年产X万吨PVC树脂合成工艺设计毕业设计开题报告.doc

XXXXX学校

材料与化学工程学院

毕业设计开题报告

题 目： 年产X万吨PVC树脂合成工艺设计

专 业： 高分子材料与工程

姓 名：

学 号：

指导教师：

XXXX年XX月

毕 业 设 计 开 题 报 告
1．课题的目的与意义（含国内外的研究现状分析）
1.1 目的：
1）设计年产X万吨PVC树脂的合成工艺；
2）熟悉氯乙烯脱水、精馏、聚合工艺；
3）研究不同因素对氯乙烯聚合工段的影响；
4) 掌握反应釜的选择方法；
5）熟练掌握各物料衡算和能量横算。
1.2 意义：
PVC是世界上最早工业化的树脂品种之一，也是五大通用合成塑料之一，自1936 年工业化以后，其年产量日益增加。因PVC具有良好的物理及力学性能，可用于生产建筑材料、包装材料、电子材料、日用消费品等，被广泛应用于工业、农业、建筑、交通运输、电力电讯和包装等领域，是目前世界上仅次于聚乙烯的第二大塑料品种，占世界合成树脂总消费量的29%。PVC树脂通常由氯乙烯（CH2=CHCl)聚合的到，合成工艺简单，工业上聚氯乙烯糊树脂的生产方法主要有乳液种子聚合法、混合微悬浮法和微悬浮聚合法等。但随着对PVC用量的增大，设计出有高生产能力的聚合工艺成为关键。而国内的PVC生产工艺与发达国家相比仍有相当大的差距，主要体现在：
（1） 在技术方面，各企业主要采用单釜生产普遍采用70m³聚合釜及成套技术外，而F135型聚合釜的研制和推广刚起步，使聚合大釜型化的时间较晚。
（2） 采用先进的引发和分散配方体系、密闭进料方式、防粘釜
（3） 技术、新型汽提干燥技术和集散型控制系统(DCS) 等，提升了PVC产品的质量、 降低了能耗、 提高了生产效率。
（4） 通过电石渣综合利用、电石干法制乙炔技术的应用，改善了电石法PVC 树脂生产环保性差的问题。
（5） 因为技术等多方面的原因， 目前一些特殊牌号的PVC 树脂国内仍没有或不能批量生产供应，仍然必须通过进口解决需求问题。
目前，我国生产PVC的技术虽有很大提高，但生产产量大产能高的聚合工艺生产线还较少，这使得我国PVC无论在产量上还是在牌号上与国外都有很大差距，故亟需开发一套生产能力大、技术先进的PVC生产线。
1.3 国内外研究现状：
PVC是世界上最早工业化的树脂品种之一，也是五大通用合成塑料之一， 具有良好的物理及力学性能，可用于生产建筑材料、包装材料、电子材料、日用消费品等。 被广泛应用于工业、农业、建筑、交通运输、电力电讯和包装等领域，是目前世界上仅次于聚乙烯的第二大塑料品种，占世界合成树脂总消费量的29%。
PVC糊状树脂的工业化生产始于20世纪30年代，1931年德国法本（I.G.Farbon）公司首先开展了PVC 糊状树脂的研究和开发工作， 并于1937年实现工业化生产。美国的PVC 糊状树脂于1940-1945 年实现工业化生产，英国ICI公司于1942年开始生产Corvicp 牌号的糊状树脂，后来与美国的BF Goodrich 化学公司合并， 成立了美国的Gem公司。在1949年开始生产Breon121牌号糊树脂，与此同时，法国、意大利也开始生产PVC 糊状树脂，而日本的pvc 糊状树脂的生产远远落后于欧美国家。1953 年， 日本三井石油化学公司开始生产pvc 糊状树脂，相继住友化学公司、信越化学公司也相继投人生产。2007年，全世界聚氯乙烯糊树脂的总生产能力已经超过300万吨/年，生产厂家主要集中在西欧、北美和亚洲地区，主要的生产厂家有索尔维（Solvay）公司、维纳利特（Vinnolit）公司、欧洲乙烯（EVC）公司、阿托（Atochem）公司、中国台湾台塑公司、德国Vestolit公司、吉昂（Geon）公司、LG化学公司、挪威海德罗（Norsk Hydro） 公司、美国西方化学(Occidential)公司以及我国的沈阳化工股份有限公司等。国外各PVC 糊状树脂生产企业大多数拥有自己的专用生产技术和产品牌号为弥补由于生产方法而造成的产品应用上的不足，大多数生产厂家同建有多种工艺路线的生产装置， 因此在市场上极具竞争力。
近几年来，我国pvc产能、产量增长明显提速，产能增速又远高于产量增速。2000年以来，尤其是2003年9月我国pvc树脂反倾销成功后“进口替代、发展低成本电石法工艺” 导致国内pvc 产能快速扩张，一直保持在20% 以上的高速增长，截至2007年7月，我国PVC生产企业达100 余家， 总产能为13445kt， 产量为5511kt，同比增长21.6%。在技术方面，各企业为提高单釜生产能力，除普遍采用70m³聚合釜及成套技术外，F135型聚合釜的研制成功和推广使聚合大釜型化成为可能。同时采用先进的引发和分散配方体系、密闭进料方式、防粘釜技术、新型汽提干燥技术和集散型控制系统(DCS) 等，提升了PVC产品的质量、 降低了能耗、 提高了生产效率。并通过电石渣综合利用、电石干法制乙炔技术的应用，改善了电石法PVC 树脂生产环保性差的问题。
目前，因为技术等多方面的原因， 一些特殊牌号的PVC 树脂国内仍没有或不能批量生产供应，仍然必须通过进口解决需求问题。本设计针对该问题进行研究，拟完善PVC合成工艺的设计。
2. 课题的主要内容和技术方案
2.1 研究目标
设计一条年产X万吨PVC的合成工艺线，完成氯乙烯的脱水、精馏、聚合。从而实现PVC产量增大，提高生产效率和产品质量的目的。
2.2 研究内容
通过对采集的PVC树脂生产信息进行分析处理，解析各种影响因素，同时结合《化工原理》和反应釜的选择，完成对氯乙烯脱水、精馏以及最后聚合工段的处理，达到PVC生产自动化、连续化的目的，为生产PVC树脂企业提供便利。
2.3 拟解决的关键问题：
（1）如何针对PVC树脂生产各种影响因素进行分析采集。（分析影响PVC树脂聚合的因素-水分、引发剂、反应釜等）
（2）如何完成氯乙烯精馏工段（结合化工原理精馏部分内容进行计算和分析）
（3）如何选择反应釜（针对PVC的年产量和特性对反应釜进行选择）
（4）针对此聚合进行物料衡算和能量衡算
（5）绘制工艺流程图和精馏工段图（结合auto CAD绘图软件进行绘图并完成手工图）
2.4 设计思路
对设计采取分步设计思路：分为五个步骤，分别如下：
1） 对氯乙烯精馏工段进行计算：
为氯乙烯精馏工段提供数据参考。
2） 进行物料衡算和能量衡算：
为反应釜的选择和原料的用量提供数据依据。
3） 氯乙烯脱水工段设计：
对PVC树脂合成原料进行脱水处理，为下一工段提供原料。
4） 氯乙烯精馏工段设计：
对氯乙烯进行精馏处理，除去杂质为PVC树脂的合成提供原料。
5） 反应釜的选择：
根据PVC的年产量和原料及聚合物特性，结合反应釜选择原理进行选择。
2.5主要任务
1）概述PVC树脂的特性、生产、研究现状及发展前景；
2）研究如何去设计连续生产的PVC树脂生产线，并如何完善生产工艺；
3）分析研究和计算PVC合成工艺的设计，设计思路和设计流程；
4）完成工艺设计的计算说明以及工艺流程图的绘制。
3、进度安排
第1-3周
完成3000汉字以上的相关外文资料翻译，译文通顺达意；完成课题综述。
第 4 周
结合论文题目和前期工作作出进度计划，写出开题报告。
第5-11 周
完成年产X万吨PVC树脂合成工艺的框架设计及计算说明。
第11-13周
完成PVC树脂合成工艺的整体设计。
第13-17 周
绘制图纸，撰写论文。
第18 周
交论文、验收、准备答辩。
4、参考文献：
[1] 李玉芳,伍小明.聚氯乙烯糊状树脂生产及市场前景[J].江苏氯碱，2009（2）:13-18
[2] 杨涛.我国聚氯乙烯树脂生产_应用状况及发展前景预测[J].中国塑料,2008（2）:1-8
[3].李玉芳.聚氯乙烯糊树脂生产技术及市场分析[J].塑料技术,2003，（1）:5-9
[4] 韩光兴.我国PVC糊树脂技术及法展加工应用[J].聚氯乙烯,2007，（11）:5-11
[5] 郝文生，安丰华，韩滔.干燥技术与设备[J].2008,（1）:49-53
[6] 付东升，朱光明，PVC的共混改性研究进展[J].塑料科技，2003，6（3）：60-64
[7] 培熙，张留成.聚合物共混改性[M].北京:轻工出版社,1996,4-8
[8] N·R·Mano，P.p.De，et. al Self-crosslinkable Plastic-Rubberblend system Based on Poly(vinylchloride) and Acrylonitril-co-Butadiene Rubber〔J〕. J. of Appl.Polym.Sci, 1993, (49):13-16
[9] 张邦华.宋谋道，等.PVC/NBR共混体系的研究〔J〕.高分子材料科学与工程,1990,(2):45-48
[10] 郑昌仁,张军等.PVC/EPDM合金的制备与力学性能的研究〔J〕.高分子材料科学与工程,1994,(1):28-32
[11] 郭秀春.MBS/PVC共混物体系的研究〔J〕.高分子材料科学与工程，1990,(1):94-99
[12] 陈松茂，钟圣兆等.PVC/MBS共混物相容性研究〔D〕.高分子学报，1993,(1):96-100
[13] 杨育芹，张光华，等.PVC/ABS共混合金的结构与性能〔J〕.高分子材料科学与工程;1994,(6):14-20
[14] 张邦华，张启华，等.聚氯乙烯与丙烯酸弹性体共混体系的研究〔J〕.高分子材料科学与工程,1990,(3):82-86
[15] H.Inoue，K.Mats，et.al. Thermal Crosslinking of Chlorinated Polyclimethylsiloxane-Poly(vinylchoride) Blends〔J〕, J. of Ap-pl.Polym.Sci，1992，(46):363.
[16] 周庆业，张邦华等.PVC/LLDPE共混体系形态结构的控制〔J〕.高分子材料科学与工程,1994,(5):76-80
[17] Rai.Ja，Mik.et.al. Blend of Low Density Polyethylene/Plasti-cized Poly(vinylhloride): TheRhelogical，Morphologicaland Machanical Characterization〔J〕，J. of Appl.Polym.Sci，1990，(39):1709.
[18] 徐春晖.CPE改性硬质PVC〔J〕.塑料,1997,(1):26-31
[19] 郑宁来.PVC抗冲改性剂的发展现状与研究进展[J].当代石油石化，2006,14（11）:35-39
[20] Nakamura Takaharu，Ito Koich. i Impactmodifier，its pro-duction and vinyl chloride resin composition containing same，JP2000319482.2000

六、指导教师意见

指导教师：

年 月 日
七、所在专业审查意见

负责人：
年 月 日
八、学院审查意见

负责人： 年 月 日

7