年产08万吨发泡聚苯乙烯聚合工段工艺设计毕业设计.doc

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化工与材料工程学院毕业设计

年产0.8万吨发泡聚苯乙烯聚合工段工艺设计

Annualproductioncapacityof8,000tonsofexpandedpolystyrenepolymerizationprocessdesignsection

学生学号

学生姓名

专业班级

指导教师

联合指导教师

完成日期

吉林化工学院

JilinInstituteofChemicalTechnology

化工与材料工程学院毕业设计

独创声明

本人郑重声明：

所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。

尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。

本声明的法律后果由本人承担。

作者签名:

二〇一〇年九月二十日

毕业设计（论文）使用授权声明

本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。

本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。

（保密论文在解密后遵守此规定）

作者签名:

二〇一〇年九月二十日

摘　　要

可发性聚苯乙烯（ExpandablePolyStyrene，简称EPS）通称聚苯乙烯和苯乙烯系共聚物，是一种树脂与物理性发泡剂和其它添加剂的混合物。

可发性PS可被加工成低密度（0．7—10．0ib／ft3）的泡沫塑料剂品。

最常见的可发性聚苯乙烯是含有作为发泡剂的戊烷的透明PS粒料。

本设计为年产0.8万吨可发性聚苯乙烯聚合工段工艺设计，反应机理是自由基聚合，采用悬浮聚合工艺，以苯乙烯为单体，水做悬浮介质，采用低温悬浮聚合一步法生产工艺。

此方法是将苯乙烯单体、引发剂、分散剂、水、发泡剂和其他助剂一起加入反应釜内,聚合后得含发泡剂的树脂颗粒,经洗涤、离心分离和干燥,制得可发性聚苯乙烯珠粒产品；在此基础上对聚合工段进行物料衡算、热量衡算、设备选型计算，绘制了带控制点的流程图、平面布置图及配管图，并编制了设计说明书和计算书。

关键词：

可发性聚苯乙烯；悬浮聚合；物料衡算；工艺设计

Abstract

ExpandablePolystyrene（ExpandablePolyStyrene,referredtoasEPS）commonlyknownastheDepartmentofpolystyreneandstyrenecopolymerisaresinwiththephysicalblowingagentandotheradditivesmixture.EPScanbeprocessedintolow-density（0.7-10.0ib/ft3）goodsofthefoamagent.Themostcommonistobemadeofpolystyrenewithn-pentaneasablowingagentaggregatesoftransparentPS.

Thedesignfortheannualproductioncapacityof8,000tonscanbemadeofpolystyrenepolymerizationprocessdesignsection,thereactionmechanismisfreeradicalpolymerization,suspensionpolymerizationprocessusedtostyreneasmonomer,watersuspensionmediumdoneusingone-stepproductionoflow-temperaturesuspensionpolymerizationprocess.Thismethodisastyrenemonomer,initiator,dispersingagent,water,blowingagentandotherauxiliariestojoinreactor,thepolymercontainingafoamingagent,aftertheresinparticlesbywashing,centrifugalseparationanddrying,thesystemmaybemadeofpolystyrenebeadsproducts;inthissectionbasedonthepolymermaterialbalance,heatbalance,equipmentselection,themappingofcontrolpointswiththeflowchart,diagramandlayoutofpipingplansandthepreparationofthedesignspecificationandcalculationofthebook.

KeyWords：

ExpandablePolyStyrene；SuspensionTechnique;Craftcalculation；Technologicaldesign

-III-

目　　录

摘　　要 I

Abstract II

第1篇设计说明书 1

第1章绪论 1

1.1设计依据、指导思想 1

1.1.1设计依据 1

1.1.2指导思想 1

1.2厂址的选择 1

1.3设计地区的自然条件 2

1.4车间布置、岗位人员配制 2

1.4.1车间布置 2

1.4.2岗位人员配制 2

1.5节能与环境保护 2

1.5.1节能 2

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

第2章工艺论证 5

2.1工艺原理 5

2.1.1实施方案 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发泡聚苯乙烯技术工艺比较 6

2.2.1塔式本体聚合技术 6

2.2.2添加少量溶剂的单釜连续本体聚合技术 7

2.2.3苯乙烯的悬浮聚合 7

2.2.4苯乙烯种子法悬浮聚合 7

2.3发泡聚苯乙烯生产工艺 8

2.3.1一步法聚合工艺 8

2.3.2二步法聚合工艺 8

2.3.3一步法工艺与二步法工艺的比较 8

2.4可发性聚苯乙烯基本性能 9

2.4.1力学性能 9

2.4.2绝热性能 9

2.4.3化学性能 10

第3章聚合车间工艺流程 11

3.1本岗位管理范围及任务 11

3.1.1岗位管理范围及任务 11

3.1.2岗位任务 11

3.2生产原理及工艺流程 11

3.2.1生产原理 11

3.2.2生产流程 11

3.3产品规格、原料及公用工程条件 14

3.3.1产品规格 14

3.3.2生产方式及规模 15

3.3.3原料 15

3.3.4公用工程 16

3.3.5工艺控制条件 17

3.3.6仪表测量及控制一览表 18

3.4工艺设备选择 18

3.4.1聚合工段设备型号选择 18

第4章技术经济分析 19

4.1原料消耗定额 19

4.2生产成本 19

4.3盈亏平衡 20

第2篇工艺设计计算 21

第5章设计基础 21

5.1聚合工艺介绍 21

5.1.1聚合工段工艺过程叙述[9] 21

第6章物料衡算 22

6.1计算依据 22

6.2聚合工段物料衡算 22

6.2.1进料阶段 22

6.2.2出料阶段 23

第7章聚合工段热量衡算 25

第8章设备计算 29

8.1聚合釜的设计 29

8.1.1聚合基本数据 29

8.1.2聚合釜容积确定 29

8.1.3聚合釜的选型原则 29

8.1.4釜的选择 29

8.1.5聚合釜搅拌器的设计 30

8.2泵的设计 33

8.2.1计算依据 33

8.2.2管内流速的计算 33

8.2.3直管阻力和局部阻力损失的计算 33

8.2.4确定泵轴功率 34

8.2.5泵的选型 34

8.3换热器的设计 35

8.3.1设计依据：

35

8.3.2计算总传热系数 35

8.3.3计算传热面积 36

8.3.4工艺结构尺寸 36

结　　论 38

参考文献 39

附录A仪表测量及控制一览表 40

附录B设备一览 41

致　　谢 44

-43-

第1篇设计说明书

第1章绪论

1.1设计依据、指导思想

1.1.1设计依据

设计所参考和依据:

（1）吉林化工学院毕业设计（论文）任务书（0.8万吨发泡聚苯乙烯聚合工段工艺设计）

（2）吉林市龙山化工厂聚合岗位操作法

（3）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》

（4）《化工工艺手册》

（5）《化工设计》

（6）《石油化工数据手册》。

1.1.2指导思想

本设计的指导思想是：

（1）采用悬浮聚合工艺，确保产品质量高，生产过程安全；

（2）生产过程采用自动化控制，机械化操作；

（3）对于易燃易爆的地方，采用了可靠的控制，并设置了报警消防设施；

（4）采用技术成熟的溶液聚合方法，达到了环保要求，对生产过程中的排放物要经过处理，以达到环保要求；

（5）厂房、车间、设备布置严格按照土建标准，以保证生产正常的运行和操作方便以及操作人员的安全为主。

1.2厂址的选择

本车间建于吉林市江北化工区，这里是全国最大的化工基地，地处松花江畔，水源充足，水质优良，且原料充足，便利。

同时有铁路与全国各地相连，交通便利。

附近有动力厂、电厂，所需动力，蒸汽供应方便，经济合理，特别是化工区地处吉林市的东北部，而该地区的主导风向为西南、西北风，对市区居民的生活及附近的工农业生产均无影响。

该处的下游还有污水处理厂，能将工业、生活污水进行有效的处理。

综合考虑，于该处建厂，地址最为理想。

1.3设计地区的自然条件

本设计的发泡聚苯乙烯车间建在吉林市江北区原吉化有机合成厂旧址。

该地区的自然条件如表1-1所示：

表1-1吉林地区的自然条件

土壤最大冻土深度：

1.8米

土壤设计冻土深度：

1.7米

全年主导风向：

西南风

夏季主导风向：

东南风

年平均风速：

3.4米/秒

地震裂度：

7度

年平均降雨量：

668.4毫米

日最大降雨量：

119.3毫米

平均气压：

745.66mmH

最高气温：

36.6℃

最低气温：

-38℃

平均相对温度：

71%

最大降雪量：

420毫米

水温：

15℃

1.4车间布置、岗位人员配制

1.4.1车间布置

本设计的设备布置，既满足了生产实际需要，又考虑了设备的安装，检修方便