30万吨ABS生产车间工业设计-本

1、 - . -可修- . z.摘要ABS树脂是五大合成树脂之一，具有广阔的市场前景。本设计对ABS树脂现有的生产技术、市场需求和开展状况进展了较全面的分析；主要表达了乳液接枝本体SAN掺混法生产ABS树脂的生产方法及工艺条件 ，并对物料衡算、设备的选型、厂房的布置等方面也做了简要的介绍；对生产车间所需的各种生产设备和总投资本钱进展了初步合算，并根据生产方法绘制出相应的工艺流程图。关键词：ABS树脂 生产技术 市场态势 物料衡算 设备 - . z.AbstractABS resin is one of the five synthetic resin, and has broad market p

2、rospects. Thedesign on the e*isting production of ABS resin technology, market demand and the development of a more prehensive analysis; described the production of ABS resinemulsion graft bulk SAN blending method production method and process conditionsand material balance, equipment selection, pla

3、nt layout has also made a brief introduction; a preliminary cost-effective production workshop a variety ofproduction equipment and the total investment cost, and production methods to map out theprocess flow diagram.Keywords:ABSresin production technologymarket trend material balanceequipment. - .

4、z.目录 TC * MERGEFORMAT TOC * MERGEFORMAT 摘要 PAGEREF _Toc23750 - 2 -第一章绪论 PAGEREF _Toc25518 11. ABS树脂生产技术现状及进展 PAGEREF _Toc2780 11.1技术概况 PAGEREF _Toc14417 11.2 乳液接枝本体SAN掺混法 PAGEREF _Toc744 21.2.1接枝用主干胶乳的合成 PAGEREF _Toc13939 21.3 ABS连续本体聚合法 PAGEREF _Toc3208132 国外树脂生产与市场分析及预测4 PAGEREF _Toc29159 42.1生产情况

5、分析预测 PAGEREF _Toc12162 42.2 市场分析及预测 PAGEREF _Toc32715 63开展趋势2 PAGEREF _Toc8723 83.1 生产技术开展趋势 PAGEREF _Toc13947 83.2 产品开展趋势 PAGEREF _Toc10613 8第二章工艺流程设计 PAGEREF _Toc6695 101. 生产方法、原料和主要工艺参数的选择 PAGEREF _Toc7336 101.1 生产方法的选择 PAGEREF _Toc17167 101.2原料的选择 PAGEREF _Toc778 101.3 主要工艺参数 PAGEREF _Toc12983 1

6、12. 聚合反响过程工艺流程表达 PAGEREF _Toc31046 132.1 工艺流程方框图 PAGEREF _Toc30602 132.2 工艺流程表达 PAGEREF _Toc20185 14第三章 工艺与设备计算 PAGEREF _Toc15047 173.1 根底数据 PAGEREF _Toc10460 173.2 物料衡算 PAGEREF _Toc29360 183.3 设备计算 PAGEREF _Toc7146 193.3.1釜数及其主要工艺参数确实定 PAGEREF _Toc846 193.3.2 搅拌器的计算 PAGEREF _Toc32343 213.3.3 传热装置设计

7、 PAGEREF _Toc10832 233.3.4 设计结果以生产聚丁二烯胶乳为例 PAGEREF _Toc32027 23第四章 辅助设备选型 PAGEREF _Toc14020 244.1反响釜卸料泵 PAGEREF _Toc4382 244.2 凝聚釜 PAGEREF _Toc21439 244.3 离心机 PAGEREF _Toc8129 254.4 混料槽 PAGEREF _Toc9525 264.5挤出机 PAGEREF _Toc10462 26第五章 厂址的选择及其厂房布置 PAGEREF _Toc12422 285.1 厂址选择 PAGEREF _Toc13714 285.2

8、 厂房布置 PAGEREF _Toc5780 285.2.1 总图布置的选择原则 PAGEREF _Toc5773 285.2.2 车间区域划分及布置说明 PAGEREF _Toc4952 29第六章 平安、环保和三废处理 PAGEREF _Toc13763 306.1 平安方面 PAGEREF _Toc5969 306.1.1 主要物料的平安性质及防护 PAGEREF _Toc7849 306.1.2平安防护措施 PAGEREF _Toc12615 326.1.3 ABS聚合平安操作23 PAGEREF _Toc14701 326.2 环保方面 PAGEREF _Toc29485 346.2

9、.1 废水 PAGEREF _Toc22721 346.2.2 噪声 PAGEREF _Toc4919 346.3 污染防治措施 PAGEREF _Toc30517 356.3.1废水 PAGEREF _Toc21070 356.3.2 噪声 PAGEREF _Toc10295 356.4环保排放指标 PAGEREF _Toc15250 35七章 车间定员 PAGEREF _Toc8748 367.1 车间生产岗位及工作 PAGEREF _Toc11406 367.2 班次、人员编制 PAGEREF _Toc12868 36第八章 产品本钱估算 PAGEREF _Toc21565 388.1

10、固定本钱估算 PAGEREF _Toc12276 388.2 可变本钱估算 PAGEREF _Toc1817 398.3 利润估算 PAGEREF _Toc30012 39小结 PAGEREF _Toc30923 40致 PAGEREF _Toc18981 41参考文献 PAGEREF _Toc12343 42-. z.第一章绪论ABS树脂是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、外表光泽性好等特点，容易涂装、着色，还可以进展外表喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业

11、领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。ABS树脂是丙烯腈、1,3-丁二烯、苯乙烯三种单体的接枝共聚物。它的分子式可以写为(C8H8C4H6C3H3N)*，但实际上往往是含丁二烯的接枝共聚物与丙烯腈-苯乙烯共聚物的混合物，其中A代表丙烯腈，提供耐化学性和热稳定性；B代表丁二烯，提供韧性和抗冲性;S代表苯乙烯，赋予刚性和易加工性。但是，在聚丁二烯橡胶与苯乙烯和丙烯腈的接枝共聚反响中，除了生成聚丁二烯橡胶与苯乙烯和丙烯腈的接枝共聚物外，单体苯乙烯和丙烯腈会发生共聚生成游离SAN。所以实际上得到的是聚丁二烯与苯乙烯、丙烯腈接枝共聚物和游离SAN的混合物。商业上通常将这种混合物与其他SAN的掺混物称之为

12、ABS树脂。ABS树脂生产技术现状及进展HYPERLINK l _Toc3133917031.1技术概况 ABS树脂是在聚苯乙烯树脂改性的根底上开展起来的，1947年美国橡胶公司采用共混法工艺实现了ABS树脂的工业法生产;1954年美国的Borg - Wame r公司采用乳液接枝聚合开发了接枝型ABS树脂并实现了工业化。采用乳液接枝法生产的产品的流动性和低温抗冲击性能远优越于共混法的产品扩是真正意义上的ABS树脂，乳液接枝法生产ABS树脂工艺的开发促进了ABS工业的迅速开展。20世纪70年代开场，ABS生产工艺技术进入大开展时期，至今先后开发了乳液接枝聚合法、乳液接枝掺混法和连续本体聚合法。其

13、中乳液接枝掺混法又分为：乳液接枝乳液SAN掺混法；乳液接枝悬浮SAN掺混法；乳液接枝本体SAN掺混法。这3种ABS树脂工业生产技术综合评价见表11。其中乳液接枝本体SAN掺混法以技术最成熟、产品围最宽、性能最好、有利于大型化和降低本钱而成为目前世界上应用最广泛的ABS树脂生产工艺，国近期引进的五套大型装置均采用此工艺。而连续本体法由于其具有工艺流程简单、环保和投资省的优势在近年来也得到逐步开展，但由于目前工艺上的局限性，其产品围和性能有局限性，还有待进一步改良，这也是世界上各大ABS树脂生产厂家的研究开发方向之一。下面就上述两种较有代表性的工艺进展介绍2:表1 3种ABS树脂工业生产技术综合评

14、价工程乳液接枝聚合乳液接枝掺混法连续本体聚合法乳液SAN掺混悬浮SAN掺混本体SAN掺混技术水平已落后，仍生产效益差，仍生产广泛采用大力开展尚不完善最低投资中等较高较高中等反响控制较容易容易容易容易困难设备要求聚合简单聚合简单后处理复杂后处理复杂简单热交换容易容易容易较容易困难后处理复杂复杂复杂复杂简单环保差差较差中最好开展趋势淘汰无开展空间仍有开展空间主要方法前程广阔，有待完善品种变化品种可调品种灵活品种灵活品种灵活品种少产品质量含杂质较多含杂质较多含一定量杂质含杂质较少产品纯洁1.2 乳液接枝本体SAN掺混法乳液接枝本体SAN掺混法是在乳液接枝法的根底上开展起来的，大体上可分为以下步骤:接

15、枝用主干胶乳的合成，接枝用主干胶乳与苯乙烯和丙烯睛的接枝共聚，SAN共聚物的合成，接枝胶乳本身和与SAN的掺混成ABS树脂。 1.2.1接枝用主干胶乳的合成ABS接枝用主干胶乳一般要求采用粒径大于0. 25um的大粒径的聚丁二烯胶乳，合成工艺有在聚合过程中由丁二烯单体直接合成大粒径胶乳的一步法和先合成小粒径胶乳再附聚成大粒子的两步法，两步法由于反响停留时间短、操作灵活而成为目前的研究重点。1.2.1.1一步法采用的放大粒径技术有适时补皂法、加人溶剂法、补加单体法、种子聚合法和聚合后期自聚集法和中和局部皂或降低pH值法等。上述技术的关键是加人乳化剂、溶剂、单体种子等的数量、时机和补加次数，这是影

16、响胶乳粒径的稳定性和大小的主要因素。1.2.1.2二步法即附聚法技术有冷冻、压力、机械搅拌、化学、高分子胶乳附聚等方法。冷冻法产品纯洁、易于工业化、反响时间短，但只能得到中粒度的胶乳，胶乳冷冻时会析出凝胶，且动力消耗较大;压力法虽较老，但有些公司现仍用得较好;机械搅拌法是利用高搅拌强度来得到大粒径胶乳;化学法缺点在于附聚后粒径受限制，温度及时间的影响大，控制相对难，不易重复;高分子胶乳附聚法是近年来出现的新型工艺，离子型乳化剂胶乳和。,a一不饱和梭酸共聚胶乳作为附聚集剂，可有效地缩短附聚时间。1.2.2主干胶乳与苯乙烯和丙烯睛的接枝共聚 在此共聚过程中，聚丁二烯链上的双键以及链节的两个a-H易

17、受自由基攻击形成接枝点，苯乙烯和丙烯睛等单体进展接枝反响，生成ABS接枝共聚物，并伴随游离SAN的生成。影响接枝效率的因素主要有引发剂的种类及浓度、接枝反响转化率、单体浓度、聚丁二烯浓度及其微观构造、反响温度、乳化剂种类和聚合加料工艺等，而提高接枝效率和接枝均匀性的关键是控制聚合过程的反响速率，而聚合反响速率又与单体浓度、引发剂浓度、乳化剂浓度有关，所以控制聚合反响速率也就是控制聚合体系中这3者的总浓度和以加人速度控制的瞬间浓度。这一点对获得较好性能的ABS接枝共聚物非常重要。ABS接枝共聚物再经过凝聚过程就成为可掺混的粉状的ABS粉。1.2.3本体SAN共聚物的合成 SAN的合成主要有悬浮法

18、和本体法两种工艺，连续本体法由于具有工艺流程简单、操作易、产品质量好、污染少和投资省的优点成为新建装置的首选工艺。连续本体法合成SAN树脂主要包括配料、聚合、脱挥和造粒等过程:按比例配制的苯乙烯和丙烯睛单体在少量溶剂存在的情况下被连续加人到采用蒸发冷凝散热的全混流反响器，或再经过采用特殊构件散热的多级活塞流反响器进展反响，在物料到达约75%的转化率后送到真空条件下的脱挥器将未反响的苯乙烯和丙烯睛单体和溶剂闪蒸出去并回收循环利用，熔融的物料再经过造粒成为SAN树脂成品。目前该工艺已很成熟，可有效控制SAN的分子量、丙烯睛含量，生产出综合性能良好的产品。1.2.4 ABS接枝共聚物与SAN树脂的掺

19、混ABS接枝共聚物与SAN树脂的掺混一般包括宏观和微观上的混合两个过程，前者主要目的是调整ABS粉与SAN树脂及各种助剂的比例以提供不同性能的品种和牌号，后者主要目的是通过双螺杆挤出机的作用使ABS接枝共聚物与SAN共聚物共混形成ABS的分散相和SAN的连续相，而分散相和连续相的分子构造、化学组成、分子量大小及分布、加工条件对最终产品有直接影响。乳液接枝本体SAN掺混法生产ABS的优点在于一是SAN的合成比拟简单，污染少;二是ABS中的橡胶含量和SAN的分子量、含量可有效控制，可生产综合性能好，特别是韧性和刚性均很高的ABS树一脂;三是因其工艺的灵活可调，产品牌号多，应用围广。1.3 ABS连

20、续本体聚合法 ABS的连续本体法是由日本的TEC - MTC公司于80年代中期率先实现工业化，是近年来开展较快的工艺。它与HIPS的连续本体法很相似，主要区别在于反响多了丙烯腈单体3。 ABS的连续本体聚合主要包括溶胶、预聚合、聚合、脱挥和造粒等过程:将一定量聚丁二烯橡胶溶于按比例配制的苯乙烯和丙烯睛单体在少量溶剂存在的情况下被连续参加到一个全混流反响器实现相转变，再经过多级活塞流反响器继续反响，整个聚合过程亦都伴随着接枝反响，接着在物料到达约75%的转化率后送到脱挥器将未反响的苯乙烯和丙烯睛单体和溶剂闪蒸出去并回收循环利用，熔融的物料再经过造粒成为ABS树脂成品。上述反响器的构造与HIPS,

21、 SAN本体聚合的反响器根本一样，因此ABS的连续本体生产线也可用于HIPS, SAN和GPPS的生产。 ABS的连续本体法的优点在于一是工艺流程简单，只需要一套本体聚合装置;二是操作易、污染少和投资省;但由于本体工艺上的局限性，无法生产橡胶含量在20%以上的ABS，其产品的抗冲强度受限制，另外在橡胶粒径控制上相对较大，亦无法到达乳液接枝本体SAN掺混法能到达的高光泽度，因此ABS的连续本体法目前产品围较窄。2 国外树脂生产与市场分析及预测42.1生产情况分析预测2.1.1 世界 2010年全球ABS总产能约为863万t/a，产量约为750万t。2010年全球主要生产企业及产能统计见表2. 表

22、2 2010年全球主要ABS生产企业及产能统计生产厂家 国家和地区 生产能力万奇美集团100.0奇美化工中国 70.0BASF比利时、德国、国66.0LG化学公司 国 56.0英力士INEOSABS 美国、西班牙等55.0甬兴化学公司中国 50.0SABIC创新塑料公司美国、荷兰等47.5Cheil三星第一毛织国 45.0日本东丽公司 日本、马来西亚 42.0氏化学公司 荷兰、美国 40.0台塑化学和纤维公司37.0JSR合成橡胶公司日本33.0锦湖化学公司 国 25.0高桥石化公司中国20.0台塑工业 中国 30.0石化公司 中国 18.0新湖石化 中国 10.0*大沽 中国 20.0华锦

23、中国 中国20.0IRPC公司泰国 14.0其它 65.0合计863.5 近年来，由于家电和汽车工业的不断开展，对ABS树脂的需求量将不断增加，因此，许多生产厂家都准备新建或扩建ABS树脂生产装置。国外ABS树脂20112016年规划增加的产能见表3。表3 国外ABS树脂在20112016年规划增加的产能万t / a公司地点增加产能 备注英力士INEOS 印度 22011年完成伊朗石化商业公司 伊朗 20印度SPL印度马哈拉施特拉邦10IRPO公司泰国Rayong县282011年年初建成2011年开场建立合计422.1.2 中国 2010年，我国ABS的产能到达253万 t / a，实际产量约

24、为196万t。2010年我国主要ABS生产企业及产能统计见表4。表4 2010年中国ABS主要生产企业及产能统计万t / a生产厂家生产能力产量奇美70.060LG甬兴化工 50.0 50台塑工业 30.024高桥石化 20.016.62石化公司18.017.27石化公司 5.01.58石化公司10.010.52新湖石化10.010.0*大沽 20.02.50华锦 20.04.32合计 253.0196.81 2011年后中国新建、扩建的ABS装置情况统计见表5。表5 2011年后中国ABS新建、扩建装置情况统计万t / a。工程 生产能力方案投产时间*大沽化工20.02012华谊聚合物 20

25、.0 一期：2011二期：2013LG化学和中国海洋石油总公司30.02011LG甬兴化工扩建20.0增加2012石化公司扩建40.0增加2012中石化股份公司分公司30.0招商工程奎屯独山子石化工业园15.0招商工程高新技术产业开发区10.0 招商工程*铁山港临海工业区管委会招商局待定招商工程妃甸工业园区化学产业园50.0招商工程渤海新区化工产业园区30.0招商工程万州化工园区 10.0 招商工程合计 275.02.2 市场分析及预测2.2.1 世界 2010年世界ABS树脂消费量约为740万t，主要消费地区是亚太、北美和欧洲地区。在其消费构成中，家用电器及用品仍占最大比例，约为56.9%；

26、汽车配件次之，占11.3%；办公设备居第3位，占3%；管材及管件为2.0%，其它为26.5%。 2011年世界ABS树脂年均需求增长率为4.5%，消费量到达775万t，其中家用电器及用品、汽车配件、办公设备、管材及管件消费量将分别到达447万t、85万t、23万 t和14万t，分别占树脂需求量的58%、11%、3.0%和1.8%。20122015年世界ABS树脂供需预测见表6。 表620122015年世界ABS树脂供需状况工程 2012年2013年2014年2015年生产能力/万t98010201040 1060产量/万t900 950970980消费量/万t870910 9509602.2.

27、2中国 2010年我国ABS的总消费量约为430万t，是世界ABS树脂最大的消费国。国ABS主要用于汽车、家用电器和电子电器三大领域。我国是世界上最大的家用电器生产国和消费国，ABS树脂其中接近55%的消费量用于电子和电器配件上。同时中国也是世界上最大的汽车生产国，大约25%的ABS消费量用于汽车领域。 尽管我国树脂的生产能力和产量增长很快，但仍不能满足需求，每年需大量进口，从20042007年，中国的ABS进口量连续增加，2008年由于全球金融危机导致ABS进口量降低，2009年随着全球经济的复，ABS进口量继续增加，2010年随着国ABS产能的增加，对外依存度下降，所以中国ABS的进口量与

28、2009年持平。20042010年我国ABS产量、进出口量及表观消费量统计见表7和图1. 表7 20042010年中国ABS供需状况统计年份产量万进口量万 出口量万 表观消费量万自给率2004年83.6196.31.6278.330.02005年91.0198.71.4288.331.62006年128.0201.42.0327.439.12007年142.8217.33.2356.940.02008年157.0195.24.3347.945.12009年 170.55216.75.0382.2545.02010年 196.81216.95.5408.2149.0图1 20042010年中国A

29、BS表观消费 中国ABS市场的年消费量整体保持增长态势除2008年负增长外，年复合增长率为8%。随着国产量的大幅度增长及技术水平的提高，未来几年ABS树脂进口量会有下降的趋势。今后随着生产能力的增加，自给率将不断增加，到2015年其自给率预计到达75%。 预测今后全球ABS年需求增长率为4.5%，中国更高达8%以上。2011年我国ABS树脂市场需求量将到达460万t左右，2015年ABS的总需求量将到达630万t，可见我国ABS树脂的市场前景广阔。中国ABS树脂的需求量和进口量均已居全球第一3开展趋势23.1 生产技术开展趋势ABS树脂生产技术将进一步改良、完善和提高，向节能、降耗、无公害化方

30、向开展，大力降低产品本钱，提高经济效益和社会效益。 乳液接枝一SAN掺混法是工艺最成熟、产品围最宽、实用性最强的ABS树脂生产技术，是目前世界围ABS生产装置应用最为广泛的工艺技术。而在乳液接枝一掺混法工艺中，乳液接枝一本体SAN掺混法工艺最有开展前途，其优点是:橡胶用量不受限制，便于生产高抗冲产品;接枝率容易控制，产品性能稳定;调节ABS粉料与SAN粒料混合比例可以生产多种牌号的ABS树脂;采用本体聚合法生产SAN树脂能耗低。因此，乳液接枝一本体SAN掺混法是目前生产ABS树脂的最正确方法，而且具有广阔的开展前景。 连续本体法ABS树脂生产工艺5是一种正在开展中的技术，具有工艺流程短、装置建

31、立费用低、三废量少并能与高抗冲聚苯乙烯、通用聚苯乙烯、SAN切换生产的优点，产品性能较以前已有很大提高，有些性能可与传统乳液接枝法生产的ABS树脂相媲美。尽管目前的工业装置较少，但是随着工艺的进一步完善和开展，连续本体法ABS树脂生产工艺必将在全世界得到广泛应用。3.2 产品开展趋势 ABS树脂的开展趋势是向高性能、多功能的专用树脂开展，以期提高产品的附加值和市场竞争力。高性能ABS树脂主要有耐热ABS、阻燃ABS、高冲ABS,透明ABS,高光泽ABS、消光ABS,耐候ABS、导电ABS,抗静电ABS、抗震ABS,抗蠕变ABS、高流动ABS等。ABS耐热性的提高，使其使用档次提高，满足了最终用

32、途的高性能化要求，拓宽了应用领域。阻燃ABS的开展方向是阻燃的多功能化，如阻燃抗冲、阻燃发泡、阻燃耐候和阻燃耐热等。透明ABS的开展方向是综合性能的提高。总之，高性能ABS树脂不仅满足了制品的高性能化要求，提高了产品的使用档次和竞争力，而且拓宽了产品的应用领域。 ABS树脂的开展方向是高性能化。然而，要到达高性能化，单靠ABS树脂自身的性能是难以到达的，只有通过ABS树脂的合金化，尤其是ABS树脂与聚碳酸酯(PC、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET) 、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT) ,聚氨酯(PU等工程塑料的合金化才能到达，因而，ABS树脂的合金化是ABS树脂一个重要的开展方向。ABS树脂与其他树

33、脂组成合金后，其综合性能大幅度提高，不仅满足了终端产品的高性能化要求，提高了产品的竟争力，而且拓宽了产品的应用领域。 近年来，我国ABS树脂消费重心逐步转移，汽车、电子等行业的兴起使ABS树脂消费市场呈现新的格局。由于国电视机、洗衣机等家电市场供大于求，以及改性聚丙烯等替代品的渗透和覆盖，在大型家电领域ABS树脂的消费量正在减少，而在小家电、办公设备和交通运输业等领域的消费悄然升温。ABS树脂在交通运输领域中的应用也有较大潜力：汽车、摩托车生产和消费的提速，将使汽车饰件制品成为ABS树脂市场新的消费亮点，游艇和活动房屋等休闲用品也为ABS树脂翻开了新销路。此外，ABS树脂在建材、医疗器械和合金

34、共混材料方面也有良好的市场前景。 消费格局的变化，将带来产品需求的改变。未来ABS产品的开展将向着通用料和专用料并重、通用料与合金并举的方向开展；未来ABS的市场将更加细分、竞争将更加剧烈，企业间兼并重组的局面已为时不远。 - . z.第二章工艺流程设计1. 生产方法、原料和主要工艺参数的选择1.1 生产方法的选择ABS主要生产方法有乳液接枝乳液SAN掺混法、乳液接枝悬浮SAN掺混法、乳液接枝本体SAN掺混法、连续本体法、本体悬浮法、乳液悬浮法和乳液本体法等生产工艺。通过比拟第一章中各种聚合方法的优缺点，选择乳液接枝本体SAN掺混法。该方法大体上可分为以下步骤:接枝用主干胶乳的合成，接枝用主干

35、胶乳与苯乙烯和丙烯睛的接枝共聚，SAN共聚物的合成，接枝胶乳本身和与SAN的掺混成ABS树脂。1.2原料的选择主要原材料的关键指标2生产ABS的主要原材料有1,3-丁二烯、苯乙烯和丙烯腈。它们的主要控制指标见以下表格。表2.1 丁二烯控制指标1，3丁二烯() 水分mg/kg总炔烃mg/kgTBC mg/kg二聚物mg/kg羰基化合物 mg/kg过氧化物mg/kg气相含氧量/%99.3202550 150100010100.3表2.2 苯乙烯控制指标纯度() 水分mg/kgTBC mg/kg聚合物mg/kg99.730010 3010表2.3 丙烯腈控制指标纯度() 水分/%(质量)TBC mg

36、/kg990.4535 452生产ABS用的辅助原料乳化剂：歧化松香酸钾皂,其质量应符合表2.4中列出的指标要求，其检验方法执行ZB 72002一84标准。表2.4 歧化松香酸钾皂质量指标指标名称单位指标值松香皂含量%(质量)2228游离碱含量%(质量)0.080.15相对密度1.04碘值g碘/100g20酸值mgKOH/g155枞酸含量%(质量)0.5去氢枞酸含量%(质量)48.0 分子子量调节剂:叔十二碳硫醇是一种具有特殊臭味的透明可燃液体，凝固点-7，闪点128,着火点139，沸点165 1665.2MPa，不溶于水，溶于乙醉、乙醚、丙酮、苯、汽油等。密封保存。其质量应符合表2.5中列出

37、的指标要求。 表2.5叔十二碳硫醇的质量指标指标名称相对密度(4 15.5)折射率纯度/%外观指标值0.855 0.8701.456 1.46695.0无色透明油状液体引发剂：过氧化氢异丙苯，为淡黄色或黄色透明油状液体。密度为1.064g/cm(18)，液体粘度0.176l/s(25)，热分解温度145 155，折射率l.5245(20)。在酸性介质存在下分解成苯酚、丙酮;80以上发生热分解反响。其半衰期t1/2为:130，110h; 158，10h; 255，1min。工业用过氧化氢异丙苯的产品规格见表2.6。表2.6过氧化氢异丙苯的质量指标指标名称 纯度相对密度420PH值色度铁钴法)指标

38、值81% 83%1.025 1.0453 77号 过硫酸钾(K2S2O8)，外观为无色或白色的细小或片状结晶。密度2.477 g/cm,溶于水,不溶于醇。水溶液呈酸性;遇潮湿或受热则分解，100时完全分解。与有机物混合会发生爆炸。工业用过硫酸钾的产品规格见表2.7。 表2.7 过硫硫钾产品质量指标指标名称过硫酸钾/%酸度/%氮化物/%铁盐/%水分/%指标值980.20.70.0040.5进展ABS的生产还需要添加活性剂 、 络合剂、抗氧剂、凝聚剂、终止剂、阻聚剂、硫酸等。1.3 主要工艺参数ABS产品的牌号众多，原料并没有固定的配比，牌号不同，原料的配比也稍微有所不同。 该设计是生产中冲型AB

39、S树脂，中冲型ABS树脂生产的关键技术是调节ABS树脂相中的橡胶含量，当橡胶含量在8% 14%之间时，无论是本体还是乳液接枝法均可生产出中冲型ABS树脂。而对子乳液接枝/SAN掺混法装置而言，通过改变接枝粉的掺入量就可实现这一目的，因而是中冲型ABS树脂生产的主要方法。设计其配方及工艺条件见表。表2.8 制备聚丁二烯胶乳配方(质量份)和工艺条件工程丁二烯水歧化松香酸钾皂叔十二硫醇过硫酸钾活化剂碳酸钾聚合温度/聚合时间/h单体转化率/%数据1001503.50.40.250.250.350801694%表2.9乳液接枝聚合配方和主要工艺条件原料配比质量份原料配比质量份聚丁二烯胶乳60松香酸钾2.

40、0苯乙烯28右旋葡萄糖0.5丙烯腈12焦磷酸钠0.5水100工艺条件过氧化氢异丙苯0.3聚合温度/65 85硫酸亚铁0.01聚合时间/h16表2.10本体法合成SAN的配方质量份和工艺条件工程数据工程 数据苯乙烯/份丙烯腈/份溶剂/份703020聚合温度/停留时间/h转化率/%110 160468表2.11 ABS接枝湿粉料和与SAN的掺混的配比质量份及挤出工艺条件6工程ABS接枝粉料/份含水量25.93%SAN/份其他助剂加料段/压缩段/计量段/模口/螺杆转速数据 28 722160180200220200r/min2产品规模年产30万吨的ABS树脂，根据市场调查，ABS树脂有较大的开展空间

41、。3各工序损失助剂的损失可忽略不计表2.12 生产聚丁二烯胶乳工序聚合脱挥发回收放空总计损失率kg/kg聚合物0.05%0.35%0.1%0.5%表2.13 制备ABS接枝粉料工序聚合浆料凝聚离心枯燥放空总计损失率kg/kg聚合物0.05%0.15%0.4%0.35%0.95%表2.14 本体聚合法的合成SAN共聚物生产工序聚合脱挥回收总计损失率kg/kg聚合物0.05%0.45%0.6%表2.15 掺混与造粒工序 掺混挤出造粒包装总计损失率kg/kg聚合物0.1%0.15%0.2%0.45%4产品质量规格ABS树脂产品牌号较多，其性能规格也略有不同，通常冲击强度在100 200 J/ m之间

42、的定为中冲型ABS树脂，它是用途最广、用量最大的一类ABS树脂。中冲型ABS树脂的典型性能见表2.127。表2.16 中冲型ABS树脂的性能牌号冲击强度/(J/m流体流动速度g/(10min)洛氏硬度R拉伸强度/MPa弯曲强度/MPa分级1011402.10.2110.51.5482.3763.8通用中冲型1021002.50.21141.5512.5814高刚中冲型PA7571801.80.21134974通用中冲型DFAR2141.60.21104379通用中冲型2. 聚合反响过程工艺流程表达2.1 工艺流程方框图工艺流程方框图见图2.18。聚丁二烯胶乳丁二烯 乳液聚合聚丁二烯胶乳丁二烯苯

43、乙烯苯乙烯ABS接枝胶乳 乳液接枝聚合 ABS接枝胶乳苯乙烯苯乙烯助剂ABS树脂丙烯腈 掺混、挤出助剂ABS树脂丙烯腈丙烯腈丙烯腈SAN树脂 本体聚合 造粒 SAN树脂溶剂溶剂图2.1 工艺流程方框图2.2 工艺流程表达聚合生产：在反响开场投料之前，检查各加料液位是否正常，反响釜是否出空，釜底阀是否关闭，温度、压力是否正常、配分是否正常。 聚丁二烯胶乳的生产连续乳液法聚合生产聚丁二烯胶乳所用的原料配方见表2.8。原料丁二烯、除引发剂外的化学品、助剂经多缸计量泵按聚合配方量调节加料量，连续地在管道混合进入均化器，单体丁二烯被均化，适宜的皂将其被盖成液滴，均化后的混合物料乳液冷却15 -17，进入

44、聚合反响器。然后向聚合釜夹套通入热水使釜物料升温55左右，在引发剂的作用下丁二烯单体聚合生成聚丁二烯胶乳，聚合温度控制在5080之间，聚合反响热由通入夹套的冷却水导出。聚合前的准备工作，单体以及各种助剂的计量和投入，聚合反响的温度控制等均由一台电子式的程序控制器自动控制，聚合反响曲线由程序给定器给定。反响过程中要定期地测定丁二烯的聚合反响转化率，当转化率和釜压力到达规定值时，反响即告完毕。从聚合反响器出来的聚丁二烯胶乳直接进入脱气槽，在O.011 O.012MPa绝压下闪蒸脱除未反响的丁二烯。脱气后的聚丁二烯胶乳总固物含量24% 25%，残留丁二烯 0.2%送人聚丁二烯胶乳贮槽，化3 4天使单

45、体浸渗到胶粒，分析胶乳质量合格后送往接枝聚合工序。闪蒸脱气出来的丁二烯经缓冲罐捕集夹带胶乳后加压至0.5MPa左右，再经冷凝回收.制备ABS接枝粉料接枝聚合工序： 苯乙烯、丙烯睛、乳化剂、节剂、活化剂、复原剂、络合剂经计量泵计量，然后与聚丁二烯胶乳在管道混合器连续混合，加热升温至50。加热后的混合物料送入两个串联的浸渗塔，浸渗作用是提高接枝聚合ABS的接枝度并增加包藏的SAN共聚物。 聚合反响系统为三个串联的反响器。第一、第二个是聚合反响器，第三个是化反响器，3个反响器均无外夹套，有搅拌器。浸渗后的混合物料乳液进入第一反响器。引发剂分别连续定量地从第一反响器、第二反响器和第三反响器的特定部位参

46、加，进展聚合反响。聚合为绝热反响，随着聚合转化率的增高，聚合放热使反响物料逐步升温，到第三反响器的反响温度达90。采用自动调节系统控制第三反响器的压力使单体不至于气化。接枝聚合反响在第一、第二反响器已根本完成，物料在第三化反响器停留时间较长，主要是为了提高单体转化率。该过程最终转化率达94%，总聚合时间约16h。后处理工序：后处理工序的凝聚、脱水和枯燥过程均为连续操作。配制好的凝聚剂明矾和硫酸混合液及接枝ABS乳液，连续送入凝聚槽，搅拌混合，破乳凝聚成粒子，用直接蒸汽加热控制凝聚温度为70左右。凝聚的浆液流入与凝聚槽串联的熟化槽，加热维持温度90左右，使皂完全转化，固化颗粒，增强硬度。形成的较

47、大颗较经过具有粉碎功能的泵粉碎，然后送入长网式真空过滤机或离心机脱水，脱除含凝聚剂的局部母液返回配制凝聚剂溶液，以减少凝聚剂耗量和污水排放量。脱水后的接枝共聚物湿粉料含水量20% 40%。枯燥系统为两级，均采用有旋转叶片的卧式枯燥器，通入110一120的热空气，蒸发水分。从一级枯燥器出来的热空气夹带的粉料经旋风别离器回收，废气经水洗后放空。从二级枯燥器出的接枝共聚物粉料含水量小于1%，用空气输送到料仓。本体聚合法的合成SAN共聚物生产 由苯乙烯单体、丙烯腈和溶剂乙苯以及回收液组成的物料经预热后进入聚合釜，丙烯腈 ：苯乙烯单体=30 ：70，乙苯占单体重量的5%10%。聚合反响温度为120150

48、，压力0.1960、294MPa，反响后从聚合釜出来的物料用齿轮泵送入第一脱挥器，在0、196兆帕压力下闪蒸除去大局部丙烯腈和局部苯乙烯单体、乙苯等挥发组分。然后经管式加热器加热至240后，进入第二脱挥器，在2.67KPa下再脱除剩余的苯乙烯单体等挥发组分。整个系统用290摄氏度的热油保温。熔融的SAN送去挤条切粒，然后送至SAN料斗供与ABS接枝粉料掺混使用。本体聚合法SAN树脂的工艺流程图如图29. 掺混与造粒 ABS接枝粉料加上添加剂后与SAN粒料在混合器中混合，掺混采用机械搅拌的方法，这样可以非常方便的调整三者的比例，极大的丰富ABS树脂的品种和牌号，采用湿法掺混。然后进入双螺杆挤出机

49、中挤出造粒。最后送至成品ABS料仓包装后出厂。 - . z.脱挥发分工序原料工序聚合工序SAN料仓挤出工序脱挥发分工序原料工序聚合工序SAN料仓挤出工序蒸气喷射泵废水回收工序废树脂蒸气喷射泵废水回收工序废树脂回收单体工作路排水回收单体工作路排水出气口回收夜出气口回收夜图2.本体聚合法SAN树脂的工艺流程图-. z.第三章 工艺与设备计算3.1 根底数据年均操作时数：7200小时300天； 年产量：30万吨； 1)原料配方见表。表3.1 制备聚丁二烯胶乳配方(质量份)、工艺条件工程丁二烯水歧化松香酸钾皂叔十二硫醇过硫酸钾活化剂碳酸钾聚合温度/聚合时间/h单体转化率/%数据1001503.50.4

50、0.250.250.350801694%表3.2 乳液接枝聚合配方和主要工艺条件原料配比质量份原料配比质量份聚丁二烯胶乳60松香酸钾2.0苯乙烯28右旋葡萄糖0.5丙烯腈12焦磷酸钠0.5水100转化率94%过氧化氢异丙苯0.3聚合温度/65 85硫酸亚铁0.01聚合时间/h16表3.3 本体法合成SAN的配方质量份和工艺条件工程数据工程 数据苯乙烯/份丙烯腈/份溶剂/份703020聚合温度/停留时间/h转化率/%110 160468表3.4 ABS接枝粉料和与SAN的掺混的配比质量份及挤出工艺条件工程ABS接枝粉料/份SAN/份其他助剂加料段/压缩段/计量段/模口/螺杆转速数据 22 782

51、16018017018017017518018510.5r/min2各工序损失助剂的损失可忽略不计表3.5 生产聚丁二烯胶乳工序聚合脱挥发回收放空总计损失率kg/kg聚合物0.05%0.35%0.1%0.5%表3.6 制备ABS接枝粉料工序聚合浆料凝聚离心枯燥放空总计损失率kg/kg聚合物0.05%0.15%0.4%0.35%0.95%表3.7 本体聚合法的合成SAN共聚物生产工序聚合脱挥回收总计损失率kg/kg聚合物0.05%0.45%0.6%溶剂损失率为10%.表3.8 掺混与造粒工序 掺混挤出造粒包装总计损失率kg/kg聚合物0.1%0.15%0.2%0.45%3.2 物料衡算注：未转化

52、的单体在闪蒸汽提工序被回收年产30万吨ABS树脂所需要消耗的掺混料为：3000001-0.45%=301356.1 t/aABS接枝粉料投入量：301356.122+78+2*22=64998.4 t/aSAN的投入量：301356.122+78+2*78=230448.8 t/a其它助剂的投入量：301356.122+78+2*2=5908.9 t/a每年生产SAN树脂参与反响的原料量：230448.868%-0.6%=341912.2 t/a每批参与反响的原料量：341912.2(72004)=189.95 t/B 在聚合工序，投入聚合釜的原料有：苯乙烯、丙烯腈、溶剂。下面进展聚合工序的物

53、料衡算：注：溶剂不参与反响苯乙烯:189.95*7070+30=132.965 t/B丙烯腈：189.95*3070+30=56.985 t/B溶剂：56.98530*20=37.99 t/B每年生产ABS接枝粉料所需的原料量:64998.494%-0.95%=69853.2 t/a每批参与反响的原料量：69853.2 720016=155.2 t/B在聚合工序，投入聚合釜的原料有：苯乙烯、丙烯腈、水 、聚丁二烯胶乳和其他助剂质量份3.31。下面进展聚合工序的物料衡算：注：水不参与反响苯乙烯：155.2*2860+12+28+3.31=42.06 t/B丙烯腈:155.2*1260+12+28

54、+3.31=18.03 t/B聚丁二烯胶乳:155.2*6060+12+28+3.31=90.14 t/B水：42.06 28*100=152.14 t/B60+12+28+3.31=4.97 t/a4每年生产聚丁二烯胶乳所需投入原料为：90.14*(720016)94%-0.5%=43382.89 t/a每批参与反响的原料量:43382.89 (720016)=96.41t/B 在聚合工序，投入聚合釜的原料有：水 、丁二烯和其他助剂质量份4.7。下面进展聚合工序的物料衡算：注：水不参与反响丁二烯:96.41*100100+4.7=92.08 t/B100+4.7=4.33 t/B水：96.4

55、1104.7*150=138.12 t/B年产30万吨ABS树脂所需消耗的各原料为：丁二烯：92.08*(720016)=41436 t苯乙烯：132.965*(72004)*(68%+0.6%)+42.06*(720016)=183112 t丙烯腈：56.985*(72004)*(68%+0.6%)+18.03*(720016)=78479 t溶剂：37.99*72004*10%=6838 t 其它助剂：5908.9+(4.97+4.33)*(720016)=10093 t水：152.14+138.12*(720016)=130617 t3.3 设备计算3.3.1釜数及其主要工艺参数确实定1

56、釜数确实定 本设计采用80m3的釜聚合的生产方式其中生产聚丁二烯胶乳和SAN树脂使用单釜聚合反响器而生产ABS接枝粉料采用三个串联的反响器。注：助剂的体积可忽略生产聚丁二烯胶乳质量：丁二烯A：92.08 t/B、水(B):138.12t/B 查资料得在20下密度：A=0.6211 g/cm3B=0.998g/cm3体积：VA=92.080.6211=148.25 m3 VB=138.120.998=138.40 m3 V总=148.25+138.40=286.65 m3混合密度:=92.08 +138.12)541.72=0.803g/cm3操作周期:T=16 h反响液体积:VR=V总=286

57、.65 m3装料系数=0.70.8，设=0.75生产聚丁二烯胶乳所需的釜数=286.650.7580=4.78；则取5个釜，故实际投料系数为：286.65580=0.71660.72生产ABS接枝粉料质量：苯乙烯(A):42.06 t/B 丙烯腈(B):18.03 t/B 聚丁二烯胶乳(C):90.14 t/B 水(D):152.14 t/B查资料得在20下密度:A=0.9059 g/cm3B=0.8060g/cm3 C=1.01g/cm3D=0.998g/cm3体积：VA= 42.060.9059 =46.43 m3 VB=18.030.8060 =22.37m3 VC= 90.141.01

58、=89.25m3 VD= 152.140.998=152.44m3 V总=46.43+22.37+89.25+152.44=310.49m3 混合密度:=42.06+18.03 +90.14+152.14310.49=0.9738g/cm3操作周期:T=16 h反响液体积:VR=V总=310.49 m3装料系数=0.70.85，设=0.75生产ABS接枝粉料所需的釜数*3=310.490.7580*3=5.17*3；则:取5*3个釜，故实际投料系数为: 310.49580=0.77620.78生产SAN树脂质量：苯乙烯(A):132.965 t/B 丙烯腈(B):56.985 t/B 溶剂C：

59、37.99 t/B查资料得在20下密度:A=0.9059 g/cm3B=0.8060g/cm3 C=0.87g/cm3体积：VA= 132.9650.9059 =146.78 m3 VB=56.9850.8060 =70.70m3 VC= 37.990.87=43.67m3 V总=146.78+70.70+43.67=261.15m3 混合密度:=132.965+56.985+37.99261.15=0.8728g/cm3操作周期:T=4h反响液体积:VR=V总=261.15m3装料系数=0.70.85，设=0.75 生产SAN树脂所需的釜数=261.150.7580=4.35；则取4个釜，故

60、实际投料系数为: 261.15480=0.8160.822聚合釜外形尺寸计算10 封头型式及长径比选择从传动角度考虑,减小长径比,降低容器总高度,可减短搅拌轴长度,有利于设备平稳运行。故上下封头选用制造方便、受力效果好的椭圆封头。标准椭圆封头的体积为0.131D3、h封=D/4，令h为釜体直边高度，H为反响釜釜体总高度。则H=h+2 h封=h+D/2假设取H/D=1.5，则h+D/2=1.5Dh=D釜体直径反响釜的体积：V=/4D2h+20.131D3=1.047 D3D=V1.0471/3=801.0471/3=4.243 m3反响釜属于标准设备，但用于制造反响釜的上下封头仍应选用标准封头，