年产5万吨聚醋酸乙烯酯生产工艺设计 (1).doc

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xxxx届学生

毕业设计（论文）材料

（四）

学生毕业设计（论文）

课题名称

年产5万吨聚醋酸乙烯酯生产工艺设计

姓名

XXX

学号

1008103-14

学院

化学与环境工程学院

专业

化学工程

指导教师

XXX讲师

2014年06月02日

XXXX大学本科毕业设计诚信声明

本人郑重声明：

所呈交的本科毕业设计，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，除文中已经注明引用的内容外，本设计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。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

本科毕业设计作者签名：

二零一四年六月二日

目录

摘要 1

关键词 1

Abstract. 1

Keywords 1

1.概述 2

1.1产品概述 2

1.1.1聚醋酸乙烯酯的概述 2

1.1.2醋酸乙烯的概述 2

1.2国内外聚醋酸乙烯酯生产现状与分析 3

1.2.1国外聚醋酸乙烯酯生产现状与分析 3

1.2.2国内聚醋酸乙烯酯生产现状分析 3

1.3国内外醋酸乙烯酯的生产技术及研究情况 4

1.3.1醋酸乙烯的生产工艺概述 4

1.3.2聚醋酸乙烯的生产工艺概述 7

1.4本人见解 8

1.4.1乙炔气相法和乙烯气相法的比较 8

1.4.2乙炔气相法Wacker流程和Borden流程的比较 8

1.4.3乳液聚合法和其他聚合法的比较 9

1.5生产所需原料 9

2.聚醋酸乙烯酯生产工艺 9

2.1聚醋酸乙烯酯生产的反应原理 9

2.1.1醋酸乙烯合成反应原理 9

2.1.2醋酸乙烯聚合反应原理 11

2.2聚醋酸乙烯酯生产工艺流程简述 11

2.2.1醋酸乙烯酯生产工艺流程简述 11

2.2.2醋酸乙烯酯生产工艺流程简图 12

2.2.3聚醋酸乙烯酯生产工艺流程简述 12

2.2.4聚醋酸乙烯酯生产工艺流程简图 13

3.聚醋酸乙烯酯工艺计算 13

3.1物料衡算 13

3.1.1基本数据 13

3.1.2乙炔工序物料衡算 14

3.1.3反应工序物料衡算 15

3.1.4分离工序物料衡算 17

3.1.5精馏工序物料衡算 17

3.1.6聚合工序物料衡算 18

3.2热量衡算 22

3.2.1基础数据 22

3.2.2反应系统的热量衡算 23

3.2.3醋酸蒸发器和预热器热量衡算 26

3.2.4冷凝器的热量衡算 27

3.2.5精馏系统的热量衡算 28

3.2.6聚合工序热量衡算 28

4.主要设备的工艺设计和选型 29

4.1固定床反应器 29

4.1.1体积的计算 29

4.1.2尺寸的设计 30

4.1.3传热面积的计算 30

4.1.4反应器的技术参数 31

4.2醋酸乙烯精馏塔 32

4.2.1基本数据 32

4.2.2塔体工艺设计 35

4.3板式分离塔 36

4.3.1设计参数的选择 36

4.3.2溢流堰的型式和高度的选择 37

4.3.3降液管和受液盘的结构和有关尺寸的选择 37

4.3.4孔径和开孔率的选择 37

4.4乙炔发生器 37

4.4.1乙炔发生器的参数 38

4.4.2乙炔发生器的结构 38

4.5醋酸蒸发器 38

4.6分离塔冷凝器 39

4.6.1换热面积的计算 39

4.6.2换热器基本尺寸确定 39

4.6.3壳体壁厚 39

4.6.4封头壁厚 40

4.7泵的选型 40

4.8聚合釜及各设备选型 40

4.9主要设备一览表 41

5.工厂厂区设计 43

5.1平面设计概述 43

5.1.1平面布局方案 43

5.1.2生产辅助区 43

5.1.3布局要求 43

5.1.4供水、供电、供气 43

5.2工厂车间设计 44

5.2.1概述 44

5.2.2满足工艺流程及要求 44

5.2.3满足环境保护和安全生产的要求 44

5.3工厂组织与劳动定员 44

5.3.1职务概述 44

5.3.2生产班次 45

5.3.3劳动定员 45

5.4经济评价 46

6.环境保护 46

6.1执行的环境质量标准及排放标准 46

6.2废气处理方案 47

6.3废水处理方案 47

6.4废渣处理方案 47

6.5噪声处理方案 47

6.6绿化 47

7.消防 48

7.1消防设施 48

7.2消防措施 48

参考文献 49

致谢 50

50

年产5万吨聚醋酸乙烯酯生产工艺设计

XXX

（XXXX大学化学工程专业xxxx届学生）

摘要：

本文针对年产5万吨聚醋酸乙烯酯生产任务，进行整个生产流程的设计。

本设计采用乙炔气相法和乳液聚合法合成工艺。

设计的主要内容有工艺设计和非工艺设计两部分。

工艺部分主要包括生产方法选择、工艺条件的确定、物料衡算、热量衡算、设备尺寸的计算和选择。

非工艺部分主要介绍了三废处理、岗位定员、投资成本的估算等。

关键词：

聚醋酸乙烯酯；乳液聚合；工艺设计

TheProductionProcessDesignof50000TonsPolyvinylAcetateperYear

Xxx

（xxxxyearStudentofChemicalEngineeringMajor,XXXXUniversity）

Abstract:

Inthispaper,accordingtoannualoutputof50000tonsofpolyvinylacetateproductiontaskcarriedoutthedesignoftheentireproductionprocess.Thisdesignusessynthesisprocessofthemethodofacetylenegasphaseand emulsionpolymerization.Themaincontentofthedesignincludetwopartsthatisthetechnologicaldesignandthenon-technologicaldesign.Thetechnologicaldesignarepartialmainlyincludetheproductionmethodchoice,thecraftconditiondetermination,Materialbalance,Heatbalance,calculationandselectionofequipment.Thenon-technologicaldesignpartialmainlyintroducedthethreewastestreatment,manningandinvestmentcostestimation.

Keywords:

Polyvinylacetate;Emulsionpolymerization;Processdesign

1.概述

1.1产品概述

1.1.1聚醋酸乙烯酯的概述

聚乙酸乙烯酯树脂是固体，无色透明；易溶于甲醇、酮类、酯类、芳烃、氯代烃，不溶于无水乙醇、高级醇、烷烃、环己烷、水等。

在阳光下稳定，在125℃以下稳定，150℃颜色变深,225℃分解，放出乙酸，生成棕色树脂状不溶物。

在工业上聚乙酸乙烯酯树脂主要以乳液形式使用,为白色乳状液,略有残余的乙酸乙烯酯气味，其固体含量为30％～60％，多数为50％,直径为0.2～10微米，粘度范围很广，pH为4～6。

它的优点有：

粘合力强，稳定性好，抗老化性好，不污染，使用方便，价格低廉等[1]。

主要用作木材、纸、纤维、皮革等方面的胶粘剂（俗称乳胶、白胶），其中以木材方面用得最多、最普遍；由于其稳定性好、容易施工和没有臭味，大量用作内外墙涂料。

作为水泥添加剂，可用于室内地板、战舰甲板等；也用于抹墙壁、防水、修补公路路面等方面。

在织物加工方面主要用于硬挺加工、印染、植绒粘合等。

不宜用于聚乙烯、聚丙烯等制品的粘合。

由于聚乙酸乙烯酯的耐水、耐热、耐碱性等稍差,可用共聚法改性。

其中,以与丙烯酸酯类共聚物产量最大，用途最广。

乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液适用范围广泛，性能优良,价格低廉，许多工业国都已大量生产，增长很快。

聚乙酸乙烯酯溶液或固体树脂,工业上也有使用,用溶液聚合、悬浮聚合或本体聚合制得，主要用作胶粘剂，聚乙烯醇和聚乙烯醇缩醛的原料、口香糖基料等[2]。

1.1.2醋酸乙烯的概述 

乙酸乙烯酯为无色液体，具有甜的醚味；微溶于水，溶于醇、丙酮、苯、氯仿。

乙酸乙烯酯易燃，其蒸汽与空气可形成爆炸性混合物。

遇明火、高热能引起燃烧爆炸。

与氧化剂能发生强烈反应。

极易受热、光或微量的过氧化物作用而聚合，含有抑制剂的商品与过氧化物接触也能猛烈聚合。

其蒸汽比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。

醋酸乙烯是一种重要的有机化工中间体，主要原料为工业冰醋酸和电石，是世界产量最大的50种化工原料之一。

广泛应用于纤维、粘接剂、涂料、乳化剂、纺织品上浆及整理剂、制鞋、薄膜、安全玻璃、水溶性膜、土壤改良剂等方面；还用于建筑、机械、汽车、造纸、包装、纺织、印染、卷烟、家具、印刷等行业。

主要用于生产聚乙烯醇树脂和合成纤维。

其单体能共聚可生产多种用途粘合剂；还能与氯乙烯、丙烯腈、丁烯酸、丙烯酸、乙烯单体能共聚接枝、嵌段等制成不同性能的高分子合成材料。

随着科学技术的进步，新的应用领域还在不断拓展。

1.2国内外聚醋酸乙烯酯生产现状与分析

1.2.1国外聚醋酸乙烯酯生产现状与分析

在20世纪30年代，国外就开始聚醋酸乙烯酯的工业化生产，但产量一直较小。

 20世纪70年代以后，由于聚醋酸乙烯酯下游产品的大量开发与应用，聚醋酸乙烯酯生产能力与产量快速增加。

20世纪80年代，国外年产量约为5万吨/年，生产厂主要集中在欧美及日本等工业发达的国家和地区，主要生产厂有：

美国虎克电化学公司、Heyden化学公司、孟山都化学公司；德国赫司特公司、拜耳公司；日本的庵原化学工业公司、扶桑化学公司、保士谷化学公司等。

20世纪90年代以后，由于环保压力的不断增加，西方发达国家和地区对有机氯产品的发展持谨慎态度，转而向发展中国家寻求许多下游产品，因此聚醋酸乙烯酯的生产能力没有继续扩大，反而有所降低，导致全球聚醋酸乙烯酯供求日趋紧张。

特别是中国近年来聚醋酸乙烯酯需求呈快速增加之势[3]。

1.2.2国内聚醋酸乙烯酯生产现状分析

聚醋酸乙烯酯（PVAc）乳液是目前使用量最大，使用历史最悠久的合成乳液。

早在1909年和1927年，Ho