洛阳理工学院课程设计
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
氯乙烯单体和软水、引发剂及其他助剂加入聚合釜中，升温发生聚合反应，反应结束后，将釜内悬浮液送到碱处理槽，未反应氯乙烯从碱处理槽排出，经泡沫捕集器送至气柜。将碱处理槽升温进行碱处理生成物，然后将生成物送至离心机进行脱水和冲洗。脱水后的生成物经螺旋输送机送至气流干燥器干燥，再经沸腾床干燥器干燥，干燥好的树脂经滚筒筛过筛，成品经计量包装送至仓库。
其主要操作流程如下：
（1） 聚合 悬浮聚合的过程是先将去离子水用泵打入聚合釜中启动搅拌器,依次将分散剂溶液、引发剂及其他助剂加入聚合釜内。然后，对聚合釜夹套内通入蒸汽和热水，当聚合釜内温度升高至聚合温度（50～58℃）后，改通冷却水，控制聚合温度不超过规定温度的正负0.5℃。当转化率达60～70％，有自加速现象发生，反应加快，放热现象激烈，应加大冷却水量。待釜内压力从最高0.687～0.981Mpa时,可泄压出料,使聚合物膨胀。因为聚氯乙烯粒的疏松程度与泄压膨胀的压力有关，所以要根据不同要求控制泄压压力。未聚合的氯乙烯单体经泡沫捕集器排入氯乙烯气柜，循环使用。被氯乙烯气体带出的少量树脂在泡沫捕集器捕集下来，流至沉降池中，作为次品处理。
（2）碱处理 聚合物悬浮液送碱处理槽，用浓度为36％～42％的NaOH溶液处理,加入量为悬浮液的0.05%～0.2%,用蒸汽直接加热至70～80℃,维持1.5～2.0h,然后用氮气进行吹气降温至65℃双下时,再送去过滤和洗涤。
碱处理的目的：破坏残存的引发剂、分散剂、低聚物和挥发性物质，使其变成能溶于热水的物质，便于水洗清除。
（3）树脂的干燥 聚氯乙烯树脂的干燥方法采用二段干燥法，即气流干燥器与沸腾床干燥器结合使用，其中气流干燥器脱除的是树脂上的表面非结合水，沸腾床干燥器脱除的是树脂内部结合水。
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（4）脱水与成品 在卧式刮刀自动离心机或螺旋沉降式离心机中，先进行过滤，再用70～80℃热水洗涤二次。经脱水后的树脂具有一定含水量，经螺旋输送器送入气流干燥器，以140～150℃热风为载体进行第一段干燥，出口树脂含水量小于4%；以150~160℃热风吹送至旋风分离器组分离，树脂含水降至1%左右；再送入以120℃热风为载体的沸腾床干燥器中进行第二段干燥，得到含水量小于0.3%的聚氯乙烯树脂。再经筛分、包装后入库。
2.2 聚氯乙烯生产工艺流程图
图1-2 聚氯乙烯生产工艺流程
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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13000吨聚氯乙烯，以300个工作日计，每年工作8000小时，假设各单元操作都连续进行，采用倒推法根据收率或损失率计算出原料投料，然后按单元操作顺序对各单元操作进行物料衡算。
聚氯乙烯小时生产量（8000h）计：13000×1000÷8000=1625(Kg/h) 产物气冷凝，精馏等回收率为95% 95%x=1625
x=1710.526(kg/h) 即每小时要 生产纯PVC 1710.526kg VCM转化率为90% 进入系统的VCM的量：
1710.526÷90%=1900.584(kg/h) 1900.584÷62.5=30.409(kmol/h) 年投料量
1900.584×8000=15204.672t
表2-1 乙烯悬浮聚合操作周期
工序 1、水相加料 设计值/min 30 12