年产五万吨聚苯乙烯聚合工段工艺设计方案Word格式.docx
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ExpandablePolyStyreneSuspensionTechniqueCraftcalculationTechnologicaldesign
VI
北京理工大学珠海学院2011届毕业生毕业设计
目 录
年产5万吨聚苯乙烯聚合工段工艺设计 I
摘 要 I
Abstract II
1绪论 1
1.1概述 1
1.1.1聚苯乙烯简介 1
1.1.2聚苯乙烯的基本物性 1
1.1.3国内外的现状及发展前景 2
1.2设计依据 2
1.3指导思想 2
1.4厂址的选择 3
1.5节能与环境保护 3
1.5.1节能 3
1.5.2环境保护 3
1.6安全防火 3
1.6.1消防设施 3
1.6.2灭火程序 4
2工艺论证 5
2.1工艺原理 5
2.1.1生产方案 5
2.1.2工艺路线 5
2.1.3工艺流程 5
2.1.4反应原理 5
2.2聚苯乙烯的生产技术 6
2.3发泡聚苯乙烯技术工艺比较 6
2.3.1塔式本体聚合技术 6
2.3.2添加少量溶剂的单釜连续本体聚合技术 7
2.3.3苯乙烯的悬浮聚合 7
2.3.4苯乙烯种子法悬浮聚合 7
2.4发泡聚苯乙烯生产工艺 8
2.4.1一步法聚合工艺 8
2.4.2二步法聚合工艺 8
2.4.3一步法工艺与二步法工艺的比较 8
2.5可发性聚苯乙烯基本性能 9
2.5.1力学性能 9
2.5.2绝热性能 9
2.5.3化学性能 9
3聚合工段工艺和生产流程 11
3.1聚合工段工艺过程叙述 11
3.2生产流程 11
3.3产品规格、原料及公用工程条件 11
3.3.1产品规格 11
3.3.2生产方式及规模 12
3.3.3原料 12
3.3.4工艺控制条件 13
4物料衡算 15
4.1计算依据 15
4.2聚合工段物料衡算 15
4.2.1进料阶段 15
4.2.2出料阶段 16
5聚合工段热量衡算 18
6设备计算 21
6.1聚合釜的设计 21
6.1.1聚合基本数据 21
6.1.2聚合釜容积确定 21
6.1.3聚合釜的选型原则 21
6.1.4釜的选择 21
6.1.5聚合釜搅拌器的设计 23
6.2泵的设计 24
6.2.1计算依据 24
6.2.2管内流速的计算 24
6.2.3直管阻力和局部阻力损失的计算 25
6.2.4确定泵轴功率 25
6.2.5泵的选型 25
6.3换热器的设计 25
6.3.1设计依据:
25
6.3.2计算总传热系数 26
6.3.3计算传热面积 27
6.3.4工艺结构尺寸 27
参考文献 28
附录1 设备一览 29
谢 辞 31
1 绪论
1.1概述
1.1.1聚苯乙烯简介
聚苯乙烯是指由苯乙烯单体经自由基缩聚反应合成的聚合物,英文名称为
Polystyrene,简称PS。
它是一种无色透明的热塑性塑料,具有高于摄氏100度的玻璃转化温度,因此经常被用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器,以及一次性泡沫饭盒等。
通常的聚苯乙烯为非晶态无规聚合物,具有优良的绝热、绝缘和透明性,长期使用温度0~70℃,但脆,低温易开裂。
此外还有全同和间同立构聚苯乙烯。
全同聚合物有高度结晶性。
聚苯乙烯(PS)包括普通聚苯乙烯,发泡聚苯乙烯(EPS),高抗冲聚苯乙烯
(HIPS)及间规聚苯乙烯(SPS)。
普通聚苯乙烯树脂为无毒,无臭,无色的透明颗粒,似玻璃状脆性材料,其制品具有极高的透明度,透光率可达90%以上,电绝缘性能好,易着色,加工流动性好,刚性好及耐化学腐蚀性好等。
普通聚苯乙烯的不足之处在于性脆,冲击强度低,易出现应力开裂,耐热性差及不耐沸水等。
普通聚苯乙烯树脂属无定形高分子聚合物,聚苯乙烯大分子链的侧基为苯环,
大体积侧基为苯环的无规排列决定了聚苯乙烯的物理化学性质,如 透明度高.刚度大.玻璃化温度高,性脆等。
可发性聚苯乙烯为在普通聚苯乙烯中浸渍低沸点的物理发泡剂
制成,加工过程中受热发泡,专用于制作泡沫塑料产品。
高抗冲聚苯乙烯为苯乙烯和丁二烯的共聚物,丁二烯为分散相,提高了材料的冲击强度,但产品不透明。
间规聚苯乙烯为间同结构,采用茂金属催化剂生产,是近年来发展的聚苯乙烯新品种,性能好,属于工程塑料。
1.1.2聚苯乙烯的基本物性
基本物理性质:
比重:
1.05克/立方厘米 成型收缩率:
0.6%—0.8% 成型温度:
170℃—250℃物料性能:
电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良,无色透明,透光率仅次于有机玻璃,着色性耐水性,化学稳定性良好,强度一般,但质脆,易产生应力脆裂,不耐苯﹑汽油等有机溶剂。
适于制作绝缘透明件﹑装饰件及化学仪器﹑光学仪器等零件。
成型性能:
1.无定形料,吸湿小,不须充分干燥,不易分解,但热膨胀系数大,易产生内应力。
流动性较好,可用螺杆或柱塞式注射机成型。
2.宜用高料温,高模温,低注射压力,延长注射时间有利于降低内应力,防止缩孔变形。
9
3.可用各种形式浇口,浇口与塑件圆弧连接,以免去处浇口时损坏塑件脱模斜度大,顶出均匀塑件壁厚均匀,最好不带镶件,如有镶件应预热。
1.1.3国内外的现状及发展前景
目前世界上聚苯乙烯的主要生产厂家有美国的 Dow
Chemical、Huntsman、Fina、Mobil、Chevron、Amoco、德国的BASF、日本的旭化成、三井东压、三菱化成等。
这些公司的聚苯乙烯生产技术各有特点。
国内PS 生产工艺技术的发展可分为3个阶段:
一是60—80年代初的摸索阶段。
其技术以小本体法和悬浮法为主,较为落后,装置规模均在万吨以下,如上海高桥石油化工公司、金陵石油化工有限责任公司和中国石油兰州石化分公司(简称兰州石化)等。
二是80年代末期到90年代中期的发展阶段。
其技术以引进技术为主,所引进的技术均采用当时世界上较先进的连续本体聚合工艺。
通过对这些引进技术的消化吸收,使我国对
PS 生产技术有了较深的了解,对国内PS 生产技术的发展起了较大的促进作用,如抚顺石油化工公司(简称抚顺石化)、北京燕山石油化工有限公司(简称燕山石化)、汕头海洋第一聚苯树脂有限公司(简称汕头海洋)和齐鲁石油化工公司(简称齐鲁石化)。
三是90年代中期到目前的迅速发展阶段。
此阶段国内对PS的市场需求增长迅速,国内缺口很大。
除中国石油化工集团公司和中国石油天然气集团公司系统、地方本身建设或合资建设PS新装置(如扬子一BASF、汕头海洋、镇江奇美公司)外,国外知名PS 大厂商(如美国Dow和Chervon公司)纷纷进入中国建厂,其建设规模均达到100 kt/a以上,所采用的技术都为各厂家最先进的技术,国内PS生产技术水平达到一个新台阶,生产能力有了较大的发展。
1.2设计依据
设计所参考和依据:
(1)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》
(2)《化工工艺手册》
(3)《化工设计》
(4)《石油化工数据手册》
(5)《化工设备机械基础》
1.3指导思想
本设计的指导思想是
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
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