年产5万吨聚醋酸乙烯酯生产工艺设计VIP

学 生 毕 业 设 计（论 文）课题名称 年产 5 万吨聚醋酸乙烯酯生产工艺设计姓 名 XXX学 号 1008103-14学 院 化学与环境工程学院专 业 化学工程指导教师 XXX 讲师2014 年 06 月 02 日xxxx 届学生毕业设计(论文 )材料（四）2XXXX 大 学 本 科 毕 业 设 计 诚 信 声 明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本科毕业设计作者签名：二 零 一 四 年 六 月 二 日3目 录摘 要 .1关键词 .1Abstract. .1Key words .11. 概述 .21.1 产品概述 .21.1.1 聚醋酸乙烯酯的概述 .21.1.2 醋酸乙烯的概述 .21.2 国内外聚醋酸乙烯酯生产现状与分析 .31.2.1 国外聚醋酸乙烯酯生产现状与分析 .31.2.2 国内聚醋酸乙烯酯生产现状分析 .31.3 国内外醋酸乙烯酯的生产技术及研究情况 .41.3.1 醋酸乙烯的生产工艺概述 .41.3.2 聚醋酸乙烯的生产工艺概述 .71.4 本人见解 .81.4.1 乙炔气相法和乙烯气相法的比较 .81.4.2 乙炔气相法 Wacker 流程和 Borden 流程的比较 .81.4.3 乳液聚合法和其他聚合法的比较 .91.5 生产所需原料 .92. 聚醋酸乙烯酯生产工艺 .92.1 聚醋酸乙烯酯生产的反应原理 .92.1.1 醋酸乙烯合成反应原理 .92.1.2 醋酸乙烯聚合反应原理 .112.2 聚醋酸乙烯酯生产工艺流程简述 .112.2.1 醋酸乙烯酯生产工艺流程简述 .112.2.2 醋酸乙烯酯生产工艺流程简图 .122.2.3 聚醋酸乙烯酯生产工艺流程简述 .122.2.4 聚醋酸乙烯酯生产工艺流程简图 .1343. 聚醋酸乙烯酯工艺计算 .133.1 物料衡算 .133.1.1 基本数据 .133.1.2 乙炔工序物料衡算 .143.1.3 反应工序物料衡算 .153.1.4 分离工序物料衡算 .173.1.5 精馏工序物料衡算 .173.1.6 聚合工序物料衡算 .183.2 热量衡算 .223.2.1 基础数据 .223.2.2 反应系统的热量衡算 .233.2.3 醋酸蒸发器和预热器热量衡算 .263.2.4 冷凝器的热量衡算 .273.2.5 精馏系统的热量衡算 .283.2.6 聚合工序热量衡算 .284. 主要设备的工艺设计和选型 .294.1 固定床反应器 .294.1.1 体积的计算 .294.1.2 尺寸的设计 .304.1.3 传热面积的计算 .304.1.4 反应器的技术参数 .314.2 醋酸乙烯精馏塔 .324.2.1 基本数据 .324.2.2 塔体工艺设计 .354.3 板式分离塔 .364.3.1 设计参数的选择 .364.3.2 溢流堰的型式和高度的选择 .374.3.3 降液管和受液盘的结构和有关尺寸的选择 .374.3.4 孔径和开孔率的选择 .3754.4 乙炔发生器 .374.4.1 乙炔发生器的参数 .384.4.2 乙炔发生器的结构 .384.5 醋酸蒸发器 .384.6 分离塔冷凝器 .394.6.1 换热面积的计算 .394.6.2 换热器基本尺寸确定 .394.6.3 壳体壁厚 .394.6.4 封头壁厚 .404.7 泵的选型 .404.8 聚合釜及各设备选型 .404.9 主要设备一览表 .415. 工厂厂区设计 .435.1 平面设计概述 .435.1.1 平面布局方案 .435.1.2 生产辅助区 .435.1.3 布局要求 .435.1.4 供水、供电、供气 .435.2 工厂车间设计 .445.2.1 概述 .445.2.2 满足工艺流程及要求 .445.2.3 满足环境保护和安全生产的要求 .445.3 工厂组织与劳动定员 .445.3.1 职务概述 .445.3.2 生产班次 .455.3.3 劳动定员 .455.4 经济评价 .466. 环境保护 .466.1 执行的环境质量标准及排放标准 .4666.2 废气处理方案 .476.3 废水处理方案 .476.4 废渣处理方案 .476.5 噪声处理方案 .476.6 绿化 .477. 消防 .487.1 消防设施 .487.2 消防措施 .48参考文献 .49致谢 .501年产 5 万吨聚醋酸乙烯酯生产工艺设计XXX（XXXX 大学化学工程专业 xxxx 届学生）摘 要： 本文针对年产 5 万吨聚醋酸乙烯酯生产任务，进行整个生产流程的设计。本设计采用乙炔气相法和乳液聚合法合成工艺。设计的主要内容有工艺设计和非工艺设计两部分。工艺部分主要包括生产方法选择、工艺条件的确定、物料衡算、热量衡算、设备尺寸的计算和选择。非工艺部分主要介绍了三废处理、岗位定员、投资成本的估算等。关键词：聚醋酸乙烯酯；乳液聚合；工艺设计The Production Process Design of 50000 Tons Polyvinyl Acetate per YearX xx(xxxx year Student of Chemical Engineering Major, XXXX University)Abstract: In this paper, according to annual output of 50000 tons of polyvinyl acetate production task carried out the design of the entire production process. This design uses synthesis process of the method of acetylene gas phase and emulsion polymerization. The main content of the design include two parts that is the technological design and the non-technological design. The technological design are partial mainly include the production method choice, the craft condition determination, Material balance, Heat balance, calculation and selection of equipment. The non-technological design partial mainly introduced the three wastes treatment, manning and investment cost estimation.Key words: Polyvinyl acetate; Emulsion polymerization; Process design1. 概述21.1 产品概述1.1.1 聚醋酸乙烯酯的概述聚乙酸乙烯酯树脂是固体，无色透明；易溶于甲醇、酮类、酯类、芳烃、氯代烃，不溶于无水乙醇、高级醇、烷烃、环己烷、水等。在阳光下稳定，在125以下稳定，150颜色变深,225分解，放出乙酸，生成棕色树脂状不溶物。在工业上聚乙酸乙烯酯树脂主要以乳液形式使用,为白色乳状液,略有残余的乙酸乙烯酯气味，其固体含量为3060，多数为50,直径为0.210微米，粘度范围很广，pH为46。它的优点有：粘合力强，稳定性好，抗老化性好，不污染，使用方便，价格低廉等 1。主要用作木材、纸、纤维、皮革等方面的胶粘剂（俗称乳胶、白胶） ，其中以木材方面用得最多、最普遍；由于其稳定性好、容易施工和没有臭味，大量用作内外墙涂料。作为水泥添加剂，可用于室内地板、战舰甲板等；也用于抹墙壁、防水、修补公路路面等方面。在织物加工方面主要用于硬挺加工、印染、植绒粘合等。不宜用于聚乙烯、聚丙烯等制品的粘合。由于聚乙酸乙烯酯的耐水、耐热、耐碱性等稍差,可用共聚法改性。其中,以与丙烯酸酯类共聚物产量最大，用途最广。乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液适用范围广泛，性能优良,价格低廉，许多工业国都已大量生产，增长很快。聚乙酸乙烯酯溶液或固体树脂,工业上也有使用,用溶液聚合、悬浮聚合或本体聚合制得，主要用作胶粘剂，聚乙烯醇和聚乙烯醇缩醛的原料、口香糖基料等 2。1.1.2 醋酸乙烯的概述 乙酸乙烯酯为无色液体，具有甜的醚味；微溶于水，溶于醇、丙酮、苯、氯仿。乙酸乙烯酯易燃，其蒸汽与空气可形成爆炸性混合物。遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氧化剂能发生强烈反应。极易受热、光或微量的过氧化物作用而聚合，含有抑制剂的商品与过氧化物接触也能猛烈聚合。其蒸汽比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。醋酸乙烯是一种重要的有机化工中间体，主要原料为工业冰醋酸和电石，是世界产量最大的50种化工原料之一。广泛应用于纤维、粘接剂、涂料、乳化剂、纺织品上浆及整理剂、制鞋、薄膜、安全玻璃、水溶性膜、土壤改良剂等方面；还用于建筑、机械、汽车、造纸、包装、纺织、印染、卷烟、家具、印刷等行业。3主要用于生产聚乙烯醇树脂和合成纤维。其单体能共聚可生产多种用途粘合剂；还能与氯乙烯、丙烯腈、丁烯酸、丙烯酸、乙烯单体能共聚接枝、嵌段等制成不同性能的高分子合成材料。随着科学技术的进步，新的应用领域还在不断拓展。1.2 国内外聚醋酸乙烯酯生产现状与分析1.2.1 国外聚醋酸乙烯酯生产现状与分析在20世纪30年代，国外就开始聚醋酸乙烯酯的工业化生产，但产量一直较小。20世纪70年代以后，由于聚醋酸乙烯酯下游产品的大量开发与应用，聚醋酸乙烯酯生产能力与产量快速增加。 20世纪80年代，国外年产量约为5万吨/年，生产厂主要集中在欧美及日本等工业发达的国家和地区，主要生产厂有：美国虎克电化学公司、Heyden化学公司、孟山都化学公司；德国赫司特公司、拜耳公司；日本的庵原化学工业公司、扶桑化学公司、保士谷化学公司等。 20世纪90年代以后，由于环保压力的不断增加，西方发达国家和地区对有机氯产品的发展持谨慎态度，转而向发展中国家寻求许多下游产品，因此聚醋酸乙烯酯的生产能力没有继续扩大，反而有所降低，导致全球聚醋酸乙烯酯供求日趋紧张。特别是中国近年来聚醋酸乙烯酯需求呈快速增加之势 3。 1.2.2 国内聚醋酸乙烯酯生产现状分析聚醋酸乙烯酯（PVAc）乳液是目前使用量最大，使用历史最悠久的合成乳液。早在1909年和1927年，Hofman 和Dismore 先后发表了有关PVAc乳液聚合的专利。1930年由IG 公司实现工业化。在此之后，Stark.Frendeberg提出采用聚乙烯醇（PVA）作保护胶体进行PVAc乳液聚合的方法，从而大大拓宽了PVAc乳液的应用领域，并迅速发展。将PVAc乳液作为胶粘剂使用是美国在1945年为弥补动物胶的不足而发展起来的，主要应用于木制品加工方面。在我国，PVAc乳液也是先作为动物胶的代用品用于木器家具制造。1995年全球胶粘剂总消费量为728万吨，其中水基胶消费量为327.6万吨，PVAc乳液约为250万吨，占水基胶的76.3%左右。目前，国际上出现了一批年产数万吨的PVAc乳液生产商，如美国的联合碳化物、空气物产、国民淀粉、古德里奇等公司，西德的赫斯特公司，英国的乙烯基产品公司，法国的罗纳普朗克公司，意大利的埃尼和蒙埃公司，日本的大日4本油墨和中央理化公司等。我国自20世纪50年代末期开始PVAc乳液聚合的研究工作。在1961年，天津市化工研究所实验厂（现有机化工实验厂前身）建成PVAc乳液的生产装置。到了20世纪70年代，随着我国十几个大维纶厂的相继建成投产，合成PVAc乳液的原料有了保证，市场迅速拓宽，至1980年PVAc乳液生产厂家发展到20个以上，总产量近1万吨。到了1986年，我国PVAc乳液的总产量大约为4万吨。进入20世纪90年代，我国PVAc乳液的生产有了突飞猛进的发展，1993年产量达到约11万吨，1996年高达21.5万吨，1999年更是突破了30.8万吨。我国PVAc乳液的工业生产水平与国外相比还比较落后。主要表现在以下几个方面：首先是我国PVAc乳液的工业生产规模较小，万吨级厂家较少，除了北京有机化工厂（2.0万t/a） ，上海石油化工股份有限公司（ 2.0万t/a ） ，贵州有机化工厂（1.5万t/a ）之外，其余大多数是小企业；其次是我国 PVAc乳液产品品种较少，绝大多数是通用型乳液；再则由于缺乏技术力量和手段，造成了我国PVAc乳液产品质量较差，应用范围较窄和较低水平重复的局面。近年来我国一些企业通过合资手段，引进国外先进PVAc乳液生产工艺和设备；同时，一些高校和科研院所在乳液聚合及PVAc乳液聚合的聚合机理、成核机理以及技术开发方面做了很多研究工作 4。1.3 国内外醋酸乙烯酯的生