摘 要

聚氯乙烯是由氯乙烯发生自由基聚合的产物，同时聚氯乙烯会随着氯乙烯发生聚合时所加的助剂和其他反应条件的差异，聚氯乙烯的物化性质也会有些许不同。它的性质稳定，对大部分的酸和碱都有较好的耐药性，此外还具有机械强度好和电绝缘性良好等优点。在建材等领域占有着重要的地位，因此发展生产聚氯乙烯工业具有重要的战略意义。

PVC的生产工艺是氯乙烯发生聚合形成聚氯乙烯树脂的工艺流程，通过查阅资料及分析，本设计采用电石水解法制备乙炔的方法来生产氯乙烯，再通过氯乙烯悬浮聚合完成PVC的生产。同时对合成工艺里的转化器和聚合釜进行设计计算。同时参考资料和相关标准，完成主要设备装配图的绘制。

关键词：聚氯乙烯；氯乙烯；悬浮聚合

Abstract

Polyvinyl chloride is the product of free radical polymerization of vinyl chloride. At the same time, the physicochemical properties of polyvinyl chloride will be slightly different with the difference of additives and other reaction conditions when the polymerization of vinyl chloride takes place.It is stable in nature and has good resistance to most acids and bases. In addition, it has the advantages of good mechanical strength and good electrical insulation.Building materials and other fields occupy an important position, so the development of production of PVC industry has important strategic significance.

The production process of PVC is the process flow of polyvinyl chloride resin formed by the polymerization of vinyl chloride. Through reference and analysis, this design adopts acetylene prepared by calcium carbide hydrolysis method to produce vinyl chloride, and then through suspension polymerization of vinyl chloride to complete the production of PVC.At the same time, the converter and polymerization kettle in the synthesis process are designed and calculated.At the same time, reference materials and related standards, complete the main equipment assembly drawing.

Key words: Polyvinyl chloride;Vinyl chloride;Suspension polymerization

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 聚氯乙烯的物理性质和化学性质 1

1.2聚氯乙烯的用途及重要性 1

1.3 世界聚氯乙烯生产及供需情况 1

1.3.1其他国家聚氯乙烯生产及供需情况 1

1.3.2国内聚氯乙烯生产及供需情况 1

1.4生产PVC的聚合方法 2

1.4.1悬浮聚合生产工艺 2

1.4.2本体聚合生产工艺 2

1.4.3 乳液聚合生产工艺 2

1.5聚氯乙烯聚合工艺发展趋势 2

第2章 工艺流程 3

2.1原料和中间产物及产品的物化性质 3

2.1.1电石 3

2.1.2氯化氢 3

2.1.3氯乙烯 3

2.1.4乙炔 3

2.1.5氯气 4

2.1.6氢氧化钠 4

2.1.7活性炭 4

2.1.8氯化汞 4

2.2其他助剂 5

2.2.1引发剂 5

2.2.2链转移剂 5

2.2.3链终止剂 5

2.3生产工艺流程的叙述 5

2.3.1乙炔工段 6

2.3.2氯化氢工段 6

2.3.3氯乙烯工段 6

2.3.4聚合工段 7

2.3.5冷凝回收工段 7

2.3.6干燥工段 8

第3章 物料及热量衡算 9

3.1合成工段的物料衡算 9

3.1.1反应的基本原理 9

3.1.2计算依据 9

3.1.3计算 9

3.2热量衡算 15

3.2.1衡算方法 15

3.2.2计算 16

第4章 主要设备的设计和选型 22

4.1转化器设计 22

4.1.1已知条件 22

4.1.2计算 22

4.1.3手孔 24

4.2泡沫水洗塔设计 25

4.2.1已知条件 25

4.2.2塔径计算 26

4.2.3雾沫夹带 27

4.2.4孔的布置 27

4.3聚合釜设计 28

4.3.1对氯乙烯进料量的计算 28

4.3.2对水及其他物质的计算 28

4.3.3聚合釜的计算 30

4.3.4聚合釜设计 30

4.3.4.1选择釜体和封头形式 30

4.3.4.2夹套几何尺寸计算 31

4.3.4.3釜体及夹套的壁厚计算 31

4.3.4.4筒体水压试验应力校核 31

4.3.5运用ASPEN软件对聚合釜进行验证与优化 31

4.3.5.1流程模拟工具Aspen Plus 31

4.3.5.2流程模拟及参数设置 32

4.4其他设备的选型 33

4.4.1石墨冷却器选型 33

4.4.1.1已知条件 33

4.4.1.2计算两流体的平均温度差 34

4.4.2石墨预热器选型 34

4.4.2.1已知条件 34

4.4.2.2计算两流体的平均温度差 34

4.4.3石墨冷却器Ⅱ选型 35

4.4.3.1已知条件 35

4.4.3.2计算两流体的平均温度差 35

第5章 主要管道管径计算和选型 36

5.1 HCL进料管 36

5.2乙炔进料管 36

5.3石墨冷却器Ⅰ的进料管 37

5.4多筒过滤器进料管 37

5.5转换器进料管 38

5.6转换器出料管 38

5.7石墨冷却器Ⅱ进口管 38

5.8 40%盐水进料管 39

5.9循环水管 39

5.10总进水管 40

5.11聚合釜进料管 40

第6章 三废的产生及处理 41

6.1转化器中的氯化汞 41

6.1.1氯化汞废料的产生 41

6.1.2氯化汞中毒机理 41

6.1.3废HgCl2触媒的处理 41

6.2氯乙烯外逸 41

6.2.1氯乙烯外逸的产生 41

6.2.2中毒机理 41

6.2.3对VCM泄露的综合治理 41

6.3生产废水的处理 42

6.3.1废水排放标准 42

6.3.2废水处理方法 42

6.4生产过程中其他三废的处理 43

第7章 安全生产 44

7.1厂区安全生产特点 44

7.2合成工段的安全技术 44

7.2.1乙炔的氧化爆炸 44

7.2.2乙炔的分解爆炸 44

7.2.3乙炔的分解爆炸 44

7.3安全措施 45

参考文献 46

致 谢 47

附录 48

第1章 绪论

1.1聚氯乙烯的物理性质和化学性质

聚氯乙烯是由氯乙烯发生自由基聚合的产物，同时聚氯乙烯会随着氯乙烯发生聚合时所加的助剂和其他反应条件的差异，聚氯乙烯的物化性质也会有些许不同。

聚氯乙烯的性质稳定，对大部分的酸和碱都有较好的耐药性，不溶于水，也不溶于酒精和汽油，但会溶于醚、酮、芳香烃等有机溶剂。此外还具有机械强度好和电绝缘性良好等优点。

聚氯乙烯对光和热的稳定性较差，在80℃左右就会开始软化，在100℃以上时就会发生分解并放出HCl气体，同时聚氯乙烯塑料的颜色会加深，所以一些聚氯乙烯塑料用久会发黄。

1.2聚氯乙烯的用途及重要性

聚氯乙烯的用途广泛，性能优良，是通用塑料之一，需求量一直很大，但生产过程中的氯乙烯会残留在聚氯乙烯树脂上对人体造成危害，但由于其优异的物理化学性能，世界所需求的聚氯乙烯的量仍在增加。所以人们仍在不断通过研究出新的生产途径和方法来降低聚氯乙烯树脂中残留的氯乙烯。

1.3世界聚氯乙烯生产及供需情况

1.3.1其他国家聚氯乙烯生产及供需情况

聚氯乙烯虽然广泛的应用于各个领域，但主要的应用还是在建筑材料相关的领域，同时建材领域也是聚氯乙烯需求量最大领域，其中聚氯乙烯主要作为生产管材门窗等方面的材料或辅助材料。如美国的聚氯乙烯树脂在建材领域的增长速度就远超在其他领域的增长速度，而且在建材领域中所占据的份额也是其他的领域所不能比拟的。欧洲，日本等地区的供需情况也都大多如此。

1.3.2国内聚氯乙烯生产及供需情况