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广西科技大学毕业设计（论文）开题报告课题名称年产3万吨PVC产品精制工段工艺设计学院生物与化学工程学院专业化学工程与工艺班级化工092学号200900601059姓名韦辉挺指导教师姚志湘（教授）2013年3月16日1.本课题的来源，选题依据：聚氯乙烯（PVC）是五大热塑性合成树脂之一，塑料制品是最早实现工业化的品种之一。可通过模压、层合、注塑、挤塑、压延、吹塑中空等方式进行加工，而且具有较好的机械性能、耐化学腐蚀性和难燃性等特点，以其低廉的价格和非常突出的性能而广泛地用于生产板材、门窗、管道和阀门等硬制品，也用于生产人造革、薄膜、电线电缆等软制品。我国聚氯乙烯(PVC)工业起步于50年代，仅次于酚醛树脂是最早工业化生产的热塑性树脂。目前，生产PVC树脂主要采用悬浮法，少量采用乳液法及本体法。现在，国内引进PVC生产技术及设备的项目有二十项左右，其中生产能力最大的两套设备是上海氯碱股份有限公司和齐鲁石化总公司的年产20万吨悬浮法PVC树脂装置，采用日本信越公司技术。北京化工二厂、锦西化工厂、福州化工二厂引进美国B．F古德里奇公司悬浮法PVC树脂生产技术，生产高型号树脂，其它还有引进美国西方化学公司的高型号树脂和釜式汽提技术及设备，法国阿托公司、前德国布纳公司、日本吉昂公司、日本钟渊公司、日本三菱公司的糊树脂生产装置和技术、法国本体聚合技术和设备等，这些技术和设备的引进，使我国PVC树脂的生产技术和水平有了很大提高，产品品种有所增加，带动了我国PVC工业的发展。我国PVC树脂的消费主要分为两大类，一是软制品，约占总消费量的37％，主要包括电线电缆、各种用途的膜(根据厚度不同可分为压延膜、防水卷材、可折叠门等)、铺地材料、织物涂层、人造革、各类软管、手套、玩具、塑料鞋以及一些专用涂料和密封件等。二是硬制品，约占总消费量的53.0％，主要包括各种型材、管材、板材、硬片和瓶等。预计今后几年我国PVC树脂的需求量将以年均约6.4％的速度增长。中国聚氯乙烯工业有着广阔的发展前景,中国地大物博、人口众多,为聚氯乙烯产品提供了广大的市场。本课题根据PVC发展趋势、实际工厂生产（参考济宁中银电化厂的PVC生产流程设计了PVC精馏工序的流程）以及所学高分子课程对PVC的了解而定的。2.本课题的设计意义：聚氯乙烯是重要的化工产品，为了合成聚氯乙烯，就要大量生产氯乙烯。通过对比综合考虑选择合理的氯乙烯合成方案，并根据工艺计算算出所需主要设备的尺寸，及氯乙烯生产条件等，最后归纳总结给出几点建议和环境的保护。设计的理论来自于大学期间对化工原理、分离工程、化学反应工程、化工热力学、化工仪表、化工设备、高分子材料等专业课的学习，以及《化学工程手册》、《石油化工数据手册》、《基本有机化学工程》等工具书。实践意义：此次毕业设计有着特殊的重要性，是对本人大学四年来学习的一次综合检验，是一次大型的将自己所学与现实的应用的一次结合，对以后的工作学习都有重要的指导意义。设计中还添加了自控部分，自己的改进建议，并综合考虑了环保问题；流程图中物料代号及设备选型都采用了新标准。3.本课题的研究现状和发展趋势3.1研究现状3.1.1生产能力我国聚氯乙烯(PVC)工业起步于50年代,，是最早工业化生产的热塑性树脂[1],第一个PVC装置于在锦西化工厂建成投产，生产能力为3000吨/年。到目前为止,我国有PVC树脂生产企业80余家,遍布全国29个省、市、自治区,总生产能力达220万吨/年。年产量在10万吨以上的厂家仅有上海氯碱化工股份有限公司和齐鲁石化总公司二家。PVC树脂生产装置的能力中以悬浮法占优势,约为194万吨/年,糊状PVC树脂约22万吨/年,共聚树脂约4万吨/年。在现有的80余家企业中,5万以上的企业约12家,总生产能力约140万吨,约占全国PVC年生产能力的63.6%;1～5万吨(不含5万吨)的企业约51家,约占全国PVC年生产能力的31.6%;1万吨以下的企业约17家,约占全国PVC年生产能力的4.8%。浙江省除1家企业生产能力在万吨以下,其余2家生产能力在1～5万吨。开工率约80%。表2-1我国历年聚氯乙烯产量表年份2003200420052006200720082009产量（万吨400503670824972882915.5表2-2近几年我国聚氯乙烯供求状况项目年份2001200220032004200520062007产能/万吨350497608.766497212841429产量/万吨288388.8400.7503670824972进口量/万吨250.8217220.5200.2130145.2125出口量/万吨3．601.932.281.7111.8649.9085表观消费量/万吨535.2553.94613.87701.69756.14919.1411123.1.2生产工艺及设备情况目前引进PVC生产技术及设备的项目总共有20项左右,其中最大的两套设备是上海氯碱股份有限公司和齐鲁石化总公司的年产20万吨悬浮法PVC树脂装置,采用日本信越公司技术;北京化工二厂、锦西化工厂、福州化工二厂引进美国B.F古德里奇公司悬浮法PVC树脂生产技术,生产高型号树脂;其它还有美国西方化学公司的高型号树脂和釜式汽提技术及设备,法国阿托公司、德国布纳公司、日本吉昂公司、钟渊公司、三菱公司的糊树脂生产装置和技术、法国本体聚合技术和设备等,这些使我国PVC树脂的生产技术和水平有了很大的提高,品种增加。3.1.3聚合工艺1977年以前,我国氯乙烯都采用乙炔法生产。1977年北京化工二厂从德国引进乙烯氧氯化法生产装置,目前我国乙烯氧氯化法已占总生产能力的33.37%。展望未来,我国将大力发展氧氯化法生产PVC,逐步改造电石乙炔为原料的生产企业,淘汰规模小、工艺落后、能耗高、产量低、污染严重的企业。氯乙烯的聚合方法，仍然为传统的溶液聚合、本体聚合、乳液聚合和悬浮聚合。每种聚合方法，由于其本身技术改进和客观需要变动，应用范围常有不同。(1)悬浮聚合悬浮聚合是单体以小液滴状悬浮在水中的聚合方法。单体中溶有引发剂，一个小液滴就相当于一个小本体聚合单元。悬浮聚合体系一般有单体、油溶性引发剂、水、分散剂四个基本组分组成。悬浮聚合以其生产过程简易，便于控制，便于大规模生产，产品的适应性比较强，因此还是聚氯乙烯的主要生产方式，生产量约占总量80%。(2)本体聚合本体聚合是单体(或原料低分子物)在不加溶剂以及其它分散剂的条件下，由引发剂或光、热、辐射作用下其自身进行聚合引发的聚合反应。本体聚合不用水和分散剂，聚合后处理简单，产品纯度较好，应当有个美好前景，由于聚合过程中搅拌和传热的难题，一直到70年代才有法国ATO公司的成就得到解决，本体聚合生产装置才在欧美简历，其生产能力约占总产量10%以下。(3)乳液聚合简单的说，单体在水中分散成乳液状态的聚合，称作乳液聚合。传统乳液聚合的基本配方由单体、水、水溶性引发剂和水溶性乳化剂四组分构成。乳液聚合创建较早，产品的聚合及后处理过程较为复杂，生产成本较高，所以发展不快。(4)溶液聚合溶液聚合就是将单体和引发剂溶于适当溶剂中,在溶液状态下进行的聚合反应。溶液聚合是高分子合成过程中一种重要的合成方法，其产品用于金属涂料及非多孔性涂料，用量不大。3.2．发展趋势近年来,我国塑料加工业对PVC的需求量越来越大。目前我国PVC树脂产量尚不能满足市场需求。1998年表观消费量达310万吨,主要消费领域:①农业:农用输水管、喷滴灌管、农具制品、农膜等,消费比例15.5%;②日常生活用品:塑料凉拖鞋、玩具、桌布、箱包人造革,消费比例30.4%;③建筑业:给排水管材及管件、门窗用异型材、墙纸、地板、楼梯扶手,占24.6%;④包装业:各种薄膜、片材等,占19.5%;⑤其它领域:工业用PVC电缆料、工业用板材,占10%。从制品情况看,在90年代改变了以前一直以软制品为主的加工制品,PVC硬制品的比重已从90年代初的25%提高到1998年40%左右,预计到2000年PVC软、硬件制品比例将各占50%。表2-3今年我国PVC树脂消费情况年份项目1992年1993年1994年1995年1996年1997年1998年表观消费量（万吨）128.76148.51165.49193.61207.57266.42310.12消费增长率（%）——15.3411.4416.997.2128.3516.40根据全国化学建材协调组主持制订的《国家化学建材产业“十五”计划和2015年发展规划纲要》,2005年,建筑排水管道70%采用塑料管、电线套管80%采用塑料管、建筑雨水管50%采用塑料管,城市排水管道30%采用塑料管,塑料门窗的市场占有率达20%,其中采暖地区塑料门窗占有率达50%以上,其它有建筑节能要求的地区塑料门窗应用比例不低于35%,据预测,到2010年仅化学建材业对PVC树脂的需求量就达200万吨。电子电器工业中PVC电缆料、电器联接件以及仪器设备壳体等对PVC的需求量将有较大幅度的增长,达100万吨。此外包装、农业、汽车、医疗、日常生活用品等领域对PVC的需求量也将有较大幅度的增长。目前国内PVC树脂生产仍以通用树脂为主,专用均聚和共聚树脂以及化学改性的树脂品种较少,根据国内PVC生产能力及产量不断增加,而应用领域相对较窄的实际情况,应努力开发专用树脂和共混专用料,生产出易于加工、性能优良的专用料是PVC工业发展的方向。4.进度计划与应完成的工作第1~3周：查资料文献，选择生产方法，确定工艺路线，写出开题报告；第4~10周：说明书撰写第11~13周：绘图及说明书修改第14周：答辩。5主要参考文献、资料[1]邴涓林,李承志.2008年中国PVC产业动态及分析[J].聚氯乙烯,2009,37（5）:1-14.[2]薛之化.国内聚氯乙烯生产技术的进展[J].中国氯碱,2005,（5）:1–9.[3]薛之化,发展PVC工业的可行性研究,聚氯乙烯,2005,（2）:12.[4]谭恺,刘岭梅.悬浮法VCM聚合生产的新经验[J].聚氯乙烯,2006,344:14-15.[5]《化工原理》上册夏清、陈常贵主编，天津；天津大学出版社．2007.1[6]《化工工艺设计手册》上册/国家医药管理局上海医药设计院编-2版——北京：化学工业出版社，1996.1[7]《化工工程手册》第1篇，化工基础数据/《化工工程手册》编辑委员会，北京；化学工业出版社。1989.10．[8]《分离工程》/叶庆国主编——北京；化学工业出版社．2009.1[9]《石油化学基础数据手册》卢焕章等编著，北京；化学工业出版社。1982.2[10]《化工工程手册》第13篇，气液传质设备，《化工工程手册》编辑委员会，北京；化学工业出版社。1989.10．[11]《化工原理》下册夏清、陈常贵主编，天津；天津大学出版社．2007.1[12]化工设备机械基础/董大勤编——化学工业出版社．2002.12[13]化工原理课程设计．贾绍义，柴诚敬主编．天津：天津大学出版社．2002.8