年产80万吨发泡聚苯乙烯聚合工段工艺设计说明书

1、摘要摘要可发性聚苯乙烯，简称是EPS。通称聚苯乙烯及苯乙烯系共聚物，由一种树脂和物理性发泡剂和其它添加剂混合而成。可发性聚苯乙烯因为具有优异耐久的保温隔热性能、独特的抗老化性能、缓冲抗震性和防水性能，因此在许多领域得到了较广泛的应用。本设计为年产80万吨的可发性聚苯乙烯聚合工段工艺设计，采用工艺是悬浮聚合，单体是苯乙烯，水做悬浮介质，采用了低温的悬浮聚合一步法的生产工序，反应的原理是自由基聚合。此工序是将水、苯乙烯的单体、分散剂、引发剂、发泡剂和其他助剂一起加入到反应釜里,聚合后得到含有发泡剂的树脂颗粒,再经洗涤、离心分离及干燥,最后制备可发性聚苯乙烯珠粒产品；在这个工序基础上对聚合工段进行物

2、料的衡算、热量的衡算、设备选型的具体计算，绘制得到带控制点流程图、平面布置图和配管图，并编排了设计说明书及计算书。关键词：可发性聚苯乙烯；物料衡算; 工艺设计;悬浮聚合49AbstractExpandable Polystyrene, referred to as EPS. commonly known as the Department of polystyrene and styrene copolymer is a resin with the physical blowing agent and other additives mixture. Expandable Polystyre

3、ne with excellent durable insulation, unique buffer shock resistance, aging resistance and waterproof, and therefore has been widely used in many fields.The design for the annual production capacity of 800,000 tons can be made of polystyrene polymerization process design section, the reaction mechan

4、ism is free radical polymerization, suspension polymerization process used to styrene as monomer, water suspension medium done using one-step production of low-temperature suspension polymerization process. This method is a styrene monomer, initiator, dispersing agent, water, blowing agent and other

5、 auxiliaries to join reactor, the polymer containing a foaming agent, after the resin particles by washing, centrifugal separation and drying, the system may be made of polystyrene beads products; in this section based on the polymer material balance, heat balance, equipment selection, the mapping o

6、f control points with the flow chart, diagram and layout of piping plans and the preparation of the design specification and calculation of the book.Key Words：Expandable PolyStyrene；Craft calculation；Technological design ;Suspension Technique目录目录前言7第一章 绪论81.1设计依据、指导思想81.1.1设计依据81.1.2指导思想81.2厂址的选择81.

7、3设计地区的自然条件91.4车间布置、岗位人员配制91.4.1车间布置91.4.2岗位人员配制91.5节能与环境保护91.5.1节能91.5.2环境保护101.6安全防火101.6.1消防设施101.6.2灭火程序10第二章 工艺论证112.1工艺原理112.1.1实施方案112.1.2工艺路线112.1.3工艺流程112.1.4反应原理112.2发泡聚苯乙烯技术工艺比较122.2.1塔式本体聚合技术3122.2.2添加少量溶剂的单釜连续本体聚合技术122.2.3苯乙烯的悬浮聚合4132.2.3.1聚合原理132.2.4苯乙烯种子法悬浮聚合132.3发泡聚苯乙烯生产工艺142.3.1一步法聚合

8、工艺142.3.1.1技术原理142.3.2二步法聚合工艺142.3.2.1技术原理142.3.3一步法工艺与二步法工艺的比较5142.4可发性聚苯乙烯基本性能152.4.1力学性能152.4.2绝热性能162.4.3化学性能16第三章 聚合车间工艺流程173.1本岗位管理范围和任务173.1.1岗位管理范围及任务173.1.1.1管理范围173.1.2岗位任务173.2生产原理及工艺流程173.2.1生产原理173.2.2生产流程173.2.2.1开车前的准备工作183.2.2.2短期停车后，开车前的准备工作183.2.2.3正常停车后，正常开车。193.2.2.4正常操作193.3产品规格

9、、原料及公用工程条件203.3.1产品规格203.3.2生产方式及规模213.3.3原料213.3.3.1原材料规格213.3.4公用工程233.3.4.1动力规格233.3.5工艺控制条件23第四章 技术经济分析254.1原料消耗定额254.2生产成本254.3盈亏平衡26第五章 设计基础275.1聚合工艺介绍275.1.1聚合工段工艺过程叙述927第六章 物料衡算286.1计算依据286.2聚合工段物料衡算286.2.1进料阶段286.2.2出料阶段29第七章 聚合工段热量衡算317.1衡算式317.2显热计算317.3聚合热327.4聚合釜的搅拌热337.5热量损失337.6蒸汽的用量3

10、37.7冷却水的用量m34第八章 设备计算358.1聚合釜的设计358.1.1聚合基本数据358.1.2聚合釜容积确定358.1.3聚合釜的选型原则358.1.4釜的选择368.1.5聚合釜搅拌器的设计368.1.5.1搅拌浆叶的排出流量12368.1.5.2计算搅拌转速378.1.5.3搅拌功率P388.2泵的设计398.2.1计算依据398.2.2管内流速的计算398.2.3直管阻力和局部阻力损失的计算398.2.4确定泵轴功率408.2.5泵的选型13408.3换热器的设计418.3.1设计依据：418.3.2计算总传热系数418.3.3计算传热面积428.3.4工艺结构尺寸42结论44

11、参 考 文 献45附录A 仪表测量及控制一览表46附录B 设备一览47致谢49前言前言可发性聚苯乙烯首先是由德国BASF公司的Fritz Stastny先生于1949年发明的一种可制成塑料泡沫的材料。这种材料最先由瑞典政府进行大规模商品化生产救生圈。由于EPS具有热传导率低、吸水性小、电绝缘性能好、隔音、防潮、防震及成型工艺简单等优良特性，因而在建筑、船泊、汽车、火车、冷藏等行业广泛作为隔热防烟材料和抗震材料，同时也被广泛用作包装材料。悬浮聚合具有产品纯度高、成本低、聚合热容易除去、无回收问题、随分子量增大体系粘度变化小、温度易控制，以及颗粒大小可以控制在较小的幅度范围内等优点。此法是以水为分

12、散介质或连续相，而单体液滴和聚合物颗粒为分散相，通过搅拌，单体在水中形成悬浮油珠，加入的引发剂在反应温度下分解出初级自由基从而引发苯乙烯的聚合反应。开始生成的聚苯乙烯溶解在苯乙烯单体液滴中使液滴的粘度增大。当溶解了聚合物的粘度增大了的小液滴相互碰撞时，很容易粘并成大液滴，而在搅拌剪切力的作用下，大液滴又会分解成小液滴。这样就形成了一个大液滴和小液滴的平衡态，在适宜温度下反应6-8小时后加入发泡剂浸渍一段时间便可制得EPS。大量文献资料显示，悬浮分散剂以及其助剂的加入应该在室温条件下，而引发剂系列的加入一般是在65左右，然后升温至88反应，直至有PS珠粒出现并且硬化，再加入发泡剂升温至120反应

13、一段时间便可以让其自然冷却至近50，便可出料从动力学观点来看, 可以看成是在小颗粒中进行的本体聚合，苯乙烯的悬浮聚合和本体聚合类似。分散剂和反应历程没有关系。因为苯乙烯的悬浮聚合相似于本体聚合，因而它的分子链的形成也必须经历链引发、链增长、链终止和链转移的过程。苯议席进行低温悬浮聚合时，它的分子量主要决定于引发剂加入量的多少，因为加入了引发剂。调节聚苯乙烯的分子量通常很少使用分子量调节剂（如叔十二碳硫醇）。苯乙烯在高温悬浮聚合时，温度决定分子量，并且通常认为通过自由基的转移和两个自由基之间的歧化而发生链终止。苯乙烯悬浮聚合的优点为聚合时所放出的反应热比较容易扩散开来被介质带走，所以生产出的聚苯

14、乙烯树脂比老式本体聚合法所生产出的聚苯乙烯耐热度高，总体上克服了反应温度分布范围宽的现象。实质上来说，反应温度分布范围变窄，促使分子量分布范围也变窄，从而提高了聚苯乙烯树脂耐热度。苯乙烯悬浮聚合比本体聚合相飞产品纯净度偏低，是因为它的珠粒表面比较容易黏有悬浮分散剂等残留物，电的性能、光学的性能会受到了影响。此外，悬浮聚合苯乙烯转化率不可能达到100%，剩下的单体被放空一部分，另有5000-6000mg/kg的单体残余在树脂中。如果悬浮剂采用酸洗技术来除去，还会产生更多的化学污染，废单体排空则会污染环境。第一章 绪论第一章 绪论1.1设计依据、指导思想1.1.1设计依据设计所参考和依据:(1)广

15、东石油化工学院毕业设计（论文）任务书（80万吨发泡聚苯乙烯聚合工段工艺设计）(2)湛江新中美化工有限公司聚合岗位操作法(3)化学工业部编制的化工工艺设计施工图内容及深度的统一规定(4)化工设计(5)化工工艺手册(6)石油化工数据手册。1.1.2指导思想本设计的主要指导思想为：(1)保证生产过程安全，采用悬浮聚合工艺，产品质量高；(2)生产过程应用自动化控制，机械化的操作；(3)对于易爆易燃地方，采用了可靠的控制，及设置报警消防设施；(4) 保证达到环保的要求，应用技术成熟的溶液聚合方法，对生产过程中的排放物应通过处理，可以达到环保局的要求；(5)厂房、车间、设备的布置严格按照土建标准，为保证生

16、产正常的运行和操作便利和操作人员的安全为主。1.2厂址的选择本车间建于广东省湛江市霞山区，这里是全国较大的化工基地，水源富足，水质优良，并且原料充裕，便利。同时有铁路和全国各地相连，交通方便。附近蒸汽供比较方便，配备有电厂、动力厂、所需求动力经济合理，特别的是化工区地处湛江市的中北部，湛江的风向经常受到季节变化的影响，风向季节变化是由季风的转换导致，冬半变化的趋势是年盛行偏北风，夏半年变化的趋势是盛行的是偏南风。对市区居民的生活和附近的工农业生产影响较小。该处下游还有污水处理厂，能对工业、生活污水进行几时的处理。在该处建厂是通过仔细考虑，是较为理想的地址。1.3设计地区的自然条件本设计发泡聚苯

17、乙烯车间建设在湛江市霞山区石港路。该地区自然条件如表1-1所示：表1-1 湛江霞山区的自然条件全年的主导风向：南风夏季的主导风向：偏南风年平均的风速：2.75米/秒地震的裂度：7度年平均的降雨量：1654.8mm日最大的降雨量：297.5mm平均的气压：1010mmH最高的气温：38.1最低的气温：3.6平均的相对温度：81.4%1.4车间布置、岗位人员配制1.4.1车间布置本设计的设备布置，既满足了生产实际需要，检修方便，又考虑了设备的安装，节约了空地。布置设备时，既注意远近相结合紧凑又要符合生产工艺及安全的要求，根据安全的需要工艺流程设计生产装置街区，尽可能地缩短装卸物料线。本着满足工艺条

18、件原则，首要确定了关键设备的位置，其它设备则应可能在主要设备的四周，以及利于操作，检修及配管。在厂房里，从一楼到三楼配备走梯。阀门、仪表等部件距地面较接近，以利于手工操作及检修。界区正确，工艺流程保持通畅，安全合理。1.4.2岗位人员配制岗位人员配备：贮存工序每个单位每个班4人，原料配制工序每个班4人，聚合工序每个班8人，后处理工序每个班9人。每的工序分四班二倒，总计100人。1.5节能与环境保护1.5.1节能本设计应用的节能方法：（1）本设计应用悬浮聚合法合成EPS，副反应较少，收率高。（2）合理地布置设备，为减少物料往返输送的次数,尽力地按物料流向布置。（3）为减少了输送设备适当地利用位差

19、，从而节省了部分动力。（4）选择设备，凭借着高效节能原则。（5）设计中加强了对进入装置的电、水、蒸气的计量，为增强能源管理，合理地用电、水、气打下了良好基础。1.5.2环境保护该厂建于湛江市霞山区，该地区冬半年盛行偏北风，夏半年盛行偏南风。对市区居民的生活和附近的工农业生产影响较小。废渣经沉降池处理的凝聚物发性聚苯乙烯悬浮物为主要成份,每年送公司堆埋厂一次处理,排放量为1t/a。各种设备的洗净油和废油经过废液洗涤后,和其它装置燃料油经一起回收后外销。废气主要来自聚合釜和料仓，废气中主要成份为戊烷及苯乙烯的混合物，因为间歇排放，绝对份量比较少，采取了直接排放。同时应有步骤的进行植树，种草，增加了

20、绿化面积。美化了环境的同时也起到了拉低噪声的作用。1.6安全防火1.6.1消防设施地下的消火栓4个，8公斤的干粉27个，127公斤的干粉车一个，1211的灭火器32个。火灾发生后的报警程序及内容：（1）发现火险后立刻进行起初火灾补救。（2）判断火势马上报警，火警：119（3）首先讲清着火单位名称，详细的地址。（4）燃烧的物质简介。（5）火势大小和着火部位、相关的部位。（6）报警人的姓名和报警电话号码。（7）报警后派送人到路口接车。（8）介绍燃烧物性质和火场内部与外围情况。（9）向调度室及车间的领导汇报。1.6.2灭火程序第一套方案是开始火灾补救第二套方案是拨打119报警。第二章 工艺论证第二章

21、 工艺论证2.1工艺原理2.1.1实施方案以苯乙烯为单体，采用低温悬浮聚合一步法生产工艺，水做悬浮介质。这个方法是把苯乙烯的单体、分散剂、引发剂、水、发泡剂及其他助剂一同加入反应釜内,含有发泡剂的树脂颗粒是聚合完成后的产物,经过洗涤、离心分离及干燥,便制得了可发性聚苯乙烯珠粒的产品。12.1.2工艺路线引发剂为有机过氧化物，分散剂为十二烷基苯磺酸钠、羟基磷酸钙，在搅拌的同时，苯乙烯的单体以液滴的形状悬浮在水中，以自由基反应的方式进行聚合反应，聚合到稳定状态后加入发泡剂，在一定温度压力下发泡剂就会能渗入到珠粒内，这时珠粒进一步聚合，便得到了发泡聚苯乙烯的粒子，历经洗涤、干燥、筛分和称重后，得到产

22、物。把包含发泡剂的聚苯乙烯珠粒的产品, 用蒸气加热中在发泡器中预发泡,在室温下熟化完成后便可提供成型使用。把熟化后的发泡聚苯乙烯颗粒,包装入成型模后,拧紧盖后通入蒸气后加热,等待成型完成后再通过水冷却,便得到制品。22.1.3工艺流程 工艺流程见图2-1图2-1 工艺流程简图2.1.4反应原理总反应式：nCH2=CHCH2-CHn 苯乙烯的自由基聚合过程,主要分成链引发、链增长、链终止这三个阶段。（1）链引发阶段a.引发剂的分解后形成初级了自由基 R:R2R·b.初级的自由基和单体,形成了单体自由基 R·+ CH=CH2R-CH2-CH· （2）链的增长R-CH2

23、-CH·+nCH2=CHR-CH2-CHnCH2-CH· （3）链的终止偶合的终止RCH2-CHnCH2-CH·+RCH2-CHmCH2-CH·RCH2-CHnCH2-CH=CH-CH2 CH-CH2 mR歧化的终止RCH2-CHnCH2-CH·+RCH2-CHmCH2-CH·RCH2-CHnCH2-CH2+R CH2-CHmCH=CH 2.2发泡聚苯乙烯技术工艺比较2.2.1塔式本体聚合技术3塔式经典的反应器为德国法本式的流程。这种老式的塔式本体聚合不利用引发剂，通过热引发聚合，预聚合温度控制范围为80100，转化率的控制范围32%

24、35%，通过连续操作。为了增大反应速度，缩短滞留时间，转化率便可以达到50%，预聚合温度也可以增高到115120，黏度会较大。缺点是从工艺从工程角度分析：过高的转化率，后期反应速率较慢，总的滞留时间过长，反应器里容积效率大大的降低；物料的黏度太大，只可以用逐步升温的方式使其流动，前后的温差相差过大，产物聚合度分布造成加宽。2.2.2添加少量溶剂的单釜连续本体聚合技术苯乙烯本体聚合需添加少量溶剂，一般控制在3%15%的范围内的溶剂量。添加的用苯或乙苯溶剂因为它们能和聚苯乙烯混溶，而且又容易得到,主要目的是降低体系的黏度。由于添加了溶剂，并且转化率较低，因此该工艺设计有脱挥发物装置，循环利用脱除的

25、单体和溶剂。不断改进对脱挥设备结构，如今质量比法本工艺有较大提高，聚合产物中的残留单体含量已经降至较低。2.2.3苯乙烯的悬浮聚合42.2.3.1聚合原理苯乙烯的悬浮聚合的聚合反应是苯乙烯以微珠状分布在介质中进行。苯乙烯在水中的溶解度非常低，水通常被用作悬浮介质，80时只有0.062%。苯乙烯苯乙烯悬浮聚合有低温法和高温法。低温法聚合为8085，如仅靠热引发，要加引发剂，则反应速度加快；高温法在120150聚合，要加一点阻聚剂（或缓聚剂），不加引发剂，避免反应速度太快而发生爆聚8。从动力学观点来看, 可以看成是在小颗粒中进行的本体聚合，苯乙烯的悬浮聚合和本体聚合类似。分散剂和反应历程没有关系。

26、因为苯乙烯的悬浮聚合相似于本体聚合，因而它的分子链的形成也必须经历链引发、链增长、链终止和链转移的过程。苯议席进行低温悬浮聚合时，它的分子量主要决定于引发剂加入量的多少，因为加入了引发剂。调节聚苯乙烯的分子量通常很少使用分子量调节剂（如叔十二碳硫醇）。苯乙烯在高温悬浮聚合时，温度决定分子量，并且通常认为通过自由基的转移和两个自由基之间的歧化而发生链终止。苯乙烯悬浮聚合的优点为聚合时所放出的反应热比较容易扩散开来被介质带走，所以生产出的聚苯乙烯树脂比老式本体聚合法所生产出的聚苯乙烯耐热度高，总体上克服了反应温度分布范围宽的现象。实质上来说，反应温度分布范围变窄，促使分子量分布范围也变窄，从而提高

27、了聚苯乙烯树脂耐热度。苯乙烯悬浮聚合比本体聚合相飞产品纯净度偏低，是因为它的珠粒表面比较容易黏有悬浮分散剂等残留物，电的性能、光学的性能会受到了影响。此外，悬浮聚合苯乙烯转化率不可能达到100%，剩下的单体被放空一部分，另有5000-6000mg/kg的单体残余在树脂中。如果悬浮剂采用酸洗技术来除去，还会产生更多的化学污染，废单体排空则会污染环境。2.2.4苯乙烯种子法悬浮聚合在聚合开始前，种子悬浮聚合工艺，向体系中注入一定量的聚苯乙烯颗粒作为种子，在悬浮聚合的过程中种子颗粒不断增大，最终得到产品。这个方法由日本积水化成公司最早提出，随后日本钟渊、三菱油化也相继进行了研究，申请了一系列的专利。

28、根据这个专利介绍，比例可达90%以上产品中某一粒径级分。黏度较大的单体的溶胀在种子颗粒，种子聚合的时候不容易分散，单体小液滴则经过碰撞逐步加入种子颗粒中，因此只剩下种子颗粒，并且匀称长大，直至到硬化。所以种子聚合产物的粒径均匀，可以随意通过改变种子的粒度以及加入量，调节产物的粒子直径。2.3发泡聚苯乙烯生产工艺2.3.1一步法聚合工艺2.3.1.1技术原理一步法是将引发剂，分散剂、水、发泡剂、其他助剂和苯乙烯单体一起添加入反应釜进行聚合，发泡剂融入到树脂颗粒，经洗涤、离心分离及干燥，得到EPS珠粒产品。为了避免发泡剂对聚合反应的抑制影响，一般应该在聚合的转化率达90以上时添加入发泡剂。二步法是

29、把苯乙烯聚合成为一定粒度的P S珠粒，经分级过筛后，重新再加乳化剂、水、发泡剂和其他助剂，在浸溃釜内加热浸溃，所以此法又称为后浸渍法。2.3.2二步法聚合工艺2.3.2.1技术原理二步法工艺是混合PS、苯乙烯、软水和分散剂，经计量槽后加入到聚合釜内，加入部分助剂、引发剂后在适当的条件下进行聚合生成PS粒料并且干燥直至含23%的水分含量。然后把拟进行浸渍的PS粒料料，不断搅拌的条件中用旋风加料器或且人工送往含一定分散剂及发泡剂（如戊烷）的釜里，在适宜的温度及压力下浸渍23小时，最后获得EPS。2.3.3一步法工艺与二步法工艺的比较5一步法工艺的优点是具有流程短、工艺简单和投资费用少，在降低消耗能

30、源和节省能耗方面都比二步法优越，但是产品分子量相对较低，并且因为聚合工序和浸溃在同一过程中同时发生，难免会产生一部分发泡剂的粉状物体，处理起来比较麻烦。二步法的生产工艺因为聚合完成后就应对聚合物颗粒进行了分级，再会根据不同的粒经按不同的工序浸渍，所以得到的EPS珠粒质量比较好，与此同时还可避免产生含发泡剂粉状物体，不用进一步处理，但是二步法工艺生产投资费用较高、流程较长、且生产过程能耗较大，产品的成本较高。一步法与二步法比较仍旧是利多弊少，特别是在经济上优势极大， 所以目前国外生产EPS应用一步浸渍法较为普遍。 表2-1一步法、 二步法生产 EPS条件的比较项目一步法二步法EPS的成品质量粒径

31、分布不均匀、较宽粒径分布较窄 ，粒子均匀工艺条件工艺要求严格，能耗少，流程短能耗较大，流程长，工艺要求相对较低，易操作技术经济一次性投资额较高，生产的自动化程度高，易集中控制，人工的操作少一次性投入量较低 ，自动化程度较低，人工操作繁多生产灵活性因发泡剂易挥发，故仓储时间短市场适应性差，设备利用率差中间产物PS可以作为产品出售，同时可生产其他品种，市场适应性较强2.4可发性聚苯乙烯基本性能EPS的绝热性能及力学保护性能是最优的，最初应用于建筑和包装领域，在建筑领域的作用，例如地板下或且墙上的隔热材料，都能得益于其优秀的绝热性能，并且作为易碎电子产品包装的材料，应该需要强的力学（冲击）保护的特性

32、。EPS越来越多的用于食品运输和包装（鱼、水果和蔬菜），在这方面，力学性能和绝热性能都起重要的作用6。2.4.1力学性能EP泡沫塑料闭孔结构内含98%的气体可以可以有效吸收瞬间冲击带来的能量，使其通过改变和恢复形状来缓冲冲击，这一过程，提供极好的防护（参见表2-2） 表2-2不同密度的EPS泡沫塑料物理性质（来源：BASF）密度/gcm-315254050拉伸强度/kpa200350600750弯曲强度/kpa200400700900压缩10%的压应力/kpa90180320400EPS泡沫塑料没有吸湿性，但会吸收很少量的水，不过学性能不会受到湿气的影响。2.4.2绝热性能除了真空，空气是成本

33、最低的绝热介质，最为简单，薄空气层具有非常低下的传热性能。但是，对包装货物的材料，需要形成外封壳，仅仅依靠空气作为绝热介质并不能是实用的。EPS具有优良的绝热性，因为其含许多细微气泡的闭孔结构。在这种情况下EPS是较为理想的包装材料。因为其内在的性质，EPS泡沫塑料是不会直接影响其他物质，例如食品。应注意的是EPS泡沫塑料在非常低的密度下（1015 gcm3）具有比较大的导热性，伴随着密度的增加渐渐下降，密度在12750 gcm3时具有最好的绝热性能，导热性随密度继续增加而增加（参见表2-3）表2-3 不同密度的EPS泡沫塑料热性能（来源：BASF）密度/gcm-31020405060导热率/

34、Wm-1K-10.0430.0350.0330.0330.0342.4.3化学性能EPS的化学性能随化学药剂的影响变化比较大。长时间地接触皂液、盐水、漂白剂和大多数稀酸溶液其性能不会受影响，但多种有机溶剂会很明显的影响其性能。7EPS泡沫塑料和其他聚合物类似，曝露在紫外线下长时间后，其性能会有很大变化。但考虑到使用期限较短，作为包装材料时，其影响不是很重要；而作为建筑材料使用时，曝露在紫外线下的可能性较小，使用寿命虽然较长，所以这一影响也不是太重要。EPS不会受霉菌侵蚀，对动物没有营养价值，而且不会分解出其他任何污染地下水的水溶物。第三章 聚合车间工艺流程第三章 聚合车间工艺流程3.1本岗位管

35、理范围和任务3.1.1岗位管理范围及任务3.1.1.1管理范围（1）从苯乙烯贮罐(V-101)出口阀送达聚合釜(R-201/2/3/50)出料阀为止.（2）从戊烷贮罐(V-102)出口阀送达聚合釜(R-201/2/3/50)出料阀为止.（3）脱盐水从进入界区开后，达聚合釜(R-201/2/3/50)出料阀时为止低压的蒸汽、工业水从进入界区开始达到聚合釜(R-201/2/3/50)夹套排放阀即可。（4）自仪表空气、氮气从进入界区开始直至进入聚合釜(R-201/2/3/50)入口法兰处时为止。3.1.2岗位任务本岗位任务是应用聚合工艺低温悬浮，以合格标准的苯乙烯单体作为主要原料，生产出质量合格的可

36、发性聚苯乙烯产品。3.2生产原理及工艺流程3.2.1生产原理用十二烷基苯磺酸钠、羟基磷酸钙作为分散剂，在搅拌作用下，以有机过氧化物作为引发剂，按自由基反应历程进行聚合反应，苯乙烯单体以液滴的形态悬浮在水里，聚合到稳定时间后再放入发泡剂，发泡剂会在规定温度压力下渗入直珠粒内，与此同时珠粒进一步聚合，最后生产出合格EPS产品粒子。3.2.2生产流程用到的脱盐水贮存于工艺水槽(V-103)中，表(FQC-103)的控制作用下，用泵(P-103)定量通入聚合釜(R-201/2/3/50)中。开动搅拌到设定的转速62转、频率41Hz，依次序加入HAP、SDBS、DSP。贮存于V-101中的苯乙稀在表(F

37、QC-101)控制下，用泵P-101定量打入釜(R-201/2/3/50)中。普通型号EPS在步骤后，一起加入SN、CP-O2、DCP、BPO、甲苯(如果有回溶料则同时加入)。开动蒸汽一直升温到88时开始计时。90恒定一定温度。这时计时1h加入KPS。90恒温期间观察现象，控制粒径。粒子沉降时重新时，补水至正常液位，50分钟加入第二批HAP，封取样孔盖，并放空。1h时加戊烷，用127分钟加完，再开蒸汽升温至96后，闭蒸汽。直到升温3h后到115121后恒温浸渍，过6小时127分钟后降温至40以下出料至水洗釜(V-201/2/3/50/50)中。IF-EPS在步骤之后，再加入SN和HBCD。打开

38、蒸汽升温，直至温度升到65添加CP-O2、DCP、BPO，把温度升到88计时开始，恒温88-91计时1小时加入KPS，在恒温期间观看察现象，控制粒子直径(加HAP或轻质CaC03)，粒子下沉时重新计时(如国时间在4h之内，则在4h后重新计时)1h加127min加第二批HAP或TCP，封取样孔盖，关放空。1h加40min加戊烷，用127min加完，2h加10min开汽升温至115-121恒温浸渍，增加温度过程用1h加127分，然后7h加10min降温至40以下出料至水洗釜(V-201/2/3/50)中。3.2.2.1开车前的准备工作（1）停车过后, 准备开车前的工作（2）对检修后的设备、管线、阀

39、门、管件等进行全面检查核对，对新更换的管线要进行吹扫。（3）进行设备及管线的综合性气密捡验，检查法兰、阀门、液面计以及其它的连接部位，有无泄漏现象。综合气密性试验应在高于操作压力，小于安全阀起跳压力下进行。（4）对电气设备照明等具备送电条件的可送电试运行并进行检查，对各种仪器、仪表、调节阀、电动阀进行全面的检查、调校、试用。（5）配备消防器材，对消防设置进行试用，并进行安全检查。（6）参照机泵使用说明书，开始进行联锁试验，对具备试运行条件的机泵进行试运转。（7）检查公用工程情况，应符合生产工艺要求且保证供应。（8）为满足开车要求，所有助剂及原料应经分析合格。（9）本岗位操作人员需进行工艺、安全

40、培训。待考试合格后，做好上岗准备。（10）了解生产任务，如产品类型，开车时间等。（11）操作工劳保用具配戴齐全，确保安全开车。（12）必须准备好本岗位操作记录和工器具。3.2.2.2短期停车后，开车前的准备工作（1）确认阀门的状态是否正确，检查有关管线是否通畅。（2）公用工程及动力系统是否正常。（3）聚合釜是否具备开车条件。（4）安全设置检查并确认。（5）了解生产任务，如开车时间、产品类型等。（6）为了满足开车要求，所有助剂及原料经分析合格。（7）准备好岗位记录和工器具。3.2.2.3正常停车后，正常开车。（1）打开脱盐水总管线上的阀门, 然后稍放水直水流变清为止，打开压力表阀。（2）打开蒸汽

41、总管线上的阀门,并从倒淋排凝液,将压力阀打开。（3）将工业水总管线上的阀门打开，并稍放水至水流变清为止，打开压力表阀。（4）告知动力车间设备送电给本岗位。（5）打开苯乙烯贮罐(V-101)的罐底阀。（6）打开戊烷贮罐(V-102)底阀。（7）通过手动盘车查看戊烷泵，工艺水泵，苯乙烯泵，正常后，打开各泵入口阀，再试车，检查正常后，便将戊烷泵、工艺水泵、苯乙烯泵全开，将工艺水泵、苯乙烯，戊烷泵泵现场操作开关调定在“远程”。（8）打开调节阀TRC101/2/3/50前后的阀门，关严副线上的阀门。（9）打开调节阀FQC-101、FQC-102前后的阀门，关严副线上的阀门。（10）检查当班原料是否备齐，

42、并按工艺配方分别复称核对。（11）冲洗将要投料的釜,仔细检查釜底阀关紧是否,还有两个釜的苯乙烯,工艺水,戊烷进料阀门的严密情况。（12）将聚合釜机械密封降温水进水阀打开,机密封降温水出口阀打开。3.2.2.4正常操作1正常开车生产普通型EPS时的步骤（1）投脱盐水确认其它两釜的脱盐水入釜阀门已关严，打开将要投料的脱盐水入釜阀门。按表FQC-103的启动键，启动脱盐水泵，向釜内脱盐水，每当水投至设定值时，自动关闭调节阀，接着脱盐泵自动停止，确认底阀无泄漏，关闭脱盐水入口阀。（2）确定减速机油位充足后开动机械密封降温水阀，启动减速机油泵，然后启动搅拌，设定频率为41Hz(62r/min)。（3）投

43、入计量的HAP、SDBS、DCP到釜内。（4）投苯乙烯。确认已关严其它釜的苯乙稀入釜阀门，打开将要投料的苯乙稀入釜阀门，开动表FQC-101的启动键，启动苯乙稀泵，将苯乙稀打入釜中，当苯乙烯投到到设定值时，自动关闭气动调节阀，再到苯乙烯泵自动关闭，把苯乙稀入口阀关闭。（5）投入计量好的DCP、SN、BPO、甲苯、Cp-O2到釜里(如果有回溶料，这时同时加入）。成核剂，膨润土；搅动10分钟，加入第一批NaAc料。（6）关闭夹套溢流阀，拧开夹套放水阀，拧开进夹套的蒸气阀，吹扫夹套残液，当夹套通畅后，关闭夹套放水阀，开始升温。（7）温度升到88开始计时，调节TRC-101/2/3/50的开度使夹套中

44、的冷却水量维持釜内90±1保持恒温。（8）在计时“0”时后60分钟投加KPS，投完KPS后，操作工要定期取样(每5分钟)观测反应情况。（9）一般情况下，在计时150分钟进入到反应高峰期，这个阶段，操作工要观测反应情况和变频器电流变化情况，频繁取样，控制好釜温，如果粒子增长过快，则要及时补加HAP，保证悬浮稳定，反之则要补加适量轻质碳酸钙。（10）待粒子下沉后，重新计时（11）在重新计时后50分钟后，添加入第二批HAP，补水至正常液位，封取样孔盖，关放空。（12）重新计时后60分钟打开将要浸渍的釜的戊烷入釜阀门，投戊烷，而且确认其余釜戊烷入釜阀门关严。启动戊烷泵(P-102)，打开表F

45、QC-102的启动键，向釜内打戊烷，戊烷加入要均匀，加入时要密切注视流量计数值的变化，用127分钟将规定好的戊烷量均匀地打入到釜内，同保证釜内压力少于0.62Mpa，这个阶段要仔细观察电流变化(电流突然升高，说明釜内有异常，暂缓加入戊烷或降低加入速度)。当观察到流量计的示值到设定值时，戊烷泵会自动停止，戊烷调节阀自动关闭，。（13）重新计时90分钟后，开汽升温至96，关闭汽自然升温。（14）重新计时180分钟后，开汽升温至120，恒温后浸渍完成。（15）重新计时390分钟后，全部打开夹套冷却水到出口阀及入口阀，给釜降温。直至40以下，泄尽余压，缓慢打开放空阀，打开取样孔，通知后处理岗位出料。3

46、.3产品规格、原料及公用工程条件3.3.1产品规格设计年产80万吨可发性聚苯乙烯装置,以生产普通型“R”和阴燃型“F”两个品种八个品级的产品。鉴于国家规定的产品规格，考虑到用户的要求和经济衡算，其产品指标如表3-1所示：表3-1产品指标一览表品种及牌号LR(101.201.1271.401)外观松散、白色或无色的小珠粒比重1.05粒子直径1.8-0.4mm相对密度550-650kg/m3发汽剂含量，%5.0残留苯乙烯,%0.127含水量,%0.5相对粘度1.8-2.1颗粒筛析%90注: R代表普通型,F代表阴燃型3.3.2生产方式及规模根据实际经济分析，对工厂的实际生产作如下选择：操作方式：连

47、续操作 产品名称：可发性聚苯乙烯年生产量：80万吨/年 年工作日：7200小时 生产量：110吨/时 年生产天数：300天3.3.3原料3.3.3.1原材料规格表3-2 原料规格一览序号原材料名称代号控制项目名称及指标用途1苯乙烯ST外观:无色透明液 杂机械杂质无游离水份纯度：99.6%聚合物:50ppmTBC:50ppm反应单体续表3-2序号原材料名称代号控制项目名称及指标用途2过氧化苯甲酰BPO外观:白色结晶粉沫纯度：干基98%(m/m)水份: 25-1275活性氧量(干基)% 6.50低温引发剂3过氧化苯甲酸叔丁酯Cp-O2引发剂“C”含量：95%叔丁基过氧化氢含量(TBHP)1%铁含量

48、：5ppm比重d4 25:1.035-1.045折光指数n25:1.495-1.50高温引发剂4羟基磷酸钙HAP分散剂5十二烷基苯磺酸钠SDBS试剂级助分散剂6磷酸氢二钠DSP7涂层剂外观:细白粉未,无团块粒径:200目通过95%以上8戊烷C50C4: 4%正.异戊烷含量94%C6: 2%环烷烃: 0.1%苯:0.1%发泡剂9过氧化二异丙苯DCP外观:无色或白色结晶粉末纯度：96%总挥发物%0.4交联剂高温引发剂10六溴环十二烷HBCD水份及挥发份%2.0阻燃剂11成核剂SN密度g/cm3 :0.93粘度cps :45012过硫酸钾KPS稳定3.3.4公用工程3.3.4.1动力规格表3-3 蒸

49、汽名称来源压力(Mpa)温度() 低压蒸汽本公司0.5-0.9210-2127表3-4 水名称来源压力(Mpa)温度()脱盐水本公司0.2-0.421循环水本公司0.2-0.631工业水本公司0.2-0.631表3-5 电名称来源参数动力电电修车间交流380v照明电电修车间交流220v仪表电源电修车间交流110安全灯电源电修车间交流36v表3-6 气名称来源压力(Mpa)露点()其它氮气厂内管道0.8-1.4-40纯度99%wt仪表空气厂内管道0.49±0.05-40无尘无油3.3.5工艺控制条件表3-7 LR-EPS牌号的标准操作条件一览表序号操作控制项目工艺条件LR-EPS仪表位

50、号1BPO、DCP、CPO2加入温度常温TRC101-150TR101-1502聚合阶段温度压力MpaPI101-150PI101-150时间3浸渍阶段温度TRC101-150TR101-150TRC101-150TR101-150压力MpaPI101-150PI101-150时间h(含升温)54出料温度40TRC201-250TR201-2505戊烷加入时间min127-456X-201入口温度39±2TIC2037E-201出口风温90TIC2048涂层剂用量/千分3-49包装净重kg25±0.1仪表测量及控制一览表见附录A工艺设备选择聚合工段设备型号选择见附录第四章

51、技术经济分析第四章 技术经济分析4.1原料消耗定额查有关资料得到各原料消耗定额见表4-1：8表4-1 原料消耗定额序号物质名称消耗定额（t/a）价格（元/t）原料费用(万元)1苯乙烯745840.16880005966722戊烷62590.889200575843BPO1461.9521600023394Cp-O2596.5682300013725分散剂1323.30460007944.2生产成本1.原料计算苯乙烯：1759057×424×8000/1000=596672万元/年戊烷：147620×424×9200/1000=57584万元/年BPO：3

52、448×424×16000/1000=2339万元/年Cp-O2：1407×424×23000/1000=1372万元分散剂：3121×424×6000/1000=794万元其他费用：10000×50=50万元/年总费用：596672+57584+2339+1372+794+50=658761万元/年2.车间费用：总费用×10%=65876万元/年3.工人工资:5×100=500万元/年4.水电气费用：总费用×5%=32938万元/年5.总成本：总费用+车间费用+工人工资+水电费=658761+

53、65876+500+32938=758075万元/年4.3盈亏平衡盈亏计算如下所示：1.销售收入：800000×1.48=1184000万元/年2.税金：1040000×0.17=176800万元/年3.利润：1184000-176800-758075=249125万元/年4.回收期758075249125=3.04年5. 税后内部收益率：249125/1184000=21.04%由资料得知，流动资金额=销售收入流动资金率×年销售收入我国化工行业销售收入流动资金率一般取15%25%,按25%计算得6.流动资金为1184000×25%=296000万元流动资金率占固定资产投资一般为12%20%，按20%计算7.固定资产为：29600020%=1480000万元建设项目总投资=流动资金+固定资产=296000+1480000=1776000万元8.投资利润率：2491251776000=14.03%查表化工及相