物料衡算--年产60000吨悬浮法生产聚氯乙烯生产车间设计

一、工艺流程概述1.原料准备：将乙烯气体通过氯化反应和氯化工艺制备成氯乙烯。

2.聚合反应：将制备好的氯乙烯与过氯化钴等催化剂进行聚合反应，生成聚氯乙烯。

3.精炼和提炼：通过卸料和提炼过程，除去聚合反应产生的杂质和残留催化剂。

4.融化加工：将精炼和提炼后的聚氯乙烯经过加热和融化，通过挤出、注塑、吹膜等加工工艺，制成各种产品。

5.产品检验：对融化加工后的产品进行物理性能和质量的检验。

6.包装和出库：将合格的产品进行包装，并出库销售。

二、关键设备的选择和工艺参数的确定1.氯化塔：采用液氯氯化法，选择高效的氯化塔设备，保证氯化反应的高效进行。

2.反应釜：选择适当规格的不锈钢反应釜，对聚合反应进行控制。

3.蒸馏塔：选择具有高效蒸馏性能的蒸馏塔，进行精炼和提炼过程。

4.挤出机、注塑机、吹膜机等加工设备：选择具有高效和稳定性能的加工设备，满足产品加工要求。

5.检测仪器：选择高精度的物理性能和质量检测仪器，确保产品符合标准要求。

三、安全措施和环保要求1.氯气泄漏报警和处理系统：设置氯气泄漏探测器，在发现泄漏情况时及时报警，并启动处理系统进行处理，保证车间人员的安全。

2.废气处理系统：设置废气处理设备，对产生的废气进行处理，减少对环境的污染。

3.废水处理设施：建立废水处理系统，对产生的废水进行处理，达到排放标准。

4.严格操作规程和个人防护措施：制定严格的操作规程，包括操作流程、操作要求等，并提供个人防护装备，提醒员工遵守相关安全规定。

5.废弃物处理：建立废弃物分类处理系统，对废弃物进行分类、包装和处理，减少对环境的影响。

四、能源消耗和优化1.合理规划车间布局和设备布置，减少能源输送、损耗和消耗。

2.对设备进行定期检修和维护，保持设备运行的稳定性和高效性，减少能源的浪费。

3.提高工艺参数的优化，减少生产过程中能源的消耗。

4.引入智能化管理系统，对能源消耗进行实时监控和调整，达到最佳的能效。

总结：年产万吨聚氯乙烯车间的工艺设计需要考虑原料准备、聚合反应、精炼和提炼、融化加工、产品检验以及包装和出库等环节。

年产万吨聚氯乙烯车间工艺设计1. 引言本文档旨在对年产万吨聚氯乙烯(PVC)车间的工艺设计进行详细说明。

PVC是一种重要的合成树脂，广泛应用于建筑材料、电线电缆、塑料制品等领域。

设计一个高效、稳定和可持续发展的车间工艺对于确保产品质量和提高生产效率至关重要。

2. 工艺流程2.1 原料准备PVC的主要原料包括乙烯、氯乙烯和氢氯酸等。

原料准备阶段需要对原料进行储存、提供和混合。

储存区域应具备良好的通风和防火设施，确保原料的安全性和稳定性。

2.2 反应PVC的生产主要通过聚合反应完成。

聚合反应要求严格的温度控制、压力控制和触媒添加。

反应釜设备应具备高效的加热和冷却系统，以确保反应的可控性和高效性。

2.3 分离和磺化在聚合反应完成后，需对产物进行分离和磺化处理。

分离过程主要通过卸料和过滤等方式进行，确保分离效果良好。

磺化处理则需通过控制温度和添加磺化剂等手段，使产物获得所需的性质和品质。

2.4 硫化经过分离和磺化处理后的产物需要进行硫化反应，以提高PVC的机械性能和耐候性。

硫化过程需要控制温度、压力和硫化剂的添加量，确保硫化反应的完全性和一致性。

2.5 润滑和加工硫化后的PVC需要进行润滑处理，以增强其流动性和加工性。

润滑处理一般通过添加润滑剂，同时需要控制温度和混合速度，以确保润滑剂均匀分布。

之后，PVC可进行成型、挤出、注塑等加工方式，制成最终的产品。

3. 设备需求为了实现年产万吨聚氯乙烯的目标，车间需要配置以下主要设备：•反应釜：高效的反应釜能够提供良好的加热和冷却系统，满足反应过程的要求。

•分离设备：包括卸料和过滤设备，能够实现有效和高效的分离过程。

•磺化设备：具备精确的温度控制和添加磺化剂的能力，以实现良好的磺化效果。

•硫化设备：提供准确的温度和压力控制，确保硫化反应的完全性和一致性。

•润滑设备：包括润滑剂添加设备和混合设备，能够实现均匀的润滑处理。

4. 安全和环境考虑在设计车间工艺时，安全和环境因素是非常重要的考虑因素。

附二：热量衡算（1）聚合釜(进料温度按20℃计算).A所处理的物料带入聚合釜的热量Q120℃时,VCM:Cp=0.350kcal/kg℃水: H=20.04 kcal/kg℃1=(40400) ⨯0.350⨯20=282800kcal (助剂全部以VCM计算) VCM: Q12=（48358）⨯20.04= 969094kcal水： Q1=282800kcal+969094kcal=1251894kcal所以：Q1B反应热效应Q2反应热：13274161cal/kg=258126kcalQ3（离开物料，温度以50℃计算） C所处理物料带出聚合釜的热量 Q550℃时 PVC： Cp=0.44 kcal/kg℃水： H=50.99 kcal/kg℃VCM： Cp=0.368 kcal/kg℃1=40298⨯0.44⨯50⨯0.90=797900kcalPVC： Q43=48358⨯50.99=2465774kcal水 : Q43=(4030+106.8)⨯0.368⨯50=76117 kcalVCM: Q4所以Q=76117+2465774+797900=33399791 kcal5E设备上消耗的热量 Q(初始温度计为20℃)4=0.11 kcal/kg℃设备估计自重为38050 kg材料选用钢,其热熔CP所以Q=80000⨯0.11⨯30=264000kcal5F搅拌带进的热量 Q6根据有关文献估计值为258126 kcalG夹套循环水带走的热量Q6=Q3+Q4+Q5Q1+Q2+Q6所以Q3=11417990 kcal表2-1聚合釜热量平衡表（2）沉析槽:A物料带入热量-----Q1 (进料温度以50℃计)50℃时: PVC： Cp=0.44 kcal/kg℃水： H=49.99 kcal/kg℃VCM: Cp=0.368kcal/kg℃VCM: Q11=(2503.2+67)⨯0.368⨯50=47291.7kcalPVC：Q12=22303.5⨯0.44⨯50=490677kcal水 : Q13=(38639+52.2) ⨯49.99= 1934173.1kcal所以Q1= Q11+ Q12 + Q13=3343584kcalB蒸汽加热带入热量-----Q2Q2=2081555 kcal(祥见物料平衡表)C物料带出热量----- Q3(设计出料温度为75℃)75℃时: PVC： Cp=0.44 kcal/kg℃水： H=75 kcal/kg℃VCM(汽): Cp=0.232kcal/kg℃所以 PVC：Q31=(35726+149.43+42.6)⨯75⨯0.44=1183889kcal(包括纯碱和助剂)水 : Q32=(48828+3903+58.9)⨯75=3959242.2kcalVCM: Q33=17.96⨯0.232⨯75=310kcalQ3= Q31+ Q32+ Q33=5143441 kcalD加热沉析槽的热量-----Q4(初温以20℃计算)33000⨯0.11⨯(75-20)=199650 kcal表2-2 沉析槽热量平衡表（3）汽提：A.物料带入热量-----Q1（温度以95℃计算）95℃时：水： H=95.07 kcal/kg；PVC：CP=0.44 kcal/kg℃则：PVC: Q11=hrkcal/2622759544.0)22.264.1064.1044.96.7914(=⨯⨯++++水: Q22=11695⨯95.07=877125 hrkcal/所以: Q1= Q 11+ Q 22=1139469hr kcal /B.塔底蒸汽带进的热量：（塔底温度以105℃计算）----- Q2 105℃时:H (水蒸汽)=640.9 kcal/kg; 则:hr kcal Q /15217539.6404.23742=⨯=C.VCM 带走的热量(温度以95℃计算)------Q3 95℃时:VCM(气态) C P =0.236kcal/kg.K Q3hr kcal /278)27395(236.02.3=+⨯⨯=D.物料带走的热量：（出料温度以95℃计算）-----Q4 Q 41hr kcal /1279119504.14069957.95=⨯⨯= Q 42hr kcal /3921759544.07875=⨯⨯=所以：Q4hr kcal /13530459217531279119 =+= E.塔顶冷凝器带走的热量：-----Q5 由热量平衡计算：54321Q Q Q Q Q ++=+hr kcal Q /13779025=表2-3汽提塔热量平衡表（4）干燥过程: (闪蒸干燥)A 、物料带入热量Q1（设60℃为进料温度） 40℃时，水：H=59.55Kcal/Kg PVC Cp=0.44 Kcal/Kg ℃所以，水 Q1=59.55小时cal/1175505.1959K =⨯PVC Q2=7835.6小时ka/l 20686060440K 。

摘要聚氯乙烯是五大通用热塑性树脂中最有发展前途的品种。

聚氯乙烯常温下为无色，且有乙醚气味的气体，比空气重一倍，微熔于水，易熔于丙酮，乙醇和烃类，易燃，与空气易形成爆炸物。

PVC在光照及氧的作用下，逐渐分解，且老化，聚合物材料表面与空气中的氧作用，氧加速了紫外线对高聚物的降解，分解成氯化氢，形成羟基。

单体纯度高，聚合反应速度快，产品质量好，生产容易控制。

聚氯乙烯是近四十年来发展最快的高分子合成材料之一。

因此，对聚氯乙烯车间的设计显得尤为重要。

本次设计工作主要是对 4.1×107千克/年聚氯乙烯粉末制造车间工艺设计中的聚合釜设计，从聚氯乙烯的发展历程和目前现状入手，对聚氯乙烯工艺形成初步认识。

通过聚氯乙烯工艺操作手册，对设计的装置组成、生产方法、生产制度和工艺参数的选择确定合理的操作规程和指标。

本次工艺设计主要包括物料衡算、热量衡算和设备计算三部分。

按照物料走向，依次对聚合釜、分离系统以及干燥系统做物料及热量平衡计算。

利用整个平衡计算过程中的参数和结论，计算本次设计的主体部分聚合釜设计。

首先要熟悉设备，了解构造。

经过最后核算，本次设计符合预期目标，各项参数均已达标。

关键词：聚氯乙烯；聚合釜；工艺设计IAbstractPVC is the most promising varieties of five common thermoplastic resin.pvc is colorless in the room temperature.There is odor of ether gas.Heavier than air double.Solublein water.Fusible in acetone.Ethanol and hydrocarbon,Flammable,And the air becomes explosive. under the effects of light and oxygen PVC is gradual decomposition.and aging.Polymer material surface and the air of oxygen role , UV impact on the degradation of the polymer by Oxygen accelerated.Decomposed into hydrogen chloride.Formation of hydroxyl.Monomer high purity,Polymerization reaction speedily ,Product′s quality is good .Production is easier to control .In the recently 40 years ,PVC is almost one of the fastest-growing polymer synthetic material.so,PVC on the design of workshop it is particularly important.This designer takes responsibility if makes in the workshop technological design to the 4.1×107kg/year polyvinyl-chloridepowder the polymerization cauldron mence with the polyvinyl-chloride development course and the present situation.Formthe preliminary understanding to the polyvinyl-chloride craft.Through polyvinyl-chloride operating manual of craft.To design composition of installment, production method, productivesystem and craft parameter ,choice reasonable working instruction and target.This design of technological mainly includes the material computation,the heat calculation and the equipment computation altogether three bulks.According to the material trend, in turn to the polymerization cauldron, the separation system as well as the dry system makes the material and the heat balance computation.Make use of the parameter and the conclusion in the entire balance computation process.Calculates the main body to be partial of the design -thecauldron design.First must be familiar with the equipment, the understanding structure.After finally calculates, this design conforms to the anticipated target, each parameter has reached the sign.Key word:polyvinyl-chloride; polymerization cauldron; technological designII目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................. I I 第1章总论 (1)1.1 国内外PVC发展概论 (1)1.2 厂址的选择 (2)1.3 工艺路线及工艺实施方法 (3)1.2.1聚合釜的大型化及其结构和特点 (4)1.2.2生产工艺的密闭化 (5)1.2.3 VCM的回收和汽提 (5)1.4 工艺配方的确定及设备的 (5)1.4.1最佳工艺配方选择 (5)1.4.2 设备的选择 (7)1.4.3 搅拌方式的选择 (8)1.4.4传热方式的选择 (8)1.4.5 干燥器的选择 (9)1.4.6离心机的选择 (9)1.4.7 防粘液配方的研制 (10)1.4.8 釜壁冲洗和防粘液的喷涂技术 (10)1.4.9 高压水清釜技术 (10)1.5 原料及产品的物化性质、规格 (11)1.5.1 氯乙烯单体VCM (11)1.5.2 化学性质 (11)1.5.3 聚合产品聚氯乙烯PVC (12)1.6 聚合机理 (13)1.6.1 反应机理 (13)1.6.2 悬浮体系形成的稳定机理 (14)1.7 影响聚合反应及生产质量的因素 (15)1.8 工艺流程叙述 (16)1.9 设计原则依据及范围 (17)1.9.1设计原则 (17)III1.9.2 设计依据 (17)1.9.3 设计范围及深度 (17)1.10 生产规模 (17)1.10.1 本装置生产规模 (17)1.10.2 设计的开工时间 (17)1.10.3 生产方式 (17)1.11 装置组成 (18)1.11.1 生产过程 (18)1.11.2 辅助生产设施 (18)1.12 生产制度 (18)第2章计算工艺 (19)2.1 物料衡算 (19)2.2 热量衡算 (28)2.2.1聚合釜 (28)2.2.2 沸腾床 (34)2.2.3预热器蒸汽量 (37)2.2.4废气出口温度 (39)2.3 设备计算 (40)2.3.1聚合釜的体积 (40)2.3.2 搅拌器的选型 (41)第3章非工艺部分 (50)3.1车间防火防暴卫生防护措施 (50)3.2车间的照明及来暖通风措施 (50)3.3防静电及防雷措施 (50)3.4 “三废”处理应用 (51)第4章结论 (52)参考文献 (53)致谢 (54)附录 (55)附表A (55)附表B (57)IV1第1章总论1.1 国内外PVC发展概论我国的聚氯乙烯工业自1958年锦西化工厂产3000吨PVC生产装置投产以来,不断发展壮大,已形成一个大、中、小规模并举,布局遍地开花,品种较多并拥有八十年代世界先进水平的工业体系.目前我国的PVC树脂生产厂家有74个,总生产能力达到150万吨,1993年的总产量约为100万吨,仅次于聚乙烯居全国塑料产量的第二位。

悬浮聚合工艺概述1.悬浮聚合工艺概述氯乙烯在室温下是一种气体(沸点—13℃)，但使用时加压成液体。

它具有毒性并跟空气形成爆炸性的混合物（爆炸极限为 3.6—26％(体积)）。

因此在设计VC的贮存或运输设备时必需特别注意。

生产VC时它是比较稳定而不容易聚合的。

然而混入氧能产生氯乙烯的聚过氧化物。

这种过氧化物会分解并引发VC聚合。

因此VC的制造者要设法避免在VC中混入氧。

换句话说，如果氧的混入难以避免，可加入少量稳定剂，通常为苯酚或苯酚的衍生物，它们可以防止单体过氧化，从而抑制聚合作用。

通常加入相当少量的稳定剂(2—10ppm)就足以使含氧的VC稳定而不致发生预先聚合。

因此有时用少量稳定剂来防止长期贮存状态下的VC发生聚合。

在VC用于聚合工艺之树一般是不除去这种稳定剂的。

VC是从大型贮罐(容量达2000t的球罐)通过管道或由公路或铁路的挡车输送到PVC厂的原料罐中的。

因为把所有加到聚合釜中去的VC都转化成PVC是不经济的，所以总是要从釜中回收一定量的VC。

回收的VC返回到VC厂去重蒸馏而后与新鲜的VC混合，或者也可把它用于随后的聚合生产中。

通常采用后者，把利用的回收VC，依其实际所得量大致按比例与新鲜VC混合。

聚合脱除VC 浆料贮存脱水H2O排入下水道干燥包装和贮存VC引发剂图1氯乙烯聚合工艺VC悬浮聚合工艺中，在适宜设计的高压釜内将VC分散在水中而成为液淌，并以自由基引发刑引发聚合，直到80一90％VC转化成PVC。

然后利用所谓的“汽提”工艺从PVC与水的悬浮液中脱除残留的VC。

汽提过的浆料被离心脱水、干燥，然后按照要求存放。

这种工艺流程示意图如图1所示。

2.反应机理氯乙烯的聚合是属于连锁聚合反应。

单体分子借助于引发剂与热或光，吸收了一定的能量而变成活性分子，然后与未经活化的单体分子进行聚合，生成的中间产物仍是活性的，其原有能量并末消失，因此能进一步与另一个未经活化的单体分子进行聚合，这样连续进行下去直到能量消失为止，反应才告终止。

悬浮聚合法年产30万吨聚氯乙烯车间工艺设计摘要本文概述了聚氯乙烯的性质、应用、发展状况、工艺进展以及聚合过程中的影响因素，在此基础上确定了聚氯乙烯悬浮聚合的生产工艺路线和相关参数。

然后在物料衡算、热量衡算的基础上进行了设备选型、车间布置和经济核算。

文中还对防火防爆防雷和三废的处理回收等方案进行了简单的阐述。

最后绘制了带控制点的工艺流程图、主体设备图和车间布置图。

关键词：聚氯乙烯，悬浮聚合，反应釜，工艺设计聚氯乙烯(Poly Vinyl Chloride)简称PVC，下同。

它是由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂，是氯乙烯的均聚物。

PVC为无定形结构的白色粉末，支化度较小。

工业生产的PVC相对分子量一般在5万～12万范围内，具有较大的多分散性，相对分子量随聚合温度的降低而增加；无固定熔点，80～8 5℃开始软化，130℃变为粘弹态，160～180℃开始转变为粘流态；有较好的机械性能，抗张强度60MPa左右，冲击强度5～10kJ/m2；有优异的介电性能。

但对光和热的稳定性差，在100℃以上或经长时间阳光曝晒，就会分解而产生氯化氢，并进一步自动催化分解，引起变色，物理机械性能也迅速下降，在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。

PVC很坚硬，溶解性也很差，只能溶于环己酮、二氯乙烷和四氢呋喃等少数溶剂中，对有机和无机酸、碱、盐均稳定，化学稳定性随使用温度的升高而降低。

PVC溶解在丙酮-二硫化碳或丙酮-苯混合溶剂中，用于干法纺丝或湿法纺丝而成纤维，称氯纶。

具有难燃、耐酸碱、抗微生物、耐磨并具有较好的保暖性和弹性。

目录1绪论 (1)1.1聚氯乙烯简介 (1)1.2聚氯乙烯的发展状况 (1)1.3国内外聚氯乙烯悬浮聚合的工艺进展 (1)1.3.1 国内聚氯乙烯悬浮聚合的工艺进展 (2)1.3.2 国外聚氯乙烯悬浮聚合的工艺进展 (3)1.4聚合工艺实践方法 (5)1.4.1本体聚合生产工艺 (5)1.4.2乳液聚合生产工艺 (5)1.4.3悬浮聚合生产工艺 (5)1.5 悬浮聚合生产工艺的两种操作方法的比较 (6)1.5.1连续式操作 (6)1.5.2间歇式操作 (7)1.6 氯乙烯悬浮聚合生成聚氯乙烯过程中的影响因素 (7)1.6.1纯水的影响 (7)1.6.2乙炔的影响 (7)1.6.3高沸物的影响 (8)1.6.4聚合体系中氧的影响 (8)1.6.5聚合体系中铁的影响 (8)1.6.6分散剂的影响 (8)1.6.7引发剂的影响 (9)1.6.8涂釜剂的影响 (9)1.6.9调节剂的影响 (9)1.6.10聚合温度的影响 (9)1.6.11无机添加剂的影响 (9)2 本设计的工艺流程和相关参数的设定 (11)2.1本设计拟采用的方法 (11)2.1.1生产方法 (11)2.1.2反应机理 (11)2.2本设计拟采用的工艺条件 (11)2.2.1聚合釜的选择 (11)2.2.2氯乙烯单体回收冷凝系统 (13)2.2.3气提系统 (14)2.2.4离心系统 (14)2.2.5P V C树脂的干燥系统 (15)2.3工况温度的选择 (15)2.4 本设计拟采用的生产工艺路线和工艺参数 (16)2.4.1生产工艺路线 (16)2.4.2主要工艺参数 (16)2.4.3工艺流程图 (17)3物料衡算 (18)3.1有关设计参数设定 (18)3.2本工艺的配方 (18)3.3聚合釜的物料衡算 (18)3.3.1物料平衡图 (19)3.3.2反应前后各物质的质量计算 (19)3.3.3物料衡算表 (19)3.4混料槽的物料衡算 (20)3.4.1物料平衡图 (20)3.4.2混料前后各物质的质量计算 (21)3.4.3物料衡算表 (21)3.5汽提塔的物料衡算 (21)3.5.1物料平衡图 (21)3.5.2 汽提前后各物质的质量计算 (22)3.5.3 物料衡算表 (23)3.6 离心部分的物料衡算 (23)3.6.1 物料平衡图 (24)3.6.2 离心前后各物质的质量计算 (24)3.6.3 物料衡算表 (24)3.7 气流干燥部分的物料衡算 (24)3.7.1 物料平衡图 (25)3.7.2 干燥前后各物质的质量计算 (25)3.7.3 物料衡算表 (25)3.8 沸腾干燥部分的物料衡算 (25)3.8.1 物料平衡图 (25)3.8.2 干燥前后各物质的质量计算 (26)3.8.3 物料衡算表 (26)3.9 筛分部分的物料衡算 (26)3.9.1 物料平衡图 (26)3.9.2 筛分前后各物质的质量计算 (26)3.9.3 物料衡算表 (26)3.10全过程物料衡算 (27)3.10.1 间歇操作过程物料衡 (27)3.10.2 连续操作过程物料衡算 (27)4 能量衡算 (29)4.1 热量衡算方程 (29)4.2 聚合釜的热量衡算 (29)4.2.1 有关参数的选择 (29)4.2.2 春季时聚合釜热量衡算 (30)4.2.3 夏季时聚合釜热量衡算 (31)4.2.4 秋季时聚合釜热量衡算 (32)4.2.5 冬季时聚合釜热量衡算 (33)4.3 汽提塔的热量衡算 (34)4.4 汽流干燥部分的热量衡算 (34)4.4.1 气流干燥部分的相关数据 (35)4.4.2 热量衡算 (35)4.5 沸腾干燥部分的热量衡算 (34)4.5.1 相关数据的选择和设定 (39)4.5.2 热量衡算 (40)5 设备选型 (45)5.1 聚合釜的选择 (45)5.1.1 釜外型尺寸及内部构件辅助设备的参数 (45)5.1.2 聚合釜台数及设备后备系数的计算 (45)5.1.3 聚合釜外形尺寸的设计 (46)5.1.4 搅拌装置的设计 (47)5.1.5 工艺管口的设计 (47)5.2 混料槽的选择 (49)5.3 汽提塔的选择 (49)5.3.1 塔尺寸及塔的特性参数 (49)5.3.2 操作工艺条件 (50)5.3.3 气提塔的数量 (50)5.4 离心机的选择 (50)5.5 气流干燥床的选择 (51)5.6 沸腾干燥床的选择 (52)5.6.1 适宜操作气速的计算 (52)5.6.2 沸腾床和挡板高度的计算 (53)5.6.3 分布板结构设计 (54)5.7 换热设备的选型和工艺计算 (55)5.7.1 气提塔中螺旋板换热器设计 (55)5.7.2 沸腾干燥中空气预热器设计 (57)5.8 流体输送机械的选型设计 (57)5.9 贮罐的选型和工艺设计 (57)5.9.1 原料氯乙烯单体的贮罐设计 (57)5.9.2 原料氯乙烯计量罐设计 (59)6 厂址选择及车间布置设计 (60)6.1 厂址选择的依据和原则 (60)6.2 车间厂房布置 (60)6.2.1 车间厂房布置的原则 (60)6.2.2 车间厂房结构设计 (61)6.2.3 车间各部分组成及布置要求 (61)6.3 车间设备布置 (62)6.3.1 车间设备布置的原则 (62)6.3.2 车间设备布置的要求 (63)6.4 本设计的车间布置 (65)7 技术经济 (67)7.1 技术经济分析概述 (67)7.2 主要技术经济指标 (67)7.3 投资估算 (67)7.3.1 总投资费用估算 (67)7.3.2 成本估算 (68)7.3.3 收入、税收和利润 (70)7.3.4 经济评价 (71)8 安全操作、三废防治和环境保护 (73)8.1 厂内的防火、防爆措施 (73)8.1.1 氯乙烯聚合的安全规范 (73)8.1.2 防火防爆措施 (73)8.2 废气防治 (75)8.2.1 废气危害 (75)8.2.2 废气防治措施 (75)8.3 废水防治 (75)8.3.1 废水危害 (75)8.3.2 废水防治措施 (75)8.4 废渣防治 (76)8.4.1 废渣危害 (76)8.4.2 废渣防治措施 (76)9 结论 (77)参考文献 (78)致谢 (81)1 绪论1.1 聚氯乙烯简介聚氯乙烯(Poly Vinyl Chloride)简称PVC，下同。

年产6000吨Φ40软质P V C管材生产车的设计年产6000吨软质PVC管材生产车间的设计（Φ40）2014年7月3日目录第一章项目可行性分析 ....................................... - 2 -1.1项目提出的背景和必要性..................................................................................... - 2 -1.2项目的主要内容..................................................................................................... - 3 -1.3市场分析及产业政策............................................................................................. - 3 -1.3.1市场分析 ........................................................................................................ - 3 -1.3.2符合国家产业政策........................................................................................ - 6 -1.3.3行业准入分析................................................................................................ - 6 -1.4可行性研究结论..................................................................................................... - 8 -第二章工艺流程设计........................................... - 9 -2.1挤出成型（软或硬）聚气乙烯塑料管材............................................................. - 9 -2.2挤出管材流程......................................................................................................... - 9 -第三章配方设计.............................................. - 11 -4.1 计算基准的选取......................................................................................................... - 11 -4.2 物料衡算 .................................................................................................................... - 12 -4.2.1挤出成型工段.............................................................................................. - 12 -4.2.2混合工段...................................................................................................... - 13 -2.2.3粉料中各组分需要量..................................................................................... - 13 -2.2.4物料衡算流程图............................................................................................. - 14 -第五章设备选型............................................... - 1 -5.1 挤出机及辅机的确定与计算....................................................................................... - 1 -5.2 高速混合机的选取与计算........................................................................................... - 2 -5.3 冷混机的选取与计算................................................................................................... - 2 -5.4 破碎机的选取与计算................................................................................................... - 3 -第六章生产车间布置设计....................................... - 4 -第七章经济效益计算（可选，加分参考） ......................... - 8 -7.1 成本计算 ...................................................................................................................... - 8 -7.1.1原料消耗........................................................................................................ - 8 -7.1.2公用工程........................................................................................................ - 8 -7.1.3工人工资........................................................................................................... - 9 -7.1.4 车间经费 .......................................................................................................... - 9 -7.1.5副产品回收：................................................................................................... - 9 -7.1.6企业管理费..................................................................................................... - 10 -7.1.7 销售费用 ........................................................................................................ - 10 -7.2经济分析..................................................................................................................... - 10 -7.2.1销售收入估算.............................................................................................. - 10 -7.2.2税金与利率计算.......................................................................................... - 10 -7.2.3 经济分析 ........................................................................................................ - 11 -7.2.4 财务评估 ........................................................................................................ - 11 -参考文献- 12 -第一章项目可行性分析1.1项目提出的背景和必要性近年中国塑料管道行业的高速发展主要得益于需求的增长，市政及建筑给、排水管道为塑料管道的主要用途，农用（饮用水、灌排）管道业保持高速增长，市政排污、燃气、供暖、城市非开挖施工、工业、通讯、电力、矿山等行业的塑料管道应用比例也进一步增加。

3000吨/年聚氯乙烯悬浮聚合工艺设计摘要本设计为年产3000吨聚氯乙烯聚合工艺设计，整个设计文件由设计说明书和设计图纸两部分组成。

在设计说明书中，简单介绍了聚氯乙烯的生产现状、发展趋势、性能和主要用途，着重介绍以悬浮聚合法作为聚合的工艺生产方法。

在设计过程中，根据设计任务书的要求，进行了较为详细的物料衡算和热量衡算和聚合釜计算，对设备进行了工艺计算和选型，同时对整个装置进行了简单的技术经济评价。

绘制了相应的设计图纸，设计图纸包括工艺流程图、聚合釜装配图。

关键词：聚氯乙烯，悬浮聚合工艺，干燥，单体，生产工艺AbstractThe design for the 3,000 tons of PVC polymerization process design throughout the design file is composed by two parts of the design specification and design drawings. In the design manual, a brief introduction of PVC production status, development trends, performance, and the main purposes highlighted by suspension polymerization as the polymerization process production methods. In the design process, according to the requirements of the design task book to conduct a more detailed material balance and heat balance and the the polymerizer calculation process calculation and selection of equipment, a simple techno-economic evaluation of the entire device . Drawing of the design drawings, design drawings including process flow diagram of the polymerization reactor assembly drawing.Keywords: PVC ,suspension polymerization process, dry, monomer ,production process目录前言 (1)第1章产品及原料说明 (2)1.1 产品性质及质量标准 (2)1.1.1 名称及其结构 (2)1.1.2 产品性能 (2)1.1.3产品质量标准 (3)1.2 单体氯乙烯（VCM）的性质 (5)1.3聚氯乙烯配方 (6)第2章聚氯乙烯生产工艺流程设计 (7)2.1 聚氯乙烯生产工艺流程简述 (7)2.2 聚氯乙烯生产工艺流程操作步骤 (7)2.2.1 聚合单元 (7)2.2.2 汽提、干燥工序 (8)2.2.3 VC回收工序 (8)第3章物料衡算 (10)3.1 车间物料衡算 (10)3.1.1主要工艺参数 (10)3.1.2 生产任务的计算 (10)3.1.3投入单体的计算 (11)3.2 聚合釜的物料衡算 (12)3.2.2 聚合釜的生产计算 (12)第4章热量衡算 (14)4.1 聚合釜热量衡算 (14)4.1.1 参数设定 (14)4.1.2 混合热和搅拌热的考虑 (15)4.2 回流冷凝器热负荷的考虑 (15)4.3 物料带入聚合釜的热量 (15)4.4 聚合反应放出的热量 (16)4.5 物料带出聚合釜的热量 (16)4.6 反应过程需要加入的热量 (16)4.7 加热水的用量: (16)4.8 冷却水的用量： (16)4.9传热面积 (17)第5章设备工艺设计 (19)5.1 聚合釜的设计 (19)5.1.1 生产周期或生产批数 (19)5.1.2 根据年产量确定每批进料量 (19)5.1.3 选择反应器装料系数 (19)5.1.4 计算反应器体积 (19)5.1.5 聚合釜壁厚的计算 (20)5.2 汽提塔 (20)5.3 混料槽 (20)5.4 离心机 (21)5.5 干燥器 (21)参考文献 (22)前言聚氯乙烯（PVC）是由氯乙烯单体（VCM）均聚或与其他多种单体共聚而制得的合成树脂，聚氯乙烯再配以增塑剂、稳定剂、高分子改性剂、填料、偶联剂和加工助剂，经过提炼、塑化、成型加工成各种材料。

悬浮法生产聚氯乙烯流程设计3000吨/年聚氯乙烯悬浮聚合工艺设计摘要本设计为年产3000吨聚氯乙烯聚合工艺设计，整个设计文件由设计说明书和设计图纸两部分组成。

在设计说明书中，简单介绍了聚氯乙烯的生产现状、发展趋势、性能和主要用途，着重介绍以悬浮聚合法作为聚合的工艺生产方法。

在设计过程中，根据设计任务书的要求，进行了较为详细的物料衡算和热量衡算和聚合釜计算，对设备进行了工艺计算和选型，同时对整个装置进行了简单的技术经济评价。

绘制了相应的设计图纸，设计图纸包括工艺流程图、聚合釜装配图。

关键词：聚氯乙烯，悬浮聚合工艺，干燥，单体，生产工艺AbstractThe design for the 3,000 tons of PVC polymerization process design throughout the design file is composed by two parts of the design specification and design drawings. In the design manual, a brief introduction of PVC production status, development trends, performance, and the main purposes highlighted by suspension polymerization as the polymerization process production methods. In the design process, according to the requirements of the design task book to conduct a more detailed material balance and heat balance and the the polymerizer calculation process calculation and selection of equipment, a simple techno-economic evaluation of the entire device . Drawing of the design drawings, design drawings including process flow diagram of the polymerization reactor assembly drawing.Keywords: PVC ,suspension polymerization process, dry, monomer ,production process目录前言 (1)第1章产品及原料说明 (2)1.1 产品性质及质量标准 (2)1.1.1 名称及其结构 (2)1.1.2 产品性能 (2)1.1.3产品质量标准 (3)1.2 单体氯乙烯（VCM）的性质 (6)1.3聚氯乙烯配方 (8)第2章聚氯乙烯生产工艺流程设计 (10)2.1 聚氯乙烯生产工艺流程简述 (10)2.2 聚氯乙烯生产工艺流程操作步骤 (10)2.2.1 聚合单元 (10)2.2.2 汽提、干燥工序 (11)2.2.3 VC回收工序 (11)第3章物料衡算 (14)3.1 车间物料衡算 (14)3.1.1主要工艺参数 (14)3.1.2 生产任务的计算 (14)3.1.3投入单体的计算 (15)3.2 聚合釜的物料衡算 (16)3.2.2 聚合釜的生产计算 (17)第4章热量衡算 (19)4.1 聚合釜热量衡算 (19)4.1.1 参数设定 (19)4.1.2 混合热和搅拌热的考虑 (21)4.2 回流冷凝器热负荷的考虑 (21)4.3 物料带入聚合釜的热量 (21)4.4 聚合反应放出的热量 (21)4.5 物料带出聚合釜的热量 (21)4.6 反应过程需要加入的热量 (21)4.7 加热水的用量: (22)4.8 冷却水的用量： (22)4.9传热面积 (23)第5章设备工艺设计 (26)5.1 聚合釜的设计 (26)5.1.1 生产周期或生产批数 (26)5.1.2 根据年产量确定每批进料量 (26)5.1.3 选择反应器装料系数 (26)5.1.4 计算反应器体积 (26)5.1.5 聚合釜壁厚的计算 (27)5.2 汽提塔 (27)5.3 混料槽 (27)5.4 离心机 (28)5.5 干燥器 (28)参考文献 (29)前言聚氯乙烯（PVC）是由氯乙烯单体（VCM）均聚或与其他多种单体共聚而制得的合成树脂，聚氯乙烯再配以增塑剂、稳定剂、高分子改性剂、填料、偶联剂和加工助剂，经过提炼、塑化、成型加工成各种材料。

附一：物料衡算在本次设计中，目标是年产60000吨，设计中采用的聚合釜为135M3,操作周期为5小时，聚合时间为4小时。

生产时间为330天，合计7920小时。

每天处理PVC量为：60000吨=181818.2 kg/天330天设总的收率为94%，每天投入VC量为：181818.2/0.94=193430 k每天处理VCM体积为：▼©二193430/910=212.6 M3取水油比为1.2则每天处理的H2O的体积为：V H2O=193430*1.2/1000=232.12 M3每天处理总体积为V总=212.6+232.2=444.8 M3 取整为445 M3反应系数取0.85V=135*0.85=114.75 M3N=445/114.75*4.8=0.81<1采用一台釜即可完成任务.配方采用XJ-2型.则每天进料如表1在全部步骤中，损失分配如下:A、聚合釜部分：进料按配方加入生成PVC 量40298 x 90% = 3 6 2 庄K g 损失PVC 量36268.2 x 1% = 362.68K g向沉析槽出料36286.2 - 362.7 = 35905.5K g 未反应4029.8Kg聚合釜二次进水用量470 KgB 、沉析槽部分沉析槽体积估计为127M 3加入的NaOH 为70L ，共计101.5Kg 。

其中纯的NaOH 重42.63Kg ，水重58.87Kg 。

加热由直接蒸汽加热，根据资料，沉析槽重估计为32902 Kg ，则由下表，可算 出需要加入的热量。

合计热量2081555千卡W =2081555Q.七 3903 K g576假设进入汽提塔前VCM 余量为500 ppm进入汽提塔之前VCM 含量为35905.5 x 500 x 10-6 = 17.96K g 沉析槽脱单为：4029.8-17.96=4011.84Kg 沉析槽物料平衡表如下：热量损失为8%加入蒸汽量为：C、汽提塔部分从该步进入连续生产过程，每小时生产树脂量为60000顿=7575.8K g/小时7920小时其中含水为0.3%，绝干树脂为7575.8K g/小时x0.997 = 7553K g/小时汽提塔进料含绝干树脂为7553 ..x 0.985 = 7914.6 K g/小时0.94汽提塔进料量与沉析槽出料的比例相同，见下表，单位为Kg/小时。

万吨聚氯乙烯车间工艺设计聚氯乙烯（PVC）是一种重要的合成塑料材料，广泛应用于建筑、电子、汽车、医疗等各个领域。

万吨聚氯乙烯车间是一个大型工程，其工艺设计涉及到原料准备、聚合反应、卷取等多个环节。

首先，原料准备是万吨聚氯乙烯车间工艺设计的重要环节。

聚氯乙烯的生产主要依赖氯气（Cl2）和乙烯（C2H4）作为原料，其中氯气是通过电解食盐水来制备。

在工艺设计中，需要设计储气罐和气体输送管道，以确保供气的稳定性和安全性。

乙烯则是通过蒸馏等工艺来提纯和准备。

其次，聚合反应是聚氯乙烯生产过程中的核心环节。

聚合反应是指将氯气和乙烯在一定温度和压力下加入聚合反应器中，由聚合催化剂引发聚合反应，将氯气和乙烯分子进行链状连接，形成聚氯乙烯聚合物。

在设计聚合反应过程时，需要考虑反应温度、压力、反应时间以及搅拌方式等因素，以确保聚合反应的高效性和产物质量的稳定性。

聚合反应结束后，需要将聚合物从反应器中取出，进行加工和卷取。

在万吨聚氯乙烯车间工艺设计中，需要设计合适的聚合物取出装置，包括卧式和立式取出装置，以适应不同规格的反应器和生产能力。

取出装置需要考虑卷绕速度、加工温度、材料输送方式等因素，以确保聚合物的整齐和质量。

此外，还需要设计废气处理系统和废水处理系统，以确保生产过程中产生的废气和废水符合环境保护要求。

废气处理系统主要包括气体净化和尾气排放控制，废水处理系统主要包括废水回用和废水处理等。

在万吨聚氯乙烯车间工艺设计中，还需要考虑设备的选型和布局，以及安全措施的设置。

设备选型需要考虑设备的可靠性、耐腐蚀性以及维修性等因素，布局要合理，以确保生产流程的顺畅和高效。

安全措施包括防火、防爆、防毒等方面，以确保人员和设备的安全。

综上所述，万吨聚氯乙烯车间工艺设计是一个复杂而重要的任务，需要考虑原料准备、聚合反应、加工和卷取、废气废水处理等多个环节，确保生产的高效性、质量和环保性。

结业设计题目: 年产万吨聚氯乙烯生产车间工艺设计院系: 质料科学与工程学院专业: 高分子质料与工程班级:学生姓名:指导西席:论文提交日期： 2011年 6 月 21 日论文答辩日期： 2011年 6月 28日内容摘要本文报告了我国聚氯乙烯产业生产技能的生长进程和目前状况，包罗原料路线、工艺设备、聚合要领等。

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，工艺历程中需要注意的问题，包罗质量影响因素，工艺条件及合成工艺中的种种助剂选择，对聚合工艺历程进行详细的叙述。

并且从物料衡算、热量衡算和设备盘算和选型三个方面进行准确的工艺盘算，对厂址进行了选择，采取了防火防爆防雷等重要步伐，对三废的处理惩罚采取等进行了叙述，画出了整个工艺的流程图。

要害词：聚氯乙烯；生产技能；悬浮法；乙炔法；乙烯法；防粘釜技能；目录第一章总论 (2)1.1 国内外pvc生长状况及生长趋势 (2)1.2 单体合成工艺路线 (4)乙炔路线 (4)乙烯路线 (4)1.3聚合工艺实践要领 (5)本体法聚合生产工艺 (5)乳液聚合生产工艺 (6)悬浮聚合生产工艺 (6)1.4最佳的配方、后处理惩罚设备的选择 (7)配方的选择 (7)后处理惩罚设备侧选择 (8)1.5 防粘釜技能 (9)1.6原料及产物性能 (10)1.7 聚合机理 (11)1.7.1自由基聚合机理 (11)链反响动力学机理 (12)成粒机理与颗粒形态 (13)1.8影响聚合及产物质量的因素 (13)1.9工艺流程叙述 (15)加料系统 (15)聚合系统 (17)浆料汽提及废水汽提系统 (17)1.10厂址的选择 (19)第二章工艺盘算 (20)2.1物料衡算 (20)聚合釜 (20)混料槽 (23)汽提塔 (24)离心机 (27)沸腾床 (28)包装 (29)2.2热量衡算 (30)聚合釜 (30)沸腾床的热量盘算 (35)2.3 设备的盘算及选型 (41)聚合釜 (41)混料槽 (42)汽提塔 (43)离心机 (43)内热式沸腾床的盘算 (44)泵、鼓风机、过滤器 (49)第三章非工艺部分 (52)3.1厂内的防火防爆步伐 (52)3.2车间照明及采暖步伐 (52)3.3防静电，防雷步伐 (53)3.4三废处理惩罚情况 (54)电石渣的处理惩罚 (54)电石渣上清液的处理惩罚 (54)热水的综合利用 (54)尾气的采取利用 (55)转化水洗塔水的采取利用 (55)结束语 ..........................................................错误!未定义书签。

《化工单元操作与聚氯乙烯生产》课程设计课程设计题目：聚氯乙烯生产装置的物料平衡计算及操作工艺优化
设计要求：
1、针对聚氯乙烯生产装置情况，按适当规模选取合适的生产荷重及设计产量。

2、采用适当的方法，对聚氯乙烯生产装置进行热力学计算，并分析化学反应的热效应。

3、建立聚氯乙烯生产装置的物料平衡计算模型。

在此基础上，确定装置各单元操作条件，计算各单元塔板塔底的温度与压力，进而计算出生产过程中每个塔底塔顶的产物收率及质量分数等参数。

4、针对所计算出的每个塔底塔顶参数，对生产过程中各单元操作条件进行优化。

具体地，研究如何调整进料流量、回流比例等条件，以提高产物收率及质量，降低单位产品能耗和原料消耗，提高工艺经济性。

5、撰写课程设计报告，详细记录设计过程、结果和分析过程，阐述设计中的这些关键问题，对学生进行实际聚氯乙烯生产及有关工艺优化问题的综合应用和分析。

设计内容：
一、生产装置的选型与设计
在选取聚氯乙烯生产装置时，需综合考虑原材料、生产能力、化学工艺等因素。

由于本设计是以课程为重点，而非实际生产，故模拟生产时需选取适当比例的产量及荷重。

比如，我们选择了产量为10吨/小时，荷重为100吨/日的聚氯乙烯生产装置。

二、热力学计算及热效应分析
聚氯乙烯生产过程中，要对设备进行热力学计算，了解各单元操作条件，以保证操作安全和有效产出。

在计算时，需考虑化学反应的热效应，例如聚合反应的热效应为负，需要适当降低反应温度降低，并根据反应热效应对设备进行加热或冷却调整。

三、物料平衡计算模型
四、生产过程中各单元操作条件优化
五、撰写课程设计报告。