聚苯乙烯毕业设计.doc

化工与材料工程学院毕业设计小论文年产0.8万吨发泡聚苯乙烯聚合工段工艺设计Annual production capacity of 8,000 tons of expanded polystyrene polymerization process design section 学生学号06120222学生姓名李春伟专业班级高分子材料与工程0602指导教师姚姗姗讲 师联合指导教师 完成日期2010.6.9吉林化工学院Jilin Institute of Chemical Technology8年产0.8万吨发泡聚苯乙烯聚合工段工艺设计李春伟,姚姗姗*(化学与材料工程学院，高分子材料与工程0602班)摘要：本设计为年产0.8万吨可发性聚苯乙烯聚合工段工艺设计，首先从应用角度出发提出了设计依据，对生产方法进行了论证，其中包括原料、聚合实施方法以及各种助剂的选择。；在工艺流程的设计方面，主要针对聚合反应釜进行了物料衡算、热量衡算，在此基础上通过分析工艺流程，选择出了工艺设备，确定工艺控制条件、生产控制条件，并且对所设计工艺进行了技术经济评价。通过绘制物料流程图、带控制点的工艺流程图车间平面布置图、及管道布置图使以上设计实现了完整的体现。关键词：可发性聚苯乙烯；悬浮聚合；物料衡算；工艺设计发性聚苯乙烯（Expandable PolyStyrene，简称EPS）通称聚苯乙烯和苯乙烯系共聚物，是一种树脂与物理性发泡剂和其它添加剂的混合物。1可发性PS可被加工成低密度（07100ibft3）的泡沫塑料剂品。最常见的可发性聚苯乙烯是含有作为发泡剂的戊烷的透明PS粒料。1 总论1.1 设计所参考和依据:(1)吉林化工学院毕业设计（论文）任务书（0.8万吨发泡聚苯乙烯聚合工段工艺设计）(2)吉林市龙山化工厂聚合岗位操作法(3)化学工业部发布的化工工艺设计施工图内容和深度的统一规定(4)化工工艺手册(5)化工设计(6)石油化工数据手册。1.2 指导思想2本设计的指导思想是：(1)采用悬浮聚合工艺，确保产品质量高，生产过程安全；(2)生产过程采用自动化控制，机械化操作；(3)对于易燃易爆的地方，采用了可靠的控制，并设置了报警消防设施；(4)采用技术成熟的溶液聚合方法，达到了环保要求，对生产过程中的排放物要经过处理，以达到环保要求；(5)厂房、车间、设备布置严格按照土建标准，以保证生产正常的运行和操作方便以及操作人员的安全为主。2 厂址的选择本车间建于吉林市江北化工区，该厂地处松花江畔，水源充足，水质优良。同时有铁路与全国各地相连，交通便利。而且这里是全国最大的化工基地，原料充足，便利。附近有动力厂、电厂，所需动力，蒸汽供应方便，经济合理，特别是化工区地处吉林市的东北部，而该地区的主导风向为西南、西北风，对市区居民的生活及附近的工农业生产均无影响。该处的下游还有污水处理厂，能将工业、生活污水进行有效的处理。因此，该处建厂，地址最佳。3 生产原理及工艺过程3.1 生产原理以苯乙烯为单体，水做悬浮介质，采用低温悬浮聚合一步法生产工艺。此方法是将苯乙烯单体、引发剂、分散剂、水、发泡剂和其他助剂一起加入反应釜内,聚合后得含发泡剂的树脂颗粒,经洗涤、离心分离和干燥,制得可发性聚苯乙烯珠粒产品。33.2 工艺路线以羟基磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠为分散剂，以有机过氧化物为引发剂，在搅拌作用下，苯乙烯单体以液滴的形式悬浮于水中，按自由基反应历程进行聚合反应，聚合到稳定时间后加入发泡剂，发泡剂在一定温度压力下渗透到珠粒内，同时珠粒进一步聚合，得到EPS粒子，产物经洗涤、干燥、筛分、称重。把含有发泡剂的聚苯乙烯珠粒,在发泡器中预发泡(用蒸气加热),在室温下熟化后即可供成型使用。将熟化后的发泡聚苯乙烯颗粒料,装入成型模中,上紧盖后通入蒸气加热,待成型后再通入水冷却,即得到制品。43.3 工艺流程 4 工艺计算54.1 物料衡算根据0.8万t/a EPS工艺设计的生产能力，在掌握聚合配方、原料、产品指标的基础上，对聚合反应釜进行了物料衡算，得出物料衡算一览表，绘制了物流图。 4.2 热量衡算在物料衡算的基础上，对聚合工段的有关换热器和聚合釜进行了热量衡算，得出热量平衡表。聚合釜的热量衡算在计算聚合热、冷却显热、搅拌热、大气传热的基础上进行。4.3 设备计算在物料衡算、热量衡算的基础上，对聚合工段的典型化工单元设备（聚合釜、搅拌浆、储罐、换热器、泵）进行了设计计算，得出设备一览表。5 工艺设计在掌握了发泡聚苯乙烯合成原理、工艺流程，并进行聚合工段的物料衡算、热量衡算、设备选型计算的基础上，进行了年产0.8万t/a发泡聚苯乙烯聚合工段工艺设计，绘制了带控制点的工艺流程图、设备布置图和配管图，编制了设计说明书和计算书。工艺条件一览表见表1，部分设备一览表见表2表5，部分工艺流程图和布置图见附图表1 工艺条件一览表6序号操作控制项目工艺条件LR-EPS仪表位号1BPO、DCP、CPO2加入温度常温TRC201A.B.CTR202A.B.C2聚合阶段温度88-91压力Mpa常压PI201A.B.C时间3-3.5h3浸渍阶段温度115-121TRC201A.B.CTR202A.B.C压力Mpa0.6-0.8PI201A.B.C时间h(含升温)54出料温度40TRC201A.B.CTR202A.B.C5戊烷加入时间min30-456X-201入口温度392TIC2037E-201出口风温90TIC2048涂层剂用量/千分3-49包装净重kg250.1部分设备一览表表2 釜类序号位号名称规格或型号介质温度压力Mpa1R-201A/B/C聚合釜DN30004500(立式)电机:YB280S-6N=22KW 水 苯乙烯 戊烷0-1500-1.55表3 容器类序号位号名称规格或型号介质温度压力Mpa1V-102苯乙烯罐DN4000 H=7000(立式)V=88m3ST常温常压2V-103戊烷罐C5常温0-0.43V-104工艺水槽DN30003000(立式)V=20m3H2O常温常压4V-201A/B放料缓冲槽DN40004100(立式)V=61m3减速机BFJ6-1/6 N=11KW水 EPS常温常压5V-202稳压罐DN4001000 V=0.13m3水 EPS0-40常压表4 机泵类序号位号名称规格或型号介质温度压力Mpa1P-101苯乙烯泵Q=40m3/H H=76m 电机N=22kw =2950rpm80AY-100B YB180M-2ST常温常压2P-102戊烷泵Q=5.2m3/H H=60m 电机N=11kw =2950rpmXGH6-1002 YB160M-2C5常温常压3P-103工业水泵Q=40m3/H H=76m 电机N=22kw =2950rpmPCP50-60H2O常温常压4P-102放料泵Q=12.5m3/h H=32m 电机N=3kw=2950rpmDHK50-32-160D YB100M-2EPS常温常压5 结论 以聚合工段为工艺设计的主要对象，进行了年产0.8万t/a发泡聚苯乙烯聚合工段装置工艺设计。在掌握发泡聚苯乙烯合成的原料、聚合原理、聚合方法、工艺流程的基础上，对聚合工段进行了物料衡算、热量衡算、设备选型计算，绘制了带控制点的工艺流程图、设备布置图、配管图，并撰写了设计说明书。参考文献1 潘祖仁.高分子化学.北京,化学工业出版社,1986:36-652 许长清.合成树脂及塑料手册.化学工业出版社，19913 可发性聚苯乙烯J. 广东化工， 1991，(02)4 张玮.一步法生产发泡聚苯乙烯J.现代塑料加工应用, 1999,(04)5 王静康.化工设计.北京:化学工业出版社,1995,66 吉化集团吉林市龙山化工厂标准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