年产5000吨白乳胶生产工艺设计.docx
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年产5000吨白乳胶生产工艺设计
年产5000吨白乳胶生产工艺设计
武汉理工大学学士学位论文
武汉理工大学
本科生毕业设计
年产5000吨白乳胶生产工艺设计
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所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所得到的研究结果。
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年月日
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武汉理工大学本科生毕业设计任务书
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工作单位:
设计题目:
年产5000吨白乳胶生产工艺设计
设计主要内容:
1.年产5000吨白乳胶生产工艺的确定
2.完成主要设备的设计及其它配套设备的选型
3.完成车间平面的布置
要求完成的主要任务:
1.不少于15篇的相关文献资料，其中英文文献不少于3篇，完成开题报告2.完成设计图纸四张（工艺流程图,，设备平面布置图,，主要设备装配图,,
，车间立面图,）,,
3.计说明说一份，字数不少于一万字
4.完成不少于五千字的用英文文献翻译
必读参考资料:
《化工原理》，《化工制图》，《化工设计》，《化工仪表及自动化》，《化工机械设备》，《化学工艺手册》
指导教师签名系主任签名院长签名（章）
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武汉理工大学本科生毕业设计开题报告学生姓名专业班级
选题题目:
年产5000吨白乳胶生产工艺设计
1、选题的目的及意义（含国内外的研究现状分析）
聚醋酸乙烯乳液即白乳胶,为单一组份的化合物。
聚醋酸乙烯乳液为白色的粘稠液体,其粘接强度高、柔韧性好,用它制成的水性乳胶漆色彩鲜艳,耐酸碱和耐水洗涤,不易泛黄。
聚醋酸乙烯乳液是以水为分散介质,不使用易污染的溶剂,具有生产方便、价格低、粘合强度高、无毒无腐蚀性、无火灾危险和耐候性好等特点,可制成高浓度的产品。
它是广泛用于木材、织物、包装、建筑等行业的粘合剂,是市场上粘合剂用量最大的品种,在家具拼板中的用量日益增加。
美国的聚醋酸乙烯的消费占醋酸乙烯用量的第一位。
聚醋酸乙烯的最大用户是粘合剂,其次是乳胶漆。
美国用乙烯类单体为原料制造水性乳胶漆的产量已占涂料总产量的近半左右。
西欧的聚醋酸乙烯主要用于涂料和建筑,其次用于粘合剂和纤维。
西欧涂料工业中所消费的聚醋酸乙烯约占总消费量的37%。
日本将聚醋酸乙烯主要用于粘合剂。
国内的聚醋酸乙烯的用途分别为:
粘合剂占55%,印刷占10%,卷烟占10%,涂料与建筑占20%,织物加工占1%,其他4%。
国外的用途分别为:
粘合剂占37%,涂料和建筑占35%,纸张和织物加工占10%以上。
相比之下,国内的聚醋酸乙烯的应用尚有相当的差距,在织物加工与纸张加工方面尚有较大的市场潜力。
聚醋酸乙烯乳液在建筑上可与其他的材料配合使用。
在水泥砂浆中加入10%,20%可提高抗压强度及拉伸强度。
与填料等配合可用于地面、墙面施工等。
聚醋酸乙烯乳液广泛用于纤维、无纺布、植绒、纸张等的粘接。
还可用于制造纸管、耐水瓦机纸板、铝箔等。
在粘合性、耐水性、贮存性等方面优于其他粘合剂。
在我国,应拓展聚醋酸乙烯在涂料、建筑、造纸和织物加工等方面的应用。
美国的聚醋酸乙烯年需求增长率为3%,在纸业中的年用量已达到13万吨。
美国聚醋酸乙烯的年用量为64万吨。
西欧聚醋酸乙烯的年用量为68万吨。
国内的年用量为24万吨。
年需求增长率为10%。
由于白乳胶的应用很广泛，而且在世界范围内的需求量迅速增大，发展前
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景可观，所以白乳胶的生产工艺流程很重要。
我国是在二十世纪五十年代才开始研究白乳胶，在二十世纪七十年代才开始实现其工业化的生产。
现在国内对于白乳胶的应用主要还是在胶黏剂方向，而水性漆方向是国内的发展趋势，所以针对不同特性的改性白乳胶需要寻求更好的生产工艺。
2、设计的主要内容和方案
查阅资料得到配方如下:
配方（质量比）:
醋酸乙烯50%，聚乙烯醇4%，邻苯二甲酸二丁酯5%，蒸馏水40%，过硫酸钾1%，，碳酸氢钠适量。
设计操作:
（1）将聚乙烯醇和蒸馏水加入反应锅中，缓缓加热升温至80摄氏度，充分搅拌均匀，经过4,6个小时充分溶解。
（2）降温到60,65摄氏度，实行保温，一边按配方量的15%醋酸乙烯，一边按配方量的40%加入过硫酸钾。
（3）反应时会放出热量温度回升高，在温度达到80摄氏度左右时，按照配方用量分别加入醋酸乙烯，每次10%，在6,8个小时内添加完毕。
（4）在逐步滴加醋酸乙烯的过程中，每小时加入过硫酸钾的4%,6%，等醋酸乙烯添加完后将余下的过硫酸钾全部倒入反应器内，此时温度上发生到90摄氏度到95摄氏度。
（5）保温30分钟，冷却到50摄氏度，加入邻苯二甲酸二丁酯，搅拌均匀，用碳酸氢钠调剂,,，然后冷却，成品包装。
生产中需要注意的对反应有影响的条件:
（1）引发剂的影响
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醋酸乙烯乳液聚合常用的引发剂为过硫酸盐。
引发剂采用分次添加的方式，聚合开始后连续滴加，可以控制引发剂不过量，以免引起爆聚，造成乳液稳定性下降。
一般来说，适当减少引发剂用量可提高聚合度，制得粘接性较强的乳液。
（2）乳化剂的影响
乳化剂的品种对乳液粒径、相对分子质量、反应速率和乳液稳定性都有较大影响。
可使聚合物乳液有更大的稳定性，乳液的固含量随乳化剂用量的增加而增加，粘度也随之增大，粘接力也相应增强。
（3）聚乙烯醇的影响
在醋酸乙烯乳液聚合的过程中，聚乙烯醇既起到了乳化剂的作用，同时又起到了保护胶体的作用。
不加聚乙烯醇而直接进行乳液聚合所得到的白乳胶在静置几分钟后会立刻凝结，变成胶冻状，无法使用。
若加入聚乙烯醇的量过大，就会导致所得乳液粘度太高，流动性太差，也无法使用。
（4）反应温度的影响
反应温度影响聚合反应速率和乳液的平均相对分子质量。
反应温度升高会使乳胶粒数目增大，平均直径减小;反应温度升高，使乳胶之间发生重合，聚结速率增大，乳胶粒表面上的水化层变薄，都会导致乳液稳定性下降，如果反应温度高于或等于乳化剂的浊点时，乳化剂就失去了作用，从而引起破乳。
3、进度安排
第三周:
查阅白乳胶相关的文献资料，明确白乳胶的相关知识
第四周:
确定白乳胶生产工流程设计的内容，确定白乳胶的生产工艺的方案，完成开题报告。
第五周:
确定了生产白乳胶的原料及配方。
第六周:
初步根据所选定的工艺历程选定反应器为夹套型的反应釜。
再根据配方计算出密度，将质量产量转换成体积产量。
根据反应釜计算原理初步计算反应釜的规格。
第七周:
确定反应釜的规格后，进行壁厚等的细节计算。
第八周:
进一步验算，确定釜的规格。
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第九周:
确定釜的规格后，完成其它设备的初步选型。
第十周:
经过反复验算确定各种设备的型号。
第十一周:
开始使用绘图软件绘制设备装配图。
第十二周:
绘制主要设备的装配图。
第十三周:
最后完善主要设备的装配图。
第十四周:
绘制生产工艺流程图。
第十五周:
绘制车间立面图。
第十六周:
完成设计，答辩。
4、指导教师意见
指导教师签名:
年月日
5、开题答辩小组意见
答辩小组组长签名:
答辩小组成员签名:
1（2（
3（4
年月日
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摘要........................................................................1
Abstract.....................................................................3
1.绪论.......................................................................4
2.物料衡算...................................................................6
2.1物料衡算的任务...............................................................................................................6
2.2衡算的依据........................................................................................................................6
2.3收集的数据.......................................................................................................................6
2.4衡算基准...........................................................................................................................6
2.5聚合釜投料量....................................................................................................................6
2.6每釜年生产能力及釜的个数............................................................................................7
2.7物料流程图........................................................................................................................73.聚合釜的设计...............................................................9
3.1设计任务.............................................................................................................................9
3.2设计依据............................................................................................................................9
3.3聚合釜几何尺寸的确定....................................................................................................9
3.4夹套几何尺寸的确定......................................................................................................10
3.5聚合釜壁厚的计算..........................................................................................................10
3.6夹套厚度的计算..............................................................................................................11
3.7水压试验应力校核.........................................................................................................12
3.7.1筒体水压试验应力校核........................................................................................12
3.7.2夹套水压试验应力校核........................................................................................12
3.8聚合釜有关数据..............................................................................................................134.聚合釜搅拌器的设计.......................................................13
4.1设计任务..........................................................................................................................13
4.2设计依据..........................................................................................................................13
4.3搅拌器选型......................................................................................................................14
4.4搅拌器转速......................................................................................................................14
4.5搅拌器轴功率..................................................................................................................145.热量衡算.................................................................15
5.1衡算任务..........................................................................................................................15
5.2收集的数据......................................................................................................................15
5.3操作时间平衡表..............................................................................................................15
5.4升温阶段的热量衡算......................................................................................................16
5.5聚合阶段的热量衡算......................................................................................................16
5.6冷却阶段的热量衡算......................................................................................................16
5.7蒸汽和冷却水用量的计算...............................................................................................166.附体附件选型..............................................................17
6.1支座...................................................................................................................................17
6.2接管的选型.......................................................................................................................17
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6.3配套设备选型...................................................................................................................18
7.设计小结..................................................................18
8.设计参考图................................................................20
参考文献....................................................................22
致谢........................................................................23
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摘要
本文根据多份文献和多次试验确定了生产白乳胶的配方以及生产的基本步骤。
本次设计以大量的文献和实验为基础设计出了具体的生产工艺流程，选择了主要反应器的类型，并且根据年产量计算了反应器的尺寸，根据设计的具体流程计算并且选择了其他的配套的设备。
对生产的设备进行了车间内的平面布置和立面布置。
而且完成了主要设备装配图，工艺流程图，车间平面布置图，设备立面图。
本次设计的特色在于反应原料的预处理，和对出产物的乳化机中和。
通过预处理的时间与反应时间的周期性来节约总的生产时间，在尽量节约设备使用的情况下节约下大量的时间。
关键词:
白乳胶;反应釜;筒体;夹套;封头;直径;高度;高径比;壁厚;内压;外压;搅拌;功率;电机;支座;接管
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Abstract
Basedonanumberofdocumentsandnumerousteststodeterminethebasicstepsoftheproductionofwhitelatexformulationsandproduction.Thedesignisbasedontheliteratureandexperimentaldesignoftheproductionprocess,selectthetypeofreactor,andcalculatedthesizeofthereactoraccordingtotheannualoutput,accordingtothespecificprocessofthedesignandselectedothersupportingequipment.Workshoplayoutandelevationlayoutofproductionequipment.Andcompletedamajorequipmentassemblydrawings,processflowdiagrams,workshopfloorplan,equipmentelevations.Thecharacteristicsofthisdesignisthatthepretreatmentofthereactants,andtheproductoftheemulsificationmachine.Thecyclicalnatureofthepretreatmenttimeandreactiontimetosavethetotalproductiontime,saveunderalotoftimetrytosavetheequipment.
Keywords:
whitelatex,reactionkettle,tube,jacket,headdiameter,height,heighttodiameterratio,wallthickness,internalpressure,externalpressure,mixing,power,motors,bearings,pipe.
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1.绪论
聚醋酸乙烯乳液即白乳胶,为单一组份的化合物。
聚醋酸乙烯乳液为白色的粘稠液体,其粘接
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