摘 要

聚氯乙烯（PVC）在电子应用方面，可以通过挤出成型将其制成透明的异型管材用于电子元件的包装。大部分电子元件，尤其是芯片，其包装材料必须具有良好的静电消散性能或抗静电性能^[1]。而原始PVC并不具备这些性能，因此需要将其进行改性处理，其中将导电材料填充到PVC树脂中制造永久性抗静电塑料是一种成本较低的方法。当导电性填充材料在PVC中均匀地分散时, 导电性填充材料就互相接触, 并形成网状电路, 从而使组成物具有导电性，其中使用最多的填料是导电炭黑^[2]。本设计确定了用悬浮聚合法生产PVC树脂，然后用导电炭黑和PVC树脂熔融共混，制成导电PVC复合材料。然后进行相应的物料衡算、聚合釜的设计、搅拌器的设计、热量衡算及其他辅助设备选型。最后根据计算得到的数据绘制聚合釜装配图、工艺流程图和车间平面布置图。

关键词：聚氯乙烯；悬浮聚合；工艺设计

Abstract

In the electronic field, polyvinyl chloride (PVC) can be made by extrusion process to make it transparent and special shaped tube for the packaging of electronic components.But most of the electronic components, especially the chip, need to be packaged with a good performance of electrostatic dissipation or antistatic properties.And filled with a conductive material to PVC resin is a kind of low cost manufacturing permanent antistatic plastic method, when the conductive material in PVC evenly dispersed, conductive materials are in contact with each other, and the formation of mesh circuit, so that the composition has a conductive, where most of the filler is conductive carbon black.In this design, the production of PVC resin by suspension polymerization was determined, and then the conductive PVC composites were prepared by melt blending with conductive carbon black and PVC resin.Then carries on the material balance calculation, the heat balance calculation, the mixer design and other equipment type selection. Finally, draw the main equipment drawing, process flow chart with control point and workshop layout.

Key words：polyvinyl chloride；suspension polymerization；process design

目 录

第1章 绪论 1

1.1 聚氯乙烯简介 1

1.2 聚氯乙烯的发展状况 1

1.3 聚氯乙烯的聚合工艺 1

1.3.1 悬浮聚合 1

1.3.2 本体聚合 1

1.3.3 乳液聚合 2

1.3.4 溶液聚合 2

第2章 本设计的工艺流程 3

第3章 物料衡算 4

3.1 设计任务 4

3.2 化学反应式 4

3.3 物料流程示意图 4

3.4 收集数据 4

3.5 确定计算基准 5

3.6 展开计算并列出物料平衡表 5

3.6.1 确定原料配方 5

3.6.2 确定聚合釜个数 6

3.6.3 聚合釜部分物料衡算 6

3.6.4 汽提部分物料衡算 7

3.6.5 离心部分物料衡算 7

3.6.6 干燥部分物料衡算 8

3.6.7 成型加工物料衡算 8

3.7 校核 8

第4章 聚合釜的设计 10

4.1 设计任务 10

4.2 设计依据 10

4.3 展开计算 10

4.3.1 确定设计压力及温度 10

4.3.2 聚合釜的受压形式 10

4.3.3 封头及筒体的选型 10

4.3.4 确定筒体直径和高度 11

4.3.5 核定聚合釜的体积及装料系数 11

4.3.6 反应釜夹套直径及高度的选取 11

4.3.7 筒体壁厚的计算 12

4.3.8 筒体封头壁厚的确定 12

4.3.9 夹套筒体及封头厚度计算 13

4.3.10 计算传热面积 13

4.3.11 水压试验 13

4.3.12 计算釜体及夹套重量并选择支座 14

4.3.13 小结 15

第5章 搅拌器的设计 16

5.1 设计任务 16

5.2 设计依据 16

5.3 搅拌器的选型 16

5.4 展开计算 16

5.4.1 搅拌器设计计算 16

5.4.2 搅拌器尺寸的确定及有关附件 17

5.4.3 电机及减速器的选择 18

5.4.4 凸缘法兰 19

5.4.5 安装底座 19

5.4.6 机架 19

5.4.7 搅拌轴直径的计算 19

5.4.8 选择机械密封的形式 20

第6章 热量衡算 21

6.1 设计任务 21

6.2 设计依据 21

6.3 展开计算 21

6.3.1 列出热化学反应方程式 21

6.3.2 收集数据 21

6.3.3 确定计算基准 22

6.3.4 列热平衡方程式 22

6.3.5 分阶段计算传热速率及载热体用量 22

6.3.6 传热面积校核 23

第7章 辅助设备选择 27

7.1 汽提塔的选择 27

7.1.1 塔尺寸及塔特性参数  27

7.1.2 操作工艺条件  27

7.2 离心机的选择 27

7.3 干燥器的选择 28

7.4 流体输送泵的选择 28

7.5 贮槽的选型 28

7.5.1 氯乙烯单体贮槽 28

7.5.2 软水贮槽 28

7.6 计量槽的选型 29

7.6.1 氯乙烯单体计量槽 29

7.6.2 软水计量槽 29

7.7 高速混合机的选择 29

7.8 挤出机的选择 29

参考文献 30

附录 31

附录A 31

附录B 32

致谢 33

第1章 绪论

1.1 聚氯乙烯简介

聚氯乙烯(PVC)笼统指的是具有重复单元-CH₂CHCl-的氯乙烯均聚物和具有少量其他共聚单体（如乙酸乙烯酯、偏氯乙烯等）的共聚物。优点是能够阻燃、耐气候性好、防水、抗化学品腐蚀和较好的力学性能；缺点是耐冲性能差，热稳定性低，加工时流动行为不佳。外观为白色无定型粉末，粒径60~250μm，表观密度400~600kg/m³。不溶于水、乙醇、汽油，在醚、酮、氯代烷烃和芳烃中能膨胀甚至溶解。没有固定的熔点，在80~85℃开始软化，130℃左右变为高弹态，160~180℃开始转变为粘流态^[3]。

1.2 聚氯乙烯的发展状况