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聚氯乙烯的聚合原理..

聚氯乙烯的聚合原理..
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聚氯乙烯的聚合

在工业生产中,引发剂、分子量调节剂分别加入到反应釜中。引发剂用量为单体量的0.1% ~ 1%。

悬浮聚合目前大都为自由基聚合,但在工业上应用很广。如聚氯乙烯的生产75%采用悬浮聚合过程,聚合釜也渐趋大型化;聚苯乙烯及苯乙烯共聚物主要也采用悬浮聚合法生产;其他还有聚醋酸乙烯、聚丙烯酸酯类、氟树脂等。

聚合在带有夹套的搪瓷釜或不锈钢釜内进行,间歇操作。大型釜除依靠夹套传热外,还配有内冷管或(和)釜顶冷凝器,并设法提高传热系数。悬浮聚合体系粘度不高,搅拌一般采用小尺寸、高转数的透平式、桨式、三叶后掠式搅拌桨。

二、氯乙烯单体中杂质对聚合反应的影响

1.VCM中乙炔对聚合的影响

首先表现在对聚合时间和聚合度的影响上,见表1.

表1. VCM中乙炔对聚合的影响

可知聚合生产中除去单体中的乙炔很重要,一般要求低于10ppm (0.001%)。乙炔的主要危害是和引发剂的自由基、单体自由基发生链转移反应。当乙炔含量高时,生产上一般采取降低聚合温度的办法,以免树脂转型;或在聚合反应初期适当提高聚合温度,以消除诱导期的延长;

2.VCM中高沸物对聚合的影响

VCM中乙醛、二氯乙烯、二氯乙烷等高沸物,均为活泼的链转移剂,

从而降低PVC聚合度和降低反应速度。由于高沸物存在于VCM中不便于聚合温度的掌握,以及高沸物对分散剂的稳定性有明显的破坏作用,因此对VCM中的高沸物含量要严加控制。

此外,高沸物杂质高,影响树脂的颗粒形态,造成高分子歧化,以及影响聚合釜粘釜和“鱼眼”等。工业生产要求单体中高沸物总含量控制在100ppm(0.01%)以下,即单体纯度≥99.99%。一般高沸物含量较高时,可借降低聚合反应温度来处理。

3.铁质对聚合的影响

VCM中铁离子的存在,使聚合诱导期延长,反应速度减慢,产品热稳定性差,还会降低树脂的电绝缘性能(特别是铁离子混入PVC中时)。此外,铁离子还会影响产品颗粒的均匀度。

4.水质对聚合的影响。

聚合投料用水的质量,直接影响到产品树脂的质量。如硬度(表征水中金属等阳离子含量)过高,会影响产品的电绝缘性能和热稳定;氯根(表征水中阴离子含量)过高,特别对聚乙烯醇分散体系,易使颗粒变粗,影响产品的颗粒形态;PH值影响分散剂的稳定性,较低的PH值对分散体系有显著的破坏作用,较高的PH值会引起聚乙烯醇的部分醇解,影响分散效果及颗粒形态。此外,水质还会影响粘釜及“鱼眼”的生成。

表2. 纯水指标

三、聚合生产过程中常用的助剂

氯乙烯悬浮聚合过程中,聚合配方体系或为改善树脂性能而添加各种各样的助剂,其中用得比较广泛的有以下几种:分散剂、引发剂、PH 值调节剂、终止剂、消泡剂等。

1.分散剂

PVC聚合工艺原理

3.2聚合工序工作原理 氯乙烯悬浮聚合反应是自由基型链锁聚合反应,即在聚合釜内加入一定量的无离子水,在引发剂、分散剂及其它助剂作用下,借助较强的搅拌作用,在一定的温度和压力下进行聚合反应。该反应过程分链引发、链增长、链转移、链终止阶段。 3.2.1 物料特性 3.2.1.1物理性质 (1) 主要物理常数: 在常温常压下氯乙烯是一种无色有乙醚香味的气体,其沸点:-13.9℃;凝固点:-159.7℃;临界温度:142℃;临界压力:5.29MPa。 (2) 氯乙烯在不同压力下的沸点: 由表中可以看出,虽然氯乙烯在常压下的沸点是-13.9℃,但加压后就可以得到液体氯乙烯。 (3) 蒸气压: 蒸气压力和温度关系见表3.2-1,也可按下式计算求出VC蒸气压力 logP = 0.8420 -1150.9/T + 1.75logT-0.002415T 其式中P单位为绝对大气压,T绝对温度K = 273 + t℃ 表3.2-1 VC的蒸气压

(4) VC 的潜热见表3.2-2: 潜热:蒸发或冷凝每克VC所需的热量。 表3.2-2 VC的潜热 (5) VC蒸气的比容见表3.2-3: 表3.2-3 VC饱和蒸气的比容 (6) 液体VC的密度: 温度越高,密度越小,见表3.2-4,也可按下式计算出:d=0.9471-0.001746T-0.00000324T2 式中:d—液体VC的密度克/毫升 T—温度℃

表3.2-4 VC液体的密度 (7) VC易溶于丙酮、乙醇和烃类中,微溶于水。 (8) VC易燃与空气混合形成爆炸物,爆炸浓度范围为4—21.7%(体积比),所以使用VC要特别注意安全。 (9) VC对人有麻醉作用,空气中VC的最大允许浓度为500PPm,当VC蒸气浓度达到1%时,可使人有麻醉感觉,达到5%以上出现头晕,浑身软弱无力,逐渐神志不清。站立不稳,四肢痉挛,呼吸困难,最后失去知觉等中毒现象。 3.2.1.2 化学性质 (1) VC的化学性质: VC有氯原子和双键两个起化学反应部分,所以能进行化学反应较多,但连接在双键上的氯原子不很活泼,因此,有关双键的反应比有关氯原子的反应多,例如: (2) 有关双键的反应: a. 在紫外线照射下,能与硫化氢加成生成2—氯乙硫醇: CH2=CHCL+H2S→HSCH2—CH2Cl 硫化氢2—氯乙硫醇 b. 与氯化氢加成生成二氯乙烷: CH2=CHCl+HCl→CH2Cl—CH2Cl 1,1—二氯乙烷 c. VC经过聚合反应生成聚氯乙烯(PVC): nCH2=CHCL→(CH2—CH)n Cl 聚氯乙烯PVC

年产万吨聚氯乙烯生产工艺设计

设计课题 年产10万吨聚氯乙烯生产工艺设计方案 2014年 10 月16日

设计说明 聚氯乙烯(PVC)是一种热塑性合成树脂,有优良的电绝缘性,难以自燃,主要用于生产透明薄膜、塑料管件、各类板材等。其再加工产品在全球不同领域都有着非常广泛的应用。 根据设计任务书,本设计进行了年产10万吨聚氯乙烯(PVC)工艺的设计。在查阅、参考大量文献以及对以往部分车间设计的研究学习下,进行了科学的设计以及对相关物料的衡算。 本设计计划采用悬浮聚合法生产聚氯乙烯,原料为氯乙烯单体以及混合用有机过氧化物和偶氮类引发剂、明胶分散剂和去离子水。结合所选择的生产工艺方案和产品生产实际情况,进行了有关物料和热量平衡的计算。安排每日三班次,每班8小时的生产强度,设计可达到日产303吨年产达10万吨的聚氯乙烯生产车间。 本设计也充分考虑到工作人员的工作环境以及工作安全性,尽可能将车间规划为安全的,绿色的,在工作人员遵守车间操作规程的情况下,工作更加安全高效。 本设计由许春华副教授指导,在反应确定、生产流程安排等整个设计过程中提出了许多宝贵意见,使得设计能更高效地完成,在此表示衷心感谢。 鉴于知识和实际经验所限,设计难免存在欠缺,恳请批评指正。

目录 1总论 .................................................... 1.1 概述.................................................................................................................................. 1.1.1 聚氯乙烯(PVC)概述与应用范围......................................................................... 1.1.2 聚氯乙烯(PVC)改性品种..................................................................................... 1.1.3 聚氯乙烯(PVC)生产行业现状及发展前景......................................................... 1.2 聚氯乙烯(PVC)产品的分类和命名............................................................................ 1.2.1 聚氯乙稀(PVC)产品分类..................................................................................... 1.2.2 聚氯乙稀(PVC)产品命名..................................................................................... 1.3 聚氯乙烯(PVC)生产方法[5]......................................................................................... 1.3.1 悬浮聚合法[6] ............................................................................................................ 1.3.2 乳液聚合法............................................................................................................... 1.3.3 本体聚合法............................................................................................................... 1.3.4 溶液聚合法............................................................................................................... 1.4 设计规模原料选择与产品规格 ...................................................................................... 1.4.1设计规模.................................................................................................................... 1.4.2主要原料规格及技术指标 ........................................................................................ 1.4.3产品规格.................................................................................................................... 2工艺设计与计算 .......................................... 2.1 工艺原理.......................................................................................................................... 2.2 工艺条件影响因素 .......................................................................................................... 2.2.1 聚氯乙烯(PVC)聚合主要影响因素................................................................... 2.3 工艺路线选择.................................................................................................................. 2.3.1 工艺路线选择原则................................................................................................... 2.3.2 悬浮法聚氯乙烯(PVC)工艺流程具体工艺路线................................................. 2.3.3 工艺流程示意图..................................................................................................... 2.4 工艺配方与工艺参数 ...................................................................................................... 2.4.1 工艺配方(质量份): ........................................................................................... 2.4.2 工艺参数:............................................................................................................... 2.5 物料衡算........................................................................................................................ 2.5.2 物料衡算的方法与步骤 ........................................................................................... 2.5.3 物料衡算...................................................................................................................

氯乙烯聚合和聚氯乙烯改性分析

氯乙烯聚合和聚氯乙烯改性分析 氯乙烯聚合和聚氯乙烯改性分析 摘要:氯乙烯的聚合分为悬浮聚合、微悬浮聚合及乳液聚合,以悬浮聚合为主,一般来说共聚物是具有不同的化学组成分布和不通的分子量分布的一种高分子聚合物。高分子作为改性剂(聚合物改性剂)是共混物的一种应用,共混物是共和聚混物的简称。PVC改性有聚合改性、共混改性和复合改性,聚氯乙烯改性后可以生产更多产品,更好的满足人民的生活需求。 关键词:氯乙烯聚氯乙烯悬浮聚合乳液聚合微悬浮聚合聚合改性共混改性 聚氯乙烯(PVC)是五大通用塑料之一,其相关的制品从硬到软,应用很广泛。四十多年来,我国聚氯乙烯工业的发展是参展国外工艺的基础上,广泛进行工业设备既工艺的革新,现今的生产能力已经超过百万吨了,成了我国产量最大的塑料品种之一。随着市场需求的不断增大,为了提高聚氯乙烯的性能,到20世纪20年代末,在该领域中出现了两大方面的突破:一种就是增塑,是在1933年发明添加增塑剂,另一种就是聚合,对聚氯乙烯起到改性作用,以期在生产加工的过程中能起到最有效的作用。 一、氯乙烯聚合 1.悬浮聚合 氯乙烯-醋酸乙烯共聚物简写(VC/VAC)。氯乙烯-醋酸乙烯共聚物主要有三大用途,一个是用于塑料地砖,一个是用于密文唱片,再一个就是在涂料中的应用。氯乙烯-醋酸乙烯共聚物(VC/VAC)的悬浮聚合方法,基本上是和PVC悬浮聚合的方式有着共通的效果,只不过就是多了一种单体。一般说来,在共聚物中,VAC的成分含量越高,共聚物的分子量反而就会越低,制造过程也就越困难。其中,制造过程中的困难主要表现在两个方面:第一,就是聚合过程中悬浮液的稳定性比较难控制好,再一个就是聚合终止时,未反应单体的回收工作比较难以有效地实施。与此同时,在悬浮聚合的技术标准,以及聚合

聚氯乙烯合成方法及主要用途

聚氯乙烯 氯乙烯单体制备: 工业上制备氯乙烯的方法主要有乙炔法、联合法、乙烯氧氯化法、乙烯平衡氧氯化法等。 1、乙炔法 乙炔与氯化氢反应生成氯乙烯是最早实现工业化的方法乙炔可由电石(碳化钙)与水作用制的。此法能耗大,目前用此法生产氯乙烯制造聚氯乙烯树脂厂家主要集中在我国,占我国聚氯乙烯树脂总量的70%。 2、联合法 由石油裂解制得的乙烯经氯化后生成二氯乙烷,然后在加压条件下将其加热裂解,脱去氯化氢后得到氯乙烯,副产品氯化氢再与乙炔反应,又制得氯乙烯。 3、乙烯氧氯化法 使用乙烯、氯化氢和氧气反应得到二氯乙烷和水,二氯乙烷再经裂解,生成氯乙烯。副产品氯化氢再回收到氧氯化工段,继续反应。 4、乙烯平衡氧氯化法 是将直接氯化和氧氯化工艺相结合。乙烯与氯反应生成二氯乙烷,二氯乙烷裂解产生氯乙烯和氯化氢。氯化氢与乙烯和氧气反应又生成二氯乙烷,二氯乙烷裂解再产生氯乙烯和氯化氢。氯化氢回收后,继续参与氧氯化反应。 聚氯乙烯聚合工艺: 在工业化生产氯乙烯均聚物时,根据树脂应用领域,一般采用五种方法生产,即本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合、微悬浮聚合和溶液聚合。 (1)本体聚合法 一般采用“两段本体聚合法”,第一段称为预聚合,采用高效引发剂,在62~75°C温度下,强烈搅拌,使氯乙烯聚合的转化率为8%时,输送到另一台聚合釜中,再加入含有低效引发剂的等量新单体,在约60°C温度下,慢速搅拌,继续聚合至转化率达80%时,停止反应。 本体聚合氯乙烯单体中不加任何介质,只有引发剂。因此,此法生产的氯乙烯树脂纯度较高,质量较优,其构型规整,孔隙率高而均匀,粒度均一。但聚合时操作控制难度大,聚氯乙烯树脂的分子量分布一般较宽。 (2)悬浮聚合法 液态氯乙烯单体以水为分散介质,并加入适当的分散剂和不溶于水而溶于单体的引发剂,在一定温度下,借助搅拌作用,使其呈珠粒状悬浮于水相中进行聚合。聚合完成后,经碱洗、汽提、离心、干燥得到白色粉末状聚氯乙烯树脂。 选取不同的悬浮分散剂,可得到颗粒结构和形态不同的两类树脂。国产牌号分为SG-疏松性(“棉花球”型)树脂和XJ-紧密型(“乒乓球”型)树脂。疏松性树脂吸油性好,干流动性佳,易塑化,成型时间短,加工操作方便,适用于粉料直接成型,因而一般选用悬浮法聚合的疏松性树脂作为聚氯乙烯制品成型的基础原料。目前各树脂厂所生产的悬浮法聚氯乙烯树脂,基本上都是疏松型的。 (3)乳液聚合法 氯乙烯单体在乳化剂作用下,分散于水中形成乳液,再用水溶性的引发剂来引发,进行聚合,乳液可用盐类使聚合物析出,再经洗涤、干燥得到聚氯乙烯树脂粉末,也可经喷雾干燥得到糊状树脂。 乳液法聚氯乙烯树脂粒径极细,树脂中乳化剂含量高,电绝缘性能较差,制造成本高。该树脂常用于聚氯乙烯糊的制备。因此,该法生产出来的树脂俗称糊树脂。

pvc生产原理

pvc生产原理 4.5 生产流程简述 4.5.1 乙炔发生装置 4.5.1.1 反应原理 采用湿式发生法将电石在装有水的发生器内进行分解反应生成乙炔气,再经喷淋冷却、清净、中和的方法得到合格的乙炔气供氯乙烯合成使用。 4.5.1.2 生产工艺流程 乙炔发生工序将大块散装电石经粗破机破碎后,由1#皮带机送至细碎区,与经1#大倾角皮带机送至细碎区的袋装电石一起送至细破机。经细碎机破碎到规定粒度。再经2#大倾角皮带机送至料仓上分级筛分级,然后按分级粒度进入料仓储存。储存后按粗,细比例经2#皮带机及斗式提升机送到乙炔发生器,电石在发生器内遇水分解,产生的乙炔气从发生器顶逸出。电石分解时放出大量的热,因此,需要不断的向发生器内加水维持恒温并保持发生器液面。电石分解后的稀电石渣浆从溢流管不断流出,经渡槽送到渣浆泵房渣浆池。浓渣浆由发生器底经排渣阀门不断排到渣浆槽,再由渣浆输送泵打到界区外渣场浓缩沉淀,上清液大部分通过清液回收泵房送回清液槽,再经清液泵送至乙炔发生器回用,残渣就地存放或用于建材。 从发生器顶部溢流的乙炔气经渣浆分离器到正水封,再到水洗塔用废次氯酸钠预清净后,经冷却塔用清水冷却后,去水环压缩机压缩。 为维持发生器压力稳定,设有逆水封和安全水封。 压缩后的乙炔气进入气液分离器,分离出来的水经过水冷却器用冷冻工序来的5℃水冷却后,回水环压缩机循环使用。乙炔气从水分离器分离出来后依次到第一清净塔、第二清净塔,在清净塔内与符合工艺要求的次氯酸钠接触以后,除去硫、磷等杂质,经

清净后的乙炔带有酸性,进入中和塔用稀NaOH溶液中和清净过程中产生的酸性物质。中和后的乙炔气进入乙炔冷却器,用5℃水冷冻除水后,送到脱水混合工序。 中和系统32%的浓碱通过管道输送到本装置的浓碱槽,浓碱由浓碱槽经碱泵打入中和塔,与泵送来的清水配成15%的碱液,该碱自身循环使用,当碱达到一定浓度时换碱,废碱排放出集中处理。 电石除尘系统的粗破机、细破机、料仓、斗提机等处的电石粉尘,分别被吸入旋风除尘器内,其粉尘由下部排出,用车运走。少量粉尘气体用风机抽入除尘机组,被除尘机组内的上清液混合成渣浆进入渣浆池,由渣浆池内的渣浆泵送至渣浆槽进行必要处理。 4.5.2 VCM合成装置 4.5.2.1 反应原理 乙炔和氯化氢经混合冷冻脱水,再经以活性炭为载体、氯化汞为触媒的列管转化器进行反应生成氯乙烯,再经压缩、精馏获得高纯氯乙烯,供聚合、干燥工序生产聚氯乙烯树脂。 4.5.2.2 生产工艺流程 自新建烧碱装置HCl合成送来的氯化氢气体进入氯化氢冷却器,用5℃水间接冷却。来自乙炔站的湿乙炔气经乙炔阻火器与氯化氢气体以1:1.05~1.1的比例进入混合器中进行混合,混合后进入石墨冷却器进行冷却,再经酸雾过滤器除掉气体中所夹带的酸雾后进入预热器预热,达到指定温度后进入转化器进行反应,生成粗氯乙烯气体。 反应后生成的气体先进入脱汞器,脱掉气体所夹带的氯化汞,再冷却,然后依次进入泡沫脱酸塔、水洗塔将过量的氯化氢气体用水吸收成31%盐酸。水洗后的气体进入碱洗塔,洗掉气体中所夹带的氯化氢后进入压缩机进行提压,使压力达到0.6MPa(表压),压缩后的气体经机后冷却器冷却后进入全凝器,用-35℃盐水冷却,没有冷却下来的气体进入尾凝器,再经尾气吸附器吸附后定

聚氯乙烯的聚合原理

聚氯乙烯的聚合

在工业生产中,引发剂、分子量调节剂分别加入到反应釜中。引发剂用量为单体量的0.1% ~ 1%。 悬浮聚合目前大都为自由基聚合,但在工业上应用很广。如聚氯乙烯的生产75%采用悬浮聚合过程,聚合釜也渐趋大型化;聚苯乙烯及苯乙烯共聚物主要也采用悬浮聚合法生产;其他还有聚醋酸乙烯、聚丙烯酸酯类、氟树脂等。 聚合在带有夹套的搪瓷釜或不锈钢釜内进行,间歇操作。大型釜除依靠夹套传热外,还配有内冷管或(和)釜顶冷凝器,并设法提高传热系数。悬浮聚合体系粘度不高,搅拌一般采用小尺寸、高转数的透平式、桨式、三叶后掠式搅拌桨。 二、氯乙烯单体中杂质对聚合反应的影响 1.VCM中乙炔对聚合的影响 首先表现在对聚合时间和聚合度的影响上,见表1. 表1. VCM中乙炔对聚合的影响 可知聚合生产中除去单体中的乙炔很重要,一般要求低于10ppm (0.001%)。乙炔的主要危害是和引发剂的自由基、单体自由基发生链转移反应。当乙炔含量高时,生产上一般采取降低聚合温度的办法,以免树脂转型;或在聚合反应初期适当提高聚合温度,以消除诱导期的延长; 2.VCM中高沸物对聚合的影响 VCM中乙醛、二氯乙烯、二氯乙烷等高沸物,均为活泼的链转移剂,

从而降低PVC聚合度和降低反应速度。由于高沸物存在于VCM中不便于聚合温度的掌握,以及高沸物对分散剂的稳定性有明显的破坏作用,因此对VCM中的高沸物含量要严加控制。 此外,高沸物杂质高,影响树脂的颗粒形态,造成高分子歧化,以及影响聚合釜粘釜和“鱼眼”等。工业生产要求单体中高沸物总含量控制在100ppm(0.01%)以下,即单体纯度≥99.99%。一般高沸物含量较高时,可借降低聚合反应温度来处理。 3.铁质对聚合的影响 VCM中铁离子的存在,使聚合诱导期延长,反应速度减慢,产品热稳定性差,还会降低树脂的电绝缘性能(特别是铁离子混入PVC中时)。此外,铁离子还会影响产品颗粒的均匀度。 4.水质对聚合的影响。 聚合投料用水的质量,直接影响到产品树脂的质量。如硬度(表征水中金属等阳离子含量)过高,会影响产品的电绝缘性能和热稳定;氯根(表征水中阴离子含量)过高,特别对聚乙烯醇分散体系,易使颗粒变粗,影响产品的颗粒形态;PH值影响分散剂的稳定性,较低的PH值对分散体系有显著的破坏作用,较高的PH值会引起聚乙烯醇的部分醇解,影响分散效果及颗粒形态。此外,水质还会影响粘釜及“鱼眼”的生成。 表2. 纯水指标 三、聚合生产过程中常用的助剂 氯乙烯悬浮聚合过程中,聚合配方体系或为改善树脂性能而添加各种各样的助剂,其中用得比较广泛的有以下几种:分散剂、引发剂、PH 值调节剂、终止剂、消泡剂等。 1.分散剂

第二章 聚合反应原理

第二章 聚合反应原理 第一节 概述 聚合物得合成方法可概括如下: ???? ??? ?加聚反应,属于连锁聚合机理 单体的聚合反应聚合物的合成反应缩聚反应,属于逐步聚合机理 大分子反应 其中,单体得聚合反应就是聚合物合成得重要方法、 (一)高分子化学得一些基本概念 1.高分子化合物(high mole cu lar we ight c om pound)—-由许多一种或几种结构单元通过共价键连接起来得呈线形、分支形或网络状得高分子量得化合物,称之为高分子量化合物,简称高分子化合物或高分子。高分子化合物也称之为大分子(m acromo lec ule)、聚合物(poly mer)。 高分子化合物得特点: (1)高得分子量:M.W。(molec ula r weight)>104;M.W.<103 时称为齐聚物(oligo mer)、寡聚物或低聚物; (2)存在结构单元:结构单元就是由单体(小分子化合物)通过聚合反应转变成得构成大分子链得单元; (3)结构单元通过共价键连接,连接形式有线形、分支形或网络状结构。 如聚苯乙烯(PS):M.W.:10~30万,线形,含一种结构单元-苯乙烯单元,属通用合成塑料。 ★结构单元(st ruc tural un it)与重复单元(repeating u nit ): P VC P MMA PS CH 2 CH Cl CH 2 C CH 3 C O OCH 3 CH 2 CH O 结构单元与重复单元相同 如尼龙-66(聚己二酰己二胺),有两个结构单元,两个结构单元链接起来组成其重复单元。 尼龙-66 尼龙-6 NH(CH 2)6NH CO(CH 2)4CO 结构单元 结构单元 重复单元 2.聚合度(degre e of p olymer ization,DP)-—即一条大分子所包含得重复单元得个数,用DP 表示; 对缩聚物,聚合度通常以结构单元计数,符号为X n ; D P、Xn对加聚物一般相同、 对缩聚物有时可能不同,如对尼龙-66,X n =2DP;对尼龙-6,X n =DP 、因此,谈及聚合度时,一定要明确其计数对象、 3.高分子化合物得结构式(s tructura l formula) 高分子化合物得结构式用下式表示,其中下标n 表示重复单元得个数,即重复单元记数得聚合度。

聚氯乙烯的聚合原理

聚氯乙烯的聚合 一、聚氯乙烯悬浮聚合原理 聚氯乙烯工业化生产方法有四种:悬浮法、乳液法、本体法、微悬浮法。 悬浮聚合:通过强力搅拌并在分散剂的作用下,把单体分散成无数的小液珠悬浮于水中由油溶性引发剂引发而进行的聚合反应。溶有引发剂的单体以液滴状悬浮于水中进行自由基聚合的方法称为悬浮聚合法。 整体看水为连续相,单体为分散相。聚合在每个小液滴内进行,反应机理与本体聚合相同,可看作小液珠本体聚合。 悬浮聚合体系一般由单体、引发剂、水,分散剂四个基本组分组成。悬浮聚合体系是热力学不稳定体系,需借搅拌和分散剂维持稳定。在搅拌剪切作用下,溶有引发剂的单体分散成小液滴,悬浮于水中引发聚合。不溶于水的单体在强力搅拌作用下,被粉碎分散成小液滴,它是不稳定的,随着反应的进行,分散的液滴又可能凝结成块,为防止粘结,体系中必须加入分散剂。悬浮聚合产物的颗粒粒径一般在 0.05~0.2mm。其形状、大小随搅拌强度和分散剂的性质而定。 悬浮聚合法的典型生产工艺过程是将单体、水、引发剂、分散剂等加入反应釜中,加热,并采取适当的手段使之保持在一定温度下进行聚合反应,反应结束后回收未反应单体,离心脱水、干燥得产品。

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分子量调节剂分别加入到反应釜中。引发剂、在工业生产中,。 0.1% ~ 1%引发剂用量为单体量的悬浮聚合目前大都为自由基聚合,但在工业上应用很广。如 %采用悬浮聚合过程,聚合釜也渐趋大型化;75聚氯乙烯的生产其他还有聚苯乙烯及苯乙烯共聚物主要也采用悬浮聚合法生产;聚醋酸乙烯、聚丙烯酸酯类、氟树脂等。聚合在带有夹套的搪瓷釜或不锈钢釜内进行,间歇操作。大釜顶冷凝器,并设)(和型釜除依靠夹套传热外,还配有内冷管或搅拌一般采用小尺寸、法提高传热系数。悬浮聚合体系粘度不高,高转数的透平式、桨式、三叶后掠式搅拌桨。二、氯乙烯单体中杂质对聚合反应的影响 1.VCM中乙炔对聚合的影响1. 首先表现在对聚合时间和聚合度的影响上,见表 1. VCM中乙炔对聚合的影响表 10ppm 可知聚合生产中除去单体中的乙炔很重要,一般要求低于单体自由基发生链(0.001%)。乙炔的主要危害是和引发剂的自由基、转移反应。当乙炔含量高时,生产上一般采取降低聚合温度的办法,以消

悬浮聚合法年产30万吨聚氯乙烯车间工艺设计

毕业设计说明书 悬浮聚合法年产30万吨聚氯乙烯 车间工艺设计 学生姓名:学号: 学院: 专业: 指导教师: 2012年6月14日

悬浮聚合法年产30万吨聚氯乙烯车间工艺设计 摘要 本文概述了聚氯乙烯的性质、应用、发展状况、工艺进展以及聚合过程中的影响因素,在此基础上确定了聚氯乙烯悬浮聚合的生产工艺路线和相关参数。然后在物料衡算、热量衡算的基础上进行了设备选型、车间布置和经济核算。文中还对防火防爆防雷和三废的处理回收等方案进行了简单的阐述。最后绘制了带控制点的工艺流程图、主体设备图和车间布置图。 关键词:聚氯乙烯,悬浮聚合,反应釜,工艺设计

The process design for PVC workshop of suspension polymerization with annual output of 300000 tons Abstract The properties, application, development and the technology progress of PVC were summaried in this pap er. After the influence factors of synthesis process discussed, the production of acetic anhydride process route and related parameters are determined, and the material balance and heat balance of main equipments were calculated. Based on this, the equipments selection, workshop layout and economic accounting were accomplished. In addition, the protection of fire, lightning, poison and "three wastes" treatment recovery plan were simply discussed. Finally the process flow chart with control point, the figure of main equipments and workshop layout were drawed. Keywords:PVC;suspension polymerization;agitated reactor;process design

聚氯乙烯氯乙烯合成实用工艺原理讲解

合成工艺讲解课件 1、合成工序的生产任务:本工序的主要任务是将盐酸工序送来的HCL和乙炔工序送来的C2H2经混合脱水、转化、清净、压缩、精馏过程生产出纯度为99.99%的氯乙烯单体供聚合使用。 合成工序是烧碱和PVC的衔接工序,前为盐酸工序和乙炔工序,后供聚合,是PVC的工艺核心。 2、氯乙烯 C2H3Cl 分子量:62.5 物理性质:在常温常压下氯乙烯是一种无色有乙醚香味的气体,其沸点为-13.9℃,凝固点为-159.7℃。 爆炸性: 氯乙烯易燃,与空气混合形成爆炸性混合物,爆炸范围4-21.7%(体积比)。 毒性:氯乙烯对人有麻醉作用,对肝脏有影响,可使人中毒。当其浓度在0.1%以上时,开始有麻醉现象,表现为困倦,注意力不集中,随后出现视力模糊,走路不稳,在其浓度达20-40%时,可使人产生急性中毒,呼吸缓慢以致死亡,长期接触能引起消化系统疾病。空气中允许浓度为30mg/m3 3、乙炔:C2H2 ,分子量:26 物理性质:在常温下纯乙炔为无色气体,工业乙炔因含有硫化氢、磷化氢等杂质,而具有特殊的刺激性的气味。沸点:-83.66℃凝固点:-85℃ 爆炸性:下列情况下可以爆炸: A:高温(550℃)加压(>1.5表压)或有某些物质存在时,如电石氧

化铝、铜屑、氢氧化铁等。 B:与空气混合在2.3-81%范围时,特别在含乙炔7-13%时。 C:与氧混合在2.5-93%范围时,特别在含乙炔30%时。 D:当乙炔和氯气混合时,在阳光下即能爆炸。 E:与铜、汞、银接触生成相应的金属化合物时。空气中允许浓度为500mg/m3。 4、氯化氢:HCl,分子量:36.46 物理性质:是一种无色有刺激性气味的气体。沸点:-84.8℃,极易溶于水 化学性质:性质活泼,除贵金属外能与大多数金属反应,生成金属氯化物,对各种植物纤维亦有强烈的腐蚀性。 空气中允许浓度为15mg/m3 5、阻火器及乙炔砂封的工作原理。 目前阻火器普遍使用的是金属丝网过滤器,筒体内部布置了较多的金属丝网, 目的是吸收热量,因为金属是热的良导体,从而阻断了燃烧三要素之一:燃烧所需要的热量。 燃烧三要素是可燃物、助燃物、燃烧所需的热量。由于吸收了大量的热量,使的即使存前两个因素都存在,但是由于热量不够,使得可燃物达不到燃烧(自燃)所需要的温度,自然就燃烧过程就无法继续进行,只能终止。 简单的说阻火器的灭火原理是当火焰通过狭小孔隙时,由于冷却

悬浮法生产聚氯乙烯流程设计

3000吨/年聚氯乙烯悬浮聚合工艺设计 摘要 本设计为年产3000吨聚氯乙烯聚合工艺设计,整个设计文件由设计说明书和设计图纸两部分组成。在设计说明书中,简单介绍了聚氯乙烯的生产现状、发展趋势、性能和主要用途,着重介绍以悬浮聚合法作为聚合的工艺生产方法。在设计过程中,根据设计任务书的要求,进行了较为详细的物料衡算和热量衡算和聚合釜计算,对设备进行了工艺计算和选型,同时对整个装置进行了简单的技术经济评价。绘制了相应的设计图纸,设计图纸包括工艺流程图、聚合釜装配图。 关键词:聚氯乙烯,悬浮聚合工艺,干燥,单体,生产工艺

Abstract The design for the 3,000 tons of PVC polymerization process design throughout the design file is composed by two parts of the design specification and design drawings. In the design manual, a brief introduction of PVC production status, development trends, performance, and the main purposes highlighted by suspension polymerization as the polymerization process production methods. In the design process, according to the requirements of the design task book to conduct a more detailed material balance and heat balance and the the polymerizer calculation process calculation and selection of equipment, a simple techno-economic evaluation of the entire device . Drawing of the design drawings, design drawings including process flow diagram of the polymerization reactor assembly drawing. Keywords: PVC ,suspension polymerization process, dry, monomer ,production process

高分子合成原理与工艺学

第一章绪论 5. 开发新产品或新工艺的步骤和需注意的问题有哪些? 答:首先要了解材料应用的技术要求,提出聚合物的性能要求,根据性能要求明确聚合物分子组成及分子结构,然后拟定聚合配方及工艺措施,科学地解决合成性能及结构关系。 应注意高分子合成、结构及性能的关系;合成反应的理论和方法。 第二章生产单体的原料路线 1.简述高分子合成材料的基本原料(即三烯、三苯、乙炔)的来源。 答:石油化工路线、煤炭路线、其他原料路线 3.如何由石油原料制得芳烃?并写出其中的主要化学反应及工艺过程。 答:用全馏程石脑油(沸点<200°C的直馏汽油——由原油经常压法直接蒸馏得到的汽油)于管式炉中,820°C下裂解产生。 5.简述从三烯(乙烯、丙烯、丁二烯)、三苯(苯、甲苯、二甲苯),乙炔出发制备高分子材料的主要单体合成路线(可用方程式或图表表示,并注明基本工艺条件)。答:乙烯~聚乙烯、乙丙橡胶;丙烯~聚丙烯、聚氯丙烯; 苯~聚苯乙烯、聚碳酸酯;丁二烯~顺丁橡胶、ABS树脂; 甲苯~硝化~二硝基甲苯~二氨基甲苯~甲苯二异氰酸酯+多元醇~聚氨基甲酸酯 6.如何由煤炭路线及石油化工路线生产氯乙烯单体? (1)石油化工路线:原油经炼制得到石脑油、煤油和柴油等馏分和炼厂气。以此为原料进行高温热裂解可得到裂解气和裂解轻油。裂解气经分离精制可得到乙烯、丙烯、丁烯和丁二烯等。 氧氯化法: 4CH2 CH2 + 2Cl 2 + O2 ——4 C2H3Cl + 2H2O (2)煤炭路线:煤炭经炼焦得煤气、氨、煤焦油和焦炭,焦炭与石灰石在高温炉中高温加热得到电石(CaC2),电石与 H2O 反应得到乙炔。 乙炔合成法:C2H2 + HCl ——C2H3Cl 8.试述合成高分子材料所用单体的主要性能,在贮存、运输过程中以及在使用时应注意哪些问题? 答:主要性能:能够发生聚合反应的单体分子应当含有两个或两个以上能够发生聚合反应的活性官能团或原子,仅含有两个聚合活性官能度的单体可以生成高分子量的线形结构高分子化合物,分子中含有两个以上聚合活性官能度的单体则要求生产分子量低的具有反应活性的聚合物。 1)防止与空气接触产生易爆炸的混合物或产生过氧化物 2)提供可靠的措施保证在任何情况下贮罐不会产生过高的压力,以免贮罐爆炸 3)防止有毒易燃的单体泄露出贮罐管道泵等输送设备

聚氯乙烯(PVC) 的生产工艺和基础知识

PVC的生产工艺 聚氯乙烯是由氯乙烯通过自由基聚合而成的。 有悬浮聚合法、乳液聚合法和本体聚合法,以悬浮聚合法为主,约占PVC总产量的80%左右。 单体的来源:乙烯法、石油法和电石法。 我国的方法:主要还是电石法。 树脂的质量以粒度和粒度分布、分子量和分子量分布、表观密度、孔隙度、鱼眼、热稳定性、色泽、杂质含量及粉末自由流动性等性能来表征。 (1)悬浮聚合法使单体呈微滴状悬浮分散于水相中,选用的油溶性引发剂则溶于单体中,聚合反应就在这些微滴中进行,聚合反应热及时被水吸收,为了保证这些微滴在水中呈珠状分散,需要加入悬浮稳定剂,如明胶、聚乙烯醇、甲基纤维素、羟乙基纤维素等。引发剂多采用有机过氧化物和偶氮化合物,如过氧化二碳酸二异丙酯过氧化二碳酸二环己酯、过氧化二碳酸二乙基己酯和偶氮二异庚腈、偶氮二异丁腈等。聚合是在带有搅拌器的聚合釜中进行的。聚合后,物料流入单体回收罐或汽提塔内回收单体。然后流入混合釜,水洗再离心脱水、干燥即得树脂成品。 (2)乳液聚合法最早的工业生产PVC的一种方法。在乳液聚合中,除水和氯乙烯单体外,还要加入烷基磺酸钠等表面活性剂作乳化剂,使单体分散于水相中而成乳液状,以水溶性过硫酸钾或过硫酸铵为引发剂,还可以采用“氧化-还原”引发体系,聚合历程和悬浮法不同。也有加入聚乙烯醇作乳化稳定剂,十二烷基硫醇作调节剂,碳酸氢钠作缓冲剂的。聚合方法有间歇法、半连续法和连续法三种。聚合产物为乳胶状,乳液粒径0.05~2μm,可以直接应用或经喷雾干燥成粉状树脂。乳液聚合法的聚合周期短,较易控制,得到的树脂分子量高,聚合度较均匀,适用于作聚氯乙烯糊,制人造革或浸渍制品。 (3)本体聚合法聚合装置比较特殊,主要由立式预聚合釜和带框式搅拌器的卧式聚合釜构成。聚合分两段进行。单体和引发剂先在预聚合釜中预聚1h,生成种子粒子,这时转化率达8%~10%,然后流入第二段聚合釜中,补加与预聚物等量的单体,继续聚合。待转化率达85%~90%,排出残余单体,再经粉碎、过筛即得成品。树脂的粒径与粒形由搅拌速度控制,反应热由单体回流冷凝带出。此法生产过程简单,产品质量好,生产成本也较低。 PVC发明小故事 一些德国企业认为乙炔气是一个很大的市场,就投资制造了大量的乙炔气。可就在大量的乙炔被生产出来时,新型发电机被发明了。随之而来的是电价的大幅度下降,从此再没有人用乙炔气灯了。这样一来,大量的乙炔气就没用了。PVC的发明过程很有意思。这要

年产9500吨年聚氯乙烯悬浮聚合工艺设计

9500吨/年聚氯乙烯悬浮聚合工艺设计 摘要 本设计为年产9500吨聚氯乙烯聚合工艺设计,整个设计文件由设计说明书和设计图纸两部分组成。在设计说明书中,简单介绍了聚氯乙烯的生产现状、发展趋势、性能和主要用途,着重介绍以悬浮聚合法作为聚合的工艺生产方法。在设计过程中,根据设计任务书的要求,进行了较为详细的物料衡算和热量衡算和聚合釜计算,对设备进行了工艺计算和选型,同时对整个装置进行了简单的技术经济评价。绘制了相应的设计图纸,设计图纸包括工艺流程图、聚合釜装配图。 关键词:聚氯乙烯;悬浮聚合工艺;干燥;单体;生产工艺

Abstract The design for the 9,500 tons of PVC polymerization process design throughout the design file is composed by two parts of the design specification and design drawings. In the design manual, a brief introduction of PVC production status, development trends, performance, and the main purposes highlighted by suspension polymerization as the polymerization process production methods. In the design process, according to the requirements of the design task book to conduct a more detailed material balance and heat balance and the the polymerizer calculation process calculation and selection of equipment, a simple techno-economic evaluation of the entire device . Drawing of the design drawings, design drawings including process flow diagram of the polymerization reactor assembly drawing. Keywords: PVC , suspension polymerization process, dry, monomer , production process

聚合物合成工艺习题集

“聚合物合成原理及工艺学” 习题集

第一章绪论 1.试述高分子合成工艺学的主要任务。 2.简述高分子材料的主要类型,主要品种以及发展方向。 3.用方块图表示高分子合成材料的生产过程,说明每一步骤的主要特点及意义。 4.如何评价生产工艺合理及先进性。 5.开发新产品或新工艺的步骤和需注意的问题有哪些?

第二章生产单体的原料路线 1.简述高分子合成材料的基本原料(即三烯、三苯、乙炔)的来源。 2.简述石油裂解制烯烃的工艺过程。 3.如何由石油原料制得芳烃?并写出其中的主要化学反应及工艺过程。 4.画出C4馏分中制取丁二烯的流程简图,并说明采用两次萃取精馏及简单精馏的目的。 5.简述从三烯(乙烯、丙烯、丁二烯)、三苯(苯、甲苯、二甲苯),乙炔出发制备高分子材料的主要单体合成路线(可用方程式或图表表示,并注明基本工艺条件)。 6.如何由煤炭路线及石油化工路线生产氯乙烯单体? 7.简述苯乙烯的生产方法。 8.乙烯氯氧化法生产氯乙烯所采用的一步法、二步法及三步法三种方法之主要差别是什么? 9.试述合成高分子材料所用单体的主要性能,在贮存、运输过程中以及在使用时应注意哪些问题? 10.论述乙烯产量与高分子合成工艺的关系。

第三章自游基本体聚合生产工艺 1.自由基聚合过程中反应速度和聚合物分子量与哪些因素有关?工艺过程中如何调节? 2.自由基聚合所用引发剂有哪些类型,它们各有什么特点? 3.引发剂的分解速率与哪些因素有关?引发剂的半衰期的含义是什么?生产中有何作用? 4.引发剂的选择主要根据哪些因素考虑?为什么? 5.举例说明在自由基聚合过程中,调节剂,阻聚剂,缓聚剂的作用。 6.为什么溶剂分子的Cs值比调节剂分子的Cs小的多,而对聚合物分子量的影响往往比调节剂大的多? 7.以苯乙烯的本体聚合为例,说明本体聚合的特点。 8.根据合成高压聚乙烯的工艺条件和工艺过程特点,组织高压聚乙烯的生产工艺流程,并划出流程示意图。 9. 高压聚乙烯分子结构特点是怎样形成的,对聚合物的加工及性能有何影响。 10. 乙烯高压聚合的影响因素有哪些? 11. 对比管式反应器及釜式反应器生产高压聚乙烯的生产工艺。 12.聚乙烯的主要用途有哪些、可以采用哪些方法改进它的性能,开发新用途。 13.比较高压聚乙烯及聚苯乙烯的生产工艺流程,改进聚苯乙烯的性能,可采用哪些方法? 14.试述聚苯乙烯和有机玻璃的优缺点及改性方向。

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