年产10万吨PVC树脂工程项目报告（工厂设计）
工厂设计 年产10万吨PVC树脂工程项目报告 设计者：闵力珍2014141431145 施凯文2014141431174 彭建涛2014141431154 2017年12月--2018年1月 目录 第一章 综述 4 一 PVC的简述 4 二 PVC的分类 4 三 PVC市场发展现状及趋势 5 第二章 项目总况 11 第三章 产品方案 12 一 产品简介 12 二 方案的选择 12 第四章 工艺技术 15 一 工艺技术方案 15 二 工艺流程 16 三 主要设备选择 10 四 全厂物料平衡方案 20 第五章 建厂条件和厂址方案 22 第六章 公用工程和辅助设施方案 25 一 总平面布置 25 二 工厂运输 25 三 给排水 26 四 供电、电讯 26 第七章 经济衡算 27 一 技术经济分析概述 27 二 主要物料经济指标 27 三 投资估算 27 四 销售收入、税收和利润 28 第八章 工艺设计说明书 30 一 氯乙烯悬浮聚合反应的特征 30 二 PVC生产工艺过程 30 三 工艺影响因素 31 四 悬浮聚合工艺条件分析 32 五 聚合工艺条件 33 六 汽提工序 34 七 干燥工序 36 八 产物分析改进（白度） 38 第九章 厂房布局分析 42 一 聚氯乙烯生产存在的火灾危险性分析 42 二 安全对策分析 42 第十章 总结与展望 44 一 循环经济发展模式的挑战和思考 44 二 创新能力的挑战和思考 45 附录 47 附1. 汽提操作及干燥工艺流程：
47 附2. 汽提塔结构：
48 附3. 悬浮聚合工艺流程：
49 附4. 总图平面布置图: 50 第一章 综 述 一、PVC的简述 聚氯乙烯是一种使用一个氯原子取代聚乙烯中的一个氢原子的高分子材料，是含有少量结晶结构的无定形聚合物。PVC为无定形结构的白色粉末，支化度较小，相对密度1.4左右，玻璃化温度77~90℃，170℃左右开始分解，对光和热的稳定性差，在100℃以上或经长时间阳光曝晒，就会分解而产生氯化氢，并进一步自动催化分解，引起变色，物理机械性能也迅速下降，在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。
PVC是三十年代初实现工业化的。从三十年代起，在很长的时间里，聚氯乙烯产量一直在世界塑料用量中占居第一位。六十年代后期，聚乙烯取代了聚氯乙烯。现聚氯乙烯塑料虽退居第二位，但产量仍占塑料总产量的四分之一以上。由于其优异的阻燃性，颜色鲜艳，耐腐蚀，经久耐用，优良的耐热性，韧性，延展性好，易成型，无毒，无污染，保存时间长和良好的电绝缘性等特点，PVC打的发展具有极大的价值和利用率。目前，PVC合成材料已广泛应用于工业，农业，汽车，家电，包装，电力，医药，建材等领域。
二、PVC的分类 根据应用范围的不同，PVC可分为：通用型PVC树脂、高聚合度PVC树脂、交联PVC树脂。通用型PVC树脂是由氯乙烯单体在引发剂的作用下聚合形成的；
高聚合度PVC树脂是指在氯乙烯单体聚合体系中加入链增长剂聚合而成的树脂；
交联PVC树脂是在氯乙烯单体聚合体系中加入含有双烯和多烯的交联剂聚合而成的树脂。
根据氯乙烯单体的获得方法来区分，可分为电石法、乙烯法和进口（EDC、VCM)单体法（习惯上把乙烯法和进口单体法统称为乙烯法）。
根据聚合方法，聚氯乙烯可分为四大类：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。悬浮法聚氯乙烯是产量最大的一个品种，约占PVC总产量的80%左右。悬浮法聚氯乙烯按绝对黏度分六个型号：XS-1、XS-2……XS-6；
XJ-1、XJ-2……、XJ-6。型号中各字母的意思：X-悬浮法；
S-疏松型；
J-紧密型。
三、PVC市场发展现状及趋势 当前，我国PVC树脂消费主要集中在华南和华东两个地区，广东、浙江、福建、山东和江苏等省份的消费合计约占全国总消费量的70.0％ 。其中，广东和福建的市场需求量最大，但生产能力不足，进口PVC树脂所占比例较高；
华东地区中的江苏、山东和浙江PVC树脂加工业比较发达，三省的消费量约占国内总消费量的34.0％ ；
华北地区产销基本平衡。今后，随着中西部地区开发力度的加强以及大规模基础设施的兴建，中西部PVC树脂的消费量将会逐渐增加。
聚氯乙烯树脂行业属于基础型和能源密集型产业，受需求和能源价格影响较大，同时又是基础化工原料，因此与经济发展关联也非常紧密。从 2012 年的情况来看，由于国内聚氯乙烯树脂产能仍不断减少，而下游需求增长相对缓慢，加之出口受阻，进口增加，因此国内聚氯乙烯树脂企业整体开工率不高，产能闲置数量较大，市场价格也始终保持中低位徘徊，价格波动区间减小，另外，聚氯乙烯树脂期货的上市在一定程度上增加了聚氯乙烯树脂市场价格波动的不确定性。我国聚氯乙烯树脂行业处于一个较为艰难的整合期，将有多种因素影响到我国未来聚氯乙烯树脂的发展。
目前我国的PVC行业的供需平衡已发生改变，由于最近几年房地产的走势低迷，PVC先进技术的发展，以及市场的滞后性等影响，导致PVC生产厂家盲目估计市场形势，现在PVC行业处于供大于求的现状。在这种情况下，PVC行业内的竞争将会更加激烈，这将促进PVC企业的兼并重组，一部分产率低，耗能高，污染严重的企业和装置将被替代和取消。面对激烈的竞争，PVC的技术革新仍然是行业内最重要的突破，高利用率、低污染的生产工艺将在未来的竞争中占到先机。经过竞争与合并，中国的PVC行业将出现几个具有国际竞争力的世界巨头企业，并且全面提高中国PVC在国际的竞争力和影响力。
到2015年，经过产业政策调控，市场引导，原料路线、工艺技术改造，企业整合，力争使我国氯碱生产企业规模、集中度、竞争力水平有较大提高。“十二五”末，我国聚氯乙烯产量达到1500万吨，年均增长8%。努力做好氯碱平衡，提高有机氯产品比例，满足市场需求。
我国聚氯乙烯产业问题 随着中国经济发展步入新常态， 传统的发展模式和增长方式难以为继， 中国聚氯乙烯行业发展也随之进入新常态。
PVC生产路线多元化，产品结构和发展模式单一 ， 汞污染防治等重大问题都对企业发展带来巨大挑战，也在一定程度上增加了电石乙炔法聚氯乙烯发展的不确定性。只有深刻分析和正确认识这些问题，才能尽快适应新的发展环境，主动作为，变挑战为机遇，为企业赢得新的发展空间。
1 聚氯乙烯生产路线多元化的挑战和思考 煤制烯烃技术的快速发展，加之美国页岩气爆发式增长、中东乙烷制乙烯规模的扩大以及低油价时代的来临，乙烯原料的低成本、多元化必将带来PVC 生产路线的多元化，使电石乙炔法 PVC 的竞争环境更加复杂。
以美国页岩气和中东地区富含乙烷天然气产业的快速发展为代表， 使得这些地区成为世界上乙烯生产成本最低的地区，其生产成本仅为石脑油裂解制乙烯生产成本的 30%~50%。日本信越公司在美国的工厂抓住这一机遇，改变了外购氯乙烯单体的发展模式，不断向 PVC 生产的上游挺进，已逐步形成乙烷裂解制乙烯-氯乙烯-聚氯乙烯产业链。以这种发展模式为特征的美国 PVC 行业在国际上的竞争力已经明显增强。长远来看，廉价的乙烯或衍生品进入中国市场将会对国内 PVC 行业产生一定的冲击。
煤制烯烃技术的发展已经对电石乙炔法 PVC形成了现实的挑战。与传统石脑油裂解制烯烃技术相比，煤制烯烃的竞争力已经在聚烯烃领域得到了市场的检验，是具有发展潜力的，但这不能简单地复制到PVC 行业。如果使用煤制烯烃工艺来发展PVC，其与电石乙炔法 PVC 相比是很难具备竞争优势的。据测算，两种工艺在煤炭资源消耗、能源效率、二氧化碳排放等方面基本相当，但在水资源消耗、投入产出比、生产成本方面，电石乙炔法工艺明显优于煤制烯烃工艺；
在水资源消耗上，电石乙炔法工艺仅为煤制烯烃工艺的 50%，这一发展优势对富煤缺水的西部地区尤为重要；
在生产成本方面，由于乙炔具有更高的反应活性，其转化成本明显低于乙烯。一般认为乙炔成本与乙烯成本控制在 1.50∶1.0 区间内，乙炔化工具有明显的成本竞争优势。在煤炭价格相同的情况下，电石法制乙炔的生产成本与煤制烯烃的生产成本基本相当，两者的比值远低于 1.50∶1.0，并且煤炭价格越低，电石乙炔法工艺的优势越明显。因此可以确切的说，在中国煤炭资源丰富且价格低廉、水资源匮乏的西部地区，电石乙炔法 PVC 仍然是 PVC 产业发展的最优路线。从未来发展态势看，随着氧热法和蓄热式等电石生产新技术的突破 ，电石炉尾气用于生产高端化学品技术的实现，电石乙炔法 PVC 工艺的经济性仍有进一步提升的空间。当然也不能否认，电石乙炔法 PVC 工艺还存在着一定程度的汞污染和人均劳动生产率偏低的关键瓶颈问题，但这些问题都可以在发展中逐步得到解决。以同等规模的全流程装置计，电石乙炔法工艺人均产值不到煤制烯烃法工艺的 50%。通过推进装置大型化、提高自动化、智能化水平，劳动生产率偏低的问题会得到明显提升。低汞化是过程、无汞化是方向，从目前技术发展的态势看，电石乙炔法 PVC 的汞污染问题是完全可控的， 也是最终能够得到彻底解决的。
2 聚氯乙烯产品差异化、 高端化的挑战和思考 聚氯乙烯性价比优越，优缺点明显。以PVC树脂为基料和增塑剂、稳定剂、改性剂等多种助剂混合经塑化、成型加工而成的聚氯乙烯塑料应用广泛。不同的应用领域对PVC树脂和加工有不同的内在需求，这种不同的内在需求是产品差异化发展的基础。在差异化、高端化发展方面，中国PVC生产企业与国外企业相比仍有较大差距。以日本信越公司为例，信越公司的PVC树脂牌号多达四百多个，其中PVC树脂牌号42个，配混料牌号360多介。在PVC树脂牌号方面， 信越公司能够根据用户需要，采用不同工艺条件和配方体系，生产出性能和用途不同的子牌号，很好的满足了客户需求。例如信越公司PVC均聚物树脂平均聚合度为 650~750，K 值为57~59（相当于国标SG8），至少细分了TK-700A、TK-700Q、TK-700W 三个子牌号，用于不同的硬质透明薄膜、板材、管件、地板等领域。据资料显示，全球 PVC 类树脂牌号（包括配混料）多达三千多种，发达国家特种树脂占比 12%，中国 PVC 树脂牌号仅100多种，特种树脂占比远低于发达国家。国内绝大部分聚氯乙烯生产企业基本只生产国标中界定的SG1-SG8 若干型号树脂，最为常见的SG5，产量占据国内PVC产量的70%以上，其他主要以SG3、SG7、SG8为主。中国PVC企业还没有根据用户的实际需求进一步细分牌号，大部分聚氯乙烯生产企业判定树脂优劣的标准是国标，而不是客户的实际需求和期望。
聚氯乙烯材料的性能不仅仅取决于聚氯乙烯树脂，还强烈的依赖其加工过程，只有与下游紧密结合，才能确保PVC材料发挥出其应有性能。世界大部分知名PVC生产企业或多或少介入到下游加工过程。台塑公司除了向市场上销售一部分树脂外 ，自身延伸下游加工产业链，其管材、薄膜、片材等下游产品的总产量很大。日本信越公司除发展一部分配混料外，主要通过与下游加工商形成战略联盟来推进下游一体化发展。欧洲PVC企业更加重视发展配混料，通过聚合和配混技术的相辅相成来推进PVC产业的不断发展。
通过搭建与下游一体化的发展模式，能够使PVC树脂生产企业提高对下游加工的掌控力，较早了解市场需求与发展趋势，主动引领新的需求，降低企业经营波动，推动PVC树脂消费扩张，赢得更大发展空间。中国聚氯乙烯树脂生产企业与下游加工企业存在严重脱节的现象。近年来，虽然国内聚氯乙烯树脂的产品质量不断提升，但树脂质量的提升并没有充分体现在PVC制品质量的提升上。聚氯乙烯下游加工企业以中小民营企业为主，采取各种举措低价恶性竞争，甚至不按产品标准组织生产，PVC制品质量低劣，市场形象严重受损。
以PVC塑钢门窗为例，虽然隔热保温、隔音效果明显优于铝合金门窗，质量过关的塑钢门窗抗风压也没有问题，但国内PVC塑钢门窗的实际情况是质量普遍不高，内部钢衬和五金件不过关，越来越失去中、高端客户的支持。造成这一问题的原因并不是 PVC 材料不可克服的内在缺陷，而是市场长期不规范竞争、制品标准不高、加工企业素质偏低等外在因素。如果PVC树脂生产企业不积极主动作为，在管材等其它PVC大宗应用领域这一问题也会加剧。市场竞争不进则退，可替代产品发展的越快，PVC的需求萎缩的现象越明显，这是中国 PVC 产业未来发展的巨大隐患。
中国PVC树脂生产企业应该更多的与下游企业实现协同发展，共同推进实现产业链价值的最大化。针对下游制品的特定需求，如果能够在PVC聚合过程中，通过工艺和配方优化等技术手段加以实现，大多情况下在成本和效果上都将明显优于在加工过程中的投入。
与互联网的深度融合可以实现与下游客户的零距离，为推进PVC树脂差异化发展提供了巨大的发展空间。总之，通过积极推进差异化、高端化发展，对稳定传统市场，积极拓展新兴市场，激发PVC有效需求意义重大，这是中国PVC树脂生产企业和下游加工企业共同的使命和责任。在推进与下游加工业深度融合的过程中，也有利于PVC生产企业积极发展生产性服务业，推进自身不断向产业价值链中高端迈进。
3汞污染防治的挑战和思考 电石乙炔法聚氯乙烯是中国用汞量最大的行业，用汞量占中国用汞量60%，占世界用汞量30%。
2013年10月10日在日本熊本市举行的联合国环境规划署国际会议上通过了《关于汞的水俣公约》。2016年8月31日中国政府向联合国交存《关于汞的水俣公约》批准文书，成为公约第三十个批约国。在《关于汞的水俣公约》中，中国电石法聚氯乙烯工艺作为可接受用途，未设淘汰年限，但提出了 6 点具体要求：a.到 2020 年，乙炔法聚氯乙烯单位产品的汞使用量比 2010 年下降 50%；
b.采取措施减少对原生汞矿的依赖；
c.控制汞的排放和释放；
d.支持无汞催化剂和工艺的研发；
e. 在缔约方大会已证实的基于现有工艺的无汞催化剂在全球范围内均可获取，且在技术和经济可行 5 年之后，不允许使用汞；
f.向缔约方大会报告替代技术进展情况和淘汰汞使用所作出的努力。从目前技术发展情况看， 低汞触媒、高效汞回收等技术已经成熟并且开始得到大范围的推广应用，正常履约是没有问题的。正常履约是企业和行业发展的底线，也是中国电石乙炔法聚氯乙烯未来发展的根本保证。
在推进履约的过程中，中国聚氯乙烯行业和企业应该重点做好2项工作：一是通过搭建低汞触媒的生产、应用到高效回收循环利用的封闭式体系，尽快建立基于电石乙炔法聚氯乙烯全生命周期的汞平衡模型。这个模型的建立，可以很好的揭示出中国聚氯乙烯行业是用汞大户，绝非汞污染大户，与其它涉汞行业相比，聚氯乙烯行业的汞污染完全是可控的。同时聚氯乙烯生产企业要高度重视汞污染防治工作，尤其是废汞触媒合法、合规的处置工作，任何一个环节的疏漏都可能会引发公众事件，极大损害聚氯乙烯行业的整体形象；
二是坚持“低汞化是过程、汞平衡是关键、无汞化是目标”的基本思路，加大无汞触媒及成套工艺的研发力度。在无汞触媒的开发上，新疆天业集团研究院已经建立了以企业为主体的 “政产学研用”开放式研发平台，集中了国内众多的科研院所联合攻关，形成了国内领先的创新团队和创新成果，一些成果已经进入了工业性试验阶段。国内其它一些企业也在积极推进无汞化试验，开发无汞触媒已经是当前行业发展的热点技术。但在推进无汞化过程中，应注重坚持以下原则：（1）技术和经济性相结合的原则。从技术角度看，尤其是以贵金属为代表的无汞催化剂的研发已经取得了重大进展 ， 但是否具有经济可行性，是否能够被产业界接受，必须经过一个完整的催化剂工业应用过程来验证，这个验证环节必须包括工业催化剂的批量制备、 催化剂的工业性应用试验、催化剂的回收等关键环节，甚至还包括对PVC 树脂质量影响的评价。同时由于聚氯乙烯生产路线多元化，作为电石乙炔法聚氯乙烯路线能够向下游转移成本的空间有限，这为无汞触媒技术的工业化应用增加了难度，因此无汞触媒的开发及应用是一项长期而艰巨工作；
（2）加强管理和协调。无汞触媒的开发和应用涉及到中国聚氯乙烯行业的核心利益，如果企业各自为战，失去有效控制，易造成行业发展的被动， 因此在这一领域应加强统一的管理和协调，将控制行业风险置于重要地位。在做好各自知识产权和应有权益保护的前提下， 加强企业间的横向联合，发挥各自优势，集中资源办大事。
只有将无汞化的话语权和主导权牢牢掌控在聚氯乙烯生产企业和行业手中，不被他人所牵制，无汞化的风险才能得到有效的控制；
（3）无汞化会加快企业优胜劣汰的步伐。无汞催化剂价格昂贵，过程损耗控制要求非常严格，对企业工艺、设备及管理提出了很高要求，催化剂消耗的差异对聚氯乙烯生产成本影响较大，一些资金实力差、生产成本高、技术管理水平落后的企业必将在无汞化进程中被淘汰， 优胜劣汰对行业长久有序发展是有利的。
第二章 项目总况 项目名称：年产10万吨PVC树脂 拟建地址：重庆涪陵区龙桥工业园区 主办单位：川大高分子MSP小组 负 责 人：闵力珍、施凯文、彭建涛 负责事项：物料衡算及后处理（闵），工艺流程及流程图（施），设计制作（彭）。
第三章 产品方案 一、产品简介 主要生产两种类型的PVC制品：
（1）软制品。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剂等。 （2）硬制品。主要包括门窗、各种型材和管材、硬片、瓶等。
二、方案的选择 1、聚合方法 氯乙烯聚合方法，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的变动，应用范围常有不同。
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PVC的主要生产方式，生产量约占总量80％。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相传热的难题，一直到70年代才由法国ATO公司的成就得到解决，本体聚合的生产装置才在欧美国建立，其生产能力约占总产量10％以下。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。近年来，由于人民生活急需的某些领域，如壁纸、地板革、化学防水高，以及汽车内体等需求量迅速增加，对于其树脂的需求量也有所增加，其产量约占总产量10％。至于溶液聚合，其产品用于金属涂料及非多孔性涂料，用量不大。
因此，我们拟选用悬浮聚合方法。
悬浮聚合技术：
悬浮聚合是一种成熟的工艺，典型的悬浮聚合过程是向聚合釜加入无离子水和悬浮剂，再加入引发剂后密闭聚合釜，真空脱除釜内空气和溶于物料中的氧，然后加入单体氯乙烯之后开始升温、搅拌，反应开始后维持温度在50℃左右，压力在0.88~1.22MPa，当转化率达到70%左右开始降压，在压力将至0.13~0.48MPa时即可停止反应。聚合完毕抽出未反应单体，浆料进行汽提，回收氯乙烯单体。汽提后的浆料进行离心分离，当聚氯乙烯含水量降至25%时，再送入干燥器干燥至含水量为0.3%~0.4%，过筛后即得产品，生产工艺流程为：
蒸汽 热空气 离心分离 浆料汽提 悬浮聚合 氯乙烯单体、无离子水 产品 干燥 引发剂、助剂 2、 引发剂的选择 在氯乙烯悬浮聚合中，引发剂的选择对调节聚合反应速率非常重要。选用的引发剂需考虑的因素包括适当的活性、溶解性、PH值、粘釜性、毒性、储存安全性、其他助剂的相互作用以及价格等。引发剂要求与聚合物有较好的相容性，因此溶解性是选择引发剂的一个重要条件。过氧化物水溶性的大小直接体现为聚合过程粘釜程度的轻重，对于不溶于水的单体宜选用油溶性引发剂。衡量引发剂引发和分解活性的指标主要是分解速率常数或引发剂的半衰期，根据聚合温度选择活化能和半衰期适当的引发剂，使自由基形成速率和聚合速率适中。如果引发剂的分解活化能过高或半衰期太长，则分解速率太低，将使聚合时间延长。但如果活化能过低或半衰期过短，则引发过快，温度难以控制，有可能引起爆聚；
或引发剂过早分解结束，在低转化率阶段即停止聚合。一般应选用半衰期与聚合时间同数量级或相当的引发剂。
引发剂 分解温度（℃） 半衰期（h） T1/2=10h T1/2=1h 50℃ 60℃ 70℃ AIBN 64 82 74 17.5 4.5 LPO 61 79 50 12 3.2 BPP 55 74 20 5.5 1.6 ABVN 47 64 6.5 1.7 0.47 IPP 45 61 4.5 1.1 0.3 DCPD 44 60 4.1 1.0 0.27 TBCP 43 59 3.9 0.9 0.25 ACSP 32 44 0.3 2.0(40℃) 1.3(30℃) 引发剂的半衰期 3、 分散剂的选择 分散剂具有降低界面张力和有助于液滴分散、减弱液滴聚并的双重作用。工业生产多采用高分子保护胶体做分散剂，如羟丙基甲基纤维素（HPMC）、聚乙烯醇（PVA）是常用的分散剂。单一分散剂很难满足上述双重作用的要求。为了制得颗粒疏松均匀，粒度分布窄，表观密度合适的PVC树脂，往往采用两种以上的分散剂复合使用，甚至添加少 量表面活性剂作为辅助分散剂。
一般分散剂水溶液的表面张力与VCM间的界面张力越小，VCM液滴分散得越细，越易形成较细的颗粒。分散剂的保护能力越强，所得的PVC颗粒越紧密，孔隙率越小，粒间聚并较困难易形成亚颗粒树脂。
第四章 工艺技术 一、工艺技术方案 单体等主要原料规格 项目 指标 项目 指标 单体：
氯乙烯纯度，％ 乙炔含量，％ 乙醛含量，ppm 高沸物含量，ppm 铁含量，ppm ≥99.5 ≤0.001 ≤10 ≤100 ≤10 PVA 醇解度（DH）,% 聚合度（DP） 乙酰基含量，％ 78～89 1700～2000 11～22 AIBN 纯度，％ 含氮值，mL/mg 熔点 98 ≤14.5 50℃升华，102～104℃分解 软水 pH值 氯离子(Cl－)含量，ppm 7～8 ≤5 明胶：
熔点（恩氏粘度），Eº 熔点，℃ pH值 10％溶液冻胶强度，g ＞10（一级食用） 26 5.5～6.5 ≥400 过氧化二碳酸二异丙酯：（IPP）：
纯度，％ 熔点，℃ 分解，℃ ≥97 8～10 35～50 其他添加剂包括硫化钠、磷酸、有机锡、碳酸氢钠、硬脂酸钙等，根据生产树脂的类型和工艺要求选用。缓冲剂：NH4HCO3；
热稳定机：有机锡；
抗氧剂：有机锌；
链转移剂：疏基乙醇；
消泡剂：聚醚；
终止剂：ATSC。
PVC生产配方 组分 型号 XJ-1 XS-1 XJ-2 XS-2 XJ-3 XS-3 XJ-4 XS-4 XJ-5 XJ-6 单体，kg 5000 5000 5000 5000 5000 6000 水，m3 ，XJ/XS 6/7.5 6/7.5 6/7.5 6/7.5 6.5 6.5 AIBN，kg 4～6.5 3.5～6 3.5～5.5 3.0～5.0 2.5 2.5 明胶或PVA，kg 6.0 6 6 6 6 6 PVC悬浮聚合助剂用量 助剂 作用 用量，％ 实际用量 NA2S 水相阻聚剂 0.001～0.005 50～250g H3PO4 NaHCO3 缓冲剂 0.001～0.002 100～150mL 有机锡 热稳定剂 0.01 500g 硬脂酸钙 调节表面张力整粒作用 0.01 500g 二、 工艺流程 （1）经过计量的单体（新鲜氯乙烯和回收氯乙烯）和脱离子软水在压力泵的作用下注入聚合反应釜中，单体在分散剂和搅拌作用下形成一定粒径的液滴。加入引发剂后，通过向聚合釜夹套加入蒸气升温，使引发剂受热分解成自由基，引发单体聚合而形成一定分子量的树脂。在聚合过程中，为生产确定型号的树脂，需要严格地控制聚合温度，通过调节夹套循环水和釜内挡板水流量，釜内的聚合反应热在热传导作用下不断地移至釜外，确保釜温恒定。
（2）经过一定时间的聚合反应后，反应体系混合物经过单体回收槽，单体通过一系列工序回收，反应产物经混合槽后进入后处理工序。
（3）汽提工序：聚合来的PVC浆料通过自动调压进入出料槽，经倒料泵、浆料振动筛除去大块PVC后进入混料槽。混料槽中的浆料经过进料泵送至螺旋板换热器，与汽提塔出来的热浆料进行热交换，升至一定温度进入汽提塔。进入到汽提塔进料板上的浆料在每层塔板上折流流动，充分与自下而上从塔板筛孔上升的蒸汽进行传质传热，达到沸腾状态，经溢流堰从下料管流到下一层塔板上。浆料中的VCM被上升的蒸汽脱除出来，与蒸汽一同引到塔外，经塔顶冷凝器冷凝，未被冷凝的VCM由水环真空泵送至回收大管进入回收气柜。充分脱除了VCM的热浆料从汽提塔第一块塔板出来，由浆料泵送至螺旋板换热器与进塔浆料进行热交换，浆料被冷却后送至离心槽，然后去离心干燥。
（4）干燥工序：由汽提工序来的浆料进入离心槽后，经离心浆料泵送至离心机。分离出的母液水回收利用，湿基物料直接进入破碎机或先经搅拢再进入破碎机。经破碎后的湿物料均匀加入干燥床前部，由空气吸入筒来的清净空气经空气预热器（用母液水预热）预热到一定温度后进入空气过滤器，然后由干燥鼓风机经空气加热器（蒸汽加热）升至一定温度后送入干燥床底部风室。物料在干燥床内被热风吹起呈流化沸腾态，物料与热风进行传质传热，同时干燥床内的内热管通有蒸汽或热水与湿物料进行传热，物料的水份被脱除出去。床内的湿热空气 从床顶部由干燥器引风机引出，经旋风分离器后排入大气，被分离下来的固态物料回至干燥床。物料在干燥床内沸腾，达到一定高度时从床末端溢流口流出，经旋转加料器由一次输送风机引至旋风分离器，分离下来的物料经旋转加料器、冲板流量计送至成品振动筛，筛分后由下料器送至二次输送管线，由二次输送风机（罗茨鼓风机）送至成品料仓，进行包装入库。
三、主要设备选择 国内外PVC聚合釜的参数 氯乙烯聚合釜结构及主要尺寸 聚合釜 釜体 桨叶 挡板 D H H/D 型式 d b 层数 n 型式 枚数 KB 信越127m3釜 4200 7900 1.88 二叶平桨 2070 203 3 87～91 平板56° 1 0.021 许尔斯公司200m3釜 三叶后掠式 1 上档板（可调） 4 国产80m3釜 4000 5000 1.25 三叶后掠式 2000 400 1 80 D型 4 国产30m3釜（I型） 2600 5400 2.08 斜桨+螺旋桨 2000 400 6 134.5 圆管 8 0.09 国产30m3釜（II型） 2600 5400 2.08 三叶平桨 1050 150 2 115 圆管 8组 0.21 国产13.5m3釜 1600 6150 3.85 斜桨 700～ 800 120 4～6 ～200 无 国产14m3搪瓷釜 2000 3700 1.85 三叶后掠式+斜桨 2 185 指形 1 本设计采用105m3全流通内夹套PVC聚合釜，此聚合釜是在充分消化吸收西方乙烯化学公司（EVC）的100m3外夹套PVC聚合釜的基础上设计、研发出来的新产品，采用应力分析设计方法设计，筒体部分采用内夹套结构，上下封头部分采用半管外夹套结构。搅拌系统采用底入式搅拌，桨叶采用四叶平桨。设备内直径ID=4260mm,筒体切线长度5940mm，长径比为1.39；
上封头ID4360标准椭圆封头；
下封头ID4260标准椭圆封头。其中釜顶冷凝器的换热面积达到210m2。由北京新安化工配合工艺技术，在设计上充分吸收各种型式聚合釜先进技术和使用经验，设备总体技术达到国际先进水平，特别是内夹套技术，可用于生产各种型号的悬浮法PVC树脂，并实现全过程制动化控制。
该型釜的主要技术指标：
1、单釜生产设计能力为4.0万吨／年 2、全流通内夹套结构，内夹套的传热系数为外夹套的140% 釜体内壁电解抛光，抛光精度Ra0.1微米 3、机械密封使用寿命12000小时以上，泄漏量小于5ml/h 釜体内表面采用电解研磨抛光，表面粗糙度Ra值小于等于0.1，与介质接触的内件 表面，表面粗糙度Ra值小于等于0.2微米。
聚合釜结构 聚合釜相关数据 四、全厂物料平衡方案 在本次设计中，目标年产为100000吨，设计中采用聚合釜为105m3,操作周期为5小时，聚合时间4小时，生产时间为330天，总计7920小时（PVC聚合釜反应生产周期24h） 每天生产PVC量 100000(330)=303030kg/) 设总收率为94% 每天投入VCM量为 303030kg/)0.94=322373kg/) 投入VCM的密度 ρVCM=911kg/m3 水的密度 ρH2O=997.7kg/m3 每天投入VCM的体积 VVCM =322373kg/)911kg/m3=353.9m3/) 取水油比为1.2 则每天处理水的体积为 VH2O=322373kg/天×1.2997.7kg/m3=387.7m3/天 每天处理总体积为 V;=353.9m3/)+387.7m3/)=741.6m3/) 取整数 V;=742m3/) 反应系数取0.85 V=105m3×0.85=89.25m3 N=742m3/天89.25m3×24h/5h=1.73>1 采用两台聚合釜可完成生产任务 平均每小时产量为 100000吨7920小时=12.6吨/小时 第五章 建厂条件和厂址方案 一、厂址的地理位置、地形、地貌概况 重庆市涪陵区，地处长江、乌江交汇处，素有渝东南大门之称，是乌江流域20多个县市区的物质集散地，是闻名遐迩的中国 “榨菜之乡”。全区幅员面积2946平方公里，辖1个经济技术开发区、1个私营经济示范区和44个乡镇、街道办事处，总人口113万，主城区常住人口30万。涪陵区自然条件好，地形地貌以低山浅丘为主，人文资源丰富。
涪陵区位于四川盆地东南边缘，在行政区划位置上，位于重庆市中部，东邻丰都县，南接武隆县、南川市，西连巴南区，北靠长寿、垫江县。涪陵城区位于乌江与长江汇合处，历来是川东南水上交通枢纽和乌江流域最大的物资集散地。区境地处三峡库区腹心地带，顺长江西上120公里即达重庆市，东下通联华中、华东各省；
逆乌江而上可至武隆、彭水、沿河等县，直达鄂湘边界及黔东各地。
二、厂址的地质、水文情况 涪陵区境的溪河，总归长江水系。长江自西向东横贯市境北部，略成“W”形；
乌江由南向北于涪陵城东汇入长江，略成“S”形。两江支流众多。按河道汇流关系分：直接汇入长江的一级支流有35条（含乌江），直接汇入乌江的一级支流有10条。按溪河流域面积大小分，面积大于100平方公里的有12条，大于50平方公里的有19条。
涪陵区幅员面积2941.46平方公里，域内资源富集，开发前景广阔。最能代表涪陵资源优势：
一是水、电资源丰富。全区水资源理论蕴藏量大，达9.3万千瓦，极具开发潜力；
目前地方电网自成体系，涪陵电网属全国最大的三大地方小电网之一。
二是矿产资源品种多，储量大。最具优势的是石灰石资源，表内储量4亿吨以上，含氧化钙52％以上，适宜建设大型水泥厂和生产高标号水泥。
三、厂址的气候条件 涪陵区主要为亚热带季风气候，四季分明，气候温和，其年降水量约1072毫米。
四、厂区的交通运输情况 涪陵区位于东经106°56＇-107°43＇，北纬29°21＇-30°01＇之间，地处长江、乌江交汇处。全区交通发达，商贸繁荣，历来是涪陵东北部重要的物资集散地。现有一大型新建集装箱码头已投入使用，年吞吐量：客运1162万人，货运212万吨。距离江北国际机场80公里，现有渝怀铁路（国铁I级双线，境内有5个客运站：涪陵、石沱、蔺市、磨溪、白涛）。在建渝利铁路（国铁I级双线，2012年底建成）、南涪铁路（国铁II级单线，2011年底建成）。
五、水源、水质、供排水及防洪情况 涪陵区水资源丰富，可依靠长江水系满足供水的需求，且水质能够达到工业要求。区内给排水系统比较安全完善，不存在防洪问题。
六、供电、电讯、供热等情况 涪陵区发电能力充足，达9.3万千瓦，极具开发潜力；
目前地方电网自成体系，涪陵电网属全国最大的三大地方小电网之一。
区内有大量燃料矿，累计探明原煤储量3071万吨；
1984年于四合乡首次钻通一井，日产气可达24万立方米，预计储量17亿立方米，每立方米发热量8500千卡，能满足当地供电供热需求。
七、当地施工和协作条件 涪陵区已形成以天然气、化工、机械、冶金、四大行业等为主体，门类比较齐全的工业体系，成为当地重要的化工，能源和原材料生产基地。拥有多家上市公司：太极集团（其旗下另有桐君阁和西南药业两家上市公司）、涪陵电力（中国三大地方电网公司）、建峰化工（核工业相关）、涪陵榨菜等。
涪陵区政府十分支持工业园的开发，相关建设单位皆为有经验的单位，能保障建设过程的顺利进行。
八、与城镇、地区规划的关系和生活福利设施的条件 工业园为政府大力支持的项目，为新规划地区，可以长期稳定生产。工业园内有良好的生活设施。
九、 厂址方案 本项目厂址拟选在重庆市涪陵区龙桥工业园区，交通发达，距离重庆和四川其它原料供应地很近，故能满足原料供应需求。劳动力成本、生产成本低，原料来源稳定，产品的市场需求大。
选定厂址在涪陵区的优势还有：①交通便利，靠近火车站，铁路、公路运输都很方便，水利运输也很方便，可降低运输成本；
②厂址位于工业区内，能享受政策优惠，减少建筑成本；
③各种配套设施完善，水力、电力供应充足。
第六章 公用工程和辅助设施方案 一、总平面布置 工厂布置是一门规划全厂物流，人流，能源流和信息流的技术，是一门组织这些人和物在生产工序繁杂的各设施间均衡和稳定流动的技术。因此，工厂布置的合理与否直接影响到企业的生产效益。我们要合理充分地利用土地，以利于管道运输。
总平面布置的原则：
1） 最简化的生产流程，最少的物料搬运费用，最有效的利用空间。
2） 便于控制人员观察控制反应。
3） 便于原料、产品的装卸、运输，厂内外运输衔接合理，装卸和运输配合，工厂运输组织方式科学、先进。
4） 便于工厂的管理和合理的生产工序的进行，控制个建筑物与主要生产车间的距离。
5） 合理利用气向条件，工程地质及水文条件，协作条件，施工条件及动力设施。
6） 注意环境保护，防止污染环境。
总图布置方案列出总图主要指标。附总图平面布置图。
二、工厂运输 1. 全年运输量 货物名称 运量 运输方式 来（去）向 运入货物 氯乙烯 11万t 铁路或公路 重庆正阳新材料有限公司 AIBN 120t 公路 重庆市化工厂 PVA 175t 公路 重庆染料厂 IPP 355t 公路 重庆市化工厂 运出货物 PVC树脂 10万t 铁路、公路、水路 全国各地 总计 总物料流量 21.065万t 2. 货物运输方案比较 从省外运进的原料主要采用火车运输，虽然时间较长，但是价格较为便宜，由于长途汽车运输时间较短，综合来看价格也相对较为实惠。在产品运往全国各地的时候，选择了汽车，火车，轮船三种不同的运输方式，按路线的远近优先取运输方式，并且可以三种方式组合进行。AIBN和PVA等助剂的需求量较小， 宜用汽车运送比较方便。
三、给排水 1、工厂给水 水的需求可以全部使用长江水系来供应，所以水源输送方便快捷。需要的工业水为187t/生产一吨PVC，价格为2.05元/吨。
2、工厂排水 本项目产生的废水包括生产废水和生活污水。
生产废水的处理：悬浮聚合生产需用大量水，分散介质多选用水，并且沉析洗涤等都需要用水，从而形成生产废水。这些生产废水从其中含有大量有机物，其含量可高达15%左右。该废水所含有机物多为生产原料，可生化性较好，然而如果将废水直接进行生化处理不仅白白浪费了有机原料，而且废水处理的负荷很大，很不经济。如果将废水中的有机物先进行回收，可以大大降低后续生化废水处理的负荷，而且对PVC树脂生产中的含高浓度有机物废水进行分段处理：先进行精馏预处理，回收95%以上的有机物，然后进行生化处理。
生活污水的处理：一般生活污水中不含有机原料或有机化学物质，不会造成原料浪费和污染，可以直接通过城市排水系统处理。
四、供电、电讯 涪陵区电力资源丰富，供电一般是水利发电，完全能满足工厂生产的需要，公司不用另行安装发电设施。川渝地区的电讯十分发达而且比较便宜，为公司对外联系创造了良好的通讯条件。需要的电量为411.6kw/生产一吨PVC，价格为0.8元/吨。
第七章 经济核算 一、技术经济分析概述 技术经济分析的主要任务是对技术实践活动进行有效的规划、组织、协调和控制。需要考虑市场供需、地皮价格、人员工资、设备及产品成本等众多因素。
二、主要物料经济指标 原辅材料消耗定额及价格表（以1吨PVC计） 名称 纯度 消耗量（t/t） 单价（元/t） 氯乙烯 99.97% 1.1 3400 氯乙烯醇 100% 0.008 20000 IPP 100% 0.0037 5300 工业水 － 187 2.05 电 － 411.6kw 0.8 PVC产品价格：产量100000吨/年，单价6650元/吨。
三、 投资估算 1、 总生产设备投资费用估算2.876亿元。
2、 成本估算 （1） 原料氯乙烯费用：
110000×3400=37400万元/年 （2） 辅助材料费用估算：
聚乙烯醇费用 0.008×100000×20000=1600万元/年 IPP费用 0.0037×100000×5300=196.1万元/年 工业水费用 187×100000×2.05=3833.5万元/年 电费用 411.6×100000×0.8=3292.8万元/年 则辅助材料总费用为：1600+196.1+3833.5+3292.8=8922.4万元/年 （3） 聚合工段的劳动力费用（工人人数按30人计算） 工人工资=月平均工资×12×工人人数=2000×12×30=72万元/年 附加费用=工人工资×11%=72×11%=7.92万元/年 则：劳动力费用=工人工资+附加费用=72+7.92=79.92万元/年 （4）基本折旧费和大修基金 固定资产折旧率=(1-固定资产折旧率)/固定资产折旧年限=（1-4%）/15=6.4% 固定资产原值=基建投资×50%+建设利息 =2.876×104×50%+2.876×104×6%=1.61056×104万元/年 总固定资产折旧费=固定投资×6.4%=1.61056×104×6.4%=1030.76万元/年 大修理基金=固定资产原值×5%=1.61056×104×5%=805.28万元/年 （5）聚合工段的车间费用 车间费用=（原材料费+辅助材料费+劳动力费用+基本折旧费大修理基金）×5% =（37400+8922.4+79.92+1030.76+805.28）×5% = 2411.918万元/年 （6）企业管理费 企业管理费=（车间经费/5%+车间经费）×7% =（2411.918/5%+2411.918）×7%= 3545.5万元/年 四、 销售收入、税收和利润 （1） 销售收入 假设销售量=生产量，则销售收入=销售量×销售价格 PVC销售收入：6650×100000=6.65×104万元/年 （2）销售费 销售费=PVC销售收入×5%=6.65×104×5%=3325万元/年 销售成本：37400+8922.4+79.92+1030.76+805.28+2411.918+3545.5+3325 =57520.778万元/年 盈利=销售收入-销售成本=6.65×104－57633.178=8979.222万元/年 销售利润：取税率和其它费用是盈利的50%， 则销售利润为：8979.222×50%=4489.611万元/年 （3）税金和保险费 税率为12%，则税金=利润×税率=4489.611×12%=538.75万元/年 则：投资回收期=投资总额/（利润+税金+折旧） =2.876×104/（4489.611+538.75+1030.76）=4.75年 投资回收率=1/投资回收期×100%=1/4.75 ×100%=21.05% 投资收益率=（利润+税金）/投资总额×100% =（4489.611+538.75）/2.876×104 ×100%=17.48% 投资利润率=利润/投资总额×100%=4489.611/2.876×104 ×100%=15.61% 成本利润率=利润/成本×100%=4489.611/57520.778 ×100%=7.81% 第八章 工艺设计说明书 氯乙烯悬浮聚合反应 本设计使用典型的悬浮聚合，即通过强烈的机械搅拌作用使不溶于水的单体成多种单体的混合物成为液滴状分散于一种悬浮介质中进行聚合反应的方法。悬浮介质通常是水。聚合单体和产物则不溶于水中。聚合时采用难溶于水而易溶于单体的自由基型引发剂。还须加入一种称为悬浮剂或分散剂，稳定剂的物质于反应体系中保护单体液滴。
悬浮体系中存在两个相，单体液，水或三个相，即单体液滴，水和不溶于水的悬浮剂。反应期间，反就体系的两相分散和稳定作用极为重要，所以悬浮剂的加入和搅拌是悬浮聚合中最主要和不可缺少的条件。
一、氯乙烯悬浮聚合反应的特征：
1）特殊的沉淀聚合：
PVC再VC中溶解度很小，但是单体可以溶胀PVC，因此混合物中存在着两相，一是单体富相，一是聚合物富相。因此PVC的聚合是一种单体相和聚合物相中同时发生的特殊沉淀聚合反应。
2）自动加速效应：
聚合开始不久，聚合速率逐渐自动增大，分子量随着增加，到转化率30～40％，这就是所谓的自动加速效应，在转化率70％后，单体浓度降低，反应速度减小。
3）聚合分子量受温度制约：
PVC的平均分子量与引发剂浓度没有关系，聚合温度才是影响分子量的决定因素，在较低的温度下有利于链的增长，一般来说，PVC的聚合温度控制在40～60度，且不允许有较大的波动。
二、PVC生产工艺过程：
1.按照配方中助剂分别按规定浓度配制。
2.经过计量的软水自软水计量槽放入釜中，开动搅拌，随后加入分散剂，引发剂及助剂。继续搅拌5－10min，然后停止。
3.用氮气转换釜内空气或交替使用充氮气和抽空1－2次，进行脱氧操作。
4.将新鲜氯乙烯与回收氯乙烯按一定比例自单体计量槽放入釜中，投料达到预定温度。
5.加料结束后，开启搅拌，以热水或蒸汽通入夹套，升温至釜内物料达到预定温度。
6.聚合反应开始后，可向釜夹套通冷冻水移出反应热，同时可用釜顶上部冷凝器回流冷凝排除部分聚合反应热。
7.反应12－14小时后，当转化率达85－90%时，压力下降至0.46－0.56MPa，即可准备出料。
8.聚合结束后利用聚合釜内余压将聚合物悬浮液压入沉析槽中，让未反应单体返回气柜。
9.PVC则在沉析槽中进行碱处理，以破坏低分子量聚合物，中和其中的酸性很大的质，并水解其中的引发剂等。
10.脱水洗涤。
11.干燥，即得PVC合格产品。
三、工艺影响因素：
（1） 杂质 1.单体中的高沸物：乙醛，顺反式1.2二氯乙烯，1.1二氯乙烷等高沸物均为活泼的链转移剂，能降低PVC的聚合度及反应速度。高沸物还影响树脂的颗粒形态，造成高分子支化，以及影响粘釜和鱼眼，工业要求高沸物含量控制在100ppm以下。
2.单体中的铁质：延长诱导期，减缓反应速度，阡低产品的介电性能，影响产品颗粒的均匀度。
（2） 氧的影响 聚合中氧通常起阻聚作用，氯乙烯单体易吸收氧生成过氧化物。该反应产物能引发单体聚合，使大分子中出来其链段，具有较低的分解温度，在一定聚合条件下分解出氯化氢，甲醛和一氧化碳，从而降低介质的PH值。过氧化物的存在严重影响和产品质量，产品易变色，稳定性下降。
（3） 水的影响 主要是对产品质量的影响，PH影响分散剂的稳定性，高PH值会引起PVC的醇解，从而影响分散效果及颗粒形态，水质也会影响粘釜和“鱼眼”的生成，所以聚合对水质要求严格，工业中软水控制指标如下表所示：
（4） 温度对聚合的影响 反应速度随聚合温度上升而加剧，聚合温度每升高10度，聚合速度约增加3倍。温度高则聚合度下降，过低转化率低。温度还会影响分散剂溶液的保护能力和界面活性，从而影响到树脂的颗粒性和表观密度。
（5） 水油比 水油比大对单体的分散的釜的传热有利，反应易于控制，但是为提高釜的利用率，生产尽可能采用小的水油比。小的水油比使聚合体系含量增加，粘度大易产生爆聚，工业最佳水油比控制如下：
XJ型：1.14－1.40 XS型：1.5－2.5 。
四、悬浮聚合技术分析 目前，悬浮聚合法是制备聚氯乙烯最主要的方法，其制备工艺相对简单、 成本较低，但在悬浮聚合过程中存在以下技术问题 (1) 在聚合过程中， 在聚合反应釜的内壁、 搅拌器和其他与氯乙烯单体接触的部件表面上容易沉积聚合物垢体，一旦在聚合反应釜内壁上覆盖了聚合物垢体，则会大大降低聚合反应釜的冷却能力，而当聚合物垢体从内壁脱离下来，掺杂在聚合物产品中，必然降低产品质量。
(2) 聚氯乙烯的表观密度越大， 其运输成本越低; 气孔率越均匀，其增塑剂吸收能力越好。然而两者通常是相互矛盾的。此外， 聚合物的粒径分布越均匀、 球形系数越高， 挤出成型效率也越高， 然而传统聚合工艺得到的树脂粒径分布较宽， 并且球形系数也不高。
(3) 在悬浮聚合过程中， 由于引发剂半衰期、 氯乙烯单体转化率的因素， 聚氯乙烯的生产效率不够高。
(4) 聚氯乙烯在加工和使用过程中会发生透明性变差的技术问题， 这限制了其在超透膜、 保鲜膜、薄膜、 透明软板等领域的使用。
五、聚合工艺条件 （1）工艺条件 1 聚合温度 SG-1 46℃~48℃ SG-2 48℃~51℃ SG-3 51℃~53℃ SG-4 53℃~56℃ SG-5 56℃~58℃ SG-6 58℃~61℃ SG-7 57℃~60℃ SG-8 60℃~62℃ 2 压力 出料压降：0.1~0.3MPa 3 终止反应时的转化率：小于85% 4 聚合时间、单釜生产周期：5~9h （2）工艺操作 1物料配制 分散剂：PVA 引发剂：AIBN 其他助剂：缓冲剂：NH4HCO3;热稳定机：有机锡；
抗氧剂；
有机锌；
链转移剂；
疏基乙醇；
消泡剂：聚醚；
终止剂：ATSC 2投料操作。
分散剂入料顺序以程序为准 反应10min启动注水系统，注水5h，SG-8 配方中反应1h加NG。
消泡剂聚合前釜内加3.0kg，聚合后在沉析槽加3.5L。
有机锡、有机锌、疏基乙醇依次自加料罐加入。
3过程控制与出料 配料比（SG-1~SG-6）：H2O 14~18m3，VC 10~14m3 冷搅时间：≥0min 温度波动范围：±0.2℃ 聚合釜控制：压差0.1MPa，加终止剂 一釜一段反应时间：约5~9h，具体由型号、温度决定反应时间 4出料工艺与操作 出料压降：0.1~0.3MPa 转化率：≤85% 六、汽提工序 汽提工序：聚合来的PVC浆料通过自动调压进入出料槽，经倒料泵、浆料振动筛除去大块PVC后进入混料槽。混料槽中的浆料经过进料泵送至螺旋板换热器，与汽提塔出来的热浆料进行热交换，升至一定温度进入 汽提塔。进入到汽提塔进料板上的浆料在每层塔板上折流流动，充分与自下而上从塔板筛孔上升的蒸汽进行传质传热，达到沸腾状态，经溢流堰从下料管流到下一层塔板上。浆料中的VCM被上升的蒸汽脱除出来，与蒸汽一同引到塔外，经塔顶冷凝器冷凝，未被冷凝的VCM由水环真空泵送至回收大管进入回收气柜。充分脱除了VCM的热浆料从汽提塔第一块塔板出来，由浆料泵送至螺旋板换热器与进塔浆料进行热交换，浆料被冷却后送至离心槽，然后去离心干燥。
氯乙烯单体残留的脱除主要有扩散和沸腾两种方法，残留VCM 单体浓度高脱析浓度高和脱析压力等的情况下，脱析过程主要以沸腾为主，扩散为辅。而相反情况下，则以扩散为主、沸腾为辅。
通过分析研究，影响残留脱除的因素如下 ：(1) 树脂颗粒。一般情况下PVC 树脂颗粒内部疏松程度高、孔隙率大，越有利于残留VCM 的脱除。(2) 汽提温度。一般而言温度决定残留物的扩散速度，温度越高，残留物脱析效率越高、残留物量越少。(3) 汽提压力。低压能更好的使得浆料气相中VCM 气相的压力降低，减小水相静压阻力，能良好的提高VCM 脱除速率。(4) 汽提滞留时间。增加浆料在汽提塔内的滞留时间，可使得反应过程增加，能起到提高残留物的脱除效果，而实际生产过程，滞留时间较长后，使得PVC 树脂在高温下产生分解，极大的影响了产品的质量。因此，一般要求控制好PVC 浆料在汽提塔内的滞留时间，目前采用10 ～15min 的设计滞留时间 汽提装置：高效节能汽提塔。
1）汽提塔为多层筛板塔，共有七层塔板，可根据不同产品型号选择不同的进料层，进料层设计为闪蒸结构，提高了汽提效率。每层塔板上均布若干小孔，经科学计算确定各层筛板的筛孔尺寸和分布，保证相应温度下的蒸汽通量。根据不同塔板上的物料温度分布，对折流板的高度及分布、堰板高度、下料管的尺寸及离下层塔板的距离进行反复核算，使流速分布合理，无滞留区和死角，杜绝了局部物料沉降而堵塞筛孔，保证了物料在塔板上良好地沸腾状态和均匀稳定地流动且停留时间合理。另外，现场通过视镜可以观察到每层塔板的沸腾情况。
2）为防止汽提塔发生筛板堵塞，每层塔板上都装有喷淋装置，并设计了自动喷淋控制方案，由DCS控制喷淋时间、循环间隔及喷淋水量、水温。喷淋装置开孔向上，其安装高度、开孔角度经准确计算，保证了塔板上的每个筛孔周围都能喷到水，没有喷不到的死角，同时必须保证喷淋水的压力和流量。另外，在塔壁和下料管及视镜等部位设有喷淋 ，以防这些部位挂料。该喷淋装置对塔的长期稳定运行和树脂质量提供了有效的保证。
3）塔顶为负压操作，维持一定负压，塔顶物料沸腾温度低，提高了单体脱除效率。从塔顶出来的蒸汽和脱除的VCM经体外冷凝，冷凝水不再回流入塔，在提高塔处理能力的同时也保证了出塔浆料的固含量。汽提塔的各层塔板能够保持良好的温度梯度，第一层塔板温度控制在102~107℃，塔顶第七层塔板温度控制在90℃左右，相邻塔板温差控制在2~2.5℃范围内。
4）汽提塔的操作全部DCS自动控制，自行开发组态。根据塔的操作特点制定了合理的操作控制方案，包括水循环、水操作、进料控制、停车（改型停车、整体停车）等。在初始开车时先进行水循环操作，用蒸汽将空塔预热，再贮存一定量的水，当塔底有液位时将水循环，使热水在塔内循环流动，塔内维持一定液位，在蒸汽加热下达到一个稳态。水循环操作完成后将常温水沿浆料进塔路线送入塔内，用水代替浆料模拟进料，使塔达到稳态，这就是水操作过程。水操作完成后，进入正常进料阶段。停车时若短时间断料停车或改型则执行改型停车操作，对塔进行一段时间冲洗后，确认塔内没有残留物料后，转入水循环操作的最后循环过程。若长时间停车则执行整体停车操作，将塔排净，所有阀、泵处于关、停状态。控制方案还包括自动喷淋控制、进塔流量监控、出塔管线冲洗、塔温控制等。该高效节能汽提塔能够实现全自动生产控制。
出料槽和混料槽设计的体积较大，为150~200m3。通过槽底搅拌的混合作用大大减少了产品的批次差距和贮存浆料的能力，提高了产品质量的一致性。出料槽、混料槽顶部的气相VCM与气柜相通，聚合来的含有大量VCM气体的浆料进入出料槽后迅速泄压，使浆料中VCM的残留量降低，减轻了汽提塔的负担，降低了设备的承压。出料槽、混料槽控制微正压，配有安全液封保护装置确保其不超压，因此这两个浆料槽可以按常压容器制作，减少了设备的投资。
七、干燥工序 干燥工序：由汽提工序来的浆料进入离心槽后，经离心浆料泵送至离心机。分离出的母液水回收利用，湿基物料直接进入破碎机或先经搅拢再进入破碎机。经破碎后的湿物料均匀加入干燥床前部，由空气吸入筒来的清净空气经空气预热器（用母液水预热）预热到一定温度后进入空气过滤器，然后由干燥鼓风机经空气加热器（蒸汽加热）升至一定温度后送入干燥床底部风室。物料在干燥床内被热风吹起呈流化沸腾态，物料与热风进行传质传热，同时干燥床内的内热管通有蒸汽或热水与湿物料进行传热，物料的水 份被脱除出去。床内的湿热空气从床顶部由干燥器引风机引出，经旋风分离器后排入大气，被分离下来的固态物料回至干燥床。物料在干燥床内沸腾，达到一定高度时从床末端溢流口流出，经旋转加料器由一次输送风机引至旋风分离器，分离下来的物料经旋转加料器、冲板流量计送至成品振动筛，筛分后由下料器送至二次输送管线，由二次输送风机（罗茨鼓风机）送至成品料仓，进行包装入库。
干燥装置：内热式沸腾干燥床 PVC处理能力10万吨/年的内热式沸腾干燥床两套。其结构和工艺不完全相同，一套是由两个床体串联组成，另一套是由一个床体组成（改造原5万吨/年的六室卧式沸腾床）。现又开发了一套能力为20万吨/年的内热式沸腾干燥床（一个床体）。该公司（天津大沽化工有限责任公司）自行设计开发的内热式沸腾干燥的装置特点如下：
1）床板结构不同于多室卧式沸腾床。根据床的长度、宽度和不同的生产能力，床板在设计时从进料端到床末端排床口和溢流口有一定倾角（并不是简单的坡度），便于物料在床板上的沸腾流动，保证了床内物料流化沸腾时无滞留区和死角。床板上均布着若干个可调式风帽，呈正三角排列。进风孔开在风帽下的床板上，呈梅花型排列，孔的直径比多室卧式沸腾床的风孔大的多。风帽底部特殊的流线型设计使风帽边缘与床板间隙出风均匀，此间隙即通风量是可调的。风帽独特的设计和合理的分布，保证了最小风速不低于物料的沉降速度；
保证了床内各点的风压分布均匀，物料在床内充分混合沸腾、床内各点没有死角；
保证了物料与热风、换热管充分传质传热；
保证了风帽与床板间隙不堵塞同时物料不会漏到风室。另外，对床体边缘和排床口附近的风帽的通风量作了特殊调整，保证了这些部位物料的沸腾状态。
2）该干燥床床板上设有专门停车排床的排床口和排床阀。排床阀结构特别设计、位置合理，既能保证排床时床板上的物料全部排净，又能均匀有效 地控制排床时物料的通量，以免堵塞一次风送系统管线。排床阀后面的管线上装有自动调节阀，能够与进成品筛前的冲板质量流量计作自动串级控制，调节成品筛的进料量，实现自动排床。该设计极大地降低了清床的劳动强度，节约了清床时间。
3）干燥床床板上面装有多组内热列管管箱。为了避免内热管泄漏而影响树脂质量或造成死床、停车、检修等，同时保证内热管的使用寿命和干燥床长期稳定运行，内热管的材质要求非常严格。材质选用日本进口316L，管箱主管（横排管）φ50，列管（竖排管）φ34。
根据物料干燥原理，干燥床的设计分为前后两段：前段设计为恒速干燥阶段，物料水分由离心机分离后的25~30%降至物料的临界含水量3%左右；
后段设计为降速干燥阶段，物料的含水量由3%降至成品树脂要求0.3%合理的设计能够保证干燥速率提高干燥能力，使干燥床体积最合理、投资最经济。对于一个床体的干燥床，床内设有隔板将床分为前后两段；
对于两个床体串联的干燥床则一床为前段，二床为后段。为了合理利用热源，前段几组内热管采用低压蒸汽（0.08MPa）加热，后段内热管采用干燥系统蒸汽冷凝液（热水）加热。
由于物料与内热管直接接触传热并且内热管上部横排管上会积落附着少量物料，为了防止树脂黑黄点的产生和PVC树脂在高温下的分解产生HCl腐蚀内热管，所以通入内热管的蒸汽温度不能过高（应低于120℃）。前段采用低压蒸汽（0.08mpa）加热，既降低了内热管的蒸汽温度从而延长了内热管的使用寿命又降低了内热管的承受压力。这样内热管的管壁可以很薄（1.5mm），提高了其传热效率。为了确保进内热管蒸汽温度不能过高，在低压蒸汽进内热管前特别设计了汽水混合装置，蒸汽中喷入少量热水，经实践效果显著。由于后段设计为降速干燥阶段，虽然需脱除的水份很少即需要的热量小，但水份到临界含水量以下时不容易脱除，干燥速率慢，所以必须保证物料在床内有足够且合理的停留时间。因此后段采用热水加热，合理地利用了热源，不需要增加能源消耗，同时也使后段床温易于控制。综上述原理，经科学计算，前段与后段设计的床体面积比（即前段、后段内热管换热面积比）一般为1.5~2∶1左右。关于内热管在床内的布局，对于10万吨/年的干燥床采用单侧抽拉式即内热管安装在床体一侧；
对于能力为15万吨/年以上的干燥床，由于床体加宽，为了安装拆卸方便，同时考虑蒸汽冷凝液的排出及列管的强度，所以床体两侧都装有内热管管箱，两侧抽拉，床内布有抽拉滑架。
4） 该内热式沸腾床为负压操作，床上部有足够的气固分离空间，引风量大于鼓风量。负压操作一方面有利用床内物料沸腾、加速物料水份的挥发从而提高了干燥效率，另一方面负压操作克服了旋风干燥的正压操作造成的离心机下料返正压、母液水带料等缺点。床体上装有的多处测温点可及时准确地反应床上、床中、床下等不同高度处物料的温度分布及床内物料沸腾情况，装有的多处测压点可根据压差准确地监控床内料位高度。根据温度、压差的变化，自动调节风温、风量，使干燥床能够达到最佳的工况。在操作过程中，对干燥床的内热管的传热效率实施监控，当传热效率下降时，进行自动排气操作：离心机停止加料，关闭内热管蒸汽阀，用热水反顶内热管将惰性气体排出来。排气完成后，待床温恢复正常后再进行加料操作。以上这些智能化监控手段保证了该装置的长期稳定运行和树脂质量的稳定。
八、 产物分析改进（白度） 一、产物白度分析 白度分为表观白度和热老化白度。表观白度为常温下纯 PVC 树脂的白度,国外 PVC 的表观白度一般为 95 %～96 %，国内乙烯法 PVC 的表观白度一般为 90 %～93 %，电石法 PVC 的白度指标则更低。热老化白度即国标 GB5761/T- 2006 中规定的白度，是指 PVC 树脂在 160 ℃的热老化箱中加热10 min 后的白度,该指标反映了 PVC 树脂的初期着色性能， 国标规定 PVC 树脂的合格品老化白度值应在 70%以上。但在 PVC 树脂的实际加工过程中,热老化白度为 70 %时,往往达不到透明制品加工的要求。一般国外先进 PVC 生产企业的 PVC 树脂热老化白度多在 83%以上，如美国佐治亚太平洋公司是88%～92%。
由于 PVC 树脂深加工行业更关心的是热老化白度，GB5761/T- 1993 中的白度为表观白度，GB5761/T- 2006 将白度改为热老化白度。
由于氯乙烯的聚合属于游离基反应机理，在链增长及链终止阶段自然而然地生成头-头相联、尾-尾相联、碳支链（叔氯或叔氢结构）、内部双键、端基双键、偏二氯乙烯链节等分子链缺陷，使得聚氯乙烯分子链结构在光和热的作用下极易产生大量的不饱和双键，一旦分子链上存在不饱和双键, 就会形成活性中心,连续脱去反应形成长的共扼双键链段，导致 PVC 树脂热老化白度下降。
提高 PVC 树脂热老化白度的方法有：
提高单体质量，改善去离子水品质，使用中活性、高活性及其复配的引发剂， 及时 （如聚合反应转化率达 80 %)添加终止剂，加工时必须使用高效热稳定剂。
影响 PVC 树脂白度的因素分析 相对分子质量及其分布 正聚氯乙烯是由氯乙烯单体聚合而成的高分子化合物，它的结构式为：
式中 n 表示平均聚合度，通常控制在 590～1500 之间，也是划分聚氯乙烯型号的依据。相对分子质量及其分布不同， 是影响 PVC 树脂白度的因素之一。从理论上分析，相对分子质量越高，聚氯乙烯的平均聚合度越高，分子链结构中的极性基团也越多，分子间力势必也会增加，对提高聚氯乙烯的热稳定性有利。由 GB5761/T- 2006 可以看出, 批次树脂的相对分子质量接近, 且其分布也基本一致。其热稳定性不同，白度也不同，但主要原因并非是其相对分子质量及其分布的差异造成的。
分子链结构缺陷 正常情况下，聚氯乙烯的分子链结构应为头-尾相联。头-尾相联示意：
除此以外，即聚氯乙烯分子链结构缺陷现象。常见：
头-头相联示意：
尾-尾相联示意：
碳支链（叔氯或叔氢结构）示意：
或 内部双键示意：
端基双键示意：
上述分子链缺陷，导致聚氯乙烯光、热稳定性差,即见光或受热后，易发生脱氢、脱氯及脱氯化氢反应，在聚氯乙烯分子链结构中产生大量的活泼性不饱和双键，由此造成稳定性和老化白度下降。
双键含量 聚氯乙烯分子链结构中的不饱和双键有孤立双键和共扼双键两种，双键含量越高, 树脂热老化白度越低。聚氯乙烯分子链结构的缺陷难于避免，因为氯乙烯的聚合属于游离基反应机理，在链增长及链终止阶段自然而然地生成头-头相联、尾-尾相联、碳支链（叔氯或叔氢结构）、内部双键、端基双键、偏二氯乙烯链节等分子链缺陷，极易产生大量的不饱和双键，一旦分子链上存在不饱和双键, 就会形成活性中心, 在光和热的作用下连续脱去反应（发生脱氢、脱氯及脱氯化氢反应）形成长的共扼双键链段。当共扼双键链段的长度超过4个以上小时就会吸收可见光,从而使材料发生颜色变化。一般而言，随着共扼双键数目的增加，分子吸收光谱逐渐向长波方向移动（红移），树脂或塑料的颜色会越来越深（由微黄→黄色→橙色→红色→黑色）。因此，共扼双键含量高是引起PVC树脂在加工初期着色的重要原因之一， 而孤立双键含量对 PVC 树脂的长期热稳定性有重要影响。
第九章 厂房布局分析 聚氯乙烯的生产工艺相对复杂，在生产过程中需要控制的重点环节较多，部分装置的贮槽、反应器等具有温度高、压力大的特点，所以在生产过程中，存在密封件破裂、设备腐蚀等可能造成的爆炸、泄漏着火等危险因素。
一、聚氯乙烯生产存在的火灾危险性分析 聚合工序中火灾发生类型为甲类，聚乙烯单体为易燃易爆且有毒的物料。再生产工序中，所有的管道及设备都要进行静电接触处理，厂房内必须设置可燃气体报警器；
每月开釜一次，再开釜之前，必须要进行抽真空处理，确保釜内所有单体均进入到回收系统内，避免逃逸到空隙中；
生产操作过程保证在密闭条件下加料，防止出现泄漏情况。按照 DCS程序将无离子水、聚乙烯及助剂定量加入到聚合釜内，经过反应以后可生成聚氯乙烯浆料，再经过浆料槽及浆料泵加压后产出，含有聚乙烯的气体经压缩冷凝以后从浆料槽上部排出进入回收槽。
二、安全对策分析 总图设置 聚氯乙烯生产厂区主要包含聚氯乙烯聚合及后处理等装置区，同时包含储运设施及公用工程设施等。因此，设计防火间距时，按照相关规范要求，在各装置之间，按照火灾危险等级对防火间距进行设计，通常甲类火灾危险等级间距不低于30m，其它间距不低于25m。整个厂区内，环厂区要设置9m宽的道路，道路主要功能为运输物料及消防通道， 而各装置区之间，设置检修道路及消防道路， 道路宽度不低于6m，各工序之间设置消防车通道，宽度不低于4m。整个厂区道路互相连通，以便在发生火情以后，消防车能够从各个角度进行救火。
电气设计 一级负荷：包含工程供电负荷等级，循环及聚合工艺用电设备部分；
二级负荷：其它工艺负荷；
三级负荷：辅助设施负荷。产区内生产车间全部采用疏散及应急照明，照明系统自带蓄电池；
考虑电气设备存在与爆炸危险场所，电气设备选择隔爆与增安型；
所有电缆敷设采用阻燃防护，应用防火堵料、耐火隔板等措施。
消防设计 严格国家消防规范对消防设施进行设计，以预防为主，构建厂区消防体系， 保证生产过程的安全，消防措施中，以水消防为主，移动式灭火器消防为辅。根据行业防火规范，对消防给水系统进行设置，室外设置多个消防栓，室内及楼层配备灭火器、消火栓、消防水池及消防水泵房等。在聚氯乙烯成品仓库中，要设置自动喷水灭火系统，系统可按照仓库内的温度条件自动开启，实现自动化的消防灭火。在控制室安装火灾报警控制器，火灾报警系统采用总线控制，中控室安装手动报警按钮、感温探测器、感烟探测器、联动模块装置及声光报警器等。
第十章 总结与展望 聚氯乙烯树脂虽然已经开发了很多年，在聚合物结垢、改善吸塑性、提高球形率和表观密度、降低“鱼眼” 数、提高生产效率等方面取得了较大的进步，但是聚氯乙烯吸塑性方面还不能满足快速成型的需要，表观密度较低、球形率不足也制约着挤出成型速率的提高，因此在聚氯乙烯树脂制备方面上述性能还有待改善。
虽然目前国内已有很多关于聚氯乙烯制备及化学改性的专利申请，专利撰写上也更加专业，但是在专利申请数量、申请质量、申请布局方面与国外主流企业还存在一定的差距，这是国内企业需要积极努力的方向。可喜的是，近十几年来，在国内市场的不断推动下，国内企业在聚氯乙烯制备专利技术方面也得到了迅猛的发展，已经涌现出上海氯碱化工股份有限公司、中国石油化工股份有限公司等一批具有自主知识产权的企业。相信随着我国聚氯乙烯领域科技研发能力的提升，企业专利保护意识的提高，我国企业的专利技术将会更加迅速地发展，在聚氯乙烯树脂的市场上发挥主导作用。
一、循环经济发展模式的挑战和思考 以“减量化、资源化、再利用”为特征的循环经济发展对中国聚氯乙烯产业的大发展起到了关键带动作用，煤-电-电石-聚氯乙烯-电石渣水泥已经成为中国大型聚氯乙烯企业发展的典型模式。这种典型模式不仅保证了聚氯乙烯的低成本竞争优势， 而且很好地解决了环境污染问题，取得了很好的经济效益和社会效益。
但也应该看到，任何发展模式都具有两面性。在这个紧密相连、相互依存的循环经济产业链中，涵盖了矿业、电力、电石、化工、建材等不同的传统产业。这些在传统发展模式中相互割裂的产业，被置于一个大的循环经济产业链中，本身对管理就提高了更高的要求，如何提升对循环经济链的管控能力，如何通过大数据分析确定更加合理、经济的运行模式已成为进一步提高经济性的重要手段。同时，由于产品结构单一，产业链横向和纵向的可调性差，难以根据市场变化灵活组织生产，甚至在极端市场情况下对产业链的稳定运行构成了重大威胁。例如电石渣的综合利用问题，大量的电石渣全部用于生产水泥，在水泥市场表现好的时候，锦上添花增加利润。但在当前水泥市场价格低迷、需求不振的情况下，由于产业链运行的刚性要求，电石渣水泥必须保持满负荷生产运行，发展的被动局面凸显。产业链延伸的越长，客观上要求产品链就要越丰富，否则就容易陷入被动，这应该是今后努力的方向。电石渣除了用作水泥原料，可以大力拓展诸如脱硫剂、土壤改性剂等新的用途；
还可以考虑去生产石灰再用于生产电石，这应该是更加高效的循环利用方式。据有关资料显示，美国肯塔基州路易斯维尔城炼气厂，在 19 48年建成日产60t生石灰试验装置，在1959年至1962年建成二套330t/a生石灰生产装置，运行安全可靠、年开工天数近350天。只要解决好电石渣的净化等关键技术问题，就可以更大量的将电石渣制成的石灰循环利用到电石生产环节，这个路线如果能够得以在国内实现，钙资源的使用效率将更加高效。另外，适度发展乙炔下游产品、推进氯产品的多元化对提高现有循环经济链的可调性和经济性都是很有裨益的。通过不断的努力，如果能将现有的“煤-电-电石-聚氯乙烯-电石渣水泥”产业链优化成“煤-电-电石-聚氯乙烯等乙炔下游产品-电石渣水泥、电石渣石灰等综合利用产品链”产业链，循环经济链的经济效益和抗风险能力将会进一步增强。
二、创新能力的挑战和思考 中国聚氯乙烯工业经过多年的快速发展，目前产能已经处于对过剩的状态，靠投资推动的外延式扩张告一段落，靠技术支撑的内涵式增长迫在眉睫，创新驱动将成为企业实现再次增长的动力源泉。
创新不只是喊喊口号，而是一个痛苦的过程。对于聚氯乙烯企业来说，创新投入不足、创新体系缺失是普遍现象。企业要补上创新的短板，首先要意识到创新工作的艰巨性和长期性，扎扎实实立足于根本来推进创新能力建设。创新能力将成为企业未来发展的核心竞争力。
创新能力建设主要包括创新体系、创新平台和创新人才，核心是创新人才以及相应的创新团队，这是创新的决定性因素。因此，如何吸引人才、积聚人才是企业未来发展成败的首要因素。
企业是创新体系的主体，坚持以企业为主体的“产学研”协同创新是发挥各自优势的创新路径。在创新体系建设中要注重推进体制、机制创新，提高活力，激发科研人员的创造性。尤为重要的是要高度重视创新文化建设，创新失败的机率是很高的，如果企业没有以“鼓励创新、宽容失败”为核心内容的创新文化氛围，创新就只能停留在表面，真正的创新活动将难以开展。
创新平台是创新的基础，这是企业需要硬性投入的地方。巧妇难为无米之炊，一流的创新平台吸引一流的创新人才，一流的创新体系留住一流的创新人才，一流的创新文化激发一流的创新成果，这是企业实施创新驱动战略进入良性循环的标志。
附1.汽提操作及干燥工艺流程 附2.汽提塔结构 附3.悬浮聚合工艺流程 附4.总图平面布置图 — END —
