年产5万吨聚氯乙烯车间工艺设计样本.doc

毕业设计 题 目: 年产 万吨聚氯乙烯生产车间工艺设计院 系: 材料科学和工程学院 专 业: 高分子材料和工程 班 级: 学生姓名: 指导老师: 论文提交日期： 6 月 21 日论文答辩日期： 6月 28日内容摘要 本文讲述了中国聚氯乙烯工业生产技术发展进程和现在情况，包含原料路线、工艺设备、聚合方法等。本设计采取悬浮法生产聚氯乙烯，介绍了采取悬浮法生产PVC树脂工聚合机理，工艺过程中需要注意问题，包含质量影响原因，工艺条件及合成工艺中多种助剂选择，对聚合工艺过程进行具体叙述。而且从物料衡算、热量衡算和设备计算和选型三个方面进行正确工艺计算，对厂址进行了选择，采取了防火防爆防雷等关键方法，对三废处理回收等进行了叙述，画出了整个工艺步骤图。关键词 ：聚氯乙烯； 生产技术； 悬浮法； 乙炔法； 乙烯法； 防粘釜技术；目 录第一章 总论61.1 中国外 pvc发展情况及发展趋势61.2 单体合成工艺路线71.2.1乙炔路线71.2.2乙烯路线81.3聚合工艺实践方法91.3.1本体法聚合生产工艺91.3.2乳液聚合生产工艺91.3.3悬浮聚合生产工艺101.4最好配方、后处理设备选择111.4.1配方选择111.4.2后处理设备侧选择111.5 防粘釜技术131.6原料及产品性能131.7 聚合机理151.7.1自由基聚合机理151.7.2链反应动力学机理161.7.3 成粒机理和颗粒形态161.8影响聚合及产品质量原因171.9工艺步骤叙述181.10.1加料系统181.10.2聚合系统201.10.3浆料汽提及废水汽提系统211.10厂址选择22第二章 工艺计算232.1物料衡算232.1.1聚合釜232.1.2 混料槽262.1.3汽提塔272.1.4离心机302.1.5 沸腾床312.1.6 包装332.2热量衡算342.2.1聚合釜342.2.2沸腾床热量计算392.3 设备计算及选型452.3.1 聚合釜453.3.2 混料槽463.3.3 汽提塔473.3.4 离心机473.3.5内热式沸腾床计算482.3.6泵、鼓风机、过滤器53第三章 非工艺部分563.1厂内防火防爆方法563.2车间照明及采暖方法563.3防静电，防雷方法573.4三废处理情况583.4.1电石渣处理583.4.2电石渣上清液处理583.4.3 热水综合利用583.4.4尾气回收利用593.4.5转化水洗塔水回收利用59结束语60附录62引言 聚氯乙烯(PVC)是5大通用塑料之一,含有耐腐蚀、电绝缘、阻燃性和机械强度高等优异性能,广泛用于工农业及日常生活等各个领域,尤其是多年来建筑市场对PVC产品巨大需求,使其成为含有相当竞争力一个塑料品种。 PVC糊树脂自20世纪30年代开发以来,已经有近70年历史。现在全世界PVC糊树脂总生产能力约200万t/a,其中,西欧是PVC糊树脂生产厂家最多、产量最大地域。中国聚氯乙烯工业起步于于50年代，仅次于酚醛树脂是最早工业化生产热塑性树脂，第一个PVC装置于1958年在锦西化工厂建成投产，生产能力为3000吨年。以后全国各地PVC装置相继建成投产，到现在为止，中国有PVC树脂生产企业80余家，遍布全国29个省、市、自治区，总生产能力达220万吨年7075万t/a。PVC树脂在中国塑料工业中含有举足轻重地位，同时PVC作为氯碱工业中最大有机耗氯产品，对维持氯碱工业氯碱平衡含有极其关键作用。 本设计为年产量3.26万吨聚氯乙烯车间聚合工段工艺。此次设计采取了氯乙烯单体悬浮聚合工艺。介绍了PVC聚合工艺，建厂相关事项及合成聚氯乙烯步骤和设备，对整个生产工艺做出了具体叙述。第一章 总论1.1 中国外 pvc发展情况及发展趋势 聚氯乙烯（ PVC）是五大热塑性合成树脂之一，塑料制品是最早实现工业化品种之一。可经过模压、层合、注塑、挤塑、压延、吹塑中空等方法进行加工，而且含有很好机械性能、耐化学腐蚀性和难燃性等特点，以其低廉价格和很突出性能而广泛地用于生产板材、门窗、管道和阀门等硬制品，也用于生产人造革、薄膜、电线电缆等软制品。多年来，尽管在发达国家受到来自环境保护等多方面压力，但世界正确总需求量仍出现稳定增加态势。1992 年，世界 生产能力约为二千二百万吨，需求量为1900万吨 ； 年世界总产能约为三千四百万吨，消费量约为二千八百万吨；世界生产能力已上升到约三千九百万吨，需求量约为三千七百万吨； 年世界生产能力为 4300万吨 ，需求量4200 万吨 。尽管现在世界对PVC生产和使用存在很多争议，尤其在欧洲，对PVC 生产和制品环境保护制约政策越来越严厉，但因为性能优良，生产成本低廉，仍含有较强活力，尤其在塑料门窗、塑料管道等建材领域。中国聚氯乙烯(PVC)工业起步于50年代，仅次于酚醛树脂是最早工业化生产热塑性树脂，第一个PVC装置于1958年在锦西化工厂建成投产，生产能力为3000吨年1。以后全国各地PVC装置相继建成投产，到现在为止，中国有PVC树脂生产企业80余家，遍布全国29个省、市、自治区，总生产能力达220万吨年。PVC由氯乙烯(VCM)聚合而成，工业生产通常采取4种聚合方法：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值调整剂等，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和其它助剂存在下进行而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，而且生产成本高，该方法已逐步被悬浮法聚合或乳液法聚合代。现在，生产PVC树脂关键采取悬浮法，少许采取乳液法及本体法。现在，中国引进PVC生产技术及设备项目有二十项左右，其中生产能力最大两套设备是上海氯碱股份和齐鲁石化总企业年产20万吨悬浮法PVC树脂装置，采取日本信越企业技术。北京化工二厂、锦西化工厂、福州化工二厂引进美国BF古德里奇企业悬浮法PVC树脂生产技术，生产高型号树脂，其它还有引进美国西方化学企业高型号树脂和釜式汽提技术及设备，法国阿托企业、前德国布纳企业、日本吉昂企业、日本钟渊企业、日本三菱企业糊树脂生产装置和技术、法国本体聚合技术和设备等，这些技术和设备引进，使中国PVC树脂生产技术和水平有了很大提升，产品品种有所增加，带动了中国PVC工业发展2。中国PVC树脂消费关键分为两大类，一是软制品，约占总消费量37.o，关键包含电线电缆、多种用途膜(依据厚度不一样可分为压延膜、防水卷材、可折叠门等)、铺地材料、织物涂层、人造革、各类软管、手套、玩具、塑料鞋和部分专用涂料和密封件等。二是硬制品，约占总消费量 53.0，关键包含多种型材、管材、板材、硬片和瓶等。估计以后几年中国PVC树脂需求量将以年均约6.4速度增加，到总消费量将达成约1250万吨，其中硬制品年均增加速度将达成约7.0，而在硬制品中异型材和管材发展速度增加最快，年均增加率将达成约10.1。未来中国PVC树脂消费将继续以硬制品为主方向发展3。中国聚氯乙烯工业有着宽广发展前景,中国地大物博、人口众多,为聚氯乙烯产品提供了广大市场。在进入二十一世纪以后,我们要学习和借鉴国外优异技术和发展模式,结合中国具体情况,发展中国聚氯乙烯工业。我们要发挥全行业力量,克服前进过程中多种困难,一定能够在较短时间内赶上世界聚氯乙烯工业优异水平4。1.2 单体合成工艺路线1.2.1乙炔路线 原料为来自电石水解产生乙炔和氯化氢气体，在催化剂氧化汞作用下反应生成氯乙烯。 具体工艺为：从乙炔发生器来乙炔气经水洗一塔温度降至35以下，在确保乙炔气柜至一定高度时，进入升压机组加压至80kpaG左右，加压后乙炔气优异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S、P等杂质。 最终进入中和塔中和过多酸性气体，处理后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合格精制乙炔气送氯乙烯合成工序。 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。现在，该方法在国外基础上已经被淘汰，因为中国含有丰富廉价煤炭资源，所以用煤炭和石灰石生成碳化钙电石、然后电石加水生成乙炔生产路线含有显著成本优势，中国VCM 生产现在仍以乙炔法工艺路线为主。乙炔和氯化氢反应生成 可采取气相或液VCM相工艺，其中气相工艺使用较多5。1.2.2乙烯路线 乙烯氧氯化法由美国企业Goodrich 首先实现工业化生产，该工艺原料起源广泛，生产工艺合理，现在世界上采取本工艺生产产能VCM约占总产能VCM 95%以上。乙烯氧氯化法反应工艺分为乙烯直接氯化制二氯乙烷（EDC）、乙烯氧氯化制EDC和EDC裂解3个部分，生产装置关键由直接氯化单元、氧氯化单元、EDC裂解单元、EDC 精制单元和VCM单元精制等工艺单元组成。乙烯和氯气在直接氯化单元反应生成EDC。乙烯、氧气和循环HCl在氧氯化单元生成EDC。生成粗EDC在EDC精制单元精制、提纯。然后在精EDC 裂解单元裂解生成产物进入VCM单元，VCM精制后得到纯VCM产品，未裂解EDC返回EDC精制单元回收，而HCl则返回氧氯化反应单元循环使用。直接氯化有低温氯化法和高温氯化法； 氧氯化按反应器型式不一样有流化床法和固定床法， 按所用氧源种类分有空气法和纯氧法；EDC裂解按进料状态分有液相进料工艺和气相进料工艺等。含有代表性 司Inovyl工艺是将乙烯氧氯化法提纯循环 EDC和VCM直接氯化 EDC在裂解炉中进行裂解生产VCM 。HCl经急冷和能量回收后，将产品分离出 HCl（循环用于氧氯化）、高纯度VCM和未反应EDC（循环用于氯化和提纯）。来自VCM装置含水物流被汽提，并送至界外处理，以降低废水生化耗氧量（BOD）。采取该生产工艺，乙烯和氯转化率超出98%，现在世界上已经有50多套装置采取该工艺技术，总生产能力已经超出470万吨/年6。 本设计采取乙烯路线生产氯乙烯单体。1.3聚合工艺实践方法 现在,世界上PVC关键生产方法有4种:悬浮法、本体法、乳液法和微悬浮法。其中以悬浮法生产PVC占PVC总产量近90%,在PVC生产中占关键地位,多年来,该技术已取得突破性进展。1.3.1本体法聚合生产工艺 本体聚合生产工艺，其关键特点是反应过程中不需要加水和分散剂。聚合分2步进行，第1步在预聚釜中加人定量VCM单体、引发剂和添加剂，经加热后在强搅拌(相对第2步聚合过程)作用下，釜内保持恒定压力和温度进行预聚合。当VCM转化率达成8%-12%停止反应，将生成“种子”送人聚合釜内进行第2步反应。聚合釜在接收到预聚合“种子”后，再加人一定量VCM单体、添加剂和引发剂，在这些“种子”基础上继续聚合，使“种子”逐步长大到一定程度，在低速搅拌作用下，保持恒定压力进行聚合反应。当反应转化率达成60%一85%(依据配方而定)时终止反应，并在聚合釜中脱气、回收未反应单体，以后在釜内汽提，深入脱除残留在PVC粉料中VCM，最终经风送系统将釜内PVC粉料送往分级、均化和包装工序。1.3.2乳液聚合生产工艺 氯乙烯乳液聚合方法最终产品为制造聚氯乙烯增塑糊所用聚氯乙烯糊树脂（E-PVC），工业生产分两个阶段：第一阶段氯乙烯单体经乳液聚合反应生成聚氯乙烯胶乳，它是直径0.13微米聚氯乙烯初级粒子在水中悬浮乳状液。第二阶段将聚氯乙烯胶乳，经喷雾干燥得到产品聚氯乙烯糊树脂，它是初级粒子聚集而成得直径为1100微米，关键是2040微米聚氯乙烯次级粒子。这种次级粒子和增塑剂混合后，经剪切作用崩解为直径更小颗粒而形成不沉降聚氯乙烯增塑糊，工业上称之为聚氯乙烯糊。1.3.3悬浮聚合生产工艺 因采取悬浮法PVC生产技术易于调整品种，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应用，成为很多生产工艺中最关键生产方法。 工艺特点：悬浮聚正当生产聚氯乙烯树脂通常工艺过程是在清理后聚合釜中加入水和悬浮剂、抗氧剂,然后加入氯乙烯单体,在去离子水中搅拌,将单体分散成小液滴,这些小液滴由保护胶加以稳定,并加入可溶于单体引发剂或引发剂乳液,保持反应过程中反应速度平稳,然后升温聚合,通常聚合温度在4570之间。使用低温聚合时(如4245),可生产高分子质量聚氯乙烯树脂；使用高温聚合时(通常在6271)可生产出低分子质量(或超低分子质量)聚氯乙烯树脂。多年来,为了提升聚合速度和生产效率,国外还研究成功两步悬浮聚合工艺,通常是第一步聚合度控制在600左右,在第二步聚合前加入部分新单体继续聚合。采取两步法聚合优点是显著缩短了聚合周期,生产出树脂含有良好凝胶性能、模塑性能和机械强度。现在悬浮法聚氯乙烯品种日益广泛,应用领域越来越广,除了通用型树脂外,特殊用途专用树脂开发越来越引发PVC厂家关注,球形树脂、高表观密度建材专用树脂、消光树脂、超高(或超低)分子质量树脂等已成为开发烧点7。 悬浮法PVC发展趋：在工业化生产PVC时,以悬浮法产量最大,悬浮法生产含有设备投资少和产品成本低等优点。多种聚合方法发展方向是逐步向悬浮法聚合生产路线倾斜,部分过去采取其它方法生产树脂品种已开始采取悬浮聚合工艺生产。自从乳液聚正当工业化以后,欧洲、日本在连续悬浮聚合工艺方面开展了大量研究工作,现在还未工业化生产,但连续法设备费用低,生产效率高,工艺难题少,已引发了各国科研院所和生产厂家重视。另外,为深入提升悬浮法生产通用树脂和专用树脂质量,提升产品专用化、市场化水平,国外厂家在聚合工艺工艺条件及配料体系等方面做了大量研究工作,深入提升了聚合转化率,缩短了聚合周期,提升了生产效率,同时也开发出一系列性能好、易于加工PVC专用树脂如:超高(或超低)聚合度树脂、高表观密度树脂、无皮树脂、耐辐射树脂、医用树脂、耐热树脂等。可见,多种专用料开发是悬浮聚合树脂发展标志,是提升产品使用性能、开发新应用领域关键手段8。 本设计采取悬浮法PVC生产技术。1.4最好配方、后处理设备选择1.4.1配方选择单体： 氯乙烯纯度99.98%以上。分散剂： 主分散剂关键是纤维素醚和部分水解聚乙烯醇。纤维素应为水溶性衍生物，如甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素等，聚乙烯醇应由聚醋酸乙烯酯经碱性水解得到，影响其分散效果原因为其聚合度和水解度，而且-OH基团为嵌段分布时效果最好；副分散剂关键是小分子表面活性剂和地水解度聚乙烯醇。常见非离子型脱水山梨醇单月硅酸酯。本设计采取88%聚乙烯醇和72.5%聚乙烯醇。引发剂： 因为聚乙烯悬浮聚合温度5060度上下，应依据反应温度选择适宜引发剂，其标准为在反应温度条件下引发剂半衰期约为2小时最好。常见过氧化乙酰环己烷硫酰、过氧化二月桂酰、过碳酸二环己酯等。本设计采取过氧化二碳酸-2-乙基己酯。终止剂：反应结束后残余自由基和引发剂残留在树脂内, 为了确保产品质量, 需要消除它们, 故而加入终止剂。本设计终止剂为丙酮缩氨基硫脲。当反应出现紧急事故时，采取紧急终止剂ON终止反应。阻聚剂：本设计采取壬基苯酚作为阻聚剂。缓冲剂： 碳酸钠、三聚磷酸钠、磷酸钠、氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸铵。本设计采取磷酸三钙。1.4.2后处理设备侧选择 聚合釜容积：工业化大生产使用问歇悬浮法聚合釜容量通常为60107立方米。中国已开发出70立方米聚合釜，样机已在锦西化工机械厂研制成功。本设计采取76立聚合釜。采取微机控制，提升了批次之间树脂质量稳定性，且消耗定额低。传热方法： 传热能力直接影响着聚合反应速度和生成物质量，也影响着产量。在大型聚合釜上，国外采取了体外回流冷凝器，体内增设内冷管等除热手段。近几年，美国古德里奇企业又研制出一个薄不锈钢衬里聚合釜，方便提升釜壁传热能力，为使薄壁能承受反应压力，在不锈钢衬里和聚合釜套之间安装了支撑内衬套加强筋，这种釜结构大大提升了聚合釜传热效率，且有很好承压能力9。 搅拌方法 ： 搅拌能力是聚合釜关键技术指标之一，搅拌能力直接影响着传质、传热及树脂粒态分布，最终影响产品质量，而不一样工艺方法对搅拌要求又不尽相同。过去，PVC聚合釜大全部采取平桨和折叶桨，搅拌效果不甚理想。伴随搅拌技术不停进步及搅拌试验手段不停提升，使我们有条件为PVC釜配置更理想搅拌器。大量搅拌试验研究证实，三叶后掠式搅拌器传质效果好，循环和剪切性能均适合于PVC生产需要，所以，本设计在PVC生产中采取三叶后掠式搅拌器。干燥机： 干燥器发展快速，关键有2 种方法, 即气流干燥和流态化干燥。中国PVC工业化生产最初关键用是气流干燥器,不过伴随聚合工艺技术发展, 聚合生产能力提升, 树脂产品也朝着疏松型发展, 气流干燥器从生产能力和干燥效果等方面已经不能满足生产需要,以后发展到气流干燥器, 沸腾床干燥器和冷风冷却3段干燥技术。但这么动力消耗大, 产品质量不是很好。现在关键用是旋风干燥器和卧式内加热流化床。旋风干燥器结构简单, 投资较少, 现在很多装置全部在用。卧式内加热流化床综合能耗比旋风干燥器要低, 关键有多室沸腾床和两段沸腾床2 种。但在生产中发觉多室沸腾床花板轻易漏料, 不一样牌号切换时比较麻烦, 且生产能力有限。两段流化床改善了, 操作稳定性好, 易于产品牌号切换, 生床花板产能力较大。 本设计中采取卧式内加热流化床。离心机：对浆料进行离心脱水，得到含水量25%聚氯乙烯。PVC生产过程中需要大量逻辑判定和离散控制，所以本设计采取二位式控制组件，如通/断式二位开关阀控制多种物料传输，和二位控制电机和泵机。气体塔：汽提技术及设备也有改善汽提塔朝着节能、高效方向发展。现在常见汽提塔关键有溢流堰筛板塔和无堰筛板塔, 有堰筛板塔传质传热仅在筛板上进行, 在板间移动时只有传热没有传质, 而无堰筛板塔在塔内一直全部在传质, 现在传热。所以无堰筛板塔效率高于有溢流堰塔，无堰筛板塔塔盘设计也逐步合理科学化, 塔盘厚度, 开孔率在实践中逐步优化, 并被纳入设计体系中。很多无堰筛板塔塔盘是整体装卸, 伴随生产能力提升, 设备 整体装卸很不方便, 现在, 生产能力较大增大汽提塔塔盘, 能够采取可拆卸式塔盘。汽提塔塔顶操作压力也逐步从微正压操作向微负压操作发展, 使得塔顶物料沸腾温度低, 节省了蒸汽却提升了单体脱出效率。为了强化汽提效果, 浆料经过汽提后利用重力作用进入闪蒸罐, 深入汽提, 降温10。所以，本设计采取无堰筛板塔。1.5 防粘釜技术聚合釜防粘釜是聚合生产中最关键工序之一。防粘釜效果好釜, 能有很好传热系数, 能降低所以产生塑化片。防粘釜一直是聚合生产关键工作, 这方面得到了很大发展。首先, 聚合釜表面抛光质量有了很大提升且内件简单化、圆滑化。其次, 经过专用设备使用高效防粘釜剂, 实施聚合釜自动喷涂防粘釜液和自动水冲洗釜。釜涂布和水洗设备分开, 釜内设置双伸缩头自动喷洗高压水枪, 设定双固定或可伸缩涂布设备(如费阀,喷吐环等)。现在, 优异防粘釜技术是冲洗、喷涂和高效防粘釜剂结合体。整个防粘技术过程全部采取DCS自动操作。首先打开蒸汽进料阀喷入适量蒸汽, 用泵将已配制成要求浓度涂壁剂注入蒸汽管路, 借助蒸汽流速使其雾化进釜, 在釜壁形成一层均匀疏油亲水膜, 在聚合过程中此膜有效地预防有机相和釜壁接触, 从而起到防粘釜作用。为了达成很好涂壁效果, 对于喷涂蒸汽, 防粘釜剂压力逐步优化, 对于防粘釜剂量也依据釜特点而定。涂壁完成后, 冷却一段时间使防粘釜剂愈加好地粘在釜上,以后用清洗水冲釜以根本冲掉多出防粘剂11。现在中国生产用防粘釜剂关键有意大利黄, 美PVC国红, 英国蓝。经过实践, 意大利黄在防粘釜效果和对产品白度影响方面有利于生产, 但价格较高。为了生产更高质量聚乙烯，产品本设计采取意大利黄防粘釜剂。1.6原料及产品性能氯乙烯 ： CH2=CHCl 分子量 62.50 ，无色易液化气体。液体密度0912lgcm3。沸点-139。凝固点-160。自燃点472。临界温度142。临界压力55.2Pa。难溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮和二氯乙烷。易聚合，能和丁二烯、乙烯、丙烯、内烯腈、醋酸乙烯、两烯酸酯和马来酸酯等共聚。能和空气形成爆炸性混合物，爆炸极限36-264。遇明火、高温有燃烧爆炸危险。 无空气和水分纯氯乙烯很稳定，对碳钢无腐蚀作用。有氧存在时，氯乙烯过 氧化物，它可和水生成盐酸从而腐蚀设备，过氧化物还能够使氯乙烯产生自聚作用。长距离 运输时应加入阻聚剂氢醌。PVC树脂：密度1.4；工业品是白色或浅黄色粉末；低分子量易溶于酮类、酯类和氯代烃类溶剂，高分子量则难溶；用于制塑料、涂料和合成纤维等。依据所加增塑剂多少，可制成软质和硬质塑料。前者可用于制透明薄膜（如雨衣、台布、包装材料、农膜等）、人造革、泡沫塑料和电线套层等。后者可用于制板材、管道、阀门和门窗等；含有极好耐化学腐蚀性，但热稳定性和耐光性较差，在100以上或长时间阳光暴晒开始分解出氯化氢，制造塑料时需加稳定及，电绝缘性优良。不会燃烧。磷酸钙别名磷酸三钙：化学式Ca3(PO4)2，分子量310.18。白色无定形粉末。溶于稀盐酸、硝酸、磷酸、乙酸、亚硫酸，生成可溶性酸式磷酸盐，也能溶于铵盐溶液。不溶于水、乙醇和乙醚。熔点1670，密度3.14g/cm3。用于制乳色玻璃、陶瓷、涂料、媒染剂、药品、肥料、家畜饲料添加剂、糖浆澄清剂、塑料稳定剂等。天然矿物叫磷灰石矿，纯品可用氰化钙和磷钠酸溶液作用或用氢氧化钙跟磷酸作用制得。聚乙烯醇：是一个高分子聚合物，无臭、无毒，外观为白色或微黄色絮状、片状或粉末状固体。分子式为（C2H4O）n，絮状PVA假比重为（0.21 0.30）g/cm3，片状PVA假比重为（0.470.06）g/cm3。 聚乙烯醇有很好化学稳定性及良好绝缘性、成膜性。含有多元醇经典化学性质，能进行酯化、醚化及缩醛化等反应。过氧化二碳酸（2乙基己基）酯 ： 本品为无色透明液体，EHP活性氧2.70%，NaCl含量0.20%；相对密度0.964。商品为50%65%甲苯、二甲苯、矿物油溶液；理论活性氧含量4.62%。含量为46%EHP溶液半衰期为40，10.33h；50，1.5h；受热或见光易分解，储运温度15，时间少于3个月。丙酮缩氨基硫脲：为白色片状结晶,熔点179-180。溶于酸,微溶于水和乙醇。用途;丙酮缩氨基硫脲关键用于合成2-（2-异亚丙基肼基）-4-替换基噻唑、2-肼基-4-替换基噻唑及2-（2-替换肼基）-4-替换基噻唑系列抗菌素。如2-（2-甲酰肼基）-4-（5-硝基-2-呋喃基）噻唑,即硝呋噻唑。对壬基苯酚：淡黄色粘稠液体。略有苯酚气味。相对密度0.94-0.95（20/20）。沸点（95%）283-302。不溶于水，略溶于石油醚，溶于丙酮、四氯化碳、乙醇和氯仿。用于制备合成洗涤剂、增湿剂、润滑油添加剂、增塑剂等。由壬烯和苯酚在酸性催化剂存在下缩合而成。1.7 聚合机理1.7.1自由基聚合机理氯乙烯悬浮聚合反应，属于自由基链锁加聚反应，它反应通常由链引发，链增加，链终止，链转移及基元反应组成。 链引发 过氧化物引发剂受热后过氧链断裂生成两个自由基:初级自由基和VCM形成单体自由基。 链增加 单体自由基含有很高活性，所以打开单体双键形成自由基，新自由基活性并不衰减，继续和其它单体反应生成更多链自由基。 链终止 聚合反应不停进行，当达成一定聚合度，分子链己足够长，单体浓度逐步降低，使大分子活动受到限制，就会大分子失去活性即失去电子而终 止和其它氯乙烯活性分子反应。终止有偶合终止和歧化终止。 l)偶合终止 两个活性大分子自由基相遇时，两个自由基头部独立电子对配对形成共价键所形成饱和大分子叫偶合终止。 2)歧化终止两个活性大分子自由基相遇时，其中一个自由基夺取另一个自由基上氢原子而饱和，另一个高分子自由基失去一个氢原子而带有不饱和基团，这种终止反应方法叫双基歧化终止。有时活性大分子自由基和金属器壁中自由电子结合而终止，即形成粘釜。链转移 在氯乙烯聚合反应中，大分子自由基能够从单体，溶剂，一个氯原子或氢原子而终止，失去原子分子将成为自由基，引发剂或大分子上夺取继续进行新链增加反应。包含向单体氯转移、向溶剂链转移、向引发剂链转移、向大分子。1.7.2链反应动力学机理 链反应动力学来看，依据转化率可分为三阶段： 转化率5%阶段。聚合反应发生在单体相中，因为所产生聚合物数量甚少，反应速度服从经典动力学方程，聚合反应速度和引发剂用量平方根成正比，当聚合物生产量增加后，则聚合速度因为kt降低而发生偏差。 转化率5%65%阶段。聚合反应在富单体和聚氯乙烯单体凝胶中间是进行，而且产生自动加速现象。其原因在于链终止反应关键在两个增加大分子自由基之间进行，而她们在粘稠聚合物单体凝胶相扩散速度显著降低，所以链终止速度减慢，所以聚合速度加紧，展现自动加速现象。 转化率65%阶段。转化率超出65%以后，游离氯乙烯基础上消失，釜内压力开始下降，此时聚合反应发生在聚合物凝胶相中，因为残余氯乙烯逐步消耗，凝胶相得粘度快速增高，所以聚合反应速度仍继续上升，大到最大值后逐步降低。当聚合反应速率低于总反应速率以后，使反应终止。1.7.3 成粒机理和颗粒形态相关氯乙烯悬浮聚合过程生成多孔性不规整理论解释，认为成粒过程分为两部分；单体在水中分散和发生在水相和氯乙烯水相界面发生反应，此过程关键控制聚氯乙烯颗粒大小及其分布。在单体液滴内和聚氯乙烯凝胶相内发生化学和物理过程，此过程关键控制所得聚氯乙烯颗粒形态。 在聚合反应釜中液态氯乙烯单体在强力搅拌和分散剂作用下，被破碎为平均直径3040m液珠分散于水相中，单体液珠和水相得界面上吸附了分散剂。当聚合反应发生以后，界面层上分散剂发生氯乙烯接枝聚合反应，使分散剂活动性和分散保护作用降低，液珠开始因为碰击而合并为较大粒子，并处于动态平衡状态。此时单体转化率约为4%5%。当转化率深入提升，达成20%左右后，因为分散剂接枝反应色深入，能够阻止粒子碰击合并，所以所得聚氯乙烯颗粒数目开始处于稳定不变状态，所以以后搅拌速度对于产品平均粒径不再发生影响。最终产品粒径在100180m范围，个商品牌号粒径个有其具体范围，取决于生产聚氯乙烯树脂用途、分散剂类型、用量和反应起始阶段搅拌速度等参数。通常是使用分散剂浓度高，则易得空隙率低（10%）圆球状树脂颗粒，尤其是使用明胶作为分散剂是，其影响最为显著。因为地孔隙率树脂反应结束后，脱除残余单体较困难，而且吸收增塑剂速度慢，难以塑化所以逐步淘汰。产品平均粒径因不一样用途而有所不一样要求：用于生产软质制品聚氯乙烯树脂平均粒径要求低些在100130m左右；用于生产硬质制品者要求在150180m范围；分子量较低牌号则要求在130160m范围。此数据不能绝对化，因工厂生产条件不一样而有所不一样。转移。1.8影响聚合及产品质量原因 原因有搅拌、分散剂、聚合温度等,结合树脂成粒过程等。 搅拌：在悬浮聚合过程中,搅拌对聚氯乙烯树脂颗粒形态影响关键表现在影响PVC树脂粒径及分布、孔隙率等,但搅拌作用和分散剂性质相互影响、相互补充。增加搅拌度将使悬浮分散体系内液滴变细,PVC树脂平均粒子变小,但搅拌强度过大,又将促进体系内液滴碰撞聚并,使PVC树脂平均粒径变大。PVC树脂平均粒径和搅拌转速关系曲线呈马鞍形。伴随搅拌转速增加,能使聚氯乙烯树脂初级直径变小,孔隙率增加,吸油率增大。 分散剂：在搅拌特征固定条件下,分散剂种类、性质和用量则成为控制树脂颗粒性关键原因。在聚合过程中,分散剂影树脂颗粒宏观微观两层次成粒。就宏观而言,要求分散剂应含有降低单体和界面张力,以利于VCM分散和保护滴或颗粒,降低聚并。单一分散剂较难同时满足上两方面要求,为制得颗粒规整、粒度分布中,既疏松表观密度又适合聚氯乙烯脂,往往将两种和两种以上分散剂复适用。其中一分散剂以降低界面张力、提升散能力为主,另一则确保有足够保能力。有时为了满足特殊性能要求,在此础上再添加油溶性辅助分散剂或表面活剂,调整分散剂在VCM中分配系数,使散剂作用深入到颗粒微观层次12。 聚合温度：在VC悬浮聚合中不存在链转移剂时,聚氯乙烯分子量几乎取决于聚合温度,根据生产树脂牌号要求,聚合温度通常在4565范围内选择。在较高温度下聚合,树脂粒径增加减慢,最终平均粒径减小。聚合温度对聚氯乙烯树脂颗粒形态影响关键表现在温度对PVC树脂孔隙率有影响。聚合温度低,形成树脂结构较疏松；高温下聚合因为初级粒子熔合成团和初级粒子聚集体紧密堆砌排列,从而制得PVC树脂孔隙率较低,这是因为伴随聚合温度升高,初级粒子变少,熔结程度加深,粒子呈球形,而聚合温较低时,则轻易形成不规则聚结体,从而使孔隙率增加。经过以上理论了解愈加深了对聚合反应了解。 汽提控制影响：汽提工艺关键影响聚氯乙烯树脂中单体残留量和杂质粒子数等指标。所谓聚氯乙烯树脂残留VCM含量是指聚氯乙烯树脂之中所吸附或溶解未聚合VCM,因为VCM和聚氯乙烯大分子结构,造成相互间含有较大亲和力,这也是残留VCM难以完全脱除原因。1.9工艺步骤叙述1.9.1加料系统 (1) VCM贮存和加料：从VCM车间运输来新鲜单体VCM，经过过滤器（1）进入VCM贮槽（2）中贮存，同时由VCM回收工序往返收VCM贮存在回收VCM贮槽（7）中。用VCM泵（3）连续从回收贮槽抽料、并经过VCM加料过滤器（5a，b）过滤，循环回收到VCM贮槽（7）中。目标是保留VCM加料压力，使VCM不汽化，以避免再加料时损坏流量计。加料时（4）泵先加回收单体，（6）泵后加新鲜单体，回收和新鲜单体有一定配比。(2) 脱盐水贮存和加料：冷脱盐水（来自界区）经计量进入冷脱盐水贮槽（13）中或热脱盐水贮槽（17）中。冷脱盐水经加热器（15）加热到要求温度后进入热脱盐水贮槽（17）中，待加料用，该槽有温度范围或液位低时聚合釜不能入料。加料时，依据聚合温度要求把冷热脱盐水混合，用冷脱盐水加料泵（14）和热脱盐水加料泵（18）打入聚合釜中，混合温度在两泵出口汇总管处由冷、热脱盐水量来调整。(3) 注入水和冲洗水加料：注入水泵（20），从冷脱盐水贮槽（13）抽水向各脱盐水用户供水，泵出口压力2.1Pa用于聚合釜轴封、浆料泵（46）、块料破碎机（48）等。此泵有稳压系统，另外该泵出口脱盐水还用于聚合釜注入水，比确保釡内容积恒定。冲洗水泵泵出口压力1.1MPa，用于冲洗管理，并为助剂配制提水，同时为冲洗水增压泵（16）提供水及设备冲洗水，冲洗水泵水经冲洗水增压泵（16）增压后向聚合釡（42）、回收分离器（54）、汽提加料槽（61）等提供1.4 MPa冲洗水。(4) 助剂配制及加料： 缓冲剂系统缓冲剂是在配制槽（37）中配制，配制时需1530分钟，不设单独贮槽，加缓冲剂时，计算机程序关闭循环线，打开充料伐，经（38）充装泵，将缓冲剂加到称重槽（39）中到要求时间用加料泵（40）加入到聚合釜（42）中，同时重新使用循环系统使缓冲剂配制槽中物料续循环。 分散剂系统 本设计采取两种分散剂混合使用。 分散剂A：分散剂在配制槽（31）中配制，分散剂加料时，先将分散剂打入计量槽（此时循环已停），达成定量后，开启循环系统，同时计量槽中分散剂用充装泵（36）打入聚合釜。分散剂B：配置过程如分散剂（I），然后将配制好分散剂（II）放入分散剂贮槽（33）中单独贮存，一样有个冷冻盐水冷却并用充装泵（34）循环。此溶液搅拌较强烈，以防分散剂分离。 调整剂配制调整剂在有局部搅拌调整剂贮槽（9）内贮存，加料时用调整剂充装泵（10）计量加入聚合釜（42），此管线带压无需冲洗。 引发剂系统引发剂在引发剂配制槽（25）中配制，配制合格后放入引发剂贮槽（26）中贮存待用。引发剂贮槽（26）用冷却水冷却到要求低温，搅拌并用循环泵（27）打循环。加引发剂时，先由贮槽（26）放到引发剂称重槽（28）中，然后用加料泵（29）定量加入聚合釜（42）内。 终止剂系统终止剂在带搅拌和排空装置不锈钢容器（11）中配制，先将定量脱盐水和NaOH加入到终止剂配制槽（11）中，开动搅拌后将定量终止剂加入到配制槽（11）中，当聚合达成要求转化率时，需加终止剂。加终止剂时，按要求程序，用终止剂充装泵（12）从终止剂贮槽（11）中抽出，配方量终止剂经计量后从注入管加入聚合釜，加终止剂时应关闭注入水切断阀，加完终止剂后应关闭聚合釜终止剂阀及终止剂泵出口阀，停泵。事故终止剂NO，在停车或停电等紧急情况下加入聚合釜、快速终止聚反应。 涂壁系统涂壁剂溶液在配制槽（22）中按要求配方进行配度和贮存。聚合出料完成后，用高压水（14Kg/2 G）冲洗釜90秒钟，废水用浆料泵（43），打至废水贮罐（57）中，洗涤后进行涂壁操作。1.9.2聚合系统 聚合： 若聚合釜打开过釡盖，则需抽真空真空度为710mmHg柱，将缓冲剂加到脱盐水总管内，然后用脱盐水把缓冲剂带入到聚合釜。脱盐水开启后，加入VCM、开动搅拌，当脱盐水和VCM加完后，釜内温度应靠近聚合温度，继续搅拌一定时间，使VCM液滴在水中形成，然后加入分散剂，继续搅拌一定时间，以确保分散体系形成，最终加入引发剂，使聚合反应开始。 聚合反应开始后，向挡板通入冷却水并达成最大流量，然后向夹套中通入冷却水，并保持反应温度，冷却水流量由计算机依据聚合釜上、中、下温度控制，同时计算机计算出反应放出热量，并和聚氯乙烯聚合动力浮模型理论计算值比较，计算出VCM到PVC转化率。 聚合反应开始后，两股注入水应加入聚合釜，以确保釡内容积恒定，一股注入水来自聚合釜搅拌器轴封衬套、另一股由釡顶注入。 聚合反应终点，可依据反应时温度或测定单体转化率及依据压力降来确定，通常按压力降来确定，当聚合反应抵达终点时，定量终止剂将自动加入到聚合釜内以终止聚合反应。出料结束后，用1.4Mpa水冲洗后即可即可进行涂壁操作准备。1.9.3回收系统（1）浆料汽提系统由汽提塔浆料槽（47）底部来浆料，经块料破碎机（48）破碎后，用汽提塔供给泵（49）经板式换热器（50