摘 要

聚氯乙烯树脂（PVC）是一种目前国际上广泛应用的聚合树脂,因其自身的所具有的电绝缘性、耐化学腐蚀性、质轻、强度高且非常易于进行机械加工并且还有阻燃性等重要性能特征,广泛地应用于农业、建筑、工业、汽车、电子材料等领域。因为聚氯乙烯树脂存在化学热稳定性差的缺点,在加工过程中容易因受热活性部位产生催化脱氯化氢的反应,并且容易引发交联、断链等化学反应,从而直接导致降解、变色等，因此在电子材料制作聚氯乙烯树脂的加工过程中必须与润滑剂、稳定剂、增塑剂、填料、颜料等搭配使用。对聚氯乙烯树脂进行耐热改性将会使聚氯乙烯树脂的实际应用范围扩宽,使用寿命延长,从而达到降低原材料和下游工业产品成本的重要作用,推动下游工业的发展。

本次的工艺设计主要用于采用悬浮聚合法工艺生产聚氯乙烯树脂,并在本次聚氯乙烯树脂生产中通过添加热稳定助剂和抗氧化剂等化学助剂,增强聚氯乙烯树脂的耐热性,用于保证生产耐热性好的优质聚氯乙烯树脂。本次的工程设计在研究确定了聚氯乙烯树脂的生产工艺后,对工艺进行物料、热量的综合衡算,反应釜的设计及所用设备的选型，并完成聚合釜装配图、工艺流程图和车间布置图的设计以及绘制。

关键词：聚氯乙烯树脂，悬浮聚合，耐热改性

Abstract

Polyvinyl chloride (PVC) is a kind of general resin. It is widely used in agriculture, construction, industry, automobile, electronic and electrical fields because of its electrical insulation, chemical corrosion resistance, light weight, high strength, easy processing and flame retardancy. At the same time, PVC resin must be used with lubricants, stabilizers, plasticizers, fillers, pigments, etc,for its poor thermal stability. Due to the poor thermal stability of PVC resin, it is easy to produce catalytic dehydrochlorination reaction for the heated active part in the processing process, and lead to cross-linking, chain breaking and other reactions, resulting in degradation, discoloration and so on. The heat-resistant modification of PVC resin will greatly expand the application range and prolong the service life of PVC resin, so as to reduce the cost of downstream industrial products and promote industrial development.

This design adopts suspension polymerization method to produce PVC, and in production, heat stabilizer and antioxidant additives are added to enhance the heat resistance of PVC resin. After the production process is determined in this design, material and heat balance calculation, equipment calculation and selection are carried out. The design also includes the drawing of equipment assembly drawing, process flow chart and workshop layout.

Keywords：polyvinyl chloride resin; suspension polymerization; heat resistance modification

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目 录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1国内外现状及发展前景 1

1.2聚氯乙烯的合成方法和主要用途 2

第2章 工艺设计 4

2.1生产工艺 4

2.2反应原料 4

2.2.1配方 4

2.2.2氯乙烯 6

2.2.3分散剂 6

2.2.4引发剂 6

2.2.5 pH调节剂 7

2.2.6终止剂 7

2.2.7热稳定剂 7

2.2.8抗氧剂 7

2.3工艺流程图 8

第3章 物料衡算 9

3.1物料衡算任务 9

3.2衡算依据 9

3.3物性数据 9

3.4衡算基准 9

3.5损失分配 9

3.6基本计算 10

3.7聚合部分物料衡算 12

3.8混料槽物料衡算 14

3.9汽提塔物料衡算 15

3.10离心机的物料衡算 18

3.11干燥部分物料衡算 19

3.11.1直管型气流干燥器物料衡算 19

3.11.2旋风干燥器物料衡算 20

3.12包装工序物料衡算 22

第4章 反应釜设计 23

4.1筒体尺寸 23

4.2夹套尺寸 24

4.3筒体壁厚 24

4.4夹套壁厚 26

4.5筒体水压试验校核 27

4.6夹套水压试验校核 27

4.7搅拌器设计 28

4.8密封的选型 29

4.9电机的选型 30

4.10变速器及机架的选型 31

4.11联轴器的选型 32

4.12支座的选型 33

4.13辅助设备 34

4.13.1人孔 34

4.13.2视镜 35

4.13.3接管 35

4.13.4法兰 35

第5章 热量衡算 36

5.1热量衡算任务 36

5.2生产周期分配 36

5.3热平衡方程 37

5.4反应釜热量衡算 37

5.4.1升温阶段 37

5.4.2恒温反应阶段 39

5.4.3总传热系数K 39

5.4.4总传热面积A 42

5.5干燥器热量衡算 43

第6章 设备的选型 45

6.1混料槽的选择 45

6.2汽提塔的选择 45

6.3离心机的选择 45

6.4干燥器的选择 46

第7章 结论 48

参考文献 49

附录 50

致谢 51

第1章 绪论

1.1国内外现状及发展前景

随着近年来我国社会和经济的不断快速发展,我国的化工行业也进一步得到飞速发展。随着我国的聚氯乙烯单体树脂生产工艺的不断提升,我国的聚氯乙烯单体树脂的技术和生产工艺也进一步得到了快速的发展。从近40年以来学术文献陆续发表的情况分析来看,聚氯乙烯单体的生产工艺研究已经达到了一个新的顶峰,在2000年之后,学者们对于如何选择和使用好的聚氯乙烯树脂生产工艺进行了大量的探索和研究,也在技术上取得了很多的成就。

聚氯乙烯(PVC)是一种目前国际广泛通用的化学树脂,因其具有电绝缘性、耐化学腐蚀性、质轻、强度高且非常易于进行机械加工并且还有阻燃性等重要化学特征,在目前我国各种农业、建筑、工业、汽车、电子以及通用电气等工业科学工程技术研究领域应用中的研究应用很广泛。同时由于聚氯乙烯和其他树脂一样存在明显的性能受温度影响大的问题，温度升高时稳定性明显降低,即它本身的化学热稳定性比较差,通过加入抗氧化剂、稳定剂等助剂到聚氯乙烯中混合，可使混合树脂的设计和制作变得更加容易。因为由于聚氯乙烯与其他树脂混合料存在本身热稳定性差容易受热产生活性部位发生催化脱氯化氢的反应的情况，其在化工过程中容易发生产品的交联、断链等化学反应，从而使产品导致降解、变色等。对于聚氯乙烯树脂进行耐热改性将有机会起到使得聚氯乙烯树脂的耐热改性应用的范围大大地扩宽,使用寿命大大延长,从而也达到了降低聚氯乙烯下游工业利用率和产品成本的重要作用,推动上游工业的发展。

聚氯乙烯树脂在中国以及全球的广泛使用量及软制品的生产量在各种新型合成树脂材料中一直位居甚至世界第二。从目前情况来看,聚氯乙烯树脂在国内外市场上的应用范围绝大部分都是在硬质品的研发生产,比如玻璃门窗及型材、管材、硬片及板材和金属管件等,占比65%,少部分则是应用于软制品的研发生产,主要包括材料、电线电缆和壁纸等,占比35%。