年产9500吨年聚氯乙烯悬浮聚合工艺设计(2)

1.2聚氯乙烯配方

表1-2 聚氯乙烯生产配方

原 料 名 称 氯乙烯 软水 聚乙烯醇 IPP（引发剂） 抗鱼眼剂 防粘釜剂 丙酮缩氨基硫脲（终止剂）

[3]

相对分子质量

62.50 18.02 206.19

摩 尔 比 1.0 6.9 1.21×10-3

质 量/kg 62.5 125.0 0.75 0.25

投 料 量/kg

100 200 1.2 0.4

由于用量较少，故可忽略不计

第2章 聚氯乙烯生产工艺流程设计

2.1 聚氯乙烯生产工艺流程简述

悬浮聚合过程是向聚合釜中加入无离子水和悬浮剂，加入引发剂后密封聚合釜， 真空脱除釜内空气和溶于物料中的氧，然后加入单体氯乙烯之后开始升温、搅拌、反应开始后维持温度在50℃左右，压力0.88~1.22MPa，当转化率达到70%左右开始降压，在压力降至0.13~0.48MPa时即可停止反应。聚合完毕后抽出未反应单体、浆料进行气提，回收氯乙烯单体。抽出气体后的浆料进行离心分离，使氯乙烯含水25%，再进入干燥器干燥至含水0.3%~0.4%，过筛后即得产品。

聚合釜中，使用表面张力和用量均较小的分散剂，聚合的中后期采用高速搅拌，有利于生成体积较大、表面膨胀、表皮多孔、内部疏松的树脂颗粒——疏松型树脂。反之，则生成紧密型树脂。

2.2 聚氯乙烯生产工艺流程操作步骤

2.2.1 聚合单元

首先将加热到48℃左右的去离子水由泵计量后加入到聚合釜中，分散剂配成一定浓度溶液，在搅拌下由泵经计量后加入聚合釜内（也可由人孔直接投入），其他助剂配制成溶液通常由人孔投加，然后关闭人孔盖，通入氮气试压及排除系统中氧气，或借抽真空及充入氯乙烯方法。最后将新鲜氯乙烯与回收后经处理的氯乙烯依一定比例（回收的VCM占总量的10%），送入计量槽内计量，再经单体过滤器过滤后加入釜内，开启多级往复泵将引发剂计量后加入釜中。加料完毕后，于釜夹套内通入热水将釜内物料升温至规定的温度（57℃）。当氯乙烯开始聚合反应并释放出热量时，夹套内改通冷却水以及时移除反应热，并使反应温度控制在57±0.2℃，直至反应结束。当釜内单体转化率达到85%以上，这时釜内聚合压力为0.5 MPa，由计量泵向釜内加入一定量的终止剂，未反应的氯乙烯单体经自压回收后，当压力降至2.9 Kpa

时，将釜内浆料升温至70℃左右，进行真空回收，真空度为500 mmHg～550mmHg，最后浆料中的氯乙烯含量在700μg/g。然后进入放料操作。

2.2.2 VC回收工序

VC回收工序包括VC气体回收至气柜、VC气体压缩、精馏等部分。 自压回收的氯乙烯，经VC气体洗涤塔以除去气体飞沫中夹带的PVC，然后经气体冷却器进入气柜，真空回收的VCM，用回收风机抽至气柜。

由气柜出来的VC气体送至脱湿塔，用5℃的冷冻盐水进一步冷凝，两个冷凝器所冷凝的VC送至精馏塔进行精馏，所得的精氯乙烯经过滤后，按比例送入氯乙烯计量槽与新鲜氯乙烯混合供聚合使用，未凝的气体送至焚烧炉处理，塔釜的高沸物排放至塔底液罐中，加热以进一步回收部分氯乙烯。

2.2.3 汽提、干燥工序

由聚合釜排出的浆料，为降低残留在其中的氯乙烯和减少氯乙烯对环境的污染，用泵打入出料槽除去其中的大块物料，再将其送入汽提塔，在塔内与由塔底上升的蒸汽在塔板上进行逆流传质过程。该塔为真空操作，用真空泵维持塔顶的真空度，并以此来保证塔顶的温度。塔顶逸出的含氯乙烯气经冷凝，未凝的氯乙烯含氧量在1%以下时，经真空泵送至氯乙烯气柜备用。塔釜之浆料含氯乙烯约400μg/g，经热交换器冷却后进入混料槽，再送往离心机进行离心分离。离心分离后PVC滤饼含水量为23%～27%，经滤饼分散器机械分散并均匀地加入干燥器中进行干燥。干燥器内带有内加热和内冷却。第1～5室为干燥室，用热水盘管和热风干燥，第6室为冷却室。干燥后的氯乙烯树脂含水量为0.3%～0.4%。经过筛除去大颗粒，再由气流输送至贮料仓，最后由包装单元进行包装。[12]

图2-1 聚氯乙烯生产工艺流程

第3章 物料衡算

3.1 车间物料衡算

3.1.1主要工艺参数

①产品类型：选用疏松型。 ②聚合反应时间：5h ③聚合温度：57 OC ④操作周期：9h

3.1.2 生产任务的计算

年产9500吨聚氯乙烯，年平均操作时数8000小时

聚氯乙烯小时生产量（8000h）：9500÷8000= 1.1875×10 (kg/h) 转化率：90%。根据要求生产的树脂牌号，氯乙烯单体的转化率选定在70%—95%范围，过高的转化率需要更长的反应时间，因而经济上不合算，而且超过85%—95%以后，树脂的热稳定性变坏，工业上生产硬质PVC塑料制品用树脂，则转化率要求大约为90%。

X·90%=1.1875×10kg

X=1.1875×10÷90%=1.3194×10kg ∴每小时要合成氯乙烯1.3194×10 kg 产物气冷凝，精馏等收率为96.6% 进入精馏系统的VCM的量： 1319.4÷96.6%= 1365.83 (kg) 1365.83÷62.5=21.85 (kmol)

3

3

3

3

3

表3-1 乙烯悬浮聚合操作周期

3.1.3投入单体的计算

投入单体的计算：投料系数为0.80 、釡的体积为20m3、在20摄氏度时，ρ

VCM=911 kg/m ρ

3

3

H2O= 997.7kg/m

设每次投入单体的质量为 X 则 X/911+ 1.8X/997.7=20×0.80

以20m3釡为例，每次投入单体5513.7kg。因转化率为90%,则反应得到树脂G1=5513.7×90%=4962.4kg, 回收时损失的VCM为0.25%

则G2=4962.4×0.25%=12.4kg

放空时损失为0.51%，则G3=4962.4×0.51%=25.3kg 浆料损失为0.05%，则G4=4962.4×0.05%=2.5kg 汽提损失为0.1%，则G5=4962.4×0.1%=0.5kg 离心干燥损失为0.38%，则G6=4962.4×0.38%=18.9kg 精馏时损失为3.5%，则G7=4962.4×3.5%=173.7kg 包装时损失为0.21%，则G8=4962.4×0.21%=10.4kg 反应前物料G=5513.7kg，根据物料平衡原理：

G=G1+G2+···+G9

=4962.4+12.4+25.3+2.5+0.5+18.9+173.7+10.4+307.6=5513.7kg

3.2 聚合釜的物料衡算

3.2.1釡数及投料系数的台数的确定

因为每台釡年平均要工作8000小时，而每生产一次的周期为9小时，年投料量（VCM）为10555.6吨，每釡的出料量为10.69吨，选择投料系数为0.8，先用70 m3的标准釡， VVCM=10555.6×1000/837=12611.2 m3

V水=1.8×10555.6×1000/997.7=19043.88 m3

所需要釡的台数为(12611.2 +19043.88)/( 70×0.8×8000/9)= 0.64台，取整数为1台。调整后的投料系数为0.63

实际的投料系数计算： (12611.2 +19043.88)/( 70×1×800)= 0.57可取0.57

每个釡所需的VCM的体积为：12611.2/(1×(8000/9))= 14.2 m3 每釡所需的水的体积为：19043.88/(1×(8000/9))= 21.4 m3

原料的配比

表3-2 原料配方

原料 重量，kg

VCM 11875.05

水 21375.09

引发剂 4.75

分散剂 9.5

其他助剂 适量

3.2.2 聚合釜的生产计算

以70 m3釡生产为例，分述如下： （1）投料

投料温度为20℃，单体14.2m3，水21.4m3， 投料体积：14.2+21.4=35.6m3 ； 空余（气相）体积：70-35.6=34.4m3 （2）升温

升温到期60℃，单体重度d依温度t变化d=0.9471-0.001746t-0 …… 此处隐藏：3103字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……