《材料工厂课程设计任务书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料工厂课程设计任务书（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课程设计高分子材料工厂设计课程设计任务书一、题目：本课程设计课题为“年产5000吨环氧树脂车间工艺设计”按简化初步扩大设计 要求进行设计，设计的基本任务包括：1. 完成物料衡算、热量衡算及设备框算；2. 完成精制、聚合部分工艺流程设计图；3. 完成环氧树脂合成车间设备总平面设计图；4. 完成首页图及编写工艺设计说明书；二、选定巴陵石化岳阳石化总厂环氧树脂合成事业部为参考范例，收集数据1生产规模年产5000吨环氧树脂（CYD-014型）2生产时间年工作时数8000小时3消耗定额452.45婕环氧树脂（纯度98%）762.97婕双酚A （纯度99%）203.94婕氢氧化钠（纯度31%）4损耗分配全
2、装置总收率按91%计，损耗（包括工艺损耗和机械损耗）为9%。其分配如下：（以1.0吨 100%双酚A为基准计算收率和损耗）溶解釜损失：1.2%聚合及釜损失：1.5%精制釜损失：2.1%脱溶剂损失：1.1%废聚物处理损失：1.3%包装及扫地损失：1.8%5聚合基本配方CYD-014 型 4000T/Y （每周期）双酚A3000-6000 婕烧碱（质量分数30%）3160 婕环氧氯丙烷1500-3000 婕甲苯7100 婕6操作周期一一操作时间平衡 表5-1各步操作时间9加碱5min回收水48min溶解双酚A40 50min加磷酸3min反应釜受液55min分液20min加环氧氯丙烷42min加纯
3、水39min反应90min废聚物处理55min甲苯萃取树脂45min总计457min由表中可算出每生产一批产品的时间总和为7.6小时，且采用间歇法生产双酚A型环氧树脂,而在反应釜中所需时间最长为3小时，所以本设计加入物料的周期为7小时，年工作时间为 8000小时。7操作条件与控制指标聚合：温度90 土 3C出料压力常压转化率98%8物化常数表表5-2物化常数9名称分子量密度沸点C闪点C自燃点C环氧氯丙烷92.521.1811640.5416双酚A228.281.195360.579.4甲苯92.130.866110.44.44480烧碱（30%）40.11.321390三、计算过程(CYD-0
4、14型)CH3CH3_ I _ I _NaOH + HO-C-OH HO -C-ONa + H2OCH3CH3228.28250.28 4200kg-4604.77kg4200*250.28m -进入反应釜质量：4604.77-4604.77*1.2%=4549.51kgBPA (Na)质量:1 228.28ch3(n-2) CHj CH一 CH2C1 -(n-1) HOQc Qg - NaOH oICH3-(n+2)NaCl - (n+2)H2OECH物质的量:2000n 二 ech 92.52-21.62kmo lBPA (Na)物质的量:nBPA( Na)4549.51250.28=18
5、.18kmol即:(n + 2)y 二 21.62(n + l)y 二 18.18n n = 4.28因为n取连续的整数所以n为4, 54 x + 5(1 - x) = 4.28 n x = 0.72n为4, 5且分别占72%, 28% 当n=4时：(n + 2)ECH + (n + 1)BPA( )-Ir l(Na)n6*92.521476.892000*72%m2二 1476892000*72% 二3831.10kg6*92.52当n=5时：(n + 2)ECH +(n + 1)BPA( )(R-(Na)n7*92.521761.072000*28%m31761.07*2000*28%7*
6、92.52二 1522.76kg所以反应生成环氧树脂总质量：m二m2 + m3 = 5353.86kg产率按 98%计算：5353.86*98%=5246.78kg进入精制釜：5246.78 5246.78*1.5%=5168.08kg 进入脱溶剂：5168.095168.09*2.1%=5059.56kg 进入废物处理：5059.565059.56*1.1%=5003.90kg 进入包装：5003.905003.90*1.3%=4938.85 kg包装完毕：4938.854938.85*1.8%=4849.95 kg四、物料平衡图(CYD-014型)30% NaOH： 3160kgH O：5
7、840kg反应机理及加工工序本设计采用的设备生产的环氧树脂的主要品种为CYD型环氧树脂oCYD型环氧树脂生产的 主要原料环氧氯丙烷(ECH),双酚A(BPA)和烧碱，并且利用甲苯和甲基异丁基酮(MIBK)作溶剂进行生产。第一步为溶解工序：将水和烧碱在溶解釜中混合配成一定浓度（812%）的溶液，再加入 定量的双酚A,使BPA充分溶解，然后送入反应釜；第二步为反应工序：在反应釜中，一 定温度下快速加入计量好的ECH,并维持在一定温度（9098C ）下反应6090min,反 应完后加溶剂（甲苯）溶解，溶解后送精制釜；第三步为精制工序：在精制釜中除去盐、废 聚物、碱及其他杂质；第四步为脱溶剂工序：树脂
8、母液经过滤后脱溶剂，脱溶剂分两个过程 完成；第五步包装工序：脱去溶剂的树脂经冷却成型送入包装岗位，产品质量合格，经包装 即可出厂。各步骤简单介绍如下：1溶解工序双酚A溶解在氢氧化钠溶液中形成双酚A钠盐，其化学方程式为：CH3CH3_ I _ I _NaOH + HO -C- 一 OH HO ONa + H2OCH3CH32反应工序双酚A钠盐与环氧氯丙烷反应生成环氧树脂，其反应化学方程式为:CH3-NaOH(n-2) CH2 CH一CH.Cl -(n-1) HOQcQg oICH3OHch2 CHCH,0 CH CH2 - （n+2）NaCl - （n+2）H-.O上述反应是缩，聚过程中的主反应
9、。此外还可能有一些不希望有的副反应，如环氧基的水解反 应、支化反应酚羟基与环氧基的反常加成反应等。若能严格控制合适的反应条件（如投料 比，氢氧化钠用量，浓度及投料方式，反应温度，加料顺序，含水量等），即可将副反应控 制在最低限度，从而能获得预定相对分子量的、端基为环氧基的线型环氧树脂。3精制工序：利用相似相溶原理，在粗制树脂中加入甲苯及水，甲苯溶解树脂中，水溶解树脂中的盐，从 而达到物质分离的目的，除去树脂中的盐、机械杂质等。4脱溶剂工序：在高温低压的条件下，蒸发树脂溶液中的甲苯和MIBK,然后冷凝溶剂蒸汽回收后循环使用， 高温树脂在结片机的钢带上铺成薄膜，然后利用冷却水冷却钢带进而冷却树脂，
10、树脂凝固后 破啐成片后包装。5包装工序：本次设计的产品的包装机采用的是半自动包装，在包装过程中注意防尘，防止粉尘污染。工艺流程简图废 聚物接受罐图4-1工艺流程工艺流程简要说明在溶解釜R-1111中投入定量的纯水（PPW）,按配比投入30%离子膜碱配制成8%12%浓 度的溶液。加锌粉搅拌溶解后投入定量的双酚A,使之充分溶解于烧碱溶液中，生成双酚A 钠盐。送液至反应釜中，同时往高位槽D-1125中准备送入规定量的环氧氯丙烷，待反应釜 温度冷却到规定值后，将环氧氯丙烷迅速放入反应釜R-1121中，靠反应热使温度上升到 90C，在温度为90C98C反应11.5小时，然后加入甲苯溶解生成的树脂溶液，送
11、液至 精制釜，加甲苯、回收水洗掉反应生成的盐和废聚物，盐水排走，废聚物进D-1142，然后 加磷酸中和料液中残存的碱，分液水进T-1144，最后加定量的PPW水洗一次，分液水进 T-1144，甲苯树脂溶液送至T-1146储槽，然后经F-1142过滤除去微量副产物和机械杂质， 送液到T-1151储槽，再经E-1151 一脱，K-1151二脱，在不同温度和真空度下脱出树脂中的 甲苯，熔融树脂经造粒机（结片机）K-1203造粒，冷却后送包装机包装成袋得出产品。精制分出的中间物经静置分层，抽取清夜，甲苯溶解萃取，抽取清夜，然后加热蒸馏、过滤 等提取其中夹带的树脂及溶剂，废渣，废水则集中于铁桶中，送至废
12、水处理厂无公害化处理。设备明细表序规格型号台设备位号号设备名称数材质（主体）附电机型号1ECH进料罐2400x31851OCr19Ni9T-11012烧碱进料罐2700x32001OCr19Ni9YB112M-4,4kWT-11023甲苯进料罐3800x39851OCr19Ni9T-11044回收水罐2400x31001OCr19Ni9T-11445废水罐3100x39701Q235-AT-1145T-11466树脂溶液接受罐3200x34801OCr19Ni9T-11517纯水罐3000x34931OCr19Ni9D-10038氮气缓冲罐2200x3200116MnRD-10069ECH中间
13、罐1416x16001OCr19Ni9D-112510废树脂接受罐1600x17001OCr19Ni9YB112M-4,4kWD-114211预涂料混合罐1000x12001OCr19Ni9YB90L-4,1.5kWD-114712E-1151分离罐1000x15001OCr19Ni9D-115213甲苯接受罐1200x18001OCr19Ni9D-115314甲苯分水罐1200x14001OCr19Ni9D-115415热媒膨胀罐1600x19501Q235-AD-120516溶解釜2700x27201OCr19Ni9YL200L-4,22kWR-1111TIKK,FCKL3X17反应釜3000x35001OCr18Ni12Mo2X-837 kWR-1121YB280M-655k18精制釜3200x34001OCr18Ni12Mo2WR-1141250x25019ECH放空冷凝器F=7m21OCr19Ni9Ti/2E-1101250x25020甲苯放空冷凝器F=7m21OCr19Ni9TiE-1102550x400021R-1121冷凝器F=65m21OCr
