年生产5000t尼龙聚合生产线的设计论文.docx
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年生产5000t尼龙聚合生产线的设计论文
毕业论文
年生产5000t尼龙11
聚合生产线的设计
072047316
荆辉
化学与化工系
学生姓名：
学号：
化学工程与工艺
系部：
常西亮
专业：
指导教师：
二零一一年六月
诚信声明（3号宋体）
本人郑重声明：
本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。
本人签名：
年月日
毕业设计（论文）任务书
设计（论文）题目：
年生产5000t尼龙11聚合生产线的设计
系部：
化学与化工系专业：
化学工程与工艺学号：
16
学生：
荆辉指导教师（含职称）：
常西亮（副教授）专业负责人姚英
1．设计（论文）的主要任务及目标
本论文的主要任务和目标：
通过广泛查阅资料介绍了蓖麻油深加工尼龙11的应用原理和应用情况，并以此为根据介绍了实际生产中的尼龙11生产过程。
对生产工艺进行物料横算，对主要装置进行设计并画出CAD图。
尼龙11是一种综合性能良好的工程塑料，本课题将综述尼龙11的国内外研究概况，介绍其物理、化学、力学等各方面的性能及其生产工艺，并概述其在汽车、电子电器、军工等领域的应用。
2．设计（论文）的基本要求和内容
论文的基本要求：
结构严密，引据充分，条理清晰，格式规范，真实可信。
论文内容：
先简要介绍尼龙11的主要性能、合成、国内外研究概况及展望。
然后介绍尼龙11合成中溴代工艺的应用原理及应用情况，并以此为重点来介绍溴代工艺的设计和实际生产。
3．主要参考文献
[1]张庆新，莫志深.尼龙11结构与性能的研究进展[J].高分子通报，2001，（06）：
21.
[2]胡国胜，李迎春.尼龙11的改性与应用[J].工程塑料应用，2005，（12）.
[3]郝永莉,胡国胜.尼龙11的性能、合成及应用[J].化工科技，2003，（06）.
[4]崔小明.工程塑料尼龙11的开发与应用[J].四川化工与腐蚀控制，2000，（03）.
[5]王曰德.尼龙11综述[J].济南纺织化纤科技，2000，（02）：
7-9.
[6]张醒.尼龙11的性能与应用[J].江苏化工，1994，22
（2）：
24.
[7]尼龙11中间体试验生产研究报告[R].华北工学院化工系，1995.
[8]黄初平.11-氨基十一酸合成工艺的探讨[J].江西化工，1999，（02）：
29-32.
[9]栾娜,赵育和.尼龙11单体制备技术研究[R].第三届中日工程塑料技术系统应征论文—工程塑料改性及合金,2001.
[10]崔建兰,徐春彦.11-氨基十一酸合成新工艺的研究[J].应用化工,2002,（06）：
24-25.
4．进度安排
序号
起止日期
设计（论文）各阶段内容
1
2011.03.30----2011.04.07
了解毕业设计的有关要求，查阅大量有关文献
2
2011.04.08----2011.04.20
利用各种渠道了解尼龙11的生产工艺流程
3
2011.04.21----2011.04.30
根据所查文献确定一种最佳生产工艺路线
4
2011.05.01----2011.05.30
对生产工艺路线进行物料衡算和装置设计
5
2011.06.01----2011.06.20
按照论文要求，完成毕业论文
6
2011.06.20----2011.06.25
对毕业设计进行答辩
年生产5000t尼龙11聚合生产线的设计
摘要
尼龙11是一种综合性能良好的工程塑料。
本论文综述了尼龙11的物理和化学性能，介绍了以蓖麻油为原料的生产工艺，概述了其在汽车、电子电器、军工等领域的应用，且对其发展前景进行了展望。
根据设计要求对以10-十一溴代酸和溴化氢为原料合成11-溴代十一酸工艺流程进行了选择与论证，对整个装置进行了物料与能量的衡算，对主要设备和管道进行了设计及选型。
考察了引发剂、溶剂、反应温度、后处理方法、熟化时间等因素对反应和产品的影响。
最终，设计出溴代十一酸合成的最佳工艺条件。
最佳工艺条件为:
反应温度为0～15℃,反应时间为1h,十一烯酸与甲苯的配比为1:
4,引发剂为过氧化苯甲酰。
在此工艺条件下，11-溴代十一酸的收率可达90%。
关键词：
尼龙11；合成；溴代工艺；11-溴代十一酸
Annualproductionof5000tofnylon11
polymerproductionlinedesign
Abstract
Nylon11isagoodoverallperformanceengineeringplastics.Thispaperreviewsthenylon11physicalandchemicalproperties,introducedincastoroilasrawmaterialproductionprocess,outlinedintheautomotive,electronics,militaryandotherfields,anditsdevelopmentprospect.Accordingtothedesignrequirementsforthe10-elevenbromoacidandhydrogenbromidewassynthesizedfrom11-bromoundecanoatefortheselectionprocessanddemonstrationoftheentiredeviceamaterialandenergybalance,andmajorequipmentpipelinedesignandselection.Examinestheinitiator,solvent,reactiontemperature,post-processingmethods,agingtimeontheresponseandtheimpactoftheproduct.Ultimately,thedesignsynthesisundecanoatebromideoptimumconditions.Optimumconditions:
reactiontemperatureis0~15℃,reactiontime1h,undecylenicacidandtolueneratioof1:
4,theinitiatorisbenzoylperoxide.Inthisprocessconditions,11-bromoundecanoateyieldof90%.
Keywords:
nylon11,synthesis,brominationprocess,11-bromoundecanoate
前言
尼龙11是一种性能优良的工程塑料，兼有尼龙66、尼龙6和聚烯烃的性质,易聚合,具有优良的物理机械性能、优异的尺寸稳定性、良好的非导电性、较强的可塑性、较高的抗介质腐蚀性、耐油、耐化学药品和防生物性能,在汽车、军械、电缆、机械、电子电器、体育用品、食品、光纤、轻工、医用器械等方面具有广泛的应用。
在汽车工业中,由于尼龙11具有耐润滑油脂、柴油、氟利昂的侵蚀,在低温下弯曲,抗震性能优异,流体流动阻力小等许多优点,常用于制作抗震耐磨的汽车油软管、输油管和离合器软管等。
用它制作的管路内壁光滑,阻力小,不易发生堵塞现象,可以任意弯曲,而且质轻、耐用,易于安装与维修。
利用尼龙11有耐磨、耐水、轻质、光洁、尺寸稳定性好、抗震等一系列优点,可用于制作汽车的电路接合器、刮雨器等。
我国对尼龙11的研究开发始于50年代，郑州大学、哈尔滨第二工业局技术研究所、浙江温州化纤研究所、苏州市化工局等单位曾先后开展了尼龙11的小试研究工作,应用目标主要是纤维。
郑州大学还曾进行过十吨级规模的扩大试验,但由于技术水平较低,生产成本太高,难以推广等原因,研究工作在70年代中期陆续中断。
改革开发以来,由于我国汽车、电子、机械等产业迅速发展,一些引进生产线迫切要求包括尼龙11在内的各种工程塑料配套国产化,以填补国内空白,替代日益增多的进口原料或零部件。
为此,作为国家通用工程塑料工程技术研究中心挂靠单位的北京市化工研究院于1992年先后完成了尼龙11的小试和十吨规模扩大试验。
1993年与江西樟树化工厂一起进行了百吨中试试验。
1995年该项目被国家计委和化工部列为国家“九五”重点科技攻关项目,进行了百吨级中试和千吨级工业装置基础设计。
1999年安徽省六安市香料厂在十一烯酸的基础上研究开发成功尼龙11。
此外,山西华北工学院、中国科学院长春应用化学研究所等单位也在进行尼龙11树脂的合成研究工作。
我国尼龙11的主要应用领域是汽车行业,特别是用于生产尼龙11软管,其次是电子电器和工程部件。
目前,我国汽车行业每年对尼龙11的进口量约为800吨。
2000年我国汽车总产量将达到400万辆,需尼龙11约2000吨。
另一方面,尼龙11在国外有一半产量用在军工、电子机械、医疗器材、体育用品等领域,而我国在这方面的应用才刚刚起步,加上在其它方面的需求量,今年我国对尼龙11的总需求量将达到4000吨。
目前,我国尼龙11的产量极少,所需产品主要依赖进口,开发利用前景十分广阔。
本论文将综述尼龙11的国内外研究概况，介绍其物理、化学、力学等各方面的性能，概述其在汽车、电子电器、军工等领域的应用。
最终设计出年产5000吨尼龙11的生产线，并对其进行物料衡算和主要装置设计。
1尼龙11的介绍
1.1尼龙11的主要性能
尼龙11化学名称为聚十一内酰胺,英文名称PolyUndecanoylamide（简写为PA11）,化学结构式为。
尼龙11分子链中的亚甲基链较长,酰胺基密度低,兼有尼龙66和聚烯烃的性质,是一种综合性能优良的工程塑料。
其典型性能详见表1[1]。
表1 尼龙11的性能
性能
数值
测试标准ASTMD
相对密度/（）
1.03～1.05
1505-90
熔融温度/℃
191～194
3418-82（88）
热变形温度（1.82MPa）/℃
52
648-95
热变形温度（0.45MPa）/℃
149
638-94b
拉伸强度/MPa
55
638-94b
断裂伸长率/%
300
790-92
弯曲强度/MPa
69
256-93a
缺口冲击强度（20℃）/（J·）
43
邵氏硬度HA
37
2240-95
体积电阻率/（Ω·cm）
72
257-92
介电强度/（KV·）
16.7
149-93a
1.1.1物理性能
（1）密度与结晶性
尼龙11是白色半透明固体,与一般的结晶性高聚物一样,随着结晶度的变化密度也发生变化。
25℃时非结晶体密度为1.01,结晶体密度为1.12,一般制品的实际结晶度在50%以下,密度为1.03～1.05。
用FTIR及X射线衍射法证明尼龙11至少存在3种晶型和一种亚稳态,分别为α晶型、δ晶型、γ晶型、δ′晶型。
且发现其晶型依赖于样品的热历史和测试温度。
不同晶型的尼龙11之间存在晶型转变,温度和压力对尼龙11的晶型转变有明显影响。
拉伸诱导也可使尼龙11产生晶型转变[2]。
（2）吸水性
由于尼龙中酰胺基和水分子之间能够形成氢键,因此与聚烯烃相比具有较大的吸水率。
而尼龙11的酰胺基密度低,因此其吸水率较
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