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1、河南城建学院本科毕业设计 设计说明设计说明可发性聚苯乙烯（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6万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；针对聚合反应釜进行了物料衡算、热量衡算，
2、在此基础上通过分析工艺流程，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II河南城建学院本科毕业设计 Design notesDesign notesExpandable Polystyrene (Expandable PolyStyrene, referred to as EPS) commonly known as the Department of polystyrene and styrene copolymer is a kind of mixture with resin the physical
3、blowing agent and other additives mixture. The most common is to be made of polystyrene with n-pentane as a blowing agent aggregates of transparent PS. The design is about of polystyrene polymerization process section that the annual production capacity is 60,000 tons, The reaction mechanism is free
4、 radical polymerization, suspension polymerization process used styrene as monomer, water suspension medium done using one-step production of low-temperature suspension polymerization process. This method is adding styrene monomer, initiator, dispersing agent, water, blowing agent and other auxiliar
5、ies to 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; mainly contrapose the polymerization reactor carried out for material balance, heat balance, in this based on the ana
6、lysis process to select out of the process equipment and calculate and draw the flow chart with control points. And the preparation of the design specifications and calculations of the book.Key Words：Expandable PolyStyrene Suspension Technique Craft calculation Technological design河南城建学院本科毕业设计 目录目 录
7、1 绪论11.1概述11.1.1聚苯乙烯简介11.1.2聚苯乙烯的基本物性11.1.3国内外的现状及发展前景21.2设计依据21.3指导思想21.4厂址的选择31.5节能与环境保护31.5.1节能31.5.2环境保护31.6安全防火31.6.1消防设施31.6.2灭火程序42 工艺论证52.1工艺原理52.1.1生产方案52.1.2 工艺路线52.1.3工艺流程52.1.4反应原理952.2聚苯乙烯的生产技术62.3发泡聚苯乙烯技术工艺比较62.3.1塔式本体聚合技术62.3.2添加少量溶剂的单釜连续本体聚合技术72.3.3苯乙烯的悬浮聚合72.3.4苯乙烯种子法悬浮聚合72.4发泡聚苯乙烯生
8、产工艺82.4.1一步法聚合工艺82.4.2二步法聚合工艺82.4.3一步法工艺与二步法工艺的比较82.5可发性聚苯乙烯基本性能92.5.1力学性能92.5.2绝热性能92.5.3化学性能93 聚合工段工艺和生产流程113.1聚合工段工艺过程叙述113.2生产流程113.3产品规格、原料及公用工程条件113.3.1产品规格113.3.2生产方式及规模123.3.3原料123.3.4工艺控制条件134 物料衡算154.1计算依据154.2聚合工段物料衡算154.2.1进料阶段154.2.2出料阶段165 聚合工段热量衡算185.1显热计算185.2 聚合热195.3聚合釜的搅拌热195.4热量损
9、失195.5蒸汽的用量205.6冷却水的用量206 设备计算216.1聚合釜的设计216.1.1聚合基本数据216.1.2聚合釜容积确定216.1.3聚合釜的选型原则216.1.4釜的选择216.1.5聚合釜搅拌器的设计236.2泵的设计246.2.1计算依据246.2.2管内流速的计算246.2.3直管阻力和局部阻力损失的计算256.2.4确定泵轴功率256.2.5泵的选型10256.3换热器的设计266.3.1设计依据：266.3.2计算总传热系数266.3.3计算传热面积276.3.4工艺结构尺寸27设计结果29参考文献30致 谢313131河南城建学院本科毕业设计 绪论1 绪论1.1概
10、述1.1.1聚苯乙烯简介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1。通常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070，但脆，低温易开裂。此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，
11、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，大体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，如透明度高.刚度大.玻璃化温度高，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，采用茂金属催化剂生产，是近
12、年来发展的聚苯乙烯新品种，性能好，属于工程塑料2。1.1.2聚苯乙烯的基本物性基本物理性质：比重：1.05克/立方厘米 成型收缩率：0.60.8 成型温度：170250 物料性能：电绝缘性(尤其高频绝缘性)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3。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：1.无定形料，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。 2.宜用高料温，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。 3.可用
13、各种形式浇口，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。1.1.3国内外的现状及发展前景目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4。国内PS 生产工艺技术的发展可分为3个阶段：一是6080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
14、)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。通过对这些引进技术的消化吸收，使我国对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) 5。三是90年代中期到目前的迅速发展阶段。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 kta以上，所采用的技术都为各厂家最先进的技术，国内PS 生产技术水平达到一个新台阶，生产能力有了较大的发展。1.2设计依据设计所参考和依据(1)化学
