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1、化工与材料学院高分子合成工艺课程设计说明书北京理工大学珠海学院课程设计说明书题目: 年产量六万吨LDPE的工艺设计 学 院： 化工学院 专业班级： 材料科学与工程 学 号： 学生姓名： 指导教师： 北京理工大学珠海学院课程设计任务书 2014 2015 学年第一学期学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作部门： 一、课程设计题目：LDPE的合成工艺流程设计二、课程设计内容（含技术指标）1查阅大量书籍、文献及其他资料，全面搜集国内外LDPE生产厂的有关资料，包括技术路线及特点、工艺参数、原材料和公用工程单耗、产品质量、三废治理以及各种技术路线的发展情况与动向等。2分析对比LDPE可能的生产工艺，
2、最终确定合适的原料、聚合原理、实施方法（本体聚合、溶液聚合、乳液聚合、悬浮聚合），操作过程（间歇操作、连续操作）。本设计可采用气相自由基本体聚合。序号设计各阶段内容起止日期1上理论课，确定设计题目。查阅资料，做好笔记，确定合成方法及合成路线11/1511/162捋顺思路，制定方案，开始工艺流程设计11/1711/183绘制带控制点的工艺流程图11/1911/224进行物料衡算，绘制物料流程图11/2211/235整理数据，编写课程设计说明书初稿11/2411/256编写完整的说明书，并打印装订成册，答辩11/263进行工艺流程的设计，包括工序、设备之间的相互连接顺序、物料流动及变化情况、工艺参
3、数的确定、自控方案的确定等项内容的设计，最终以带控制点的工艺流程图及相应的文字说明形式阐述清楚。4. 进行物料衡算，年产量为6万吨，一年工作300天。三、 进度安排化工与材料学院高分子合成工艺课程设计说明书1化工与材料学院高分子合成工艺课程设计说明书四、基本要求1提交一份不少于3000字的课程设计说明书，说明书结构为：封面，任务书，摘要，关键词，目录，正文，参考文献。2. 课程设计说明书正文应包括设计步骤、设计要点、主要技术关键的分析、设计思路和方案比较等内容。3. 说明书资料充分、完整，语句通顺，层次分明，文字简练，说明透彻。书写符合规范，图表符合要求。4. 熟悉高分子合成工艺流程的思路和课
4、程设计的编写过程和格式要求。五、参考资料1 陈昀. 聚合物合成工艺设计M. 北京: 化学工业出版社, 20092 赵德仁,张慰盛. 高聚物合成工艺学M. 北京: 化学工业出版社,20093 潘祖仁. 高分子化学M. 北京: 化学工业出版社,20034 陈敏恒,丛德滋,方图南. 化工原理M.北京: 化学工业出版社,20025 王久芬. 高聚物合成工艺M. 北京: 国防工业出版社, 2008教研室主任签名： 年 月 日化工与材料学院高分子合成工艺课程设计说明书摘 要聚乙烯的生产设计是功能高分子材料的重要组成部分，而LDPE（低密度聚乙烯）是一种常见的、适用性广的塑料材料。自由基聚合为用自由基引发，
5、使链增长自由基不断增长的聚合反应；本体聚合是单体在不加溶剂以及其它分散剂的条件下，由引发剂或光、热、辐射作用下其自身进行聚合引发的聚合反应。本次课程设计是乙烯高压气相自由基本体聚合，介绍了聚乙烯的现状、生产工艺及LDPE装置和国内外研究状况、应用领域和应用现状、生产概况、市场需求和应用前景以及工艺流程和控制。对聚合全系统的物料进行衡算，聚合釜选型和工艺尺寸计算搅拌设备的选型和功率计算。通过对LDPE的工业流程设计，是我们初步掌握材料工程设计的基本原理和方法：使用管式反应器，需要连续操作反应器，分段控制反应温度。引发剂的配比，主要用氧和过氧化物。二次压缩，控制压力。自由基本体聚合过程中的大量乙烯
6、单体需要循环利用。本书通过对LDPE的工业流程设计，加强对聚乙烯的认识。原料的准备，包括单体乙烯、相对分子质量调节剂、添加剂；引发剂的配制；聚合过程及其需要的工艺条件；分离；聚合物的后处理。更深入地了解聚乙烯的结构、特性、用途及其改性。关键词：聚乙烯、LDPE、物料衡算、热量衡算。1化工与材料学院高分子合成工艺课程设计说明书AbstractLow-densitypolyethylene(LDPE),also calledpolyethylene by high pressureprocess,is one of products of the highest demand and the bi
7、ggest out put in theWorld.Because the polyethylenehas the excellent function of,simple process ofmodel,cheapnessinprice,sothepolyethylenesapplication hasgonedeeplyintoeverysectionofcountry.The main of present design introduced the currentstatus of polyethylene.At theSame time,the characteristic of p
8、roducts,processes and the equipment of LDPE.etcis mentioned.The statusofre search on LDPE in domesticity an dabroad,the situation ofproduction,the need of marketandapplyinginthefuturewerealsointroduced.Thetotalmaterialbalanceofpolymerizationsystem;theselectionanddesignofpolymerizationreactor;and the
9、 selectionofstirringdevicesandthecalculationofpowerthereof,andtheHeat balance of the first polymerizationreactorwerefinished.And the technicalflowchartandthepolymerizationkettletechnicalassemblechartispictured.And the tool which Iusedin the design is one of the most popular chemicalTechnologysimulat
10、ionsoftware in the worldASPENPLUS.It was used to simulateThe ethylenebulkpolymerizationprocessbythesensitivityanalysisinthepolymerModu leandinvestigated the molecular weight affectingfactors.Keywordspolyethylene,LDPE,material calculation equations ,heat balance.I化工与材料学院高分子合成工艺课程设计说明书目录摘 要IAbstractII
11、第 一 章 绪 论11.1LDPE简介11.2LDPE的性能21.3LDPE的应用21.4最新技术展望21.5供需状况2第 二 章 LDPE生产的工艺流程32.1高压低密度聚乙烯（LDPE）32.2工艺流程42.2.1乙烯高压聚合生产流程42.2.2原料准备42.2.3催化剂配制62.2.4聚合过程72.2.5单体回收与聚乙烯后处理82.3高压聚乙烯生产工艺条件分析92.3.1温度和压力的控制92.3.2转化率的控制9第 三 章 LDPE的物料衡算103.1物料平衡关系示意图103.2物料发生的化学变化103.3收集数据资料113.4选择物料衡算基准及计算单位113.5确定计算顺序123.6计
12、算主要原料乙烯投料流量123.7 顺流程展开计算123.8 整理计算结果143.8.1编写物料平衡表143.8.2主要符号说明15第四章低密度聚乙烯的热量衡算164.1 热量恒算概述164.2热平衡方程164.3各种热量计算方法174.4单台设备的热量衡算194.4.1收集数据194.4.2聚合釜热量衡算20第五章设备工艺计算215.1设备选型及设计原理215.2 技术经济指标215.3设备结构上的要求215.4定型(或标准)设备的选择225.5非定型设备的选型和设计计算225.6聚合反应器235.7聚合釜几何体积的设计235.8物料进出口管径245.9传热装置的设计245.10搅拌装置设计2
13、55.11物料挡板设计265.12入孔及支座设计265.13法兰的选用26第六章车间布局286.1概述286.2设计总则286.3厂房的整体布置296.4厂房的平面形式296.5厂房的柱网和跨度306.6厂房的空间布置306.7设备露天化问题316.8 车间设备布置的基本内容与要求316.10 典型设备的布置336.11 车间平面图34第七章三废处理357.1三废来源357.2排放物指标35结论37参考文献38附图一带控制点的工艺流程图39附图二车间布置图40 第 一 章 绪 论聚乙烯(PE)塑料一种，我们常常提的方便袋就是聚乙烯(PE)。聚乙烯是结构最简单的高分子，也是应用最广泛的高分子材料。它是由重复的CH2单元连接而成的。聚乙烯是通过乙烯（ CH2=CH2 ）的加成聚合而成的。聚乙烯工业化已经有60多年的历史，聚乙烯现在是世界上产量最大、品种繁多的最重要的合成树脂之一。其应用已深入到国民经济的各个部门和人民的生活当中。聚乙烯的性能取决于它的聚合方式。
