eps泡塑件工藝設(shè)計(jì)

1、<p>　　論文題目： EPS泡塑件工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué)位類別： </p><p>　　學(xué)科專業(yè)： </p><p>　　作者姓名： 580畢業(yè)設(shè)計(jì)網(wǎng) <

2、/p><p>　　導(dǎo)師姓名： </p><p>　　完成時(shí)間： </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　可發(fā)性聚苯乙烯（Expandable PolyStyr

3、ene，簡(jiǎn)稱EPS）通稱聚苯乙烯和苯乙烯系共聚物，是一種樹脂與物理性發(fā)泡劑和其它添加劑的混合物。最常見的可發(fā)性聚苯乙烯是含有作為發(fā)泡劑的戊烷的透明PS粒料。</p><p>　　本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)1300T可發(fā)性聚苯乙烯聚合工段工藝設(shè)計(jì)，反應(yīng)機(jī)理是自由基聚合，采用懸浮聚合工藝，以苯乙烯為單體，水做懸浮介質(zhì)，采用低溫懸浮聚合一步法生產(chǎn)工藝。此方法是將苯乙烯單體、引發(fā)劑、分散劑、水、發(fā)泡劑和其他助劑一起加入反應(yīng)釜內(nèi),聚合后

4、得含發(fā)泡劑的樹脂顆粒,經(jīng)洗滌、離心分離和干燥,制得可發(fā)性聚苯乙烯珠粒產(chǎn)品；針對(duì)聚合反應(yīng)釜進(jìn)行了物料衡算、熱量衡算，在此基礎(chǔ)上通過分析工藝流程，選擇出了工藝設(shè)備并計(jì)算，繪制了帶控制點(diǎn)的流程圖、并編制了設(shè)計(jì)說明書和計(jì)算書。</p><p>　　關(guān)鍵詞：可發(fā)性聚苯乙烯 懸浮聚合 物料衡算 工藝設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目 錄</b></p><

5、p>　　年產(chǎn)1300T聚苯乙烯聚合工段工藝設(shè)計(jì)I</p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1緒論1</b></p><p><b>　　1.1概述1</b></p>&l

6、t;p>　　1.1.1聚苯乙烯簡(jiǎn)介1</p><p>　　1.1.2聚苯乙烯的基本物性1</p><p>　　1.1.3國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀及發(fā)展前景2</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)依據(jù)2</b></p><p><b>　　1.3指導(dǎo)思想2</b></p><

7、p>　　1.4廠址的選擇3</p><p>　　1.5節(jié)能與環(huán)境保護(hù)3</p><p><b>　　1.5.1節(jié)能3</b></p><p>　　1.5.2環(huán)境保護(hù)3</p><p><b>　　1.6安全防火3</b></p><p>　　1.6.1消防設(shè)施

8、3</p><p>　　1.6.2滅火程序4</p><p><b>　　2 工藝論證5</b></p><p><b>　　2.1工藝原理5</b></p><p>　　2.1.1生產(chǎn)方案5</p><p>　　2.1.2 工藝路線5</p>&

9、lt;p>　　2.1.3工藝流程5</p><p>　　2.1.4反應(yīng)原理5</p><p>　　2.2聚苯乙烯的生產(chǎn)技術(shù)6</p><p>　　2.3發(fā)泡聚苯乙烯技術(shù)工藝比較6</p><p>　　2.3.1塔式本體聚合技術(shù)6</p><p>　　2.3.2添加少量溶劑的單釜連續(xù)本體聚合技術(shù)7<

10、;/p><p>　　2.3.3苯乙烯的懸浮聚合7</p><p>　　2.3.4苯乙烯種子法懸浮聚合7</p><p>　　2.4發(fā)泡聚苯乙烯生產(chǎn)工藝8</p><p>　　2.4.1一步法聚合工藝8</p><p>　　2.4.2二步法聚合工藝8</p><p>　　2.4.3一步法工藝

11、與二步法工藝的比較8</p><p>　　2.5可發(fā)性聚苯乙烯基本性能9</p><p>　　2.5.1力學(xué)性能9</p><p>　　2.5.2絕熱性能9</p><p>　　2.5.3化學(xué)性能9</p><p>　　3 聚合工段工藝和生產(chǎn)流程11</p><p>　　3.1聚合

12、工段工藝過程敘述11</p><p>　　3.2生產(chǎn)流程11</p><p>　　3.3產(chǎn)品規(guī)格、原料及公用工程條件11</p><p>　　3.3.1產(chǎn)品規(guī)格11</p><p>　　3.3.2生產(chǎn)方式及規(guī)模12</p><p>　　3.3.3原料12</p><p>　　3.3.

13、4工藝控制條件13</p><p>　　4 物料衡算15</p><p>　　4.1計(jì)算依據(jù)15</p><p>　　4.2聚合工段物料衡算15</p><p>　　4.2.1進(jìn)料階段15</p><p>　　4.2.2出料階段16</p><p>　　5 聚合工段熱量衡算18

14、</p><p>　　6 設(shè)備計(jì)算21</p><p>　　6.1聚合釜的設(shè)計(jì)21</p><p>　　6.1.1聚合基本數(shù)據(jù)21</p><p>　　6.1.2聚合釜容積確定21</p><p>　　6.1.3聚合釜的選型原則21</p><p>　　6.1.4釜的選擇21<

15、;/p><p>　　6.1.5聚合釜攪拌器的設(shè)計(jì)23</p><p>　　6.2泵的設(shè)計(jì)24</p><p>　　6.2.1計(jì)算依據(jù)24</p><p>　　6.2.2管內(nèi)流速的計(jì)算24</p><p>　　6.2.3直管阻力和局部阻力損失的計(jì)算25</p><p>　　6.2.4確定泵軸

16、功率25</p><p>　　6.2.5泵的選型25</p><p>　　6.3換熱器的設(shè)計(jì)25</p><p>　　6.3.1設(shè)計(jì)依據(jù)：25</p><p>　　6.3.2計(jì)算總傳熱系數(shù)26</p><p>　　6.3.3計(jì)算傳熱面積27 </p><p>　　6.3.4工藝結(jié)構(gòu)尺

17、寸27</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)28</b></p><p>　　附錄1 設(shè)備一覽29</p><p><b>　　謝 辭31</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1概

18、述</b></p><p>　　1.1.1聚苯乙烯簡(jiǎn)介</p><p>　　聚苯乙烯是指由苯乙烯單體經(jīng)自由基縮聚反應(yīng)合成的聚合物，英文名稱為Polystyrene, 簡(jiǎn)稱PS。它是一種無色透明的熱塑性塑料，具有高于攝氏100度的玻璃轉(zhuǎn)化溫度，因此經(jīng)常被用來制作各種需要承受開水的溫度的一次性容器，以及一次性泡沫飯盒等。</p><p>　　通常的聚苯乙烯為

19、非晶態(tài)無規(guī)聚合物，具有優(yōu)良的絕熱、絕緣和透明性，長(zhǎng)期使用溫度0～70℃，但脆，低溫易開裂。此外還有全同和間同立構(gòu)聚苯乙烯。全同聚合物有高度結(jié)晶性。</p><p>　　聚苯乙烯（PS）包括普通聚苯乙烯，發(fā)泡聚苯乙烯（EPS)，高抗沖聚苯乙烯（HIPS）及間規(guī)聚苯乙烯（SPS）。普通聚苯乙烯樹脂為無毒，無臭，無色的透明顆粒，似玻璃狀脆性材料，其制品具有極高的透明度，透光率可達(dá)90％以上，電絕緣性能好，易著色，加工流

20、動(dòng)性好，剛性好及耐化學(xué)腐蝕性好等。普通聚苯乙烯的不足之處在于性脆，沖擊強(qiáng)度低，易出現(xiàn)應(yīng)力開裂，耐熱性差及不耐沸水等。</p><p>　　普通聚苯乙烯樹脂屬無定形高分子聚合物，聚苯乙烯大分子鏈的側(cè)基為苯環(huán)，大體積側(cè)基為苯環(huán)的無規(guī)排列決定了聚苯乙烯的物理化學(xué)性質(zhì)，如透明度高.剛度大.玻璃化溫度高，性脆等。可發(fā)性聚苯乙烯為在普通聚苯乙烯中浸漬低沸點(diǎn)的物理發(fā)泡劑制成，加工過程中受熱發(fā)泡，專用于制作泡沫塑料產(chǎn)品。高抗沖聚

21、苯乙烯為苯乙烯和丁二烯的共聚物，丁二烯為分散相，提高了材料的沖擊強(qiáng)度，但產(chǎn)品不透明。間規(guī)聚苯乙烯為間同結(jié)構(gòu)，采用茂金屬催化劑生產(chǎn)，是近年來發(fā)展的聚苯乙烯新品種，性能好，屬于工程塑料。</p><p>　　1.1.2聚苯乙烯的基本物性</p><p><b>　　基本物理性質(zhì)：</b></p><p>　　比重：1.05克/立方厘米 成型收縮率

22、：0.6％—0.8％ 成型溫度：170℃—250℃ </p><p><b>　　物料性能：</b></p><p>　　電絕緣性(尤其高頻絕緣性)優(yōu)良，無色透明，透光率僅次于有機(jī)玻璃，著色性耐水性，化學(xué)穩(wěn)定性良好，強(qiáng)度一般，但質(zhì)脆，易產(chǎn)生應(yīng)力脆裂，不耐苯﹑汽油等有機(jī)溶劑。適于制作絕緣透明件﹑裝飾件及化學(xué)儀器﹑光學(xué)儀器等零件。</p><p>

23、;<b>　　成型性能：</b></p><p>　　1.無定形料，吸濕小，不須充分干燥，不易分解，但熱膨脹系數(shù)大，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。流動(dòng)性較好，可用螺桿或柱塞式注射機(jī)成型。 </p><p>　　2.宜用高料溫，高模溫，低注射壓力，延長(zhǎng)注射時(shí)間有利于降低內(nèi)應(yīng)力，防止縮孔變形。 </p><p>　　3.可用各種形式澆口，澆口與塑件圓弧連接，以免去

24、處澆口時(shí)損壞塑件脫模斜度大，頂出均勻塑件壁厚均勻，最好不帶鑲件，如有鑲件應(yīng)預(yù)熱。</p><p>　　1.1.3國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀及發(fā)展前景</p><p>　　目前世界上聚苯乙烯的主要生產(chǎn)廠家有美國(guó)的 Dow Chemical、Huntsman、Fina、Mobil、Chevron、Amoco、德國(guó)的BASF、日本的旭化成、三井東壓、三菱化成等。這些公司的聚苯乙烯生產(chǎn)技術(shù)各有特點(diǎn)。畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

25、代做平臺(tái) 《580畢業(yè)設(shè)計(jì)網(wǎng)》 是專業(yè)代做團(tuán)隊(duì) 也有大量畢業(yè)設(shè)計(jì)成品提供參考 www.bysj580.com QQ 3139476774 QQ3449649974</p><p>　　國(guó)內(nèi)PS 生產(chǎn)工藝技術(shù)的發(fā)展可分為3個(gè)階段：一是60—80年代初的摸索階段。其技術(shù)以小本體法和懸浮法為主，較為落后，裝置規(guī)模均在萬T以下，如上海高橋石油化工公司、金陵石油化工有限責(zé)任公司和中國(guó)石油蘭州石化分公司(簡(jiǎn)稱蘭州石

26、化)等。二是80年代末期到90年代中期的發(fā)展階段。其技術(shù)以引進(jìn)技術(shù)為主，所引進(jìn)的技術(shù)均采用當(dāng)時(shí)世界上較先進(jìn)的連續(xù)本體聚合工藝。通過對(duì)這些引進(jìn)技術(shù)的消化吸收，使我國(guó)對(duì)PS 生產(chǎn)技術(shù)有了較深的了解，對(duì)國(guó)內(nèi)PS 生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展起了較大的促進(jìn)作用，如撫順石油化工公司(簡(jiǎn)稱撫順石化)、北京燕山石油化工有限公司(簡(jiǎn)稱燕山石化)、汕頭海洋第一聚苯樹脂有限公司(簡(jiǎn)稱汕頭海洋)和齊魯石油化工公司(簡(jiǎn)稱齊魯石化)。三是90年代中期到目前的迅速發(fā)展階段。此階

27、段國(guó)內(nèi)對(duì)PS 的市場(chǎng)需求增長(zhǎng)迅速，國(guó)內(nèi)缺口很大。除中國(guó)石油化工集團(tuán)公司和中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司系統(tǒng)、地方本身建設(shè)或合資建設(shè)PS 新裝置(如揚(yáng)子一BASF、汕頭海洋、鎮(zhèn)江奇美公司)外，國(guó)外知名PS 大廠商(如美國(guó)Dow和Chervon公司)紛紛進(jìn)入中國(guó)建廠，其建設(shè)規(guī)模均達(dá)到100 kt／a以上，所采用的技術(shù)都為各廠家最先進(jìn)的技術(shù)，國(guó)內(nèi)PS</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)依據(jù)</b>&l

28、t;/p><p><b>　　設(shè)計(jì)所參考和依據(jù)：</b></p><p>　　(1)化學(xué)工業(yè)部發(fā)布的《化工工藝設(shè)計(jì)施工圖內(nèi)容和深度的統(tǒng)一規(guī)定》 </p><p>　　(2)《化工工藝手冊(cè)》 </p><p>　　(3)《化工設(shè)計(jì)》 </p><p>　　(4)《石油化工數(shù)據(jù)手冊(cè)》</p>

29、<p>　　(5) 《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》</p><p><b>　　1.3指導(dǎo)思想</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想是： </p><p>　　(1)采用懸浮聚合工藝，確保產(chǎn)品質(zhì)量高，生產(chǎn)過程安全； </p><p>　　(2)生產(chǎn)過程采用自動(dòng)化控制，機(jī)械化操作； </p><

30、;p>　　(3)對(duì)于易燃易爆的地方，采用了可靠的控制，并設(shè)置了報(bào)警消防設(shè)施； </p><p>　　(4)采用技術(shù)成熟的溶液聚合方法，達(dá)到了環(huán)保要求，對(duì)生產(chǎn)過程中的排放物要經(jīng)過處理，以達(dá)到環(huán)保要求； </p><p>　　(5)廠房、車間、設(shè)備布置嚴(yán)格按照土建標(biāo)準(zhǔn)，以保證生產(chǎn)正常的運(yùn)行和操作方便以及操作人員的安全為主。 </p><p><b>　　

31、1.4廠址的選擇</b></p><p>　　適合全國(guó)和地區(qū)工業(yè)布局以及產(chǎn)品供需安排的要求﹔符合城市規(guī)劃或工業(yè)區(qū)域規(guī)劃﹔盡可能節(jié)約占地面積﹐少占或不占良田﹑耕地﹔企業(yè)生產(chǎn)所需的資源能夠落實(shí)﹐原料﹑燃料及輔助材料的供應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理﹔有充足可靠的水源和電源﹔交通運(yùn)輸條件比較方便﹑經(jīng)濟(jì)﹔不污染環(huán)境﹐不破壞文物古跡﹐不妨礙文化﹑旅游及其他精神文明建設(shè)﹔對(duì)擬建項(xiàng)目留有適當(dāng)發(fā)展馀地﹔地質(zhì)條件較好﹐施工難度小﹐建設(shè)投資

32、省﹔項(xiàng)目建成投產(chǎn)後﹐經(jīng)濟(jì)效益良好。</p><p>　　1.5節(jié)能與環(huán)境保護(hù)</p><p><b>　　1.5.1節(jié)能</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的節(jié)能方法：</p><p>　?。?）本設(shè)計(jì)采用懸浮聚合法合成EPS，副反應(yīng)少，收率高。</p><p>　　（2）合理進(jìn)行設(shè)備布置，盡

33、力按物料流向布置，減少物料往返輸送次數(shù)。</p><p>　?。?）適當(dāng)利用位差，物料靠重力輸送，而減少輸送設(shè)備，節(jié)約部分動(dòng)力。</p><p>　　（4）選擇設(shè)備時(shí)，憑著高效節(jié)能的原則。</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)中加強(qiáng)了對(duì)進(jìn)入裝置的水、電、蒸氣的計(jì)量，為加強(qiáng)能源管理，合理用電、水、氣打下良好基礎(chǔ)。</p><p><b>　

34、　1.5.2環(huán)境保護(hù)</b></p><p>　　該廠建設(shè)地應(yīng)對(duì)市區(qū)居民的生活及附近的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)均無影響。</p><p>　　廢渣經(jīng)沉降池處理的凝聚物主要成份為可發(fā)性聚苯乙烯懸浮物,每年清理一次,送公司堆埋廠統(tǒng)一處理。</p><p>　　廢液洗滌各類設(shè)備的洗凈油及廢油,經(jīng)集中回收并入其它裝置的燃料油中外銷。</p><p>　

35、　廢氣主要來自聚合釜及料倉(cāng)，廢氣中主要成份為苯乙烯和戊烷的混合物，因?yàn)殚g歇排放，絕對(duì)量比較少，采取直接排放。</p><p>　　同時(shí)應(yīng)有步驟地進(jìn)行植樹，種草，增加綠化面積。美化環(huán)境的同時(shí)也起到了降低噪聲的作用。</p><p><b>　　1.6安全防火</b></p><p><b>　　1.6.1消防設(shè)施</b>&l

36、t;/p><p>　　地下消火栓4個(gè)，8公斤干粉27個(gè)，30公斤干粉車一個(gè)，1211滅火器32個(gè)。</p><p>　　火災(zāi)發(fā)生后報(bào)警程序和內(nèi)容：</p><p>　?。?）發(fā)現(xiàn)火險(xiǎn)后進(jìn)行起初火災(zāi)補(bǔ)救。</p><p>　　（2）判斷火勢(shì)即刻報(bào)警，火警：119</p><p>　?。?）首先講清起火單位名稱，詳細(xì)地址。&l

37、t;/p><p>　?。?）燃燒物質(zhì)簡(jiǎn)介。</p><p>　?。?）火勢(shì)大小及著火部位、相關(guān)部位。</p><p>　?。?）報(bào)警人姓名及報(bào)警電話號(hào)碼。</p><p>　?。?）報(bào)警后派人到路口接車。</p><p>　?。?）介紹燃燒物性質(zhì)及火場(chǎng)內(nèi)部與外圍情況。</p><p>　?。?）向調(diào)

38、度室和車間領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)。</p><p><b>　　1.6.2滅火程序</b></p><p>　　第一套方案是起初火災(zāi)補(bǔ)救</p><p><b>　　第二套方案是報(bào)警。</b></p><p><b>　　2 工藝論證</b></p><p><

39、;b>　　2.1工藝原理</b></p><p><b>　　2.1.1生產(chǎn)方案</b></p><p>　　以苯乙烯為單體，水做懸浮介質(zhì)，采用低溫懸浮聚合一步法生產(chǎn)工藝。此方法是將苯乙烯單體、引發(fā)劑、分散劑、水、發(fā)泡劑和其他助劑一起加入反應(yīng)釜內(nèi),聚合后得含發(fā)泡劑的樹脂顆粒,經(jīng)洗滌、離心分離和干燥,制得可發(fā)性聚苯乙烯珠粒產(chǎn)品。[2]</p>

40、;<p>　　2.1.2 工藝路線</p><p>　　以羥基磷酸鈣、十二烷基苯磺酸鈉為分散劑，以有機(jī)過氧化物為引發(fā)劑，在攪拌作用下，苯乙烯單體以液滴的形式懸浮于水中，按自由基反應(yīng)歷程進(jìn)行聚合反應(yīng)，聚合到穩(wěn)定時(shí)間后加入發(fā)泡劑，發(fā)泡劑在一定溫度壓力下滲透到珠粒內(nèi)，同時(shí)珠粒進(jìn)一步聚合，得到EPS粒子，產(chǎn)物經(jīng)洗滌、干燥、篩分、稱重。把含有發(fā)泡劑的聚苯乙烯珠粒,在發(fā)泡器中預(yù)發(fā)泡(用蒸氣加熱),在室溫下熟化后

41、即可供成型使用。將熟化后的發(fā)泡聚苯乙烯顆粒料,裝入成型模中,上緊蓋后通入蒸氣加熱,待成型后再通入水冷卻,即得到制品。[3]</p><p>　　2.1.3工藝流程 </p><p><b>　　工藝流程見圖2-1</b></p><p>　　圖2-1 工藝流程簡(jiǎn)圖</p><p><b>　　2.1.4反應(yīng)原理

42、</b></p><p><b>　　總反應(yīng)式：</b></p><p>　　nCH2=CH→CH2-CHn</p><p>　　苯乙烯的聚合屬于自由基聚合,主要分為鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)、鏈終止三個(gè)階段。（1）．鏈引發(fā)</p><p>　　a.引發(fā)劑分解,形成初級(jí)自由基 R:R→2R·</p>

43、;<p>　　b.初級(jí)自由基與單體,形成單體自由基 R·+ CH=CH2→R-CH2-CH·</p><p>　?。?）．鏈增長(zhǎng)R-CH2-CH·+nCH2=CH→R-CH2-CHnCH2-CH·</p><p><b>　　（3）．鏈終止</b></p><p><b>　?、倥?/p>

44、合終止</b></p><p>　　RCH2-CHnCH2-CH·+RCH2-CHmCH2-CH·→RCH2-CHnCH2-CH=CH-CH2 </p><p><b>　　CH-CH2 mR</b></p><p><b>　?、谄缁K止</b></p><p>　

45、　RCH2-CHnCH2-CH·+RCH2-CHmCH2-CH·→RCH2-CHnCH2-CH2+R </p><p>　　CH2-CHmCH=CH</p><p>　　2.2聚苯乙烯的生產(chǎn)技術(shù)</p><p>　　通用級(jí)聚苯乙烯的生產(chǎn)方法有懸浮聚合法、本體聚合法、溶液聚合法和乳液聚合法等。但目前工業(yè)化的生產(chǎn)方法主要是懸浮聚合法和本體聚合法。&l

46、t;/p><p>　　聚苯乙烯有兩個(gè)主要的制造工藝．分別為溶渡法(亦稱總體或本體法)和懸浮法，兩種主要類型的樹脂為：固相聚苯乙烯和發(fā)泡聚苯乙烯(EPS)。固相聚苯乙烯連一步劃分為通用型和耐沖擊型。一般用途的聚苯乙烯是一種均聚物。耐沖擊聚苯乙烯是一種共聚物。溶液法工藝用來生產(chǎn)固相聚苯乙烯，是一種占統(tǒng)治地位的工藝路線。而發(fā)泡的聚苯乙烯樹脂則是典型的水相懸浮工藝的產(chǎn)物。</p><p>　　2.3發(fā)

47、泡聚苯乙烯技術(shù)工藝比較</p><p>　　2.3.1塔式本體聚合技術(shù)</p><p>　　經(jīng)典的塔式反應(yīng)器是德國(guó)法本Ⅲ式流程。這種老式的塔式本體聚合不使用引發(fā)劑，通過熱引發(fā)聚合，預(yù)聚合溫度為80～100℃，轉(zhuǎn)化率控制在32%～35%，連續(xù)操作。為了提高反應(yīng)速度，縮短停留時(shí)間，預(yù)聚合溫度也可提高到115～120℃，轉(zhuǎn)化率可達(dá)50%，黏度較大。</p><p>　　從

48、工程角度分析，該工藝還有以下缺點(diǎn)：①轉(zhuǎn)化率過高，后期反應(yīng)速率很慢，總的停留時(shí)間太長(zhǎng)，反應(yīng)器的容積效率大大降低；②物料黏度過大，只能用逐步升溫的方式使之流動(dòng)，前后溫差太大，造成產(chǎn)物聚合度分布加寬。</p><p>　　2.3.2添加少量溶劑的單釜連續(xù)本體聚合技術(shù)</p><p>　　添加少量溶劑的苯乙烯本體聚合，溶劑量通?？刂圃?%～15%范圍內(nèi)。添加溶劑的主要目的是降低體系的黏度。溶劑通常

49、只選用苯或乙苯，因?yàn)樗鼈兡芎途郾揭蚁┗烊?，而且又容易得到?lt;/p><p>　　由于添加了溶劑，并且轉(zhuǎn)化率較低，因此該工藝設(shè)計(jì)有脫揮發(fā)物裝置，脫除的單體和溶劑循環(huán)使用。通過對(duì)脫揮設(shè)備結(jié)構(gòu)的不斷改進(jìn)，如今聚合產(chǎn)物中的殘余單體含量已降至很低，質(zhì)量比法本工藝有很大提高。</p><p>　　2.3.3苯乙烯的懸浮聚合</p><p>　　苯乙烯的懸浮聚合是苯乙烯以微珠狀分

50、散在介質(zhì)中進(jìn)行的聚合反應(yīng)。水通常被用作懸浮介質(zhì)，苯乙烯在水中的溶解度非常低，80℃時(shí)僅為0.062%。苯乙烯懸浮聚合的溫度，有高低之分。低溫法在80～85℃聚合，如僅靠熱引發(fā)，則反應(yīng)速度很慢，因此要加引發(fā)劑；高溫法在120～150℃聚合，不加引發(fā)劑，反而要加一點(diǎn)阻聚劑（或緩聚劑），避免反應(yīng)速度過快而產(chǎn)生爆聚[8]。</p><p>　　從動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)來看,苯乙烯的懸浮聚合和本體聚合相似,可以看成是在小顆粒中進(jìn)行的本

51、體聚合。分散劑與反應(yīng)歷程無關(guān)。由于苯乙烯的懸浮聚合和本體聚合相似，所以它的分子鏈的形成也經(jīng)歷鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)、鏈終止和鏈轉(zhuǎn)移的歷程。苯乙烯進(jìn)行低溫懸浮聚合時(shí)，由于加入了引發(fā)劑，所以它的分子量主要決定于引發(fā)劑加入量的多少。通常很少使用分子量調(diào)節(jié)劑（如叔十二碳硫醇）來調(diào)節(jié) 聚苯乙烯的分子量。苯乙烯在高溫懸浮聚合時(shí)，分子量只取決于溫度，而且通常認(rèn)為鏈終止主要通過自由基的轉(zhuǎn)移和兩個(gè)自由基之間的歧化而發(fā)生。</p><p>

52、　　苯乙烯懸浮聚合的優(yōu)點(diǎn)是聚合時(shí)所放出的反應(yīng)熱容易擴(kuò)散開來被介質(zhì)帶走，總體上克服了反應(yīng)溫度分布范圍寬的現(xiàn)象，因而生產(chǎn)出的聚苯乙烯樹脂比老式本體聚合法生產(chǎn)出的聚苯乙烯耐熱度高。實(shí)質(zhì)上，反應(yīng)溫度分布范圍窄，促使分子量分布范圍變窄，從而使得聚苯乙烯樹脂耐熱度得到提高。苯乙烯懸浮聚合與本體聚合相比的缺點(diǎn)是產(chǎn)品純凈度稍低，因?yàn)樗闹榱１砻嫒菀尊び袘腋》稚┑葰堄辔铮娦阅?、光學(xué)性能會(huì)受到影響。另外，懸浮聚合苯乙烯轉(zhuǎn)化率不可能達(dá)到100%，剩余的單

53、體有一部分被放空，另有5000-6000mg/kg的單體殘留在樹脂中。如果采用酸洗技術(shù)來除去懸浮劑，還要產(chǎn)生更多的化學(xué)污水，廢單體放空則會(huì)污染環(huán)境。</p><p>　　2.3.4苯乙烯種子法懸浮聚合</p><p>　　種子懸浮聚合工藝，是在聚合開始前，向體系中加入一定量的聚苯乙烯顆粒作為種子，在懸浮聚合的過程中種子顆粒不斷長(zhǎng)大，得到最終產(chǎn)品。這種方法最早由日本積水化成公司提出[，隨后日

54、本鐘淵和三菱油化也相繼進(jìn)行了研究，申請(qǐng)了一系列專利。根據(jù)專利介紹，產(chǎn)品中某一粒徑級(jí)分的比例可達(dá)90%以上。</p><p>　　種子聚合時(shí)，溶脹了單體的種子顆粒黏度較大，不易分散，而單體小液滴則通過碰撞逐步并入種子顆粒中，結(jié)果僅剩下種子顆粒，并均勻長(zhǎng)大，直至硬化。因此種子聚合產(chǎn)物的粒徑均勻，而且可任意通過改變種子的粒度和加入量，來調(diào)節(jié)產(chǎn)物的粒徑。</p><p>　　2.4發(fā)泡聚苯乙烯生產(chǎn)

55、工藝</p><p>　　2.4.1一步法聚合工藝</p><p>　　一步法是將苯乙烯單體、引發(fā)劑，分散劑、水、發(fā)泡劑和其他助劑一起加入反應(yīng)釜聚合，得含發(fā)泡劑的樹脂顆粒，經(jīng)洗滌、離心分離和干燥，制得EPS珠粒產(chǎn)品。為避免發(fā)泡劑對(duì)聚合反應(yīng)的阻抑影響，發(fā)泡劑一般應(yīng)在聚合轉(zhuǎn)化率達(dá)90％以上時(shí)加入。</p><p>　　2.4.2二步法聚合工藝</p>&l

56、t;p>　　二步法工藝是將苯乙烯、PS、軟水以及分散劑溶解、混合，經(jīng)計(jì)量槽加入聚合釜內(nèi)，加入引發(fā)劑和部分助劑，在適宜的條件下進(jìn)行聚合生成PS粒料并干燥至含2~3%的水分。然后將擬進(jìn)行浸漬的PS粒料，在不斷攪拌的條件下，用旋風(fēng)加料器或人工送至含一定分散劑和發(fā)泡劑（如戊烷）的釜中，在適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫ο陆n2~3小時(shí)，以獲得EPS。</p><p>　　2.4.3一步法工藝與二步法工藝的比較</p>

57、<p>　　一步法工藝具有工藝簡(jiǎn)單、流程短和投 資費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)，在降低消耗和節(jié)約能耗方 面均優(yōu)于二步法，但產(chǎn)品分子量略低，且由于聚合與浸潰在同一過程中進(jìn)行，難免產(chǎn)生部分含發(fā)泡劑的粉狀物，處理起來十分麻煩。二步法生產(chǎn)工藝由于聚合后就對(duì)聚合物顆粒進(jìn)行分級(jí)，再根據(jù)不同粒經(jīng)按不同工藝浸漬，故所得EPS珠粒質(zhì)量較佳，同時(shí)還可避免含發(fā)泡劑粉狀物的產(chǎn)生，不必進(jìn)一步處理，但二步法工藝生產(chǎn)流程較長(zhǎng)，投資費(fèi)用較高，且生產(chǎn)過程能耗大，產(chǎn)品成本高。

58、</p><p>　　一步法雖有缺點(diǎn)，但與二步法比較仍是利多弊少，特別是在經(jīng)濟(jì)上占有極大優(yōu)勢(shì)， 故目前國(guó)外生產(chǎn)EPS較為普遍地應(yīng)用一步浸漬法。 </p><p>　　表2-1一步法、 二步法生產(chǎn) EPS比較</p><p>　　2.5可發(fā)性聚苯乙烯基本性能</p><p>　　EPS最初應(yīng)用于建筑和包裝領(lǐng)域領(lǐng)域，其絕熱性能和力學(xué)保護(hù)性能是最優(yōu)

59、的，在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用，如地板下或墻壁的隔熱材料，都得益于其良好的絕熱性，而作為易碎電子產(chǎn)品的包裝材料，則需要強(qiáng)的力學(xué)（沖擊）保護(hù)性能。EPS越來越多的用于食品運(yùn)輸和包裝（魚、水果和蔬菜），在這方面，力學(xué)性能和絕熱性能都起重要的作用。</p><p><b>　　2.5.1力學(xué)性能</b></p><p>　　EPS泡沫塑料閉孔結(jié)構(gòu)內(nèi)含98%的氣體可以使其通過改變和恢復(fù)

60、形狀來緩沖沖擊，這一過程可以有效吸收瞬間沖擊帶來的能量，提供極好的防護(hù)（參見表2-2）</p><p>　　表2-2不同密度的EPS泡沫塑料物理性質(zhì)（來源：BASF）</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)論文代做平臺(tái) 《580畢業(yè)設(shè)計(jì)網(wǎng)》 是專業(yè)代做團(tuán)隊(duì) 也有大量畢業(yè)設(shè)計(jì)成品提供參考 www.bysj580.com QQ 3139476774 QQ3449649974</p>

61、<p>　　EPS泡沫塑料會(huì)吸收很少量的水，但沒有吸濕性，其力學(xué)性能不受濕氣的影響。</p><p><b>　　2.5.2絕熱性能</b></p><p>　　除了真空，空氣是最簡(jiǎn)單，成本最低的絕熱介質(zhì)，薄空氣層具有非常低的傳熱性。但是，依靠空氣作為絕熱介質(zhì)并不總是實(shí)用，對(duì)包裝貨物的材料，需要形成外封殼。</p><p>　　E

62、PS含許多細(xì)微氣泡的閉孔結(jié)構(gòu)，使其具有優(yōu)良的絕熱性。這種情況下EPS是理想的包裝材料。由于其內(nèi)在的性質(zhì)，EPS泡沫塑料不會(huì)直接影響其他物質(zhì)，比如食品。</p><p>　　應(yīng)注意EPS泡沫塑料在非常低的密度時(shí)（10~15 g﹒cm3）具有較大的導(dǎo)熱性，隨著密度的增加而下降，密度在30~50 g﹒cm3時(shí)具有最佳絕熱性能，密度繼續(xù)增加，導(dǎo)熱性又隨之增加（參見表2-3）</p><p>　　表

63、2-3 不同密度的EPS泡沫塑料熱性能（來源：BASF）</p><p><b>　　2.5.3化學(xué)性能</b></p><p>　　EPS的性能受化學(xué)藥劑的影響變化比較大。長(zhǎng)時(shí)間接觸鹽水、皂液、漂白劑和大多數(shù)稀酸溶液而不會(huì)影響其性能，但多種有機(jī)溶劑會(huì)明顯影響其性能。</p><p>　　EPS泡沫塑料和其他聚合物一樣，長(zhǎng)時(shí)間曝露在紫外線下，性

64、能會(huì)有很大變化。但考慮到作為包裝材料時(shí)，使用期限較短，這一影響并不重要；作為建筑材料使用時(shí)，使用壽命雖然較長(zhǎng)，但曝露在紫外線下的可能性較小，故這一影響也不太重要。EPS對(duì)動(dòng)物沒有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，不會(huì)受霉菌侵蝕，也不會(huì)分解出任何污染地下水的水溶物。</p><p>　　3 聚合工段工藝和生產(chǎn)流程</p><p>　　3.1聚合工段工藝過程敘述</p><p>　　EP

65、S產(chǎn)品的生產(chǎn)采用低溫懸浮聚合一步法工藝技術(shù),以苯乙烯單體為主要原料,以水懸浮介質(zhì)和介質(zhì),在機(jī)械攪拌和分散劑的作用下,苯乙烯單體被分散成無數(shù)油狀的液滴,并懸浮限水中,在引發(fā)劑的作用下,在每個(gè)液滴中發(fā)生按自由基反應(yīng)歷程進(jìn)行的聚合反應(yīng)，聚合到穩(wěn)定階段后加入發(fā)泡劑，發(fā)泡劑在一定的溫度壓力下，滲到珠粒內(nèi)，同時(shí)聚合反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行，生產(chǎn)出合格的EPS粒子。</p><p>　　以羥基磷酸鈣、十二烷基苯磺酸鈉為分散劑，以有機(jī)過氧

66、化物為引發(fā)劑，在攪拌作用下，苯乙烯單體以液滴的形式懸浮于水中，按自由基反應(yīng)歷程進(jìn)行聚合反應(yīng)，聚合到穩(wěn)定時(shí)間后加入發(fā)泡劑，發(fā)泡劑在一定溫度壓力下滲透到珠粒內(nèi)，同時(shí)珠粒進(jìn)一步聚合，生產(chǎn)出合格的EPS粒子。</p><p>　　生成的EPS粒子經(jīng)水洗，離心脫水一級(jí)干燥 ,二級(jí)干燥風(fēng)送、篩分、涂層、計(jì)量稱重后,包裝成EPS成品。</p><p><b>　　3.2生產(chǎn)流程</b&g

67、t;</p><p>　?、儋A存于工藝水槽(V-103)中的脫鹽水在表(FQC-103)的控制下，用泵(P-103)定量打入聚合釜(R-201/2/3)中。</p><p>　?、趩?dòng)攪拌至設(shè)定轉(zhuǎn)速62轉(zhuǎn)、分41Hz，依次加入HAP、SDBS、DSP。</p><p>　?、圪A存于V-101中的苯乙稀在表(FQC-101)控制下，用泵P-101定量打入釜(R-201

68、/2/3)中。</p><p>　　普通型EPS在①②③步驟后，加入SN、CP-O2、DCP、BPO、甲苯(如果有回溶料則同時(shí)加入)。開蒸汽升溫，溫度升到88℃時(shí)開始計(jì)時(shí)。90℃恒溫。計(jì)時(shí)1h加入KPS。90℃恒溫期間觀察現(xiàn)象，控制粒徑。粒子下沉?xí)r重新時(shí)，50分鐘加入第二批HAP，補(bǔ)水至正常液位，封取樣孔蓋，并放空。1h時(shí)加戊烷，用30分鐘加完，然后開蒸汽升溫至96℃閉蒸汽。3h時(shí)升溫至115～121℃恒溫浸漬，

69、6小時(shí)30分鐘后降溫至40℃以下出料至水洗釜(V-201/2/3)中。</p><p>　　3.3產(chǎn)品規(guī)格、原料及公用工程條件</p><p><b>　　3.3.1產(chǎn)品規(guī)格</b></p><p>　　本裝置設(shè)計(jì)年產(chǎn)50000T可發(fā)性聚苯乙烯,可生產(chǎn)普通型“R”、陰燃型“F”兩個(gè)品種八個(gè)品級(jí)的產(chǎn)品。鑒于國(guó)家規(guī)定的產(chǎn)品規(guī)格，考慮到用戶的要求和經(jīng)

70、濟(jì)衡算，其產(chǎn)品指標(biāo)如表3-1所示：</p><p>　　表3-1產(chǎn)品指標(biāo)一覽表</p><p>　　3.3.2生產(chǎn)方式及規(guī)模</p><p>　　根據(jù)實(shí)際經(jīng)濟(jì)分析，對(duì)工廠的實(shí)際生產(chǎn)作如下選擇：</p><p>　　操作方式：連續(xù)操作 產(chǎn)品名稱：可發(fā)性聚苯乙烯</p><p>　　年生產(chǎn)量：50000T/年

71、年工作日：7920小時(shí) </p><p>　　生產(chǎn)量：6.31T/時(shí) 年生產(chǎn)天數(shù)：330天</p><p><b>　　3.3.3原料</b></p><p><b>　　原材料規(guī)格</b></p><p>　　表3-2 原料規(guī)格一覽</p><p>　　3.3.4

72、工藝控制條件</p><p>　　表3-3 LR-EPS牌號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)操作條件一覽表</p><p><b>　　4 物料衡算</b></p><p><b>　　4.1計(jì)算依據(jù)</b></p><p>　?。?）年產(chǎn)量：1300T</p><p>　　（2）年工作時(shí)數(shù)：7

73、920小時(shí)</p><p>　　（3）單體純度：99.6%</p><p>　?。?）單體轉(zhuǎn)化率：98%</p><p>　?。?）苯乙烯組分含量92%</p><p>　　（6）工藝配比（凈含量/100分單體，質(zhì)量百分含量）：</p><p>　　工藝配比見表4-1</p><p>　　表4

74、-1 LF-EPS發(fā)泡聚苯乙烯工藝配比</p><p>　　4.2聚合工段物料衡算</p><p><b>　　4.2.1進(jìn)料階段</b></p><p>　　每年生產(chǎn)：7920/17=466批</p><p>　　每批生產(chǎn)：50000000/466=107296kg </p><p>　　苯乙烯

75、進(jìn)料量=107296×91%÷(99.6%×98%)=100032.13 kg /批</p><p><b>　　輔助物料計(jì)算：</b></p><p><b>　?。?）分散介質(zhì)</b></p><p>　　水的進(jìn)料量為：100032.13kg/批×124%=124039.84 k

76、g/批</p><p><b>　?。?）分散劑</b></p><p>　　主分散劑HAP：100032.13kg/批×0.177%=177.06 kg/批</p><p>　　助分散劑SDBS：100032.13kg/批×0.0004%=0.40 kg/批</p><p><b>　　（

77、3）成核劑</b></p><p>　　SN：100032.13kg/批×0.110%=110.04 kg/批</p><p><b>　　（4）引發(fā)劑</b></p><p>　　低溫引發(fā)劑BPO：100032.13kg/批×0.196%=196.06g/批</p><p>　　高溫引發(fā)

78、劑CP-O2：100032.13kg/批×0.080%=80.03kg/批</p><p><b>　　（5）發(fā)泡劑</b></p><p>　　戊烷: 100032.13kg/批×8.392%=8394.70 kg/批</p><p><b>　?。?）阻燃劑</b></p><

79、p>　　HBCD：100032.13 kg/批×0.689%=689.22kg/批</p><p>　　DOP：100032.13 kg/批×0.349%=34.91 kg/批</p><p>　?。?）穩(wěn)定劑 </p><p>　　DSP：100032.13 kg/批×0.039%=39.01 kg/批</p&g

80、t;<p>　?。?）無機(jī)氧化劑KPS：100032.13 kg/批×0.0014%=1.40kg/批</p><p><b>　　（9）進(jìn)料總量為：</b></p><p>　　100032.13+124039.84+177.06+0.40+110.04+196.06+80.03+8394.70+689.22+ 34.91+39.01+1.4

81、0=233794.79kg/批</p><p><b>　　4.2.2出料階段</b></p><p>　　單體進(jìn)料量：100032.13 kg/批，</p><p>　　單體轉(zhuǎn)化率：98%，</p><p>　　則單體ST的反應(yīng)用量為：100032.13 kg/批×98%=98031.49 kg/批</

82、p><p>　　ST未反應(yīng)的是：100032.13 kg/批-98031.49 kg/批=2000.64kg/批</p><p>　　EPS產(chǎn)品出料量=進(jìn)料總量-未反應(yīng)的單體出料量-水量</p><p>　　=233794.79-2000.64-124039.84=107754.3 kg/批</p><p>　　物料平衡見表4-2：</p&

83、gt;<p>　　表4-2 物料平衡表</p><p><b>　　校驗(yàn)設(shè)計(jì)任務(wù):</b></p><p>　　EPS年產(chǎn)量 ：1107754.31kg/批×466=5.02萬t</p><p>　　其年產(chǎn)量為: 5.02萬t</p><p>　　結(jié)果稍大于所給設(shè)計(jì)任務(wù),故設(shè)計(jì)為合格.</p

84、><p>　　5 聚合工段熱量衡算</p><p>　　熱衡算式：進(jìn)釜的熱量=出釜的熱量(冷劑帶走的熱量)</p><p>　　Q顯+Q聚+Q攪+Q損=Q吸</p><p>　　（1）顯熱；（2）聚合熱；（3）聚合釜攪拌熱；（4）熱量損失；</p><p>　?。?）冷劑帶走的熱量。</p><p

85、><b>　　1顯熱計(jì)算</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)?。壕酆想A段聚合釜進(jìn)料溫度20℃，聚合反應(yīng)溫度90℃，△T=70℃</p><p>　　浸漬階段聚合反應(yīng)溫度120℃，出料溫度40℃，△T=80℃</p><p>　　1Kcal=4.187KJ</p><p>　　由公式Q=qmCp△T計(jì)算得下表<

86、/p><p>　　表5-1：△T=80℃（Cp值查表）</p><p>　　表5-1第一階段反應(yīng)熱</p><p><b>　　2、聚合熱</b></p><p>　　由ST轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化曲線，可知每釜的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化不大，故可似認(rèn)為每個(gè)釜的聚合熱相等。如圖5-1所示：</p><p>　　圖5

87、-1苯乙烯轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化曲線</p><p><b>　　計(jì)算如下：</b></p><p><b>　　由公式，</b></p><p>　　查得單體ST的聚合熱QST ＝70 kJ/mol＝16.72 Kcal/mol(25℃,氣態(tài)，無定形)〔已知1 Kcal＝4.187 KJ〕； MST=0.104 kg/mol，

88、</p><p>　　Cp=178.23 J/(mol·k)＝0.178kJ/（mol·k）。</p><p>　　計(jì)算得：ΔVHT（298.15K）=0.04Kcal/mol=0.167kJ/mol</p><p>　　在25℃下，液態(tài)的QST ＝70-0.167＝69.83 kJ/mol,反應(yīng)前后壓力的變化不大,故可近似的認(rèn)為是恒壓操作。&l

89、t;/p><p>　　在20℃下，QST=QST（25℃）+CP(T2- T1)=69.83+0.178×(20-25)=16.47Kcal/mol</p><p>　　則ST的質(zhì)量聚合熱Qm(ST)= QST/MST=70/0.104=662.88kJ/kg </p><p>　　每小時(shí)聚合釜中的總聚合熱為：Qp=m出料×Qm=100032.13&

90、#215;98%×662.88=64983112.37kJ/批；</p><p><b>　　3、聚合釜的攪拌熱</b></p><p>　　根據(jù)工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)，取攪拌熱是聚合熱的5%，即Q攪拌 =5%×Q聚，反應(yīng)時(shí)間為10.76h時(shí)，Q攪拌=5%×64983112.37=3249155.62kJ/批</p><p>

91、;<b>　　4、熱量損失</b></p><p>　　聚合反應(yīng)階段反應(yīng)時(shí)間為8h的熱量損失</p><p>　　Q1 ＝（Q顯 +Q聚+ Q攪拌）×5％</p><p>　?。剑?3217860+64983112.37+ 3249155.62）×5%=4572504.4KJ/批</p><p>&l

92、t;b>　　所需蒸汽給熱為：</b></p><p>　　(23217860+64983112.37+3249155.62)-4572504.4=91450087.99-4572504.4</p><p>　　=86877583.59kJ/批</p><p>　　聚合階段熱量平衡表見表5-2</p><p>　　表5-2 熱

93、量平衡表</p><p><b>　　5、蒸汽的用量</b></p><p>　　已知：Q總m蒸汽×Hr </p><p>　　其中： m蒸汽―水蒸汽的用量</p><p>　　Hr—水的汽化潛熱2258kJ/kg </p><p><b>　　所以蒸汽的用量：</b&

94、gt;</p><p><b>　　kg/批</b></p><p><b>　　6、冷卻水的用量m</b></p><p>　　漬階段沒有聚合熱，所以Q聚=0，</p><p>　　Q吸=Q顯+Q攪拌=23217860+3249155.62=26467015.62kJ/批</p>&

95、lt;p>　　已知：水進(jìn)口溫度15℃,出口溫度35℃，由公式Q=m水Cp△T計(jì)算得：</p><p><b>　　kg/批</b></p><p><b>　　6 設(shè)備計(jì)算</b></p><p><b>　　6.1聚合釜的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　6.1.

96、1聚合基本數(shù)據(jù) </p><p>　　設(shè)計(jì)釜內(nèi)溫度為120℃；</p><p>　　聚合階段為常壓，浸漬階段為0.6-0.8Mpa；</p><p>　　材質(zhì)為1Cr18Ni9Ti；</p><p><b>　　其他數(shù)據(jù)同前。</b></p><p>　　6.1.2聚合釜容積確定</p&

97、gt;<p>　　進(jìn)料體積主要是由苯乙烯、水和戊烷決定，所以：</p><p><b>　　，其中由公式：</b></p><p><b>　　m3/批</b></p><p><b>　　m3/批</b></p><p><b>　　m3/批</

98、b></p><p>　　V總=110.42+124.04+13.32=247.78 m3/批</p><p>　　已知：加料系數(shù)為0.7，則反應(yīng)釜體積為：</p><p><b>　　m3/批</b></p><p>　　因此選用120m3的反應(yīng)釜，共需要3個(gè)</p><p>　　6.1.

99、3聚合釜的選型原則</p><p>　　本工藝過程是低溫懸浮聚合，反應(yīng)中放出大量的熱，且體系黏度低，在反應(yīng)過程中，為了更好的除去熱量，可選用釜式攪拌反應(yīng)器，并配以適當(dāng)?shù)臄嚢铇~及除熱方式來滿足工藝要求。而攪拌聚合釜是懸浮聚合中最常見的反應(yīng)器，可以進(jìn)行均相反應(yīng)，也可進(jìn)行多相反應(yīng)，如液液反應(yīng)、氣液反應(yīng)、液固反應(yīng)。從操作方式上看可進(jìn)行間歇反應(yīng)、半連續(xù)反應(yīng)、連續(xù)聚合等操作以滿足不同的工藝要求。釜內(nèi)可設(shè)攪拌裝置及擋板，并可

100、根據(jù)不同的情況在釜內(nèi)安裝換熱器或在釜外設(shè)置夾套，可滿足不同的換熱需求。</p><p><b>　　6.1.4釜的選擇</b></p><p>　　初選攪拌釜式反應(yīng)器的體積為120m3，則聚合釜的和的確定可選為： =-；</p><p>　　其中：－反應(yīng)釜的直徑；</p><p><b>　?。磻?yīng)釜的高度；

101、</b></p><p><b>　　－反應(yīng)釜的體積；</b></p><p>　　－反應(yīng)釜封頭的體積。</p><p><b>　　（ i取1～3)</b></p><p>　　圖6-1 聚合釜筒體圖</p><p><b>　　則對(duì)估算，取i＝2&l

102、t;/b></p><p>　　則有==4.24m；經(jīng)過圓整至標(biāo)準(zhǔn)的公稱直徑，</p><p><b>　　取＝4400mm</b></p><p>　　當(dāng)＝4400 mm時(shí)，取高為8000mm。</p><p>　　由知i＝8000/4400＝1.8，符合k的取值范圍。</p><p>　

103、　所以聚合釜的直徑＝4400mm；＝8000mm；</p><p>　　綜上所述，年產(chǎn)1300T發(fā)泡聚苯乙烯反應(yīng)器容積120m3、公稱直徑（)4400mm、高度()8000mm、高徑比（／）為1.8。在釜內(nèi)置有擋板，釜外設(shè)有夾套，以帶走多余熱量。</p><p>　　6.1.5聚合釜攪拌器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　攪拌漿葉的排出流量</b&

104、gt;</p><p>　　依據(jù)反應(yīng)釜內(nèi)物料的物理性質(zhì)，可選攪拌槳為圓盤渦輪式槳葉，槳葉層數(shù)為兩層。由于槳葉直徑D與釜徑T的比值范圍0.33～0.40,取D/T=0.40 則D=4.4×0.40=1.76 m，取攪拌等級(jí)為9級(jí)，總體流速=17.4m/min。</p><p>　　則攪拌槳葉的排出流量</p><p><b>　　m3/min<

105、;/b></p><p><b>　　計(jì)算攪拌轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　假設(shè)為湍流操作，取NRe=1×10^4</p><p>　　由D/T=0.4時(shí)查排出流量數(shù)與攪拌雷諾數(shù)的關(guān)系圖得 =0.69</p><p>　　圖6-2排出流量數(shù)與攪拌雷諾數(shù)的關(guān)系圖</p><p>

106、　　因而： r/min=1.17 r/s</p><p><b>　　此時(shí)雷諾準(zhǔn)數(shù)：</b></p><p>　　NRe= ==11491.3</p><p><b>　　攪拌功率P</b></p><p>　　綜上知區(qū)域內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)為湍流，湍流區(qū)功率曲線呈一水平直線，此時(shí)功率準(zhǔn)數(shù)NP為常數(shù)，所以 P

107、=K1N3D5</p><p>　　設(shè)計(jì)槳葉為六葉平直渦輪，（湍流，有擋板）查得：K1=3.8</p><p>　　所以P= K1N3D5=3.8×950×1.173×1.25=97.64KW</p><p><b>　　6.2泵的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　以計(jì)算輸送苯乙烯的泵為例：

108、</p><p><b>　　6.2.1計(jì)算依據(jù)</b></p><p>　　（1）采用普通鋼管進(jìn)料。</p><p>　　（2）苯乙烯進(jìn)料的質(zhì)量流量是100032.13kg/批，其密度是905.9kg/m3，粘度是0.72mPa.s</p><p>　　因此苯乙烯的體積流量為： m3/批</p><

109、;p>　?。?）設(shè)計(jì)a、b兩管內(nèi)徑D=80mm，如下圖所示：</p><p>　　6.2.2管內(nèi)流速的計(jì)算</p><p>　　a管和b管內(nèi)液體的流速 </p><p><b>　　m/s</b></p><p>　　a管和b管內(nèi)液體攪拌雷諾數(shù)： </p><p><b>

110、　　Re=</b></p><p>　　即管內(nèi)流動(dòng)為湍流形態(tài)</p><p>　　查《化工原理》上冊(cè). 取管壁的絕對(duì)粗糙度ε=0.13mm，所以a管和b管相對(duì)粗糙度e=ξ/d=0.001625　，由攪拌雷諾數(shù)Re=36145.41查得λ=0.022.</p><p>　　6.2.3直管阻力和局部阻力損失的計(jì)算</p><p>　　

111、（1）直管阻力的計(jì)算：</p><p>　　其中為管線長(zhǎng)，大約為20m;</p><p><b>　　H?1=J/kg</b></p><p>　?。?）局部阻力的計(jì)算：</p><p>　　有7個(gè)90°標(biāo)準(zhǔn)彎頭，（查《化工原理》上冊(cè)）得有局部阻力系數(shù)分別是：進(jìn)口突然收縮，90°標(biāo)準(zhǔn)彎頭 ，</

112、p><p><b>　　H?2=J/kg</b></p><p><b>　　總的阻力：</b></p><p>　　H?= H?1+ H?2=0.7253 J/kg</p><p><b>　　確定泵的揚(yáng)程：</b></p><p>　　△Z=6，△P=0

113、，u1=0</p><p><b>　　H=m</b></p><p>　　6.2.4確定泵軸功率</p><p>　　泵的有效功率 </p><p>　　NH=ρgHQ=905.9×9.8×6.732×110.42/(17×3600)=107.9W</p>

114、<p>　　對(duì)于小流量的離心泵：</p><p><b>　　泵軸功率：</b></p><p><b>　　N=W</b></p><p>　　6.2.5泵的選型[10]</p><p>　　由輸送溫度為常溫、粘度小、無腐蝕性、無固體顆粒的液體，流量小、揚(yáng)程小故選離心泵，離心泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

115、單，造價(jià)低，體積小，重量輕，安裝檢修方便。選型號(hào)為IS50-32-160泵兩臺(tái)，正常使用一臺(tái)，備用一臺(tái)。</p><p><b>　　6.3換熱器的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　6.3.1設(shè)計(jì)依據(jù)：</p><p>　　熱流體入口溫度：220℃，出口溫度：130℃</p><p>　　冷流體（空氣）入口溫度：25℃，

116、出口溫度：92℃</p><p>　　根據(jù)工藝條件初步選用帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器。應(yīng)該使冷流體走管程，熱流體走殼程。初步選25×2.5的碳鋼管，管內(nèi)流速 m/s。</p><p>　　6.3.2計(jì)算總傳熱系數(shù)</p><p><b>　　熱流量：</b></p><p>　　Q=qmCP△t=100032.

117、13/17×1.733×(220-130)=1917765.37kg/h=254.93kg/s</p><p><b>　　平均傳熱溫差：</b></p><p><b>　　tm=℃</b></p><p><b>　　冷卻水用量：</b></p><p>

118、;<b>　　㎏/h</b></p><p><b>　　管程雷諾數(shù)：</b></p><p>　　Re= W/(m2·℃)</p><p><b>　　殼程傳熱系數(shù):</b></p><p>　　假設(shè)殼程的傳熱系數(shù)為2=290 W/(m2·℃)</p

119、><p>　　污垢熱阻：Rsi=0.000344 m2·℃/W</p><p>　　Rs2=0.000172 m2·℃/W</p><p>　　管壁的導(dǎo)熱系數(shù)=45 W/(m2·℃)</p><p><b>　　所以總傳熱系數(shù)</b></p><p>　　=80.64 W

120、/(m2·℃)</p><p>　　6.3.3計(jì)算傳熱面積</p><p><b>　　S=㎡</b></p><p>　　6.3.4工藝結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　選用25×2.5的碳鋼傳熱管，取管內(nèi)流速 m/s</p><p><b>　　管程數(shù)和傳熱管數(shù):&l

121、t;/b></p><p>　　根據(jù)傳熱內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)：</p><p><b>　　根</b></p><p>　　按單程管計(jì)算所需的傳熱管長(zhǎng)為：</p><p><b>　　L=86.11m</b></p><p>　　如果按單程管計(jì)算，傳熱管過長(zhǎng)宜采用

122、多管程結(jié)構(gòu)，取傳熱管長(zhǎng)l=7m，</p><p>　　則該換熱器管程數(shù)為 Np=86.11/7=13</p><p>　　傳熱管總根數(shù)是 N=6×13=78根</p><p><b>　　殼程數(shù)：</b></p><p>　　取管心距 t=1.25d</p><p>　　t=1.25&#

123、215;25=32mm</p><p>　　nc=1.19=1.19×=11(根)</p><p><b>　　殼體內(nèi)徑：</b></p><p>　　采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率=0.7</p><p>　　則殼體內(nèi)徑為D=1.05t=1.05×32=354.68mm</p><

124、p><b>　　圓整可取400mm</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 陳朝陽,陳利傈:《國(guó)內(nèi)聚苯乙烯生產(chǎn)工藝述評(píng)》[J]. 《合成樹脂及塑料》2003年第20卷,39頁。</p><p>　　[2]陳學(xué)江:《可發(fā)性聚苯乙烯珠粒(EPS)的生產(chǎn)工藝》[J]. 《塑料科技》

125、2000年第2 期，16頁。</p><p>　　[3]周建，羅學(xué)剛:《可發(fā)性聚苯乙烯(EPS)懸浮聚合研究進(jìn)展》[J]. 《廣東化工》2004年第9﹑10期,34頁。</p><p>　　[4]張欽文:《聚苯乙烯聚合機(jī)理》[J].《廣東化工》2008年第12期,71頁</p><p>　　[5] 宋忠銀:《聚苯乙烯工藝》[J]. 《石比譯文》1997第四期,35頁

126、</p><p>　　[6]張瑋:《一步法生產(chǎn)發(fā)泡聚苯乙烯》[J]. 《現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用》1999第四期，14頁</p><p>　　[7]謝爾斯,普里迪:《現(xiàn)代苯乙烯系聚合物》[M].《化學(xué)工業(yè)出版社》,2004版78頁</p><p>　　[8]賀匡國(guó):《化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》[M] . 《化學(xué)工業(yè)出版社》2002版1000頁</p><