悬浮法生产聚氯乙烯(年产3万吨)设计说明书

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Kp:链增长反应速度常数 B:引发剂浓度 Ktr:链转移反应速度常数 M:单体浓度 Ki:链引发反应速度常数 P:聚合物浓度 Kt:链终止反应速度常数 F:引发效率(%)

2.3.2聚氯乙烯悬浮法具体工艺流程

氯乙烯单体和软水、引发剂及其他助剂加入聚合釜中,升温发生聚合反应,反应结束后,将釜内悬浮液送到碱处理槽,未反应氯乙烯从碱处理槽排出,经泡沫捕集器送至气柜。将碱处理槽升温进行碱处理生成物,然后将生成物送至离心机进行脱水和冲洗。脱水后的生成物经螺旋输送机送至气流干燥器干燥,再经沸腾床干燥器干燥,干燥好的树脂经滚筒筛过筛,成品经计量包装送至仓库。其主要操作流程如下:

(1) 聚合 悬浮聚合的过程是先将去离子水用泵打入聚合釜中启动搅拌器,依次将分散剂溶液、引发剂及其他助剂加入聚合釜内。然后,对聚合釜夹套内通入蒸汽和热水,当聚合釜内温度升高至聚合温度(50~58℃)后,改通冷却水,控制聚合温度不超过规定温度的正负0.5℃。当转化率达60~70%,有自加速现象发生,反应加快,放热现象激烈,应加大冷却水量。待釜内压力从最高0.687~0.981Mpa时,可泄压出料,使聚合物膨胀。因为聚氯乙烯粒的疏松程度与泄压膨胀的压力有关,所以要根据不同要求控制泄压压力。

未聚合的氯乙烯单体经泡沫捕集器排入氯乙烯气柜,循环使用。被氯乙烯气体带出的少量树脂在泡沫捕集器捕集下来,流至沉降池中,作为次品处理。

(2)碱处理 聚合物悬浮液送碱处理槽,用浓度为36%~42%的NaOH溶液处理,加入量为悬浮液的0.05%~0.2%,用蒸汽直接加热至70~80℃,维持1.5~2.0h,然后用氮气进行吹气降温至65℃双下时,再送去过滤和洗涤。

碱处理的目的:破坏残存的引发剂、分散剂、低聚物和挥发性物质,使其变成能溶于热水的物质,便于水洗清除。

(3)树脂的干燥 聚氯乙烯树脂的干燥方法采用二段干燥法,即气流干燥器与沸腾

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第2章 工艺方案的设计选择与论证

床干燥器结合使用,其中气流干燥器脱除的是树脂上的表面非结合水,沸腾床干燥器脱除的是树脂内部结合水。

(4)脱水与成品 在卧式刮刀自动离心机或螺旋沉降式离心机中,先进行过滤,再用70~80℃热水洗涤二次。经脱水后的树脂具有一定含水量,经螺旋输送器送入气流干燥器,以140~150℃热风为载体进行第一段干燥,出口树脂含水量小于4%;以150~160℃热风吹送至旋风分离器组分离,树脂含水降至1%左右;再送入以120℃热风为载体的沸腾床干燥器中进行第二段干燥,得到含水量小于0.3%的聚氯乙烯树脂。再经筛分、包装后入库。

2.3.3 工艺流程示意图

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第 3 章 典型机器设备选型与论证

3.1 机器设备选型的原则 3.1.1 满足工艺要求

设备的选择和计算必须充分考虑工艺上的要求,力求做到技术上先进,经济上合理,亦即选用的设备能与生产规模相适应,并应获得最大的单位产量;能适应产品品种变化的要求,并确保产品的质量;能降低劳动强度,提高劳动生产率;能降低原材料及相应的公用工程(水,电,气)的单耗;能改善环境保护,设备制造较易,材料易得,操作及维修保养方便。

设备选择时,要能完全满足上述方面的条件是相当困难的,但一定要参照上述几个方面对拟采用个设备进行详尽地比较,并拿出最佳的方案来。

3.1.2 设备成熟可靠

作为工业生产,不允许把不成熟或未经生产考验的设备用于设计。设计中所选用的设备不但技术性能要可靠,设备材质也要可靠。对从国外引进的设备,同样必须强调设备及其所采用材质的可靠性,特别对生产中的关键设备,一定要在充分调查研究和对比的基础上,作出科学的选定。

3.1.3 尽量采用国产设备

在设备选型时应尽量采用国产设备,这样不仅可以节约外汇,而且可以促进我国机械制造工业的发展。当然根据条件和可能,引进少量进口装置或关键设备也是不要的,但同样必须坚持设备先进可靠,经济合理,并应考虑在引进的基础上如何消化吸收以及仿制工作。

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第3章 典型机器设备选型与论证

3.2 典型设备选型 3.2.1 聚合釜

聚合釜是PVC生产中的关键设备,聚合釜技术水平的提高保证了先进的生产工艺得以实现。在小型釜时期,其容量为十几立方,釜体的材质是搪瓷釜和不锈钢釜并存的,以釜壁光洁、粘釜较轻、造价低廉而优于不锈钢釜。其后不锈钢釜的抛光技术有所改进,粘釜问题在应用了涂布、高压水清釜技术后有所缓解,由于复合钢板造价低,易于加工,可向大型化发展,并具绝对优势。

现在国内运用广泛的的聚合釜主要是容积为70m3的聚合釜,该种聚合釜技术非常成熟,是不用釜顶冷凝器的最大的聚合釜,可控性高,生产强度大。

国产70m聚合釜的技术特性见下表所示:

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项目 全容积/m3 物料名称 设计压 釜体 夹套 70.2 VC,H2O,等 力 2.06 H2O 0.749 r* s# b /MPa 设计温度93 882 D. q5 /℃ 主体材料 16MnR+SUS304 16MnR/10/Q235-A) ~! x1 o. M5 t+ U' w 容器类别 传热方式 Ⅲ 半管夹套+内冷管! v8 K7 s3 O# i) b* ~ 传热面积 夹套70,内冷管19 }\ /m3 设备净重/kg 516602 J; K7 I: L9 g4 16

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