年产3万吨聚甲醛生产工艺论文.docx
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年产3万吨聚甲醛生产工艺的设计
学院:
专业:
姓名:
指导老师:
化工与材料学院
化学工程与工艺
学号:
职称:
中国·珠海
二○一六年五月
诚信承诺书
本人郑重承诺:
本人承诺呈交的毕业设计《年产3万吨聚甲醛生产工艺的设计》是在指导教师的指导下,独立开展研究取得的成果,文中引用他人的观点和材料,均在文后按顺序列出其参考文献,设计使用的数据真实可靠。
本人签名:
日期:
年月日
年产3万吨聚甲醛生产工艺
摘要
作为五大通用工程塑料之一、并享有“超钢”之称的聚甲醛具有优良的工业性能,广泛运用于各种工业生产中。
我国的聚甲醛生产工艺最初是由国外引进的,并逐渐创新出符合我国实际工业生产的工艺技术,其产品质量也逐渐赶超其他发达国家的聚甲醛生产工艺水平。
本研究旨在将所学化工专业基础知识运用于模拟实际生产问题中。
通过对聚甲醛特性、用途、发展现状的分析,基于国内外聚甲醛生产工艺技术的对比,指出聚甲醛生产工艺设计的重要性,并设计实施工艺设计方案。
选定先进的年产3万吨聚甲醛生产工艺,通过工艺步骤设计,热量衡算,物料衡算,机械设备的设计等,达到了预期的产品质量要求,简化了工艺流程,降低了工艺能耗,具有显著的效益。
本研究在一定程度上对聚甲醛实际生产也具有指导性意义。
关键词:
聚甲醛;生产工艺;工艺设计;物料平衡
ProcessEngineeringofPOMintheScaleof30,000TonsperYear
Abstract
Asoneoffivegeneral-purposeengineeringplastics,POMhasexcellentindustrialperformance,anditiswidelyusedinvariousindustrialproductions.POMproductionprocesswasoriginallyimportedfromabroad,andgraduallyinnovationinlinewithChina'sactualindustrialproductiontechnology,thequalityoftheirproductsgraduallycatchsupwithotherPOMproductiontechnologylevelofdevelopedcountries.Theaimofthisdesignistoapplybasicofchemicalengineeringtheorytosimulatetheactualproductionproblems.BasedoncomparisonofdomesticPOMproductiontechnology,theimportanceofPOMproductionprocessdesignwaspointedoutbyanalyzingPOMcharacteristicandthedevelopmentofthestatus,processdesignanddesignimplementationplanwasdone.Selectedadvancedproduce30,000tonsofPOMproductionprocessbyheatbalanceandmaterialbalancecalculation,aswellasothermechanicalequipmentdesign,toachievethedesiredproductqualityrequirements,simplifytheprocessandreducetheprocessenergyconsumption,hassignificantbenefits.ThedesignalsohasguidingsignificanceforactualproductionofPOM.
Keywords:
POM;productionprocess;processdesign;materialbalance
目录
1前言 1
1.1我国聚甲醛发展现状分析 1
1.2研究目的及意义 2
1.3国内外研究综述 2
1.4本研究解决的主要问题 3
2聚甲醛及其生产工艺现状 4
2.1聚甲醛及其特性 4
2.1.1聚甲醛的机械特性 4
2.1.2聚甲醛的改性特性 4
2.2聚甲醛工艺 5
2.3聚甲醛的用途 8
2.4聚甲醛的生产现状 8
3工艺流程 10
3.1设计方案 10
3.2工艺流程 10
3.2.1主要工艺流程介绍 11
3.2.2工艺流程图 12
4物料衡算 15
4.1蒸发器物料衡算 15
4.2过热器物料衡算 15
4.3氧化器物料衡算 15
4.4吸收塔物料衡算 16
5热量衡算 19
5.1物性参数及计算公式 19
5.2主要设备热量衡算 19
5.2.1蒸发器的热量衡算 19
5.2.2过热器的热量衡算 20
6设备选型 21
7经济概预算及环保三废处理 27
7.1经济概预算 27
7.2环保三废处理 28
8结论 30
参考文献 31
谢辞 34
附录 35
1前言
1.1我国聚甲醛发展现状分析
1959年,我国开始研发聚甲醛,到1969年,才开始建设聚甲醛的相关生产装备,当时的年产量为500吨。
然而,实际掌握POM生产技术的企业并不多,且生产规模较小。
国内生产的聚甲醛在产品性能以及产品价格上无法与国外进口产品进行市场竞争。
因此,我国聚甲醛生产企业采取积极有效的措施,通过引进国外先进的生产技术,确保生产质量和低成本、高质量的POM产品,外国产品的实现捕获POM,POM改变了我们的工业落后现状。
近年来,国内企业通过与外国公司先进的技术合作,使中国POM生产水平逐步达到万吨,并通过持续的研发投资,改进和优化生产过程。
我国已经跻身聚甲醛生产大国的行列,而且已经从依赖进口转变为对外出口。
目前,国内企业能够提供多种类型的聚甲醛产品,并且远销美洲、欧洲、亚洲等30多个国家和地区。
聚甲醛(POM)低于许多其他工程塑料的成本,正在传统金属市场上占据领头地位,在许多地区都能够取代锌、黄铜、铝和钢铁的生产。
自聚甲醛生产以来,这种工程塑料已经广泛应用于电气电子、汽车、农业等各个领域。
在许多新的领域,如医疗技术、运动器材等也有不错的增长。
1.应用消费持续增长
POM用于滑动的部分和机械润滑、耐磨,刚度和尺寸稳定性要求更严格,尤其是性能优越,因此主要用于工业机械、汽车、电器和电子产品、配件和灌溉用品等等。
中国聚甲醛市场增长迅速,2002年中国聚甲醛市场表观消费量为13.657万吨,1990~2002年聚甲醛市场表观消费量年均增长率为11.7%。
2000~2005年聚甲醛市场表观消费量年均增长率达到10.3%。
2010年,中国聚甲醛市场表观消费量增加到19.7万吨,2005~2010年聚甲醛市场表观消费量年均增长率达到3.2%[1]。
2.技术差距不容忽视
虽然POM在中国市场中的需求逐步上升,但由于中国的发展相对较晚,POM在国内生产规模、产量和品种、质量并不总是满足市场的需要。
与其他发达国家相比,仍有较高的原材料消耗,小装置规模、质量的不稳定,中国品牌少等POM生产问题。
3.产能增长不足需求
中国POM行业多年生产能力和产量低,生产能力和产量仍不能满足市场需求。
2002年中国聚甲醛生产厂家仅有3家,其中只有云天化集团的聚甲醛生产装置为万吨级(现已扩能为2万吨/年)。
2002年中国聚甲醛生产能力为1.28万吨/年,产量约为1万吨。
1966~2002年中国聚甲醛生产能力年均增长率为16.7%,产量年均增长率为18.8%,可见扩大国内聚甲醛厂家的生产能力势在必行。
预计2005年中国聚甲醛生产厂家达到6家,总生产能力达13万吨/年;2010年,中国聚甲醛生产能力为19万吨/年,2005~2010年聚甲醛生产能力年均增长率达到7.9%[2]。
1.2研究目的及意义
其他国家POM市场增长速度比中国POM生产基地相对较弱。
此外,POM是资本和技术密集型材料,中国巨大的市场吸引了大量外国投资,其他国家一直希望其产品占据中国市场,不愿向中国转让技术,POM生产的技术水平提高相当地缓慢,长期不能满足用户的需求,中国的经济体制和企业经营机制不符合市场经济规律,企业不能及时获得足够的资金投入,限制了POM生产的发展。
目前,中国生产的聚缩醛树脂有一定的规模,其修改已经取得了一些进展,但作为一种重要的工程塑料,它们在中国的应用和发展仍处于起步阶段。
POM深化其性能的改性将成为更完整,应用程序将继续扩大。
本研究将结合POM生产和发展现状,基于所学习的专业知识和以前的研究探索结果,分析年产3万吨POM生产过程,从特点、过程、材料、设备、生产废物处理等方面的细节着手。
1.3国内外研究综述
目前,主要有以下集中POM成熟生产技术:
真空耙式干燥机干燥多聚甲醛、多聚甲醛金属带式干燥,喷雾生产POM、共沸蒸馏制备聚甲醛等等。
但是,每一种方法都有其优点和缺点,这也是多年研究的结果。
20世纪,聚甲醛基本上通过银催化氧化甲醇,然后用水洗涤,以获得甲醛的吸收在甲醛溶液,冷却和结晶、沉淀、分离,最后通过过滤获得约60%聚甲醛,该产品不仅成稠膏,而且产量低,容易造成环境污染。
随后,甲醛溶液的加入助溶剂浓度低的专家(乙酸乙酯或二氯乙烷)聚甲醛共沸脱水制甲醛,但这种方法存在较多的问题,如共沸脱水剂不高,回收率不高。
二十世纪五十年代,BertrangW.等率先提出真空浓缩甲醛溶液制备多聚甲醛的生产方法,经发展此工艺想法最早通过了审核实现了工艺化[3]。
AlexanderG.和Yankers在1956年最先研究提出加热解聚工艺,避免了因低聚物存在导致多聚甲醛产品聚合度过高、水溶性差的问题[4]。
1960年,美国杜邦公司成功开发了均聚物甲醛。
第二年,美国塞拉尼斯公司成功开发了共聚甲醛、和并投入工业生产。
随后,德国Hoechst-Celanese公司、美国BASF公司、法国Polyplastics、三菱瓦斯化学公司和朝日透公司也投产[5]。
目前,POM生产主要集中在美国、中国和日本。
POM在工业领域发展迅速。
所有的制造商都生产共聚甲醛,只有美国“杜邦”公司生产均聚物甲醛-9.488万吨/年。
1985年,塞拉尼斯公司开发了喷雾流化床复合干燥制备多聚甲醛的技术,喷雾干燥可获得90%以上的优质PF产品,然后通过流化床强化产品含量至99%。
中国聚甲醛的研制始于上世纪60年代,由我国沈阳化工研究院、科学院长春应用化学所、成都科技大学对共聚聚甲醛和均聚聚甲醛的研究。
自1960年以来,研究方向是共聚甲醛。
1970年代,我国自主开发建设了第一组共聚甲醛的生产工厂,但是由于生产规模小,产品质量不稳定导致了较高的运营成本而使其生产中断,只有上海溶剂厂、吉化公司石井沟联合化工厂和其他一些化工企业生产甲醛共聚。
神华宁夏煤业集团煤炭化学工业公司于2011年正式投入生产年产6万吨的
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