1、hh/gyjy0033.2聚合工序工作原理氯乙烯懸浮聚合反應(yīng)是自由基型鏈鎖聚合反應(yīng)，即在聚合釜內(nèi)加入一定量的無離子水，在引發(fā)劑、分散劑及其它助劑作用下，借助較強(qiáng)的攪拌作用，在一定的溫度和壓力下進(jìn)行聚合反應(yīng)。該反應(yīng)過程分鏈引發(fā)、鏈增長、鏈轉(zhuǎn)移、鏈終止階段。3.2.1 物料特性3.2.1.1物理性質(zhì)(1) 主要物理常數(shù)：在常溫常壓下氯乙烯是一種無色有乙醚香味的氣體，其沸點(diǎn)：13.9；凝固點(diǎn)：159.7；臨界溫度：142；臨界壓力：5.29mpa。(2) 氯乙烯在不同壓力下的沸點(diǎn)：壓力（atm）01234表壓 (kpa)0101.325202.65303.975405.3沸點(diǎn)（）13.95.5216

2、.225.733.5由表中可以看出，雖然氯乙烯在常壓下的沸點(diǎn)是13.9，但加壓后就可以得到液體氯乙烯。(3) 蒸氣壓：蒸氣壓力和溫度關(guān)系見表3.2-1，也可按下式計(jì)算求出vc蒸氣壓力 logp = 0.8420 1150.9/t + 1.75logt0.002415t其式中p單位為絕對(duì)大氣壓，t絕對(duì)溫度k = 273 + t表3.2-1 vc的蒸氣壓溫度壓力mmhg柱溫度壓力mmhg柱28.37395.616.212258.023.02513.025.723027.016.61677.633.533789.013.61767.539.724492.08.32949.046.805434.01.

3、571224.854.876676.04.011490.660.347586.05.531582.0 (4) vc 的潛熱見表3.2-2：潛熱：蒸發(fā)或冷凝每克vc所需的熱量。表3.2-2 vc的潛熱溫度潛熱卡/克溫度潛熱卡/克2085.72080.21084.13078.5083.04076.61081.75074.4(5) vc蒸氣的比容見表3.2-3：表3.2-3 vc飽和蒸氣的比容溫度比容（毫升/克）溫度比容（毫升/克）3063520105.4204183079.7102844060.301995046.310143.36036.2(6) 液體vc的密度：溫度越高，密度越小，見表3.2-

4、4，也可按下式計(jì)算出： d=0.94710.001746t0.00000324t2式中：d液體vc的密度克/毫升 t溫度表3.2-4 vc液體的密度溫度密度 克/毫升溫度密度 克/毫升12.960.969239.570.87331.320.944348.20.855513.490.922359.910.831028.110.8955(7) vc易溶于丙酮、乙醇和烴類中，微溶于水。(8) vc易燃與空氣混合形成爆炸物，爆炸濃度范圍為421.7%（體積比），所以使用vc要特別注意安全。(9) vc對(duì)人有麻醉作用，空氣中vc的最大允許濃度為500ppm，當(dāng)vc蒸氣濃度達(dá)到1%時(shí)，可使人有麻醉感覺，達(dá)

5、到5%以上出現(xiàn)頭暈，渾身軟弱無力，逐漸神志不清。站立不穩(wěn)，四肢痙攣，呼吸困難，最后失去知覺等中毒現(xiàn)象。3.2.1.2 化學(xué)性質(zhì)(1) vc的化學(xué)性質(zhì)：vc有氯原子和雙鍵兩個(gè)起化學(xué)反應(yīng)部分，所以能進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)較多，但連接在雙鍵上的氯原子不很活潑，因此，有關(guān)雙鍵的反應(yīng)比有關(guān)氯原子的反應(yīng)多，例如：(2) 有關(guān)雙鍵的反應(yīng)：a. 在紫外線照射下，能與硫化氫加成生成2氯乙硫醇：ch2=chcl+h2shsch2ch2cl 硫化氫 2氯乙硫醇b. 與氯化氫加成生成二氯乙烷：ch2=chcl+hclch2clch2cl 1，1二氯乙烷c. vc經(jīng)過聚合反應(yīng)生成聚氯乙烯（pvc）：nch2=chcl（ch2ch

6、）n cl 聚氯乙烯 pvc(3) 有關(guān)氯原子的反應(yīng)：a. 與丁二酸氫鉀反應(yīng)生成丁二酸乙烯酯：ch2cook ch2cooch=h2 ch2=chcl+ +kclch2cooh ch2cooh 丁二酸氫鉀 丁二酸乙烯脂 b. 與苛性鈉共熱時(shí)，脫掉氯化氫生成乙炔：ch2=chcl+naohchch+nacl+h2o 苛性鈉 乙炔 氯化鈉3.2.1.3 物料用途(1) pvc一般軟制品。利用擠出機(jī)可以擠成軟管、電纜、電線等；利用注射成型機(jī)配合各種模具，可制成塑料涼鞋、鞋底、拖鞋、玩具、汽車配件等。(2) pvc薄膜。pvc與添加劑混合、塑化后，利用三輥或四輥壓延機(jī)制成規(guī)定厚度的透明或著色薄膜，用這

7、種方法加工薄膜，成為壓延薄膜。也可以通過剪裁，熱合加工包裝袋、雨衣、桌布、窗簾、充氣玩具等。寬幅的透明薄膜可以供溫室、塑料大棚及地膜之用。經(jīng)雙向拉伸的薄膜，所受熱收縮的特性，可用于收縮包裝。(3) pvc涂層制品。有襯底的人造革是將pvc糊涂敷于布上或紙上，然后在100攝氏度以上塑化而成。也可以先將pvc與助劑壓延成薄膜，再與襯底壓合而成。無襯底的人造革則是直接由壓延機(jī)壓延成一定厚度的軟制薄片，再壓上花紋即可。人造革可以用來制作皮箱、皮包、書的封面、沙發(fā)及汽車的坐墊等，還有地板革，用作建筑物的鋪地材料。(4) pvc泡沫制品。軟質(zhì)pvc混煉時(shí)，加入適量的發(fā)泡劑做成片材，經(jīng)發(fā)泡成型為泡沫塑料，可

8、作泡沫拖鞋、涼鞋、鞋墊、及防震緩沖包裝材料。也可用擠出機(jī)基礎(chǔ)成低發(fā)泡硬pvc板材和異型材，可替代木材試用，是一種新型的建筑才材料。(5) pvc透明片材。pvc中加沖擊改性劑和有機(jī)錫穩(wěn)定劑，經(jīng)混合、塑化、壓延而成為透明的片材。利用熱成型可以做成薄壁透明容器或用于真空吸塑包裝，是優(yōu)良的包裝材料和裝飾材料。(6) pvc硬板和板材。pvc中加入穩(wěn)定劑、潤滑劑和填料，經(jīng)混煉后，用擠出機(jī)可擠出各種口徑的硬管、異型管、波紋管，用作下水管、飲水管、電線套管或樓梯扶手。將壓延好的薄片重疊熱壓，可制成各種厚度的硬質(zhì)板材。板材可以切割成所需的形狀，然后利用pvc焊條用熱空氣焊接成各種耐化學(xué)腐蝕的貯槽、風(fēng)道及容器

9、等。(7) pvc其它。門窗有硬質(zhì)異型材料組裝而成。在有些國家已與木門窗鋁窗等共同占據(jù)門窗的市場；仿木材料、代鋼建材（北方、海邊）；中空容器。3.2.1.5 產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)13附表3.2.1.5-1 懸浮法pvc樹脂質(zhì)量（gb/t5761-2006）標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)型號(hào)級(jí)別指標(biāo)項(xiàng)目sg1sg2sg3sg4sg5sg6sg7sg8優(yōu) 等 品一 等 品合 格 品優(yōu) 等 品一 等 品合 格 品優(yōu) 等 品一 等 品合 格 品優(yōu) 等 品一 等 品合 格 品優(yōu) 等 品一 等 品合 格 品優(yōu) 等 品品一 等 品合 格 品格品優(yōu) 等 品一 等 品合 格 品優(yōu) 等 品一 等 品合 格 品1粘數(shù)，mg/g（或k值）（或平均

10、聚合度）156144（7775）（17851536）143136（7473）（13351371）135127（7271）（13701251）126119（7069）（12501136）118107（6866）（1135981）10696（6563）（980846）9587（6260）（845741）8673（5955）（740650）2雜質(zhì)粒子數(shù)，個(gè)1630801630801630801630801630801630802040802040803揮發(fā)物（包括水）含量，%0.30.40.50.30.40.50.30.40.50.30.40.50.40.40.50.40.40.50.40.40.5

11、0.40.40.54表觀密度，g/ml0.450.420.400.450.420.400.450.420.400.470.450.420.480.450.420.480.450.420.500.450.420.500.450.425篩余物% 0.25mm 2.02.08.02.02.08.02.02.08.02.02.08.02.02.08.02.02.08.02.02.08.02.02.08.06篩余物% 0.063mm 9590859590859590859590859590859590859590859590857100g樹脂的增塑劑吸收量，g 2725_2327252326252323

12、22201917161512128白度（160，10min后），% 7875707875707875707875707875707875707570707570709水萃取液電導(dǎo)率， s/（cm.g） 55555510殘留氯乙烯含量，ppm 51030510305103051030510305103051030510303.2.1.6 動(dòng)力消耗質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)名 稱單位噸耗時(shí)耗年耗1一次水t10.87339.6927175002動(dòng)力電kwh48615187.51215000003蒸 汽t1.546.883750003.2.2 生產(chǎn)任務(wù)(1) 助劑配制生產(chǎn)任務(wù)：為聚合準(zhǔn)備充足的助劑，包括緩沖劑的配制

13、；分散劑的配制；引發(fā)劑的配制；終止劑的充裝；涂釜液的充裝；消泡劑的充裝；阻聚劑的充裝；緊急事故終止劑的充裝；鏈調(diào)節(jié)劑的充裝。(2) 聚合工序生產(chǎn)任務(wù)：聚合過程的任務(wù)是以氯乙烯單體（vcm）為原料，以軟水為分散體系，以pva等物質(zhì)為分散劑，以過氧化物為引發(fā)劑，采用懸浮聚合的方法生產(chǎn)符合國標(biāo)的聚氯乙烯樹脂（pvc）。 (3) 出料及vcm回收工序生產(chǎn)任務(wù)：將聚合工序生產(chǎn)出的合格pvc泵送到出料槽tk-1g或tk-2g，不合格的pvc打到聚合廢料池；并將釜中和出料槽中未反應(yīng)的vcm進(jìn)行回收到回收單體槽tk-3b。(4) 漿料汽提工序生產(chǎn)任務(wù)：pvc漿液汽提的主要任務(wù)是將殘留在pvc樹脂中的單體脫除并

14、回收。其目的有二個(gè)： 降低pvc漿液中的殘存vcm，使干燥后的產(chǎn)品中殘存vcm的含量符合國標(biāo)要求，提高產(chǎn)品質(zhì)量。 回收未反應(yīng)的vcm。這樣可以防止vcm在干燥過程中（如混料槽、離心機(jī)、干燥器等設(shè)備中）逸到大氣中，減少環(huán)境污染。3.2.3工作原理：(1) 助劑配制工作原理：各種助劑的配制屬于物理過程，將各種原料混合均勻即可；助劑的充裝是將采購的桶裝成品裝入相應(yīng)助劑貯槽即可。(2) 聚合工作原理：本生產(chǎn)裝置采用懸浮法聚合生產(chǎn)工藝。在懸浮法生產(chǎn)工藝中，vcm液滴分散在水相中，經(jīng)聚合反應(yīng)生成粒狀pvc聚合物。水的作用是將熱量導(dǎo)出。單體分散液通常用分散劑進(jìn)行穩(wěn)定，以防止顆粒聚結(jié)。聚合反應(yīng)由溶解在單體中的

15、引發(fā)劑引發(fā)。聚合化學(xué)反應(yīng)：pvc根據(jù)以下的鏈反應(yīng)，以自由基聚合的形式形成：r·ch2chclrch2chci·rch2chci·ch2chclrch2chclch2chcl·式中：r為自由基。反應(yīng)熱：hp1600千焦耳/千克。和所有的鏈反應(yīng)一樣，整個(gè)反應(yīng)過程包括三個(gè)步驟：鏈引發(fā)、鏈增長和鏈終止。鏈引發(fā)反應(yīng)將自由基引入聚合體系，引起這個(gè)反應(yīng)的是引發(fā)劑。引發(fā)劑通常使用過氧化物類物質(zhì)。有機(jī)過氧化物分解方式表示如下：（rcoo）22rcoo·2r2co2在鏈終止步驟中，兩個(gè)活性鏈相互反應(yīng)會(huì)使自由基消失。自由基也可以向單體或引發(fā)劑轉(zhuǎn)移，這屬于鏈轉(zhuǎn)移終止。

16、自由基形成：i2r鏈引發(fā)：r+mm鏈增長：mx+mmx+1鏈終止：mx+myp（x+y）向單體上鏈轉(zhuǎn)移：mx+mpx+m向引發(fā)劑上鏈轉(zhuǎn)移：mx·+imxr+r(3) 出料及vcm回收工作原理根據(jù)vcm的物理特性，對(duì)未反應(yīng)的vcm氣體經(jīng)過加壓、一冷、二冷，使之轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w，并回收到回收單體槽tk-3b，以備下釜投料用(4) 漿料汽提工作原理用大量蒸汽與漿料逆流接觸，利用溫度、壓差等方法，將吸附于pvc顆粒中的vcm單體驅(qū)趕出來，以降低pvc樹脂中的vcm含量。3.2.4分析項(xiàng)目(1) 助劑配制緩沖劑：現(xiàn)場無分析，只計(jì)算理論量。分散劑：配制后固含量（分廠分析室做）。引發(fā)劑：配制后固含量，活

17、性氧含量。 (2) 出料及vcm回收當(dāng)二冷內(nèi)壓力高于壓力調(diào)節(jié)閥pv-r105的開啟壓力時(shí)，vcm回收系統(tǒng)將向氣柜撤氣，要求對(duì)撤氣中氧的含量進(jìn)行分析，當(dāng)氧含量大于3時(shí)，撤氣不能進(jìn)入氣柜；當(dāng)氧含量小于3時(shí)，方可向氣柜撤氣。3.3 工藝流程聚合釜漿料槽汽提塔壓縮機(jī)一級(jí)冷凝器二級(jí)冷凝器回收單體緩沖罐干燥回收單體槽3.3.1聚合工藝流程簡圖3.3.2聚合生產(chǎn)工藝流程簡述(1) 助劑配制生產(chǎn)工藝流程簡述 緩沖劑配制：將碳酸氫銨以一定比例溶解于水，全部溶解即可。 分散劑配制：將各種分散劑以一定比例溶解于水中，形成均勻溶液、無結(jié)塊。本工藝配制兩種分散劑溶液。 引發(fā)劑配制：將分散劑溶液、引發(fā)劑乳液、水按一定比例

18、在配制槽中混合均勻。 終止劑、消泡劑、涂釜液、阻聚劑、緊急事故終止劑、鏈調(diào)節(jié)劑均為成品，直接裝入各自的貯槽，可直接使用。(2) 聚合生產(chǎn)工藝流程簡述聚合過程主要按以下工藝過程順序進(jìn)行： 聚合系統(tǒng)打壓試漏和置換（初次開車，開過釜蓋，釜大修進(jìn)行此操作） 聚合釜涂壁 緩沖劑入料 水入料 單體入料 分散劑tk-22c入料 分散劑tk-5c入料 引發(fā)劑入料 終止劑入料（反應(yīng)結(jié)束后）(3) 出料及vcm回收生產(chǎn)工藝流程簡述聚合反應(yīng)結(jié)束后，加入終止劑，攪拌約5分鐘，即可進(jìn)行出料。出料開始后，當(dāng)出料槽tk-1g內(nèi)壓力達(dá)到一定程度時(shí)，dcs啟動(dòng)高壓回收程序進(jìn)行vcm高壓回收，當(dāng)釜中漿料出完后，dcs自動(dòng)轉(zhuǎn)到釜回

19、收，先進(jìn)行高壓回收，當(dāng)釜內(nèi)壓力下降到一定程度時(shí)，dcs轉(zhuǎn)到低壓回收，啟動(dòng)回收水環(huán)壓縮機(jī)cm-1f或cm-2f，當(dāng)釜內(nèi)壓力下降到0.05mpa時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)到槽回收，此時(shí)聚合釜可以進(jìn)行下一釜的入料操作。當(dāng)tk-1g槽內(nèi)壓力降到0.02mpa時(shí)，回收過程完成，tk-1g槽內(nèi)漿料可通過pu-8g泵轉(zhuǎn)到tk-2g中為汽提塔供料。在出料過程中，用pu-2g向出料管道中不斷加入消泡劑，以消除漿料中的泡沫；在回收過程中，用pu-5f向vcm回收管道不斷加入阻聚劑，以消滅vcm中的活性自由基，防止vcm在回收管道中自聚，堵塞回收管道；由程序控制在出料的各個(gè)階段用水沖洗聚合釜，使全部樹脂排出釜外。(4) 漿料汽提生產(chǎn)工藝流程簡述pvc樹脂漿液，可以從汽提塔供料槽（tk-2g）送到汽提塔（cl-1g）中，并且部分漿液循環(huán)回到了tk-2g。為了使?jié){液獲得循環(huán)流速，防止?jié){液沉淀而造成管道堵塞。管道尺寸為dn50，可滿足向汽提塔打料或不打料的流速要求。電磁流量計(jì)可以測得流向汽提塔的漿液流量。其流量可以通過裝在通向汽提塔的漿液管道上的流量調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制。在這個(gè)流量計(jì)和調(diào)節(jié)閥的上游漿液管道上還裝有一個(gè)漿液供料截止閥。漿液供料進(jìn)入到一個(gè)螺旋式熱交換器h