年产15万吨PVA工艺设计

1、开 题 报 告学号姓 名冯剑指导教师晁婧系别化学工程系专业/班级应用化学12102毕业设计（论文）题目年产15万吨PVA工艺设计题目类型工程设计 技术开发 软件工程 理论研究和方法应用 管理模式设计 其他选题目的及意义聚乙烯醇 (polyvinyl alcoho1) ，简 称 PV A ，分子式一CH C H (O H ) 一 ，为 白色片状 、絮状或 粉末状固体 ，无味无毒 、无污染 ，可在 80 90 水 中溶解 ，是一种 由醋酸乙烯经醇解 聚合而成的水溶性高分子聚合物 ，分纤维用和非纤维用两种。其水溶液有很好的黏接性和成膜性 ，能耐油类、润滑剂和烃类等大多数有机溶剂，具有长链多元醇酯化、

2、醚化、缩醛化等化学性质。 PV A 性能由其聚合度、黏度和醇解度决定 ，随着聚合度 的提高 ，PVA 溶 液 的黏度 、黏着性 、成膜性 、刚性都相应增大 ，但水溶性 、浆膜的柔软性变差 ，溶液的流动性 、浸润性能也相应降低 。PV A 的醇解度在 88 (摩尔分数)左右 ，具有良好的水溶性 ，但醇解度过高或过低 ，水溶性反而降低【1-3】。聚乙烯醇是一种用途相当广泛的水溶性高分子聚合物，性能介于塑料和橡胶之间，具有独特的强力粘接性、皮膜柔韧性、平滑性、耐油性、耐溶剂 性、保护胶体性、气体阻绝性、耐磨性以及经特殊处理具有的耐水性，且无毒无害，可生物降解的优异性能，完全符合现代社会对环保产品的要

3、求，具有良好的发展前景 。因此除了作纤维原料外，还被大量用于生产涂料、粘合剂、纸品加工剂、乳 化剂、分散剂、薄膜等产品，应用范围遍及纺织、食品、医药、建筑、木材加工、造纸、印刷、农业、钢铁、高分子化工等行业。聚乙烯醇与醛类物质缩合可以制成聚乙烯醇缩醛树脂，并利用其安全透明性好，耐冲击强度高等特点，用作航空、高层建筑及汽车安全玻璃夹层材料，。此外，聚乙烯醇还可以用作PVA橡胶、感光材料、高频淬火剂、阴极射线管、防潮剂、水泥增强剂等。 高强度PVA纤维在建材中的应用已日益广泛，已被用于建筑物中混凝土的加强，如水泥板，下水道，正面观台的地面，停车场等；也可用于水泥和玻璃纤维的理想替代物，室内装潢的纤

4、维的补张等中，而且在内墙涂料及胶黏剂上，PVA也开始得到越来越广泛的应用。由改性PVA与变性淀粉共混构成的互穿网络结构高分子塑料合金，可生物降解。常制得适用于包装食品的薄膜、农用水溶性薄膜、容器及一次性消费用品等，其废弃物在潮湿的土壤中即可被微生物吞噬，降解为二氧化碳和水，对环境无污染，有利于环保和实现绿色消费，因此制得的产品属于环境友好产品，具有良好的应用前景。PVA薄膜已列入我国塑料包装材料“十五大”发展规划中。 PVA水凝胶由于具有与人体自然组织相近的含水量、弹性模量、低摩擦系数及较高的机械强度、丰富的孔漏网络结构、良好的生物相容性等特点，在生物医学领域有着广泛的应用。可用于制造人工软骨

5、、人工角膜、人工玻璃体等。聚乙烯酵水凝胶在眼科方面用途很广泛，可用于制造软性接触眼镜。由于其具有水溶性，又可制成药物缓释胶囊。在PVA大分子上引入聚丙烯酸钠侧链而成的新型医用非纤维海绵，称为离子化聚乙烯醇海绵，它的生物相容性良好且化学性能稳定，具有优良的亲水、吸液和吸血的性能。iPVA海绵可以在严格要求无纤维脱落的微外科、眼科手术等医疗操作中有效利用，尤在白内障人工晶体置换手术中发挥重要作用。PVA还用作土壤改良剂、灰浆作业的添加剂，蓄冷剂，吸附剂，表面活性剂等。此外，用PVA单体还可以开发许多新产品、新用途。聚乙烯醇的用途与作用十分可观，其优良的品质让人们重视，具有良好的发展前景 。设 计（

6、研 究）现 状 和 发 展 趋 势目前世界PVA产业的发展趋势是向高低两极发展，即高聚合度(高粘度)、高醇解度的高精细化产品与低聚合度、低醇解度的特种产品发展态势突出，前者在高标号胶粘剂、高强高膜纤维、水泥增强剂等领域有良好表现，后者则为有特别要求的水溶性胶粘剂与水溶性纤维所使用。 随着我国加入WTO，我国经济将迎来新一轮的加速发展，建筑、纺织等行业对PVA的用量将不断加大，对PVA行业来说，要看到存在的问题以及与国际水平的差距；应加大与加快科技投入，不断推出适合市场需求的产品，开发高附加值产品，提高市场竞争力，促进我国PVA行业的发展。 PVA产业在中国过去长期以维纶为主要目标消费市场，近年

7、来随着维纶消费的相对萎缩和产业用途的开拓，PVA非纤应用已得到长足开发。国家近年启动的开发中西部、兴建基础设施和培育建筑与房地产产业的一系列重大战略举措将有力推动PVA产业应用的进一步拓展。在纺织浆料应用领域，目前已研制出低聚合度的聚乙烯醇，改变了进口产品在我国市场的垄断地位。在粘合剂领域，除了市场份额较大的木材和纸张应用领域外，目前正向陶瓷和玻璃等领域迈进。在纤维制品领域，近年来我国生产的水溶纤维、高强高模纤维已在市场上占有一定的份额。除了传统的应用领域外，科研人员通过对聚乙烯酸进行改性或加入其他高分子材料后制出的医药器械、食品包装、办公用品及卫生材料等，能够在相应的条件下生物降解，为聚乙烯

8、醉在环保要求越来越严格的21世纪里，开拓更加广泛的应用领域提供了较好的生产原料。聚乙烯醇行业的发展史是一部停滞、复苏、繁荣、扩张、再停滞、再繁荣的历史。由于国内市场仍有许多未开发的应用领域，聚乙烯醇及其衍生产品在中国未来市场前景灿烂。课题研究的主要内容这次课题的主要内容是年产150000吨聚乙烯醇设计。并且阐述聚乙烯醇设计工艺对聚乙烯醇生产的作用与影响。课题的工作方案 1.拟解决的问题查阅文献完成文献综述，介绍聚乙烯醇精馏原理、工艺和选定工艺设计流程。根据设计任务书数据完成物料衡算，设计的精馏塔的结构是否合理，设计塔的设备图。 2.特色创新由于精馏过程的热力学效率很低，这是由其热力学不可逆性所

9、造成的。提高其热力学效率，减少过程中的热损失，是降低精馏过程能耗的重要途径，在精馏过程热能的回收利用节能技术中，占有相当重要的地位。充分回收利用精馏过程本身的热能是以热力学第一定律为依据，使排出精馏系统 或散失于外界的热量为最小，其主要途径有：回收显热、回收潜热、加强保温。 本设计所选定的四塔精馏系统提高精馏系统结构的热力学效率，根据不同精馏塔之间的温差，合理利用能量，从而降低能量损耗，降低生产成本。课 题 研 究 有 无 困 难准 备 如 何 解 决1.调查研究、查阅文献和搜集资料；有关聚乙烯醇的生产工艺（国内外）、聚乙烯醇的性能用途、发展前景、在国民经济中的地位。2. 阅读和翻译与研究内容

10、有关的外文资料3. 对全流程进行物料衡算，以及进行工艺设计和设备设计。画出工艺流程图和配管图。4. 设计中出现难以解决的问题可以通过小组讨论、查阅文献和咨询指导老师的方法进行问题的深刻探讨，并查明解决方法。 主要参考文献1宋勤华醋酸及其衍生物M 北京：化学工业出版社，20082 张玉龙 水基胶粘剂 M 北 京：化学工业 出版社 ，20093 张玉龙 ，齐贵亮水性涂料配方精选 M 北京 ：化学工业出版社 2009 4刘颖隆主编，聚乙烯醇维尼纶工业数据手册；中国化纤工业协会；5徐凌云主编，聚乙烯醇生产工艺6化学工程手册北京：化学工业出版社7李玉芳 ，李明聚乙烯醇的生产及国内外市场分析(J)化学工业 ，2010 ，28 (4 ) ：32 35 ，438 魏绍东 ，孙先武 ，柳巨澜聚乙烯醇的生产现状与市场前景 J化工中间体 ，2006 (12 )：46 ，10计划进度第一阶段（第七学期10-13周）：资料收集、调研、完成开题报告的撰写和设计说明书提纲撰写。第二阶段（第七学期13-17周）：完成化工部分的初步设计第三阶段（第八学期1-5周）：