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1、 毕业设计说明书题 目年产12万吨聚乙烯生产工艺设计学 院材料与化工学院专 业高分子材料与工程班级1024122学 号102412226学生姓名李 定 坤指导教师张 艳 花日 期2016年5月1日 河南城建学院本科毕业设计 摘要摘 要本设计是年产12万吨聚乙烯生产工艺设计。本文详细的概述聚乙烯的生产,研究和应用，并阐述了其在化学工业中的地位和作用。其次，确定了聚乙烯的生产工艺。目前，工业生产高密度聚乙烯的方法主要有液相法和气相法，本设计选取Hostalen工艺，该工艺是以高纯度乙烯为主要原料,正己烷为溶剂,采用高效催化剂, 在90条件下进行低压聚合反应。聚合的淤浆经分离干燥, 混炼造粒得到各种
2、性能优良的HDPE产品。工艺特点是采用独特的冷却系统可以便捷、精确地实现产品性能的重复以及聚合系统高效的移热。并在生产工艺的基础上进行了物料衡算，热量衡算，设备选型等。本设计说明书附有主设备布置图一张，反应器结构图一张和带控制点的工艺流程图一张。 关键词：聚乙烯（PE） 工艺设计 催化剂 物料衡算 热量衡算V 河南城建学院本科毕业设计 AbstractThis design is the annual output of 120000 tons of polyethylene production process design.In this paper, a detailed overvie
3、w of polyethylene production, research and application, and expounds its status and role in the chemical industry.Second, determine the polyethylene production process.At present, the industrial production of high density polyethylene methods mainly include liquid phase method and gas phase method,
4、the design selected Hostalen process, this process is with high purity ethylene as the main raw material, hexane as solvent, adopt efficient catalyst, under the condition of 90 low-pressure polymerization.Polymerization of slurry through separation, drying, mixing granulation for HDPE products of va
5、rious kinds of excellent performance.Process characteristics are the unique cooling system could realize the performance of the product, convenient and precise repetition and efficient moving thermal polymerization system.And in the production process on the basis of material balance, heat balance,
6、equipment selection, etc.This design with the main facility layout of a specification, and reactor structure of one and take the control points of process flow diagram.Keywords: polyethylene(PE) process design catalyst material balance heat balance目录摘要Abstract3第一章 绪论1 1.1聚乙烯的概述1 1.2聚乙烯的种类1 1.3聚乙烯的性能
7、2 1.3.1物理方面的特性2 1.3.2化学方面的特性2 1.3.3成型方面的特性2 1.4聚乙烯的加工方法3 1.4.1挤塑3 1.4.2吹塑3 1.4.3注塑4 1.4.4滚塑4 1.4.5薄膜4 1.5聚乙烯国内外现状和发展前途4 1.5.1聚乙烯的国外现状4 1.5.2聚乙烯的国内现状4 1.5.3聚乙烯发展前途5第二章 聚乙烯的生产工艺7 2.1聚乙烯生产工艺的概述7 2.2工艺选择8 2.3工艺原理8第三章 物料衡算10 3.1设计任务10 3.2设计条件10 3.3 参考配方10 3.4 全系统的物料衡算11第四章 热量衡算13 4.1 基础数据13 4.1.1 带入热量14
8、4.1.2带出热量 14第五章 设备选型16 5.1设备选型的原则16 5.1.1满足生产工艺的要求16 5.1.2设备成熟可靠16 5.2反应器的选择及工艺计算16 5.2.1设计依据16 5.2.2设计过程16 5.2.3 内压圆筒的壁厚设计18 5.3其他设备的选型19第六章 车间设备布置设计20 6.1车间设备布置的原则20 6.2车间设备布置22 6.2.1设备布置的安全距离22 6.2.2车间内辅助室和生活室布置22 6.3厂房布置22 6.3.1厂房布置原则22 6.3.2厂址选择的依据及原则23 6.4 综合安全防护23 6.4.1防火防爆23 6.4.2 防毒25 6.4.3
9、 安全防护25参考文献27致 谢28 河南城建学院本科毕业设计 第一章 绪论1.1聚乙烯的概述聚乙烯，英文名称:Polyethylene，简称PE，是乙烯经过聚合而形成的一种具有热塑性特性的树脂，在工业上，也包括乙烯与少量烯烃的共聚物。无毒，无臭，手感似蜡，耐低温,化学稳定性好，常温下不溶于一般溶剂,吸水性小,电绝缘性能优良；但对于环境应力很敏感，耐热老化性差。其结构式为：CH2=CH2+CH2=CH2+CH2CH2CH2CH2简写：nCH2=CH2聚乙烯（PE）是常用合成树脂中产量最大的品种。根据生产过程中的压力不同可分为：低压聚乙烯、高压聚乙烯、中压聚乙烯，高压法主要用来生产低密度聚乙烯，
10、低压法按介质可分为淤浆法、溶液法和气相法。淤浆法主要用于生产高密度聚乙烯，而溶液法和气相法不仅可以生产高密度聚乙烯，还可通过加共聚单体，生产中、低密度聚乙烯，也称为线型低密度聚乙烯；根据产品密度的不同又可以分为：高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯，另外还有一些其他的具有优异性能的聚乙烯12；根据产品分子量不同可以分为：超高分子量、普通分子量、低分子量。目前，聚乙烯是我国使用最广泛的通用合成树脂，其主要的产品是薄膜、管道、单丝，其次还可以用于生产片材、中空容器和其他注塑或吹塑的塑料制品，还可以生产电线和电缆的绝缘保护套等34。1.2聚乙烯的种类（1）低密度聚乙烯（简称LD
11、FE)：具有较好的柔软性，伸长率和渗透性，大部分用于薄膜的生产中，其余部分用于生产管材，电缆包裹层等。（2）线性低密度聚乙烯 (简称LLDPE)：没有毒性，没有味道，呈乳白色颗粒状，能够抵抗强酸、碱的腐蚀和外界环境的冲击。（3）中密度聚乙烯（简称MDPE）：常用于管材薄膜等塑料制品的生产。（4）高密度聚乙烯（简称HDPE)：有很好的硬度和强度，同时具有很小的吸水性，可以用于生产耐腐蚀和绝缘零件。（5）超高分子量聚乙烯(简称UHMWPE)：分子量达到300万-600万，抗冲击性强，性能优越，较好的耐疲劳性和耐磨性，可用于防弹衣，工程材料，减震和耐磨塑料零件。（6）改性聚乙烯：交联聚乙烯（PEX）
12、、氯化聚乙烯（CPE）、氯磺化聚乙烯。（7）乙烯共聚物：EVA、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-不饱和酯共聚物。1.3聚乙烯的性能1.3.1物理性能聚乙烯（PE）无毒，无臭，白色，比水轻，手感似蜡，比较柔软且具有很好的韧性，闪点为231，具有很好的介电性能，容易燃烧且离开火源后继续燃烧，吸水性很小，透水率低，但对有机蒸汽的透过率较大。聚乙烯的透明度随着结晶度的增加而下降，但在一定结晶度下，透明度随着分子量的增大而提高。聚乙烯只有在70以上的时候才会在甲苯、乙酸乙酯等有机溶剂中少量溶解，常温下在任何溶剂中都不会溶解。其他参数如下表：比重成型收缩率成型温度0.940.96g/cm31.53.6%14022
13、01.3.2化学性能 聚乙烯（PE）的化学性能非常稳定，与大多数酸和碱都能长时间使用，例如：HCl、HF、磷酸、KOH、NaOH等。但在一些具有氧化性的酸中不能长时间使用，例如：浓硝酸；浓硫酸等。在户外，由于光，热，紫外线，臭氧等物质的氧化，聚乙烯将会比较容易发生降解，主要是因发生交联，断裂，形成不饱和基团等反应，碳黑对聚乙烯有优异的光屏蔽作用。1.3.3成型性能 聚乙烯品种的不同性能之间也会有明显的差异，主要与聚乙烯分子之间的密度和结构有关，不同的生产方法得到的产品的密度也会不同，密度范围一般为0.910.96g/cm3 ,聚乙烯塑料是一种热塑性塑料，具有很广泛的用途，一般用于生产薄膜，管道
14、，容器，单丝，生活日用品（例如：洗脸盆，塑料梳子，塑料牙缸），电线电缆等。同时还可以用以生产雷达、电视等的高频的绝缘材料。成型要求:1、由于聚乙烯具有很好的流动性，对压力的变化非常敏感，成型时可采用高压注射。由于聚乙烯是结晶料，吸水性很小，所以成型加工之前，不需进行干燥处理可直接进行加热。注射过程中要保证压力的均匀充分，以免因为收缩不均匀而产生内应力的增大，同时注意浇口位置产生形变和缩孔。2、由于聚乙烯的收缩范围和数值比较大 ，具有非常明显的方向性，加工过程中容易产生变形，因此，在成型过程中的冷却不宜过快，模具上应设有冷料穴，并且应具有相应的冷却系统。3、由于聚乙烯在高温下易发生分解，所以在熔融过程中加热的时间不易过长。4、如果生产软质的塑料配件有一个很浅的侧凹槽时，可以使用强行脱模来去下配件。 5、生产过程中可能发生融体破裂,因此不可与有机溶剂接触,防止开裂。1.4聚乙烯的加工方法5聚乙烯的加工方法有很多种，比较常用的方法有挤塑、吹塑、注塑
