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聚氯乙烯生产工艺的初步毕业论文.doc
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1、摘要聚氯乙烯是世界上最早实现工业化生产的塑料品种之一。由于其具有难燃、抗化学腐蚀、耐磨、电绝缘性优良和机械强度较高等优点,广泛应用于农业、石油化工、轻工、纺织、化学建材、电力、冶金、国防军工、建材、食品加工等国民经济各命脉部门, 在国民经济发展中具有举足轻重的地位。本次设计对年产6万吨PVC精馏工段进行工艺设计。采用电石乙炔法制取氯乙烯。此法是以电石为原料,电石水解生产乙炔,氯碱生产中产生的氯气和氢气直接合成法合成氯化氢,由乙炔和氯化氢经净化后在转化器中合成粗氯乙烯单体,粗氯乙烯单体经精馏后得到精氯乙烯单体,精氯乙烯单体经悬浮聚合得到PVC。确定了生产方法之后对氯乙烯合成工段、精馏工段进行了物
2、料衡算、热量衡算和设备选型计算。本文设计的电石乙炔法生产粗氯乙烯在工艺上可满足要求。关键词:PVC合成;粗氯乙烯精馏;物料衡算;热量衡算;设备选型 AbstractPolyvinyl chloride (PVC) is one of the earliest industrialization production of plastic varieties in the world. Since it has flame retardant, resistance to chemical corrosion, wear resistance, good electrical insulatio
3、n, and the advantages of high mechanical strength, widely used in agriculture, petroleum chemical industry, light industry, textile, chemical, building materials, electric power, metallurgy, national defense war industry, building materials, food processing, such as the lifeline of national economy
4、department, has a pivotal position in the national economic development.The design on the annual output of60000tons of PVC distillation section for process design. Take vinyl chloride by calcium carbide acetylene method. This method is based on calcium carbide as raw materials, calcium carbide hydro
5、lysis to produce acetylene, chlorine and hydrogen generated in chlor-alkali production were direct synthesis method of hydrogen chloride synthesis by acetylene and hydrogen chloride synthesis in the converter after purification thick vinyl chloride monomer, coarse after rectification for vinyl chlor
6、ide monomer vinyl chloride monomer, pure PVC by suspension polymerization of vinyl chloride monomer. Determine the method of production of vinyl chloride synthesis section, after distillation section has carried on the material balance, heat balance, and equipment selection calculation.In this paper
7、, design of calcium carbide acetylene method thick vinyl chloride production in the process can meet the requirements. Key words:PVC synthesis; Thick vinyl chloride rectification; Material balance; Heat balance; Equipment selection目录引 言1 绪 论2 聚氯乙烯的生产过程2.1 氯乙烯的生产方法2.1.1电石乙炔法2.1.2 联合法2.1.3 乙烯法2.1.4 确定
8、生产方案2.2 氯乙烯单体的聚合2.3 氯乙烯单体的生产工艺3 物料衡算4 热量衡算4.1 氯化氢冷却器的热量衡算5 车间厂房布置设计5.1 厂房布置设计的条件和依据5.1.1 常用的规范和规定5.1.2 设计的基本条件5.1.3 设计的基本依据5.2 车间厂房的布置设计6 管路布置设计6.1 化工管路概述6.2 管路设计6.3 管路布置结 论参考文献谢 辞附 录引言聚氯乙烯是世界上最早实现工业化生产的塑料品种之一。由于其具有难燃、抗化学腐蚀、耐磨、电绝缘性优良和机械强度较高等优点,广泛应用于农业、石油化工、轻工、纺织、化学建材、电力、冶金、国防军工、建材、食品加工等国民经济各命脉部门, 在国
9、民经济发展中具有举足轻重的地位。氯碱工业是我国基础原材料产业,产品种类多、关联度大,下游产品达上千个品种,具有较高的经济延伸价值,据统计,每万吨氯碱产品所带动的一次性经济产值在10 亿元人民币以上。另外,氯产品也是生活饮用水处理和日用化学品生产的主要原料,与人民生活息息相关。由于氯碱工业具有的特殊地位,建国以来,一直将主要氯碱产品产量及经济指标作为国民经济统计和考核的重要指标。聚氯乙烯是一种重要的热塑性树脂。他经过成型加工、改性,可以制成软质、硬质、泡沫、纤维等塑料制品,性能优良,用途很广。聚氯乙烯是从1930年才开始作为工业材料的,但现在年产量已逾1100万吨,约占世界塑料总产量的五分之一,
10、仅次于聚乙烯居第二位。同时生产设备不断向大型化发展。据报道目前最大的氯乙烯生产装置达 36万吨每年。我国于1958年开始大规模工业生产,现在是发展最快的通用树脂之一。以氯乙烯树脂为基料和增塑剂、填料、稳定剂、着色剂、改性剂等多种助剂混合后经塑化、成型加工而成的聚氯乙烯塑料应用相当广泛。通用型悬浮法聚氯乙烯树脂可以加工成软制品和硬质品。日常生活中常见的电缆外皮、防水卷材、农用膜、密封材料等属于软制品,塑钢门窗、上下水管、硬纸板材、管件等一般为硬质品。氯乙烯聚合的基本方法有四种:悬浮聚合、乳液聚合、本体聚合及溶液聚合。树脂产品的物理形态有粉状、糊状、溶液和清漆等。他们各自适应一定的加工工艺或使用范
11、围。目前主要用悬浮法生产,成品为某种粗细的粒状树脂,适宜于压延、挤出、注射、吹塑等成型加工工艺。最近有关专利报道,对悬浮法做适当改进,可生产代糊用树脂。在聚氯乙烯生产中,单体氯乙烯的合成是关键。其合成工艺路线,按基本原料来源,可分为电石路线和石油路线。电石路线以电石为原料,先水解得乙炔,然后把乙炔和氯化氢混合,通过氯化汞催化剂合成氯乙烯,这是生产单体氯乙烯的老方法。它具有设备简单,工艺成熟,投资低,能小规模经营的特点。但存在耗电量大,原料成本高,因安全问题生产规模受到限制,和钢铁工业争焦炭,同时会引起汞的污染问题,因而不能适应聚氯乙烯大发展需要的缺点。氯乙烯的合成、精馏、聚合一直就是氯乙烯生产
12、的热点问题。我国有非常丰富的电石资源,以电石为原料生产氯乙烯自然成为国内大部分生产氯乙烯工厂的共同选择。1绪论聚氯乙烯树脂,即常说的PVC树脂,是一个用来表示一类由氯乙烯单体衍生的聚合物和共聚物的叙述性名称。1930年1933年实现了聚氯乙烯工业规模的生产,但大规模的发展还是在解决了增塑加工方法之后才成为一种用途广泛的树脂。1958年聚氯乙烯在我国开始大规模生产,现在已成为发展最快的通用树脂之一。从世界范围来看,PVC第二大合成树脂,消费量仅次于聚乙烯。近几年,全球PVC的总产能一直持续扩张,但其增长点主要集中在中国。由于世界经济非平衡式发展,各地区PVC市场的供求和发展状况存在一定的差异,欧
13、洲和北美市场对PVC需求的扩张主要依赖对下游高端产品的需求增长,亚洲经济的迅速发展带动PVC市场的产销依然旺盛。此外,从生产工艺路线看,除中国和极少几个国家以电石法工艺路线生产,绝大部分国家都是采用石油天然气路线,生产工艺的差别导致了世界各主要地区PVC的市场价格和生产成本也不尽一致。2006年全球PVC产能约4291.1万吨,较2005年的4041.1万吨,增长了6.48%,受2004年全球经济转好的影响,2005年是PVC产能增加最多的一年,增长率由2004年的4.19%增加到9.72%,尤其仅中国产能就增加了280万吨,增长率达到35.45%之多。中东地区PVC产能长期短缺,为了适应需求
14、增长,一些厂家也开始扩大产能,2005年产能增幅也达到了29%。近两年北美PVC产能并没有增长,但2008年以后北美PVC产能增加将接近100万吨,增幅达到12.60%。2聚氯乙烯的生产过程2.1 氯乙烯的生产方法氯乙烯的工业合成,首先以电石乙炔为原料进行生产,随着石油化工的发展,逐渐过渡到以石油乙烯为主。2.1.1电石乙炔法电石乙炔法是以来自食盐电解的氢与氯气,经过合成炉混合燃烧反应得到干燥氯化氢,再与净化和脱水后乙炔进行加成反应即得粗氯乙烯,经过精制后获得纯氯乙烯单体。2.1.2 联合法电石乙炔法成本高,因而建厂受到限制。随着石油化工的发展,在氯乙烯制造中出现了一部分碳源来自石油乙烯,再与
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