年产2万吨聚氯乙烯聚合反应釜设计
此方法生产的PVC树脂中含VCM质量分数可小于1μg/ g ，甚至可达0.1μg/ g。 2.浆料气提系统
由汽提塔浆料槽底部来的浆料，经块料破碎机破碎后，用汽提塔供给泵经板式换热器与汽提完毕的浆料换热，一部分从塔顶加入汽提塔，另一部分回流到浆料槽，同时蒸汽由汽提塔底部进入； VCM由蒸汽汽提带走。塔釜浆料由塔底浆料泵送出，并与浆料槽来的浆料换热后，一部分送到浆料混料槽，另一部分返回塔釜液位同时防止浆料中PVC沉降，汽提完毕的浆料中，VCM残留量在30PPm左右，塔顶出来的含VCM的蒸汽，用冷凝器冷凝，由分离器分离，冷凝液从分离器底经泵送至废水贮槽，未凝的汽提经过滤器过滤，送至VCM回收工序，浆料送至干燥工序。 1.3.4 干燥系统
干燥主要有2种方式,即气流干燥和流态化干燥。我国PVC工业化生产最初主要用的是气流干燥器,但是随着聚合工艺技术的发展,聚合生产能力提高,树脂产品也朝着疏松型发展,气流干燥器从生产能力和干燥效果等方面已经不能满足生产的需要,后来发展到气流干燥器,沸腾床干燥器和冷风冷却3段干燥技术。但这样动力消耗大,产品质量不是很好。目前主要用的是旋风干燥和卧式内加热流化床。旋风干燥器结构简单,投资较少,目前很多装置都在用。卧式内加热流化床综合能耗比旋风干燥器要低,主要有多室沸腾床和两段沸腾床2
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种。但在生产中发现多室沸腾床的花板容易漏料,不同牌号切换时比较麻烦,且生产能力有限。两段流化床改进了床的花板,操作稳定性好,易于产品牌号的切换,生产能力较大,具有良好的市场前景。本设计采用沸腾床进行干燥。 1.4 原料及其他主要组分
①单体：氯乙烯纯度99.98%
②分散剂【6】：PVC生产中所用的分散剂分为主分散剂和辅助分散剂[7]。本设计采用88%的聚乙烯醇和75%的聚乙烯醇。
③引发剂:由于聚乙烯悬浮聚合温度在50~60℃上下，根据反应温度选择合适的引发剂，其原则为在在反应温度条件下引发剂的半衰期约为2小时最佳。常用过氧化乙酰环己烷硫酰、过氧化二月桂酰、过碳酸二环己酯等。本设计采用过氧化二碳酸（2－乙基己基）酯。
④终止剂：反应结束后残余的自由基和引发剂残留在树脂中，为了保证质量要加入终止剂消除。当前,许多厂家选用二乙基羟胺 (DEHA)作为终止剂,其主要原因是DEHA终止效果好,而且无毒。本设计的终止剂是丙酮羧氨基硫脲(ATSC)。当反应出现紧急事故时，采用紧急终止剂NO终止反应。
⑤阻聚剂：本设计采用壬基苯酚作为阻聚剂。聚合反应终止后，PVC浆液中含有未反应的VCM。未反应的VCM既可以连续回收，也可以间歇回收。未反应的VCM有自由基引发剂，在回收系统的罐和管线中引发聚合，最终造成堵塞。因此要加壬基苯酚作为阻聚剂。
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⑥缓冲剂：碳酸钠、三聚磷酸钠、磷酸钠、氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸铵等。本设计采用磷酸三钙，磷酸三钙是一种粒状固体，与水混合后加入聚合釜。磷酸三钙不溶于水，所以需要进行不断地搅拌。 1.5 原料及产品性能
①氯乙烯 ： CH2=CHCl分子量62.50，无色易液化的气体。液体的密度0．912lg／cm3。沸点-13．9℃。凝固点-160℃。自燃点472℃。临界温度142℃。临界压力55.2Pa。难溶于水、易聚合。能与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限3．6%-26．4％。遇明火、高温有燃烧爆炸的危险。VCM浓度为8%~12%时有麻醉左右，高浓度会引起死亡。在PVC制品中VCM的含量上限为1.0×10-6。
无空气和水分的纯氯乙烯很稳定，对碳钢无腐蚀作用。有氧存在时，氯乙烯过氧化物，它可与水生成盐酸从而腐蚀设备，过氧化物还可以使氯乙烯产生自聚作用。长距离运输时应加入阻聚剂氢醌。 ②磷酸钙：别名磷酸三钙，化学式Ca3(PO4)2，分子量310.18。白色无定形粉末。溶于稀盐酸、硝酸、磷酸、乙酸、亚硫酸，生成可溶性酸式磷酸盐，也能溶于铵盐溶液。不溶于水、乙醇和乙醚。熔点1670℃，密度3.14g/cm3。
③聚乙烯醇：是一种高分子聚合物，无臭、无毒，外观为白色或微黄色絮状、片状或粉末状固体。分子式为（C2H4O）n，絮状PVA的假比重为（0.21 ～0.30）g/cm3，片状PVA的假比重为（0.47±0.06）g/cm3。
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聚乙烯醇有较好的化学稳定性及良好的绝缘性、成膜性。具有多元醇的典型化学性质，能进行酯化、醚化及缩醛化等反应。 ④过氧化二碳酸（2－乙基己基）酯：本品为无色透明液体，EHP活性氧≥2.70%，NaCl含量≤0.20%；相对密度0.964。商品为50%~65%的甲苯、二甲苯、矿物油溶液；理论活性氧含量4.62%。含量为46%的EHP溶液的半衰期为40℃，10.33h；50℃，1.5h；受热或见光易分解，储运温度＜－15℃，时间少于3个月。
⑤丙酮缩氨基硫脲(ATSC)：为白色片状结晶,熔点179-180℃。溶于酸,微溶于水和乙醇。
⑥对壬基苯酚：淡黄色粘稠液体。略有苯酚气味。相对密度0.94-0.95（20/20℃）。沸点（95%）283-302℃。不溶于水，略溶于石油醚，溶于丙酮、四氯化碳、乙醇和氯仿。用于制备合成洗涤剂、增湿剂、润滑油添加剂、增塑剂等。由壬烯与苯酚在酸性催化剂存在下缩合而成。
第二章 工艺条件影响因素
聚氯乙烯聚合时主要影响因素讨论如下: (1)聚合温度
聚合速度随着温度的升高而加快，但温度升高链转移速度加快会降低聚合度。在PVC生产中，聚合温度由需要的聚合度确定。聚合温度越高，生产的PVC聚合度越低。 (2)聚合釜的传热能力
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反应的热量是靠冷却水移走的，如不能保证移热能力，反应温度就会失控，产生爆聚，不仅影响PVC质量，还会发生安全事故。有效地移走反应热量的措施如下：
①提高冷却水流速，增大换热系数。上海氯碱化工股份有限公司在扩产改造中提高聚合釜冷却水循环泵的流量和扬程使聚合釜生产强度提高了10％。
②降低冷却水温度，增大温差。目前，国内多数企业采用7℃冷冻水替代冷却水来提高聚合釜的移热能力，但需要重新整定聚合釜控制参数PID。
③釜内设内冷管和挡板，通入冷却水，加大换热面积和移热能力。 ④设置釜顶回流冷凝器，采用冷凝VCM蒸气的方法移走反应热。 ⑤改进聚合釜夹套结构，提高换热系数，新型聚合釜一般采用半管式夹套，夹套移热能力可提高15％以上。
⑥加强釜内粘釜物的清除，减少污垢热阻．目前国外较先进的防粘釜技术能达到1000釜以上才需清釜．国内先进的PVC企业已经能达到500釜以上才需清釜。
⑦采用后注水工艺。
第三章 工艺计算