毕业论文-产年3万吨pvc聚氢乙烯课程设计.doc
《毕业论文-产年3万吨pvc聚氢乙烯课程设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业论文-产年3万吨pvc聚氢乙烯课程设计.doc(49页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、年产30万吨PVC聚氢乙烯_课程设计年产30万吨PVC聚氢乙烯_课程设计第一章 概 论1.1 PVC简介1.1.1 PVC的发展史pvc(Polyvinylchloride,PVC)是一种无毒、无臭的白色粉末。主要成份为pvc聚氢乙烯,是由氯乙烯(Vinyl Chloride)单体聚合而成的热塑性高聚物,其分子结构式:(CH2-CH-)n,其中n为聚合度。PVC为无定形聚合物,含结晶度5%10%的微晶体,熔点为175,目前商品化的PVC树脂的平均相对分子质量范围在1.91055.0106之间,国产通用型悬浮PVCSG1SG8型平均相对分子质量则在41051106之间。我国pvc工业起步于20世
2、纪50年代末,第一套pvc装置在锦西化工厂于1958年建成投产,生产能力在3000吨年。1959年,国内建成4个生产能力6000吨年的pvc厂,即北京化工二厂、上海天原化工厂、天津化工厂、天津大沽化工厂,1970年国内pvc树脂厂增加到20家,但规模都叫小,1978年从日本东洋工程公司引进了两套20万吨年pvc厂,分别在齐鲁石化公司和上海吴泾建厂。进入20世纪90年代北京化工二厂、上海氯碱、天津大沽化工厂、锦西化工厂等纷纷改进,生产能力提高很大。1.1.2 PVC的分类及用途PVC可分为软PVC和硬PVC。其中硬PVC大约占市场的2/3,软PVC占1/3。软PVC一般用于地板、天花板以及皮革的
3、表层,但由于软PVC中含有柔软剂(这也是软PVC与硬PVC的区别),容易变脆,不易保存,所以其使用范围受到了局限。硬PVC不含柔软剂,因此柔韧性好,易成型,不易脆,无毒无污染,保存时间长,因此具有很大的 开发应用价值。软质PVC多用来做成真空吸塑薄膜,用于各类面板的表层包装,所以又被称为装饰膜、附胶膜,应用于建材、包装、医药电线电缆、薄膜和片材、传送带、日用品(鞋、玩具、门帘、密封条)人造革及箱包等诸多行业。其中建材行业占的比重最大,为60%,其次是包装行业,还有其他若干小范围应用的行业。硬制品主要包括各种型材、管材、硬片、瓶类、汽车配件、异型材等PVC材料用途极广, 主要用于制作:pvc卡片
4、;pvc贴牌;pvc铁丝;pvc窗帘;pvc涂塑电焊网;pvc发泡板、pvc吊顶、pvc水管、pvc踢脚线等以及穿线管、电缆绝缘、塑料门窗、塑料袋 等方面。在我们的日常生活领域中处处可见到PVC产品。PVC被用来制作各种仿皮革,用于行李包,运动制品,如篮球、足球和橄榄球等。1.2 PVC的性质和特点1.2.1 特点聚氯乙稀是一种无毒、无臭的白色粉末。电绝缘性优良,一般不会燃烧,但在火焰上能燃烧并放出HCl,若离开火焰即自熄,是一种“自熄性”、“难燃性”物质。主要用于生产透明片、管件、金卡、输血器材、软、硬管、板材、门窗、异型材、薄膜、电绝缘材料、电缆护套、输血料等3。聚氯乙稀具有阻燃(阻燃值为
5、40以上)、耐化学药品性高(耐浓盐酸、浓度为90的硫酸、浓度为60的硝酸和浓度为20的氢氧化钠)、机械强度及电绝缘性良好的优点。但其耐热性较差,软化点为80,于130开始分解变色,并析出HCl3。 聚氯乙烯由氯乙烯单体通过自由基聚合而成,聚合度n值一般在50020000范围内,其分子、结构式如下: 从产品分类看,PVC属于三大合成材料(合成树脂、合成纤维、合成橡胶)中的合成树脂类,其中包括五大通用树脂,聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂。1.2.2 物理性质(1)物理参数 中文名称: 聚氯乙烯 英文名称: Polyviny
6、l chloride polymer 简称: PVC 熔点: 212 导热率(): 0.16 W/mK 热容(c): 0.9 kJ/(kgK) 吸水率: 0.040.4%(2) 外观 pvc树脂尾白色粉末微粒,但工业产品夹带分解产物或机械杂质,使树脂发黄或有黑色的杂质,统称为黑黄点。(3) 密度和表观密度 PVC平均密度为1.4gcm3,实际上它很分散。密度分布窄的,其结构不均匀,易被增塑剂或其他液态助剂渗透;密度分布宽的,树脂有的使开孔的,有的则使不能渗透的孔,影响增塑剂等的吸收和渗透。(4) 水分 PVC是极性聚合物,因而有一定的吸水性。水分影响过筛,水分可使成型时产生气泡而影响产品质量。
7、通常要求在0.1%-0.3%。(5) 机械性质 PVC抗冲击强度很高,常温下可达到10MPa.(6) 溶解性质 可溶于氯化苯、二氯乙烷、酯类等,不溶于水、汽油、酒精、氯乙烯中。1.2.3 化学性质(1) 化学稳定性 化学稳定性很高,除若干有机溶剂外,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。这是由于PVC分子沿主链存在有许多极性键,大分子与大分子之间的结合力强,可以耐酸、碱和非极性溶剂的作用,因此,耐化学腐蚀性能优良。(2) 热性能 通常的PVC玻璃化温度Tg在7580,结晶PVC的熔点为175,因而通常加工温度在160220。PVC加热到130以上时变
8、为皮革状,呈现弹性,长期加热则分解脱出氯化氢,同时使PVC变色。随着温度的升高,树脂由白色变为淡黄色深黄色棕色黑色。在200以上开始分解并失去化学稳定性与优良的物理性质。pvc只是在火焰上才能燃烧并分解,放出氯化氢,离开火焰立即熄灭。(3)光性能 纯pvc在紫外线单色光的照射下显示蓝绿荧光色,在长期光线照射下发生老化并使之色泽变暗。(4) 电性能 PVC具有特别好的介电性能,使属于介电功耗最小的材料之一,它对于交流电和直流电的绝缘能力可与硬橡胶媲美。PVC的介电性能与温度有关,温度升高,介电性能变差。 第二章 PVC产品技术规格和原辅材料说明 内蒙古乌海化工股份有限公司是国内生产pvc的大型化
9、工企业,该厂现在使用自己生产的电石资源全部用于生产乙炔原料气,经过氯乙烯工段用乙炔和氯化氢反应生成液态的氯乙烯单体,送到聚合工段合成pvc白色颗粒,最后经过干燥工段变成干燥的反应物,包装之后成为合格的pvc产品。 生产的原辅材料有很多种,如电石、氯化氢、氯乙烯、去离子水、引发剂、高汞触媒等。2.1电石电石是由碳和氧化钙(生石灰)在电阻电弧炉内于高温条件下化合而成的,所以它的化学名叫碳化钙,分子式,分子量64.10kg/mol。2.1.1 性质(1)化学纯的碳化钙几乎是无色透明的结晶体,通常所说的电石是指工业碳化钙,即除了含有大部分碳化钙外,还有少部分杂质。工业用电石的颜色则随所含的碳化钙纯度不
10、同而不同,有呈灰色,棕黄色或黑色。(2)18时的比重为2.22,电石比重随着含量的减少而增加。(3)不溶于所有有机溶剂中,熔点2300(纯电石),含80%时熔点为2000。(4)电石与水作用生成乙炔和氢氧化钙。2.1.2 成分列表大多数企业电石具有以下的组成:(重量) 75%83% 7%14% 0.4%3%SiO2、Fe-Si、SiC 0.6%3%Fe2O3 0.2%3%CaS 0.2%2%CaSO4 0.2%0.4%CaCN2 0.2%1%Al、Al4C3、Al2O3 1.5%4%2.2氯化氢2.2.1氯化氢的分子式 HCl ,分子量 36.5kg/mol。2.2.2氯化氢的性质(1)氯化氢
11、在常温常压下是无色有刺激性气味的气体。(2)氯化氢极易溶于水而变成盐酸,病强烈放热。极易与潮湿的空气中的水分结合生成白色烟雾。(3)在干燥状态下几乎不与金属作用,但在含水或溶于水时,表现盐酸的性能,腐蚀性很强,能与大多数金属反应。(4)氯化氢是制造合成材料的重要原料,可用它来制造PVC等合成材料。2.3 氯乙烯2.3.1 氯乙烯的分子式,分子量62.51kg/mol。2.3.2 氯乙烯的性质(1)常温常压下为无色气体。带有芳香气味(2)属易燃易爆物质,遇火焰即可燃烧爆炸,在空气中爆炸范围为3.829.3%,故在有氯乙烯存在的地方都要严禁烟火及撞击火花的产生。(3)有毒,对人体有麻醉作用,长时间
12、接触VC气体可使人致癌。(4)在氯乙烯系统若有氧气存在则生成过氧化物,给后处理造成困难。与氯乙烯开始反应生成单质体,它溶解于氯乙烯单体中,以后分解和重排,生成对碰撞很敏感的过氧化聚合物,并会变成醛和酸。它们对聚合过程有很大的影响,氯乙烯系统中存在微量的水和酸,会加速单体生成过氧化聚合物,造成设备管道的腐蚀。(5)氯乙烯性质活泼,它能起加成反应,易起聚合反应,它能与丁二烯、乙烯、丙稀腈、醋酸乙烯、丙烯酸酯等共聚物。(6)氯乙烯难溶于水,溶于醇、乙醚、丙酮和二氯乙烷。2.4 去离子水所用反应介质水,应经过离子交换树脂或磺化煤进行脱盐处理。处理后的水pH应在58.5范围,硅胶含量0.2mg/L。2.
13、5 分散剂悬浮聚合生产的pvc颗粒的大小与形态,主要取决于所用的分散剂,可分为两类:主分散剂和辅助分散剂。主分散剂的作用是控制所得颗粒的大小,但也会影响pvc的孔隙率和某些形态。辅助分散剂的作用是提高颗粒中的孔隙率,并使之均与以改进pvc树脂吸收增塑剂的性能。主分散剂主要是纤维素醚和部分水解的聚乙烯醇。辅助分散剂主要是小分子表面活性剂和低水解度聚乙烯醇。2.6 引发剂由于氯乙烯悬浮聚合温度为5060上下,应根据反应温度选择合适的引发剂,其原则为在反应温度条件下引发剂的半衰期大约为2h者,反应时间为最佳。由于反应后期单体浓度降低,为了使反应后期具有适当的反应,所以反应前期与反应后期应当使用不同半
14、衰期的引发剂。因此pvc树脂生产工厂目前多数使用复合引发剂,即两种引发剂的混合物。2.7 产品技术规格产品及副产品规格见表1。表1 聚氯乙烯产品规格序号纯度单体含量其它杂质H2OPH备注精聚氯乙烯99%0.10.60.32.7-3.7优级品精聚氯乙烯98%0.11.00.92.5-3.8一等品精聚氯乙烯97%0.21.51.32.5-3.8合格第三章 工艺路线的选择和介绍3.1工艺路线的选择3.1.1PVC工艺概述到目前为止, PVC 生产的聚合工艺主要有5 种,即悬浮、本体、乳液、微悬浮及溶液聚合工艺。其中悬浮聚合工艺一直是工业生产的主要工艺,绝大部分均聚及共聚产品都是采用悬浮聚合工艺。乌海
15、化工亦采用主流工艺生产pvc。3.1.2各种生产工艺介绍(1)本体聚合。一般采用“两端本体聚合法”,第一段称为预聚合,采用高效引发剂,在6275下强烈搅拌下使氯乙烯聚合的转化率为8%时,输送至聚合釜中,在加入低效引发剂的等量单体,在约60下,慢度搅拌,继续聚合至转化率达80%时,停止反应。本体聚合时在氯乙烯单体中不加入任何介质,只有引发剂。生产的PVC树脂纯度较高,质量较好,结构规整,孔隙率高而均匀。但聚合操作控制难度大,PVC树脂分子量分布较宽。(2)悬浮聚合。液态氯乙烯单体以水为分散介质,兵加入适当的分散剂和不溶于水但溶于单体的引发剂,在一定温度下搅拌,使其呈珠粒状悬浮于水相中进行聚合。然
16、后经碱洗、汽提、离心、干燥得到白色粉末状PVC树脂。选取不同的分散剂,可以得到颗粒结构和形态不同的两类树脂。国产牌号分为SG-疏松型(“棉花球”型)树脂;XJ-紧密型(“乒乓球”型)树脂。疏松型树脂吸油性好,易塑化,成型时间短,加工操作方便,适用于粉料直接成型,因而一般选用悬浮法聚合的疏松型树脂作为PVC硬质品成型的基础原料。目前各树脂厂生产的悬浮法PVC树脂,基本上都是疏松型的。(3)乳液聚合。氯乙烯单体在乳化剂作用下,分散于水中形成乳液,再用水溶性的引发剂来引发,进行聚合,乳液可用盐类使聚合物析出,再经洗涤、干燥得到PVC树脂粉末。乳液法PVC树脂粒径极细,树脂中乳化剂含量高,电绝缘性能差
17、,成本高。该树脂常用于PVC糊的制备。(4)微悬浮聚合。使用油性引发剂,在用乳化剂分散、稳定的细小氯乙烯单体液滴中引发聚合,生成的PVC乳液,经破乳、洗涤、干燥得到PVC树脂粉末。该方法生产的PVC树脂具有良好的加工性能,能满足大多数加工的需要。(5)溶液聚合。以甲醇、甲苯、苯、丙酮作溶剂,使氯乙烯单体在溶剂中聚合,由于溶剂具有链转移剂的作用,所以聚合物的分子量和聚合速率不高。聚合得到的PVC树脂因不溶于溶剂而不断析出。此种PVC树脂不宜于一般成型用,仅作为涂料、粘合剂,是目前各种聚合方法中产量最少的一种方法。就以上5种主要聚合工艺来讲,通过几种方法的比较,悬浮法是一种相对最成熟的工艺,在目前
18、世界pvc生产中占有绝对的份额,且产品转化率最高,产品品种最多,容易适应市场。乳液法是生产糊树脂的方法,工艺复杂、成本较高且树脂质量较差。悬浮法工艺在PVC的各种生产方法中技术最为成熟,故本设计采用悬浮法聚合。聚合釜碱处理釜离心分离槽离心分离槽气提塔气提塔碱处理釜浆料排放槽浆料排放槽 去离子水 聚乙烯引发剂助剂 经筛分 包装后入库8。旋振筛旋风干燥床成品储存与包装 图9 聚氯乙烯悬浮聚合工艺流程示意图3.2工艺流程的介绍 在工厂实习期间,聚氯乙烯事业部生产pvc产品经过四大工段和重要的工序。首先将电石破碎与水反应生成乙炔气,与HCL反应生成氯乙烯,经过压缩和精馏工序提纯氯乙烯,所送到聚合工段进
19、行产品的合成,得到需要的化工产品。3.2.1 乙炔工段(1)发生。经破碎好的电石装进电石吊斗,推到提升口,由电动葫芦吊到三楼,送到发生器加料贮存,用置换其中的乙炔气后,电石在继续通的情况下,经第一贮斗碟伐放入第二贮斗,第二贮斗电石经过电磁振动加料器加入发生器内。电石在发生器内遇水产生乙炔气,从发生器顶部逸出,电石水解时放出大量的热,可借连续加入发生器内的水来维持发生器温度,电石水解之后电石渣浆从溢流管不断排除,以维持发生器液面,渣浆从排泄口排到地沟,流到沉淀池集中处理,顶部逸出的乙炔气体经喷淋冷却后,分别进入气柜或水环压缩机。(2)清净。由发生器送来并经冷却的乙炔气,经水环压缩机加压到0.05
20、0.1Mpa左右,进入第一、第二清净塔,NaOCl溶液由泵打到第二清净塔顶,从塔底流出再由泵打至第一清净塔顶。器塔底流出的废NaOCl溶液与冷却塔出来的废水回至废水贮槽,用泵打到发生器作为补充用水。经清净后的乙炔气带有酸性,进入中和塔用碱液除去,中和塔出来的乙炔气进入二台串联的列管冷凝器除去大量水分后,送氯乙烯工序。3.2.2氯乙烯工段(1)混合脱水工序。由乙炔工段送来的粗乙炔气经砂封与来自HCL工序的HCL经缓冲罐通过孔板流量计调节配比在混合器内充分混合,进入石墨冷却器内在35盐水下进行冷却到142,、HCL混合气体在此温度下,部分水份以40%左右的酸雾析出,部分酸雾夹带于气相中进入多筒过滤
21、器,由含氟硅油棉捕集分离。然后,经二台石墨预热器预热后进入转化器。(2)合成转化。干燥、预热后的混合气从转化器上部进入,通过列管中装填的吸附于活性炭上的触媒转化为粗氯乙烯,转化过程反应放热则通过热水循环泵循环的热水移去。粗氯乙烯在高温下带逸的升华物在填装活性炭的吸附器中脱除,然后进入精馏系统。(3)水洗、碱洗、氯乙烯压缩。除贡后的粗氯乙烯进入三合一水洗组合塔,经碱洗塔,出去残余的微量HCL后进入VC气柜或经机前冷却器,出去部分夹带液,经螺杆压缩机加压到0.50.6MPa(表压),经机后冷却器除去夹带水和油后,送精馏。(4) 精馏。由单压缩机出来的粗氯乙烯气体进入全凝器,使大部分冷凝液化经低沸加
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 毕业论文 pvc 乙烯 课程设计
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【可****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【可****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。