聚氯乙烯生产基本工艺.doc

聚 氯 乙 烯 生 产 工 艺

学 院： 材料与化工
专 业： 材料科学与工程
姓 名： 刘逾
学 号：
任课教师：陈永

引言

聚氯乙烯(PVC)是5大通用塑料之一,具备耐腐蚀、电绝缘、阻燃性和机械强度高等优秀性能,广泛用于工农业及寻常生活等各个领域,特别是近年来建筑市场对PVC产品巨大需求,使其成为具备相称竞争力一种塑料品种。
PVC重要成分为聚氯乙烯， 色泽鲜艳、耐腐蚀、牢固耐用，由于在制造过程中增长了增塑剂、抗老化剂等某些有毒辅助材料来增强其耐热性，韧性，延展性等，故其产品普通不存储食品和药物。它是当今世界上深受爱慕、颇为流行并且也被广泛应用一种合成材料。它全球使用量在各种合成材料中高居第二。据记录，仅仅1995年一年， PVC在欧洲生产量就有五百万吨左右，而其消费量则为五百三十万 吨。在德国，PVC生产量和消费量平均为一百四十万吨。PVC正以4%增长速度在全世界范畴内得到生产和应用。近年来PVC 在东南亚增长速度尤为明显，这要归功于东南亚各国均有进行基本设施建设迫切需求。国内聚氯乙烯工业起步于于50年代，仅次于酚醛树脂是最早工业化生产热塑性树脂，第一种PVC装置于1958年在锦西化工厂建成投产，生产能力为3000吨／年。此后全国各地PVC装置相继建成投产，到当前为止，国内有PVC树脂生产公司80余家，遍及全国29个省、市、自治区，总生产能力达220万吨／年70~75万t/a。PVC树脂在国内塑料工业中具备举足轻重地位，同步PVC作为氯碱工业中最大有机耗氯产品，对维持氯碱工业氯碱平衡具备极其重要作用。
本设计为聚氯乙烯车间聚合工段工艺。本次设计采用了氯乙烯单体悬浮聚合工艺。简介了PVC聚合工艺，建厂关于事项及合成聚氯乙烯流程和设备，对整个生产工艺做出了详细论述。

目录
引言………………………………………………………………………Ⅰ

第1章 总论……………………………………………………………4
1.1概述………………………………………………………………4
1.1.1意义与作用…………………………………………………4
1.1.2国内外现状以发展前景…………………………………4
1.1.3产品性质与特点…………………………………………5
1.1.4产品重要用途………………………………………6
1.1.5 产品生产办法概述……………………………………………6
1.1.6产品原料与规格 …………………………………………………………9
1.6.1重要原料规格及技术指标…………………………………9
1.6.2产品规格……………………………………………………10

第2章 工艺设计原理与工艺流程图阐明………………………………………………10
2.1工艺原理……………………………………………………11
2.2工艺条件影响因素………………………………………………11
2.3工艺路线选取……………………………………………………13
2.3.1工艺路线选取原则…………………………………………13
2.3.2详细工艺路线…………………………………………… 14
2.3.2工艺流程示意图…………………………………………… 15
2.4工艺参数……………………………………………………………16

第3章 物料衡算
物料衡算……………………………………………………………16
3.1物料衡算意义与作用………………………………………17
3.2物料衡算办法与环节………………………………………17
3.3物料衡算………………………………………………………18

第4章 热量衡算……………………………………………………………19
4.1能量衡算意义与作用………………………………………19
4.2热量衡算以所需热质量……………………………………20

第5章 设备选型…………………………………………………………23
5.1选型原则……………………………………………………………23
5.2核心设备选取………………………………………………………23
5.2.1塔（釜）计算………………………………………………23
5.2.2塔（釜）高度与直径计算………………………………26
5.2.3塔（釜）壁厚计算…………………………………………27
5.2.4传热元件计算………………………………………………28
5.2.5搅拌器选取…………………………………………………29
5.3其她设备选取……………………………………………………34

第6章 车间布置设计原则……………………………………………34
6.1车间布置设计原则………………………………………………35
6.1.1车间设备布置原则…………………………………………35
6.1.2车间设备平面布置原则……………………………………35
6.1.3车间设备立面布置原则……………………………………35
6.2车间设备布置………………………………………………………36
6.2.1车间设备平面布置……………………………………………36
6.2.2车间设备立面布置……………………………………………36

第7章 环 境 保 护 与 安 全 措 施 …………………………………………36
7.1厂 内 防 火 防 爆 措 施 ……………………………………………36
7.2 车 间 照 明 及 采 暖 措 施 …………………………………………37
7.3防 静 电，防 雷 措 施 ………………………………………………37
7.4三 废 处 理 情 况 ………………………………………………38
参照文献…………………………………………………………………39

第1章 总论
1. 1 概述
1.1.1意义与作用
聚氯乙烯（PVC）是国内外高速发展合成材料中5大热塑性合成树脂之一，以其价廉物美特点，占合成树脂消费量29%左右，仅次于聚乙烯（PE），居第二位。由于它具备优良耐化学腐蚀性、电绝缘性、阴燃性、物理及机械性能、抗化学药物性能、质轻、强度高且易加工、成本低，可通过模压、层合、注塑、挤塑、压延、吹塑中空等方式进行加工，是一种能耗少、生产成本低产品。因而聚氯乙烯（PVC）制品广泛用二工业、农业、建筑、电子电气、交通运送、电力、电讯和包装及人们生活中各个领域。
聚氯乙烯（PVC）硬质制品可代替金属制成各种工业行材、门窗、管道、阀门绝缘板及防腐材料等，还可以做收音机、电话、电视机、蓄电池外壳及家具、玩具等。其轻质品可制成薄膜用以制作雨披、台布、包装材料以及农膜，还可制成人造革、电线、电缆等绝缘层[1]。
1.1.2国内外现状及发展前景
聚氯乙烯（PVC）广泛应用于工业、农业、建筑、交通运送、电力电讯和包装等各领域。国内PVC生产能力约为972万吨，产量为920万吨，净进口量达151万吨，消费年增长率在9.5％左右。随着节水灌溉、建筑化学建材、包装、电子电气、汽车等下游行业对PVC需求迅速增长，将来几年国内对聚氯乙烯(PVC)需求仍将保持较高增长速度。全球PVC消费量约为3100万吨，预测到国内PVC树脂需求量将达1100万吨，将达到2160万吨。预测到全球PVC需求量将达到3490万吨，将达到4600万吨。
聚氯乙烯按聚合办法分四大类：悬浮法聚氯乙烯，乳液法聚氯乙烯、本体法聚氯乙烯、溶液法聚氯乙烯[2]。
1.1.3产品性质与特点
中文名称： 聚氯乙烯
英文名称： Polyvinyl chloride polymer
简称： PVC
玻璃转变温度： 87 ℃　　
熔点： 212℃
　　导热率(λ)： 0.16 W/m·K
　　热膨胀系数(α)： 810-5 /K
　　热容(c)： 0.9 kJ/(kg·K)
　　吸水率 (ASTM)： 0.04-0.4%
聚氯乙稀是一种无毒、无臭白色粉末。电绝缘性优良，普通不会燃烧，在火焰上能燃烧并放出HCl，但离开火焰即自熄，是一种“自熄性”、“难燃性”物质。重要用于生产透明片、管件、金卡、输血器材、软、硬管、板材、门窗、异型材、薄膜、电绝缘材料、电缆护套、输血料等[3]。
聚氯乙稀具备阻燃（阻燃值为40以上）、耐化学药物性高（耐浓盐酸、浓度为90％硫酸、浓度为60％硝酸和浓度20％氢氧化钠）、机械强度及电绝缘性良好长处。但其耐热性较差，软化点为80℃，于130℃开始分解变色，并析出HCI[3]。
　　聚氯乙烯由氯乙烯单体通过自由基聚合而成，聚合度n普通在500~0范畴内，其分子构造式如下：

从产品分类看，PVC属于三大合成材料(合成树脂、合成纤维、合成橡胶)中合成树脂类，其中涉及五大通用树脂，聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS、ABS树脂。
1.1.4聚氯乙烯重要用途
　1.PVC普通软制品
　　运用挤出机可以挤成软管、电缆、电线等；运用注射成型机配合各种模具，可制成塑料凉鞋、鞋底、拖鞋、玩具、汽车配件等。
　2.PVC薄膜
　　PVC与添加剂混合、塑化后，运用三辊或四辊压延机制成规定厚度透明或着色薄膜，用这种办法加工薄膜，成为压延薄膜。也可以通过剪裁，热合加工包装袋、雨衣、桌布、窗帘、充气玩具等。宽幅透明薄膜可以供温室、塑料大棚及地膜之用。经双向拉伸薄膜，所受热收缩特性，可用于收缩包装。
　3.PVC涂层制品
　　有衬底人造革是将PVC糊涂敷于布上或纸上，然后在100摄氏度以上塑化而成。也可以先将PVC与助剂压延成薄膜，再与衬底压合而成。无衬底人造革则是直接由压延机压延成一定厚度软制薄片，再压上花纹即可。人造革可以用来制作皮箱、皮包、书封面、沙发及汽车坐垫等，尚有地板革，用作建筑物铺地材料。
　4.PVC泡沫制品
　　软质PVC混炼时，加入适量发泡剂做成片材，经发泡成型为泡沫塑料，可作泡沫拖鞋、凉鞋、鞋垫、及防震缓冲包装材料。也可用挤出机基本成低发泡硬PVC板材和异型材，可代替木材试用，是一种新型建筑才材料。
　5.PVC透明片材
　　PVC中加冲击改性剂和有机锡稳定剂，经混合、塑化、压延而成为透明片材。运用热成型可以做成薄壁透明容器或用于真空吸塑包装，是优良包装材料和装饰材料―如月饼包装盒。
　6. PVC糊树脂
　　将PVC分散在液体增塑剂中，使其溶胀塑化而成增塑溶胶，通惯用乳液或微悬浮树脂，还需加稳定剂、填料、着色剂等，经充分搅拌，脱气泡后，配成PVC糊，再用进、浸渍、浇铸或搪塑等加工成各种制品。如衣架、工具手柄、圣诞树等。
　7.PVC硬板和板材
　　PVC中加入稳定剂、润滑剂和填料，经混炼后，用挤出机可挤出各种口径硬管、异型管、波纹管，用作下水管、饮水管、电线套管或楼梯扶手。将压延好薄片重叠热压，可制成各种厚度硬质板材。板材可以切割成所需形状，然后运用PVC焊条用热空气焊接成各种耐化学腐蚀贮槽、风道及容器等。
　8.PVC其她
　　门窗有硬质异型材料组装而成。在有些国家已与木门窗铝窗等共同占据门窗市场；仿木材料、代钢建材(北方、海边)；中空容器[4]。
1.1.5产品生产办法概述
聚氯乙烯由氯乙烯单体通过自由基聚合而成，聚合度n普通在500--0范畴内，其分子构造式如下：

聚氯乙烯按聚合办法分四大类：悬浮法聚氯乙烯，乳液法聚氯乙烯、本体法聚氯乙烯、溶液法聚氯乙烯。本实验设计采用悬浮发生产聚乙烯。悬浮法(重要是水相悬浮法)生产氯化聚氯乙烯为非均质产品,溶解度相对于溶液法产品低,但热稳定性高,重要用于制造管材、管件、板材等[5]。
1.5.1本体法聚合生产工艺
本体聚合生产工艺，其重要特点是反映过程中不需要加水和分散剂。聚合分2步进行，第1步在预聚釜中加人定量VCM单体、引起剂和添加剂，经加热后在强搅拌(相对第2步聚合过程)作用下，釜内保持恒定压力和温度进行预聚合。当VCM转化率达到8%-12%停止反映，将生成“种子”送人聚合釜内进行第2步反映。聚合釜在接受到预聚合“种子”后，再加人一定量VCM单体、添加剂和引起剂，在这些“种子”基本上继续聚合，使“种子”逐渐长大到一定限度，在低速搅拌作用下，保持恒定压力进行聚合反映。当反映转化率达到60%一85%(依照配方而定)时终结反映，并在聚合釜中脱气、回收未反映单体，而后在釜内汽提，进一步脱除残留在PVC粉料中VCM，最后经风送系统将釜内PVC粉料送往分级、均化和包装工序。
1.5.2乳液聚合生产工艺
氯乙烯乳液聚合办法最后产品为制造聚氯乙烯增塑糊所用聚氯乙烯糊树脂（E-PVC），工业生产分两个阶段：第一阶段氯乙烯单体经乳液聚合反映生成聚氯乙烯胶乳，它是直径0.1~3微米聚氯乙烯初级粒子在水中悬浮乳状液。第二阶段将聚氯乙烯胶乳，经喷雾干燥得到产品聚氯乙烯糊树脂，它是初级粒子汇集而成得直径为1~100微米，重要是20~40微米聚氯乙烯次级粒子。这种次级粒子与增塑剂混合后，经剪切作用崩解为直径更小颗粒而形成不沉降聚氯乙烯增塑糊，工业上称之为聚氯乙烯糊。
1.5.3悬浮聚合生产工艺
因采用悬浮法PVC生产技术易于调节品种，生产过程易于控制，设备和运营费用低，易于大规模组织生产而得到广泛应用，成为诸多生产工艺中最重要生产办法。
工艺特点：悬浮聚合法生产聚氯乙烯树脂普通工艺过程是在清理后聚合釜中加入水和悬浮剂、抗氧剂,然后加入氯乙烯单体,在去离子水中搅拌,将单体分散成小液滴,这些小液滴由保护胶加以稳定,并加入可溶于单体引起剂或引起剂乳液,保持反映过程中反映速度平稳,然后升温聚合,普通聚合温度在45~70℃之间。使用低温聚合时(如42~45℃),可生产高分子质量聚氯乙烯树脂；使用高温聚合时(普通在62~71℃)可生产出低分子质量(或超低分子质量)聚氯乙烯树脂。近年来,为了提高聚合速度和生产效率,国外还研究成功两步悬浮聚合工艺,普通是第一步聚合度控制在600左右,在第二步聚合前加入某些新单体继续聚合。采用两步法聚合长处是明显缩短了聚合周期,生产出树脂具备良好凝胶性能、模塑性能和机械强度。当前悬浮法聚氯乙烯品种日益广泛,应用领域越来越广,除了通用型树脂外,特殊用途专用树脂开发越来越引起PVC厂家关注,球形树脂、高表观密度建材专用树脂、消光树脂、超高(或超低)分子质量树脂等已成为开发热点[7]。
悬浮法PVC发展趋：在工业化生产PVC时,以悬浮法产量最大,悬浮法生产具备设备投资少和产品成本低等长处。各种聚合办法发展方向是逐渐向悬浮法聚合生产路线倾斜,某些过去采用其他办法生产树脂品种已开始采用悬浮聚合工艺生产。自从乳液聚合法工业化后来,欧洲、日本在持续悬浮聚合工艺方面开展了大量研究工作,当前尚未工业化生产,但持续法设备费用低,生产效率高,工艺难题少,已引起了各国科研院所和生产厂家注重。此外,为进一步提高悬浮法生产通用树脂和专用树脂质量,提高产品专用化、市场化水平,国外厂家在聚合工艺工艺条件及配料体系等方面做了大量研究工作,进一步提高了聚合转化率,缩短了聚合周期,提高了生产效率,同步也开发出一系列性能好、易于加工PVC专用树脂如:超高(或超低)聚合度树脂、高表观密度树脂、无皮树脂、耐辐射树脂、医用树脂、耐热树脂等。可见,各种专用料开发是悬浮聚合树脂发展标志,是提高产品使用性能、开发新应用领域重要手段[8]
1.4 原料与产品规格
1.4.1重要原料规格及技术指标
１． 单体纯度
用于悬浮聚合氯乙烯单体纯度在99%以上，其她杂质含量如表1-3所示。

表1-3 原辅材料规格
序号
名称
含量％
1
乙烯
0.0002
2
丙烯
0.0002
3
乙炔
0.0002
4
丁二烯
0.0002
5
１-丁烯-３-炔
0
6
二氧化合物
0.0001
7
水
0.05
8
HCl
0
去离子水规格如表1-4所示。
表1-4 去离子水规格
序号
项目
数值
1
导电率/
0.5
2
pH值
7.0
3
氧含量,％
0.00001
4
硬度
0
5
SiO2,％
0
6
SO3,％
0.00001
7
氯,％
0
8
蒸发残留物％
0
1.4.2产品规格
产品及副产品规格见表1-5。
表1-5 产品规格
序号
纯度
单体含量
其他杂质
H2O
PH
备注
精聚氯乙烯
≥99%
≤0.1
≤0.6
≤0.3
2.7-3.7
优级品
精聚氯乙烯
≥98%
≤0.1
≤1.0
≤0.9
2.5-3.8
一等品
精聚氯乙烯
≥97%
≤0.2
≤1.5
≤1.3
2.5-3.8
合格
精聚氯乙烯
≥87%
≤2.5
≤3.5
≤1.5
2.5-3.8

第2章 工艺设计与计算
2.1 工艺原理
氯乙烯聚合属于自由基型聚合反映。聚合时采用引起剂为油溶性偶氮类、有机过氧化物类和氧化还原引起体系。反映迅速，同步放出大量反映热。链增长方工为头尾相连。聚合反映过程存在着严重增长链向单体转移，是影响产物相对分子质量重要因素，这种链转移随温度升高而加快。
聚氯乙烯由氯乙烯单体通过自由基聚合而成，聚合度n普通在500--0范畴内，其分子构造式如下：

氯乙烯悬浮聚合是生产聚氯乙烯重要办法。具备操作简朴，生产成本低，产品质量好，经济效益好，用途广泛等特点，适于大规模工业生产。
在树脂质量上，用悬浮聚合生产ＰＶＣ树脂孔隙率提高了300%以上，通过恰当解决树脂其单体氯乙烯残留量由本来0.1%降到0.0005%如下。同步设备构造改进，大型化和采用计算机数控联机质量控制，使批次之间树脂质量更加稳定。
此外，清釜技术和残留单体回收技术发展，减少了开釜次数，进而减少了氯乙烯单体释放量；采用烧结，冷凝或吸取办法汽提品和解决废气，进一步减少了氯乙烯单体消耗。
2.2 工艺条件影响因素
聚氯乙烯聚合时重要影响因素讨论如下:
1.单体纯度 用于悬浮聚合氯乙烯单体纯度在99.9%以上。生产原料对聚氯乙烯质量很重要。氯乙烯杂质含量应尽量低某些，其中脱盐水PH值要近乎中性，为6.5-7.5，导率应不大于2um/cm。乙炔参加聚合后,形成不饱和键使产物热稳定性变坏。不饱和多氯化物存在，不但减少聚合速率、减少产物聚合度还容易产生支链，使产品性能变坏。
2.引起剂 多用有机过氧化物和偶氮类引起剂，其中有机过氧化物为过氧化二碳酸酯、过氧化酯类。它们可以单独使用，也可以两种或两种以上引起活性不同引起剂复合使用，复合使用效果比单独使用好，其长处是反映速度均匀，操作更加稳定，产品质量好，同步使生产安全。
引起剂用量可以采用下式进行估算，再通过少量实验进行调节，即可拟定，其计算公式如下：
I（％）=NrM×10-4/[1-exp(-0.693t/t1/2)
式中： I——工业上引起剂用量（质量分数），％；
Nr——引起剂理论消耗量，等于（1加减慢0.1）mol/tpvc);用AIBN时,取0.9;用DCPD、EHP等过氧化二碳酯时，取1.1;
M——引起剂相对分子质量；
t——聚合时间/h;
t1/2——引起剂分解半衰期/h。
工业生产中聚合时间普通控制在5～10h，应用选取t1/2为2～3h引起剂。如果采用复合型引起剂，最佳是一种引起剂t1/2为4～6h。
3.分散剂 工业惯用重要有明胶、聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、苯乙烯-顺丁烯二酸酐等。
工业上常以纤维素类（如羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素等）和醇解度75％～90％聚乙烯醇为主分散剂，以非离子山梨糖醇，如一月桂酸酯、一硬脂酸酯、三硬脂酸酯等为助分散剂，两者进行复合使用效果也较好。
4.水质与水量 氯乙烯悬浮聚合用水应是去离子，其规格规定如表去离子规格所示。特别水中氯离子、铁和氧等含量要严格控制，其中氯离子超过一定含量会导致树脂颗粒不均；水中铁会减少树脂热稳定性，并能终结反映。
水用量与树脂内部构造关于，紧密型树脂（以吸胶为分散剂）生产，单体与水质量比为1：1.1～1:1.3;疏松型树脂（以聚乙烯醇为分散剂）生产，单体与水质量比为1：1～1：2.0。
5.系统中氧 由于氧对聚合有缓聚和阻聚作用，在单体自由基存在下，氧能与单体作用生成过氧化高聚物[-CH2-CHCL-O-O-]n，该物质易水解成酸类，破坏悬浮液和产品稳定性。因此，无论从聚合角度还是从安全角度都应将各各原料中氧和系统中氧彻底清除干净。
6.其她助剂 ：
a. pH调节剂 氯乙烯悬浮聚合pH值控制在7～8，即在偏碱性条件下进行聚合。这样可保证引起剂良好分解速率，分散剂稳定性防止因产物裂解时产生HCL，导致悬浮液不稳定，进而导致黏釜、清釜、传热困难，并影响产品质量。为此需要加入水溶性碳酸盐、磷酸盐、醋酸钠等起缓冲作用pH调节剂。
b. 防止黏釜剂 在氯乙烯悬浮聚合中，存在着黏釜现象，它不但影响聚合传热，也影响产品质量。此外，人工清釜劳动强度大，条件恶劣，影响工人健康。惯用防止黏釜办法有选取适当引起剂；在水相中加入水相阻聚剂如次甲基蓝、硫化钠等；在釜民壁、搅拌器等设备上喷涂一定量防黏釜剂，常用防黏釜剂如水浴黑、亚硝基P盐，尚有多元酚缩合物等。一旦发既有黏釜现象，采用高压（14.7～39.2Mpa）水冲洗法清洗。
c.泡沫抑制（消泡剂） 邻苯二甲酸二丁酯、（未）饱和C6～C20羧酸甘油酯等。尚有热稳定剂、润滑剂等。
7.聚合温度与压力
a． 聚合温度 氯乙烯悬浮聚合温度高低决定着聚合产物相对分子质量大小，因而，当配方拟定后来必要严格控制聚合温度。在实际生产中，普通控制在指定温度正负0.5℃范畴内，最佳是控制在正负0.2℃范畴内。并且，要保证温度控制平稳，要有降温解决手段，防止浮现异常现象，普通采用大流量低温差循环方式。最佳采用计算机数控联机质量控制系统。
b． 聚合压力 在聚合温度下，氯乙烯有相应蒸汽压力，只有在聚合末期，大最单体聚合后，压力才明显下降[7]。
2.3 工艺路线选取
2.3.1工艺路线选取原则
工艺路线选取即生产办法选取。轻化工产品生产特点之一就是生产办法多样化。如果，一种产品生产只有一种定型生产办法，那么在工艺路线上就不必选取；如果，一种产品生产有几种不同生产办法，这就要对不同工艺路线逐个进行分析研究，通过比较分析，从中找出一条符合实际最佳工艺路线。工艺路线一经拟定，即可进行工艺流程设计，因而，工艺路线是工艺流程设计根据。
1.先进性
2.可靠性
3.结合国情，因地制宜
综上所述，本设计采用乳液悬浮法在引起剂作用下发生加成反映制取聚氯乙烯树脂。
2.3.2聚氯乙烯悬浮法详细工艺路线如下：
1.聚合 悬浮聚合过程是先将去离子水用泵打入聚合釜中启动搅拌器,依次将分散剂溶液、引起剂及其她助剂加入聚合釜内。然后，对聚合釜夹套内通入蒸汽和热水，当聚合釜内温度升高至聚合温度（50～58℃）后，改通冷却水，控制聚合温度不超过规定温度正负0.5℃。当转化率达60～70％，有自加速现象发生，反映加快，放热现象激烈，应加大冷却水量。待釜内压力从最高0.687～0.981Mpa时,可泄压出料,使聚合物膨胀。由于聚氯乙烯粒疏松限度与泄压膨胀压力关于，因此要依照不同规定控制泄压压力。
未聚合氯乙烯单体经泡沫捕集器排入氯乙烯气柜，循环使用。被氯乙烯气体带出少量树脂在泡沫捕集器捕集下来，流至沉降池中，作为次品解决。
2.碱解决 聚合物悬浮液送碱解决釜，用浓度为36％～42％NaOH溶液解决,加入量为悬浮液0.05%～0.2%,用蒸汽直接加热至70～80℃,维持1.5～2.0h,然后用氮气进行吹气降温至65℃双下时,再送去过滤和洗涤。
碱解决目： 破坏残存引起剂、分散剂、低聚物和挥发性物质，使其变成能溶于热水物质，便于水洗清除。
3.树脂干燥办法 聚氯乙烯树脂干燥办法多是采用二段干燥法，即气流干燥管与沸腾床干燥器结合使用，其中气流干燥管脱除是树脂上表面非结合水，沸腾床干燥器脱除是树脂内部结合水。这里第二段干燥过程由于物料停留时间长，投资较大，热效率较差，费用较高，因而，国内外工业生产改进较大，如赫司特公司采用MST旋风干燥器，具备停留时间合用、热效率运用好特点。
MST旋风干燥器在旋转流动中使热气体和固体树脂接触干燥树脂。干燥器为一种垂直圆柱形塔，其中用环形挡板提成若干个干燥室。将热气和湿树脂切向高速进入最下面室A，在A室运用离心力将固体树脂颗粒与气体分离开来。粉粒在室A中旋转流动中通过挡板中心开口流入上层B室。同步，亲树脂进入室A，过一段时间后，这个室开始布满树脂，这时，树脂粒子开始经挡板中心开口逸入室B，先是最细颗粒，最后是最粗颗粒进入室B。返回锥形挡板中心开口时，旋转粉粒受离心力作用和固体粒子受室壁压力散开，在这里它们停止运动，返回锥形挡板中心开口，这样进入下一种室。这时再次用旋转气流输送这些树脂颗粒。用这样办法使树脂布满每一种干燥室。携带着树脂粉粒气体离开干燥室顶部输送到气固分离器。运用这种旋风分离干燥器干燥高度疏松聚氯乙烯树脂，干燥前含水量为30%，干燥后含苞欲放水量下降到0.2%如下。
4．脱水与成品：在卧式刮刀自动离心机或螺旋沉降式离心机中，先进行过滤，再用70～80℃热水洗涤二次。经脱水后树脂具备一定含水量，经螺旋输送器送入气流干燥管，以140～150℃热风为载体进行第一段干燥，出口树脂含水量不大于4%；再送入以120℃热风为载体沸腾床干燥器中进行第二段干燥，得到含水量不大于0.3%聚氯乙烯树脂。再经筛分、包装后入库[8]。
2.3.3 工艺流程示意图
离心分离槽

气提塔
碱解决釜
浆料排放槽

聚合釜
去离子水
聚乙烯
引起剂
助剂

旋振筛
旋风干燥床

成品储存与包装

2.4 工艺配方和工艺参数
2.4.1工艺配方（质量份）：
去离子水 100
氯乙烯 50～70
悬浮剂（聚乙烯醇） 0.05～0.5
引起剂（过氧化二碳酸二异丙醇） 0. 02～0.3
EHP过氧化二碳酸二（2-乙基己酯）
缓冲剂（磷酸氢二钠） 0～0.1
消泡剂（邻苯二甲酸二丁酯） 0～0.002
2.4.2工艺参数：
①聚合
聚合温度 50～58℃（依PVC型号而定）
聚合压力 初始0.687～0.981Mpa
结束0.249～0.196Mpa
聚合时间 8～12h
转化率 90％

②碱解决

NaOH浓度 36％～42％
加入量 聚合浆液0.05％～0.2％
温度 70～80％
时间 1.5～2.0h
③脱水
紧密型树脂含水率 8％～15％
疏松型树脂含水率 15％～20％
④干燥
第一段气流干燥管干燥
干燥温度 140～150℃
风速 15m/s
物料停留时间 1.2s
含水率 ＜4％
第二段沸腾床干燥
干燥温度计 120℃
物料停留时间 12min
含水率 ＜0.3％

第三章 物料衡算
3.1物料衡算意义和作用
物料衡算是化工计算中最基本，最重要内容之一，是进行化工计算基本。在化学工程中，为了导出某一过程基本方程式和建立数学模型，设计或改造工艺流程和设备，理解和控制生产操作过程，核算生产过程经济效益等都要进行物料衡算。物料衡算在生产和设计中都得到广泛应用。在工厂设计中，物料衡算是在工艺流程及工艺参数拟定后即开始一项化工计算工作。由此，设计工作从定性分析转入定量计算。物料衡算是通过每一道工序物料变化状况进行平衡计算，从而得到在正常生产状况下各种物料量。通过物料平衡，在已知产品生产任务状况下，算出所需原材料，生成副产品及废物等生成量；或者在已知原材料投放状况下算出产品，副产品及废物量。此外，通过物料衡算，不但可算出原材料消耗定额，算出生产过程所需热量或冷量，同步为设备选型和计算提供根据，物料衡算成果直接关系到生产成本和车间运送量，对工厂技术经济指标有举足轻重影响。
3.2物料衡算办法与环节
1.收集计算数据
（1）原料，辅料，中间产物及产品规格
（2）过程中单位时间内物流量
（3）关于消耗定额
（4）关于转化率，选取性，单程收率
（5）关于物理化学常数
2.画物料流程图
依照计算任务画物料流程图或物料衡算方框图。画图目是为了物料衡算时分析问题，便于展开计算以及为建立方程式作好准备。因而，这种图要画得相称详尽，不但所有已知数据要标明在图上，那些待求未知数据（以恰当符号表达）也应一并标明在图上，还应画出所有物料线，并涉及每股物料名称，数量，构成及流向，以及与计算关于工艺条件（如温度，压力，流量，配比等）。
3.拟定衡算范畴
在物料衡算中，会遇到较复杂计算。为了便于计算，常采用划定衡算范畴办法。衡算范畴一经划定，便可假想成为一种独立体系，凡是通过边界进入体系物料属于输入项，凡是穿越边界离开体系物料属于输出项。
4.选定计算基准
若作为计算基准数量在流程中是已知，如已知单位时间内原料投放量，则以此数据为基准，采用“顺算法”，就能以便计算出单位时间产品，中间产品以及三废各股物料量。若已知产品量，而中间计算环节诸多，很难一下子算出原料量，此时可采用“倒推法”，即由已知产品量从后往前反算出其她各股物料量。倘若年产量在数值上太大，计算起来不以便，则可先按100公斤或100摩尔原料（也可按任何别以便数量）出发进行计算。算出产品产量后，与实际产量进行比较，求出相差系数，以此系数分别乘以原假设量，即可得到各股物料实际量。
5.列出输入-输出物料平衡表
此表用来描述和辨认所有进入体系和离开体系物料。表中列出了已知量和规定解未知量，有时还列出通过导出和计算关于数据。
2.5.3物料衡算
生产任务： 1天10公斤
每天生产量： 10公斤
每小时生产量： 10/24=0.417公斤/小时
1 聚合釜物料衡算
去离子水纯度 100%
氯乙烯纯度 99%
悬浮剂（聚乙烯醇） 97%
引起剂（过氧化二碳酸二异丙醇） 97%
缓冲剂（磷酸氢二钠） 99%
消泡剂（邻苯二甲酸二丁酯） 99%
转化率： 93%
（1）进料
去离子水： 0.717公斤/小时
氯乙烯： 0.448公斤/小时
引起剂： 0.00015公斤/小时
悬浮剂 0.00035公斤/小时
缓冲剂 0.00075公斤/小时
（2）出料
去离子水： 0.68公斤/小时
聚氯乙烯： 0.427公斤/小时
氯乙烯： 0.0084公斤/小时
引起剂： 0.0017克/小时
悬浮剂 0.00035公斤/小时
缓冲剂 0.00075公斤/小时
2碱中和釜物料衡算
NaOH溶液浓度： 36％
NaOH溶液：聚氯乙烯 0.2：100
溶剂水： 0.0067公斤/小时
聚氯乙烯： 0.4236公斤/小时
转化率为 99.9%
（1）进料
NaOH溶液： 0.0017克/小时
溶剂水： 0.0067公斤/小时
聚氯乙烯： 0.4236公斤/小时
（2）出料
NaOH溶液： 0.0017克/小时
溶剂水： 0.0067公斤/小时
聚氯乙烯： 0.4236公斤/小时

2.6 热量衡算
2.6.1热量衡算意义和作用
精细化工生产普通在规定压力，温度和时间等温度等工艺条件下进行，生产过程中涉及有化学过程和物理过程，往往随着着能量变化。因而，必要进行能量衡算。生产中普通无轴功或轴功相对较小，可以忽视不计。因而，能量衡算实质上是热量衡算。生产过程中所产生化学热效应与物理变化热效应会使物料温度上升或下降，为了保证生产过程在一定温度条件下进行则需要环境对生产系统有热量加入或放出，对于新车间设计，热量衡算是在物料衡算基本上进行。通过热量衡算，可以拟定传热设备热负荷，即在规定期间中加入和移出热量，从而拟定传热剂消耗量，选取适当传热方式，计算传热面积。热量衡算和物料衡算相结合，通过工艺计算，可以拟定设备工艺尺寸，如设备台数，容积，传热面积等参数。
2.6.2热量衡算及所需热质量
在解决实际问题中，热平衡方程为：
Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6
式中：Q1——各股物料带入热量
Q2——加热剂（或冷却剂）传给设备和物料热量
Q3——各种热效应，如反映热，溶解热等
Q4——各股物料带走热量
Q5——消耗在加热设备上热量
Q6——热损失
水比热为4.2KJ/（Kg·℃）
乙烯比热为2.3KJ/（Kg·℃）
引起剂和助剂平均比热为2.7KJ/（Kg·℃）
总热损失（Q5+ Q6）为反映热10%

1.聚合釜热量衡算
聚合釜
氯乙烯 水
25 ℃ 水 18 ℃
引起剂和助剂 聚乙烯

=4.2×（100/146.3）+2.3×（46.3/146.3）=2.71 KJ/（Kg·℃）
=2.7×（124.4/146.3）+2.9×（15/146.3）+2.3×（6.9/146.3）=2.7 KJ/（Kg·℃）
Q3=911.46KJ
Q1=×m×t1
Q4=×m×t2
Q5+ Q6= Q2×10%
运用Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6（Q2符号为负）可求得：
Q2=829.4KJ
2.碱中和热量衡算

碱中和釜
聚乙烯 聚乙烯
18℃ 水 水 25 ℃
NaOH溶液 杂质
=2.7×（124.4/146.3）+2.9×（15/146.