1、XXXXXXXX本 科 生 毕 业 设 计XXXXXXXXXXXXX论文题目 ： 年产 3 万吨聚苯乙烯聚合车间设计院别 ： 化学与化工学院专业 ： XXXX年级 ： XXXX 级班级 ： X 班姓名 ： XXXX学号 ： XXXX指导教师 ： XXXX完成时间 ： XXXX 年 XX 月 XX 日宜宾学院 2018 届本科生毕业设计I摘 要本设计题目是年产 3 万吨聚苯乙烯聚合车间设计，聚苯乙烯是一种广泛应用于医药、电气、塑料等领域的材料。聚苯乙烯在国内发展迅速，市场需求量猛增，聚合工艺在我国发展不太成熟，大部分依靠引进国外工艺技术。因此大力发展聚合工艺是我国发展的重要方向。本设计采取悬浮聚
2、合法，聚合温度为 6090。根据选择的工艺进行物料衡算、热量衡算、主要设备选型和设计。设计三个并联聚合釜，每个聚合釜体积为 36.7m3。最后画出带控制点的工艺流程图、车间平面布置图、主体设备图。关键词 聚 苯 乙 烯 ； 悬 浮 聚 合 ； 工 艺 选 择 ； 工 艺 流 程 ； 聚 合 釜宜宾学院 2018 届本科生毕业设计IIAbstractThe title of this design is the design for the polystyrene polymerization workshop with an annual output of 30,000 tons.As a
3、new material, polystyrene is widely used in the field of medicine,electrical engineering,plastomer and so forth. the development of polystyrene is quickly and its quantity demanded has a violent increase in China. However, the development of polymerization technique is so immature in china that most
4、 need to rely on foreign technology. Accordingly, pay more attention to develop polymerization technique is an important direction for china.The method of suspension polymerization is used in this design, and the polymerization temperature is 6090 .Based on the selected process material balance, hea
5、t balance, model selection and design.Design of three parallel polymerizers, each of which has a volume of 36.7m3.Finally, the process flow chart with control point, workshop layout, technological process and main equipment were drawed.Key words Polystyrene Polymerization technique Technological sel
6、ectionTechnological process Polymerizer宜宾学院 2018 届本科生毕业设计III目 录摘 要 .IAbstract .II第 1 章 绪论 .11.1 选题意义 .11.2 苯乙烯的结构和性质 .11.3 聚苯乙烯的概述 .21.3.1 聚苯乙烯的结构以及性能 .21.4 聚苯乙烯国内外生产现状和应用 .31.4.1 聚苯乙烯国外产业现状 .31.4.2 产品国内产业现状 .5第 2 章 聚苯乙烯的生产工艺 .62.1 聚苯乙烯主要生产工艺 .62.1.1 本体聚合 .62.1.2 溶液聚合 .72.1.3 乳液聚合 .82.1.4 悬浮聚合 .82.2
7、 工艺流程 .92.2.1 工艺流程图 .92.2.2 工艺路线 .102.2.3 工艺配比 .10第 3 章 物料衡算 .113.1 衡算方法 .113.2 物料计算依据 .113.2.1 进料阶段 .113.2.2 出料阶段 .13第 4 章 能量衡算 .154.1 计算方法与原则 .154.1.1 能量衡算的目的及意义 .154.1.2 计算数据参数 .154.1.3 能量衡算的依据及必要条件 .15第 5 章 设备设计和选型 .185.1 反应釜设计 .185.1.1 设备选型步骤与原则 .18宜宾学院 2018 届本科生毕业设计IV5.2 聚合釜设计内容 .185.3 反应釜设计 .
8、185.3.1 聚合釜体积的计算 .185.3.2 确定筒体内径 .195.3.3 筒体高度 .195.3.4 筒体厚度的设计 .205.3.5 人孔和支座的选择 .205.3.6 工艺管道口的设计 .205.4 夹套的设计 .225.4.1 夹套的直径 .225.4.2 夹套高度确定 .225.4.3 夹套厚度计算 .225.5 筒体和夹套校核 .225.5.1 筒体水压试验应力校核 .225.5.2 夹套水压试验应力校核 .235.6 聚合釜搅拌器选型和设计 .235.6.1 搅拌器选择 .235.7 搅拌器计算 .235.7.1 尺寸确定 .235.7.2 功率计算 .235.8 传热系
9、数 .245.8.1 釜体对流传热系数 .245.8.2 夹套的对流传热系数 .245.9 泵的选型 .255.9.1 流体输送机械的选型的计算 .25第 6 章 车间布置设计 .266.1 化工车间设计依据 .266.1.1 常用设计标准、规范和规定 .266.2 化工车间布置 .266.2.1 车间布置原则 .266.2.2 车间布置方法 .266.3 车间典型设备布置设计 .266.3.1 聚合釜的布置 .266.5 车间厂房布置的原则 .26宜宾学院 2018 届本科生毕业设计V6.4 车间布置图简述 .266.5.1 厂房形式的选择 .27第 7 章安全生产和三废防治 .287.1
10、厂房防火防爆设计 .287.1.1 设计原则 .287.1.2 防火防爆车间设计 .287.2 环境保护措施 .287.2.1 主要污染源 .297.2.2 主要污染物 .297.3 有机溶剂处理 .29参考文献 .30致谢 .31附录 .32宜宾学院 2018 届本科生毕业设计1第 1 章 绪论1.1 选题意义聚苯乙烯广泛应用于各大领域，在生活中给与了人们很多方便。随着国内经济的发展， 对于原料苯乙烯合在机 电 行 业 、 仪 器 仪 表、通 讯 器行 业 等方面 ，成聚苯乙烯的需求加大，刺激了此行业的飞速发展。国内外生产工艺也极大的提高，聚苯乙烯的产量也飞速加大。1.2 苯乙烯的结构和性质
11、苯乙烯，英文名为 Styrene，分子式为 C8H8，相对分子质量为 104g/mol1，苯乙烯结构见图 1-1。查询资料知道，苯乙烯能在大部分有机溶剂中溶解，比如常见的甲苯、苯、石油等。苯乙烯也是工业上合成塑料分子材料的重要单体原料。图 1-1 苯乙烯分子式结构图Fig. 1-1 Structural diagram of styrene图 1-2 苯乙烯产品现状Fig. 1-2 Status of styrene products2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 201705001000 表 现 消 费
12、量 产 能 进 口 依 存 度每年的生产（万吨/年）宜宾学院 2018 届本科生毕业设计2由图 1-2 知道，消费量逐年增加，市场需求旺盛，整体趋势为上升趋势，值得进行投资生产。1.3 聚苯乙烯的概述1.3.1 聚苯乙烯的结构以及性能聚苯乙烯是常见的高聚物，在生活中，经常被我们所使用，在各个领域带来了极大的方便。Polystyrene 为聚苯乙烯的英语书写形式，缩写为 PS。它的外观通常无色、无臭、无味；表面有光泽而且透明的高性能的固体；聚苯乙烯能在有机溶剂中溶解，常见的有机溶剂有四氯乙烷、苯乙烯、异丙烷等。其理化性质见表 1-1。表 1-1 聚苯乙烯理化性质 Tab.1-1 Physicoc
13、hemical Properties of Polystyrene项目 数值玻璃化温度 8090 相对密度 1.041.06 g/cm3熔融温度 240 电阻率 室温，10201022 cm导热系数 30时，0.116 w/(mk)聚苯乙烯(PS)通常通过聚合的方式，在一定条件下聚合而成的高聚物，广泛运用在各大领域的优良材料。聚苯乙烯的结构式见图 1-3图 1-3 聚苯乙烯分子的结构图Fig.1-3 Structure diagram of polystyrene molecule （1）热力学性能：其中它的玻璃化温度一般是 8085 ，受热较好，在工业上也使用也很普遍。晶体状态不容易在表面被
14、呈现，=1.041.06 g/cm3 是宜宾学院 2018 届本科生毕业设计3非晶体的物质密度，=1.111.12 g/cm3 是晶体的物质密度。非晶态状态的无规则的聚合物-聚苯乙烯，因为它的绝缘性，常用于电行业，而且发展迅速。还有它的透明性，常用于农业方面，使许多农作物生产收益较大。聚苯乙烯在工业上长期使用温度 070 ，不易长期使用，在长期使用后，聚苯乙烯表面结构容易变形，在阳光照射下也容易变得脆而开裂 1。（2）力学性能：聚苯乙烯是普通的高聚物，它的无规则排列决定了它的材质是一种表面硬度较大材料，表面延伸区较小，拉伸时不容易变形，表面屈服度在通用塑料中最高，力学性能与聚合过程所加入的改性
15、材料不同而不同。（3）辐射性能：聚苯乙烯上含有苯基，活性较强氢原在主链上容易被氧化，所以在空气中聚苯乙烯系列材料容易被氧化而发黄变脆。材料耐辐射性能因苯基的存在变得很好，在吸收 1000 kGy2的辐射后仍能保持其各项性能变化较小，被选为辐射堆隔离的材料。1.4 聚苯乙烯国内外生产现状和应用1.4.1 聚苯乙烯国外产业现状世界聚苯乙烯（PS）的生产能力各大地区数据统计如图 1-4北 美 地 区 南 美 地 区 西 欧 地 区 东 北 亚 地 区 东 南 地 区 其 他 地 区0200400600 聚 苯 乙 烯 产 量 聚 苯 乙 烯 产 能苯乙烯产能和声场能力（万吨/年）图 1-4 聚苯乙烯
16、的地区生产能力Fig.1-4 Regional production capacity of polystyrene在产品的生产情况中，聚苯乙烯的生产能力和产能在东北亚地区较大，聚苯乙烯的生产能力和产能在南美地区较小。东北亚地区的产量较大，说明该地区的市场需求较大，使用相关聚苯乙烯产品较多。相反，南美地区市场需求和是产能较弱。随着全球经济的飞速发展，全球各地区聚苯乙烯消费也加大，其中东北亚地区，年消费量最大，南美地区最少。世界上聚苯乙烯被应用于 3 大行业，在消费结构上 3聚苯乙烯呈现多样性。聚苯乙烯应用范围见表 1-2，聚苯乙烯在生活方面，常常生产加工各种能食品包装的包装，比如常见的塑料瓶子
17、，瓶盖。在电气行业它常常用于外壳的包装，比如常见的高频率的电容器。在其他行业，我们常常看见存放原料的槽，反应宜宾学院 2018 届本科生毕业设计4槽。给许多行业带来了很大的发展方便。从聚苯乙烯的应用领域来看，聚苯乙烯具有很多优良的性能。表 1-2 聚苯乙烯应用范围Tab.1-2 Scope of application of polystyrene地区 应 用 领 域 百分比（ %）电 器 /电 子行 业 15包装容器 48西欧地区其他地方 37电 器 /电 子行 业 49包装容器 20东 北 亚 地区其他地方 31电 器 /电 子行 业 63包装容器 7中国其他地方 30由表 1-2 统计数据知道，中国在电器和电子行业聚苯乙烯应用百分比较大，包装容器百分比较少。聚苯乙烯在各大地区消费情况不一样，全球的聚苯乙烯的消费量情况见表1-3。表 1-3 地区消费情况Tab.1-3 Regional consumption地区 聚苯乙 烯 消 费 量（万吨 /年） 百分比（ %）北美地区 250.5 23.0西欧地区 226.9 20.8东 北 亚 地区 409.2 37.6东 南 亚 地区 49.8 4.6其他地区 108 9.9
