16700吨年PVC悬浮聚合工艺设计讲解

收处理，设备利用率低，导致成本增加；溶剂的使用导致环境污染问题
三、悬浮聚合（suspension polymerization）
一 定义：通过强力搅拌并在分散剂的作用下，把单体分散成无数的小液珠悬浮 于水中由油溶性引发剂引发而进行的聚合反应。
二 组成：单体+（油溶性）引发剂+双亲性分散剂+去离子水 三 特点 优点： （i）聚合热易扩散，聚合反应温度易控制，聚合产物分子量分布窄； （ii）聚合产物为固体珠状颗粒，易分离、干燥 缺点： （i）存在自动加速作用； （ii）必须使用分散剂，且在聚合完成后，分散剂很难从聚合产物中除去，会影
随着聚合釜技术的进步,釜的换热能力有了很大的提高,一些高活性的引发剂应用于生产,目 前最常用的有EHP(过氧化二碳酸—二乙基己酯)、ACPND(过氧化新癸酸异丙苯酯)、 TBPND(过氧化新癸酸叔丁酯)、TAPP(过氧化新戊酸叔戊酯),它们根据配方的需要配制成 复合引发剂,使得反应放热均匀,缩短了聚合时间,充分利用了釜的换热能力。根据釜的换热 能力和循环水温,不断调节引发剂用量配比,以求获得最短的反应时间。目前反应周期能缩 短到4h以内。
三是天然气乙炔路线，从天然气制取乙炔，乙炔生产VCM， 进而再合成PVC树脂；
这三条生产路线以天然气乙炔路线工艺过程最短。
聚合方法的选择
单体-介质 单体
有机溶剂 水
分散剂/悬浮剂
本体聚合 3
溶液聚合 3 3
悬浮聚合 乳液聚合
3
3
3
3
3
乳化剂
3
聚合物- 均相33ຫໍສະໝຸດ 单体 沉淀33
聚合四种生产工艺的比较
悬浮法设备进展情况三
(三)干燥器发展迅猛

简述悬浮法生产聚氯乙烯工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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半衰期 ＞6h 1h~6h ＜1h
(5)引发剂的选择 根据经验，引发剂的半衰 期应选用为该聚合温度下的反应周期的1/3为宜。 目前，多选用偶氮类和过氧化物类引发剂。
任务一 氯乙烯的悬浮聚合
6. pH值缓冲剂 (1)pH值变化原因 对于无离子水系统，几乎没
有碳酸根离子，但是，聚合加水时空气中的二氧化碳 溶入使pH值降低；反应中VCM微量分解将使体系的pH 值降低。
任务一 氯乙烯的悬浮聚合
(2)常用消泡剂 消泡剂是一种与起泡剂相反 的表面活性剂，它有助于泡膜内大量液体的浓缩， 使气泡破裂。常用的有乳化硅油、聚醚等。
12. 终止剂 (1)加入终止剂的目的 当转化率达到80~85%
时，向单体转移终止增加，易生成较多的支链结 构，影响产品的性能。因此当反应接近终止时， 立即加入终止剂，消灭活性中心而终止。
任务一 氯乙烯的悬浮聚合
型号
主要用途
XJ1，SG1 高级电缆绝缘层、保护层
PVC—SG2 电缆电线绝缘层、保护层及氯纶纤维等软制品、蓄 PVC—SG3 电池隔板 PVC—XJ3 薄膜(农膜、雨衣、战备物资、及工业包装)、软管、 PVC—SG4 鞋料、人造革底层
PVC—XJ4 PVC—SG5
硬管、硬片、透明瓶、包装硬软片及塑料印花纸
(2)抗鱼眼剂 可改善引发剂在VCM单体中的分布， 以防鱼眼的生产。常用的抗鱼眼剂有：丁醇、磷钼酸、 叔丁基对苯二酚等。
11. 消泡剂 (1)加入消泡剂的目的 出料时，需回收未反应
的单体。此时由于降压而引起体积急剧膨胀和料层 内液态单体的沸腾，使回收的单体夹带许多泡沫树 脂，造成回收系统管道堵塞。因此，在聚合釜或出 料槽开启回收阀之前加入消泡剂。
(2)pH值对聚合的影响 直接影响聚合反应，过 高时，将使聚合物颗粒变粗；过低时，影响聚合分散 体系的稳定性，严重时造成爆聚；体系中的Cl-将使

聚氯乙烯的悬浮聚合法生产工艺流程下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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工艺说明――悬浮法聚氯乙烯――锦化化工集团一九八七年十月总说明本生产装置的聚合部分是以氯乙烯单体（ＶＣＭ）为原料，采用悬浮法生产技术，生产聚氯乙烯（ＰＶＣ）树脂，年生产能力四万吨。

后处理部分的干燥和包装由国内配套。

引进聚合部分由原料配制开始，到干燥的离心机给料泵出口为止，共分六个单元：Ｂ单元：包括无离子水脱氧在内的ＶＣＭ和水的贮存与加料。

Ｃ单元：溶液的配制和辅料加料；Ｄ单元：聚合釜涂壁和废水汽提；Ｅ单元：聚合；Ｆ单元：ＶＣＭ回收；Ｇ单元：ＰＶＣ浆液汽提。

本工艺说明按上述六个单元，分十七个工艺系统进行详细说明。

并对工艺理论，产品质量工艺控制，涂釜剂的应用及工艺标准进行阐述。

本工艺说明由Ｂ．Ｆ．Ｇ提供，不涉及国内配套的干燥和包装。

目录１．工艺说明┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄6１．１新鲜ＶＣＭ的贮存系统┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄6１．１．１前言 (6)１．１．２新鲜ＶＣＭ的贮存 (6)１．２．回收ＶＣＭ的贮存系统 (6)１．２．１前言 (6)１．２．２回收ＶＣＭ的贮存系统 (6)１．３无离子水系统 (7)１．３．１前言 (7)１．３．２冷无离子水系统 (8)１．３．３热无离子水系统 (8)１．３．４无离子水的混合与加料 (8)１．３．５注水泵 (8)１．３．６冲洗水泵 (9)１．３．７冲洗水加压泵 (9)１．３．８无离子水脱氧器 (10)１．４缓冲剂系统 (10)１．４．１前言 (10)１．４．２缓冲剂的配制与贮存 (10)１．４．３缓冲剂循环系统 (10)１．４．４缓冲剂加料系统 (10)１．５．分散剂系统 (11)１．５．１前言 (11)１．５．２分散剂的配制与贮存 (11)１．５．３ＰＶＡ的配制与贮存 (12)１．５．４特殊分散剂的贮存和使用 (12)１．５．５分散剂加料系统 (12)１．５．６特殊分散剂加料 (13)１．６引发剂系统 (13)１．６．１前言 (13)１．６．２引发剂分散液的配制 (14)１．６．３引发剂贮罐 (14)１．６．４引发剂加料系统 (14)１．７聚合釜涂壁系统 (14)１．７．１前言 (14)１．７．２涂料的配制与贮存 (15)１．７．３涂料溶液的使用 (15)１．８聚合加料系统 (15)１．８．１前言 (15)１．８．２水加料系统 (16)１．８．３单体加料系统 (17)１．９聚合系统 (17)１．９．１前言 (17)１．９．２夹套冷却和挡板冷却 (18)１．９．３聚合釜注入水 (18)１．９．４搅拌器密封节流套筒水冲洗 (18)１．９．５紧急事故终止剂加料 (19)１．９．６反应监视 (19)１．９．７压力测定和聚合手动卸压 (20)１．１０ＡＴＳＣ终止剂系统 (20)１．１０．１前言 (20)１．１０．２ＡＴＳＣ终止剂的配制与使用 (20)１．１０．３ＡＴＳＣ终止剂加料 (21)１．１１浆液输送系统 (21)１．１１．１前言 (21)１．１１．２聚合釜出料 (22)１．１２浆液汽提系统 (22)１．１２．１前言 (22)１．１２．２汽提塔供料槽操作 (22)１．１２．３浆液汽提塔操作 (23)１．１２．４汽提塔的物理过程说明 (24)１．１３单体回收系统 (25)１．１３．１前言 (25)１．１３．２聚合釜间歇回收 (25)１．１３．３正常回收方法 (25)１．１３．４回收压缩机操作 (26)１．１３．５回收冷凝器系统 (27)１．１４空气抽真空系统 (27)１．１４．１前言 (27)１．１４．２聚合釜抽真空 (28)１．１４．３设备抽真空 (28)１．１５蒸汽置换与抽真空系统 (28)１．１５．１前言 (28)１．１５．２蒸汽置换系统 (28)１．１６壬基苯酚阻聚剂系统 (29)１．１６．１前言 (29)１．１６．２壬基苯酚的使用及贮存的物理性能 (29)１．１６．３将壬基苯酚加入回收系统 (30)１．１７废水汽提系统 (30)１．１７．１前言 (30)１．１７．２废水汽提系统 (30)１．１７．３废水汽提塔的正常控制 (31)２工艺理论２．１聚合 (31)２．１．２聚合转化率 (31)２．１．３聚合放热量 (32)２．２聚合釜 (32)２．３聚合添加剂 (32)２．３．１缓冲剂 (32)２．３．２分散剂 (32)２．３．３铁螯合剂 (32)２．３．４引发剂 (32)２．３．５终止剂 (33)２．３．６涂釜剂 (33)２．３．７阻聚剂 (33)２．３．８烧碱 (33)２．３．９酸 (33)３产品质量的工艺控制 (33)３．１产品质量规格 (33)３．２产品质量工艺控制 (34)３．２．１前言 (34)３．２．２分子量的工艺控制 (34)３．２．３水份的工艺控制 (34)３．２．４颗粒度的工艺控制 (34)３．２．５孔隙率的工艺控制 (35)３．２．６视比重的工艺控制 (36)３．２．７树脂中残留ＶＣＭ的工艺控制 (36)３．２．８黑树脂的工艺控制 (36)３．２．９“鱼眼”的工艺控制 (36)３．２．１０树脂干流动性的工艺控制 (36)４涂釜剂的应用 (36)４．１涂釜液的配制 (36)４．２涂釜液的喷涂 (37)４．３蒸汽涂釜的程序 (37)４．４釜壁涂层的程序 (38)４．５釜壁涂层液的检验程序（醇溶液） (38)４．６代号１０Ｃ涂釜液的１０Ｃ含固量的检测程序（水溶液） (38)１．工艺说明１．１新鲜ＶＣＭ的贮存系统１．１．１前言本装置所用的新鲜ＶＣＭ是由ＶＣＭ车间管道输送来的。

3 悬浮法生产聚氯乙烯的原理 悬浮法生产聚氯乙烯的原理
本生产装置采用悬浮法聚合生产工艺。在悬浮法生产工艺中，VCM液 滴分散在水相中，经聚合反应生成粒状PVC聚合物。聚合反应由溶解在单 体中的引发剂引发。 聚氯乙烯根据以下的链反应，以自由基聚合的形式形成： R·＋CH2＝CH－Cl→R－CH2－CHCI· R－CH2－CHCI·＋CH2＝CH－Cl→R－CH2－CHCl－CH2－CHCl式中：R为自由基。 反应热：HP＝1600千焦耳/千克。 和所有的链反应一样，整个反应过程包括三个步骤：链引发、链增长 和链终止。链引发反应将自由基引入聚合体系，引起这个反应的是引发剂。 在链终止步骤中，两个活性链相互反应会使自由基消失，从而终止聚合反 应。
电石乙炔法聚氯乙烯工艺第 四讲 —— 氯乙烯聚合
朱云飞
课程大纲
1 2 3 4 5 6 聚合工序的生产任务 聚合方法简介 悬浮聚合的原理 悬浮聚合工艺 聚合产品质量控制 聚合釜介绍
1 聚合工序的生产任务
聚合过程的任务是以纯度为99.99%氯乙烯 单体（VCM）为原料，以去离子水为分散体系， 以PVA（聚乙烯醇）等物质为分散剂，以过氧 化物为引发剂，采用悬浮聚合的方法生产符 合国标的聚氯乙烯树脂（PVC）。
聚合生产主要分为以下四个工序
助剂配制 聚合过程 出料及VCM回收 浆料汽提
4.1 助剂配制
1 缓冲剂的配制：将碳酸氢铵以一定比例溶解于水，全部溶 缓冲剂的配制：将碳酸氢铵以一定比例溶解于水， 解即可。 解即可。 2 分散剂的配制：将各种分散剂以一定比例溶解于水中，形 分散剂的配制：将各种分散剂以一定比例溶解于水中， 成均匀溶液、无结块。 成均匀溶液、无结块。 3 引发剂的配制：将分散剂溶液、引发剂乳液、水按一定比 引发剂的配制：将分散剂溶液、引发剂乳液、 例在配制槽中混合均匀。 例在配制槽中混合均匀。 4 终止剂、涂釜液、消泡剂、阻聚剂、紧急事故中止剂及连 终止剂、涂釜液、消泡剂、阻聚剂、 调节剂的充装。 调节剂的充装。 各种助剂的配制属于物理过程， 各种助剂的配制属于物理过程，将各种原料溶解混合分 散均匀即可； 散均匀即可；助剂的充装是将采购的桶装成品装入相应助剂 贮槽即可。终止剂、消泡剂、涂釜液、阻聚剂、 贮槽即可。终止剂、消泡剂、涂釜液、阻聚剂、紧急事故终 止剂、链调节剂均为成品，直接装入各自的贮槽， 止剂、链调节剂均为成品，直接装入各自的贮槽，可直接使 用。

摘要聚氯乙烯是世界上最价廉和应用最广的塑料，用来大规模生产电缆绝缘层、设备零件、管材、层合材料和纤维制品。

聚氯乙烯树脂的需求量巨大。

工业上，聚氯乙烯是采用悬浮或乳液聚合技术通过自由基聚合反应来生产的。

本设计的目标是年产18000吨的聚氯乙烯悬浮生产装置。

遵循技术先进、工艺可靠、经济合理、系统最优的原则完成本设计。

本设计的主要内容包括：对聚氯乙烯的国内外研究状况、应用领域和应用现状、生产概况、市场需求和应用前景的综述；详细介绍工艺流程；对聚合全系统的物料进行衡算；聚合釜选型和工艺尺寸计算；搅拌设备的选型和功率计算以及对聚合反应器釜进行热量衡算。

关键词：聚氯乙烯，悬浮聚合，工艺设计，工艺流程，聚合反应器AbstractPolyvinyl chloride is one of the cheapest and most widely used plastics globally. It is used for large-scale production of cable insulation, equipment parts, pipes, laminated materials and fiber manufacture. The demand for polyvinyl chloride resin is vast.Polyvinyl chloride is industrially produced by free-radical polymerization using the suspension or bulk technique. The major object of present design is a production plant for PVC with annual output 15000 ton, using suspension technique. According to the principles of advanced technology, credible technics, reasonable economics and optimized system, present design is completed.The main work of present design include : summerization on status of research on polyvinyl chloride at home and abroad, field and current status of application, the situation of production , the demand for market and applying in the future ;detailed description of technological process ; the total material balance of polymerization system ;the selection and design of polymerization reactor; the selection of stirring devices and the calculation of power thereof; and the heat balance of the polymerization reactor .Key words：Polyvinyl chloride, suspension polymerization, technological design，process flow, polymerization reactor目录摘 要 (III)目 录 (IV)第一章 前 言 (7)1.1选题背景 (7)1.2研究意义 (7)第二章 聚氯乙烯历史世界及供需和消费 (8)2.1 聚氯乙烯的发展历史 (8)2.2 世界聚氯乙烯供需 (8)2.3 中国聚氯乙烯供需 (8)2.4 聚氯乙烯树脂消费结构 (9)第三章 聚氯乙烯的典型聚合工艺 (10)3.1 典型聚合工艺概述： (10)3.1.1悬浮聚合 (10)3.1.2本体聚合 (11)3.1.3乳液聚合 (11)3.1.4微悬浮聚合 (12)3.1.5溶液聚合 (12)3.2典型聚合工艺技术特性比较 (12)第四章 悬浮聚合生产工艺与过程及其影响因素 (13)4.1聚氯乙烯悬浮聚合的生产技术 (13)4.1.1氯乙烯悬浮聚合生产工艺技术过程 (13)4.2氯乙烯悬浮聚合生产工艺技术进展 (15)4.2.1国内生产工艺技术进展 (15)4.2.2国外生产技术进展 (17)4.3悬浮法聚合工艺和设备 (20)4.3.1搪瓷釜 (20)4.4轴封与搅拌装置 (24)4.4.1 轴封 (24)4.4.2 搅拌装置 (26)4.5工艺流程 (28)4.6防粘釜技术 (32)4.7悬浮法防粘釜剂的进展 (34)4.7.1国外SPVC生产用涂布剂的进展 (34)4.8分散剂 (35)4.8.1分散剂的用途和影响 (35)4.8.2国外分散剂应用进展 (36)4.9 其它助剂 (37)第五章 聚氯乙烯聚合釜技术进展 (39)5.1 新型釜的介绍 (39)第六章 聚氯乙烯聚合装置设计 (41)6.1设计任务书 (41)6.1.1设计任务 (41)6.1.2设计条件 (42)6.1.3配方 (42)6.1.4生产时间分配 (42)6.2设计过程 (43)6.2.1已知量的计算 (43)6.2.2聚合釜物料衡算 (43)6.2.3聚合釜的设计 (44)6.2.4搅拌设计 (49)6.2.5 釜重的计算 (54)6.2.6 热量衡算 (56)第七章 结论 (60)参 考 文 献 (61)致 谢 (63)声明 (65)附录1 工艺流程概述附录2 工艺流程图附录3 聚合设备图第一章 前 言1.1选题背景聚氯乙烯( PVC) 是五大通用合成树脂之一,是木材、钢铁、玻璃、纸张等传统材料的良好代用品,因此在塑料工业中具有举足轻重的地位。

18500吨/年聚氯乙烯悬浮聚合工艺设计摘要本文讲述了我国聚氯乙烯工业生产技术的发展进程和目前状况，包括原料路线、工艺设备、聚合方法等。

本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，工艺过程中需要注意的问题，包括质量影响因素，工艺条件及合成工艺中的各种助剂选择，对聚合工艺过程进行详细的叙述。

并且从物料衡算、热量衡算和设备计算和选型三个方面进行准确的工艺计算，对厂址进行了选择，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，画出了整个工艺的流程图。

关键词：聚氯乙烯，生产技术，悬浮法，防粘釜技术Design of 16500 tons / year PVC suspension polymerizationprocessABSTRACTThis article tells the story of China's PVC industry production technology of the development process and current situation, including raw material route, process equipment, polymerization methods and so on. The design and production of PVC by suspension method, the paper introduces the production of PVC by suspension method resin polymerization mechanism, need to be aware of the problems in the process of technology, including the quality influencing factors, technical condition and various additives in the synthesis process selection, description of how the polymerization process in detail. And from material balance, heat balance, and equipment selection three aspects to carry on the accurate calculation and process calculation, on the site selection, adopted the lightning protection and other important measures for fire and explosion prevention, the treatment to three wastes recycling and so on has carried on the narration.KEY WORDS: polyvinyl chloride，the production technology，the suspension method，anti-sticking reactor technology目录前言 (1)第1章总论 (2)1.1 国pvc发展状况及发展趋势 (2)1.2 聚合工艺 (3)1.2.1 单体合成工艺路线 (3)1.2.2 聚合工艺实践方法 (4)1.2.3 原料的选择 (5)1.2.4 原料的配比 (6)1.2.5 设计所用物料的物理性质 (7)1.2.6 主要工艺参数 (8)1.2.7 聚合反应过程工艺流程叙述 (10)第2章工艺计算 (13)2.1 物料衡算 (13)2.1.1 年投料的物料衡算 (13)2.1.2 车间的物料衡算 (14)2.1.3 釡数及投料系数的确定 (14)2.1.4热量衡算 (16)2.1.4循环冷却水用量 (17)第3章设备工艺设计 (19)3.1机械设备选项的原则 (19)3.1.1 满足工艺要求 (19)3.1.2 设备成熟可靠 (19)3.1.3 尽量采用国设备 (19)3.1.4 100立方米反应釜 (19)3.2 汽提塔 (20)3.3 混料槽 (20)3.4 离心机 (20)3.5 干燥器 (21)结论 (22)辞 (23)参考文献 (24)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。

工艺说明——悬浮法聚氯乙烯上述每釜反应的测量什的小时平均值，小时平均反应速率和热释放数据都需贮存到计算机内，并通过计算机打印出来，这些数据应做为每釜反应的原始记录存档。

1．9．7 压力测定和聚合手动卸压在通向聚合釜顶部的注入水管道上有三个压力传感器，用来监测聚合釜的压力。

有一个压力传感器是用来监测真空度的，其量程为从全真空到0.7kg/cm2（表压）。

这块表在聚合单体回收的最后阶段和在打开釜盖后抽真空时，可用来监视釜内真空度。

第二个压力传感器，用于监视聚合反应期间的聚合釜压力，其量程为7.0～13kg/cm2(表压)。

这个压力量程是聚合压力变化的范围。

可在控制室内的压力指示器上给定设定点。

当聚合压力超过这个设定点时，报警器就会报警。

第三个压力传感器，用来监视那些较高的压力，其量程为0～18kg/cm2（表压）。

这部表是接在釜自动卸压管道上的压力调节器上。

在手动卸压管道上的那个压力调节阀的设定值比聚合釜减压阀的设定值要低。

当情况紧迫时，操作人员即可打开这个压力调节器的顶阀开关，将釜中的压力放入大气，使压力控制在设定点压力上。

1．10 ATSC终止剂系统1．10．1 前言本装置中采用两个终止系统，达到两个不同的目的，并使用不同的终止剂。

丙酮缩氨基硫脲（ATSC）是一种常规终止剂，它与残留的引发剂反应，有效地破坏这些残留的引发剂。

在紧急事故时，及在正常的情况下，最好能首先使用ATSC。

氧化氮（如前面所述）是一种紧急事故终止剂，只有当万不得已时才能使用。

氧化氮可与活性自由基相结合，生成不活泼的化合物。

但是，由于这种终止剂不能与非离子型引发剂反应，因此无法保证在一段时间后不重新进行反应。

要先将ATSC与碱液和无离子水混合，制备成溶液，然后，当反应达到预定的终止时间时，从聚合釜的顶部打入釜内。

ATSC这种化学药品的毒性很强，在使用非溶液形态的ATSC时，必须要小心。

1．10．2 ATSC终止剂的配制与使用ATSC是在一个带有搅拌的不锈钢密闭罐TK—7C中配制，该罐的顶部有一个排气管，通入大气。

聚氯乙烯悬浮聚合的工艺流程英文回答：The process of suspension polymerization of polyvinyl chloride (PVC) involves several key steps. Firstly, vinyl chloride monomer is combined with water, suspension agents, and initiators in a reaction vessel. The suspension agents help to keep the monomer droplets separate from each other, preventing them from coalescing.Next, the reaction vessel is sealed and heated, causing the monomer to polymerize and form PVC particles suspended in the water. The initiators, often peroxides, break down and initiate the polymerization reaction. As the polymerization proceeds, the PVC particles grow in size and eventually form a slurry.After the polymerization is complete, the slurry is cooled and the PVC particles are separated from the water. The resulting PVC powder can then be further processed intovarious forms, such as pellets or sheets, for use in different applications.中文回答：聚氯乙烯悬浮聚合的工艺流程涉及几个关键步骤。

悬浮法PVC知识介绍悬浮法PVC乙烯类树脂是对一系列具有乙烯基结构CH2＝CHX的热塑性聚合物的通称。

这类聚合物常用于建材。

它们之间的差异仅仅在于分子链上取代基的不同。

其中最有商业价值的产品是聚氯乙烯（PVC）。

本节主要讨论悬浮法制备的PVC.化学与性质商业上，制备PVC有四种方法：悬浮法、本体法、乳液法和溶液法。

悬浮法最普遍，大多数应用的pvc树脂就是这类树脂。

这是一种间歇生产方法。

强力搅拌下使氯乙烯单体小滴悬浮于水相中，单体小滴借助于事先加入的悬浮剂如水溶性纤维素或聚乙烯醇等而稳定于体系中。

氯乙烯单体的聚合机理是自由基聚合。

聚合由单体溶解引发剂开始，引发剂通常是一种过氧化物，它们热分解产生自由基。

聚合过程中，需要冷却以控制由于聚合反应放热而引起的温度升高。

改进冷却方法以后，生产厂商已能够应用越来越大的反应器，大大提高产量。

一般来说，粒度大小及粒度分布可以由搅拌程度以及所用的悬浮剂种类和用量来控制。

树脂的分子量可由聚合温度控制，较高的聚合温度得到较低分子量的树脂。

一些低分子量的树脂可借助链转移剂而获得所期望的分子量，而可保持比较低的聚合温度和压力。

聚合结束后，在真空条件下加热树脂除去多余的单体，然后离心干燥，除去水分。

悬浮法树脂的颗粒形状不规则，并且为氯乙烯和悬浮剂组成的共聚物半渗透膜所包覆。

PVC树脂必须和其他树脂混合或配料才能制成有用的产品。

其产品可分成两大类：软PVC产品，它含有不同用量的增塑剂，和硬PVC，它不含增塑剂。

所有PVC产品必须含有一定量的稳定剂，以避免加工过程中发生降解。

软PVC产品中的增塑剂在于使聚合物变软。

增塑剂的选择或增塑剂的混用，最终要由成品所期望的性能来决定。

大多数的增塑剂一定程度上也起着加工助剂的作用。

增塑剂降低了树脂的熔融温度和粘度，从而可防止树脂粘到加工设备的金属部件上。

硬PVC树脂可借助两类加工助剂：第一类为助熔剂，加工过程中，有助于树脂熔融均匀；第二类为润滑剂，加工过程中，它可防止树脂粘附到设备的金属表面上。

这是因为PVC虽不能溶于VC中，但能被单体所溶胀，单体在 其中运动扩散并无困难，所以，链自由基与单体的链增长反应仍 能进行。
VC的聚合体系既不同于均相悬浮聚合，又不同于典型的非均 相悬浮聚合。
当转化率达60%~70 % ，自动加速现象发生，反应加快，放 热现象激烈，应加大冷却水量。
VC的悬浮聚合体系中，聚合物的相对分子质量用聚合温度来 控制，聚合反应的速率用引发剂的种类和用量来调节。
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PVC生产中悬浮剂分为两类：主分散剂和辅助分散剂。 a 主分散剂 作 用——控制所得颗粒的大小。 常用物——①纤维素醚类（包括甲基纤维素、羟乙基纤维
素等），目前主要使用羟丙基甲基纤维素；②部分水解的聚 乙烯醇（要求聚合度为1750±50，醇解度为（80±1.5）％。
b 辅助分散剂 作 用——提高颗粒中的空隙率，改进氯乙烯树脂吸收增 塑剂的能力。 常用物——①小分子表面活性剂（目前主要应用非离子型
渐老化降解变黄，软化点较低，机械性能较差等。但由于其与增塑 剂的混溶性良好，可加工为硬质或软质的各种塑料制品。
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二、悬浮聚合工艺
⒈ 原料 ⑴ 单体 单体氯乙烯的生产有乙炔路线和乙烯路线。 安全与卫生： 氯乙烯单体储存与运输过程中为压缩后液体，所以管道与容器 必须耐压。万一稍有泄漏则气化为氯乙烯蒸汽，其蒸汽与空气混合 后的爆炸极限为4％～22％，因此必须注意防火安全。 氯乙烯单体浓度为8％～12％（体积），即表现有麻醉作用， 高浓度下会导致死亡。氯乙烯具有致癌作用。
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四、 VC悬浮聚合的特点 ⒈ 聚合温度和链转移反应对PVC的相对分子质量的影响
氯乙烯自由基聚合时，其平均聚合度可用下式表示：
X n
Rt
Rp
Rtr,
Rp Rtr,M

编写：陈荣俊悬浮法聚氯乙烯生产工艺概述及反应机理 原理及总说明本聚合生产装置在绝氧状态下，依次通过釜内设的相应进料口，用水冲洗釜壁并排出之；借助蒸汽将0.22m³防粘釜剂均匀喷涂于釜壁，用水冲洗并排除之，加入缓冲剂以纯度100wt%计为3.92kg；加体积比为1:1.02的氯乙烯和温度为85-95℃的热水，装填系数为0.8-0.9；加分散剂并判断分散效果；确定分散体系稳定，即可加入复合引发剂；加链转移剂巯基乙醇折100％为0-4kg；聚合开始10分钟后，以1000kg/h的流量向釜内注入低于反应温度的水，聚合反应温度为49-64℃；达到转化率80％（约5小时）时，加终止剂终止反应；向浆料槽泄料，并在浆料槽中回收未反应的氯乙烯单体；浆料经汽提、脱水、干燥即得产品。

氯乙烯聚合工序主要由助剂配制、氯乙烯供料与回收、软水供给、聚合、汽提、出料、干燥及包装组成。

氯乙烯悬浮聚合反应是自由基型链锁聚合反应，即在聚合釜内加入一定量的氯乙烯和去离子水，在引发剂、悬浮剂及其他助剂作用下，借助较强的搅拌作用，在一定的温度和压力下进行聚合反应。

该反应过程分链引发、链增长、链转移、链终止阶段。

悬浮法PVC生产工艺由以下单元组成。

共分六个单元：Ｂ单元：无离子水和氯乙烯（vcm）的贮存与加料。

Ｃ单元：助剂的配制和助剂的贮存与加料加料；Ｄ单元：聚合釜涂壁和废水汽提；Ｅ单元：聚合；Ｆ单元：ＶＣＭ回收；Ｇ单元：ＰＶＣ浆液汽提。

本工艺说明按上述六个单元，分十七个工艺系统进行详细说明。

并对工艺理论，产品质量工艺控制，涂釜剂的应用及工艺标准进行阐述。

目录聚合安全技术…………………………………………………………工艺说明………………………………………………………………单元B：氯乙烯和水的储存与加料一、新鲜ＶＣＭ的贮存系统………………………………………二、回收ＶＣＭ的贮存系统…………………………………………三、无离子水系统……………………………………………………1、前言…………………………………………………………………2、冷无离子水系统……………………………………………………3、热无离子水系统……………………………………………………5、注水泵………………………………………………………………6、冲洗水泵……………………………………………………………7、冲洗水加压泵………………………………………………………四、聚合加料系统………………………………………………………1、前言…………………………………………………………………2、水加料系统…………………………………………………………3、单体加料系统………………………………………………………4、校正罐………………………………………………………………单元c：助剂的配制和贮存与加料五、缓冲剂系统…………………………………………………………1、前言…………………………………………………………………2、缓冲剂的配制与贮存………………………………………………3、缓冲剂循环系统……………………………………………………4、缓冲剂加料系统……………………………………………………六、分散剂系统…………………………………………………………1、前言…………………………………………………………………2、分散剂的配制与贮存………………………………………………3、ＰＶＡ的配制与贮存……………………………………………4、分散剂加料系统……………………………………………………七、引发剂系统…………………………………………………………1、前言…………………………………………………………………2、引发剂分散液的配制………………………………………………3、引发剂贮罐…………………………………………………………4、引发剂加料系统…………………………………………………单元D：涂壁系统、废水汽提八、聚合釜涂壁系统………………………………………………1、前言………………………………………………………………2、涂料的配制与贮存………………………………………………3、涂料溶液的使用…………………………………………………九、废水汽提系统…………………………………………………1、前言………………………………………………………………2、废水汽提系统…………………………………………………3、废水汽提塔的正常控制…………………………………………单元E：聚合十、聚合系统…………………………………………………………1、前言………………………………………………………………2、夹套冷却和挡板冷却……………………………………………3、聚合釜注入水……………………………………………………4、搅拌器密封节流套筒水冲洗……………………………………5、紧急事故终止剂加料……………………………………………6、反应监视…………………………………………………………7、压力测定和聚合手动卸压………………………………………十一、ＡＴＳＣ终止剂系统…………………………………………1、前言………………………………………………………………2、ＡＴＳＣ终止剂的配制与使用…………………………………3、ＡＴＳＣ终止剂加料……………………………………………十二、浆液输送系统…………………………………………………1、前言………………………………………………………………2、聚合釜出料………………………………………………………单元G：PVC浆料汽提十三、浆液汽提系统…………………………………………………1、前言………………………………………………………………2、汽提塔供料槽操作………………………………………………3、浆液汽提塔操作…………………………………………………4、汽提塔的物理过程说明…………………………………………单元F：氯乙烯回收十四、单体回收系统…………………………………………………1、前言………………………………………………………………2、聚合釜间歇回收…………………………………………………3、正常回收方法……………………………………………………4、回收压缩机操作…………………………………………………5、回收冷凝器系统…………………………………………………十五、空气抽真空系统………………………………………………1、前言………………………………………………………………2、聚合釜抽真空……………………………………………………3、设备抽真空………………………………………………………十六、蒸汽置换与抽真空系统………………………………………1、前言………………………………………………………………2、蒸汽置换系统……………………………………………………十七、壬基苯酚阻聚剂系统…………………………………………1、前言………………………………………………………………2、壬基苯酚的使用及贮存的物理性能……………………………3、将壬基苯酚加入回收系统………………………………………反应机理一、悬浮聚合………………………………………………………1、化学反应…………………………………………………………2聚合转化率…………………………………………………………3聚合放热量…………………………………………………………4、聚合釜……………………………………………………………二、悬浮聚合添加剂…………………………………………………a、缓冲剂……………………………………………………………b、分散剂……………………………………………………………c、铁螯合剂…………………………………………………………d、引发剂……………………………………………………………e、终止剂……………………………………………………………f、涂釜剂……………………………………………………………g、阻聚剂……………………………………………………………h、烧碱………………………………………………………………i、酸…………………………………………………………………三、悬浮聚合产品质量的工艺控制…………………………………1、产品质量规格……………………………………………………2、产品质量工艺控制………………………………………………A、前言………………………………………………………………B、分子量的工艺控制………………………………………………C、水份的工艺控制…………………………………………………D、颗粒度的工艺控制………………………………………………E、孔隙率的工艺控制………………………………………………F、视比重的工艺控制………………………………………………G、树脂中残留ＶＣＭ的工艺控制…………………………………H、黑树脂的工艺控制………………………………………………I、“鱼眼”的工艺控制……………………………………………J、树脂干流动性的工艺控制………………………………………聚合安全技术一、引发剂是在一定温度下容易分解的物质，应在低温下(一15℃以下)储存，冷库中的引发剂要定期检查，以免分解造成火灾或爆炸事故。

摘要聚氯乙烯是世界上最价廉和应用最广的塑料，用来大规模生产电缆绝缘层、设备零件、管材、层合材料和纤维制品。

聚氯乙烯树脂的需求量巨大。

工业上，聚氯乙烯是采用悬浮或乳液聚合技术通过自由基聚合反应来生产的。

本设计的目标是年产18000吨的聚氯乙烯悬浮生产装置。

遵循技术先进、工艺可靠、经济合理、系统最优的原则完成本设计。

本设计的主要内容包括：对聚氯乙烯的国内外研究状况、应用领域和应用现状、生产概况、市场需求和应用前景的综述；详细介绍工艺流程；对聚合全系统的物料进行衡算；聚合釜选型和工艺尺寸计算；搅拌设备的选型和功率计算以及对聚合反应器釜进行热量衡算。

关键词：聚氯乙烯，悬浮聚合，工艺设计，工艺流程，聚合反应器AbstractPolyvinyl chloride is one of the cheapest and most widely used plastics globally. It is used for large-scale production of cable insulation, equipment parts, pipes, laminated materials and fiber manufacture. The demand for polyvinyl chloride resin is vast.Polyvinyl chloride is industrially produced by free-radical polymerization using the suspension or bulk technique. The major object of present design is a production plant for PVC with annual output 15000 ton, using suspension technique. According to the principles of advanced technology, credible technics, reasonable economics and optimized system, present design is completed.The main work of present design include : summerization on status of research on polyvinyl chloride at home and abroad, field and current status of application, the situation of production , the demand for market and applying in the future ;detailed description of technological process ; the total material balance of polymerization system ;the selection and design of polymerization reactor; the selection of stirring devices and the calculation of power thereof; and the heat balance of the polymerization reactor .Key words：Polyvinyl chloride, suspension polymerization, technological design，process flow, polymerization reactor目录摘 要 (III)目 录 (IV)第一章 前 言 (7)1.1选题背景 (7)1.2研究意义 (7)第二章 聚氯乙烯历史世界及供需和消费 (8)2.1 聚氯乙烯的发展历史 (8)2.2 世界聚氯乙烯供需 (8)2.3 中国聚氯乙烯供需 (8)2.4 聚氯乙烯树脂消费结构 (9)第三章 聚氯乙烯的典型聚合工艺 (10)3.1 典型聚合工艺概述： (10)3.1.1悬浮聚合 (10)3.1.2本体聚合 (11)3.1.3乳液聚合 (11)3.1.4微悬浮聚合 (12)3.1.5溶液聚合 (12)3.2典型聚合工艺技术特性比较 (12)第四章 悬浮聚合生产工艺与过程及其影响因素 (13)4.1聚氯乙烯悬浮聚合的生产技术 (13)4.1.1氯乙烯悬浮聚合生产工艺技术过程 (13)4.2氯乙烯悬浮聚合生产工艺技术进展 (15)4.2.1国内生产工艺技术进展 (15)4.2.2国外生产技术进展 (17)4.3悬浮法聚合工艺和设备 (20)4.3.1搪瓷釜 (20)4.4轴封与搅拌装置 (24)4.4.1 轴封 (24)4.4.2 搅拌装置 (26)4.5工艺流程 (28)4.6防粘釜技术 (32)4.7悬浮法防粘釜剂的进展 (34)4.7.1国外SPVC生产用涂布剂的进展 (34)4.8分散剂 (35)4.8.1分散剂的用途和影响 (35)4.8.2国外分散剂应用进展 (36)4.9 其它助剂 (37)第五章 聚氯乙烯聚合釜技术进展 (39)5.1 新型釜的介绍 (39)第六章 聚氯乙烯聚合装置设计 (41)6.1设计任务书 (41)6.1.1设计任务 (41)6.1.2设计条件 (42)6.1.3配方 (42)6.1.4生产时间分配 (42)6.2设计过程 (43)6.2.1已知量的计算 (43)6.2.2聚合釜物料衡算 (43)6.2.3聚合釜的设计 (44)6.2.4搅拌设计 (49)6.2.5 釜重的计算 (54)6.2.6 热量衡算 (56)第七章 结论 (60)参 考 文 献 (61)致 谢 (63)声明 (65)附录1 工艺流程概述附录2 工艺流程图附录3 聚合设备图第一章 前 言1.1选题背景聚氯乙烯( PVC) 是五大通用合成树脂之一,是木材、钢铁、玻璃、纸张等传统材料的良好代用品,因此在塑料工业中具有举足轻重的地位。

16700吨/年PVC悬浮聚合工艺设计摘要【本设计是悬浮法生产聚氯乙烯（年产16700万吨）的工艺初步设计。

该设计包括设计说明书和设计图纸两部分。

设计说明书主要包括聚氯乙烯概述、制聚氯乙烯工艺方案的选择论证、悬浮法制聚氯乙烯的流程说明、工艺流程中助剂的选择及相关设备的选型等容，对悬浮法的工艺流程有一个较为详细的描述。

设计图纸则包括工艺流程图。

】关键词：悬浮法; 聚氯乙烯; 工艺流程说明Design of 16700 tons PVC suspension polymerizationprocessABSTRACT【The design for the 16700 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, production proce ss目录前言 (3)第1章概述 (3)1.1 PVC概述、发展状况及前景 (4)1.2 聚合工艺实施方法 (5)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设计 (10)2.1.1 聚氯乙烯生产工艺流程简述 (10)2.1.2 聚氯乙烯生产工艺流程图 (11)图2.1.2-1 聚氯乙烯生产工艺流程 (11)图2.1.2-2工艺流程方框图 (12)第3章物料衡算 (13)3.1主要工艺参数 (13)3.1.2 车间物料衡算 (15)3.2 釜数及投料系数的确定 (15)第4章热量衡算 (18)4.1 热量衡算 (17)4.2循环冷却水用量 (19)第5章设备工艺设计 (20)5.1 机器设备选型的原则 (20)5.2 反应釜 (20)5.3 汽提塔 (20)5.4 混料槽 (20)5.5 离心机 (21)结论 (22)辞 (23)参考文献 (24)前言聚氯乙烯(PVC)是5大通用塑料之一,具有耐腐蚀、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,尤其是近年来建筑市场对PVC产品的巨大需求,使其成为具备相当竞争力的一个塑料品种。

《化工设计基础》课程设计题目: 2万吨/年PVC悬浮聚合初步工艺设计专业班级：学号：姓名：学院：指导教师：课程设计任务书《聚合物合成工艺设计》一、设计分组化工方向学生共分12组6-7人一组，设计分工：概述、工艺流程设计1人，物料衡算及热量衡算2人，聚合釜及其他设备设计与选型1-2人，安全与环保1人，绘图1人二、设计题目2 万吨/年PVC悬浮聚合初步工艺设计3反应釜（33m3Ⅰ型小釜）三、设计条件1年生产天330天/年24小时/天2产品、原料及主要工艺条件设计产品树脂的型号为SG-5原料VCM技术指标项目内容技术指标聚合物后处理损失率6%聚合物生成量水油比 1.4引发剂用量0.1%的单体质量分散剂用量0.2%的单体质量调节剂用量0.01%的单体质量终止剂用量0.01%的单体质量防粘釜剂用量0.1%的单体质量反应的转化率88%聚合中损失量1%聚合物生成量操作周期分配3其他有关条件和要求1）与物料衡算有关的条件a)出料阶段i.出料中VCM的含量（VCM与PVC的质量比）为2%b)汽提阶段i.塔顶温度62℃，塔底温度102℃，压强为0.03MPaii.蒸汽全部在塔内冷凝。

iii.汽提后VCM的含量为≤13.6ppm。

c)离心阶段i.离心后湿物料的含水量约为20%。

0.20kg H2O/kg干料d)气流干燥阶段干燥后湿物料的含水量为0.04kg H2O/kg干料四、设计任务编制设计说明书、绘制工艺流程图。

1.概述聚氯乙烯简介、氯乙烯聚合反应原理、典型工艺及工业进展。

2.工艺流程设计聚合工艺路线的选择、工艺流程设计、工艺条件的确定等。

3.工艺计算1）聚合工段（聚合釜、出料槽、汽提塔、离心机）的物料衡算和（聚合釜、汽提塔及其换热器）热量衡算，绘制物料流程图2）设备的工艺计算a 聚合釜的设计与选型I 釜体的设计i 反应器体积的计算ii 釜体外形尺寸选型II 传热装置的设计i 传热面积的计算III 搅拌装置的设计b出料槽c 汽提塔设计计算d离心机选型类型：卧式螺旋卸料沉降离心机五、绘制工艺流程图按照设计规定绘制全工段（聚合、干燥、包装）工艺流程图，3号图纸聚合釜：聚合釜外形尺寸的设计[42]1. 确定封头的外形与本设采用的聚合釜配套的封头为标准椭圆封头，由相关文献查知，应取得封头直边高度为：h1=50 mm，封头高度为：h=0.25D=0.25×4200=1050 mm，封头侧面积为：S侧=1.083 D2=19.10 m2，封头体积为：V封=0.131 D3=9.71。

聚氯乙烯悬浮聚合工艺设计聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride，简称PVC）是一种常见的合成塑料，广泛应用于建筑、电子、汽车、包装等领域。

而聚氯乙烯悬浮聚合工艺是制备PVC的主要方法之一。

聚氯乙烯悬浮聚合工艺的设计包括以下几个关键步骤：单体制备、引发剂选择、聚合反应、后处理等。

在聚氯乙烯悬浮聚合工艺中，单体制备是一个重要的环节。

聚氯乙烯的主要单体是氯乙烯（Vinyl Chloride，简称VC），它是通过氯乙烯的氯化反应制备得到的。

氯乙烯的制备方法有多种，常见的包括直接氯化法和乙烯氯化法。

直接氯化法是将乙烯与氯气在催化剂的作用下进行氯化反应，生成氯乙烯。

乙烯氯化法则是将乙烯与次氯酸钠反应，生成氯乙烯。

这两种方法都可以得到高纯度的氯乙烯，可根据实际需要选择合适的方法。

引发剂的选择对聚氯乙烯悬浮聚合工艺至关重要。

引发剂是聚合反应的启动剂，可以引发单体的聚合反应。

常用的引发剂有过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化戊酸等。

选择合适的引发剂可以控制聚合反应的速率和转化率，从而得到所需的聚合物性能。

聚合反应是聚氯乙烯悬浮聚合工艺的核心步骤。

在聚合反应中，单体与引发剂发生自由基聚合反应，形成高分子聚合物链。

反应过程中，需要控制温度、压力和搅拌速度等工艺参数，以确保聚合反应的均匀性和高效性。

此外，还可以通过添加聚合助剂来改善聚合反应的过程和产物性能。

聚氯乙烯悬浮聚合工艺的后处理包括溶剂去除、干燥和造粒等步骤。

在溶剂去除过程中，通过蒸发或真空脱溶剂的方法将溶剂从聚合物中去除，以提高聚合物的纯度。

然后，需要对聚合物进行干燥处理，以去除残留的水分和溶剂，保证产品的质量。

聚氯乙烯悬浮聚合工艺具有以下优势：首先，该工艺适用范围广，可以制备不同性能和用途的聚氯乙烯产品。

其次，工艺简单，操作方便，生产周期短，可大规模生产。

此外，聚氯乙烯悬浮聚合工艺还具有能耗低、废料回收利用率高等特点，符合可持续发展的要求。

聚氯乙烯悬浮聚合工艺在建筑、电子、汽车、包装等领域有广泛应用。