年产10万吨聚氯乙烯合成工艺开题报告

1、材料与化学工程学院毕业论文（设计）开题报告题 目年产10万吨pvc树脂合成工艺设计（氯乙烯脱水、精馏、聚合干燥）专 业高分子材料与工程姓 名班 级学 号指导教师* * *一、选题依据1、国内外pvc生产技术的进展11 国外技术进展111 氯乙烯单体和pvc树脂生产技术近年来，国外的氧氯化工艺有了进一步的改进，在裂解1，2一二氯乙烷生产氯乙烯的过程中，采用三氯乙醛或氯醛促进剂，减少了乙烯基乙炔副产物，提高了产品质量。新开发的直接氯化电解氯化氢生产氯乙烯单体新工艺，在降低氯乙烯单体成本、提高产品质量方面又迈进了一步。乙烷制vcm 工艺正在实现工业化，该工艺可使产品成本降低20 30。欧洲乙烯新近又

2、开发出了使乙烷在低温下反应直接合成氯乙烯的新型催化剂，其成本比由乙烯生产氯乙烯方法节省50以上。目前已有新型消泡悬浮剂研制成功，简化了聚合操作步骤，减少了树脂中的杂质，改进了间歇悬浮聚合工艺及聚氯乙烯树脂的粒度分布，提高了树脂质量。112 树脂品种开发及加工应用技术开发了氯乙烯丙烯酸丁酯共聚物与聚丙烯酸酯的接枝共聚物、含氨基的聚氯乙烯树脂。对加工配料技术进行了改进，开发出高强度pvc电缆料、防污pvc制品、pvc仿木型材、pv(j木材复合窗用型材等。12 国内pvc技术现状目前我国pvc的生产基本上采用悬浮聚合工艺，vcm 的生产主要采用电石乙炔工艺路线和乙烯氧氯化工艺。国内悬浮法生产pvc的

3、工艺技术近十几年来取得了一定进展，主要有：(1)复合型分散剂和引发剂、链转移剂、热稳定剂和终止剂等在各生产厂家中得到广泛应用；(2)基本上掌握了聚合釜真空脱氧、后加引发剂等聚合技术；(3)防粘釜技术也得到了提高；(4)发展了筛板溢流塔和螺旋板换热器。清华大学新开发的旋流干燥器性能优于德国赫斯特公司同类产品；(5)新开发出了宽分子质量分布、高聚合度pvc、纳米caco3原位聚合pvc专用树脂和纳米抗菌pvc材料等。2、pvc的发展及应用情况1992年，世界pvc树脂生产能力达到2205万吨年，按此测箅pvc2000年生产能力可达到27002800万吨。据一般预测pvc树脂产量的年平均增长速度为2

4、3%。在发达国家，pvc树脂主要用来生产pvc硬制品，约占总消费量的70%，用于软制品和涂料、粘合剂的量约占30%。1992年，美国pvc建材消费量占其塑料建材总消费量的457% 。其中：电子用品占pvc塑料建材总消费量的227 ，家庭用品占124%，运输工具占643%。1991年日本pvc消费量占合成树脂消费量的3o% 。在pvc塑料建材中，发达国家的传统产品是小口径管材、管件、汽车装璜材料、工业器具，这些领域的市场已趋饱和。电线、电缆敷层、地板、织物、薄膜和片材， 以及瓶类pvc制品，已达最高消费水平。pvc建筑市场，如护墙板、助材管、汽车防腐涂料 、纤维增强pvc制品、电子电器、耐热制品

5、、医用pvc制品等，会有显著增长。pvc包装材料也会有所增加。据专家预测，我国每年需5000万米室内外塑料排水管线，其中pvc管线占80% ，约需管材、管件4万吨。此外，塑料管材还可用于城市煤气、天然气管道，农用喷灌、滴灌和地下水管灌溉用pvc管道，比明渠淹灌减少了沿途输水损失，可节水30%以上。美国每年农业灌溉用pvc管道已达10万吨。pvc弹性防水卷材是一种新型防水材料，耐候性、防水性好，施工简单，延用期长，可用于建筑物屋顶和水库堤坝的防水渗透。国外pvc防水卷材消费量巳占防水卷材总消费量的40% 。此外，pvc煤焦油砂石防水卷材，pvc改性煤焦油耐低温油毡，pvc一煤焦油防水涂料，pvc

6、建筑防水接缝材料等防水建材，应用推广也很快。pvc粉末涂料有较强的抗腐蚀性、电绝缘性和耐候性，着色广泛，遮盖力强，装饰效果好，加工工艺简单，广泛用于高速公路护栏、建材钢板、钢管、家用电器部件、五金器材等金属制品的涂层装饰。pvc农膜强度高，透明性好，用于栅膜和地膜。pvc经过改性，可做成防滴膜、防雾膜、光功能膜、粮仓用膜、保鲜膜、缠绕膜、扭结膜。pvc包装材料和pvc饮料瓶今后也会有较大的发展。pvc装饰材料，如彩色透明装饰板、中高档壁纸、pvc地板块等室内装饰材料，也有良好的发展前景。3、工艺选择依据悬浮法pvc生产技术易于调节品种，生产过程易于控制，设备和运行费用低，易于大规模组织生产而得

7、到广泛的应用，成为诸多pvc生产工艺中最主要的生产方法。二、研究的基本内容，拟解决的主要问题本设计主要是对聚氯乙烯生产过程中的氯乙烯脱水、精馏和聚合干燥三个工序段进行计算，其各个工序段的设计参数如下：1、氯乙烯脱水工艺设计参数：（1）需脱水氯乙烯具有40水的饱和蒸汽压；（2）氯乙烯气相冷却器进出口压力为0.12mpa，气相出口温度是5；（3）固碱干燥器氯乙烯入口压力为0.117mpa，出口压力0.115mpa；固碱干燥器出口操作温度20，气相出口10；（4）氯乙烯气相冷却器口冷却水进口温度-5，出口0；（5）固碱干燥器冷却水进口温度-5，出口-2；（6）固碱干燥器出口氯乙烯气相含水量600pp

8、m。2、氯乙烯精馏工艺设计参数：（1）原料成分：粗氯乙烯溶液，粗氯乙烯含量90%（质量比）；（2）冷凝器上水温度0，回水温度5；（3）低沸塔压力（表压）0.55mpa，塔顶温度30；塔顶冷凝器上水温度0，回水温度5；（4）高沸腾压力（表压）0.35mpa，塔釜温度30；塔顶冷凝器上水温度0，回水温度5；（5）精氯乙烯含量99.9%（质量比），乙炔含量0.001%；（6）经过高、低沸塔的热水上水温度是97，回水温度是32。3、氯乙烯聚合干燥在设计中，通过示意图,以化工原理知识为基础，结合所给的已知条件，求出反应器及冷却器等有物料进出的容器的物料进出量，同时求出各自的能量。在此基础上，对设备进行设

9、计、计算、选型，最终获得所需要的结果。在对各个工序段进行物料衡算、能量衡算以及对其进行设备选型设计计算后，参考资料，画出各工序段的工艺流程图、设备图以及平面布置图。三、研究步骤、方法及措施该设计整体上来说可以按照下面几个步骤来进行研究：（1）在设计计算之前，首先应对与pvc有关的文献资料进行查阅，大致了解pvc的发展现状，pvc合成的基本步骤以及pvc的发展趋势；（2）通过对化工原理基础知识的回顾，熟悉物料衡算、能量衡算时所需的条件，结合已知参数，进行计算；（3）通过计算得到的数据，结合设备计算的理论知识，参照国家的有关要求标准，对设备进行设计计算和确定；（4）对确定的设备进行验证，确保其符合

10、要求；（5）按所得的设备尺寸以一定的比例进行作图，同时按要求做出工艺流程图、平面布置图等所要求的图；（6）最后对整个工作再进行整理，使之更加完整。各工序段的物料及能量衡算基本步骤如下：氯乙烯脱水氯乙烯精馏氯乙烯聚合干燥物料衡算基本步骤（1）确定物料衡算的已知条件（1）确定物料衡算的已知条件（1）确定物料衡算的已知条件（2）进行氯乙烯气相冷却器的物料衡 算（2）进行全凝器的物料衡算（2）进行聚合釜的物料衡算（3）进行固碱干燥器的物料衡算（3）进行低沸塔的物料衡算(3)进行空气加热器的物料衡算（4）进行高沸塔的物料衡算能量衡算基本步骤（1）确定能量衡算的已知条件（1）确定能量衡算的已知条件（1）确

11、定能量衡算的已知条件（2）进行冷却器的能量衡算（2）进行低沸塔的能量衡算（2）进行聚合釜的能量衡算（3）进行固碱干燥器的能量衡算(3)进行高沸塔的能量衡算(3)进行空气加热器的能量衡算该产量的pvc的生产是一个较为成熟的生产技术，创新的难度较大。在设计时可通过对其可变量的些许改变来探索对其结果的影响。四、研究工作进度序号时间内容13.1-3.14查找关于pvc进展及应用情况方面的文献。资料，23.15-3.18根据查得的文献完成关于pvc的综述。33.19-3.25查找与pvc有关的英文资料，并对其进行翻译。43.26-3.31查找与pvc工艺相关的资料，比较其各自的优缺点，并最终确定聚合工艺

12、。54.1-4.12对已经学习过的化工原理知识进行较系统的复习，同时查阅了好多与设计计算方面相关的资料。64.13-4.22总体上确定各阶段的物料量，并对氯乙烯脱水工序段进行物料衡算和能量衡算，并对该工序段的设备进行选型计算。74.23-5.4对氯乙烯精馏工序段进行物料衡算和能量衡算，同时对其设备进行选型计算。85.5-5.14对氯乙烯聚合干燥工序段进行物料衡算和能量衡算，同时对其进行设备选型计算。95.15-6.6绘图，并对其修改和完善。106.7-6.11对各项工作进行修改整理，准备答辩。五、主要参考文献1 邴涓林，黄志明主编. 聚氯乙烯工艺技术. 第一版北京：化学工业出版社，20082

13、张有谟. 21世纪pvc工业的发展趋势. 化工时刊，1997，11（1）：12173 文远安. 本体法pvc生产技术及其发展趋势. 聚氯乙烯，2009，37（3）：394 张英民，梁锡伟. 国内pvc行业发展趋势和思路. 中国氯碱，2006（11）：155 韩丽. 国内pvc树脂市场现状分析. 齐鲁石油化工，2008，36（2）：1531566 邵冰燃，张英民，郎需霞，刘士龙. 国内聚氯乙烯产业现状和发展趋势分析. 中国氯碱，2004，4：157 吴翠红,栾立杰,丁希良,殷树青,徐晓东. 国内聚氯乙烯市场前景. 聚氯乙烯，2003（3）：10128 郝五棉，赵季芝，弓永青. 国内外pvc 工业

14、现状及发展趋势. 氯碱工业，2002（7）：589 郭振华. 聚氯乙烯工业现状和发展趋势. 化工技术经济，1994（2）：182110 刘岭梅. 悬浮法聚氯乙烯生产技术研究要点. 中国氯碱，2005（5）：91211 乔辉，丁筠，盛平厚等译. 聚氯乙烯手册. 北京：化学工业出版社，200812 赵德仁，张慰盛主编. 高聚物合成工艺学. 北京：化学工业出版社，200713 王志魁编. 化工原理. 第三版北京：化学工业出版社，200414 minna hakkarainennew pvc materias for medical application-therelease profile of

15、pvc/polycaprolactone-polycarbonte aged in aqueous environmentspolymer degradation and stability，2003 (80) ：451458 15 yan-bin liu，wei-qu liu，meng-hua houmetal dicarboxylates as thermal stabilizers for pvcpolymer degradation and stability，2007 (92) ：1565157116 s.kimpyrolusis kinetics of waste pvc pipe

16、waste management，2001（21）：60961617 王国胜主编化工原理课程设计第二版大连：大连理工大学出版社，2006六、论文提纲（包括三级提纲）第一章 聚氯乙烯综述1.1 聚氯乙烯的结构及物理化学性质1.1.1 聚氯乙烯的结构1.1.2 聚氯乙烯的物理化学性质1.2 聚氯乙烯的合成工艺1.2.1 悬浮聚合工艺1.2.2 悬浮pvc合成工艺技术要点1.2.3 本体法聚合工艺1.2.4 微悬浮和乳液聚合工艺1.3 生产技术及设备状况1.3.1 生产技术及特点1.3.2 设备1.4 国内外pvc生产技术进展1.4.1 国外技术进展1.4.2 国内pvc技术现状1.5 世界pvc工业现状和发展趋势1.6 我国pvc工业发展趋势1.7 pvc的主要应用1.7.1 塑料1.7.2 pvc涂料1.7.3 芯泡pvc板材的开发第二章 设计计算2.1 氯乙烯脱水工序设计计算2.1.1 氯乙烯脱水工序物料衡