(可研报告年产2万吨pvc糊树脂聚合工艺设计

(可研报告年产2万吨pvc糊树脂聚合工艺设计内容摘要：

器过滤后，被送往种子乳浆槽中储存。 从种子乳浆槽中出来的种子乳浆经过种子计量泵过滤器过滤后，由种子计量泵输送到种子计量槽中，通过计量槽输送到 各聚合釜。 聚合工序： 单体 VCM 经过 VCM 过滤器过滤后，进入聚合釜，同时催化剂、引发剂、乳化剂、后混合剂及水也从各进料口进入聚合釜。 当聚合到一定程度或必须立即停止反应时，则可以从终止剂加 料槽中加入终止剂，反应立即停止。 反应停止后，乳浆由下面的出料口 进入卸料槽；而未反应的单体 VCM 经聚合釜冷凝器冷却后送往卸料槽进行回收。 脱气工序： 脱气工序中主要设备是卸料槽，从聚合釜中过来的乳浆含有杂质，必须要经过卸料槽进行排气剥离，除去未反应单体和杂质。 经排气剥离的乳浆固含量约为 35%，被送到乳浆贮槽中进行储存；而未反 应单体则从槽上面消泡器出口进入回收工序，先后经过乳浆回收槽、 VCM 气体回收槽， 除 去单体上所带的杂质后，由回收 VCM 气体真空泵输送到回收 VCM 气体密封水槽中进行处理，之后送到气柜重新利用。 糊干燥工段 糊干燥工段主要有两部分：糊树脂的干燥和研磨。 首先，胶乳通过胶乳过滤器和胶乳安全过滤器过滤，在雾化器中形成雾状后进入干燥室，同时经过滤后的空气由泵打入空气加热器加热后与蒸汽会合，进入干燥室，将胶乳汽化干燥。 之后，纯产品直接进入旋风分离器，而带杂质的胶乳经过袋滤器后也进入旋风分离器。 在旋风分离器中，气体被 排出，而固体通过振动筛后，不合格的产品流入粗料贮槽，合格的产品流入研磨料仓，进入研磨工序。 产品进入研磨工序后，打开加料旋转阀，胶乳干料进入研磨机，先分选后研磨，研磨成粉末状固体颗粒后进入第二袋滤器，过滤后进入成品料仓储备，经旋转加料器进入小料筒，然后用包装机进行包装成袋装产品。 安全防护措施 该工段使用的氯乙烯单体（ VCM）沸点为 13℃ ，必须加压才能液化。 因为 VCM蒸汽密度比空气大，所以在设计时要防止在封闭空间内存在 VCM。 在设计建造 PVC安徽建筑工业学院 本科生 课程 设计 14 生产厂中含有 VCM 的各种容器时，必须有各种预防措施，在反应釜 上要有卸放阀和防爆板，在 VCM 的管线中要设有双阀门。 VCM 蒸汽与 %~25%的空气混合，遇明火时会发生爆炸。 因此工作环境必须满足这一系列工作条件。 在开始生产前要对管线、泵、阀门等进行仔细吹扫。 生产设备在使用前必须有严格的手续，以保证各种文件齐全。 整个生产区都处于 “红色警戒 ”范围，生产区内不许吸烟，各种电器设备也要采用密封和防打火结构。 在生产中应注意以下问题： ① 车间内禁止使用明火；禁止穿带钉子鞋进入装置现场；禁止吸烟；禁止随意用铁器碰击设备；机动车不经许可不得进入生产区。 ② 生产人员必须熟悉相关岗 位消防措施的种类及存放位置，并能熟练正确使用，了解现场物料的性质。 ③ 生产人员在生产过程中要及时检查，消除漏点。 影响 PVC 糊树脂质量的因素及其对策 影响 PVC 树脂质量的主要因素 一、使用种子胶乳的品质对 PVC 树脂质量的影响 在种子乳液聚合中，种子胶乳的质量直接影响着 EPVC 的反应，继而影响树脂质量。 种子粒径过大或过小都会影响聚合反应的平稳进行，造成反应波动大，难于控制，严重时会出现破乳，有时在使用某批种子的生产过程中未出现上述不良现象，但生产出的树脂的 B 型黏度偏高 (或个别超标 )，这主要 是由于种子的内在质量稍差，造成胶乳中大小粒子匹配不合理，使树脂的糊黏度升高。 二、胶乳粒子的分布对 PVC 树脂质量的影响 种子乳液法生产的成品胶乳的粒径是呈双峰分布的，大小粒子的粒径分布是否合理是评价成品胶乳内在质量的一项重要指标，所以在使用品质较好的种子的前提下，还要严格控制好初始乳化剂的加入量，只有两者的使用量合理匹配，才能生产出质量较好的 PVC 树脂。 三、前期不反应或反应极弱对 PVC 树脂质量的影响 聚合反应前期不反应或反应极弱现象，主要表现为投入所需助剂及种子、单体、催化剂后反应釜开始没出现反应热，甚至 为负值。 如果采用补加 Cu剂的方法促使反应进行，这样使聚合反应后期温度波动很大，反应温度不好控制，峰温偏低，吹除压年产 2 万吨 PVC 糊树脂聚合工艺设计 15 力高，甚至还出现破乳现象，回收过程中带料严重，胶乳黏稠，打料困难，干燥的树脂 B 型黏度超标。 四、瞬时乳化剂加入量对 PVC 树脂质量的影响 在乳液聚合中乳液体系的稳定性是非常重要的，乳化剂的加入量是否适宜将直接影响整个反应体系的稳定性。 当乳化剂加入量过低时，仅部分胶乳粒子表面被乳化剂分子覆盖保护，易造成大部分胶乳凝聚，甚至出现破乳情况；而乳化剂加入量过多又会造成反应剧烈，不易控制，使小粒子数增多，粒径 分布不合理，同样会影响树脂质量。 五、干燥器出口温度对 PVC 树脂质量的影响 胶乳在喷雾干燥过程中，若干燥器出口温度过高，则形成的二次粒子凝集很牢固，从而造成树脂在调糊过程中不易崩解为一次粒子或崩解速度较慢，从而导致糊性能差。 相应措施及对策 一、对种子品质的控制 在配方不改变的情况下，生产过程中时常出现种子粒径重复性差及固含量不稳定的现象，基于此，可以采用如下措施： (1)固定种子聚合釜 (A 釜 ) 避免由于变换聚合釜而造成种子粒径重复性差。 (2)生产种子时由专人负责操作控制，避免由于操作人员控制手 法不同而造成种子粒径重复性差。 (3)影响种子粒径大小相当明显的 Cu 剂由工艺人员专门配制，并且配制的种子Cu 剂只用在种子生产中，使每批种子使用的 Cu 剂浓度保持一致。 (4)根据实际生产情况适时适量增减 Cu 剂的使用量。 二、对树脂颗粒粒径分布的合理控制 一般情况下胶乳中小粒子与大粒子的数量比为 15~30 倍为好；胶乳中大粒子占总粒子质量百分数为 50%~70%较佳。 大粒子粒径在 ~ m ，小粒子粒径在~ m。 三、对前期不反应或反应极弱的现象采取的措施 (1)保证单体质量满足入料要求。 (2)严格控制助剂的质量 (特别是 Cu 剂 )。 安徽建筑工业学院 本科生 课程 设计 16 (3)保证去离子水质量，使其 pH 值在 ~。 (4)根据实际反应情况及时调整 Cu 剂的加入量，保证反应正常。 四、对乳化剂瞬时加入量进行调整 乳化剂用量为 %~%单体，采用复合乳化剂体系，在聚合过程中先加入一半乳化剂，聚合结束再加入另一半。 五、干燥器出口温度的控制 在冬季时一般控制在 60~62℃ ，夏季一般控制在 54~58℃ ，同时严格控制干燥器开停车次数并及时调整干 燥器加水时的出口温度。 年产 2 万吨 PVC 糊树脂聚合工艺设计 17 第三章 物料衡算 物料平衡关系 图 物料平衡关系图 基础数据 （ 1） 生产规模：年产量 20200t/a （ 2） 生产时间：年开工日 330d/a（ 24h/d） （ 3） 相关技术指标 （如下表 ） [5]： 表 相关技术指标表 单体纯度 % 单体转化率 85% 引发剂质量分数 15% 引发剂密度 1200 3/mkg 催化剂质量分数 % 催化剂密度 1050 3/mkg 乳化剂质量分数 1% 乳化剂密度 1100 3/mkg 后混合剂质量分数 % 后混合剂密度 1100 3/mkg PVC 糊密度 1400 3/mkg 乳浆固含量 35% 产品纯度 % 水密度 1000 3/mkg 配料 聚 合 脱气 干燥 水 单体 种 子 20200tpvc 糊树脂 RVCM 安徽建筑工业学院 本科生 课程 设计 18 （ 4） 各步骤损失分配 a、 聚合部分：粘壁、泄露、泡沫夹带等损失约占 1% b、 干燥部分：飞扬旋风分离损失约占 2% c、 筛分包装部分：飞扬旋风分离及不合格产品损失约占 % 计算基准与计算单位 因为是间歇操作过程，所以采用 “批 ”为计算基准， “kg/B”为计算单位。 确定计算顺序 由于产物与原料之间的化学计量关系比较简单，且整个聚合过程不是很复杂，容易得到产物与单体原料投料量之间的比例关系，故采用顺流程的计算顺序。 聚合配方 [6] 表 聚合配方列表 原 料 用 量 氯乙烯单体 100 介质（水） 110～ 140 引发剂 催化剂 乳化剂 后混合剂 种子 一代 1 二代 2 操作周期 年产 2 万吨 PVC 糊树脂聚合工艺设计 19 （ 1） 聚合操作时间估计 表 聚合釜操作时间统计表 加水及配料 15 分 加单体 15 分 搅拌 10 分 升温 30 分 反应 8 小时 出料 20 分 清釜置换 50 分 共计 10 小时 20 分 （ 2） 出料系统 沉析时间估计 表 出料系统操作时间统计表 排气、加料、回收 1 小时 升温 1 小时 保温 小时 冷却 小时 出料 6 小时 共计 9 小时 （ 3） 干燥时间估计 干燥约 3 小时 通过上述数据计算可得，整个 PVC 糊树脂生产周期约为 22 小时 20 分，但在实际生产过程中，在聚合的同时可以进行脱气和干燥，所以每生产一批料约需要 12 小安徽建筑工业学院 本科生 课程 设计 20 时，取每天生产 2 批。 计算主要物料的投料量 氯乙烯单体的计算 该生产装置年产量为 20200 吨，年开工时间为 330 天，每天生产两批，聚合后处理损失率约为 % 每批应生产聚合物数量为： Bkg / 1020 000 3   式（ ） 聚合物中含有因引发剂而 引起的约 %的杂质，令单体 100%转化为聚合物，则氯乙烯单体的投料量为： Bkg /  式（ ） 由配方可知实际单体的转化氯为 85%，则 氯乙烯单体的投料量为： Bkg / 60%85 39  式（ ） 由于聚合时约有 1%的氯乙烯单体因泄露损失，则 氯乙烯单体的投料量为： Bkg / 7 2 3 8%)11( 6 8 6 0  式（ ） 单体的损失量为： Bkg / 6 8 6 7 2 3 8  式（ ） 回收未反应单体量为： Bkg / 5 2 1 3 3 6 8 6 0  式（ ） 本次设计采用的是种子乳液生产方法，在配方中应加入 3%单体的种子，因此聚合产品中也包括种子的量， 则 种子的量为： 年产 2 万吨 PVC 糊树脂聚合工艺设计 21 Bkg /  式（ ） 实际加入聚合釜的纯单体量为： Bkg / 6 1 5 0 8 7 2 3 8  式（ ） 单体的纯度为 %，则 实际加入单体与杂质的总量为： Bkg / 6 1 9 0% 6 1 5 4  式（ ） 随单体而引入的杂质为： Bkg /  式（ ） 各配料用量的计算 依据配方得：催化剂 =%倍的单体； 引发剂 =%倍的单体； 乳化剂 =%倍的单体； 后混合剂 =%倍的单体 各配料的质量分数为：催化剂： %；引发剂： 15%； 乳化剂： 1%；后混合剂： % 各配料的用量为： 催化剂： Bkg / 6 1 5 4%  式（ ） 引发剂： Bkg / 6 1 5 4%  式（ ） 乳化剂： Bkg / 6 1 5 4%  式（ ） 后混合剂： Bkg / 6 1 5 4%  式（ ） 各配料均以溶液的方式加入，则 引发剂溶液量为： Bkg /482%  式（ ） 催化剂溶液量为： Bkg /1800% 。