年产5000吨聚四氟乙烯生产车间工艺设计

1、广西工学院毕 业 设 计 说 明 书课题名称 英文名称 系 别 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导教师 年 月 日广西工学院毕业设计(论文)任务书课题名称 系 别 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导教师(签字) 教研室主任(签字) 系 主 任(签字) 年 月 日设计课题：年产5000吨聚四氟乙烯生产车间工艺设计主要内容及表现形式：生产方法及工艺生产路线确实定；工艺流程设计；工艺计算；主要设备的工艺计算及设备选型；车间布置设计；绘图：绘制带控制点的工艺流程图；车间平、立面布置图；主要设备图。撰写说明书。根本要求： 论证设计方案；掌握设计的方法及原那么；掌握工艺计算的方法和原那么；掌握化工绘图

2、的要求和标准，所绘制的图中既有手工图，又有计算机绘图；掌握投资与本钱估算、价格估算和经济评价的根本内容和主要方法；对水、电、汽等公用工程有所了解；能提出对环保、平安措施的要求；初步掌握撰写设计说明书的根本内容和要求，说明书字迹工整，最好打字；并附有一份3000字符的有关外文文献及译文。四、完成期限第13周：查阅资料文献，选择生产方法，确定工艺路线，写出开题报告； 第411周：工艺设计计算及绘图；第1213周：说明书撰写；第14周：辩论。 摘 要本设计的目的是，设计由四氟乙烯聚合生产聚四氟乙烯的车间生产工艺。设计中，简述了由四氟乙烯聚合生产聚四氟乙烯的根本流程，通过选定适宜的车间生产工艺参数、反

3、响条件，按照一定的产品质量标准以及生产技术指标对反响过程所涉及到的各种物质进行物料和能量的衡算，并在此根底上对生产中所涉及的各种生产设备的参数进行计算和设备选型。本设计的反响流程为，以液态四氟乙烯为原料，首先通过气化设备使其汽化，然后通过预热器预热到100，之后便以1.15m/s的初速度进入固定床反响器中进行聚合反响，从固定床反响器中出来后的气固混合物，利用旋风别离器别离出产品，原料气回流入固定床反响器。产品经过流化床枯燥器枯燥、降温得到供包装出售的乙烯成品。反响温度为100关键字：四氟乙烯，聚合，固定床反响器，车间设计Abstract The purpose of this design i

4、s the design produced by the polymerization of tetra fluoroethylene PTFE workshop production process. Design, outlined by the production of Teflon PTFE basic process of polymerization, a suitable workshop production by the selected process parameters, reaction conditions, according to certain standa

5、rds of product quality and production technical indicators on the reaction process involved various substances for material and energy balance, and on this basis, involved in the production of various production equipment and the equipment selection parameters were calculated. The design of the reac

6、tion process is, as raw material in liquid tetra fluoroethylene, first through the gasification equipment to vaporize, and then through the pre-heater heated to 100 , after they have to 1.15m / s initial velocity into a fixed-bed reactor in the polymerization reaction, out from the fixed bed reactor

7、 after the gas-solid mixture, the use of cyclone separation of the product, raw gas back into the fixed bed reactor. Product after drying fluidized bed dryer, cooling be for sale vinyl packaging products. Reaction temperature is 100 Keywords: PTFE, polymerization， reactor, plant design目 录 TOC o 1-3

8、h z u HYPERLINK l _Toc294973315 摘 要 PAGEREF _Toc294973315 h III HYPERLINK l _Toc294973316 Abstract PAGEREF _Toc294973316 h IV HYPERLINK l _Toc294973317 1 绪论 PAGEREF _Toc294973317 h 1 HYPERLINK l _Toc294973318 1.1 概述 PAGEREF _Toc294973318 h 1 HYPERLINK l _Toc294973319 1.1.1 聚四氟乙烯性质 PAGEREF _Toc294973

9、319 h 1 HYPERLINK l _Toc294973320 1.1.2 聚四氟乙烯用途及应用前景 PAGEREF _Toc294973320 h 2 HYPERLINK l _Toc294973321 1.1.3 世界聚四氟乙烯开展概况 PAGEREF _Toc294973321 h 4 HYPERLINK l _Toc294973322 1.1.4 我国聚四氟乙烯开展前景 PAGEREF _Toc294973322 h 5 HYPERLINK l _Toc294973323 1.2 设计任务和内容 PAGEREF _Toc294973323 h 8 HYPERLINK l _Toc2

10、94973324 1.3 生产方法和工艺流程的设计原那么 PAGEREF _Toc294973324 h 8 HYPERLINK l _Toc294973325 1.4 计算机在车间设计的应用 PAGEREF _Toc294973325 h 9 HYPERLINK l _Toc294973326 2 生产方案及流程确实定 PAGEREF _Toc294973326 h 9 HYPERLINK l _Toc294973327 2.1 工业中生产聚四氟乙烯的常用方法 PAGEREF _Toc294973327 h 9 HYPERLINK l _Toc294973328 2.1.1 引发剂引发混合液

11、聚合 PAGEREF _Toc294973328 h 10 HYPERLINK l _Toc294973329 2.1.2 热引发本体聚合 PAGEREF _Toc294973329 h 12 HYPERLINK l _Toc294973330 2.2 生产方法的特点 PAGEREF _Toc294973330 h 12 HYPERLINK l _Toc294973331 2.2.1 引发剂引发混合液聚合 PAGEREF _Toc294973331 h 12 HYPERLINK l _Toc294973332 2.2.2 热引发本体聚合 PAGEREF _Toc294973332 h 13 H

12、YPERLINK l _Toc294973333 2.3 生产设备初探 PAGEREF _Toc294973333 h 13 HYPERLINK l _Toc294973334 2.3.1 常用的反响器 PAGEREF _Toc294973334 h 13 HYPERLINK l _Toc294973335 2.3.2 换热器 PAGEREF _Toc294973335 h 15 HYPERLINK l _Toc294973336 2.4 本设计的生产方法及流程 PAGEREF _Toc294973336 h 16 HYPERLINK l _Toc294973337 2.4.1 生产聚四氟乙烯

13、工艺流程示意图 PAGEREF _Toc294973337 h 17 HYPERLINK l _Toc294973338 2.4.2 生产工艺流程 PAGEREF _Toc294973338 h 17 HYPERLINK l _Toc294973339 2.4.3 生产工艺流程的特点 PAGEREF _Toc294973339 h 18 HYPERLINK l _Toc294973340 3 物料衡算 PAGEREF _Toc294973340 h 18 HYPERLINK l _Toc294973341 3.1 蒸发器及附属换热器 PAGEREF _Toc294973341 h 20 HYP

14、ERLINK l _Toc294973342 3.2 蒸汽动力压缩机 PAGEREF _Toc294973342 h 21 HYPERLINK l _Toc294973343 3.3 枯燥物料衡算 PAGEREF _Toc294973343 h 21 HYPERLINK l _Toc294973344 3.4 物料衡算汇总表 PAGEREF _Toc294973344 h 22 HYPERLINK l _Toc294973345 4 能量衡算 PAGEREF _Toc294973345 h 22 HYPERLINK l _Toc294973346 4.1 能量衡算说明 PAGEREF _Toc

15、294973346 h 22 HYPERLINK l _Toc294973347 4.2 蒸发器热量衡算 PAGEREF _Toc294973347 h 23 HYPERLINK l _Toc294973348 4.2.1 蒸发热量衡算说明 PAGEREF _Toc294973348 h 23 HYPERLINK l _Toc294973349 4.2.2 蒸发热量衡算计算简图 PAGEREF _Toc294973349 h 23 HYPERLINK l _Toc294973350 4.2.3 设计计算的合理性讨论 PAGEREF _Toc294973350 h 24 HYPERLINK l

16、_Toc294973351 4.3 压缩机膨胀能量衡算 PAGEREF _Toc294973351 h 25 HYPERLINK l _Toc294973352 4.3.1 压缩机膨胀热量衡算计算简图 PAGEREF _Toc294973352 h 25 HYPERLINK l _Toc294973354 4.3.2 气态四氟乙烯膨胀能量衡算 PAGEREF _Toc294973354 h 25 HYPERLINK l _Toc294973355 4.3.3 设计计算的合理性讨论 PAGEREF _Toc294973355 h 26 HYPERLINK l _Toc294973356 4.4

17、流化床换热器能量衡算 PAGEREF _Toc294973356 h 27 HYPERLINK l _Toc294973357 4.4.1 流化床换热的有关说明 PAGEREF _Toc294973357 h 27 HYPERLINK l _Toc294973358 4.4.2 产品的初步冷却 PAGEREF _Toc294973358 h 27 HYPERLINK l _Toc294973359 4.4.3 产品的完全冷却 PAGEREF _Toc294973359 h 27 HYPERLINK l _Toc294973360 4.5 列管式固定反响器能量衡算 PAGEREF _Toc294

18、973360 h 28 HYPERLINK l _Toc294973361 4.6 凉水塔的能量衡算 PAGEREF _Toc294973361 h 28 HYPERLINK l _Toc294973362 4.6.1 置换热量衡算说明 PAGEREF _Toc294973362 h 28 HYPERLINK l _Toc294973363 4.6.2 热量衡算计算简图 PAGEREF _Toc294973363 h 28 HYPERLINK l _Toc294973364 4.6.3 能量衡算 PAGEREF _Toc294973364 h 29 HYPERLINK l _Toc294973

19、365 4.7 能量衡算汇总表 PAGEREF _Toc294973365 h 29 HYPERLINK l _Toc294973366 5 主要设备工艺计算 PAGEREF _Toc294973366 h 30 HYPERLINK l _Toc294973367 5.1 列管式固定床反响器 PAGEREF _Toc294973367 h 30 HYPERLINK l _Toc294973368 5.1.1 工艺说明 PAGEREF _Toc294973368 h 30 HYPERLINK l _Toc294973369 5.1.2 聚合反响机理 PAGEREF _Toc294973369 h

20、 33 HYPERLINK l _Toc294973370 5.1.3 反响器的工艺计算 PAGEREF _Toc294973370 h 36 HYPERLINK l _Toc294973371 5.2 凉水塔 PAGEREF _Toc294973371 h 38 HYPERLINK l _Toc294973372 5.3 流化床枯燥器 PAGEREF _Toc294973372 h 42 HYPERLINK l _Toc294973373 5.3.1 工艺说明 PAGEREF _Toc294973373 h 42 HYPERLINK l _Toc294973374 5.3.2 物料和热量衡算

21、 PAGEREF _Toc294973374 h 44 HYPERLINK l _Toc294973375 5.3.3 流化速度确实定 PAGEREF _Toc294973375 h 47 HYPERLINK l _Toc294973376 5.3.4 流化床层底面积的计算 PAGEREF _Toc294973376 h 48 HYPERLINK l _Toc294973377 5.3.5 枯燥器高度 PAGEREF _Toc294973377 h 49 HYPERLINK l _Toc294973378 5.3.6 枯燥结构设计 PAGEREF _Toc294973378 h 50 HYPE

22、RLINK l _Toc294973379 5.3.7 热风进出口接管直径确实定 PAGEREF _Toc294973379 h 51 HYPERLINK l _Toc294973380 5.3.8 卧式多室流化床枯燥器设计计算结果明细 PAGEREF _Toc294973380 h 52 HYPERLINK l _Toc294973381 6 附属设备工艺的计算 PAGEREF _Toc294973381 h 54 HYPERLINK l _Toc294973382 6.1 蒸发器附属换热器及附属离心泵 PAGEREF _Toc294973382 h 54 HYPERLINK l _Toc2

23、94973383 6.2 四氟乙烯液体储罐 PAGEREF _Toc294973383 h 56 HYPERLINK l _Toc294973384 6.2.1 储罐罐体计算 PAGEREF _Toc294973384 h 56 HYPERLINK l _Toc294973385 6.2.2 荷重计算 PAGEREF _Toc294973385 h 57 HYPERLINK l _Toc294973386 6.2.3 地脚螺恮和螺母 PAGEREF _Toc294973386 h 58 HYPERLINK l _Toc294973387 6.3 旋风别离器 PAGEREF _Toc294973

24、387 h 59 HYPERLINK l _Toc294973388 6.4 风机 PAGEREF _Toc294973388 h 59 HYPERLINK l _Toc294973389 6.5 空气加热器 PAGEREF _Toc294973389 h 60 HYPERLINK l _Toc294973390 7 车间布置设计 PAGEREF _Toc294973390 h 611 绪论1.1 概述 聚四氟乙烯性质聚四氟乙烯英文缩写为Teflon或PTFE,F4：密度：2.12.3 g/cm3;,被美誉为 “塑料王，中文商品名“铁氟龙、“特氟隆teflon)、“特氟龙、“特富隆、“泰氟龙等

25、。它是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性(是当今世界上耐腐蚀性能最正确材料之一，除熔融金属钠和液氟外，能耐其它一切化学药品，在王水中煮沸也不起变化，广泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的)、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力、耐温优异能在+250至-180的温度下长期工作。聚四氟乙烯在-196260聚四氟乙烯(F4,PTFE)具有一系列优良的使用性能:耐高温长期使用温度200260度，耐低温在-100度时仍柔软；耐腐蚀能耐王水和一切有机溶剂；耐气候塑料中最正确的老化寿命；高润滑 具有塑料中最小的摩擦系数0.04；不粘性 具有非常低的外表能、具有固体材

26、料中最小的外表张力而不粘附任何物质；无毒害 具有生理惰性；优异的电气性能，是理想的C级绝缘材料，报纸厚的一层就能阻挡1500V的高压；比冰还光滑。分述如下：耐高温使用工作温度达250耐低温具有良好的机械韧性；即使温度下降到-196耐腐蚀对大多数化学药品和溶剂，表现出惰性、能耐强酸强碱、水和各种有机溶剂，不溶于强酸、强碱和有机溶剂包括魔酸，即氟锑磺酸以及强氧化剂的腐蚀。除熔融的碱金属外，聚四氟乙烯几乎不受任何化学试剂腐蚀。例如在浓硫酸、硝酸、盐酸，甚至在王水中煮沸，其重量及性能均无变化，也几乎不溶于所有的溶剂，只在300以上稍溶于全烷烃约0.1g100g。 耐气候耐辐照性能和较低的渗透性；长期暴

27、露于大气中，外表及性能保持不变，有塑料中最正确的老化寿命；聚四氟乙烯不吸潮，不燃，对氧、紫外线均极稳定，所以具有优异的耐候性；限氧指数在90以下。 高润滑是固体材料中摩擦系数最低者；它的摩擦系数极小，仅为聚乙烯的15，这是全氟碳外表的重要特征。又由于氟-碳链分子间作用力极低，所以聚四氟乙烯具有不粘性。不粘附是固体材料中最小的外表张力，不粘附任何物质。 无毒害具有生理惰性，作为人工血管和脏器长期植入体内无不良反响。 聚四氟乙烯相对分子质量较大，低的为数十万，高的达一千万以上，一般为数百万聚合度在104数量级，而聚乙烯仅在103。一般结晶度为9095，熔融温度为327342。聚四氟乙烯分子中CF2

28、单元按锯齿形状排列，由于氟原子半径较氢稍大，所以相邻的CF2单元不能完全按反式交叉取向，而是形成一个螺旋状的扭曲链，氟原子几乎覆盖了整个高分子链的外表。这种分子结构解释了聚四氟乙烯的各种性能。温度低于19时，形成136螺旋；在19聚四氟乙烯材料，广泛应用在国防军工、原子能、石油、无线电、电力机械、化学工业等重要部门。产品：聚四氟乙烯棒材、管料、板材、车削板材。聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。英文缩写为PTFE。结构式为 。20世纪30年代末期发现，40年代投入工业生产。性质 聚四氟乙烯相对分子质量较大，低的为数十万，高的达一千万以上，一般为数百万聚合度在104数量级，而聚乙烯仅在103。一般结晶

29、度为9095，熔融温度为327342。聚四氟乙烯分子中CF2单元按锯齿形状排列，由于氟原子半径较氢稍大，所以相邻的CF2单元不能完全按反式交叉取向，而是形成一个螺旋状的扭曲链，氟原子几乎覆盖了整个高分子链的外表。这种分子结构解释了聚四氟乙烯的各种性能。温度低于19时，形成136螺旋；在19 聚四氟乙烯用途及应用前景目前PTFE微粉的制备与应用已经成为世界合成材料改性界的热点话题。PTFE微粉在台战材料、润滑油、印刷油墨、潦料等方面具有广泛的用遮。在合成材料方面，PTFE微粉可用作合成材料的改性剂。据悉，月前世界市场上所有改良润滑件的工程颦蚪几乎都掺加了PTPE超细粉或微粉，当前普遍应用是将5一

30、25的PTFE微粉参加聚碳酸酯、聚醛树脂，聚苯硫醚、聚乙惜ABS树脂、聚酉烯以厦乙丙橡皎、百土|橡胶、氟橡胶、丁苯橡髓等，能改变这些材料所制备的零件的磨耗、摩擦和牯性滑动等性能。德国赫斯特公司将PTFE微粉聚氯乙烯氯化聚乙烯(CPE)的掺混物进行改性，主要采用将PTFE微粉加人CPE中混匀，然后再与PVC进行掺混这种改性PVCCPE可以作为PVC硬质材料使用；NTN公司利用直链型聚苯硫醚与碳纤维、PTFE微粉共混得到的掺混物具有理想的摩擦性能、熔体流动性和磨耗性能，用该材料加工成型的密封件表现出优异的耐久性；Kinyosha公司采用低分子量PTFE微粉对氟橡胶进行改性后，作为滚筒不粘性涂层材料

31、，有效地防止了以前氟橡胶难以掺混大量PTFE，而且分布难以均匀的缺陷；穴金公司开发出具有棱一壳结构构成的平均半径为0 051Nm的PTFE微粉粒子做防滴剂可获得阻燃性树脂掺混物该防燃剂微粒的芯部为高分子量PTFE微粉，而壳部为低分于量PTFE微粉这种防滴剂防滴性能优良可用于易燃热塑性树脂中，可以获得加工性能、脱膜性能、舻观和阻燃件均优良的材料，。用于家用电器，电子电器仪器零件的制备；参加PTFE微粉，能改善材料的高压、高温润滑性能。即使根底油流失，PTFE微粉还能够起到润滑剂的作用。美国泰良公司用PTFE微粉参加硅油、矿物油和石蜡油能明显提高油的粘度，而且PTFE微粉的用量、取决于根底油的粘度

32、所需要的润滑剂的稠度和应用领域通常添加量为530(质量百分数)，PTFE微粉加八脂、松香、矿物油，可以得到高质量润滑剂，目前广泛应用于球轴承、耐磨轴承、润滑甘轨、阡式齿轮，化工设备扎门、精密加工亚面的密封膏等；在印刷油墨监界观察方面，用PTFE微粉作添加荆。加胶版印刷、胶版印刷、柔性印刷油墨。一般用量为固体的0 13，可以明显改善油墨的滑动性、外表光滑性、光泽、并使印刷产品耐摩擦，微粉还可以减少堵塞，适用于快速打印机的需求，而且可以有效地防止纸张粘接。另外，当PTFE微粉与聚乙烯醇蜡混合使用的时侯可以明显改善其耐摩攘性能；在涂料中参加PTFE微粉可以得到多种高性能的特殊涂料满足工业开展对涂料工

33、业的需求而且微粉添加量最高可以到达60左右。主要作用是改善涂料粘性及润滑性降低摩擦系数并提高耐磨性，提高耐腐蚀性并减少吸潮改善涂料的喷射浇铸性能，提高临舁膜厚度并改善其热成型性等。参加PTFE微粉的涂料系列主要有聚酰、聚醚砜以及聚苯硫醚等，他们在近400qC的高温烘烤后仍然表现极好的抗粘性，连续高温使用，性能不去发生变化。作为防粘涂料广泛应用于食品和包装工业，也用于家用电器、炊具、防化学腐蚀的金凰零哗、汽车零部件等，尤其是汽车、家用电器常良好的应用前景。此外，PTFE微粉还可以像墨、二硫化钼一样做干润滑剂效果优良，与丙烷和丁烷混合在一起可作为不粘和抗磨喷射剂、火箭添加剂等。四氟乙烯的聚合主要是

34、在水介质中用特殊的引发剂和链终止荆使四氟乙烯单体聚合。有时还要参加一些共聚单体得到水分散液，再进行凝聚、枯燥等一般得到平均粒径为4-8nm的微粉，常用的分散剂为全氟辛酸盐引发剂为过硫酸铵、乙烷等链终止剂选用乙烷、氯仿等加人的共聚单体主要为A氟丙烯等。聚四氟乙烯的机械性质较软，在温度 -20250-4482F，允许骤冷骤热，或冷热交替操作。它的产生解决了我国化工、石油、制药等领域的许多问题。聚四氟乙烯密封件、垫圈、垫片. 聚四氟乙烯密封件、垫片、密封垫圈是选用悬浮聚合聚四氟乙烯树脂模塑加工制成。聚四氟乙烯与其他塑料相比具有耐化学腐蚀与的特点，它已被广泛地应用作为密封材料和填充材料。 用作工程塑料

35、，可制成聚四氟乙烯管、棒、带、板、薄膜等。一般应用于性能要求较高的耐腐蚀的管道、容器、泵、阀门以及制雷达、高频通讯器材、无线电器材等。分散液可用作各种材料的绝缘浸渍液和金属、玻璃、陶器外表的防腐涂层等。各种聚四氟圈、聚四氟垫片、聚四氟盘根等广泛用于各类防腐管道法兰密封。此外，也可以用于抽丝，聚四氟乙烯纤维氟纶国外商品名为特氟纶。 目前，各类聚四氟乙烯制品已在化工、机械、电子、电器、军工、航天、环保和桥梁等国民经济领域中起到了举足轻重的作用。聚四氟乙烯(PTFE)使用条件行业 包括化工、石化、炼油、氯碱、制酸、磷肥、制药、农药、化纤、染化、焦化、煤气、有机合成、有色冶炼、钢铁、原子能及高纯产品生

36、产如离子膜电解，粘稠物料输送与操作，卫生要求高度严格的食品、饮料等加工生产部门。聚四氟乙烯由四氟乙烯经自由基聚合而生成。工业上的聚合反响是在大量水存在下搅拌进行的，用以分散反响热，并便于控制温度。聚合一般在4080，326千克力厘米2压力下进行，可用无机的过硫酸盐、有机过氧化物为引发剂，也可以用氧化复原引发体系。每摩尔四氟乙烯聚合时放热171.38kJ。分散聚合须添加全氟型的外表活性剂，例如，全氟辛酸或其盐类。虽然在全氟碳化合物中碳碳键和碳-氟键的断裂需要分别吸收能量346.94和484.88kJmol，但聚四氟乙烯解聚生成1mol四氟乙烯仅需能量171.38kJ。所以在高温裂解时，聚四氟乙烯

37、主要解聚为四氟乙烯。聚四氟乙烯在260、370和420时的失重速率每小时分别为110-4、410-3和910-2。可见，聚四氟乙烯可在 260 世界聚四氟乙烯开展概况世界1992年PTFE的生产能力约为5.5万吨，其中西欧能力最大，为1.7万吨，日本次之，为1.4万吨，美国为1.4万吨，其余国家约1万吨。1995年，世界PTFE生产能力约为6.5万吨左右。近年来世界PTFE树脂的生产能力有所增长，但各生产商更注意提高热塑性氟树脂(FEP、PEA等)的生产能力。日本大金公司美国分公司在美国阿拉巴马州的迪卡特(Decatur)新建2270吨年PTFE等生产装置，已于1994年1月全部投入生产，可生

38、产PTFE模压料、细粉和分散液以及TFE单体等。它还在美国纽约州Qrageburg建立了美国总部和技术中心，目标是占领美国30的氟聚合物市场。杜邦公司是世界PTFE最主要的生产商之一，市场占有率为50，最近在俄罗斯投资生产PTFE，其生产能力为每年3000吨PTFE。 英国氟聚合物加工协会曾预测，1992-1997年世界PTFE需求将以平均每年5的速度增长，英国的生产能力为每年8000吨PTFE。 由于世界经济的影响，1992年以来，PTFE的消费有所下降。据报道，1991年世界PTFE总需求量约为42000吨，而1992年为37300吨。1993年世界氟树脂销量为54000吨，其中PTFE为

39、40040吨，产品分为悬浮聚合树脂、分散法聚合树脂、浓缩分散液三类。它们的构成比分别为52、28、20。全球有氟树脂生产厂家20多家，遍布世界十几个国家。经过20世纪80年代较快速的开展之后，目前开展速度有所减缓，2000年世界氟树脂生产能力约为10万吨， 2005年生产能力稳步上升到12-14万吨；其中70左右为聚四氟乙烯(PTFE)。目前世界氟树脂主要生产厂家有美国杜邦公司、英国ICI公司、日本旭硝子和大金公司等，它们的年生产能力为3000吨至2万吨不等。PTFE的主要消费对象仍是化学工业、汽车制造和电子工业。美国是PTFE消费量最大的地区，约占40；其次是西欧市场，约占30左右；再次是日

40、本，约占15左右。日本在开展氟产品上虽然比美国晚10-20年，但其充分利用自身的技术特长，十分重视高附加值产品和品级的开发，目前无论产量、品种和技术水平都属先进之列，是国际PTFE市场上强有力的竞争对手。据日本通产省统计，1958年日本氟树脂年产只有11吨，到1992年已达16510吨，其中PTFE产量约占70。目前，日本PTFE的生产能力已超过国内的销售量并向远东、欧美不断扩张。表1 1995年世界PTFE主要生产商 单位:吨/年国名生产商装置能力美国Du pont(杜邦)21600英国ICI7000德国赫斯特公司7800日本Du Pont-Mitsui(杜邦-三井)4082日本大金公司16

41、103日本旭硝子公司3402意大利Ausimont4990共计64977 我国聚四氟乙烯开展前景我国是一个氟化钙CaF2，俗称萤石资源非常丰富的国家，储量居世界首位，萤石储量约占世界总储量的18，年开采量为200万吨左右，是世界上最大的萤石出口国。中国氟塑料加工业经过40年的开展，目前正在从以生产半成品为主，逐步向为汽车、电子、化工、机械、建材、环保、纺织、食品等领域提供高附加值配套制品过渡，局部国产制品已可替代进口，并有相当数量正在走向国际市场。这是中国塑协氟塑料加工专委会秘书长陈生日前在接受记者采访时所透露的信息。 在线国际商报讯1994年中国聚四氟乙烯产能突破15万吨后，随着世界氟化工行

42、业七强之一的日本大金工业株式会社在江苏常熟投资133亿元建设的聚四氟乙烯装置的陆续投产，再加上山东东岳集团等黑马企业的相继扩产，1995年中国聚四氟乙烯的总产能有可能突破3万吨，而世界聚四氟乙烯的年产量约为6万吨。近年来，中国经济持续快速增长，为氟塑料制品提供了广阔的市场空间。其中，聚四氟乙烯产量比10年前增长了500，2005年其制品产量到达近3万吨。此外，可熔融加工氟塑料制品产量也在近几年快速增长。目前，国内氟塑料加工企业约有1000家，企业规模正在逐年扩大，年销售产值超过百亿元人民币。同时，中国氟塑料制品出口年均增长率到达20%，PTFE零件、浸渍产品、自润滑产品、密封制品、电线电缆、泵

43、阀等制品的出口也形成了一定规模。近几年来，我国含氟聚合物产业开展十分迅速，目前已形成上海三爱富、浙江巨化、江苏梅兰、四川晨光、山东东岳、济南三爱富等 7家国 内企业及常熟大金一家日资企业；主要产品为PTFE、FEP、PV DF和以偏氟乙烯和六氟丙烯共聚的二元氟 橡胶。合氟聚合物总产能已由2000 年的11170吨年扩大至2007年的72800吨年，年均递增30.7(见表 2) ，其中氟树脂产能6600吨年，氟橡胶产能达6800吨年(以上统 计未计入常熟大金)；总产量2000年的9 200吨增长至2007年的48500吨年均增长268，其中氟树脂产量44500吨， 氟橡胶产量4000吨 ( 见

44、表3) 。含氟聚合物产业在产品总量、品种及质量上已根本能满足国内机械、石化、航空航天、汽车、电子等行业需求。我国也已成为与美国、日本、欧盟并列的四大含氟聚合物生产基地及消费市场之一。 21世纪初以来，我国PTFE行业步人快速开展阶段，总产能迅速增加。2000年我国PTFE总产能为10130吨年，到2007年已增长至 61000吨年，增长 5 .0 2倍；产量也 由 2000年的8400吨增加到2007年的42000吨，增长4倍，年均增长率约258。我国也一跃成为全球主要的PTFE生产国和供给国。2007全国PTFE表观消费量约3.6万吨。随着产量的不断增加，我国PTFe出口量也2000年的37

45、00吨增长至 2007年的12604吨，增长3.67倍。但我国产品只在低端领域具有一定竞争力，而在加工深度、技术要求以及产品附加值更高的中高端市场仍被国外企业占据。由于国内产品在品种和牌号方面尚不能满足国内市场需 求，我国PTFE进口量已由2000年的2399吨增长至2007年的6843吨，增长1.85倍。 表2 2007 年我国主要氟聚合物生产企业产能单位 ：吨每年单位聚四氟乙烯熔融性氟树脂氟橡胶上海三爱富1000019001500山东东岳集团200006OO800江苏梅兰集团100002001500四川晨光化工研究院100003000浙江巨化集团60001200一济南三爱富30001000

46、一阜新氟化学2000浙江化工研究院1000一小计61000500068O0表3 近几年我国主要氟聚合物产量单位 ：吨 年份聚四氟乙烯熔融性氟树脂氟橡胶合计20008400252490914220O11000032250011777200214000388730151182003179145041133l955l200423700824197126495200526675101724003009220063120015502650354002007420002500400048500通过自主创新和引进吸收，中国氟塑料制品应用领域得到不断拓展，全行业已经根本掌握了门类齐全的氟塑料加工技术，企业拥有

47、了相当数量的高、精、尖专用生产设备。同时，产能的不断扩大和竞争日趋剧烈，使市场划分不断细化，越来越多的企业从半成品转向终端制品及与汽车、机械、纺织、建筑、化工、电子等领域直接配套产中国在含氟高分子材料和精细化工品方面却没有自己的优势.而近年来，国外著名的氟化工企业纷纷来中国投资新建氟产品深加工工程，开始从对中国萤石资源的竞争转向对中国氟深加工产品的竞争。在世界萤石三大资源国中，中国是开采量、出口量最大的，但是只作原料出口利润是很低的。尽管中国氟化工具有得天独厚的资源优势，但在氟化工产业不断增长的同时，也显现出了其分布不均匀、小而多、竞争力不强的问题，特别是许多企业科技投入缺乏、工艺落后品的生产

48、。氟塑料制品品种也更加丰富，传统的聚四氟乙烯板、管、棒、膜在规格和质量稳定性方面均有所提高；螺纹密封用聚四氟乙烯生料带的生产已根本到达国际水平，产量超过世界总需求量的50，是氟塑料制品中最大出口品种；聚四氟乙烯在电子行业中的应用增长迅速；PTFE双向拉伸薄膜成为近年来开展较快的产品；可熔融加工氟塑料线缆开展已形成区域优势；氟塑料泵阀正在向智能化开展，衬里制品质量逐年提高。未来510年，中国氟塑料加工业将在产品性能提升、新品开发、新领域拓展等方面有所突破。氟塑料加工企业进一步向规模化、专业化开展，行业整体加工能力有望大幅提升。产品市场竞争初起中国的氟化工经过50余年的开展，已经形成了一支集研究、

49、开发、设计为一体的生产队伍，具有一定的竞争力，特别是在氟根底化学品氢氟酸、氟制冷剂的产能方面已让国外企业不容无视。目前有机氟材料特别是氟塑料在化工新材料中占据的地位及其作用越来越显著，已广泛应用于机械、电子、电器、汽车、石化、航天航空等领域，但等。尤其是高品质的聚四氟乙烯都要进口，故开发出优质高效的工艺显得十分重要。本设计生产的聚四氟乙烯微粉结晶度高分散性好、易十与其他材料均匀混台等优点，广泛应用于台成材料的共混改件，可以明显提高基材的润滑性、耐磨性、不牯性和阻燃性此外还可以作为润滑油、涂料等的添加剂。1.2 设计任务和内容根据世界聚四氟乙烯的概况及我国聚四氟乙烯的开展，确定设计的任务为：年产

50、5000吨聚四氟乙烯工艺设计。聚四氟乙烯设计任务要表达国家有关方针政策，切合实际，平安实用，技术先进，经济效益好。对于工程工程，不管是大型还中小型也不管是新建工程，其根本建设的首要任务就是设计工作。对于一个车间的设计工作一般包括整体设计和局部设计。整体设计包括有总平面、工艺、给排水、供电、土木建筑设计等等,同时还包括车间地址选择，生产检测与控制仪表，环境保护，生产组织与劳动定员，技术经济与概算等内容。局部设计是指设计的范围不涉及整个车间的全部内容，而只是其中的某个局部，甚至某一个设备或某一个设备的设计。1.3 生产方法和工艺流程的设计原那么生产方法和工艺流程的设计总体上要遵循以下几个原那么1先

51、进性先进性主要指技术上的先进和经济上合理可行。具体包括基建投资、产品本钱、消耗定额、劳动生产率和销售状况等方面的内容，应该选择物料消耗小、循环料小、能耗少回收利用好的生产方法。 2可靠性可靠性是指所选择的生产方法和生产工艺流程是否成熟可靠。如果采用的技术不成熟，就会影响车间的正常生产，甚至不能投产，给经济和资源造成极大的浪费。为此，对于还在试验阶段的新技术、新工艺、新设备应该谨慎对待。要防止只考虑新的一面，而忽略不成熟、不稳妥的一面，应坚持一切经过试验的原那么，不允许把未来的车间当做试验车间来进行设计。另外，对生产工艺流程的改革也应该采取积极而又慎重的态度。3结合国情中国是一个开展中的社会主义

52、国家。在进行车间设计时，不能单纯从技术观点考虑问题，应该从中国的具体情况出发考虑各种具体问题。根据以往的设计工作体会，化工工艺流程的改革也应认真考虑以下几个问题。中国人民的消费水平及各种化工产品的消费趋势。中国化工机械设备及电气仪表的制造能力。中国化工生产所用的化工原料剂设备所用金属材料的供给情况。中国环境保护的相关规定和化工生产中三废排放情况。劳动就业与化工生产自动化水平的关系。资金筹措和外汇储藏情况。车间的设计还应考虑满足生产聚四氟乙烯的特殊工艺要求。上述三项原那么必须在技术路线上和工艺流程选择中全面衡量，综合考虑。一种技术的应用应有其优点，也有其短处。设计时必须采取全面分析比拟的方法，并

53、根据建设工程的具体要求选择其中不仅对现在有利，而且对将来工艺技术改造或升级有利，尽可能的发挥有利的一面，设法减少不利的因素。另外，设计的技术经济指标以到达或超过国内同类型车间的实际平均水平为目标。1.4 计算机在车间设计的应用随着科学技术的迅速开展，计算机在化工生产车间的设计中得到广泛的应用。在化工生产车间的设计中常会遇到复杂的生产工艺物料衡算、能量衡算、设备工艺及设计计算、管道设计及计算和大量耗时费力的绘制各种设计图纸的工作。计算机在化工中的应用能够较简便的解决上述所遇到的问题，代替繁琐的人工计算和绘图，可使计算和绘图正确、可靠，对有误设计图纸能够迅速改正。另外，计算机辅助设计CADComp

54、uter Aided Design能按照PID图上显示的设计意图和相关的设计、标准、标准剂工作经验要求，在CAD系统上建立化工装备的软模型，然后进行碰撞、缺漏检查、应力分析等，最后输出施工图纸、材料报表及相关的设计文档，还有一些计算机软件，通过建立模型及输入相关生产装置运行参数，可以模拟车间实际生产情况及生产中会遇到的实际问题等。总之，合理利用计算机，可使设计人员能从总体设计和生产装置的安装工程上进行详尽周密的考虑，总体上确保车间设计的准确、平安、高效。2 生产方案及流程确实定2.1 工业中生产聚四氟乙烯的常用方法聚四氟乙烯(PTFE)树脂具有耐酸、耐碱、耐高温、自润滑性等优异性能被广泛地应用

55、于化学工业、机械工业、电子工业及航天航空等领域。聚四氟乙烯树脂可通过本体、 悬浮、乳液、溶液聚合方式获得。目前国内的聚四氟乙烯的生产通常用的方法主要有如下几种方法： 引发剂引发混合液聚合 工业上主要采用悬浮聚合和乳液聚合 ，乳液聚合在工业上称为“ 分散聚合。悬浮聚合法比拟成熟，是工业上合成PTFE的主流方法。悬浮聚合 得到的聚四氟乙烯树脂可成型加工，而分散四氟树脂不能成型加工， 但用分散涂料的方法加工或转为 粉状用于糊状挤出；反之，悬浮四氟树脂不能进行糊 状挤出或涂布。悬浮四氟树脂和分散四氟树脂品质 的差异是由于它们的颗粒尺寸、 粒径分布以及颗粒 形态不同所致， 前者颗粒粒径为毫米级，而后者粒

56、径为亚微米级(250350nm) 。聚四氟乙烯难熔，流动性差，其颗粒粒径大小和颗粒形态对熔融流动性以 及其加工性能和制品性能有重要影响。乳液聚合生 产的“分散四氟树脂的粒子粒径尺寸小、粒径分布合理、粒子形态可控，因此加工性能和制品性能好。 四氟乙烯(TFE) 分散聚合机理TEE分散聚合机理类同于乳液聚合，但经典乳液聚合理论， 如Harkins与SmithEwart 理论等并不完全适用于TFE分散聚合。经典乳液聚合理 论认为水相自由基扩散到胶束，引发增溶单体而形 成乳胶粒子，乳胶粒子通过由单体液滴补充的单体进行聚合而不断增长。Kim等认为：TFE分散聚合的引发阶段是由溶解在水相的单体与水相自由基

57、反响，形成聚合物链，并沉淀成为乳胶粒子核， 乳胶粒子核通过分散 在水相中形成的气泡直接与其相接触并发生链增长 反响而增长， 这是由于FIFE非常规整，一旦形成颗粒后其结晶度可高达90以上，因此分散PTFE粒子有很强的刚性，硬度很大，使得以后的单体不能扩散到颗粒内部进行反响， 而只能在粒子外表进行聚合。朱友良认为PTFE的分散聚合过程分两步：单体TFE溶于水的传质过程和T F E稀水溶液聚合反响过程。这两个过程串联，当TFE溶解速度较慢，低于聚合速率时，成为传质控制；当TFE溶解速度足够快时，那么成为动力学控制。不管是聚合工艺 和聚合动力学研究需要，还是PTFE的性能控制要 求和为了提高聚合效率

58、都应在动力学控制的条件下进行PTFE的合成。 TFE分散聚合工艺过程主要由聚合、除蜡、凝聚浓缩等工序组成。TFE分散聚合与悬浮聚合的体系不同，通常由单体、水、乳化剂、稳定剂及其它添加剂组成。TFE分散聚合反响前，先往聚合釜中参加无离子水、乳化剂、引发剂等助剂后，关闭聚合釜，进行保压试验，合格后用高纯氮气置换以去除釜内氧气，经屡次重复抽真空，直至聚合釜内氧含量低于20mgL为止。慢慢通人TFE单体直至聚合压力，聚合釜开始慢慢升温，使聚合釜内保持所需的温度，聚合期间连续补加TFE以维持恒定的聚合压力。当釜中通人定量的T F E后，停止进料，将釜中剩余的TFE经碱洗和枯燥后返回单体储罐。聚合反响后得

59、到的分 散液呈白色乳状。聚合反响开始后，可以根据不同的目的，追加单体、引发剂、链转移剂以及乳化剂。 1乳化剂 P T F E的外表能低，乳液聚合形成的PTFE颗粒的外表具有很强的拒油、拒水特性， 传统乳化剂( 如 硬脂酸钠等) 的亲油基不能吸附在PTFE粒子外表，因而，不能用于TFE乳液聚合。长期以来，工业上四氟乙烯等氟烯烃的乳液聚合一般采用全氟烷酸或其盐作为乳化剂来实施含氟烯烃的乳液聚合，例如全氟辛酸铵，通常使用这些乳化剂是因为其产生多 种有利的特性，例如：快速聚合、氟烯烃与共聚单体 具有良好的共聚性能、 可以使分散体中的颗粒到达 较小的粒度、聚合产率高、良好的分散稳定性等。但 是杜邦的Te

60、flon不沾锅涂料风波的焦点是疑心全氟辛酸铵有致癌作用，在人体内易积累， 而且污染环境。杜邦等各大公司纷纷作出承诺，尽快淘汰用全 氟辛酸铵作乳化剂或助剂生产氟树脂和氟材料制品 的技术，不再使用和排放全氟辛酸铵。 聚四氟乙烯的颗粒形态、粒径及其分布对树脂的加工性能和制品性能都有重要影响， 因此在分散聚合中如何控制 P T F E分散体的粒子形态是非常重要的。在不同的聚合条件下， T F E分散聚合可以形成六角形、棒状和近球形三种形态的乳胶粒。Kim等 研究了用全氟辛酸铵为乳化剂的四氟乙烯的乳液聚合，当乳化剂的浓度接近或超过临界 胶束浓度时形成以棒状为主的乳胶粒，当乳化剂浓 度低于临界胶束浓度时，