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10wt/a聚氯乙烯聚合工段工艺设计
1、课题的研究意义
1.1课题研究的意义
该课题主要关于聚氯乙烯(PVC)反应工艺工程的聚合工段的设计.由于PVC合成路线丰富,合成技术的改进,树脂中氯乙烯单体含量的降低,价格低廉,在化学建材等领域中的用量日益扩大,其需求量增加很快。 PVC树脂可以用悬浮聚合、乳液聚合、本体聚合或溶液聚合四种基本工艺生产。通过对比四种生产工艺,本次课题主要采用悬浮聚合工艺进行设计生产。课题涉及到聚合反应的概念配方,通过查阅各方面的材料,并结合我们课程设计的课题。 确定对生产聚氯乙烯所使用的单体及助剂的选取和用量的设定.
1.2 PVC性能
PVC是一种无毒、无臭的白色粉末。相对密度1.35～1.46，折射率1.544。不溶于水、汽油、酒精和氯乙烯，溶于丙酮、二氯乙烷和二甲苯等溶剂。化学稳定性很高，具有良好的可塑性。除少数有机溶剂外，常温下可耐任何浓度的盐酸、90%以下的硫酸、50～60%的硝酸及20%以下的烧碱，此外，对于盐类亦相当稳定。PVC的热稳定性和耐光性较差，在140℃以上即可开始分解并放出氯化氢气体，致使PVC变色。PVC的电绝缘性优良，在火焰上能燃烧并放出氯化氢气体，但离开火焰即自熄，是一种“自熄性”、“难燃性”物质。
1.3 PVC应用及需求
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。
近几年我国聚氯乙烯硬制品应用份额也有增长趋势，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。
[1]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。
[2]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制成薄膜，用这种方法生产的薄膜称为吹塑薄膜。薄膜的用途很大，可以通过剪裁、热合方法加工成包装袋、雨衣、充气玩具等。
[3]涂层制品。将聚氯乙烯糊状涂料涂敷在布或纸上，然后在100℃以上将它们塑化，就可制成有衬底的人造革。如果将聚氯乙烯软片用压延机直接压延成有一定厚度时，就制成无衬底的人造革，可压出各种花纹。人造革用于制造皮包、皮箱、沙发和汽车的座垫、地板革以及书的封面等。
[5]泡沫塑料。软质聚氯乙烯在混炼时加入适量的发泡剂，经发泡成型法可制成泡沫塑料，也可以用挤出机制成低发泡硬质板材，可代替木材作为建筑材料等。
1.4 前景展望
聚氯乙烯自工业化问世至今，六十多年来仍处不衰之势。占目前塑料消费总量的29%以上。由于石油化工的发展，为聚氯乙烯工业提供廉价的乙烯资源，引起了人们极大的注意，因而促使氯乙烯合成原料路线的转换和新制法以及聚合技术不断地更新，使聚氯乙烯工业获得迅猛的发展。
1.5工艺选择的依据。
PVC由氯乙烯(VCM)聚合而成，工业生产一般采用4种聚合方式：悬浮聚合、本体聚合、乳液聚合(禽微悬浮聚合)、溶液聚合。其中悬浮法PVC(SPVC)树脂产量最高，占80％，其次是乳液法PVC(EPVC)，本体法PVC(MPVC)。VCM悬浮聚合是以水为介质，加入VCM、分散剂、引发剂、pH值调节剂等，在搅拌和一定温度条件下进行聚合反应；VCM本体聚合仅在VCM和引发剂存在下进行，无分散剂、表面活性剂等助剂；VCM乳液聚合在VCM、引发剂、乳化剂、H2O以及其他助剂存在下进行{而VCM溶液聚合是在VCM、；引发刘和溶剂存在下进行，这种方法有溶剂回收和残留污染问题，并且生产成本高，该方法已逐渐被悬浮法聚合或乳液法聚合代。目前，生产PVC树脂主要采用悬浮法，少量采用乳液法及本体法。
悬浮法PVC生产技术易于调节品种，生产过程易于控制，设备和运行费用低，易于大规模组织生产而得到广泛的应用，成为诸多PVC生产工艺中最主要的生产方法。
2、课题的基本内容
1.1设计步骤
⑴简述PVC的性能、应用领域、产量和前景展望。
⑵聚合工段的工艺流程概述。
⑶主要设备的计算。包括物料衡算、热量衡算，主要设备的主要尺寸计算及设备的选型、台数等。
⑷图纸绘制。聚合工段带控制点工艺流程图1张、聚合工段设备平面布置图2～3张、聚合工段设备立面布置图1张、主要设备计算及简图（聚合釜设备简图1张）］。
⑸防粘釜及清釜措施。
⑹聚合工段三废的产生和处理。
⑺聚合工段中安全生产与防护。
目 录
摘 要Ⅰ
AbstractⅠ
第1章 概述
1.1 概述
1.1.1 聚氯乙烯的性质与特点
1.1.2 聚氯乙烯的主要用途
1.1.3 国内外聚氯乙烯工业的发展
1.2 设计目的和意义
1.3 设计依据
1.4 设计规模与范围
1.4.1设计规模
1.4.2设计范围
1.5 原料与产品规格
1.5.1产品质量与规格
1.5.2主要原辅料规格
第2章 工艺论证与选择
2.1 PVC成产工艺
2.1．1 PVC成产工艺
2.1.2 聚合反应概述
2.2 生产工艺流程
2.2.1 反应原理
2.2.2工艺流程示意图
2.2.3 配方选择
2.2.4 进料方式
2.2.5加料系统
2.2.6 聚合系统
2.2.7 浆料汽提与废水汽提
2.2.8 干燥系统
第3部分 物料衡算与热量计算
3.1 物料衡算
3.1.1聚合釜物料衡算
3.1.2出料槽物料衡算
3.1.3 汽提塔物料衡算
3.1.4 离心机物料衡算
3.1.5 干燥器物料计算
3.2 热量计算
3.2.1 聚合釜
3.2.2 汽提塔
第4部分 工艺设计
4.1 悬浮聚合工段
4.1.1配料
4.1.2 聚合反应工艺条件
4.1.3防粘釜技术
4.2 汽提塔
4.2.1 工艺流程
4.2.2 工艺参数
4.2.3
4.3 旋流干燥
4.3.1工艺流程
4.3.2工艺参数
4.2.3
4.4 产品筛分与包装
4.4.1
4.4.2
第5部分 主要设备选型
5.1选型原则
5.2 聚合釜
5.3 汽提塔
5.4其它设备
第6部分 环保与安全
6.1 三废产生与治理
6.1.1 三废产生状况
6.1.2 三废处理
6.2安全生产
6.2.1 区域布置与厂房结构
6.2.2 安全装置
6.2.3 氯乙烯气柜
6.2.4危险品与劳动保护
6.2.5 消防
参考文献
致谢
参考文献
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