的确定

1.1.1 氯乙烯单体的制备方法的选取

氯乙烯单体可由电石乙炔法和乙烯氧氯化法制备，本工艺采用乙烯氧氯化法制备氯乙烯单体。此方法中氧氯化部分主要采用美国古德里奇技术，直接氧化和裂解是西德赫斯特公司的技术。全套装置由直接氧氯化单元、二氯乙烷精馏单元、二氯乙烷裂解单元、氯乙烯精馏单元、废水处理单元和残液焚烧单元组成。

1.1.2聚合方法选取

聚氯乙烯按聚合方法分四大类：悬浮法聚氯乙烯，乳液法聚氯乙烯、本体法聚氯乙烯、溶液法聚氯乙烯。本工艺设计采用悬浮发生产聚乙烯。悬浮法(主要是水相悬浮法)生产的氯化聚氯乙烯为非均质产品,溶解度相对于溶液法产品低,

但热稳定性高,主要用于制造管材、管件、板材等[5]悬浮聚合反应机理和动力学与本体聚合相同，需要研究的式成粒机理和颗粒控制。

氯乙烯悬浮聚合过程大致如下：

将水、分散剂、其他助剂、引发剂先后加入聚合釜中，抽真空和冲氮气牌氧气，然后加单体，升温至预定温度聚合。在聚合过程中温度压力保持恒定。后期压力下降0.1-0.2MPa，相当于80-85%转化率，结束聚合，如降压过多，将使树脂致密。聚合结束后，回收单体，出料，经后处理工序，即得聚氯乙烯树脂成品。

1.2产品的基本性能

聚氯乙烯是无定形的线型、非结晶的聚合物，基本无支链，链节排列规整。聚合度n的数目一般为500～20000。聚氯乙烯树脂为白色粉末，相对密度约1.4。聚氯乙烯塑料有较高的机械强度，良好的化学稳定性。

聚氯乙烯分子中含有大量的氯，使其具有较大的极性，同时具有很好的耐燃性。

聚氯乙烯塑料有优良的耐酸碱、耐磨、耐燃烧和绝缘性能。但是对光和热的稳定性差。在不加热稳定剂的情况下，聚氯乙烯100℃时开始分解，130℃以上分解更快。受热分解出氯化氢气体，使其变色，由白色→浅黄色→红色→褐色→黑色。阳光中的紧外线和氧会使聚氯乙烯发生光氧化分解，因而使聚氯乙烯的柔性下降，最后发脆。同时，上述良好的力学和化学性能迅速下降。解决的办法是在加工过程中加入稳定剂，如硬脂酸或其他脂肪酸的镉、钡、锌盐。

聚氯乙烯的抗冲击性能差,耐寒性不理想，硬质聚氯乙烯塑料的使用温度下

限为-15℃，软质聚氯乙烯塑料为-30℃。

聚氯乙烯的透水汽率很低。硬聚氯乙烯长期浸入水中的吸水率小于0.5%，浸24小时为0.05%，选用适当增塑剂的软聚氯乙烯吸水率不大于0.5%。聚氯乙烯室温下的耐磨性超过普通橡胶。聚氯乙烯的电性能取决于聚合物中残留物的数量和各种添加剂。聚氯乙烯的电性能还与受热情况有关，当聚氯乙烯受热分解时，由于氯离子的存在而降低其电绝缘性。

1.3产品的应用状况

PVC树脂可以采用多种方法加工成制品，悬浮聚合的PVC树脂可以挤出成型、压延成型、注塑成型、吹塑成型、粉末成型或压塑成型。分散型树脂或糊树脂通常只采用糊料涂布成型，用于织物的涂布和生产地板革。糊树脂也可以用于搪塑成型、滚塑成型、蘸塑成型和热喷成型。

发达国家PVC树脂的消费结构中主要是硬制品，美国和西欧硬质品占大约2/3的比例，日本占55%；硬质品中主要是管材和型材，占大约70～80%。PVC 软制品市场大约占全部PVC市场的30%，软制品主要包括织物的压延和涂层、电线电缆、薄膜片材、地面材料等。硬质品PVC树脂近年来增长比软制品快。

在全世界范围内一半以上的PVC树脂用于与建筑有关的市场，使PVC行业容易受到经济的波动影响。建筑领域是PVC树脂增长最快的市场，在其它市场中的增长率仅为1.4%/年。增长最快的用途是管材、板壁、和门窗等。

我国聚氯乙烯硬制品应用份额也呈增长趋势，管材、型材和瓶类所占份额由1996年25%增长到1998年的40%，但至今我国聚氯乙烯的应用还是软制品的份额较多。1998年软制品占PVC总用量的51%（其中薄膜为20%，塑料鞋10%，电缆料5%，革制品11%，泡沫和单板等5%），硬制品占40%（其中板材16%，管材9%，异型材8%，瓶3%，其它4%），地板墙纸等占9%。

聚氯乙烯塑料一般可分为硬质和软质两大类。硬制品加工中不添加增塑剂，而软制品则在加工时加入大量增塑剂。聚氯乙烯本来是一种硬性塑料，它的玻璃化温度为80～85℃。加入增塑剂以后，可使玻璃化温度降低，便于在较低的温度下加工，使分子链的柔性和可塑性增大，并可做成在常温下有弹性的软制品。常用的增塑剂有邻苯二甲酸二辛酯、邻酯。一般软质聚氯乙烯塑料所加增塑剂的量为聚氯乙烯的30%～70%。聚氯乙烯在加工时添加了增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、填料之后，可加工成各种型材和制品。

⑴一般软塑料制品。利用挤出机可以挤成软管、塑料线、电缆和电线的包皮。利用注射成型的方法并配合各种模具，可制成塑料凉鞋、鞋底、拖鞋等。

⑵薄膜。利用压延机可将聚氯乙烯制成规定厚度的透明或着色薄膜，用这种方法生产的薄膜称为压延薄膜。也可以将聚氯乙烯的粒状原料利用吹塑成型机吹