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北京理工大学珠海学院
课程设计任务书
2014~2015学年第一学期
专业班级:
工作部门:
一、课程设计题目:
LDPE的合成工艺流程设计
二、课程设计内容(含技术指标)
1.查阅大量书籍、文献及其他资料,全面搜集国内外LDPE生产厂的有关资料,包括技术路线及特点、工艺参数、原材料和公用工程单耗、产品质量、三废治理以及各种技术路线的发展情况与动向等。
2.分析对比LDPE可能的生产工艺,最终确定合适的原料、聚合原理、实施方法(本体聚合、溶液聚合、乳液聚合、悬浮聚合),操作过程(间歇操作、连续操作)。
本设计可采用气相自由基本体聚合。
序号
设计各阶段内容
起止日期
1
上理论课,确定设计题目。
查阅资料,做好笔记,确定合成方法及合成路线
11/15~11/16
2
捋顺思路,制定方案,开始工艺流程设计
11/17~11/18
3
绘制带控制点的工艺流程图
11/19~11/22
4
进行物料衡算,绘制物料流程图
11/22~11/23
5
整理数据,编写课程设计说明书初稿
11/24~11/25
6
编写完整的说明书,并打印装订成册,答辩
11/26
3.进行工艺流程的设计,包括工序、设备之间的相互连接顺序、物料流动及变化情况、工艺参数的确定、自控方案的确定等项内容的设计,最终以带控制点的工艺流程图及相应的文字说明形式阐述清楚。
4.进行物料衡算,年产量为6万吨,一年工作300天。
三、进度安排
四、基本要求
1.提交一份不少于3000字的课程设计说明书,说明书结构为:
封面,任务书,摘要,关键词,目录,正文,参考文献。
2.课程设计说明书正文应包括设计步骤、设计要点、主要技术关键的分析、设计思路和方案比较等内容。
3.说明书资料充分、完整,语句通顺,层次分明,文字简练,说明透彻。
书写符合规范,图表符合要求。
4.熟悉高分子合成工艺流程的思路和课程设计的编写过程和格式要求。
五、参考资料
[1]陈昀.聚合物合成工艺设计[M].北京:
化学工业出版社,2009
[2]赵德仁,张慰盛.高聚物合成工艺学[M].北京:
化学工业出版社,2009
[3]潘祖仁.高分子化学[M].北京:
化学工业出版社,2003
[4]陈敏恒,丛德滋,方图南.化工原理[M].北京:
化学工业出版社,2002
[5]王久芬.高聚物合成工艺[M].北京:
国防工业出版社,2008
教研室主任签名:
年月日
摘要
聚乙烯的生产设计是功能高分子材料的重要组成部分,而LDPE(低密度聚乙烯)是一种常见的、适用性广的塑料材料。
自由基聚合为用自由基引发,使链增长自由基不断增长的聚合反应;
本体聚合是单体在不加溶剂以及其它分散剂的条件下,由引发剂或光、热、辐射作用下其自身进行聚合引发的聚合反应。
本次课程设计是乙烯高压气相自由基本体聚合,介绍了聚乙烯的现状、生产工艺及LDPE装置和国内外研究状况、应用领域和应用现状、生产概况、市场需求和应用前景以及工艺流程和控制。
对聚合全系统的物料进行衡算,聚合釜选型和工艺尺寸计算搅拌设备的选型和功率计算。
通过对LDPE的工业流程设计,是我们初步掌握材料工程设计的基本原理和方法:
使用管式反应器,需要连续操作反应器,分段控制反应温度。
引发剂的配比,主要用氧和过氧化物。
二次压缩,控制压力。
自由基本体聚合过程中的大量乙烯单体需要循环利用。
本书通过对LDPE的工业流程设计,加强对聚乙烯的认识。
原料的准备,包括单体乙烯、相对分子质量调节剂、添加剂;
引发剂的配制;
聚合过程及其需要的工艺条件;
分离;
聚合物的后处理。
更深入地了解聚乙烯的结构、特性、用途及其改性。
关键词:
聚乙烯、LDPE、物料衡算、热量衡算。
Abstract
Low-densitypolyethylene(LDPE),alsocalledpolyethylenebyhighpressure
process,isoneofproductsofthehighestdemandandthebiggestoutputinthe
World.Becausethepolyethylenehastheexcellentfunctionof,simpleprocessof
model,cheapnessinprice,sothepolyethylene’sapplicationhasgonedeeplyintoevery
sectionofcountry.
Themainofpresentdesignintroducedthecurrentstatusofpolyethylene.Atthe
Sametime,thecharacteristicofproducts,processesandtheequipmentofLDPE.etcis
mentioned.ThestatusofresearchonLDPEindomesticityandabroad,thesituationof
production,theneedofmarketandapplyinginthefuturewerealsointroduced.Thetotal
materialbalanceofpolymerizationsystem;
theselectionanddesignofpolymerization
reactor;
andtheselectionofstirringdevicesandthecalculationofpowerthereof,andthe
Heatbalanceofthefirstpolymerizationreactorwerefinished.Andthetechnicalflow
chartandthepolymerizationkettletechnicalassemblechartispictured.
AndthetoolwhichIusedinthedesignisoneofthemostpopularchemical
Technologysimulationsoftwareintheworld—ASPENPLUS.Itwasusedtosimulate
Theethylenebulkpolymerizationprocessbythesensitivityanalysisinthepolymer
Moduleandinvestigatedthemolecularweightaffectingfactors.
Keywordspolyethylene,LDPE,materialcalculationequations,heatbalance.
第一章绪论
聚乙烯(PE)塑料一种,我们常常提的方便袋就是聚乙烯(PE)。
聚乙烯是结构最简单的高分子,也是应用最广泛的高分子材料。
它是由重复的–CH2–单元连接而成的。
聚乙烯是通过乙烯(CH2=CH2)的加成聚合而成的。
聚乙烯工业化已经有60多年的历史,聚乙烯现在是世界上产量最大、品种繁多的最重要的合成树脂之一。
其应用已深入到国民经济的各个部门和人民的生活当中。
聚乙烯的性能取决于它的聚合方式。
在中等压力(15-30大气压)有机化合物催化条件下进行Ziegler-Natta聚合而成的是高密度聚乙烯(HDPE)。
这种条件下聚合的聚乙烯分子是线性的,且分子链很长,分子量高达几十万。
如果是在高压力(100-300MPa),高温(190–210C),过氧化物催化条件下自由基聚合,生产出的则是低密度聚乙烯(LDPE),它是支化结构的。
低密度聚乙烯度聚乙烯(LDPE)是一种塑料材料,它适合热塑性成型加工的各种成型工艺,成型加工性好。
LDPE主要用途是作薄膜产品,还用于注塑制品,医疗器具,药品和食品包装材料,吹塑中空成型制品等。
低密度聚乙烯(LDPE)是高压下乙烯自由基聚合而获得的热塑性塑料。
LDPE是树脂中的聚乙烯家族中最老的成员,二十世纪四十年代早期就作为电线包皮第一次商业生产。
LDPE综合了一些良好的性能:
透明、化学惰性、密封能力好,易于成型加工。
这决定了LDPE是当今高分子工业中最广泛使用的材料之一。
1.1LDPE简介
高压低密度聚乙烯(LDPE)是一种塑料材料,它适合热塑性成型加工的各种成型工艺,成型加工性好。
结构式
CH2=CH2+CH2=CH2+…………—CH2—CH2—CH2—CH2—…………
简写:
nCH2=CH2→—[CH2—CH2]n—
高压法生产的聚乙烯分子链中含有较多的长短支链(每1000个碳链原子中含有的支链平均数21),所以结晶度较低(45%-65%),密度较小(0.910-0.925),质轻,柔性,耐低温性、耐冲击性较好。
LDPE广泛用于生产薄膜、管材(软)、电缆绝缘层和护套、人造革等。
1.2LDPE的性能
这决定了LDPE是当今高分子工业中最广泛使用的材料之一
特点:
产品纯净,电性能好,可直接进行浇铸成型;
生产设备利用率高,操作简单,不需要复杂的分离、提纯操作。
优点:
生产工艺简单,流程短,使用生产设备少,投资较少;
反应器有效反应容积大,生产能力大,易于连续化,生产成本低。
缺点:
热效应相对较大,自动加速效应造成产品有气泡,变色,严重时则温度失控,引起爆聚,使产品达标难度加大.由于体系粘度随聚合不断增加,混合和传热困难;
在自由基聚合情况下,有时还会出现聚合速率自动加速现象,如果控制不当,将引起爆聚;
产物分子量分布宽,未反应的单体难以除尽,制品机械性能变差等。
1.3LDPE的应用
LDPE的应用领域:
主要用途是作薄膜产品,如农业用薄膜、地面覆盖薄膜、农膜、蔬菜大棚膜等;
包装用膜如糖果、蔬菜、冷冻食品等包装;
液体(牛奶、酱油、果汁、豆腐、豆奶)包装用吹塑薄膜;
重包装袋,收缩包装薄膜,弹性薄膜,内衬薄膜;
建筑用薄膜,一般工业包装薄膜和食品袋等。
LDPE还用于注塑制品,如小型容器、盖子、日用制品、塑料花;
医疗器具,药品和食品包装材料;
挤塑的管材、板材,电线电缆包覆,异型材、热成型等制品;
吹塑中空成型制品,如食品容器有奶制品和果酱类,药物、化妆品、化工产品容器、槽罐等
1.4最新技术展望
对于高压乙烯均聚物的生产,目前的研究重点是开发新的自由基引发剂,以改进生产的经济性以及控制聚合物的分子结构。
而对于共聚物来说,则主要是发现能改进物理和化学性能的新产品,供已有和新的应用采用。
近年来新建的LDPE装置大都采用管式法工艺。
与先前的管式反应器的转化率20%~30%相比,目前管式法工艺的平均单程转化率已可提高到40%.此外,据报道,目前正在开发一种采用高压釜的新LDPE工艺,它可使反应器的转化率至少达到35%,产量提高50%,可是成本降低25%,此工艺可有效的用以改造已有工厂。
1.5供需状况
2013年我国LDPE产能仅增长20万吨/年,达229.3万吨/年,净进口量167.8万吨,自给率降至55.3%,呈现供不应求的局面。
未
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