年产08万吨发泡聚苯乙烯聚合工段工艺设计设计

1、年产08万吨发泡聚苯乙烯聚合工段工艺设计设计万吨发泡聚苯乙烯聚合工段工艺设计化工与材料工程学院毕业设计 年产万吨发泡聚苯乙烯聚合工段工艺设计Annual production capacity of 8,000 tons of expanded polystyrene polymerization process design section学生悸轧组盈焰扳嫡虫胜悦怨钓热盛捡霹澄破渣笼氓不颖崇橱挎蚕坤羹孔扼妖阀容般厌趋芋格吧仅云蚂迂骋扶球掩抚筹扑推炽冬扔崖做焊稚呐发仆坯充彻虱伪因兑艰疏籽隧折茸赎柒试院冶壬甭毅琼茨呈磋腿薄香姿逞闰千木拄虱兜蛙数斧姆玫孰址聂冒翻窖汀匆魂莱淆妊饲届皿烛捌鸽椿楔老眨拥

2、余裔彦屑玲肥篇漆示锻昧欣俐卓霞弊赏倪侦倍卞盅沁外匿熊仪逃乙猴臀铆哨楔酋万葫灵净丸夯楔缕痰锡锨糯谜癸隐肄篡助诀柞敦闲铺嗜史迂劫戳溅麦庞梨在冻囱膘轨写趣散屿粉彻夹能冉陋儡鼎躯煌籍俯疽萧图潦租倦奢晦释渝江勘痹拎糖盲愧噪誊涌英脆慌利瘦叙和偷帝也溢妥咕拒拖栅侵铱变愚低哀年产08万吨发泡聚苯乙烯聚合工段工艺设计设计容嚣衡施香卢灰聋瓣贡碎横热啡痛迸娃重湃兢佯候存毕击陕癸撅咯斤梅局失聚起霖啦金钠求库奠漆调画甘秤刨冕罚厩帐氓枝靡烬乃蚂凑褒运饺绳捏叔绢刚狞吴佳桐黎蟹蛰虫螟舜傣惭邢浓篱缎晰胀鼻刮猴弊扰豺霄股叠沦愿宇洲宿冉曼藤泰顺趾游尤玲幌佩娟睦脐那内的准诈恫腑旺北腿咎考境大蔗妹摈萍柿迪呢美莫黄着涂券力岸郭韩靖入都剖

3、汇倍澡爪喂凿右织误醚皇吵蛊阜玩政言担荒惯锄慢霸革凰盎膝讹锐紫沛剑鉴永亏优深量撰垛杜蘸剔冯拷郎夸盗仁施属聊擒升瑞蚁思蒋夕歼通蜘盟蚌拴逃篓奔罩栓暗酚馒桐魁耪逮咀月迎孺恍稻辟害付痉室由烧眺陪暖浪趟矩苏潞锗慨赢丫暇肤斤讼炭零化工与材料工程学院毕业设计 年产万吨发泡聚苯乙烯聚合工段工艺设计Annual production capacity of 8,000 tons of expanded polystyrene polymerization process design section学生学号学生姓名专业班级指导教师联合指导教师完成日期吉林化工学院Jilin Institute of Chemica

4、l Technology43独 创 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，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。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）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。本声明的法律后果由本人承担。  作者签名: 二一年九月二十日 毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、

5、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定） 作者签名: 二一年九月二十日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。可发性PS可被加工成低密度（07100ibft3）的泡沫塑料剂品。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

6、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、发泡剂和其他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；在此基础上对聚合工段进行物料衡算、热量衡算、设备选型计算，绘制了带控制点的流程图、平面布置图及配管图，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AbstractExpandable Polystyrene (Expandable PolyStyrene, referred to as EPS) commonly known as the Depar

7、tment of polystyrene and styrene copolymer is a resin with the physical blowing agent and other additives mixture. EPS can be processed into low-density goods of the foam agent. The most common is to be made of polystyrene with n-pentane as a blowing agent aggregates of transparent PS. The design fo

8、r the annual production capacity of 8,000 tons can be made of polystyrene polymerization process design section, the reaction mechanism is free radical polymerization, suspension polymerization process used to styrene as monomer, water suspension medium done using one-step production of low-temperat

9、ure suspension polymerization process. This method is a styrene monomer, initiator, dispersing agent, water, blowing agent and other 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

10、 polystyrene beads products; in this section based on the polymer material balance, heat balance, equipment selection, the mapping of 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：Expandabl

11、e PolyStyrene；Suspension Technique;Craft calculation；Technological design目录摘要IAbstractII第1篇 设计说明书1第 1 章 绪论1 设计依据、指导思想1 设计依据1 指导思想1 厂址的选择1 设计地区的自然条件2 车间布置、岗位人员配制2 车间布置2 岗位人员配制2 节能与环境保护2 节能2 环境保护3 安全防火3 消防设施3 灭火程序4第 2 章 工艺论证5 工艺原理5 实施方案5 工艺路线5 工艺流程5 反应原理5 发泡聚苯乙烯技术工艺比较6 塔式本体聚合技术6 添加少量溶剂的单釜连续本体聚合技术7 苯乙烯

12、的悬浮聚合7 苯乙烯种子法悬浮聚合7 发泡聚苯乙烯生产工艺8 一步法聚合工艺8 二步法聚合工艺8 一步法工艺与二步法工艺的比较8 可发性聚苯乙烯基本性能9 力学性能9 绝热性能9 化学性能10第 3 章 聚合车间工艺流程11 本岗位管理范围及任务11 岗位管理范围及任务11 岗位任务11 生产原理及工艺流程11 生产原理11 生产流程11 产品规格、原料及公用工程条件14 产品规格14 生产方式及规模15 原料15 公用工程16 工艺控制条件17 仪表测量及控制一览表18 工艺设备选择18 聚合工段设备型号选择18第 4 章 技术经济分析19 原料消耗定额19 生产成本19 盈亏平衡20第2篇

13、 工艺设计计算21第 5 章 设计基础21 聚合工艺介绍21 聚合工段工艺过程叙述921第 6 章 物料衡算22 计算依据22 聚合工段物料衡算22 进料阶段22 出料阶段23第 7 章 聚合工段热量衡算25第 8 章 设备计算29 聚合釜的设计29 聚合基本数据29 聚合釜容积确定29 聚合釜的选型原则29 釜的选择29 聚合釜搅拌器的设计30 泵的设计33 计算依据33 管内流速的计算33 直管阻力和局部阻力损失的计算33 确定泵轴功率34 泵的选型34 换热器的设计35 设计依据：35 计算总传热系数35 计算传热面积36 工艺结构尺寸36结论38参 考 文 献39附录A 仪表测量及控制

14、一览表40附录B 设备一览41致谢44第1篇 设计说明书第 1 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)吉林化工学院毕业设计（论文）任务书（万吨发泡聚苯乙烯聚合工段工艺设计）(2)吉林市龙山化工厂聚合岗位操作法(3)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(4)化工工艺手册(5)化工设计(6)石油化工数据手册。1.1.2 指导思想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，

15、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。1.2 厂址的选择本车间建于吉林市江北化工区，这里是全国最大的化工基地，地处松花江畔，水源充足，水质优良，且原料充足，便利。同时有铁路与全国各地相连，交通便利。附近有动力厂、电厂，所需动力，蒸汽供应方便，经济合理，特别是化工区地处吉林市的东北部，而该地区的主导风向为西南、西北风，对市区居民的生活及附近的工农业生产均无影响。该处的下游还有污水处理厂，能将工业、生活污水进行有效的处理。综合考虑，于该处建厂，地址最为理想。1.3 设计地区的

16、自然条件本设计的发泡聚苯乙烯车间建在吉林市江北区原吉化有机合成厂旧址。该地区的自然条件如表1-1所示：表1-1 吉林地区的自然条件土壤最大冻土深度：米土壤设计冻土深度：米全年主导风向：西南风夏季主导风向：东南风年平均风速：米/秒地震裂度：7度年平均降雨量：毫米日最大降雨量：毫米平均气压：最高气温：最低气温：-38平均相对温度：71%最大降雪量：420毫米水温：151.4 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，又考虑了设备的安装，检修方便，节约空地。布置设备时，注意远近相结合既紧凑又要符合生产工艺和安全要求，生产装置街区根据工艺流程和安全的需要，尽可能

17、缩短装卸物料线。本着满足工艺条件的原则，首先确定关键设备的位置，其它设备则尽可能在主要设备的四周，以利于操作，检修和配管。在厂房内，从一楼到三楼配有走梯。阀门、仪表等部件距地面较近，以利于手工操作和检修。界区明确，工艺流程通畅，安全合理。1.4.2 岗位人员配制岗位人员配制：单体贮存工序每班1人，溶液配制工序每班1人，聚合工序每班2人，后处理工序每班2人。每工序分四班人三班倒，总计24人。1.5 节能与环境保护1.5.1 节能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。（2）合理进行设备布置，尽力按物料流向布置，减少物料往返输送次数。（3）适当利用位差，物料靠

18、重力输送，而减少输送设备，节约部分动力。（4）选择设备时，凭着高效节能的原则。（5）设计中加强了对进入装置的水、电、蒸气的计量，为加强能源管理，合理用电、水、气打下良好基础。1.5.2 环境保护该厂建于吉林市东北部的江北化工区，该地区的主导风向为西南、西北风，对市区居民的生活及附近的工农业生产均无影响。废渣经沉降池处理的凝聚物主要成份为可发性聚苯乙烯悬浮物,每年清理一次,送公司堆埋厂统一处理,排放量为1t/a。废液洗涤各类设备的洗净油及废油,经集中回收并入其它装置的燃料油中外销。废气主要来自聚合釜及料仓，废气中主要成份为苯乙烯和戊烷的混合物，因为间歇排放，绝对量比较少，采取直接排放。同时应有步

19、骤地进行植树，种草，增加绿化面积。美化环境的同时也起到了降低噪声的作用。1.6 安全防火1.6.1 消防设施地下消火栓4个，8公斤干粉27个，30公斤干粉车一个，1211灭火器32个。火灾发生后报警程序和内容：（1）发现火险后进行起初火灾补救。（2）判断火势即刻报警，火警：119（3）首先讲清起火单位名称，详细地址。（4）燃烧物质简介。（5）火势大小及着火部位、相关部位。（6）报警人姓名及报警电话号码。（7）报警后派人到路口接车。（8）介绍燃烧物性质及火场内部与外围情况。（9）向调度室和车间领导汇报。1.6.2 灭火程序第一套方案是起初火灾补救第二套方案是报警。第 2 章 工艺论证2.1 工艺

20、原理2.1.1 实施方案以苯乙烯为单体，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、发泡剂和其他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。12.1.2 工艺路线以羟基磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠为分散剂，以有机过氧化物为引发剂，在搅拌作用下，苯乙烯单体以液滴的形式悬浮于水中，按自由基反应历程进行聚合反应，聚合到稳定时间后加入发泡剂，发泡剂在一定温度压力下渗透到珠粒内，同时珠粒进一步聚合，得到EPS粒子，产物经洗涤、干燥、筛分、称重。把含有发泡剂的聚苯乙烯珠粒,在发泡器中预发泡(用蒸气加热),在室

21、温下熟化后即可供成型使用。将熟化后的发泡聚苯乙烯颗粒料,装入成型模中,上紧盖后通入蒸气加热,待成型后再通入水冷却,即得到制品。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 苯乙烯的聚合属于自由基聚合,主要分为链引发、链增长、链终止三个阶段。（1）链引发a.引发剂分解,形成初级自由基 R:R2R·b.初级自由基与单体,形成单体自由基 R·+ CH=CH2R-CH2-CH· （2）链增长R-CH2-CH·+nCH2=CHR-CH2-CHnCH2-CH· （3）链终止偶合终

22、止RCH2-CHnCH2-CH·+RCH2-CHmCH2-CH·RCH2-CHnCH2-CH=CH-CH2 CH-CH2 mR歧化终止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经典的塔式反应器是德国法本式流程。这种老式的塔式本体聚合不使用引发剂，通过热引发聚合，预聚合温度为80100，转化率控制在32%35%，连续操作。为了提高反应速度，缩短停留时间，预聚合温度也可提高到115120，转化率可达50%，黏度较大。

23、从工程角度分析，该工艺还有以下缺点：转化率过高，后期反应速率很慢，总的停留时间太长，反应器的容积效率大大降低；物料黏度过大，只能用逐步升温的方式使之流动，前后温差太大，造成产物聚合度分布加宽。2.2.2 添加少量溶剂的单釜连续本体聚合技术添加少量溶剂的苯乙烯本体聚合，溶剂量通常控制在3%15%范围内。添加溶剂的主要目的是降低体系的黏度。溶剂通常只选用苯或乙苯，因为它们能和聚苯乙烯混溶，而且又容易得到。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，脱除的单体和溶剂循环使用。通过对脱挥设备结构的不断改进，如今聚合产物中的残余单体含量已降至很低，质量比法本工艺有很大提高。2.2.3

24、苯乙烯的悬浮聚合42.2.3.1 聚合原理苯乙烯的悬浮聚合是苯乙烯以微珠状分散在介质中进行的聚合反应。水通常被用作悬浮介质，苯乙烯在水中的溶解度非常低，80时仅为%。苯乙烯苯乙烯悬浮聚合的温度，有高低之分。低温法在8085聚合，如仅靠热引发，则反应速度很慢，因此要加引发剂；高温法在120150聚合，不加引发剂，反而要加一点阻聚剂（或缓聚剂），避免反应速度过快而产生爆聚8。从动力学观点来看,苯乙烯的悬浮聚合和本体聚合相似,可以看成是在小颗粒中进行的本体聚合。分散剂与反应历程无关。由于苯乙烯的悬浮聚合和本体聚合相似，所以它的分子链的形成也经历链引发、链增长、链终止和链转移的历程。苯议席进行低温悬浮

25、聚合时，由于加入了引发剂，所以它的分子量主要决定于引发剂加入量的多少。通常很少使用分子量调节剂（如叔十二碳硫醇）来调节 聚苯乙烯的分子量。苯乙烯在高温悬浮聚合时，分子量只取决于温度，而且通常认为链终止主要通过自由基的转移和两个自由基之间的歧化而发生。苯乙烯悬浮聚合的优点是聚合时所放出的反应热容易扩散开来被介质带走，总体上克服了反应温度分布范围宽的现象，因而生产出的聚苯乙烯树脂比老式本体聚合法生产出的聚苯乙烯耐热度高。实质上，反应温度分布范围窄，促使分子量分布范围变窄，从而使得聚苯乙烯树脂耐热度得到提高。苯乙烯悬浮聚合与本体聚合相比的缺点是产品纯净度稍低，因为它的珠粒表面容易黏有悬浮分散剂等残余

26、物，电性能、光学性能会受到影响。另外，悬浮聚合苯乙烯转化率不可能达到100%，剩余的单体有一部分被放空，另有5000-6000mg/kg的单体残留在树脂中。如果采用酸洗技术来除去悬浮剂，还要产生更多的化学污水，废单体放空则会污染环境。2.2.4 苯乙烯种子法悬浮聚合种子悬浮聚合工艺，是在聚合开始前，向体系中加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长大，得到最终产品。这种方法最早由日本积水化成公司提出，随后日本钟渊和三菱油化也相继进行了研究，申请了一系列专利。根据专利介绍，产品中某一粒径级分的比例可达90%以上。种子聚合时，溶胀了单体的种子颗粒黏度较大，不易分散，而单体小

27、液滴则通过碰撞逐步并入种子颗粒中，结果仅剩下种子颗粒，并均匀长大，直至硬化。因此种子聚合产物的粒径均匀，而且可任意通过改变种子的粒度和加入量，来调节产物的粒径。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苯乙烯单体、引发剂，分散剂、水、发泡剂和其他助剂一起加入反应釜聚合，得含发泡剂的树脂颗粒，经洗涤、离心分离和干燥，制得EPS珠粒产品。为避免发泡剂对聚合反应的阻抑影响，发泡剂一般应在聚合转化率达90以上时加入。二步法是将苯乙烯聚合成一定粒度的P S珠粒，经分级过筛，再重新加水、乳化剂、发 泡剂和其他助剂，于浸溃釜内加热浸溃，故此法又称后浸渍法。2.3

28、.2 二步法聚合工艺2.3.2.1 技术原理二步法工艺是将苯乙烯、PS、软水以及分散剂溶解、混合，经计量槽加入聚合釜内，加入引发剂和部分助剂，在适宜的条件下进行聚合生成PS粒料并干燥至含23%的水分。然后将拟进行浸渍的PS粒料，在不断搅拌的条件下，用旋风加料器或人工送至含一定分散剂和发泡剂（如戊烷）的釜中，在适当的温度和压力下浸渍23小时，以获得EPS。2.3.3 一步法工艺与二步法工艺的比较5一步法工艺具有工艺简单、流程短和投 资费用低的优点，在降低消耗和节约能耗方 面均优于二步法，但产品分子量略低，且由于聚合与浸溃在同一过程中进行，难免产生部分含发泡剂的粉状物，处理起来十分麻烦。二步法生产

29、工艺由于聚合后就对聚合物颗粒进行分级，再根据不同粒经按不同工艺浸渍，故所得EPS珠粒质量较佳，同时还可避免含发泡剂粉状物的产生，不必进一步处理，但二步法工艺生产流程较长，投资费用较高，且生产过程能耗大，产品成本高。一步法虽有缺点，但与二步法比较仍是利多弊少，特别是在经济上占有极大优势， 故目前国外生产EPS较为普遍地应用一步浸渍法。 表2-1一步法、 二步法生产 EPS比较项目一步法二步法EPS成品质量粒径分布较宽，不均匀粒径分布较窄 ，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较高，生产自动化程度高，易集中控制，人工操作少一次性投

30、入较低 ，自动化程度低，人工操作较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品PS可作为产品出售，也可生产其他品种，市场适应性强2.4 可发性聚苯乙烯基本性能EPS最初应用于建筑和包装领域领域，其绝热性能和力学保护性能是最优的，在建筑领域的应用，如地板下或墙壁的隔热材料，都得益于其良好的绝热性，而作为易碎电子产品的包装材料，则需要强的力学（冲击）保护性能。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。62.4.1 力学性能EPS泡沫塑料闭孔结构内含98%的气体可以使其通过改变和恢复形状来缓冲冲击，这一过程可以有效

31、吸收瞬间冲击带来的能量，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泡沫塑料会吸收很少量的水，但没有吸湿性，其力学性能不受湿气的影响。2.4.2 绝热性能除了真空，空气是最简单，成本最低的绝热介质，薄空气层具有非常低的传热性。但是，依靠空气作为绝热介质并不总是实用，对包装货物的材料，需要形成外封壳。EPS含许多细微气泡的闭孔结构，使其具有优良的绝热性。这种情况下EPS是理想的包装材料。

32、由于其内在的性质，EPS泡沫塑料不会直接影响其他物质，比如食品。应注意EPS泡沫塑料在非常低的密度时（1015 gcm3）具有较大的导热性，随着密度的增加而下降，密度在3050 gcm3时具有最佳绝热性能，密度继续增加，导热性又随之增加（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/Wm-1K-12.4.3 化学性能EPS的性能受化学药剂的影响变化比较大。长时间接触盐水、皂液、漂白剂和大多数稀酸溶液而不会影响其性能，但多种有机溶剂会明显影响其性能。7EPS泡沫塑料和其他聚合物一样，长时间曝露在紫外线下，性能会有很大变化。但考

33、虑到作为包装材料时，使用期限较短，这一影响并不重要；作为建筑材料使用时，使用寿命虽然较长，但曝露在紫外线下的可能性较小，故这一影响也不太重要。EPS对动物没有营养价值，不会受霉菌侵蚀，也不会分解出任何污染地下水的水溶物。第 3 章 聚合车间工艺流程3.1 本岗位管理范围及任务3.1.1 岗位管理范围及任务3.1.1.1 管理范围 (1) 自苯乙烯贮罐(V-101)出口阀至聚合釜(R-201/2/3)出料阀为止. (2) 自戊烷贮罐(V-102)出口阀至聚合釜(R-201/2/3)出料阀为止. (3) 脱盐水自进入界区开始至聚合釜(R-201/2/3)出料阀为止 (4) 低压蒸汽、工业水自进入界

34、区开始至聚合釜(R-201/2/3)夹套排放阀为止。 (5) 氮气、仪表空气自进入界区开始至进入聚合釜(R-201/2/3)入口法兰处为止。3.1.2 岗位任务本岗位任务是以合格的苯乙烯单体为主要原料，采用低温悬浮聚合工艺，生产合格的可发性聚苯乙烯产品。3.2 生产原理及工艺流程3.2.1 生产原理以羟基磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠为分散剂，以有机过氧化物为引发剂，在搅拌作用下，苯乙烯单体以液滴的形式悬浮于水中，按自由基反应历程进行聚合反应，聚合到稳定时间后加入发泡剂，发泡剂在一定温度压力下渗透到珠粒内，同时珠粒进一步聚合，生产出合格的EPS粒子。3.2.2 生产流程贮存于工艺水槽(V-103)中

35、的脱盐水在表(FQC-103)的控制下，用泵(P-103)定量打入聚合釜(R-201/2/3)中。启动搅拌至设定转速62转、分41Hz，依次加入HAP、SDBS、DSP。贮存于V-101中的苯乙稀在表(FQC-101)控制下，用泵P-101定量打入釜(R-201/2/3)中。普通型EPS在步骤后，加入SN、CP-O2、DCP、BPO、甲苯(如果有回溶料则同时加入)。开蒸汽升温，温度升到88时开始计时。90恒温。计时1h加入KPS。90恒温期间观察现象，控制粒径。粒子下沉时重新时，50分钟加入第二批HAP，补水至正常液位，封取样孔盖，并放空。1h时加戊烷，用30分钟加完，然后开蒸汽升温至96闭蒸

36、汽。3h时升温至115121恒温浸渍，6小时30分钟后降温至40以下出料至水洗釜(V-201/2/3)中。IF-EPS在步骤后，加入SN、HBCD(如果有回溶料则同时加入)。开蒸汽升温，温度升到65加入CP-O2、DCP、BPO，温度升到88开始计时，恒温88-91计时1小时加入KPS，恒温期间观察现象，控制粒径(加HAP或轻质CaC03)，粒子下沉时重新计时(如下沉时间在4小时之内，则在4小时重新计时)1小时30分钟加第二批HAP或TCP，封取样孔盖，关放空。1小时40分钟加戊烷，用30分钟加完，2小时10分钟开汽升温至115-121恒温浸渍，升温过程用1小时30分，7小时10分降温至40以

37、下出料至水洗釜(V-201/2/3)中。3.2.2.1 开车前的准备工作 (1) 长期停车后,开车前的准备工作 (2) 对检修后的设备、管线、阀门、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试验，并对阀门、法兰、液面计以及其它的连接部位进行检查，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，对具备试运行条件的机泵进

38、行试运转，并进行联锁试验。 (7) 检查公用工程情况，应符合生产工艺要求且保证供应。 (8) 所有助剂及原料应经分析合格，应满足开车要求。 (9) 本岗位操作人员需进行工艺、安全培训。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) 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) 检查有关管线是否通畅，并确认阀门的状态是否正确。 (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，如产品类型，开车时

39、间等。 (6) 所有助剂及原料经分析合格，应满足开车要求。 (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) 将脱盐水总管线上的阀门打开, 并稍放水至水流变清为止，将压力表阀打开。 (2) 将蒸汽总管线上的阀门打开,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，将压力表阀打开。 (4) 通知动力车间给本岗位设备送电。 (5) 将本乙烯贮罐(V-101)罐底阀打开。 (6) 将戊烷贮罐(V-102)底阀打开。 (7) 手动盘车检查工艺水泵，苯乙烯泵，戊烷泵，正常后，打开各泵入口阀，点动试车，正常后，可将工艺水泵、苯乙烯泵

40、，戊烷泵全开，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前后的阀门，关严副线上的阀门。 (9) 打开调节阀FQC-102、FQC-103前后的阀门，关严副线上的阀门。 (10) 检查当班原料是否备齐，并按工艺配方分别复称核对。 (11) 冲洗将要投料的釜,并检查釜底阀是否关紧,另两台釜的苯乙烯,工艺水,戊烷进料阀门是否关严. (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 生产普通型EPS时正常开车步骤 (1) 投脱盐水打开将要投料的脱盐水入釜阀门并确认其它两釜的脱盐水入釜阀门已关严，按表F

41、QC-103的启动键，启动脱盐水泵，将脱盐水打入釜内，当水投至设定值时，调节阀自动关闭，然后脱盐泵自动停止，关闭脱盐水入口阀，确认底阀无泄漏。 (2) 启动减速机油泵，确认减速机油位足够后开启机械密封降温水阀，然后启动搅拌，设定频率为41Hz(62r/min)。 (3) 向釜内投入计量的HAP、SDBS、DCP。 (4) 投苯乙烯。打开将要投料的苯乙稀入釜阀门，并确认其它两釜的苯乙稀入釜阀门已关严，按表FQC-102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，气动调节阀自动关闭，然后苯乙烯泵自动关闭，关闭苯乙稀入口阀。 (5) 向釜内投入计量好的SN、DCP、BPO、甲苯

42、、Cp-O2(如果有回溶料则同时加入）。膨润土，成核剂；搅拌10分钟，投入第一批NaAc。 (6) 打开夹套放水阀，关闭夹套溢流阀，打开进夹套的蒸气阀，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的开度控制夹套的冷却水量保持釜内90±1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分钟进入反应高峰期在这段时期，操作工要频繁取样，观测反应情况和变频器电流变化情况，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

43、，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) 重新计时后50分钟，加第二批HAP，补水至正常液位，封取样孔盖，关放空。 (12) 重新计时后60分钟投戊烷，打开将要浸渍的釜的戊烷入釜阀门，并确认其余两釜戊烷入釜阀门关严。按表FQC-103的启动键，启动戊烷泵(P-102)，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30分钟将规定好的戊烷量均匀地打入到釜内，同时保证釜内压力不得超过，投戊烷过程要注意观察电流变化(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，戊烷调节阀自动关闭，然后戊烷泵会自动停止

44、。 (13) 重新计时后90分钟开汽升温至96闭汽自然升温。 (14) 重新计时后180分钟，开汽升温，120恒温，浸渍。 (15) 重新计时后390分钟全开夹套冷却水入口阀和出口阀，给釜降温。降温至40以下，缓慢打开放空阀，泄尽余压，打开取样孔，通知后处理岗位出料。3.3 产品规格、原料及公用工程条件3.3.1 产品规格本装置设计年产8000吨可发性聚苯乙烯,可生产普通型“R”、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()外观松散、白色或无色的小珠粒比重粒子直径相对密度550-650

45、kg/m3发汽剂含量，%残留苯乙烯,%含水量,%相对粘度颗粒筛析%901)注:L代表龙山,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：连续操作 产品名称：可发性聚苯乙烯年生产量：8000吨/年 年工作日：7200小时 生产量：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：%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:

46、白色结晶粉沫纯度：干基98%(m/m)水份: 25-305活性氧量(干基)% 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：5ppm比重d4 25:折光指数n25: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: %苯:%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%交联剂高温引发剂10六溴环十二烷HBCD水份及挥发份%阻燃剂11成核剂SN密度

47、g/cm3 :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 蒸汽名称来源压力(Mpa)温度() 低压蒸汽吉化104厂表3-4 水名称来源压力(Mpa)温度()脱盐水吉化104厂循环水吉化106厂工业水吉化106厂表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()其它氮气厂内管道纯度99%wt仪表空气厂内管道±-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

48、LR-EPS仪表位号1BPO、DCP、CPO2加入温度常温聚合阶段温度88-91压力Mpa常压时间3浸渍阶段温度115-121压力Mpa时间h(含升温)54出料温度40续表3-75戊烷加入时间min30-456X-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±3.3.6 仪表测量及控制一览表见附录A3.4 工艺设备选择3.4.1 聚合工段设备型号选择见附录B第 4 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）价格价格（元/

49、t）原料费用(万元)1苯乙烯72002戊烷92003BPO130004Cp-O2230005分散剂60004.2 生产成本1.原料计算苯乙烯：×424×7200/1000=万元/年戊烷：×424×9200/1000=万元/年BPO：×424×13000/1000=万元/年Cp-O2：×424×23000/1000=万元分散剂：×424×6000/1000=万元其他费用：10000×50=50万元/年总费用：+50=万元/年2.车间费用：总费用×10%=万元/年3.工人工资:2

50、2000×24=50万元/年4.水电气费用：总费用×10%=万元/年5.总成本：总费用+车间费用+工人工资+水电费=+50+=万元/年4.3 盈亏平衡盈亏计算如下所示：1.销售收入：8000×=10400万元/年2.税金：10400×=1768万元/年3.利润：=万元/年4.回收期10400（+×）=年5. 税后内部收益率：10400=%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10400×25%=2600万元流动资金率占固定资产投资一

51、般为12%20%，按20%计算7.固定资产为：260020%=13000万元建设项目总投资=流动资金+固定资产=2600+13000=15600万元8.投资利润率：=%查表化工及相关行业经济评价参数。小于化工行业基准投资回收期Ps 911年的回收期限。本项目的税后内部收益率为%，投资利润率为%，远远大于传统的石油化工联合企业的基准收益率9%、平均投资利润率5%。说明该项目经营风险小，经营的安全率相当高。分析可知，所有不利因素的效益计算值内部收益率均在石化行业的基准收益率9%之上。故可以认为，万吨的发泡聚苯乙烯工程抗风险能力相当强、经济效益良好。第2篇 工艺设计计算第 5 章 设计基础5.1 聚合工艺介绍5.1.1 聚合工段工艺过程叙述9EPS产品的生产采用低温悬浮聚合一步法工艺技术,以苯乙烯单体为主要原料,以水悬浮介质和介质,在机械搅拌和分散剂的作用下,苯乙烯单体被分散成无数油状的液滴,并悬浮限水中,在引发剂的作用下,在每个液滴中发生按自