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9万吨/年聚氯乙烯聚合、干燥工段工艺初步设计

1．本课题的研究意义

国内聚氯乙烯的市场前景及生产现状 

　　我国经济的稳定增长，对聚氯乙烯的需求量很大，对原料的需求量逐渐增加。因此，氯乙烯的发展前景很好。从世界形势看，中东、南美和中国在未来5-8年内对全氯乙烯的的需求仍然保持增长的势头，其中，中国的需求增长尤为强劲，需求量的年均增长率将达到8％-10％。中东和南美地区对全氯乙烯的需求量的年均增长率将达到5％以上。近年来，世界PVC树脂的发展具有以下几个特点：(1)生产厂家越来越集中在少数几个大的公司手中，其中世界前10大生产厂商的生产能力合计达到1 504.3万t/a，约占世界总生产能力的34.65%；(2)生产装置分布世界各地，但大型装置主要集中在亚洲、北美和西欧3个地区，其中亚洲地区是拉动世界PVC树脂产能增长最主要的因素；(3)跨国经营成为世界PVC树脂生产的一大亮点。世界主要的PVC树脂生产企业，除了在本国建有大型装置外，均在国外建有独资或合资企业。预计今后几年，世界PVC树脂的生产能力将以年均约5.3%的速度增长，到2011年生产能力将达到约5 341.0万t/a，其中产能增长主要来自亚洲地区，年均增长率将达到约7.7%。氯乙烯的生产现状

聚氯乙烯的研究价值

聚氯乙烯具有耐腐蚀、电绝缘、阻燃性和较高的机械强度等优异综合性能，广泛用于工农业及日常生活等各个领域，尤其是今年来建筑市场对聚氯乙烯产品的巨需求，使聚氯乙烯产品成为具有相当竞争力的一个塑料品种，产量仅次与聚乙烯第二位。聚氯乙烯市场调研报告指出，未来几年，聚氯乙烯市场的产品将越来越趋向于多元化，业界的技术水平越来越高，产品质量会稳步提高，竞争与市场将进一步合理化。随着国家对聚氯乙烯市场的进一步规范，以及相关行业优惠政策的实施，2010-2012年，聚氯乙烯市场将有巨大的发展空间。

2．本课题的基本内容

2.国内外的现状及发展前景 

氯乙烯（VCM）的生产主要有俩种制备工艺，一是电石法，主要生产原料是电石和原盐；二是乙烯法，主要原料是石油。国际市场上PVC的生产主要以乙烯法为主，而我国受富煤、贫油、少气的资源分布限制，则主要以电石法为主，电石法约占我国PVC产能的70%以上。聚氯乙烯（PVC）广泛应用于工业、农业、建筑、交通运输、电力电讯和包装等各领域。2006年我国PVC生产能力约为972万吨，产量为920万吨，净进口量达151万吨，消费年增长率在9.5％左右。随着节水灌溉、建筑化学建材、包装、电子电气、汽车等下游行业对PVC需求的快速增长，未来几年我国对聚氯乙烯(PVC)的需求仍将保持较高的增长速度。2007年全球PVC消费量约为3100万吨，预计到2010年我国PVC树脂的需求量将达1100万吨，2020年将达到2160万吨。预计到2010年全球PVC的需求量将达到3490万吨，2020年将达到4600万吨。

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。主要研究的是单体合成及悬浮法通用性树脂聚合制的高分子聚合物聚氯乙烯。 

聚氯乙烯聚合、干燥初步工艺

1、.主要研究内容及技术方法 

①9万吨/年聚氯乙烯生产线——单体合成关键设备的设计 

电石乙炔法生产氯乙烯（主要利用乙炔和氯化氢为原料，用氯化汞作催化剂进行加成反应，生产氯乙烯。该法设备、工艺简单，投资低。） 

②在湿式发生器中电石加入液相中发生水解反应，生成乙炔反应式如下： 

③氯乙烯生产中的主要设备 

a乙炔发生器 b预热器 c混合器 d前转化器 e后转化器 f组合塔 g碱洗塔 h机前冷却器 j过滤器 k压缩机 

（掌握各个设备的基本原理、操作规程及主要国内应用合成氯乙烯的型号，选择出经济、环保的设备。） 

2、方法：在湿式发生器中电石加入液相中发生水解反应，生成乙炔。 

3、乙炔路线

     原料是来自电石经过水解产生的乙炔和氯化氢气体，在催化剂氧化汞的作用下反应生成氯乙烯。

其电石水解的反应方程式就是如下：

CaC2 + 2H2O= Ca(OH)2 + CH三CH↑

在氯化汞催化剂存在下，乙炔与氯化氢加成直接合成氯乙烯，其反应式如下：

CH三CH+HCL→CH2=CHCL

具体工艺为：从乙炔发生器来的乙炔气经水洗一塔温度降至35℃以下，在保证乙炔气柜至一定高度时，进入升压机组加压至80kpa·G左右，加压后的乙炔气先进入水洗二塔深度降温至10℃以下，再进入硫酸清净塔中除去粗乙炔气中的S、P等杂质。 最后进入中和塔中和过多的酸性气体，处理后的乙炔气经塔顶除雾器除去饱和水分，制得纯度达98.5%以上，不含S、P的合格精制乙炔气送氯乙烯合成工序。 

   其中氯化氢与乙炔的反应的流程图如下：   

             乙炔

              ↓

氯化氢   乙炔砂封

↓                ↓

→缓冲器→混 和 器→石墨冷却器→多筒过滤器→石墨预热器→转化器→除汞器→冷却器д→水洗塔→碱洗塔→去精馏

乙炔法路线VCM 工业化方法，设备工艺简单，但耗电量大，对环境污染严重。目前，该方法在国外基本上已经被淘汰，由于我国具有丰富廉价的煤炭资源，因此用煤炭和石灰石生成碳化钙电石、然后电石加水生成乙炔的生产路线具有明显的成本优势，我国的VCM 生产目前仍以乙炔法工艺路线为主。乙炔与氯化氢反应生成 可采用气相或液VCM相工艺，其中气相工艺使用较多。

 

目  录

第一章 总论 6

1.1 国内外 pvc发展状况及发展趋势 6

1.2 单体合成工艺路线 7

1.2.1乙炔路线 7

1.2.2乙烯路线 8

1.3聚合工艺实践方法 9

1.3.1本体法聚合生产工艺 9

1.3.2乳液聚合生产工艺 9

1.3.3悬浮聚合生产工艺 10

1.4最佳的配方、后处理设备的选择 11

1.4.1配方的选择 11

1.4.2后处理设备侧选择 11

1.5 防粘釜技术 13

1.6原料及产品性能 13

1.7 聚合机理 15

1.7.1自由基聚合机理 15

1.7.2链反应动力学机理 16

1.7.3 成粒机理与颗粒形态 16

1.8影响聚合及产品质量的因素 17

1.9工艺流程叙述 18

1.10.1加料系统 18

1.10.2聚合系统 20

1.10.3浆料汽提及废水汽提系统 21

1.10厂址的选择 22

第二章  工艺计算 23

2.1物料衡算 23

2.1.1聚合釜 23

2.1.2 混料槽 26

2.1.3汽提塔 27

2.1.4离心机 30

2.1.5 沸腾床 31

2.1.6 包装 33

2.2热量衡算 34

2.2.1聚合釜 34

2.2.2沸腾床的热量计算 39

2.3 设备的计算及选型 45

2.3.1  聚合釜 45

3.3.2 混料槽 46

3.3.3 汽提塔 47

3.3.4 离心机 47

3.3.5内热式沸腾床的计算 48

2.3.6泵、鼓风机、过滤器 53

第三章 非工艺部分 56

3.1厂内的防火防爆措施 56

3.2车间照明及采暖措施 56

3.3防静电，防雷措施 57

3.4三废处理情况 58

3.4.1电石渣的处理 58

3.4.2电石渣上清液的处理 58

3.4.3 热水的综合利用 58

3.4.4尾气的回收利用 59

3.4.5转化水洗塔水的回收利用 59

结束语 60

附录 62

 

参考文献

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[13] 潘祖仁,邱文豹,王贵恒.塑料工业手册,聚氯乙烯 [M ].北京:化学工业出版社,1999.

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[15] 严富英,李玉和等.聚氯乙烯工艺学.北京:化学工业出版社,1990：77.