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聚氯乙烯生产技术与研究.doc 27页

浏览 138次 来源:【jake推荐】 作者:-=Jake=-    时间:2021-02-16 18:16:34
[摘要] 第一章聚氯乙烯的分类及合成工艺§1.聚氯乙烯分子量高,其力学性能好,但加工困难。聚氯乙烯广泛运用于塑料制品行业。还有直接进口氯乙烯单体,聚合生产聚氯乙烯的。以乙烯为原料采用乙烯氧氯化生产氯乙烯是生产聚氯乙烯最经济、合理的工艺路线,国外基本上都是采用这一路线的。氯乙烯单体精馏工艺图2.

天津工程技术学院毕业论文题目:聚氯乙烯生产工艺研究班:石化班10-5姓名:张Zhang讲师:赵春霞完成日期:2013年4月10日聚氯乙烯生产工艺研究摘要在国民经济中,到处都可以看到高分子材料,而高分子材料制成的产品已经成为最年轻的材料。它不仅传播到各个行业,而且已经进入了所有家庭。它的产量已经超过了金属材料的趋势,将成为最活跃的材料支柱。 PVC(聚氯乙烯)是聚合物材料之一,也是世界上最大的塑料产品之一。它便宜且被广泛使用。它是现代社会必不可少的高分子材料,具有良好的发展前景。关键词:聚氯乙烯生产工艺,氯乙烯单体生产,氯乙烯聚合,氯乙烯聚合成聚氯乙烯,氯乙烯聚合成聚氯乙烯的反应是自由基链机理。由于生成的聚氯乙烯不能溶解在单体氯乙烯中而析出,因此氯乙烯的本体聚合是非均相聚合。所得的聚氯乙烯产物是具有不同孔隙率的粉末状固体。世界上有三种大规模生产PVC的方法。悬浮聚合占75%,乳液聚合占15%,本体聚合占10%。我国的悬浮聚合法占94%,其余为乳液聚合法。本体聚合法仅计划由单个制造商生产。

氯乙烯本体聚合的优点是聚合系统不需要中等水,从而无需干燥程序;设备利用率高,生产成本低;产品的热稳定性和透明度优于悬浮聚合产品;产品吸收增塑剂的速度快,成型流动性好。但是,氯乙烯的本体聚合工艺也有一些缺点:聚合釜中的溶剂很小,目前最大为50M3,悬浮聚合釜为230M3,生产能力有限。悬浮法的聚合工艺技术还不成熟,本体聚合法正在发展中。 。第1章聚氯乙烯的分类和合成过程§1. 1品种的分类和用途1. 1. 1和氯乙烯的品种分类聚氯乙烯(PVC)树脂是由聚乙烯(氯乙烯)缩写为VCM制成的。通过单体聚合形成的热塑性聚合物。其分子式为-(CH 2 -CHCl)n-,其中n表示平均聚合度。 PVC是一种非晶态聚合物,包含微晶,其结晶度为5%-10%亚博买球 ,熔点为175°C。目前,市售PVC树脂的平均相对分子量范围为1. 9×105- 5. 0×106(Xn = 350-800 0)。PVC通常根据聚合度分为不同等级分子量取决于产品的性能;软产品需要较高的分子量,而硬质产品则需要较低的分子量而无需增塑剂或增塑剂;聚氯乙烯具有高分子量和良好的机械性能,但是很难加工过程聚氯乙烯的分子量分布对加工性能和产品质量有很大影响,通常窄分布或双峰分布更好。

我国聚氯乙烯树脂的工业化生产主要采用悬浮法和乳液法。聚氯乙烯广泛用于塑料制品行业。以SG型树脂(松散型)为例。 1-3树脂主要用于电缆,塑料拉伸和制鞋加工领域; 5-8树脂主要用于塑料门窗,塑料钢门窗,上下水管,角撑板,塑料管件,管材,农膜,烟膜等加工领域。悬浮树脂的型号和主要用途如表1-1所示。表1-1 SG型树脂的型号和用途。主要用途。 SG-1 A级高绝缘材料。 SG-2 A级电气绝缘材料,B级薄膜。一般的柔软产品。 SG-3 A级电气绝缘产品。 ,农用薄膜,人造革表面薄膜,B级全塑料凉鞋,SG-4,A级,工业和民用薄膜,B级软管,人造革,高强度管道,SG-5,一级A,透明产品,一级B硬管,硬件,单丝,套筒,SG-6级A型记录,透明板AB级硬板,焊条,SG-7纤维A级瓶,透明板B类硬质注射管件,全氯乙烯树脂SG -8 A类硬质产品,真空容器内壁1. PVC树脂的性能PVC材料是一种非结晶性材料,刚性PVC是使用最广泛的塑料材料之一。它具有不燃性,高强度,高耐候性和优异的几何稳定性。它对氧化剂,还原剂和强酸具有很强的抵抗力。但是,它会被浓硫酸,浓硝酸等浓氧化性酸腐蚀,不适合与芳烃和氯代烃接触。

在实际使用中,通常将稳定剂,润滑剂,辅助加工剂,颜料,抗冲剂和其他添加剂添加到PVC材料中。 PVC树脂的物理性质(如分子量,清洁度和软化点)随聚合反应条件(温度)而变化。一般而言,PVC树脂的性能示于表1-2。表1-2 PVC树脂的主要性能项目性能物理性能折射率nD20 = 1. 544,密度1. 35〜1. 45g / cm3,性能密度0. 40- 0. 65g / m3,比重热容量1. 045〜1. 463j /(g·℃),热导率2. 1KW /(m·K)粒度:悬浮聚合60〜150um,本体聚合30〜80um,糊状树脂0. 1〜2um混合20〜80um在85°C以下的热性能,呈玻璃状,85〜175°C为粘弹性,无明显熔点,175〜190°C为熔融状态,190〜200°C为粘性流体脆化点-50〜60℃ ,软化点为75〜85℃,玻璃化转变温度为80℃左右,在100℃以上分解,在180℃以上迅速分解,在200℃以上剧烈分解并变黑。燃烧性能PVC可以在火焰上燃烧,并且会减少。发出低分子量化合物,例如HCl,CO和苯;可用于10KV低压电缆,具有自熄灭,防火,耐击穿的自熄性能,耐老化性能相对耐老化,但在光(特别是光波长为270〜310nm)和氧气的作用下缓慢分解,释放HCl,形成羰基,共轭双键并变色。化学稳定性在酸,碱和盐溶液中相对稳定。除芳烃(苯,二甲苯),苯胺,二甲基甲酰胺外,耐溶剂性,除四氢呋喃,氯代烃(二氯甲烷,四氯化碳,氯乙烯),酮和酯外,对水,醇和汽油稳定。

室温下的耐磨性。室温下的耐磨性超过了硫化橡胶PVC合成工艺的耐磨性。迄今为止,世界上有五种主要的PVC生产聚合方法,即悬浮,本体,乳液,微悬浮和溶液聚合工艺。其中,悬浮聚合过程一直是工业生产的主要过程,大多数均聚和共聚产物采用悬浮聚合过程。以美国为例,在PVC生产过程中,悬浮聚合占8 7. 8%,本体聚合占4. 4%,乳液和微悬浮液占4%,溶液聚合占[k]。 k0] 4%。与美国相比,西欧的乳液聚合和本体聚合比例更大,而日本的悬浮聚合比例更大。 PVC大分子头尾连接。由于聚合过程中的副反应,脱氯化氢反应和氧化反应等,大分子链段上存在头对头连接,导致不饱和双键,与氯原子形成叔碳原子并形成各种长支链。在键和含氧基团上,悬浮聚合的聚氯乙烯分子链具有约30-50个支链。 PVC分子链上氯原子和氯原子的相对位置在无规,间同和相同构型上是不同的。 PVC主要是无规结构,因此基本上是无定形结构。等规结构很少,间规结构约占7.的15%。它容易形成微晶。这样的晶体使增塑剂难以进入,并且只有较高的温度才能形成结晶链段。 PVC合成的工艺流程如图1-1所示。图1-1 PVC合成的简单工艺流程图第2章氯乙烯单体的生产工业合成方法和原理概述2. 1. 1氯乙烯的性质氯乙烯是一种液化的无色气体,其相对密度( d42 0) 0. 9106。

凝固点-15 9. 7℃,沸点-14℃,折光率(nD2 0) 1. 4046,空气中爆炸极限3. 6%〜2 6. 4%,临界温度熔点158℃,易溶于醇,醚,四氯化碳和苯,微溶于水,氯乙烯是一种不饱和卤代烃,具有重要的C = C双键特征,分子中有卤素化合物,但通常与氯原子相连双键没有活性,因此双键的加成反应应比氯原子的取代反应更容易聚氯乙烯生产工艺,在光和催化剂的作用下,它还可以与丁二烯,乙烯,丙烯,丙烯腈,用于制备聚氯乙烯,用作制冷剂等,也用于有机合成,可以通过添加乙炔和氯化氢来制得,也可以通过加热制得。二氯乙烷或在酒精中裂解2. [ 1. 2主要单体合成路线目前,中国有3条主要路线,一条是以乙烯为原料的乙烯氧氯化法,另一条是以电石为原料合成乙炔和氯化氢。另一种方法是使用进口的二氯乙烷作为原料,然后将二氯乙烷裂解成氯乙烯。还存在直接导入氯乙烯单体以聚合并生产聚氯乙烯的方法。以乙烯为原料,采用乙烯氧氯化法生产氯乙烯是生产聚氯乙烯最经济,最合理的工艺路线。这条路线基本上是在国外采用的。由于我国乙烯资源相对短缺,许多地方以电石为原料,以电石(乙炔)和氯化氢为原料合成氯乙烯生产聚氯乙烯,耗能高,污染治理困难,但解决了中国PVC原料的缺口很大。

近年来,为了节约能源并降低成本,沿海地区一些以电石为原料的聚氯乙烯生产商以进口二氯乙烷为原料,将二氯乙烷裂解为氯乙烯,生产聚氯乙烯。增加PVC的产量。也可以将裂化的氯化氢供应给电石乙炔以生产氯乙烯,从而消除了对氯碱设备的需求,并减少了建设投资。就技术和经济性而言,以碳化钙为原料的聚氯乙烯的生产相对落后。然而,由于我国严重的石油短缺和乙烯供应的严重短缺,它被迫以电石为原料生产聚氯乙烯。近年来,原油价格长期以来一直在高位飞涨和波动,这导致乙烯价格上涨,聚氯乙烯价格也上涨。近年来,这增加了通过电石法生产PVC的盈利能力,并促进了电石生产线生产设备的建设。高潮。电石乙炔法生产氯乙烯的方法2. 2. 1电石水解的原理是众所周知的。在湿式发生器中,将碳化钙添加到液相中以生成乙炔气。反应公式如下:主要反应:CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2副反应:CaS + 2H2O = Ca(OH)2 + H2SCa3P2 + H2O = Ca(OH)2 + PH3Ca3N2 + 2H2O = Ca( OH)2 + NH3杂质气体用NaClO洗涤并除去:PH3 + 4NaClO = H3PO4 + 4NaCl,H2S + 4NaClO = H2SO4 + 4NaCl 2. 2. 1. 2乙炔制备工艺。散装的CaC2原料用破碎机破碎成50mm的颗粒,然后运输到料仓中,以用于运输过程中。电磁体将CaC2所含的铁去除。

然后使用斗车通过水平皮带机将CaC2颗粒送入进料口,然后通过小the头,上进料斗和下进料斗将电磁振荡进料器连续添加到发生器中。氮气被送入小面包,上料斗和下料斗,以消除空气并防止安全事故。 2. 2. 1.主要设备主要设备:乙炔发生器,振荡器,泥浆洗涤器,正水封,安全水封,反向水封,废水塔,净水塔,气水分离器,中和塔,冷却塔。 2. 2. 1.乙炔生产安全预防措施1、严格防止各种设备和管道事故,并防止管道液体密封和空塔事故。 2、随时阻止泄漏,以防止室内乙炔积聚。爆炸范围在空气中为2. 3- 8. 4%。空气中的允许浓度为0. 05ml / m3。 3、严格按照控制点要求进行操作,以确保控制点偏差不大。 4、设备传动部件停止时必须进行卫生工作。 5、不允许系统设备在负压下驱动和运行,除静电设备的另一点与接地点之间的大电阻不得大于3欧姆。 6、严禁与乙炔接触的任何设备,管道和阀门使用铜,银,汞和其他材料。禁止使用银焊条或铜焊条进行焊接,水银压力表必须装有隔离液。 7、严禁使用钢铁材料撞击设备和管道,以及使用电石桶以免产生可能引起爆炸和燃烧的火花。 8、更换中和塔并检查泵时,请务必戴眼镜以防止碱液溅入眼睛。 9、严格禁止将乙炔与氯气混合。在阳光或振动下会产生氯乙炔并爆炸。

1 0、所有热火都应申请热火证书,且氧含量应符合设备检查和维修的要求。 1 1、变黄和严重风化的电石不会被临时压碎。 HCl的合成工艺和原理2. 2. 2. 1 HCl的合成原理为了合成氯乙烯,首先要合成HCl。 HCl合成的反应式如下:H2 + Cl2 = 2HCl。氯化氢在常压下为无色液体,具有刺激性气味,沸点为-8 4. 9°C。它具有很强的吸水性,溶于水后会变成盐酸。它在水中的溶解度非常大。在0°C和1个大气压下,52 5. 2升可以溶解在1升水中,但是溶解度随着水温的升高而降低。湿的氯化氢具有很强的腐蚀性,因为它可以与大多数金属发生化学反应,从而腐蚀管道和设备。另外,氯化氢容易被碱性溶液吸收。该原理用于通过碱洗涤除去氯乙烯中的氯化氢。有许多获得氯化氢的方法。目前,有机化合物的副产物通常在工业上通过氯化或直接合成获得。直接合成法所用原料价格便宜,操作工艺容易,所生产的氯化氢产品纯度高。为了减少氯化氢气体中的水分,游离氯和其他杂质,可以使用盐酸解吸法生产高纯度的氯化氢。目前,直接合成法主要用于通过电石法生产VC的方法。该方法是将氯碱车间的氯气和氢气送入合成炉燃烧,生成氯化氢。 2. 2. 2. 2 HCl部分工艺流程中的原料氢从电解单元的氢输送器中送出。气罐回弹后,它从阻火器进入合成炉底部的燃烧器进行点火和燃烧。少量的O2会产生水,因此合成炉产生的气体也包含少量的盐酸。

通常,合成炉中有过量的5-10%的氢以确保完全的氯反应。如果含有未反应的氯气,则容易产生氯自由基并产生一氯乙炔。原料氯气从电解装置送至氯气干燥,并通过反冲器,然后按照一定的分子比(H2:Cl2 = 1:1.进入合成炉灯座的内管) 1),并通过灯座上的倾斜孔均匀地出来,地面和灯套中的氢混合并燃烧,燃烧时,火焰温度达到约2000°C,并散发出热量和光,正常火焰呈蓝白色,行车时应抽真空,以防止火焰熄灭合成氯化氢气体,借用熔炉车身和外套通过冷却水或散热瓦进行冷却,并且车身顶部温度可以将熔炉降低至约400-600°C,通过铸铁制成的冷却管将其冷却至100-150°C,然后通过顶盖上的冷却水箱进入石墨。氯化氢气体约40-50°C。它通过阀门控制装置从底部排出到分配表中,然后送到吸收塔中以生成盐酸。当打开和关闭合成炉时,如果氯化氢气体的纯度较低,也将发送此消息。台中的工作介质包括H2,N 2、 HCl,CO2。然后将它们依次送入石墨冷凝器,用-35℃冷冻盐水冷冻至约12℃,然后进入酸雾分离器。气相夹带的40%盐酸雾分离器内的有机硅玻璃布收集并分离泡沫,冷凝后的酸从底部进入储酸罐。从干燥机顶部排出的干净的氯化氢气体进入Nessler泵,通过分配表进行压缩,并使用泵中浓度超过93%的硫酸作为液体密封剂和润滑剂,氯化氢和硫酸企业混合器排入分离器,底部排出的硫酸流入盘管式硫酸冷却器,经管外水冷却后,被吸入纳斯勒泵使用,干燥后的硫化氢排出从顶部通过缓冲液送入氯乙烯合成装置。

1、合成炉合成炉是生产氯化氢气体的主要设备。目前,钢制合成炉在工业上得到了广泛的应用,分为空冷和水冷加夹套两种。炉顶设有防爆孔,防爆膜可以用石棉高压纸板材料制成,并用防爆孔法兰夹住。为了促进散热,合成炉通常在露天环境中运行,下部锥体上的四个凸耳安装在支架上。 2、管状石墨热交换器石墨热交换器是用于冷却或加热氯化氢或腐蚀性气体的主要设备,主要为管状和堵孔型。通过空气冷却导管后聚氯乙烯生产工艺,可用于冷却合成炉的高温氯化氢。水箱12的安装可以降低进气口,特别是上管板的温度,并且不会经历高温,并且由于材料的热膨胀系数而引起管板和管接头的密封。爆破伤害。 1、反应机理在汞催化剂存在下,乙烯与氯化氢的气相加成反应方程为:CH = CH + HCl = CH2 = CHCl + 12 4. 8KJ / mol。上面的反应实际上是异构的,由五个步骤组成。表面反应是控制阶段:乙炔和氯化氢向外扩散到碳的外表面; b。乙炔和氯化氢通过碳的微孔通道内部扩散到内表面; C。乙炔,氯化氢和汞的表面反应催化剂活化中心反应进行加成反应,生成氯乙烯。 d。内部扩散的氯乙烯通过碳的微孔通道扩散到外表面。 e。外部扩散的氯乙烯从碳的外表面扩散到气流中。混合脱水和合成系统。从乙炔装置送出的精制乙炔气体。将乙炔冷凝器预冷后,出口温度为15℃亚博代理 ,然后进入气液分离器,分离出水和气,然后进入乙炔冷凝器,将乙炔冷凝至8℃。沙封。

从氯化氢装置送出的干燥氯化氢通过HCl冷却器和乙炔通过缓冲液以调节通过流量计的分子比,在混合器中充分混合,并将温度控制在22°C以进入系列石墨冷却器,用-35°C的盐水间接冷却,混合气体中的一部分水用40%的盐酸排出,混合气体中的一部分水在气流中排出并进入串联酸雾陷阱。收集并用硅油玻璃棉将其分离,然后将气体预热至90°C,这里有一个流量计来控制串联的第一组转化器。借助于吸附在填充在管中的活性炭上的汞催化剂,合成了乙炔和氯化氢并转化为氯乙烯,氯乙烯的含量约为70%。第一组出口气体中20-30%的未转化乙炔控制在2%以下。第二组转化器填充有较高活性的新催化剂,而第一组转化器填充有较低活性的,即,旧催化剂被第二组替代。合成反应的热量被离心泵输送的约95-100°C的循环水带走。处理流程如图2-4所示。在混合脱水系统的石墨冷却器之后,还使用了先进的旋风分离器来分离酸液,然后使用酸雾捕集器进行脱酸。在合成变流器系统中亚博电子竞技 ,由于变流器的数量少,因此也存在可以串联或并联连接的过程,在单个变流器损耗的情况下可以灵活地切换这些过程。图2-4混合脱水与合成的工艺流程图2、纯化和压缩系统粗氯乙烯在高温下进行逸出的氯化汞升华,在装有活性炭的汞吸附器中除去,然后进入洗涤泡沫塔回收过量的氯化氢。

从高位水箱向泡沫塔的顶部喷洒低温水,一次接触可产生20%的盐酸。塔底部的错位流入大量的盐酸储罐,用于罐头和出口。气体通过装有塑料环的填料塔进入苛性碱洗涤塔,以除去残留的痕量氯化氢,然后被送入氯乙烯气罐。气罐中的氯乙烯通过冷碱洗涤塔进一步从痕量酸性气体中除去,然后送至前冷却器,在前冷却器中,部分水用5°C水除去,然后进入旋风分离器进行分离部分冷凝水。往复式压缩机被加压至0. 49- 0. 59MPa,机器为固体碱干燥机后,油和水被进一步除去,然后送至精馏系统。第二个水洗泡沫塔或水洗填充塔串联在水洗泡沫塔之后。当打开和关闭氯化氢时,或者当氯化氢的纯度波动很大时,使用吸收水操作,可以将含有少量氯化氢的酸性水排放到中和处理中。具体过程如图2-5所示。图2-5纯化和压缩氯乙烯3、的工艺流程图图0. 49- 0. 59MPa的粗氯乙烯从精馏系统的压缩机中送出,首先进入两个总冷凝器。使用工业用水或5°C的水进行间接冷却,以使大部分氯乙烯气体冷凝并液化,而液态氯乙烯则通过压头差进入分水器。利用密度差进行连续分层,除水后进入低沸塔,总冷凝器中的未冷凝气体进入尾气冷凝器,并与-35°C的氯化钙盐水冷凝。其缩合主要由氯乙烯和乙炔组成,它们作为回流液体返回低沸塔的顶部。通过从转炉中循环热水,使低沸点塔底部的加热釜间接加热,使蒸汽在塔板上流下,使液相中的低沸点物质汽化。

气相沿塔盘向上流动,并与塔盘上的液相交换相同的热量和质量。最后,塔顶冷凝器以5°C水作为塔顶回流液体进行冷凝,并且不可冷凝气体也从塔中通过。塔顶通过总冷凝器到达尾气以进行冷凝处理,然后氯乙烯从低沸塔的底部除去低沸点物质,由压头差送至中间槽。从尾气冷凝器排出的不可冷凝气体被尾气变压吸附装置回收后YOBET体育 ,惰性气体通过调压减压阀排出。中间罐中的粗氯乙烯经阀门减压后连续进入高沸点塔,向下流动的液相通过塔底部的加热釜,使氯乙烯组分蒸发。上升的蒸汽与塔盘上的液相交换相同的热量和质量,并将精制的氯乙烯的气相排放到塔顶。它通过顶部冷凝器与5°C水冷凝,并在塔顶用作回流。大部分气相进入成品。冷凝器,使用工业用水或5°C水间接冷却以冷凝所有氯乙烯,并利用位置差流入成品储罐。根据聚合装置的需要,使用氯乙烯气化罐中的单体气化压力来分离成品。间歇压力将身体发送到设备。在完成的冷凝器之后安装固体碱干燥器,以除去精制氯乙烯中的水分。从高沸塔底部分离并收集的1,1-二氯乙烷基高沸物质被间歇地排入高沸物质接收罐,并回收其中的氯乙烯或40-70°C由填料塔或蒸馏塔馏出。流程图如图2-6所示。图2-6氯乙烯单体2. 2. .3的精馏工艺图主要设备主要设备:泡沫塔,全冷凝器,低沸塔,高沸塔,酸雾分离器,冷却器等。 ] 2. 3. 4安全生产注意事项单体合成部分:1、 VC单体为易燃易爆物质,在空气中的爆炸范围为4-2 1. 7%。 2、 VC monomer is toxic, and the allowable indoor concentration should be less than 30mg/m3. 3、No hot fire during driving, no pressure inspection, and VC content required for hot fire when parking

老王
本文标签:氯乙烯,氯化氢,电石

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