反应釜的设计

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1、目录第一章. 绪论11 -1产品概述11 2合成醇酸树脂的原料11 -3醇酸树脂的合成原理51 4合成工艺61 4 1按合成原料分类72.聚酯化反应81 4 2按工艺分类9第二章.设计内容1121设计依据112 2设计原则122 2 1生产规模122 2 2生产方式122 2 3投料方式122 2 4流程特点122 2 5设备选型原则I 132 2 6生产制度13227原料的技术规格132 2 8配方设计142 3物料衡算过程142.4热量衡算172 4 1热量衡算概述172 4 2热量衡算173 1反应釜与稀释釜的选型193 2反应釜与封头厚度的确定203 3搅拌桨213 4支座及夹套的选型

2、233 5视镜人孔及接管243-6搅拌桨电机、减速器253 7油泵的选型253 8输送泵的选型263 -9 真空缓冲罐的选取263 10废水接收罐的设计263 -11 CO2系统的确定263 -12 冷凝器的选择与设计27参考书目27心得与体会29第一章.绪论11产品概述多元醇和多元酸可以进行缩聚反应，所生成的缩聚物大分子主链上含有许 多酯基（一COO一）,这种聚合物称为聚酯。涂料工业中，将脂肪酸或油脂改性 的聚酯树脂称为醇酸树脂（alkyd resin）,而将大分子主链上含有不饱和双键的聚 酯称为不饱和聚酯，其它的聚酯则称为饱和聚酯。这三类聚酯型大分子在涂料工 业中都有重要的应用醇酸树脂指由

3、多元醇、多元酸与油或其脂肪酸反应生成的产 物，它不同于单纯由多元醇、多元酸制成的聚酯树脂。醇酸树脂是由多元醇、多 元酸和一元酸缩聚而成的线性树脂，具有合成技术成熟、制造工艺简便、原料易 得到以及树脂涂膜综合性能好等特点，在涂料用合成树脂中用量最大用途最广。 但醇酸树脂涂料也存在一些缺点，如涂膜干燥缓慢、硬度低、耐水性差等，这将 导致施工周期延长，也影响其应用范围。醇酸树脂同时还具有原料容易获得，生产工艺简易，性能优良，施工方便的特点。 同时，它本身就是一种漆料，能制成清漆、磁漆、底漆、腻子等，还可以与硝化 棉、过氯乙烯树脂、氨基树脂、氯化橡胶、环氧树脂等合用，提高和改进其他各 类涂料产品的性能

4、。12合成醇酸树脂的原料一. 多元醇制造醇酸树脂的多元醇主要有丙三醇（甘油）、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、 季戊四醇、乙二醇、1，2一丙二醇、1，3一丙二醇等。其羟基的个数称为该醇的 官能度，丙三醇为3官能度醇，季戊四醇为四官能度醇。根据醇羟基的位置，有 伯羟基、仲羟基和叔羟基之分。它们分别连在伯碳、仲碳和叔碳原子上。羟基的活性顺序为：伯羟基仲羟基叔羟基常见多元醇的物性见下表:单体名 称结构式相对分子质量溶点（沸 点）密度/(g/cm/ C3)丙三醇（甘油）HOCH2CH(OH)CH 2OH92.0918(290)1.26三羟甲134.1256 591.1758基丙烷CH3CH2C(CH2OH

5、)3(295)季戊四 醇C(CH2OH)4136.15189(260)1.38乙二醇HO(CH2)2OH62.07-13.3(197.2)1.12二乙二106.12-8.3(244.51.118醇HO(CH ) O(CH ) OH v n 22)丙二醇CH3CH(OH)CH2OH76.09-60(187.3)1.036用三羟甲基丙烷合成的醇酸树脂具有更好的抗水解性、抗氧化稳定性、耐碱 性和热稳定性，与氨基树脂有良好的相容性。此外还具有色泽鲜艳、保色力强、 耐热及快十的优点。乙二醇和二乙二醇主要同季戊四醇复合使用，以调节官能度， 使聚合平稳，避免胶化。二. 有机酸有机酸可以分为两类：一元酸和多元

6、酸。一元酸主要有：苯甲酸、松香酸以及脂肪酸（亚麻油酸、妥尔油酸、豆油酸、 菜籽油酸、椰子油酸、蓖麻油酸、脱水蓖麻油酸等）；多元酸包括：邻苯二甲酸酐（PA）、间苯二甲酸（IPA）、对苯二甲酸（TPA）、 顺丁烯二酸酐（MA）、己二酸（AA）、癸二酸（SE）、偏苯三酸酐（TMA）等。多元 酸单体中以邻苯二甲酸酐最为常用，引入间苯二甲酸可以提高耐候性和耐化学品 性，但其溶点高、活性低，用量不能太大；己二酸人人）和癸二酸（SE）含有多亚甲 基单元，可以用来平衡硬度、韧性及抗冲击性；偏苯三酸酐（TMA）的酐基打 开后可以在大分子链上引入羧基，经中和可以实现树脂的水性化，用作合成水性 醇酸树脂的水性单体。

7、一元酸主要用于脂肪酸法合成醇酸树脂，亚麻油酸、桐油酸等干性油脂肪酸 感性较好，但易黄变、耐候性较差；豆油酸、脱水蓖麻油酸、菜籽油酸、妥尔油 酸黄变较弱，应用较广泛；椰子油酸、蓖麻油酸不黄变，可用于室外用漆和浅色 漆的生产。苯甲酸可以提高耐水性，由于增加了苯环单元，可以改善涂膜的干性 和硬度，但用量不能太多，否则涂膜变脆。一些有机酸物性见下表：单体名称状态(25 C)相对分子质量溶点/C酸值/(mgKOH/g)碘值苯酐（PA）固148.11131785间苯二甲酸（IPA）固166.13330676顺丁烯二 酸酐（MA）固98.0652.6(199.7)1145己二酸（AA）固146.141527

8、68癸二酸（SE）固202. 24133偏苯三酸酐（TMA）固192165876.5苯甲酸固122122460松香酸固34070165桐油酸固28048.5、&180220豆油酸液285195202135亚麻油酸液280180220脱水篦麻 油酸液293187195138143菜油酸液285195202120130妥尔油酸液310180105130椰子油酸液208263275911篦麻油酸液3101751858593二聚酸液566190198三. 油脂油类有桐油、亚麻仁油、豆油、棉籽油、妥尔油、红花油、脱水蓖麻油、蓖 麻油、椰子油等。植物油是一种三脂肪酸甘油酯。三个脂肪酸一般不同，可以是饱和酸

9、、单烯 酸、双烯酸或三烯酸，但是大部分天然油脂中的脂肪酸主要为十八碳酸，也可能 含有少量月桂酸（十二碳酸）、豆蔻酸（十四碳酸）和软脂酸（十六碳酸）等饱 和脂肪酸，脂肪酸受产地、气候甚至加工条件的重要影响。重要的不饱和脂肪酸有：油酸(十八碳烯-9-酸)：CH (CH ) CH = CH(CH ) COOH32 72 7亚油酸(十八碳二烯-9, 12-酸)：CH (CH ) CH = CHCH CH = CH(CH ) COOH3、 2】42 2】7亚麻酸(十八碳三烯-9,12,15-酸)：CH CH CH = CHCH CH = CHCH CH = CH(CH ) COOH32222“桐油酸(十

10、八碳三烯-9,11,13-酸)CH (CH ) CH = CHCH = CHCH = CH(CH ) COOH3、2】32勺蓖麻油酸(12-羟基十八碳烯-9-酸)：CH (CH ) CH(OH)CH CH = CH(CH ) COOH32 522 7因此，构成油脂的脂肪酸非常复杂，植物油酸是各种饱和脂肪酸和不饱和脂 肪酸的混合物。油类一般根据其碘值将其分为：干性油、不干性油和半十性油。干 性油：碘值140，每个分子中双键数6个；不十性油：碘值100，每个分子中双键数V4个；半十性油：碘值100140,每个分子中双键数46个。五.油脂的质量指标 外观、气味：植物油一般为清澈透明的浅黄色或棕红色液

11、体，无异味， 其颜色色号小于5号。若产生酸败，则有酸臭味，表示油品变质，不能使用。 密度：油比水轻，大多数都在0.900.94 g/cm3之间。 粘度：植物油的黏度相差不大。但是桐油由于含有共轭三烯酸结构，黏 度较高；篦麻油含羟基，氢键的作用使其黏度更高。 酸价：酸价用来测量油脂中游离酸的含量。通常以消耗一克油中所含的 酸，所需的氢氧化钾之量来计量。合成醇酸树脂的精制油的酸价应小于5.0 mg KOH/g(油)。 皂化值和酯值：皂化1g油中全部脂肪酸所需KOH的毫克数为皂化值； 将皂化1g油中化合脂肪酸所需KOH的毫克数称为酯值。皂化值=酸值+酯值 不皂化物：皂化时，不能与KOH反应且不溶于水

12、的物质。主要是一些 高级醇类、烃类等。这些物质影响涂膜的硬度、耐水性。 热析物：含有磷脂的油料（如豆油、亚麻油）中加入少量盐酸或甘油， 可使其在高温下（240280C ）凝聚析出。为使油品的质量合格，适合醇酸树脂的生产，合成醇酸树脂的植物油必须经 过精制才能使用。否则会影响树脂质量甚至合成工艺。精制方法包括碱漂和土漂 处理，俗称“双漂”。碱漂主要是去除油中的游离酸、磷脂、蛋白质及机械杂质， 也称为“单漂”。“单漂”后的油再用酸性漂土吸附掉色素（即脱色）及其它不良杂 质，才能使用。目前最常用的精制油品为豆油、亚麻油和蓖麻油。亚麻油属十性油，故十性 好，但保色性差、涂膜易黄变。蓖麻油为不干性油，同

13、椰子油类似，保色保光性 好。大豆油取自大豆种子，大豆油是世界上产量最多的油脂。大豆毛油的颜色因 大豆的品种及产地的不同而异。一般为淡黄、略绿、深褐色等。精炼过的大豆油 为淡黄色。大豆油半干性油，综合性能较好。常见的植物油的主要物性见下表：油品酸值碘值皂化值密度/(g/cm3，20 C)色泽/号（铁钻 比色法）桐油691601731901950.9360.940912亚麻油141751971841950.970.938912豆油141201431851950.9210.928912松浆油141301901950.9360.94016（妥尔油）脱水蓖151251451881950.9260.9376麻油棉籽油151001161891980.9170.92412篦麻油2481 911731880.9550.964912椰子油147.5 10.52532680.917 0.91941 3醇酸树脂的合成原理甘油和苯酎的摩尔比按2;3投料，则该体系的的平均官能度为：（2x3 + 3x2） / （2+3）=2.4，其Crothers凝胶点为Pc = 2/2.4 = 0.833,因此，若官能团的反应 程度超过凝胶点，就生成体型结构缩聚物。其结构可表示如