年产1万吨耐热型PA6T66树脂工艺流程设计

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要本设计为年产1万吨耐热型PA6T/66树脂工艺流程设计查阅资料分析本次流程采用间歇聚合方式，以常温水溶液聚合法合成盐，高温高压水溶液聚合法合成预聚物固相缩聚合成PA6T/66树脂。对工艺流程中的原料，生产设备，聚合方法分离方法进行最优选择行物理衡算和热量衡算确保数据准确进行设备选型绘制工艺流程图，厂房平面图，反应釜的剖面图和车间布置图。经过实际情况分析，建立4条生产线，每批生7575.8kgPA6T/66脂。其中原料的加入量为：对苯二甲酸3321.98kg/批，己二胺批，次磷酸钠5.65kg/批，水批，盐批，抗氧剂加入378.8kg/批。计划每天生产1批，一年工330天，通过设备选型，得出最优的设备型号不锈钢和碳钢复合材料所制造的搅拌桨选择为框式搅拌桨封头选择为标准椭圆型封头，过滤器的类型为压力过滤PP-150。经过计算，一年生产的产品总量10000吨。关键词艺流程设计，耐热型树脂。

designheatresistantPA6T/66withunusualoutputoftonsdesignofheat-resistantresinwithannualof10000tons.TheanalysisisInthisprocess,PA6TsaltbyintermittentprepolymerbynormalsolutionPA6T/66resinsynthesizedbyhighpressuresolutionpolymerization.Theresinsynthesizedpolycondensation.Selectthebestofrawmethodintheprocessflow.outphysicalandbalancetoensureofdata,selecttheflowchart,reactoranalysisoftheactualsituation,wefourlines,eachbatchofproduced7575.8kgpa6t/66Theamountofaddedisofterephthalicacid,of5.65kg/batchofsodiumhypophosphite,1900kg/batchofwater,2577kg/batchofPA66ofantioxidantIttoproduceonedayandwork330aequipmentselection,Gsh-6000Lofstainlesssteelcompositeasthemodel.Frameisagitator,headisasthehead,pressurefilterpp-150asfiltertype.AftertheamountofinyearisKeywords:design;Heat目

录言..............................................................................................................................................................11.1聚胺的种类..................................................................................................................................11.1.1肪族耐高温聚酰胺..........................................................................................................21.1.2全香族族耐高温聚酰胺.................................................................................................21.1.3半香族族耐高温聚酰胺.................................................................................................2

1.2耐型酰胺的研究进展1.2.1热型聚酰胺国内研究进展..............................................................................................31.2.2热型聚酰胺国外研究进展..............................................................................................31.3耐型酰胺的生产方式1.3.1高高压溶液缩聚法.........................................................................................................41.3.2低溶液缩聚法.................................................................................................................41.3.3聚缩聚法.........................................................................................................................51.3.4直熔融缩聚法.................................................................................................................51.3.5界聚合法.........................................................................................................................51.4耐温酰胺的应用.....................................................................................................................51.4.1汽领域的应用.................................................................................................................51.4.2电电器领域的应用.........................................................................................................61.4.3LED领域的应用.1.4.4其领域的应用.................................................................................................................61.5本研究的目的、意义及要内...............................................................................................71.5.1次研究的目的和意义......................................................................................................71.5.2次研究的主要内容..........................................................................................................7合的实施方法和原2.1聚的反应方程式..........................................................................................................................92.2PA6T/66反应图.2.2工流程的选择..............................................................................................................................92.3工流程简述（工艺流程附录1）..........................................................................................10料衡算....................................................................................................................................................113.1V101中和釜釜物料衡算..............................................................................................................14应釜物料衡算...................................................................................................................153.3X101过器物料衡算....................................................................................................................153.4V102反釜物料衡算....................................................................................................................16应釜物料衡算...................................................................................................................173.6V105反釜物料衡算....................................................................................................................173.7物衡算表量衡算....................................................................................................................................................18量衡算................................................................................................................................19应釜热量衡算...................................................................................................................21量衡算................................................................................................................................224.4热衡算表备选型....................................................................................................................................................255.1化设备选择的5大则............................................................................................................285.2储罐选型5.2.1料罐的简述5.2.2料罐的种类5.2.3料罐的选型5.3反釜选型5.3.1应釜选型计算................................................................................................................285.3.2应釜主视图（附录）.................................................................................................29

5.4搅桨的选择................................................................................................................................295.4.1拌桨的选择原则............................................................................................................295.4.2拌桨的分类5.4.3拌桨的选择5.5过器的选择................................................................................................................................305.5.1滤器的分类5.5.2滤器的选择5.6泵选择的选择............................................................................................................................315.6.1的类型5.6.2的选择间布局设计............................................................................................................................................326.1车厂房布置设计原则................................................................................................................326.1.1间厂房布置的依据........................................................................................................326.1.2间的水平布置................................................................................................................326.1.3间的立体形状的布置6.2车厂房平面布置图（附3、）6.3车厂房面积计算........................................................................................................................33本核算....................................................................................................................................................347.1原成/年7.2电本年7.3设成本7.4人成本7.5总产成本论............................................................................................................................................................36参考文献.......................................................................................................................................................37附录...........................................................................................................................................................39附录1工流程图.......................................................................................................................................39附录2反釜三视图...................................................................................................................................40附录3车布置图.......................................................................................................................................40附录4厂布置图.......................................................................................................................................42

1前错!未定义书签。随着科技的不断发展，传统的纯天然塑料已经逐步的退出了历史的舞台，有机合成材料逐步成为了现代工业的重要支柱，逐步的取代了金属材料和无机材料，在各个领域内的应用比例逐渐升高。塑料是以有机或者无机单体经过缩聚或者加反应聚合而成的一种具有一定物理机械性能的化合物，再经过加工后形成的一种具有一定物理性能的材料。按照其应用来区分可以分为通用塑料和工程塑料。通用塑料指的是像塑料袋和衣服纤维这一类型柔软，物理力学性能不高的塑料，而工程塑料指的是具有一定硬度、刚度、耐化学、耐水性能的塑料。其中聚酰胺）是五大通用的工程塑料中产量最高，品种最多，应用最广的品种[

。聚酰（PA），俗称尼龙，是指分子含有-CONH-重复单元的一种高分子化合物的简称。聚酰胺树脂本身就含有优秀的耐磨性，耐化学性能，自润滑性能，耐磨性能等。但是由于其带有酰胺基团，导致了聚酰胺的吸水率高。而由于会吸水，所以会导致材料间的氢键作用力减弱，导电性能增加，耐高温性能下降等。在近代由于电子、电器设备朝着小型化，精密化，轻便的方向发展，许多的零件设备已经用高分子材料制件替代了金属制件并且对于高分子材料的力学性能和其他耐化学，耐高温，耐导电性能有了更高的要求，因此经过许多科学家的研究，在聚酰胺中引入了苯环，经过整理分类后，将其区分为全芳香族聚酰胺，脂肪族聚酰胺，半芳香族聚酰胺[。全芳香族聚酰胺是一种酰胺基团和苯基团直接连接的聚酰胺聚合物，这一点导致了其具有较高的耐热性能和优良的物理机械性能，但是由于全是刚性结构，导致其耐热性能特别好，所以加工性能也就非常差，从而导致了其工业化应用收到了限制。脂肪族聚酰胺其链段由酰胺基团和亚甲基基团构成，其主题为线性结构，由于其为线性结构且没有引入苯环，导致其力学性能低于全芳香族聚酰胺，极易吸水，耐热性差，在潮湿环境下的力学性能会减弱，导电性会增加。半芳香族聚酰胺，既引入了苯环基团，又增加了线性结构而使其既具有优良的力学性能和耐热性能低了吸水率和加工难度，性价比较高，使其在工业化的应用中越来越广放，尤其是在汽车，电子电器LED灯等行业上的因应用。随着研究者们的深入研究，降低其加工难度并且提高其材料的性能，从而导致其应用范围更加的广泛。1.1聚酰胺的种类耐高温型聚酰胺是指可以在℃以上长期使用力学及其其他性能无太大改变的一种在工程中应用的聚合物。由于其特殊的结构，耐高温聚酰胺具有优异的耐高温性能、耐冲击性能、耐疲劳性能和高尺寸稳定性[。常见的耐高温聚酰胺有聚酰胺46（PA46）[4]，聚对苯二甲酰己二胺（PA6T）

，

和聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA）[6]。脂肪耐温酰目前在市场中最常用的是脂肪族聚酰胺，其本身的耐热性能不好，如，PA66等，但是聚酰胺46（PA46）是一个例外仅具有较好的耐高温性能，同时还具有较好的耐磨性，乃蠕变性能，抗疲劳性能等是由荷兰皇家企业帝斯曼DSM）公司最早研制并确定其生产工艺。PA46的熔点高达295℃，热变形温度为左右，能在160℃上长期使用PA46己二酸和丁二胺缩聚合成于其本身的分子基团结构规整，对称性好，所以结晶度特别高，并且由于性能的特点，结晶速度也非常的快，但是因为分子链中的酰胺基团占比太大，从而导致了其吸水率高，在潮湿的环境中会吸大量的水分子，从而导致了其耐疲劳性能和尺寸稳定性下降。全香族高聚胺全芳香族耐高温聚酰胺是一种新型的树脂他的开发为了避免脂肪族聚酰胺本身吸水率过高的缺点和其他不足之处，由于引入了大量的苯环，从而使其具有：高模量，高强度，高熔点等优秀的性能。目前在市场中应用最多的全芳香族耐高温聚酰胺是聚对苯二甲酰对苯二胺）PPAT是以对苯二甲酰氯或者氨基苯甲酸与对苯二胺为原料制备而成的，具有高尺寸稳定性，高熔点，高强度和低密度等优点，但由于其熔融温度比分解温度高，因此不能熔融挤出和注射成型。半香族高聚胺由于脂肪族聚酰胺和全芳香族聚酰胺都有不可避免的缺陷导致其在市场中的应用受到限制，为此研究者们开发了半芳香族聚酰胺，由于其同时含有苯环和酰胺亚甲基的线性结构，从而提升了其耐压和耐疲劳性能。市场上常见的半芳香族聚酰胺PA6T和PA10T聚对苯二甲酸己二胺PA6T），是由己二胺HMDA）与对苯二甲酸PTA经过缩聚制备所得[。由于引入了苯环结构，使其具有较好的耐热性能，并且同时含有线性结构，所以克服了全芳香耐高温聚酰胺的耐疲劳性能差，耐压性能差等因素。但由于还是引入了苯环结构，所以同时也含有熔融温度大于分解温度等缺点，导致其无法熔融加工注塑成型。因此经过研究者们的研究，发明出半芳香聚酰胺共聚物，在不改变其缺点的情况下降低了其熔融温度，使其更加容易熔融加工，从而真正走上工业化道路。

图分式1.2耐型酰的究展耐热聚胺内究展相比起国外的，国内对耐热型聚酰胺的研究起步相对较晚，直到世纪初才开始研究并且直到后才开开始慢慢的火起来[郑州大学的马亚辉等研究了分别以对苯二甲酰氯、110-十碳二元胺1十二碳二元胺和，6二胺为原料探索了界面缩聚合成所需的工艺条件[9]

,且进一步研究固相缩聚加工的反应条件。王双等研究了PA6T/66相缩聚合成所需的工艺条件，通过PA6T和PA66聚，使PA6T的熔融温度得到下降，从而使其可以注塑成型，并且探讨了合成PA6T盐所需的工艺条件和共聚物所需的工艺条件高丽君等以对苯二甲酸间苯二甲酸与112-二碳二元胺合成了聚对苯二甲酸十二碳二胺（PA12T），聚间苯二甲酸十二碳二PA12I其共聚物（12T-co-12I用方程ozawa-Flynn-wall方程，Fr方程和Coats-Redfern方程计算后得出其分解动力学从而得出PA12T的熔点为℃，玻璃化转变温度为℃，并且探讨了合成工艺的最佳条件[10]。王文志等成功合成高分子量的并且测得产物的物理机械性能优良中北大学王建霞等先制备PA6T盐，并讨论了温度、PH等条件对于PA6T盐合成的工艺影响，然后用和11-氨基十一酸，通过熔融缩聚法成功合成PA6T/11聚物，然后探讨了合成产物所需的最佳工艺。刘宇辰等用葵二胺、对苯二甲酸、氨基十一酸等采用熔融聚合法和一步法工艺制备出PA10T/11共聚酰胺，并且确定了最佳工艺和测得产物的物理性能优良[

。王忠强等采用1，葵二胺、对苯二甲酸、氨基十一酸、抗氧剂和阻聚剂等合成并深入的研究了合成过程中的微观生长结构，并且研究了其结晶时的热动力学。耐热聚胺外究展相比起国内，国外对于耐热型聚酰胺的研究起步较早，研究的也比较深入，产品也比较多。因此，国内高端产品所用的耐热型聚酰胺基本上还是从国外进口的。日本的可

乐丽公司研发出耐热性能好的

PA9T,并且测得其熔点为℃，玻璃化转变温度为126℃，并且在这之后主要研究并生产塑料，这一产品已逐渐成为该公司的主打产品。三井公司研发出一种PA6T/66的共混材料，并且熔点高310℃，具有较好的物理力学性能，并且熔融温度低于分解温度，可以熔融加工，因此广泛的受到市场欢迎。荷兰的帝斯曼公司（DSM）在1984年就已经发明了耐高温的PA46，经过30几年的发展，荷兰帝斯曼公司已经拥有了许多耐高温聚酰胺的专利，开发了许多的品种。印度的等使用GF增强PA6T料，并且测定了其物理性能[12]。韩国和美国的Lee等研究了多壁碳纳米管材料中不同含量的PA6T对材料的导电性能和结构的影响[13]。1.3耐型酰的产式高高溶缩法在工业生产耐高温型聚酰胺的过程中，最常用的是高温高压溶液缩聚法。因为此方法以水作为溶剂降低了生产成本，而且可以合成高分子量的聚合物。因此已经在工业上广泛运用，尤其是国外，已经广泛的工业化生产了，高温高压溶液缩聚法，通常分为两步法，先通N2CO2等惰性气体，加入适量的引发剂后，现在低温下（80-100）合成盐，然后升至高温成低分子量预聚物，然后在真空条件下固相缩聚或者熔融聚合合成高分子量聚合物最终挤出成材料荷兰的帝斯曼公司和比利时的苏威公司都是以此方法来生产耐高温的聚酰胺的。虽然以水作为溶剂降低了材料的成本，但是由于无法一步法合成高分子量聚合物，需要两步生产，增加了生产步骤，从而增加了生产成本，这也是一点不好的地方。但由于工艺已经成熟了，并且材料成本低，因此在国外已经广泛的运用此方法合成。但还有可改进的地方，这也成为了国内外研究者研究的重点。低溶缩法在工业生产中较少见的就是低温溶液缩聚法。这是一种N-甲基吡咯烷酮（NMP）和吡啶为混合溶液的情况下，加入少量的稳定剂以及在N2的保护下，在℃中反应合成低分子量聚合物的方法。美国的杜邦公司就是用此方法生产低分子量的聚合物，然后在甲醇溶液中洗去了单体和添加剂，最终得到产物。这个生产方式对于所需的添加剂费用较高，并且后面需要用甲醇溶剂提纯，从而导致了很大的生产污染，处理污染所需的费用也很高，从而很少在工业化中运用。目前已知的就只有美国的杜邦公司用此方法生产耐热型聚酰胺，因为有大量的污染物需要处

理，对于中小企业来说处理污染物需要大量的费用，因此只有大企业才会选择此方法为生产。聚缩法聚酯缩聚法（又称酯交换法），这是一种以大分子聚酯材料为单体合成聚合物的一种反应方法，这种方法最近在合成半芳香族聚酰胺中得到运用。但是这种方法有一个很大的缺点就是，因为是以大分子为单体，在合成过程中的反应热，反应程度和分子量都不易控制，在合成反应的后期，难以提高产物的分子量，分子量分布广泛，链段不均匀等，难以得到稳定优良的产物，因此极大的限制了其在工业上的生产。直熔缩法直接熔融缩聚法是指单体在熔融状态下直接反应[

这种反应方法不需要溶剂产物较为纯净，分子量较高。但是缺点是芳香族二羧酸的熔点很高，在生产出产品的时候为熔融状态特别容易粘釜，而且在这么高的温度下出料，产物接触空气中的氧气时会发生氧化现象，这极大地限制这种方法在工业化的应用。界聚法界面聚合是指，两种不同的单体分别溶于两种互不相容不同的溶剂中，然后在溶剂的相交处发生反应，合成最终产物[15-16]

。这种方法需要两种互不相容的溶剂，极大的增加了生产成本，而且溶剂分离回收处理都很麻烦，因此限制了其工业化运用。优点是反应不可逆，产物分子量高。1.4耐温酰的用汽领的用由于技术的不断更新，汽车的发展方向越来越趋向于着高动力和高稳定性。在动力领域已经很难做出重大突破的前提下各汽车巨头纷纷向着减轻汽车的重量以此来提高汽车的动力这一大方向发展。而耐高温型聚酰胺有着较好的耐高温性能，可以长期在高温下保持优异的力学性能，并且其本身具有较好的耐油性、耐磨性、尺寸稳定性等。因此这一品种在汽车领域得到广泛的应用，如汽车的零部件，气缸，活塞，冷却电风扇，加油器盖，传动系统等。

电电领的用随着电子行业的不断发展，用户的需求不断提高，产品向着轻型化和小型化发展，因此金属部件已经不适合这一领域的使用了各种特种性能的高分子聚合物开始替代金属成为零部件材料的首选，并且传统含铅的焊锡技术的熔点为，并且会对环境造成污染，在推崇环保的今日已经被大多数企业所抛弃，因此新的锡铜银焊接技术熔点为213℃，由于环保和熔点提升不大，不需要大量的换生产设备的原因受到企业的欢迎，而耐热型聚酰胺的熔点大多数在℃以上，足以满足表面封装技术的要求，从而在电子行业中受到广泛的欢迎。目前主要产品有电器插件，电路板，连接器等等。LED域应LED是最近几年高速发展的一个行业，LED灯在制造过程需要采用表面封装技术（SMT），在这过程中需要高温把光源焊接到支架上，因此这就需要反射支架具有较高的耐热性能且在高温的条件下保持很好的物理机械性能足这一条件的只有，，半芳香耐热聚酰胺等，由于价格昂贵，只在少部分贵重仪器中得到运用，虽然价格不高，但是其本身反光性能差，得不到行业的认可，只有性价比优良从而作为首要选择，但本身不同的LED灯所需的性能不同，因此产生了许多的改性品种。其领的用耐热型聚酰胺由于其特殊的耐高温性能和优良的物理机械性能并且其本身重量很低，在和不同的金属，陶瓷，纤维等材料进行复合改性制备的复合材料可以满足航天材料的需求，如垫圈，轴承，链接部件。尤其是随着无人机行业的发展迅速，这类材料有着广阔的前进。在食品包装行业中，MXD6由于具有较好的隔绝气体的能力，透明，耐低温，并且其阻隔能力不受湿气条件的影响，常被食品行业用作冷场包装，保险容器等。在健身行业中，耐热型聚酰胺由于耐磨性能好，质量轻等因素，被用作各种健身器材的扶手。在民用行业，半芳香族聚酰胺由于可染色，耐磨性能好，密度低质量轻，常被用来制作滑雪板，鞋底等产品。

1.5次究目、义主内本次究目和义本次研究目的和意义：由于国内目前没有厂家生产半芳香族聚酰胺共聚物，所有的高端产品都是从外国进口因此本次设计的目的和意义在于设计出一种具有自主知识产权，原料的价格低廉，产品质量优良的半芳香族聚酰胺共聚物的工业化生产路线，为我国的耐热型聚酰胺的工业化发展提供参考和依据。PA6T作为半芳香族聚胺的一个重要品种在LED灯电子电器和汽车行业有着重要的应用为成本低和吸水率低的原因经成为市场的首要选择PA6T是PTA和HMDA聚而成，其分解温度为℃，熔融温度370℃。由于熔融温度高于分解温度，从而导致其不能在工业中熔融挤出加工成型，这极大的限制了其实际运用。但是PA6T可以和结构相似的线性高聚物共聚，这样即中和了其物理机械性能，并且还可以降低PA6T的熔融温度，使其可以熔融加工。由于我国在2003年加入了世贸组织，需要遵守国际贸易规定，而且欧盟和美国等发达国家已经出台法律，禁止在电器设备中使用有害物质，紧跟着之后我国也出台相关法定法规，限制了有害物质的使用。因此，传统的锡焊锡已经被禁止使用，被更为环保的锡铜银焊接所替代锡铜银焊接的温度为PA66的熔点低于此温度从而无法使用SMT技术焊接，这也限制了此材料在众多领域的应用。但是共聚物既具有优良的物理机械性能，自阻燃性能，耐热性，尺寸稳定性，耐磨性和低的吸水率等，受到了各个行业的青睐。但是我国对于耐热性聚酰胺的研究起步较晚，目前大部分都聚集在实验室的研究，且由实验室向工业化方向的发展还有着不短的距离而国外对耐热性聚酰胺的研究起步较早，已经完成了工业化运用同时开发了许多关于耐热型聚酰胺的产品，并且申请了许多专利，已经对国内开始造成垄断和技术封锁，无论在质量上还是速度上都远超国内。本次究主内1、确定生配方，及其个原料的参数。2、确定合适的合成路线并且选择适当的工艺，确保反应过程中的各个参数如：温度，搅拌速度，真空度，反应时间和放气速率达到最优值。3、进行物衡算及热量衡算，确保进出平衡。4、进行设选型并绘制三视图。

5计算材料，仪器，人工和场地所需的成本，最后确定产品价格。

2聚的实施方和原理错误未定义书签。错误!定义书。错误未定义书签2.1合反方式图PA6T反应2.2PA6T/66反应2.2艺程选聚合方式：此生产工艺流程采用间歇聚合的生产方式。因为生产规模不大，由于分成4条生产线，每条生产线最后的产量为

批，故每一批的产量较小。并且由于每一批产物的总反应时间久，反应温度及真空度都很高，如：R102反应釜反应温度为，反应釜反应温度为270。如果采用连续聚合，物料间的传递和加入较为困难，并不能保证物料通畅的流动，并且每一个反应釜的反应条件不同，且R102和R103的反应还需填充氮气保护，固采用间歇聚合。聚合方法：PA6T分子盐的合成：PA6T盐的合成采用常温常压水溶液聚法。采用的原料为，对苯二甲酸：己二胺=：（mol，聚合度为。因为生产PA6T是氨基和羧基的缩聚反应，此反应为放热反应，且放热量大，因此以水为溶剂不仅可以有效散热，防止热量过高，而且水作为溶剂还可以降低污染物。如果采用阴离子开环聚合，则需要产量大并且采用连续聚合，因为阴离子聚合法合成PA6T于各类溶剂及其生产环境的要求很高，产量小的话会导致成本上升从而无法承受。预聚物：采用高温高压水溶液缩聚法合成，因为高温高压水溶液缩聚法不仅以水作为溶剂降低了成本，还可以合成一定分子量的预聚物，而且特别适用于间歇聚合，由于每一批生产的树脂量不大，因此最佳工艺为高温高压水溶液聚合法。量树脂最终产物用固相缩聚[

法合成因为固相缩聚不但排除了溶剂的影响，并且还可以合成纯度及其分子量高的PA6T/66树脂。由于在半芳香族聚酰胺工业化生产过程中低温溶液聚合法只能生产低分子量的半芳香族尼龙树脂，并且需要特殊的催化剂和溶剂，因此不仅原料成本高，而且污染处理麻烦，只适合有成熟污染处理体系的大型企业。酯交换法由于难以得到高分子量聚合物且分子量及分子量分布不易控制，故舍弃。界面缩聚法需要两种不同的溶剂，并且只能用特定的原料生产特定的产物，故舍弃。因此综上考虑故选择以高温高压溶液缩聚法和固相缩聚法[

来合成高分子量PA6T/66缩聚物。2.3艺程述工流图录）1、泵的控：本设计原料进料和中釜出料（一采用流量控制加液位控制，过滤器（单独采用流量控制，反应釜采用温度控制和流量控制R102反应釜的进料和出料采用压力控制和流量控制,为反应釜的压力和真空度与大气压不同，需要调整至压力相同的状态下才可进料，并且不会损坏设备。2、升温系：反应釜采用水浴加热，因为反应釜的反应温度不高，用水浴加热即可满足要求。R102和反应釜采用导热油加热，因为R102反应釜的反应温度为220℃，R103反应釜的反应温度为℃，水浴加热已经不能满足要求，而导热油加热最高可加热至℃，满足反应需求，并且从成本考虑，导热油成本比联苯醚加热低，且使用周期久，故采用导热油加热。3、R101反应釜生产流程：储料罐中的V101催化剂、V102对苯二甲酸、V103己

二胺、水经过、、流量计量泵定量进中和釜进行搅拌中和，其中对苯二甲酸：二胺的摩尔=1：1，水的加入量为，其中催化剂加入量为，待到搅拌均匀后经过流量控制和液位控制进入反应釜，开始水浴加热，带加热至55后开始计时反应，加热时间为，待反应1.5h后出料。4反应釜生产流程和摩尔比为1:1加入反应釜，抗氧剂1010入量为产物的中和抗氧剂1010经过等流量计量泵进入到中和釜V108中搅拌，并且填入氮气保护，并且增压至，使其与反应釜压力相同，然后待中和均匀后经过压力和流量控制的计量泵加入反应釜R102中，同时加入从反应釜中的PA6T盐搅拌中和开始升温，然后开始升温，同时充入氮气加以保护，待温度升温至后，同时控制压力然后开始反应2时，其中升温时间为2h然后开始放气至常压在放弃过程中可去除水分子待物料反应两小时后，再抽真空至反应1h束。加热和反应时间总共为。5、R103反应生产流程待R102反应釜快完后，开始预热至℃且充入氮气保护，由于有预热，故待反应完后可直接经过真空喷射泵进入R103反应釜然后经1h温至℃抽真空至开始反应反应6h即可用真空喷射泵出料[。3物衡算

M1M2

M7M10M9V101

M5R101M6

X101M8V102M3M4M14R103

M12R102M11M13图物衡总程图M1·H2O催化0.1%

M2对苯二甲酸

M3二胺

M4水M5中和溶液

M6PA6T盐溶液

M7小分子水溶液

M8盐

M9抗氧剂1010M10盐M12PA6T/66树脂

M11剂1010质M13水分子

M14PA6T/66树脂PA6T料中和釜PA6T反应釜应釜

原理中和釜盐反应釜

树脂反过滤塔生产规模：年产1万吨，分4条生产线生产。工作时间反应时间为清理维护1h固一天只能反应轮一年工作天，休假30。已知年产1WPA6T/66树脂，工作天,分4生产线生产日产量为：10000/330/4=7.5758吨/批已知各个材料的物性为表各原的性表PA66PA6T盐

678.5

kg/m311501090162017601810

H20

18

155010001000已知每一批生产的PA6T/66树脂为7575.8kg/批因为加入抗氧剂的量为产物的故抗氧剂10107575.80.05批故每一批生产纯PA6T/66的摩尔数为：

/因此纯树脂的量为-378.8/批由反应式可知PA6T反应合成聚合度为8成PA6T/66所用的和PA6T的摩尔比为1，故每合需要消耗PA6T，同时产生15mol。因此需要合成的PA6T为M

4741249.71000

需要加入的PA66的为

474.871000

合成过程中产出的水为

474.871000

由反应式可知，对苯二甲酸和己二胺合成PA6T摩尔比为11，聚合度5，可以知道，每生产1molPA6T需要消耗5mol对苯二甲酸和己二胺，同时生成的水。已知需要生产4748kg/批的PA6T盐可以得到PA6T的摩尔量n

M

3799.3mol因此需要消3799.318996.5mol的对苯二甲酸和己二胺反应过程中生成的水为：M

3799.31000

假定反应程度为95%可以得到实际消耗二胺。可以得到：

19996.3mol的对苯二甲酸和己实际加入对苯二甲酸的质量为：M

1000

3321.98kg/B实际加入己二胺的质量为

1000

2323.77kg/

由于每得到1molPA6T需要加入故需加1900kg批的水催化剂次磷酸钠的加入量为原料的PA6T的0.1%故需加3321.98kg的次磷酸钠3.1V101中釜物衡M1M2V101

M5M3M4图R101反应衡由上可知：M1·H2O催化剂（）进料量M2对苯二甲酸进料量M3己二胺进料量M4水进料量M5PA6T原理中和液M1=5.65kg/BM2=3321.98kg/BM3=2323.77kg/BM5=7551.4kg/BM5-M4-M3-M2-M1=0

反应釜料算M5R101M6图3.3T101反应衡M5中和溶液M6PA6T盐溶液出料量M5=7551.4kg/BM6=7551.4kg/BM5-M6=03.3X101过器料算M7M6X101M8图过塔料算图M6PA6T盐溶液进料量M7小分子水溶液出料量M8PA6T盐出料量M6=7551.4kg/B7入的剂二甲酸进料量0.05胺进量0.05）19003321.90.05615.482803.4kg/BM8=M6-M7=4748kg/BM8+M7-M6=0

3.4V102反釜料算M10

M9V102M11图V102和物衡图M9抗氧剂1010进料量M10PA66盐进料量M11PA66和抗氧剂中和液出料量M10=2577kg/BM11=2955.8kg/BM11-M9-M10=0

反应釜料算M8M12R102M11M13图R102反应衡M8PA6T盐进料量M11PA66和抗氧剂中和液进料量M12PA6T盐出料量M13水分子出料量M10=4748kg/BM11=2955.8kg/BM12=PA6盐PA氧1010水分M12+M113-M11-M8=03.6V105反釜料算M14R103

M12图反应衡

M12PA6T/66预聚物进料M14PA6T/66最终产物出料M12=7575.8kg/BM14=7575.8kg/BM12-M14=03.7料算表物衡总催化

对苯二甲酸

己二胺

加入的水

小分子水

抗氧剂

盐

水分

树脂

总计剂

溶液

1010

子M1M2

5.65M3

M4

1900

1900M7

M9

M10

2577

2577M13

128

128M14

经过物料衡算：(M1+M2+M3+M4+M9+M10)-M7-M13-M14=04热衡算根据能量守恒定律在忽略动能能和外力做功的情况下结合物料衡算关系式，分别对R101、R102热量衡算且能量进出平衡，所R101、、R104

固其为能量守恒，按批次算。次磷酸钠对苯二甲酸己二胺抗氧剂1010盐PA6T盐水键位O-HC-OC-N热量衡Q1Q2Q3Q4

表原物表加入量批5.652577719747481900表键表反应釜R101图R101热量算

比热容（KJ/（kg×℃）3.834.2键能464326389305Q5Q6Q7由表可以得知各原料物性，由物料衡算可以得知R101反应釜的进出料

根据公式热量热容变化量理质量可以算出：（催化剂次磷酸钠由℃上升到℃所需的热量）3.84649KJ/B（对苯二甲酸由25℃上升到℃所需的热量）3321.98（已二胺由25上升到℃所需的热量）=1.604111834KJ/B（水由25上升到℃所需的热量）1900由反应式可知生成1molPA6T需要消耗5mol的对苯二甲酸和己二胺生产9mol水故需要断裂的和N-H键合成9molH-O和键。根据计算,合成1molPA6T的反应热为389--414KJ（生成PA6T反应放出热量）摩尔数应热-1838861.2KJ/B因为反应温度为55℃，且反应是放热反应根据计算可以算出55摄氏度时PA6T盐和水和催化剂所含热量的总和为：5.6547482.1371140322KJ/B剩余小分子物质的热量总和为：（3321.981.80321.6042故出料物质剩余热量为：267241167047/（反应过程中损失至环境的热量）=总热量出物剩余热量987943.2KJ/B（出料所带走的热量）=总进入的热量-损失的热量1140322KJ/B

反应釜量算Q8

Q12Q9

R102

Q13Q10

Q14Q11图R102热量算（PA6T进料带入的热量）=673433KJ/B（PA6T从55升到℃所需热量）热容量度变化BQ10（PA66进料从升到220所需热量）比热容量度变化Q11（氧剂101025℃升到220℃所需热量）比热容量度变化108394KJ/BQ12（反应过程所损失至环境的热量）损失至环境的热量（总热量的热/B

Q15又因为的摩尔数为：

7197

Q13（PA6T/66预聚物的反应热）摩尔数应/BQ14（水分子带走热量）=比容53760KJ/BQ15（PA6T/66预聚物所带走的热量）进入热量-水分子带走量-损失热量J/B

Q8+Q9+Q10+Q11-Q12-Q13-Q14-Q15=0热量衡Q15Q18Q16R103Q17

Q19图R103热量算Q15（PA6T/66预聚物带入热量）=3608341.8KJ/BQ16（PA6T/66预聚物从℃升到270℃所需热量）比容量度化因为每合成大分子树脂的反应热为-且需要合成474.87mol树脂Q17（PA6T/66后聚合放出热量）=反应热尔Q18（反应过程损失热量）总热量5%应Q19（PA6T/66最终产物带走热量）=4076232.8KJ/BQ15+Q16-Q17-Q18-Q19=0

B4.4量算表热衡总

Q1次磷酸钠升温

对苯二甲酸升温

己二胺升温

水升温生成放出热量

-1838861.2Q6Q7Q8Q9Q10损失至环境的热量987943.2出带走的热量1167047进R102釜所含热量673433从55℃升到220℃需热量1674169进从25℃升到220℃所热量841713

Q14氧剂从℃升到℃所需热量

反应过程所损失至环境的热量

PA6T/66预物的反应热

-203454水分子带走热量

PA6T/66预物所带走的热量

1.8PA6T/66预物从℃到270所需热量PA6T/66后合放出热量

Q16Q17Q18Q19692351-179502反应过程损失热量403512

PA6T/66最产物带走热量4076232.8经过验算：Q1+Q2+Q3+Q4-Q5-Q6-Q7+Q8+Q9+Q10-Q11-Q12-Q13-Q16-Q17-Q18-Q19=05设选型根据反应原料的性质，反应釜的不同反应条件和过滤塔所需条件，分别对R101,R102,R103选取不同的反应设备.5.1工备择5大原1、材料安可靠设备在化工反应中有着极其重要的地位，基本上可以说没有设备就没有化工行业，设备的好坏决定着化工反应的成败，因此，如果想要得到质量优良且稳定的产品，就应

该选择材料安全可靠的化工设备，并且在选择时考虑好使用年限，并及时更换，以免造成化学事故[

。2、满足工及设备要求在选择化工设备时，最首要考虑的就是反应条件，如温度，压力，腐蚀性，酸碱度和环境的影响，其次再在机械强度和耐溶剂性能上考虑，从而选出最优解，在选择时应该充分考虑上诉条件的重要性比例，从而选出最优解。3、在便与工的同时不影响物理机械性能在材料经过一系列的加工改造后，才会成为设备产品。由于材料在加工的过程中会受到不同化学溶剂，温度和环境的影响，从而导致其分子结构发生变化，更严重者甚至导致材料的性能大幅度的下降。因此，加工困难的材料往往不会被作为工业化生产的选择。4、选择的料要复合实际情况我国虽然是资源大国，但是资源本身也有多于少的分配，在一些基础资源上我国是非常丰富的，但是对于某些稀有元素或者国家管控的材料，这些是非常稀有的。因此在材料的选择上，我们应当立足国内市场或者当地市场，在保证质量的前提下，尽量选择资源比较丰富的材料。5、经济最化在材料选择的过程中，我们应当充分考虑经济效益的影响，在自身经济满足条件的情况下充分选择性价比最好的材料。5.2料选储料的述用于储存液体或气体的钢制密封容器即为储罐，储罐工程是石油、化工、粮油、食品、消防、交通、冶金、国防等行业必不可少的、重要的基础设施，我们的经济生活中总是离不开大大小小的钢制储罐钢制储罐在国民经济发展中所起的重要作用是无可替代的[20-24]。钢制储罐是储存种液体（或气体）原料及成品的专用设备，对许多企业来讲没有储罐就无法正常生产特别是国家战略物资储备均离不开各种容量和类型的储罐[25-27]

。储料的类由于储料罐存储的储料的不同和结构本身或者储存方式的不同储料罐本身的品种也不宜一样：

按照储存位置的不同：可分为地上储罐、地下储罐、半地下储罐、海上储罐、海底储罐等。按照粗存的油类不同：可分为原油储罐、燃油储罐、润滑油罐、食用油罐、消防水罐等[28-31]。按照在实际运用时的用途不一样：可分为生产油罐、存储油罐等。按照储存形式的不一样：可分为立式储罐、卧式储罐等。按照储料罐内部结构的不同：可分为固定顶储罐、浮顶储罐、球形储罐等。按照储料罐本身结构大小的不同体积为

3

以上储料罐被称为大型储罐其储存方式大多数为立式储存；100m以下的储料罐被称为为小型储罐，其储存方式大多数为卧式[储料罐的选型根据各个材料的密度及其加入的量可以推算出每种一个反应釜和储料罐的各个参数,据上表各个材料的参数，用ρ=m/v算得每种物理的体积：由于原料的腐蚀性和酸碱度低，并且为了可以光滑放料，故选用不锈钢材质。再根

t

计算出储料罐的体积其中Vt为物料体积，α为装料系数=0.7表各料每次际积原料次磷酸钠对苯二甲酸己二胺PA6T抗氧剂1010生成PA6T时加入的水

加入量/47482577378.871971900

物料体积m32.1432.5823.2522.2615.5361.9固可知每种物料的储料罐的大小由3=1000L，按照公式计算再取整数可得：表各料所储罐积原料次磷酸钠对苯二甲酸

储罐的体积/L5005000

PA6T/66RTT封TPA6T/66RTT封T己二胺PA6T抗氧剂生成PA6T时加入的水5.3应选反应选计

500050005000100070002000根据计算：反应釜PA6T/66合成：总操作周期小时，ρ批产量为反应液体积为VdT3.64反应器理论总体积为V

V

5.83

6.07反应釜的直径高度为：查标准椭圆的封头的体积为0.131D×h=h+D/2=1.5D，可得封

,h封=0.25DV

4

0.262D

1.047D

釜直：D

1.047

1.7965m故按照公称尺寸选取釜体直径为1.8m。反应釜的直边高度为

V20.1310.785

1.786m反应釜实际高度H=h+2×h=1.786+2×封查表得，封头高度为50mm

故反应釜圆形直筒高度为：1.786-2×π反应釜实际体积

2

D

3

m

3实际H/D=2.686/1.7965=1.495

maxmin封maxmin封最高液位：h=h+封

V封0.785

2

=1.58m1最低液位：h=h+封0.785

1.295m由计算得，反应釜的直筒高度为封头高度为0.45m，反应釜直径为1.8m故根据计算，选取公称直径为曲边高度为450mm，直边高度为厚度为40mm标准封头。选取釜体直筒高度为1.8m，总体积为6m

3

的反应釜。由于反应温度和反应压力较高，且物料腐蚀性弱，故选用不锈钢和碳钢复合材料制作的反应釜。表反釜据供应商电热功率搅拌速度材料

威海环宇化工机械有限公司0-1500r/min不锈钢和碳钢复合材料

型号电机功率最大压力价格

30Kw66000反应主图附2）5.4拌的择搅拌的择则选择搅拌桨的时候，我们不仅仅需要关注物料是固体还是液体，物料本身的体积大小，密度高低，是粘稠还是稀疏，不同物料的混合度，物料的酸碱性能，腐蚀性能，温度高低等一系列指标之外需要考虑反应本身的机理反应过程中的反应速度快慢，搅拌对于反应本身的影响等一系列因素。这样才能选择好搅拌桨的结构形式和所用材料。搅拌的类1、锚式：常用于低转速的情况（），这是因为锚式本身比较长，其支撑点位于轴头，从而导致其搅拌能力不高。在高速下搅拌的情况下，搅拌桨的抖动会比较大，特别是搅拌桨底部的震动幅度会特别的大，从而导致其可能撞到反应釜的内壁导

致事故的发生。同时结合物料的粘度选取转数，粘度大转速低，粘度小转数适当的高点[34-35]

。2、涡轮式桨叶数量多，种类多，转速高，使流体均匀地由垂直方向运动改变成水平方向运动[3、推进式推进式也称旋桨式，常为整体铸造，采用焊接时，模锻后再与轴套焊接，加工较困难。制造时应做静平衡实验。可用轴套、平键和紧定螺钉与轴连接[4、框式框式搅拌桨是搅拌轴两边带着一对口型桨叶的一种框形状的搅拌桨，由于其接触面积较大，并且是两层搅拌结构，导致其常常用于大量物料反应的聚合釜中，并且及其适合搅拌粘度较高的物料。搅拌的择（1）材质：聚四氟乙烯（2）原因：由于搅拌的是固液混合料且R103应釜甚至只是搅拌固体材料因此搅拌桨的搅拌速度如果过快，很容易就会磨损坏，并且由于反应时间长，有充足的反应时间。因此反应过程中的搅拌速率不必太快，只需500/min可，但又需要充足搅拌的情况下故选择框式搅拌桨，由于是固液搅拌，如果选用涡轮式，外围的物质可能无法充分搅拌均匀。（3）搅拌桨参数（根据反应釜尺寸选择）表搅桨据框式搅拌桨

搅拌桨直径

搅拌轴直径

搅拌轴长度

适用粘度

使用转速2400mm1300mm5.5滤的择过滤的类

800mm<5000

<1000过滤器按获得过滤推动力的方法不同，分为重力过滤器、真空过滤器和加压过滤器三类[1、运用大压下物料自然重力最为推动力的过滤器借助悬浮液的重力和位差在过滤介质上形成的压力作为过滤的推动力一般为间歇操作，如砂器[2、运用大压和真空的压力差作为推动力的过滤器这一类过滤器是运用过滤液出口处形成的大气压和真空状态下的压力差为推动力。

在过滤时料本身的温度不能低于其在真空条件下的气化温度则就无法完成过滤。目前工业常用的真空过滤器的真空度常是（。这种滤器的操作方式有两种，一种是间歇操作，另一种是连续操作。间歇操作适合各种浓度的悬浮液，而连续操作比较适合颗粒大的，沉积速度快的悬浮液。3、加压这是一种在悬浮液进口处主动施加压力作为悬浮液的推动力的一种过滤器常用在比较难以分离的悬浮液上。这种过滤器也分为连续操作和间歇操作两种。间歇操作常用于低浓度悬浮液过滤。间歇操作的过滤器有框式，厢式和立3类型。连续操作的加压过滤器由于结构复杂，这导致其在实际的工业化中很少得到运用。过滤的择（1）公司名称：广州市特过滤器材料有限公司（2）过滤器的种类：加压过滤（3）选择原因：由于过滤是固液过滤，并且需要过滤较为干净的情况下，单纯的使用大气压下的物料重力无法满足需求，但是真空过滤器的成本高和占地大。因此综合考虑则选用压力过滤器。（4）过滤器的参数：表过器据样式袋式

用途固液分离

原理加压过滤

过滤材料树脂

适用对象弱腐蚀性

型号PP-150温物料5.6的择选泵的型1、泵是一用来输送溶液或者固液混合混合流体或者固体的一种运输装置，其主要的动力类型有3，分别是重力流程，静压差流程，动力流程。2、泵的种有很多，运输液体或者固液混合物的有：离心泵、轴流泵、旋涡泵等。运输气体的有：通风机、鼓风机、压缩机、真空泵等。运输固体颗粒的有：真空泵等。

vv泵的择已知流量/h杨程H，流体密度为，重力加速度为9.8。根据公式QH再根据

，计算得轴功率为5308.4W，其中为0.8。因为选择的是齿轮传动，查表得

传

0.95因此电机功率K

a

根据计算，选择电机功率为大于且等于7264W的离心泵。V102、和由于都是固体传料，故选择真空喷射泵，由真空喷射固体料出来6车布局设计6.1间房置计则车间房置依参照国家的标准，规范和规定的名称。在实际的布局中做好各项工作，不得超出国家所规定的范围从而导致安全隐患。车间水布化工厂房平面型式的选择原则是，在满足生产工艺要求下尽量力求简单，力争美化

。在车间布置的过程中，安全出口的数量和位置及其重要，安全出口的数量至少为4个。如果投资小，生产规模也很小，厂房车间不大，则可以只设一个安全出口，但是一定要考虑好安全和防火防爆等问题。厂房内部的通道长、宽、高及位置的布置应当严格执行国家的相关规范和标准。在化工厂房的设计中，常用以下几个类型：长方形、形、L形和Ⅱ形等，其中长方形是所有图形中用的最多最广泛的，因为长方形本身就比较适合工艺流程的设计，便于反应釜、储槽的安放和物料的运输，而且长方形厂房的安全出口，防火防爆，通道设计等比较好设计。但是长方形有时候在工业设计中会受到场地不足的限制。为了不和实

际场地形状和大小相冲突，这个时候就不得不考虑形、L形和Ⅱ形的使用。车间立形的置（）车间布置设计要和整体的布局互补，与其他的车间厂房，安全路径，运输体系，材料的转移一起构成一个完整的体系。（）经济收益达到最高。车间的布置应该紧凑，简洁，合理，以追求效益最高为目标；车间立面布置应尽量使高的设备建立在室外，尽量降低厂房的高度，以减少建设费用，降低生产成本。（）车间的布置需要符合工业化生产的实际状况，不仅要方便管理、检修，还需要结合实际的生产条件。除了生产活动之外，应当需要对发电机，允许通道，休息场所和安全设备等给予一个合理安排，使其互相协调，相互合作，从而更好更快更便捷的生产。在设备布置时就需要为以后设备的更新换代，检查维修，操作做出充分的考虑，为施工和检修人员提供充分的安全保障，并且在设备旁边一定要留下足够的运输行走通道。（）在房间的布置上，应当充分的结合国家的相关标准，不得为了一点空间从而使其存在安全隐患，应当充分解决好有毒气体排放，污水排放，化工事故，腐蚀物质排放，防火、防爆炸等问题。厂房的大小、高度、形制等要符合建筑规范[（）要给未来的发展留下一定的空间。有一些设备可能由于资金不足或者投资大等因素，可以暂时性放弃，当未来发展的更好，资金充裕时，就可以扩建或增建。6.2间房面置（录、）6.3间房积算厂房占地最小面积：（1）离心泵：1m

2

×9×（2）真空喷射泵：1m

2

×3×4=12m2（3）压力机：1×4×（4）反应釜m

2

（5）滤器：1×4=4m（6）料罐：（3.5+2.5××2+0.05×2+2）×4=60.4m2厂房总共面积为食堂面积为：100m2

2宿舍面积为：400m

2办公室面积为：200m停车场面积为：100m总面积为：979.4m

2由计算可知厂房的最小面积为979.4m27成核算7.1料本年表原价表原

抗剂

PA66

次酸

对二酸

己胺

导油单（吨

抗氧剂1010本：×××元年成本：2577×4××25000=8246400/年次磷酸钠成本：5.65×4×320/1000×3