毕业设计(论文)-年产20万吨PVC管塑料加工厂工艺设计

第1章总论1.1 概述PVC管材作为科技发展的产物之一，在日常生活中触目可及。

聚氯乙烯(PVC)管材问世于上世纪三十年代，到五十年代已具有相当的规模，至今其产销量一直处于各种塑料管的首位。

PVC管材的优异性能及显著的经济效益，使它在建筑、矿山、农田、污水排放等众多领域内广泛的应用，特别是八十年代以来，PVC管材的加工技术水平进一步提高，使各种PVC管材不断涌现，应用领域不断扩大。

1.1.1 PVC管的发展历程上世纪四五十年代，欧洲人开始推广塑料管材的使用。

在欧洲，1980年到1990年塑料管产量的增长率为8%，1986年欧洲塑料管总需求量为213.4万吨，1998年增长到346.5万吨，年均增长率为5.2%，超过同期国民经济增长速度。

到2001年，产量已达360万吨，其中PVC管材约占60%。

截止到2009年底，欧洲塑料管的需求量居世界首位[1]。

美国也是推广塑料管材较早的国家之一，1985年塑料管材的产量约为160万吨，1999年产量已达360万吨，其中PVC管材约占78%。

到2009年，美国的塑料管产量已超过400万吨，其中PVC管材占总产量的75%以上。

我国聚氯乙烯管道系统起步于20世纪50年代，但是在改革开放前一直和国际上有很大差距。

80年代以后开始引进国外先进技术，逐步建立起UPVC管道系统的完整体系。

我国第一根UPVC扩口管材是于1983年在沈阳诞生。

1983年到1994年，我国PVC管材、管件的发展速度极慢，其产量仅为19.5万吨；1996年的产量为24万吨，PVC管材在“九五”期间真正开始得到迅猛的发展，期间一些年生产能力在5万吨以上的工厂陆续建成投产，万吨以上生产规模的PVC管材工厂已达30多家[2]。

规模在0.5-1万吨的厂家也有60余家。

到1999年底，全国塑料管生产线约有2000余条，其中引进设备约占15%。

此时，我国各种塑料管材的生产能力超过165万吨/年，而其中PVC管材占50%以上。

孟山都公司采用气相流化床氧氯化工艺，以氯化铜和磷酸钾的催化剂，单程转化率可达97%外。
VCM的聚合工艺国外PVC生产厂家普遍采用大釜技术和高效的防粘釜工艺，实现密闭加出料，除此之外，还对VCM悬浮工艺进行改进，实施“倒加料”（即无离子水→全部VCM→无离子水）“热水加料”等工艺；改变搅拌工艺；变温聚合等手段提高产能及树脂质量。
第五章设备型计算44
5.1石墨冷凝器的造型计算44
5.1.1求取平均温度差44
5.1.2确定传热面积和传热系数44
5.1.3利用给热系数验算K值45
5.1.4最后确定K值和传热面积49
5.2转化器的选型计算49
5.2.1传热面积的计算49
5.2.2催化剂的装填量50
第六章车间厂房布置设计52
6.1厂房布置设计的条件加依据52
1.1.3聚氯乙烯的性质与性能
聚氯乙烯（polyvinylchloride，简称PVC）是由氯乙烯单体（vinylchlo-ride monomer,简称VCM）聚合而成的高分子化合物，它的结构式是：
国内工业生产的通用聚氯乙烯树脂平均聚合度通常控制在650～1785。PVC属无定型聚合特，含结晶度5%-10%的微晶体（熔点175℃）PVC的分子量，结果度软化点等物理性能随聚合反应条件而变。
（1）物理性质：
外观：白色粉末
以乙烯为基础的VCM生产工艺孟山都公司和凯洛格公司合作开展了Partec工艺解决了平衡氧氯化乙烯生产二氯乙烷。在二氯乙烷裂解生产氯乙烯过程工艺操作和维护费用。
VinTel公司贫氧氯化生产VCM工艺，该工艺采用乙烯为原料，用现代Vinno lit氧氯化工艺生产VCM具有生产操作易控制生产安全、费用低、利于环保等优点。
未来几年，随着我国市场进一步成熟和完善，我国聚氯乙烯行业要采取各种方法，提高行业整体竞争能力，促进我国氯碱工业健康快进地发展。

聚乙烯是一种重要的合成塑料，广泛应用于电缆绝缘、包装薄膜、塑料袋和塑料管等领域。

本文将介绍一个年产20万吨聚乙烯的生产工艺设计。

1.原料准备聚乙烯的原料主要是乙烯，可以通过石化工艺从原油中提炼得到。

在生产工艺设计中，需要准备足够的乙烯供应，并确保其质量符合生产要求。

此外，还需要准备一些辅助原料，如催化剂和稳定剂等。

2.反应器设计生产聚乙烯的主要反应器是聚合反应器。

反应器的设计应考虑到反应器的材料、体积以及反应条件等因素。

由于聚乙烯是高分子聚合物，聚合反应器通常采用不锈钢材料制作，具有较大的体积，以容纳大量的乙烯和催化剂。

同时，反应器内的温度、压力、搅拌速度等参数需要严格控制，以确保聚合反应的效果和产率。

3.催化剂选择催化剂对聚乙烯的合成具有重要影响。

常见的聚乙烯催化剂有钛催化剂、铬催化剂和锁催化剂等。

在生产工艺设计中，需要选择合适的催化剂，并优化其浓度和用量，以提高聚合反应的效率和产率。

4.反应条件控制聚乙烯的合成需要控制一系列反应条件，包括温度、压力、反应时间和催化剂浓度等。

一般来说，聚乙烯的合成温度较高，通常在100-300摄氏度之间，压力较高，通常在50-200兆帕之间。

此外，反应时间和催化剂浓度也需要根据工艺要求进行控制，以获得理想的产率和质量。

5.分离和后处理在聚乙烯合成反应后，需要对产物进行分离和后处理。

这一步骤通常包括切割、冷却、溶剂提取和干燥等过程。

通过合理设计这些分离和后处理步骤，可以提高产物的纯度和质量，并准备好用于下一步的加工。

6.产品加工合成的聚乙烯产品可以进行各种加工，如挤出、注塑和吹塑等。

这些加工过程需要根据产品的具体要求进行设计和操作，并使用适当的设备和工艺参数，以获得理想的成品。

总结起来，年产20万吨聚乙烯的生产工艺设计涉及原料准备、反应器设计、催化剂选择、反应条件控制、分离和后处理以及产品加工等方面。

通过合理优化这些环节，可以提高生产效率和产品质量，实现规模化的聚乙烯生产。

年产20万吨氯乙烯工艺设计Process design of vinyl chloride with annal output of 200kt目录摘要 (I)Abstract........................................................ I I 引言.. (1)第一章绪论 (2)1.1聚氯乙烯 (2)1.1.1 聚氯乙烯性质和分类 (2)1.1.2 聚氯乙烯的用途 (2)1.1.3聚氯乙烯工业与乙烯工业的关系 (4)1.2氯乙烯VC (4)1.2．1氯乙烯在国民经济中的地位和作用 (4)1.2.2 世界VC的产需状况及预测 (5)1.2.3我国VC的产需状况及预测 (5)1.3氯乙烯制取方法 (6)1.4氯乙烯的合成 (7)1.4.1 反应机理 (7)1.4.2 催化剂的选取 (7)1.4.3生产条件的选择 (8)1.4.4对原料气的要求 (9)1.5氯乙烯生产工艺流程简述 (10)1.5.1生产工艺流程 (10)1.5.2主要原料和产物的物化性质 (11)第二章工艺计算 (12)2.1物料衡算 (13)2.1.1计算依据 (13)2.1.2 各单元的物料衡算 (13)2.2热量衡算 (21)2.2.1 热量衡算式 (21)2.2.2有关物化数据表 (21)2.2.3 相应各个设备的热量衡算 (22)第三章主要设备及管道管径设计与选型 (28)3.1转化器的设计与选型 (28)3.1.1 已知条件 (28)3.1.2数据计算 (29)3.1.3手孔 (30)3.1.4封头的选择 (31)3.2精馏塔的设计与选型 (31)3.2.1求精馏塔的气、液相负荷 (33)3.2.2 求操作线方程 (33)3.2.3塔径的计算 (34)3.2.4精馏塔有效高度的计算 (37)3.2.5管径的计算 (37)3.3主要管道管径的计算与选型 (39)3.3.1 HCl进料管 (39)3.3.2 乙炔气进料管 (40)3.3.3 石墨冷却器的进料管 (40)3.3.4 多筒过滤器的进料管 (41)3.3.5转化器的进料管 (41)3.3.6 转化器的出料管 (41)3.3.7 石墨冷却器进料管 (42)3.3.8部分管道一览表 (42)第四章生产中的注意事项及废水处理 (42)4.1生产中常见物质的危害及处理方法 (42)4.1.1相应各物质危害及处理 (42)4.1.2 对VC泄露的综合治理 (43)4.2废水的处理 (44)4.2.1 废水排放标准 (44)4.2.2 废水的处理方法 (44)4.2.3其他三废的处理 (45)第五章安全生产防火技术 (45)5.1厂区安全生产特点 (45)5.2乙烯合成的安全技术 (46)5.3乙炔爆炸 (46)5.3.1 氧化爆炸 (46)5.3.2 分解爆炸 (46)5.3.3 乙炔的化合爆炸 (47)5.4氯乙烯的燃烧性能 (47)5.5安全措施 (47)5.6氯乙烯生产中发生过的典型事故 (47)结论 (50)致谢............................................ 错误!未定义书签。

湖南科技大学毕业设计（论文）题目年产20万吨PVC管塑料加工厂工艺设计作者高钰冰学院化学化工学院专业材料化学学号********** 指导教师廖博二〇一六年五月二十五日湖南科技大学毕业设计（论文）任务书化学化工学院材料科学与工程系系主任: （签名）年月日学生姓名: 高钰冰学号: 1206030103 ______专业: 材料化学1 设计（论文）题目及专题：年产20万吨PVC管塑料加工厂工艺设计2 学生设计（论文）时间：自2016 年3 月28 日开始至2016 年5 月26 日止3 设计（论文）所用资源和参考资料：（1）塑料制品成型加工；（2）塑料工业手册；（3）聚氯乙烯管材制造和应用；（4）聚氯乙烯管材制造和应用。

4 设计（论文）应完成的主要内容：（1）前言（PVC管材简介）；（2）PVC管材生产原料及工艺流程及原理；（3）硬PVC管生产车间工艺计算及设备选型；（4）机头和口模的设计；（5）厂房设计和设备布局及技术经济核算；（6）设计图纸5-6张（全厂平面布置图、车间平面布置图、车间立面图、车间主要设备图、生产流程图等）。

5 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求：（1）设计说明书规范，文字力求简练，计算准确，选用设备可靠；（2）设计图纸规范、整洁，工艺合理；（3）按毕业设计大纲要求完成规定数量图纸：五张手绘图纸。

6 发题时间：2016 年 3 月25 日指导教师：（签名）学生：（签名）湖南科技大学毕业设计（论文）指导人评语[主要对学生毕业设计（论文）的工作态度，研究内容与方法，工作量，文献应用，创新性，实用性，科学性，文本（图纸）规范程度，存在的不足等进行综合评价]指导人：（签名）年月日指导人评定成绩：湖南科技大学毕业设计（论文）评阅人评语[主要对学生毕业设计（论文）的文本格式、图纸规范程度，工作量，研究内容与方法，实用性与科学性，结论和存在的不足等进行综合评价]评阅人：（签名）年月日评阅人评定成绩：湖南科技大学毕业设计（论文）答辩记录日期：2016年学生：高钰冰学号：1206030103 班级：材化一班题目：年产20万吨PVC管塑料加工厂工艺设计提交毕业设计（论文）答辩委员会下列材料：1 设计（论文）说明书共页2 设计（论文）图纸共页3 指导人、评阅人评语共页毕业设计（论文）答辩委员会评语：[主要对学生毕业设计（论文）的研究思路，设计（论文）质量，文本图纸规范程度和对设计（论文）的介绍，回答问题情况等进行综合评价]答辩委员会主任：（签名）委员：（签名）（签名）（签名）（签名）答辩成绩：总评成绩：摘要本设计是年产20万吨聚氯乙烯管塑料加工厂工艺设计，本设计说明书共有七章，根据实习和相关文献，完成了物料衡算、主要设备选型等。

摘要本设计为年产20万吨聚氯乙烯聚合和干燥包装工段的工艺设计。

首先介绍了聚氯乙烯的性质、主要用途、技术进展以及由氯乙烯单体聚合成聚氯乙烯的四种常见的工业聚合方法，并确定了以悬浮聚合法作为本设计的聚合工艺生产方法。

对聚合及干燥包装工段进行了详细的物料衡算（包括聚合釜的物料衡算、汽提塔的物料衡算、离心干燥工段的物料衡算）和主要设备的热量衡算（包括聚合釜的热量衡算、换热器的热量衡算等），也对设备作了选型计算，得出本设计需采用9个703m（I型）不锈钢聚合釜并联操作，9台703m 出料槽，29台WL-630型离心机，最后对聚氯乙烯聚合过程中的安全注意事项及三废处理问题作了简单的说明。

同时绘制了带控制点的PVC聚合及干燥包装工段的工艺流程图、聚合工段主要设备平面布置图、聚合工段主要设备立面布置图以及聚合釜装配图。

关键词：聚氯乙烯；悬浮聚合法；干燥包装；生产工艺AbstractThe design for an annual output of 50,000 tons of PVC dry polymerization processes of the preliminary design, the design documents from design specification and design drawings composed of two parts. In the design of brochures, a brief introduction of the PVC production status, trends, performance and the main purpose of the current PVC also introduced the four common industrial polymer production methods. And a comparison, final Determined to suspension polymerization as a polymerization technology production methods. In the design process, in accordance with the requirements of the mission design, a more detailed material balance and energy balance, the equipment was calculated and the selection process, while the production of PVC in the process of attention to safety issues and "Three wastes" governance made note of the entire device to a simple technical. Drawing the corresponding design drawings, design drawings, including process maps, plans of major equipment assembly, equipment layout plans.Key words: polyvinyl chloride ; suspension polymerization; Dryness ; monomer; Productive technology目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................................................................ I I 第1章概述 (1)1.1 聚氯乙烯简介 (1)1.1.1 聚氯乙烯的理化性质 (1)1.1.2 聚氯乙烯树脂的种类 (2)1.1.3 聚氯乙烯树脂的用途 (3)1.1.4 聚氯乙烯树脂的包装与贮运方法 (4)1.2 PVC树脂工业技术进展 (4)1.2.1 世界PVC树脂工业技术进展 (4)1.2.2 PVC生产工艺技术的进展 (6)1.3 PVC树脂的典型聚合工艺 (7)1.3.1 悬浮聚合 (7)1.3.2 本体聚合 (8)1.3.3 乳液聚合 (8)1.3.4 微悬浮聚合 (9)第2章聚氯乙烯聚合及干燥包装工艺 (10)2.1 工艺方案选择依据 (10)2.2 悬浮聚合法简介 (11)2.2.1 悬浮聚合原理 (11)2.2.2 聚合生产过程中常用的助剂 (11)2.2. 3 影响聚合反应的因素 (13)2.3 悬浮聚合工艺流程介绍 (15)2.3.1悬浮聚合工艺流程 (15)2.3.2 料浆汽提工艺流程 (17)2.3.4 离心干燥工艺流程 (17)2.4 悬浮聚合的具体操作 (18)第3章物料衡算 (20)3.1 物料衡算步骤 (20)3.2 各个设备物料衡算 (23)3.2.1 R101（聚合釜）的物料衡算 (23)3.2.2 V102出料储槽物料衡算 (24)3.2.3 T101（汽提塔）的物料衡算 (25)3.2.4 C101（离心机）的物料衡算 (27)3.2.5 X101（气流干燥）的物料衡算 (28)3.2.6 X102（沸腾干燥器）的物料衡算 (28)3.2.7 X103（包装过程）的物料衡算 (29)3.3 物料衡算总平衡 (29)3.4 物料流程图 (31)第4章热量衡算 (32)4.1 热平衡方程 (32)4.2 聚合釜的热量衡算 (32)4.3 列管式换热器热量衡算 (35)4.4 气流干燥塔热量衡算 (36)4.5 空气加热器热量衡算 (39)第5章设备工艺计算及选型 (42)5.1 聚合釜的设计 (42)5.1.2釜体的设计 (42)5.1.3搅拌装置的设计 (44)5.2 料浆排放槽的选型 (44)5.3 离心机的设计 (44)第6章安全与环保 (46)6.1 安全防火设计 (46)6.1.1 防火防爆 (46)6.1.2 防毒 (48)6.1.3 安全防护: (49)6.2 环境保护 (49)6.2.1 废水的治理 (49)6.2.2 废渣的治理： (50)6.2.3 氯乙烯外逸： (50)参考文献 (52)致谢 (53)附录 (54)第1章 概述1.1 聚氯乙烯简介 1.1.1 聚氯乙烯的理化性质⑴物理性质 外观：白色粉末 分子量：40600~111600 密度：1.35~1.45 ml g 表观密度：0.40~0.65 ml g比热容：（0~100℃）：1.045~1.463 )C ︒∙g J 热导率：0.1626 ()K m W ∙ 折射率：544.120=n D颗粒直径： 紧密（XJ ）型： 30~100μm 疏松（SG ）型： 60~150μm 糊树脂： 1.2~2μm 软化点：75~85℃热分解点：>100℃开始降解出氯化氢溶解性：不溶于水、汽油、酒精、氯乙烯；溶于酮类、酯类和氯烃类溶剂。

年产20万吨氯乙烯工艺设计Process design of vinyl chloride with annal output of200kt目录摘要 (I)Abstract........................................................ I I 引言.. (1)第一章绪论 (2)1.1聚氯乙烯 (2)1.1.1 聚氯乙烯性质和分类 (2)1.1.2 聚氯乙烯的用途 (2)1.1.3聚氯乙烯工业与乙烯工业的关系 (4)1.2氯乙烯VC (4)1.2．1氯乙烯在国民经济中的地位和作用 (4)1.2.2 世界VC的产需状况及预测 (5)1.2.3我国VC的产需状况及预测 (5)1.3氯乙烯制取方法 (6)1.4氯乙烯的合成 (7)1.4.1 反应机理 (7)1.4.2 催化剂的选取 (7)1.4.3生产条件的选择 (8)1.4.4对原料气的要求 (9)1.5氯乙烯生产工艺流程简述 (10)1.5.1生产工艺流程 (10)1.5.2主要原料和产物的物化性质 (11)第二章工艺计算 (13)2.1物料衡算 (13)2.1.1计算依据 (13)2.1.2 各单元的物料衡算 (13)2.2热量衡算 (21)2.2.1 热量衡算式 (21)2.2.2有关物化数据表 (21)2.2.3 相应各个设备的热量衡算 (22)第三章主要设备及管道管径设计与选型 (29)3.1转化器的设计与选型 (29)3.1.1 已知条件 (29)3.1.2数据计算 (29)3.1.3手孔 (31)3.1.4封头的选择 (31)3.2精馏塔的设计与选型 (31)3.2.1求精馏塔的气、液相负荷 (33)3.2.2 求操作线方程 (33)3.2.3塔径的计算 (34)3.2.4精馏塔有效高度的计算 (37)3.2.5管径的计算 (37)3.3主要管道管径的计算与选型 (39)3.3.1 HCl进料管 (40)3.3.2 乙炔气进料管 (40)3.3.3 石墨冷却器的进料管 (41)3.3.4 多筒过滤器的进料管 (41)3.3.5转化器的进料管 (41)3.3.6 转化器的出料管 (42)3.3.7 石墨冷却器进料管 (42)3.3.8部分管道一览表 (42)第四章生产中的注意事项及废水处理 (43)4.1生产中常见物质的危害及处理方法 (43)4.1.1相应各物质危害及处理 (43)4.1.2 对VC泄露的综合治理 (44)4.2废水的处理 (44)4.2.1 废水排放标准 (44)4.2.2 废水的处理方法 (45)4.2.3其他三废的处理 (45)第五章安全生产防火技术 (46)5.1厂区安全生产特点 (46)5.2乙烯合成的安全技术 (46)5.3乙炔爆炸 (47)5.3.1 氧化爆炸 (47)5.3.2 分解爆炸 (47)5.3.3 乙炔的化合爆炸 (47)5.4氯乙烯的燃烧性能 (47)5.5安全措施 (47)5.6氯乙烯生产中发生过的典型事故 (48)结论 (51)致谢............................................ 错误!未定义书签。

2013 届毕业设计说明书年产20万吨聚乙烯的生产工艺设计目录摘要 (1)1 绪论 (2)1.1 PE的概述 (2)1.1.1 产品性质与特点 (2)1.1.2 聚乙烯的主要用途 (3)1.2 设计规模及原料规格 (3)1.2.1 设计规模 (3)1.2.2 主要原料规格 (3)1.3 国内外的现状及发展前景 (4)1.3.1 国外的现状 (4)1.3.2 国内的现状 (4)1.3.3 发展前景 (5)1.4 课题的目的及意义 (5)1.4.1 目的 (5)1.4.2 意义 (6)2 PE的生产工艺 (6)2.1 PE生产工艺的概述 (6)2.2 工艺选择 (7)2.3 乙烯精制系统 (8)2.3.1 乙烯精制 (8)2.3.2 深冷法分离 (8)2.4 催化剂选择 (9)2.4.1 催化剂种类 (9)2.4.2 催化剂制备 (10)2.4.3 催化剂性能分析 (10)3 物料衡算 (10)3.1 基础数据 (10)3.1.1 乙烯规格 (10)3.1.2 催化剂进料对产品MFR的影响 (10)3.1.3 各种牌号的聚乙烯H2浓度 (10)3.2 物料衡算 (11)3.2.2 反应釜物料衡算 (12)3.2.2.1 聚合釜进料衡算 (12)3.2.2.2 聚合釜出料衡算 (14)3.2.3 闪蒸罐物料衡算 (15)3.2.3.1 闪蒸罐进料衡算 (15)3.2.3.2 闪蒸罐出料衡算 (15)4 能量衡算 (16)4.1 能量衡算总述 (16)4.2 基础数据 (17)4.3 各设备能量衡算 (18)4.3.1 加料段热量衡算 (18)4.3.2 进行反应段能量衡算 (19)5 设备选型 (19)5.1 选型原则 (19)5.1.1 满足工艺要求 (19)5.1.2 设备成熟可靠 (20)5.2 反应器选型 (20)5.2.1 反应器容积和生产能力的确定 (20)5.2.2 主要尺寸的计算 (20)5.2.4 反应釜技术特性表 (20)5.3 进出口管径 (21)5.3.1 聚合釜进料口管径 (21)5.3.2 聚合釜出料口管径 (21)5.4 闪蒸罐的计算 (22)5.5 其他设备的选型 (22)6 车间设备布置设计 (22)6.1 车间设备布置的原则 (23)6.2 车间设备布置 (24)6.2.1 设备布置的安全距离 (24)6.2.2 车间内辅助室和生活室布置 (25)6.3 厂房布置 (25)6.3.1 厂房布置原则 (25)6.3.2 厂址选择的依据及原则： (25)6.4 综合安全防护 (26)6.4.1 防火防爆 (26)6.4.2 防毒 (27)7 三废治理 (28)7.1 废水治理 (28)7.2 废渣治理 (28)7.3 废气治理 (29)8 经济衡算 (29)参考文献 (30)致谢 (32)湖南工学院20 届毕业设计（论文）课题任务书 (33)湖南工学院本科生毕业论文开题报告 (35)湖南工学院毕业设计(论文)工作进度检查表 (40)湖南工学院20 届毕业设计（论文）指导教师评阅表 (41)湖南工学院毕业设计（论文）评阅评语表 (42)湖南工学院毕业设计（论文）答辩资格审查表 (43)湖南工学院20 届毕业设计（论文）答辩及最终成绩评定表 (45)查重报告附件摘要本设计是年产20万吨聚乙烯（PE）生产工艺设计。

摘要聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride，简称PVC)，是我国第一、世界第二大通用型合成树脂材料，与聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）和ABS统称为五大通用树脂，应用领域广泛。

PVC有优异的难燃性、耐磨性、抗化学腐蚀性、综合机械性、制品透明性、电绝缘性及比较容易加工等特点。

氯碱，即氯碱工业，也指使用饱和NaCl溶液制氯气氢气烧碱的方法。

工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业，即工业上电解法生产烧碱也称氯碱工业。

氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业。

电解法生产烧碱，根据电解槽结构、电极材料和隔膜材料的不同可分为水银法、隔膜法和离子交换膜法。

在生产二十万吨PVC产品中要采取相关的方法除去氯。

PVC脱氯工艺方面，应本着因地制宜、节能降耗的原则设计相应的工艺路线，以达到最佳的经济效果。

本设计从初步设计的角度对年产20万吨PVC化工厂进行了全面设计，设计结果达到了设计课题的基本要求，完成了PVC的生产工厂的初步设计，进行了可行性论证，完成了物料、热量、设备等的相关计算。

关键词： PVC；烧碱；电解法；脱氯。

AbstractPVC (Polyvinyl Chloride, referred to as PVC), China's first and the world's second largest general-purpose synthetic resin material, with polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS) and ABS are collectively referred to as the top five general-purpose resins, wide range of application areas. PVC has excellent flame retardancy, abrasion resistance, chemical resistance, the integrated mechanical products of transparency, electrical insulating properties and relatively easy processing and other characteristics.The chlor-alkali, chlor-alkali industry, but also refers to the use of saturated NaCl solution chlorine hydrogen caustic soda. Industrial electrolysis method of saturated NaCl solution preparation NaOH, Cl2and H2, and using them as raw materials to produce a range of chemical products, known as the chlor-alkali industry, industrial electrolytic production of caustic soda, also known as the chlor-alkali industry. The chlor-alkali industry is one of the basic chemical industry, its products applied to the chemical industry itself, but also widely used in light industry, textile industry, metallurgical industry, petrochemical industry and utilities. The electrolytic production of caustic soda, according to the electrolytic cell structure, the electrode material and the separator material can be divided into the mercury method, the diaphragm and the ion exchange membrane method.To take a method to remove the chlorine in the production of 20 million tons of PVC products. The PVC dechlorination process should be based on local conditions, and the principle of energy saving design process route, in order to achieve the best economic results. From the point of view of the preliminary design, the design of an annual output of 200,000 tons of PVC chemical plants, a comprehensive design, design results meet the basic requirements of the design issues, the completion of the preliminary design of the PVC production plant, carried out a feasibility study, completed materials correlation calculation, heat, equipment, etc..Keywords:PVC; Caustic; Soda; Electrolysis; Dechlorination目录摘要................................................................................................................................ I I 关键词............................................................................................................................ I I Abstract......................................................................................................................... I II Keywords....................................................................................................................... I II 第一章综述...............................................................................................................- 1 - 1.1 PVC......................................................................................................................- 1 - 1.1.1聚氯乙烯简介...................................................................................................- 1 - 1.1.2 工艺流程的确定...............................................................................................- 1 - 1.1.3主要用途及应用领域.......................................................................................- 2 -1.2.1 烧碱简介...........................................................................................................- 3 - 1.2.2 烧碱的性质.......................................................................................................- 3 - 1.2.3氯碱工业的发展状况.......................................................................................- 4 - 1.3 氯气......................................................................................................................- 6 - 1.3.1 氯气简介...........................................................................................................- 6 - 1.3.2氯气处理的任务和方法...................................................................................- 7 - 1.3.3工艺流程简介...................................................................................................- 8 - 第二章主要设备物料衡算.................................................................................... - 10 - 2.1计算依据........................................................................................................... - 11 - 2.2脱氯塔物料衡算............................................................................................... - 11 - 2.2脱氯塔出口气相的计算:.................................................................................. - 13 - 2.3 换热器物料衡算............................................................................................... - 15 - 第三章主要设备热量衡算.................................................................................... - 16 - 3.1脱氯塔热量衡算............................................................................................... - 16 - 3.2 换热器热量衡算............................................................................................... - 17 - 第四章主要生产设备的选型和工艺计算............................................................ - 19 - 4.1换热器的设备选型和工艺计算....................................................................... - 19 - 4.1.1 试算和初选换热器的型号............................................................................ - 19 -4.1.2 核算总传热系数............................................................................................ - 20 - 4.1.3 核算压强降.................................................................................................... - 23 - 参考文献................................................................................................................. - 25 - 结束语..................................................................................................................... - 26 - 致谢......................................................................................................................... - 27 -第一章 综述1.1 PVC1.1.1聚氯乙烯简介聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride ，简称PVC)，是我国第一、世界第二大通用型合成树脂材料，由于具有优异的难燃性、耐磨性、抗化学腐蚀性、综合机械性、制品透明性、电绝缘性及比较容易加工等特点，目前，PVC 已经成为应用领域最为广泛的塑料品种之一，在工业、建筑、农业、日常生活、包装、电力、公用事业等领域均有广泛应用，与聚乙烯（PE ）、聚丙烯（PP ）、聚苯乙烯（PS ）和ABS 统称为五大通用树脂。

课程设计年产20万吨PVC工艺设计班级：化工工艺09-2组员：刘雪玲杜国军单建锋指导老师：高军徐冬梅内容摘要本设计为年产20万吨聚氯乙烯聚合工艺设计，本文结合国内外文献阐述了PVC工业的发展状况及发展趋势，包括原料路线、聚合方法、工艺流程及工艺设备等。

本次设计采用悬浮法生产聚氯乙烯，介绍了采用悬浮法生产PVC树脂工聚合机理，以及详尽的工艺流程，并且从物料衡算、热量衡算方面进行准确的工艺计算，并对设备进行了设计与选型，除此之外，还采取了防火防爆防雷等重要措施，对三废的处理回收等进行了叙述。

关键词：聚氯乙烯；悬浮法；自由基聚合；聚合釜；物料衡算；热量衡算；混料槽；汽提塔；三废引言聚氯乙烯（PVC）是国内外高速发展的合成材料中5大热塑性合成树脂之一，以其价廉物美的特点，占合成树脂消费量的29%左右，仅次于聚乙烯（PE），居第二位。

由于它具有优良的耐化学腐蚀性、电绝缘性、阴燃性、物理及机械性能、抗化学药品性能、质轻、强度高且易加工、成本低，可通过模压、层合、注塑、挤塑、压延、吹塑中空等方式进行加工，是一种能耗少、生产成本低的产品。

因而聚氯乙烯（PVC）制品广泛用二工业、农业、建筑、电子电气、交通运输、电力、电讯和包装及人们生活中的各个领域。

PVC糊树脂自20世纪30年代开发以来,已有近70年的历史。

目前全世界PVC糊树脂总生产能力约200万t/a, PVC树脂在我国塑料工业中具有举足轻重的地位，同时PVC作为氯碱工业中最大的有机耗氯产品，对维持氯碱工业的氯碱平衡具有极其重要的作用。

本设计是以氯乙烯单体为原料，对年产能力为20万吨的PVC聚合工艺设计，以PVC生产厂为理论资料，并收集有关的化工设计资料作参考，按课程设计大纲和设计任务书的要求进行设计。

本设计的内容是在简要介绍聚氯乙烯发展状况及其工艺方法选择的基础上，重点介绍了采用悬浮聚合法生产PVC的工艺过程，产量为年产20万吨。

设计的主要内容有：1.单体合成路线；2.聚合工艺路线的选择；3.聚合机理；4.工艺流程叙述；5.物料衡算与热量衡算；6.设备的设计及选型；5.非工艺部分的叙述。

湖南科技大学毕业设计（论文）题目年产20万吨PVC合成工段初步设计作者学院专业学号指导教师二〇一二年六月一日目录第一章前言 (1)第二章聚氯乙烯、氯乙烯概述 (3)2.1 聚氯乙烯、氯乙烯的发现和发展 (3)2.1.1聚氯乙烯发现和发展 (3)2.1.2氯乙烯发现和发展 (3)2.2 聚氯乙烯的发展展望 (4)2.3 氯乙烯的发展展望 (4)第三章工艺方案的选择与流程 (5)3.1 氯乙烯的生产工艺及成本分析 (5)3.1.1电石乙炔法路线 (5)3.1.2乙烯氧氯化法路线 (6)3.1.3两种方法比较 (6)3.2 生产工艺说明 (6)3.2.1 影响混合脱水的因素 (6)3.2.2氯乙烯的合成原理 (7)3.2.2.1 反应机理 (7)3.2.2.2对原料气的要求 (7)3.2.2.3生产工艺流程简述 (9)第四章工艺计算 (11)4.1 主要原材料及产品性质 (11)4.1.1聚氯乙烯（PVC） (11)4.1.2氯乙烯（VCM） (11)4.1.3 乙炔 (12)4.1.4 氯化氢 (13)4.1.5氯化汞 (13)4.1.6 HgCl2触媒 (13)4.2 聚氯乙烯合成工段的工艺计算 (14)4.2.1物料衡算 (14)4.2.2主设备计算 (14)4.3 热量衡算 (20)4.3.1石墨冷却器 (20)4.3.2 石墨预热器 (22)4.3.3 转化器 (22)4.3.4 石墨冷却器（泡沫水洗系统） (23)4.4 水量消耗状况 (24)4.4.1 盐水冷却水 (24)4.4.2 工业水消耗 (25)第五章主要设备的设计及工艺管道选择 (27)5.1 换热器的选择 (27)5.1.1 石墨冷却器 (27)5.1.2 石墨预热器 (27)5.2 转化器的设计计算 (28)5.2.1 转化器的主要工艺参数 (28)5.2.2 计算 (29)5.3 泡沫塔设计计算 (30)5.3.1塔径的计算 (30)5.3.2孔的布置 (31)5.3.3塔板的压降 (31)5.3.4稳定性 (32)5.3.5液泛 (32)5.3.6物沫夹带 (32)5.4 主要设备一览表 (33)第六章主要管道计算与选型 (35)6.1 乙炔气进料管 (35)6.2 石墨冷却器的进料管 (35)6.3 多筒过滤器进料管 (36)6.4 转化器进料管 (36)6.5 转化器出料管 (37)6.6 石墨冷却器出口管 (38)6.7 部分管道一览表 (38)第七章厂址选择与车间布置 (39)7.1 厂址选择的依据及原则 (39)7.2 车间布置要考虑的问题 (40)7.3 厂房布置实际数据 (41)7.3.1 厂房平面布置 (41)7.3.2 设备布置的安全距离 (41)7.4 车间内辅助室和生活室布置 (41)第八章安全设计 (43)8.1 个人防护 (43)8.2 生产安全 (43)8.3 设备安全操作布置的要求 (44)8.4 现场事故处理 (44)8.5 安全管理 (45)8.6 个人卫生保健 (45)第九章环境保护 (47)9.1 废水的治理 (47)9.2 废渣的治理 (47)9.3 氯乙烯外逸 (47)第十章经济核算 (49)10.1 技术经济分析概述 (49)10.2 主要技术经济指标 (49)10.2.1 产品价格 (49)10.3 投资估算 (49)10.3.1 总投资费用估算 (49)10.3.2 成本估算 (50)10.3.3 收入、税收和利润 (50)第十一章结论 (53)参考文献 (54)致谢 (55)附录 (56)第一章前言图1.1 聚氯乙烯分子结构图1.2 PVC薄膜polyvinylchloride，主要成份为聚氯乙烯，色泽鲜艳、耐腐蚀、牢固耐用，由于在制造过程中增加了增塑剂、抗老化剂等一些有毒辅助材料来增强其耐热性，韧性，延展性等，故其产品一般不存放食品和药品。

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毕业设计（论文）题目年产20万吨PVC合成工段初步设计作者学院专业学号指导教师目录第一章前言 (1)第二章聚氯乙烯、氯乙烯概述 (3)聚氯乙烯、氯乙烯的发觉和进展 (3)聚氯乙烯发觉和进展 (3)氯乙烯发觉和进展 (3)聚氯乙烯的进展展望 (4)氯乙烯的进展展望 (4)第三章工艺方案的选择与流程 (5)氯乙烯的生产工艺及本钱分析 (5)电石乙炔法线路 (5)乙烯氧氯化法线路 (6)两种方式比较 (6)生产工艺说明 (6)阻碍混合脱水的因素 (6)氯乙烯的合成原理 (7)反映机理 (7)对原料气的要求 (7)生产工艺流程简述 (9)第四章工艺计算 (11)要紧原材料及产品性质 (11)聚氯乙烯（PVC） (11)氯乙烯（VCM） (11)乙炔 (12)氯化氢 (13)氯化汞 (13)HgCl2触媒 (13)聚氯乙烯合成工段的工艺计算 (14)物料衡算 (14)主设备计算 (14)热量衡算 (20)石墨冷却器 (20)石墨预热器 (22)转化器 (22)石墨冷却器（泡沫水洗系统） (23)水量消耗状况 (24)盐水冷却水 (24)工业水消耗 (25)第五章要紧设备的设计及工艺管道选择 (27)换热器的选择 (27)石墨冷却器 (27)石墨预热器 (27)转化器的设计计算 (28)转化器的要紧工艺参数 (28)计算 (29)泡沫塔设计计算 (30)塔径的计算 (30)孔的布置 (31)塔板的压降 (31)稳固性 (32)液泛 (32)物沫夹带 (32)要紧设备一览表 (33)第六章要紧管道计算与选型 (35)乙炔气进料管 (35)石墨冷却器的进料管 (35)多筒过滤器进料管 (36)转化器进料管 (36)转化器出料管 (37)石墨冷却器出口管 (38)部份管道一览表 (38)第七章厂址选择与车间布置 (39)厂址选择的依据及原那么 (39)车间布置要考虑的问题 (40)厂房布置实际数据 (41)厂房平面布置 (41)设备布置的平安距离 (41)车间内辅助室和生活室布置 (41)第八章平安设计 (43)个人防护 (43)生产平安 (43)设备平安操作布置的要求 (44)现场事故处置 (44)平安治理 (45)个人卫生保健 (45)第九章环境爱惜 (47)废水的治理 (47)废渣的治理 (47)氯乙烯外逸 (47)第十章经济核算 (49)技术经济分析概述 (49)要紧技术经济指标 (49)产品价钱 (49)投资估算 (49)总投资费用估算 (49)本钱估算 (50)收入、税收和利润 (50)第十一章结论 (53)参考文献 (54)致谢 (55)附录 (56)第一章前言图聚氯乙烯分子结构图 PVC薄膜polyvinylchloride，要紧成份为聚氯乙烯，色泽鲜艳、耐侵蚀、牢固耐用，由于在制造进程中增加了增塑剂、抗老化剂等一些有毒辅助材料来增强其耐热性，韧性，延展性等，故其产品一样不寄存食物和药品。

（4）PVC泡沫制品 软质PVC混炼时，加入适量的发泡剂做成片材，经发泡成型为泡沫塑料，可作泡沫拖鞋、凉鞋、鞋垫、及防震缓冲包装材料。也可用挤出机制成低发泡硬PVC板材和异型材，可替代木材试用，是一种新型的建筑才材料。
（5）PVC硬板和板材 PVC中加入稳定剂、润滑剂和填料，经混炼后，用挤出机可挤出各种口径的硬管、异型管、波纹管，用作下水管、饮水管、电线套管或楼梯扶手。将压延好的薄片重叠热压，可制成各种厚度的硬质板材。板材可以制成各种耐化学腐蚀的贮槽、风道及容器等。
PVC硬质制品可制成各种工业建材、门窗、管道、阀门绝缘板及防腐材料等。其轻质品可制成薄膜用以制作雨披、台布、包装材料以及农膜，还可制成人造革、电线、电缆等的绝缘层[1]。
2. 国内外的现状及发展前景
PVC广泛应用于工业、农业、建筑、交通运输、电力电讯和包装等各领域。2006年我国PVC生产能力约为972万吨，产量为920万吨，净进口量达151万吨，消费年增长率在9.5％左右。2007年全球PVC消费量约为3100万吨，2010年我国PVC树脂的需求量约为1100万吨。随着节水灌溉、建筑化学建材、包装、电子电气、汽车等行业对PVC需求的快速增长，未来几年我国对PVC的需求仍将保持较高的增长速度。2020年将达到2160万吨。预计到2020年全球PVC的需求量将达到4600万吨。
一、 总论
（一）概述
1.聚氯乙烯的意义与作用
聚氯乙烯（PVC）是国内外高速发展的合成材料中5大热塑性合成树脂之一，以其价廉物美的特点，占合成树脂消费量的29%左右，仅次于聚乙烯（PE），居第二位。由于它具有优良的耐化学腐蚀性、电绝缘性、物理及机械性能、抗化学药品性能、质轻、强度高且易加工、成本低，可通过模压、层合、注塑、挤塑、压延、吹塑中空等方式进行加工，是一种能耗少、生产成本低的产品。因而聚氯乙烯（PVC）制品广泛用工业、农业、建筑、电子电气、交通运输、电力、电讯和包装及人们生活中的各个领域。

氯乙烯是一种重要的有机化工原料，广泛应用于塑料制品、合成橡胶、建筑材料和溶剂等领域。

在工业生产中，氯乙烯的工艺设计对于提高生产效率和产品质量具有重要的意义。

本文将对年产20万吨氯乙烯工艺设计进行详细的介绍。

首先，了解氯乙烯的制备原理是进行工艺设计的基础。

氯乙烯的主要生产方法有氯乙烯法和氧化法两种。

在氯乙烯法中，通过乙烯与氯气反应得到氯乙烯；而在氧化法中，通过氯乙烯的氯化得到氯乙烯。

根据产品数量和质量的需求，选择合适的制备方法是工艺设计的第一步。

接下来，确定反应器的类型和工艺条件。

反应器的选择和设计对于氯乙烯的产率和质量有着重要的影响。

目前，氯乙烯的制备主要使用的是氯乙烯法，其中常见的反应器有氯化塔和热式氯化器。

在工艺设计中，需要考虑反应温度、压力、氯乙烯的流量和催化剂的使用量等参数，以实现最佳的反应条件和产量。

在氯乙烯制备过程中，生成的氯乙烯需要通过分离和纯化来获得高纯度的产品。

分离和纯化的工艺流程包括吸附、蒸馏、吸收、冷凝等步骤。

各个步骤的选择和操作条件要根据产品要求进行设计，以避免杂质和不纯物质的混入。

此外，在工艺设计中还需要考虑废弃物的处理和环保要求。

氯乙烯的制备过程中会产生一定数量的废弃物和排放物，如副产盐酸、氯化氢等。

为了保护环境和减少污染，需要对废弃物进行妥善处理和处置。

最后，要进行工艺设计的经济评估和计算。

针对年产20万吨氯乙烯的工艺设计，需要进行原料成本分析、设备投资和运营成本等方面的计算，以评估项目的可行性和经济效益。

总结而言，年产20万吨氯乙烯的工艺设计包括制备原理的选择、原料的选择和准备、反应器的类型和工艺条件的确定、分离和纯化的工艺流程设计、废弃物处理和环保要求的考虑以及经济评估和计算等方面。

通过科学的工艺设计和优化，可以提高生产效率和产品质量，实现可持续发展和经济效益。

氯乙烯是一种重要的化工产品，广泛应用于橡胶制品、塑料制品和有机合成等工业领域。

在工业生产中，氯乙烯的年产量通常是衡量工艺设计的重要指标之一、本文将针对年产20万吨氯乙烯的工艺设计进行详细阐述。

氯乙烯的生产过程主要包括发生装置、分离装置和后处理装置三个部分。

发生装置是氯乙烯的生产核心，主要由氯化乙烯发生器（EVC发生器）和给水装置组成。

EVC发生器采用乙烯和氯气作为原料，在高温高压条件下进行充分混合反应，生成氯乙烯。

给水装置则用于向反应体系中提供所需的水。

在氯乙烯的发生过程中，需要注意控制反应温度、压力和催化剂的使用。

为了提高反应的选择性和收率，通常采用催化剂来促进反应过程。

常用的催化剂有氯化铁、氯化铜和氯化铜-锌等。

此外，也可以通过调节反应器的温度、压力和乙烯和氯气的比例来控制反应的产物分布。

分离装置则用于将发生装置产生的混合气体中的氯乙烯与其他组分进行分离。

其中，主要的分离步骤包括凝结、压缩和吸收。

凝结是通过将混合气体冷却至低温，使氯乙烯以液态的形式析出。

然后通过压缩，将氯乙烯与其他气体进行分离。

最后，通过吸收，将残余的气体中的氯乙烯进一步吸收，以提高回收率。

在氯乙烯生产过程中，后处理装置主要用于处理产生的废水和废气。

废水处理主要包括中和、沉淀和过滤等步骤，以将废水中的有机物和离子物质去除。

废气处理则通过燃烧或吸附的方式，将废气中的有机物和有害物质去除，以减少对环境的污染。

在工艺设计过程中，还需要考虑原料的质量、能耗和产品质量等因素。

优化原料的选择和处理过程，可以提高反应的效率和选择性；降低能耗，可以减少生产成本；控制产品质量，可以满足市场需求。

综上所述，年产20万吨氯乙烯的工艺设计主要包括发生装置、分离装置和后处理装置三个部分。

通过合理选择催化剂、控制反应条件和优化分离和后处理过程，可以实现高效、稳定、环保的氯乙烯生产。

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。