聚苯乙烯畢業(yè)設(shè)計.doc

化工與材料工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計小論文年產(chǎn)0.8萬噸發(fā)泡聚苯乙烯聚合工段工藝設(shè)計Annual production capacity of 8,000 tons of expanded polystyrene polymerization process design section 學(xué)生學(xué)號06120222學(xué)生姓名李春偉專業(yè)班級高分子材料與工程0602指導(dǎo)教師姚姍姍講 師聯(lián)合指導(dǎo)教師 完成日期2010.6.9吉林化工學(xué)院Jilin Institute of Chemical Technology8年產(chǎn)0.8萬噸發(fā)泡聚苯乙烯聚合工段工藝設(shè)計李春偉,姚姍姍*(化學(xué)與材料工程學(xué)院，高分子材料與工程0602班)摘要：本設(shè)計為年產(chǎn)0.8萬噸可發(fā)性聚苯乙烯聚合工段工藝設(shè)計，首先從應(yīng)用角度出發(fā)提出了設(shè)計依據(jù)，對生產(chǎn)方法進(jìn)行了論證，其中包括原料、聚合實施方法以及各種助劑的選擇。；在工藝流程的設(shè)計方面，主要針對聚合反應(yīng)釜進(jìn)行了物料衡算、熱量衡算，在此基礎(chǔ)上通過分析工藝流程，選擇出了工藝設(shè)備，確定工藝控制條件、生產(chǎn)控制條件，并且對所設(shè)計工藝進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價。通過繪制物料流程圖、帶控制點的工藝流程圖車間平面布置圖、及管道布置圖使以上設(shè)計實現(xiàn)了完整的體現(xiàn)。關(guān)鍵詞：可發(fā)性聚苯乙烯；懸浮聚合；物料衡算；工藝設(shè)計發(fā)性聚苯乙烯（Expandable PolyStyrene，簡稱EPS）通稱聚苯乙烯和苯乙烯系共聚物，是一種樹脂與物理性發(fā)泡劑和其它添加劑的混合物。1可發(fā)性PS可被加工成低密度（07100ibft3）的泡沫塑料劑品。最常見的可發(fā)性聚苯乙烯是含有作為發(fā)泡劑的戊烷的透明PS粒料。1 總論1.1 設(shè)計所參考和依據(jù):(1)吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書（0.8萬噸發(fā)泡聚苯乙烯聚合工段工藝設(shè)計）(2)吉林市龍山化工廠聚合崗位操作法(3)化學(xué)工業(yè)部發(fā)布的化工工藝設(shè)計施工圖內(nèi)容和深度的統(tǒng)一規(guī)定(4)化工工藝手冊(5)化工設(shè)計(6)石油化工數(shù)據(jù)手冊。1.2 指導(dǎo)思想2本設(shè)計的指導(dǎo)思想是：(1)采用懸浮聚合工藝，確保產(chǎn)品質(zhì)量高，生產(chǎn)過程安全；(2)生產(chǎn)過程采用自動化控制，機(jī)械化操作；(3)對于易燃易爆的地方，采用了可靠的控制，并設(shè)置了報警消防設(shè)施；(4)采用技術(shù)成熟的溶液聚合方法，達(dá)到了環(huán)保要求，對生產(chǎn)過程中的排放物要經(jīng)過處理，以達(dá)到環(huán)保要求；(5)廠房、車間、設(shè)備布置嚴(yán)格按照土建標(biāo)準(zhǔn)，以保證生產(chǎn)正常的運(yùn)行和操作方便以及操作人員的安全為主。2 廠址的選擇本車間建于吉林市江北化工區(qū)，該廠地處松花江畔，水源充足，水質(zhì)優(yōu)良。同時有鐵路與全國各地相連，交通便利。而且這里是全國最大的化工基地，原料充足，便利。附近有動力廠、電廠，所需動力，蒸汽供應(yīng)方便，經(jīng)濟(jì)合理，特別是化工區(qū)地處吉林市的東北部，而該地區(qū)的主導(dǎo)風(fēng)向為西南、西北風(fēng)，對市區(qū)居民的生活及附近的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)均無影響。該處的下游還有污水處理廠，能將工業(yè)、生活污水進(jìn)行有效的處理。因此，該處建廠，地址最佳。3 生產(chǎn)原理及工藝過程3.1 生產(chǎn)原理以苯乙烯為單體，水做懸浮介質(zhì)，采用低溫懸浮聚合一步法生產(chǎn)工藝。此方法是將苯乙烯單體、引發(fā)劑、分散劑、水、發(fā)泡劑和其他助劑一起加入反應(yīng)釜內(nèi),聚合后得含發(fā)泡劑的樹脂顆粒,經(jīng)洗滌、離心分離和干燥,制得可發(fā)性聚苯乙烯珠粒產(chǎn)品。33.2 工藝路線以羥基磷酸鈣、十二烷基苯磺酸鈉為分散劑，以有機(jī)過氧化物為引發(fā)劑，在攪拌作用下，苯乙烯單體以液滴的形式懸浮于水中，按自由基反應(yīng)歷程進(jìn)行聚合反應(yīng)，聚合到穩(wěn)定時間后加入發(fā)泡劑，發(fā)泡劑在一定溫度壓力下滲透到珠粒內(nèi)，同時珠粒進(jìn)一步聚合，得到EPS粒子，產(chǎn)物經(jīng)洗滌、干燥、篩分、稱重。把含有發(fā)泡劑的聚苯乙烯珠粒,在發(fā)泡器中預(yù)發(fā)泡(用蒸氣加熱),在室溫下熟化后即可供成型使用。將熟化后的發(fā)泡聚苯乙烯顆粒料,裝入成型模中,上緊蓋后通入蒸氣加熱,待成型后再通入水冷卻,即得到制品。43.3 工藝流程 4 工藝計算54.1 物料衡算根據(jù)0.8萬t/a EPS工藝設(shè)計的生產(chǎn)能力，在掌握聚合配方、原料、產(chǎn)品指標(biāo)的基礎(chǔ)上，對聚合反應(yīng)釜進(jìn)行了物料衡算，得出物料衡算一覽表，繪制了物流圖。 4.2 熱量衡算在物料衡算的基礎(chǔ)上，對聚合工段的有關(guān)換熱器和聚合釜進(jìn)行了熱量衡算，得出熱量平衡表。聚合釜的熱量衡算在計算聚合熱、冷卻顯熱、攪拌熱、大氣傳熱的基礎(chǔ)上進(jìn)行。4.3 設(shè)備計算在物料衡算、熱量衡算的基礎(chǔ)上，對聚合工段的典型化工單元設(shè)備（聚合釜、攪拌漿、儲罐、換熱器、泵）進(jìn)行了設(shè)計計算，得出設(shè)備一覽表。5 工藝設(shè)計在掌握了發(fā)泡聚苯乙烯合成原理、工藝流程，并進(jìn)行聚合工段的物料衡算、熱量衡算、設(shè)備選型計算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了年產(chǎn)0.8萬t/a發(fā)泡聚苯乙烯聚合工段工藝設(shè)計，繪制了帶控制點的工藝流程圖、設(shè)備布置圖和配管圖，編制了設(shè)計說明書和計算書。工藝條件一覽表見表1，部分設(shè)備一覽表見表2表5，部分工藝流程圖和布置圖見附圖表1 工藝條件一覽表6序號操作控制項目工藝條件LR-EPS儀表位號1BPO、DCP、CPO2加入溫度常溫TRC201A.B.CTR202A.B.C2聚合階段溫度88-91壓力Mpa常壓PI201A.B.C時間3-3.5h3浸漬階段溫度115-121TRC201A.B.CTR202A.B.C壓力Mpa0.6-0.8PI201A.B.C時間h(含升溫)54出料溫度40TRC201A.B.CTR202A.B.C5戊烷加入時間min30-456X-201入口溫度392TIC2037E-201出口風(fēng)溫90TIC2048涂層劑用量/千分3-49包裝凈重kg250.1部分設(shè)備一覽表表2 釜類序號位號名稱規(guī)格或型號介質(zhì)溫度壓力Mpa1R-201A/B/C聚合釜DN30004500(立式)電機(jī):YB280S-6N=22KW 水 苯乙烯 戊烷0-1500-1.55表3 容器類序號位號名稱規(guī)格或型號介質(zhì)溫度壓力Mpa1V-102苯乙烯罐D(zhuǎn)N4000 H=7000(立式)V=88m3ST常溫常壓2V-103戊烷罐C5常溫0-0.43V-104工藝水槽DN30003000(立式)V=20m3H2O常溫常壓4V-201A/B放料緩沖槽DN40004100(立式)V=61m3減速機(jī)BFJ6-1/6 N=11KW水 EPS常溫常壓5V-202穩(wěn)壓罐D(zhuǎn)N4001000 V=0.13m3水 EPS0-40常壓表4 機(jī)泵類序號位號名稱規(guī)格或型號介質(zhì)溫度壓力Mpa1P-101苯乙烯泵Q=40m3/H H=76m 電機(jī)N=22kw =2950rpm80AY-100B YB180M-2ST常溫常壓2P-102戊烷泵Q=5.2m3/H H=60m 電機(jī)N=11kw =2950rpmXGH6-1002 YB160M-2C5常溫常壓3P-103工業(yè)水泵Q=40m3/H H=76m 電機(jī)N=22kw =2950rpmPCP50-60H2O常溫常壓4P-102放料泵Q=12.5m3/h H=32m 電機(jī)N=3kw=2950rpmDHK50-32-160D YB100M-2EPS常溫常壓5 結(jié)論 以聚合工段為工藝設(shè)計的主要對象，進(jìn)行了年產(chǎn)0.8萬t/a發(fā)泡聚苯乙烯聚合工段裝置工藝設(shè)計。在掌握發(fā)泡聚苯乙烯合成的原料、聚合原理、聚合方法、工藝流程的基礎(chǔ)上，對聚合工段進(jìn)行了物料衡算、熱量衡算、設(shè)備選型計算，繪制了帶控制點的工藝流程圖、設(shè)備布置圖、配管圖，并撰寫了設(shè)計說明書。參考文獻(xiàn)1 潘祖仁.高分子化學(xué).北京,化學(xué)工業(yè)出版社,1986:36-652 許長清.合成樹脂及塑料手冊.化學(xué)工業(yè)出版社，19913 可發(fā)性聚苯乙烯J. 廣東化工， 1991，(02)4 張瑋.一步法生產(chǎn)發(fā)泡聚苯乙烯J.現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用, 1999,(04)5 王靜康.化工設(shè)計.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1995,66 吉化集團(tuán)吉林市龍山化工廠標(biāo)準(zhǔn)Annual production capacity of 8000 tons of expanded polystyrene polymerization process design sectionLi chun wei,yao shanshan*(department of chemistry engineer, class of ploymer materials and engineer 0602)Abstract: The design for the annual production capacity of 10,000 tons can be made of polystyrene polymerization process design section, first of all from the application point of view of the design basis for the production of proof methods, including raw materials, polymerization methods and the implementation of various additives choice. ; In the design process, the main polymerization reactor for a material balance, heat balance, on the basis of the analysis process, a process equipment options to determine the conditions of process control, production control conditions, and by design process of technical and economic evaluation. Drawing materials through the flow chart of the process control points with the workshop flo