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1、 陕西理工学院课程设计目录1项目简介1.1项目名称41.2 项目设计依据 41.2.1 主要原料及物理性质 41.2.2 生产方法 41.3设计依据及必要性41.4 市场前景分析 41. 5 生产能力51.6 技术方案及设备方案5 1.6.1技术方案5 1.6.2设备方案61.7聚合反应机理及影响反应的因素61.7.1聚合反应机理 61.7.2影响反应的因素 62生产方法与工艺流程2. 1 生产方法 82.1.1 原料选择 82.1.2 聚合机理 82.1.3 实施方法 82.1.4 操作过程 82. 2 聚合工艺过程82.2.1单体的选择 82.2.2引发剂的选择92.2.3乳化剂的选择92
2、.2.4分散介质的选择 92.2.5其他介质的选择 92.2.6聚合温度和压力 102.2.7 所选物料物理性质 2.3工艺流程10 2.4 工艺参数122.4.1工艺配方 122.4.2主要单体参数 122.4.3 主要工艺参数132.4.4产品技术参数 132.5 主要设备控制方案 142.5.1 反应器的温度控制142.5.2 反应器的压力控制142.5.3 反应器的压力控制142.5.4 泵的控制 143物料衡算及热量衡算3.1物料衡算153.1.1物料平衡示意图3.1.2 所发生的聚合反应方程式3.1.3 收集数据3.1.4确定主要原料投料数量3.1.5 顺流程设备进行计算3.2热量
3、衡算 3.2.1.收集数据3.2.2.热量计算4 设备工艺计算4.1 反应聚合釜的设计 4.1.1釜体的设计4.1.2 釜体外形尺寸的设计4.1.3搅拌装置的设计4.1.4传热装置的计算4.2各物料进出管口直径确定4.3轴密封形式4.4泵的工艺设计4.5调节釜的设计 4.6引发剂罐4.7 单体乳化罐4.8 过滤器.4.9 工艺管口的设计5 参考文献1项目简介：1.1 项目名称 ： 1万吨/年丙烯酸酯橡胶乳液聚合车间的工艺设计。1.2 项目设计依据 ：121主要原料及物理性质：根据自主调研拟定主要聚合单体 。 122生产方法： 乳液聚合是生产ACM的主要方法。主要是由于该工艺设备简单，易于实施；
4、另一方面，ACM目前主要用于高温、耐油密封制品，不要求有过高的低温屈挠性能，如果期望低温耐油性能，可以通过低温耐油单体的分子内增塑来实现。乳聚法合成ACM体系中，乳化体系和用量将影响聚合过程中的稳定性、最终转化率、分子量分布、生胶加工性能甚至硫化胶的物性，因此要加入许多助剂，如乳化剂、引发剂、分子量调节剂和凝聚剂等。1.3项目设计必要性丙烯酸酯橡胶简称ACM，主要用于汽车工业而被誉为“高性能汽车胶”。ACM制品用于生产数十种汽车配件，按目前国内平均每辆车消费ACM约0.8kg计，2005年和2010年汽车生产需要ACM将分别达到0.60万t和0.9万t，社会维修量需要消耗ACM将分别达到为0.
5、51万t和1.16万t，因此预计我国今年和2010年国内汽车工业对ACM的需求将分别达到1.11万t/a和2.04万t/a。这尚不包括国内用于出口的密封件制品对ACM的消耗。随着我国汽车工业的迅猛发展，未来3-5年内将是我国ACM需求的高峰期。ACM正展现出良好发展前景，成为国内倍受关注和积极发展的高新材料之一。传统的汽车制件及密封垫片使用耐油、耐热的合成橡胶，其典型产品为丁腈橡胶和氯丁橡胶。由于长期使用温度以120 为限。不适合现代车辆提高远行速度后的耐热要求。丙烯酸酯橡胶目前可以在175 下长期使用，也有在一25或一35 下使用的耐寒型或超耐寒型产品。国外从70年代起已开始将丙烯酸酯橡胶用
6、于汽车工业，制造各种骨架封件、油冷器或加热器垫片O 型环、Y型油封及油盘和轴承密封件 同目前汽车工业中仍使用的丁腈橡胶、硅橡胶、氯丁橡胶、氟橡胶相比，在耐热及耐油性能方面，丙烯酸酯橡胶优于丁腈橡胶、硅橡胶和氯丁橡胶，稍次于氟橡胶；但丙烯酸酯橡胶加工时不需要二次硫化就可改进其使用性能，并能减少混练、硫化加工对橡胶辊筒及模具的腐蚀。因此在其加工工艺性能、物理力学性能和价格方面优于氟橡胶。使用实践表明，丙烯酸酯橡胶制品在汽车上的应用，可明显改善汽车的运行状况，能有效地减少汽车故障的发生，同时也可减轻污染、保护环境和延长汽车寿命。丙烯酸酯橡胶还可用来制造飞机、摩托车等交通工具上使用的各种橡胶输油管、另
7、外ACM还不断应用于高压电力电缆私地下掩埋电缆护套、电器制件的胶辊、传动带和胶管等。1.4市场前景分析 ：在先进工业国家，ACM 已广泛作为耐热耐油的材料。随着进口汽车大量涌入国门， 以及国内高速汽车的发展，汽车(含摩托车)密封件的问题就逐渐暴露出来，普通的丁腈橡胶不能满足这些汽车(含摩托车)部件的要求特别是耐高温性能和耐臭氧性，只能采用ACM橡胶部件。目前ACM橡胶部件的主要用途如下：(1)各种密封垫、0型环等密封材科；(2)散热器、加热器等各种软管；(3)点火线和一般电工用垫及导线护套：(4)火花塞盖；(5)各种牯合剂、密封剂；（6)辊简类；（7)汽车的防污染部件(成型品)； （8)传输带
8、和油罐衬里等。目前国内有数家企业生产ACM，但是远远不能满足国内市场需求，主要依赖进口满足国内需求，更值得注意的是由于ACM的配合和加工的特殊性，不同厂家生产的ACM具有不同的配合和加工要求，而国内ACM制品生产企业对加工和配合研究重视不够，影响了我国ACM的推广应用，因此加快对ACM配合加工中助剂应用问题显得比ACM合成与生产更为重要和迫切。鉴于此我们设计采用乳液聚合法，年产量1万吨ACM的生产装置、要求设计人员根据乳液聚合法生产ACM的最新国内生产技术及工艺对1万吨/年丙烯酸酯橡胶乳液聚合车间的工艺设计。1.5生产能力：ACM产量为1万吨年；考虑装置的大修，开工时间：330da,24hd。
9、1.6技术方案及设备方案：1.6.1技术方案：丙烯酸酯橡胶可以采用溶液聚合、悬浮聚合或乳液聚合三种基本工艺生产。聚合反应由自由基引发，反应温度一般为50-100度，反应温度和引发剂的浓度对聚合反应速率和丙烯酸酯橡胶的分子量分布影响很大。1、溶液聚合：溶液聚合是把单体溶解在适当的溶剂中进行聚合反应，这时聚合热可借助溶剂的蒸发而排放，容积则可以从冷凝器回收，且溶剂起了稀释剂的作用，所以溶液聚合体系的黏度较低，物料混合和传热都比较容易，凝胶现象不易出现，温度容易控制。减小了局部过热现象聚合物分子量也比较均一，而且可以利用不同溶剂来控制分子量。有时可以直接利用聚合物的溶液作为涂料来使用，这些都是溶液聚
10、合的优点。缺点：由于单体浓度低，反应速度慢，设备生产能力和利用率较低；易向溶剂发生连转移反应，聚合物分子量较低；聚合物中夹带的微量溶剂，应响产品质量；溶剂损失大，溶剂价格高且溶剂分离回收费用高，使生产成本增加，而且许多溶剂易燃、易爆、有毒，必须注意安全和劳动保护。这些缺点无不与使用溶剂有关。2、悬浮聚合： 悬浮聚合是使单体小液滴分散在介质（通常是水）中进行的聚合反应，这就容易解决散热问题，因为大多数单体不溶于水，所以需要借助机械搅拌作用，将水中的单体打成小液滴，另加悬浮分散剂，防止液滴重新聚合。在悬浮聚合时，通常使用能溶于单体而不溶于水的引发剂（油溶性引发剂）把引发剂预先溶在单体内，聚合时就是
11、在单体微珠内进行聚合反应，多以悬浮聚合就是在单体微珠内进行的本体聚合。悬浮聚合的优点是聚合热容易排散，具有溶液聚合的优点，而且产品分子量相当高。此外，体系黏度低，便于操作，生产的微珠可以直接应用。它的缺点是产品纯度不高。3、乳液聚合：单体被乳化剂以乳液状态分散在水介质中的聚合反应称为乳液聚合。乳液聚合反应体系的主要组成是单体、水、引发剂和乳化剂。乳液聚合与悬浮聚合的差别是：1、乳液聚合中，聚合反应粒子的粒径小，只有0.11m，而悬浮聚合的粒径为0.52mm；2、乳液聚合中用水溶性引发剂，而悬浮聚合中则用油溶性引发剂；3、乳液聚合的产物是一种稳定的分散液，悬浮聚合得到的产物则可快速从液相中析出。正是这些差别导致了乳液聚合具有与悬浮聚合不同的聚合机理。 对溶液、悬浮聚合，聚合反应速率和聚合物分子量之间存在明显的倒数关系。这一点严重的限制了对聚合物分子量的大幅度改变。要降低低分子量可以无需改变聚合速而用加入链转移剂来完成，但要大幅度提高分子量，只能通过降低引发剂浓度或反应温度来实现从而降低聚合物反应速率来实现，而乳液聚合却不同，它
