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摘 要

本设计为年产10万吨PVC聚合及干燥包装工段设计。简述了聚氯乙烯的性质、用途、技术进展以及聚合生产聚氯乙烯树脂的几种聚合方法。本设计主要阐述了聚合配方，随后对聚合釜、出料槽、汽提塔、离心机等各个设备过程进行了详细的物料衡算，并分别对连续阶段与间歇阶段进行物料衡算；通过热量核算、传热面积及装料系数的求解完成了聚合釜选型与校验；对部分其他设备进行选型。经检验，本设计需采用五个不锈钢聚合釜并联生产。绘制了PVC悬浮聚合工艺流程图、聚合汽提干燥车间的平面布置图及立面布置图。

关键词：聚氯乙烯 悬浮聚合 工艺设计 衡算 校验与选型

Preliminary process design of 100000 tons / year PVC suspension polymerization

Abstract

This design is for the annual production of 100,000 tons of PVC polymerization and dry packaging section design. The properties, USES, technical progress and several polymerization methods of polyvinyl chloride resin were introduced. This design mainly elaborated the polymerization formula, and then to the polymerizer, discharge chute, stripping tower, centrifuges, and other equipment to process has carried on the detailed material balance, and of continuous and intermittent stage respectively for material balance; Through the calculation of heat, heat transfer area and charging coefficient, the type selection and verification of polymerization kettle were completed. Select some other equipment. Upon examination, the design adopts five 70 polymerizer in parallel production of stainless steel. The process flow chart of PVC suspension polymerization, the planar layout and the elevation layout of the polymerization stripping dry workshop were drawn.

Key words: PVC；suspension polymerization；process design；balance calculation；calibration and selection of type

毕业设计设计任务书

1. 设计题目

10万吨/年PVC悬浮聚合初步工艺设计 5反应釜（70m³型釜）

1. 设计条件
2. 年生产天 330天/年 24小时/天
3. 产品、原料及主要工艺条件

设计产品树脂的型号为SG-5

原料VCM

技术指标

操作周期分配

1. 其他有关条件和要求
2. 与物料衡算有关的条件
3. 出料阶段
   • 1. 出料中VCM的含量（VCM与PVC的质量比）为2%
4. 汽提阶段
   • 1. 塔顶温度62℃，塔底温度102℃，压强为0.06MPa
     2. 蒸汽在塔内有35%蒸汽冷凝
     3. 汽提后VCM的含量为≤13.6ppm（VCM与PVC的质量比）。
5. 离心阶段
   • 1. 离心后湿物料的含水量约为20%。0.20kg H₂O/kg干料
6. 气流干燥阶段

干燥后湿物料的含水量为

0.05kg H₂O/kg干料

1. 沸腾干燥阶段

沸腾干燥后物料含水量为0.3%

目录

摘要 I

Abstract II

毕业设计设计任务书 III

第一章 概述 1

1.1 聚氯乙烯简介 1

1.1.1 聚氯乙烯的性质 1

1.1.2 聚氯乙烯的用途 1

1.2 聚氯乙烯工业技术概述 1

1.2.1 国际聚氯乙烯发展概况 1

1.2.2 国内聚氯乙烯工业概述 2

1.3 PVC树脂的典型聚合工艺 2

1.3.1 本体聚合生产工艺 2

1.3.2 乳液聚合生产工艺 2

1.3.3 悬浮聚合生产工艺 2

1.4 悬浮聚合法简介 3

1.4.1 悬浮聚合原理 3

1.4.2 聚合生产过程中的助剂 3

1.5 工艺流程设计 5

第二章 物料衡算 6

2.1 物料衡算步骤 6

2.1.1 聚合流程 6

2.1.2 选择计算基准 6

2.1.3 计算主要原料投料数量 6

2.2 各个设备物料衡算 7

2.2.1 聚合釜（R101）的物料衡算 7

2.2.2 出料槽（V102）的物料衡算 9

2.2.3 汽提塔（T101）的物料衡算 10

2.2.4 离心机（C101）的物料衡算 12

2.2.5 气流干燥（X101）的物料衡算 13

2.2.6 沸腾干燥床（X102）的物料衡算 14

2.2.7 包装过程（X103）的物料衡算 15

2.3 全过程的物料衡算 16

2.3.1 间歇阶段 16

2.3.2 连续阶段 17

第三章 聚合釜的校验 19

3.1 传热面积的校验 19

3.1.1 热量衡算 19

3.1.2 求总传热系数K 20

3.1.3 求总传热面积 24

3.2 聚合釜的设计 24

3.2.1 釜体的设计 24

3.2.2 挡板设置 27

3.2.3 搅拌装置 27

3.2.4 工艺管口的设计 29

3.2.5 人孔 30

参考文献 31

致谢 33

第一章 概述

聚氯乙烯简介

聚氯乙烯的性质

聚氯乙烯（PVC）具有极高性价比，因而被广泛应用。

1. 物理性质

PVC粉末无毒无味，支化度较低，制品具有高抗冲性，为提高抗冲性，可加入助剂或单体。

1. 化学性质

PVC有非常良好的化学稳定性，但是在长期光照下老化变暗，对光热稳定性差。PVC具有优异的介电性能，介电性能与温度有关，并且随着温度升高，介电性能下降。

聚氯乙烯的用途

添加助剂后经过塑化、成型加工的改性PVC塑料有着广泛的应用。硬制PVC在国内得到了广泛应用，工业上也大力发展硬质PVC^[1-2]。

PVC与其他通用树脂相比拥有更广阔的应用领域和市场，在一些发达国家，PVC硬质产品占七成。因为PVC加工过程中可以添加较多的低成本助剂、填料且不影响性能，所以较其他树脂及塑料制品更加低价合算^[3]。

聚氯乙烯工业技术概述

国际聚氯乙烯发展概况

全球90%以上的PVC生产以VCM单体为原料。提高VCM单体的质量，减少杂质，改进工艺方法等是降低生产成本的有效手段。

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