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年产5万吨聚苯乙烯聚合工段工艺设计
摘要
可发性聚苯乙烯( Expandable PolyStyrene, 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。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5万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、发泡剂和其它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; 针对聚合反应釜进行了物料衡算、热量衡算, 在此基础上经过分析工艺流程, 选择出了工艺设备并计算, 绘制了带控制点的流程图、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
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目录
年产5万吨聚苯乙烯聚合工段工艺设计 I
摘要 I
Abstract II
1绪论 1
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2 工艺论证 5
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工艺路线 5
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3 聚合工段工艺和生产流程 11
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、原料及公用工程条件 11
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4 物料衡算 15
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5 聚合工段热量衡算 18
6 设备计算 21
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参考文献 28
附录1 设备一览 29
谢辞 31
1 绪论

聚苯乙烯是指由苯乙烯单体经自由基缩聚反应合成的聚合物, 英文名称为Polystyrene, 简称PS。它是一种无色透明的热塑性塑料, 具有高于摄氏100度的玻璃转化温度, 因此经常被用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器, 以及一次性泡沫饭盒等。
一般的聚苯乙烯为非晶态无规聚合物, 具有优良的绝热、绝缘和透明性, 长期使用温度0～70℃, 但脆, 低温易开裂。另外还有全同和间同立构聚苯乙烯。全同聚合物有高度结晶性。
聚苯乙烯( PS) 包括普通聚苯乙烯, 发泡聚苯乙烯( EPS), 高抗冲聚苯乙烯( HIPS) 及间规聚苯乙烯( SPS) 。普通聚苯乙烯树脂为无毒, 无臭, 无色的透明颗粒, 似玻璃状脆性材料, 其制品具有极高的透明度, 透光率可达90％以上, 电绝缘性能好, 易着色, 加工流动性好, 刚性好及耐化学腐蚀性好等。普通聚苯乙烯的不足之处在于性脆, 冲击强度低, 易出现应力开裂, 耐热性差及不耐沸水等。
普通聚苯乙烯树脂属无定形高分子聚合物, 聚苯乙烯大分子链的侧基为苯环, 大致积侧基为苯环的无规排列决定了聚苯乙烯的物理化学性质, , 性脆等。可发性聚苯乙烯为在普通聚苯乙烯中浸渍低沸点的物理发泡剂制成, 加工过程中受热发泡, 专用于制作泡沫塑料产品。高抗冲聚苯乙烯为苯乙烯和丁二烯的共聚物, 丁二烯为分散相, 提高了材料的冲击强度, 但产品不透明。间规聚苯乙烯为间同结构, 采用
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茂金属催化剂生产, 是近年来发展的聚苯乙烯新品种, 性能好, 属于工程塑料。

基本物理性质:
比重: 成型收缩率: ％—％成型温度: 170℃—250℃
物料性能:
电绝缘性(特别高频绝缘性)优良, 无色透明, 透光率仅次于有机玻璃, 着色性耐水性, 化学稳定性良好, 强度一般, 但质脆, 易产生应力脆裂, 不耐苯﹑汽油等有机溶剂。适于制作绝缘透明件﹑装饰件及化学仪器﹑光学仪器等零件。
成型性能:
, 吸湿小, 不须充分干燥, 不易分解, 但热膨胀系数大, 易产生内应力。流动性较好, 可用螺杆或柱塞式注射机成型。
, 高模温, 低注射压力, 延长注射时间有利于降低内应力, 防止缩孔变形。
, 浇口与塑件圆弧连接, 以免去处浇口时损坏塑件脱模斜度大, 顶出均匀塑件壁厚均匀, 最好不带镶件, 如有镶件应预热。

当前世界上聚苯乙烯的主要生产厂家有美国的 Dow Chemical、 Huntsman、 Fina、 Mobil、 Chevron、 Amoco、德国的BASF、日本的旭化成、三井东压、三菱化成等。这些公司的聚苯乙烯生产技术各有特点。
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国内PS 生产工艺技术的发展可分为3个阶段: 一是60—80年代初的摸索阶段。其技术以小本体法和悬浮法为主, 较为落后, 装置规模均在万吨以下, 如上海高桥石油化工公司、金陵石油化工有限责任公司和中国石油兰州石化分公司(简称兰州石化)等。二是80年代末期到90年代中期的发展阶段。其技术以引进技术为主, 所引进的技术均采用当时世界上较先进的连续本体聚合工艺。经过对这些引进技术的消化吸收, 使中国对PS 生产技术有了较深的了解, 对国内PS 生产技术的发展起了较大的促进作用, 如抚顺石油化工公司(简称抚顺石化)、北京燕山石油化工有限公司(简称燕山石化)、汕头海洋第一聚苯树脂有限公司(简称汕头海洋)和齐鲁石油化工公司(简称齐鲁石化)。三是90年代中期到当前的迅速发展阶段。此阶段国内对PS 的市场需求增长迅速, 国内缺口很大。除中国石油化工集团公司和中国石油天然气集团公司系统、地方本身建设或合资建设PS 新装置(如扬子一BASF、汕头海洋、镇江奇美公司)外, 国外知名PS 大厂商(如美国Dow和Chervon公司)纷纷进入中国建厂, 其建设规模均达到100 kt／a以上, 所采用的技术都为各厂家最先进的技术达到一个新台阶, 生产能力有了较大的发展。

设计所参考和依据:
(1)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》
(2)《化工工艺手册》
(3)《化工设计》
(4)《石油化工数据手册》
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(5) 《化工设备机械基础》

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。

适合全国和地区工业布局以及产品供需安排的要求﹔符合城市规划或工业区域规划﹔尽可能节约占地面积﹐少占或不占良田﹑耕地﹔企业生产所需的资源能够落实﹐原料﹑燃料及辅助材料的供应经济合理﹔有充分可靠的水源和电源﹔交通运输条件比较方便﹑经济﹔不污染环境﹐不破坏文物古迹﹐不妨碍文化﹑旅游及其它精神文明建设﹔对拟建项目留有适当发展馀地﹔地质条件较好﹐施工难度小﹐建设投资省﹔项目建成投产後﹐经济效益良好。

本设计采用的节能方法:
( 1) 本设计采用悬浮聚合法合成EPS, 副反应少, 收率高。
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