1、 产1500吨双酚A型环氧树脂的工艺设计摘要：本设计采用一步法工艺生产双酚A型环氧树脂，即把环氧氯丙烷和双酚A在催化剂氢氧化钠作用下进行缩合，是在同一条件下进行开环和闭环反应的生产工艺，得到的是低分子量的液态环氧树脂。本文从合成工艺、生产技术、车间布置、环境保护等方面对年产1500吨的双酚A型环氧树脂进行了详细的设计与计算，设计内容主要包括：工艺流程设计，工艺路线选择，生产过程物料衡算与能量衡算，工艺设备的选型与计算，车间布置设计，三废处理及其综合利用等。关键词：双酚A型环氧树脂；一步法；工艺设计Annual output 1,500 Tons Bisphenol A Epoxyres in
2、Process DesignAbstract：The design uses a one-step process to produce bisphenol A epoxyresins,epichlorohydrin and bisphenol A that is under the effect of sodium hydroxidecondensation catalyst,the production process is performed open-loop and closed-loopresponse under the same conditions,the obtained
3、low molecular weight epoxy resin is aliquid. From the aspects of the synthesis process,production technology,plant layou,andenvironmental protection on the annual output of 1,500 tons bisphenol A resin detaildesign and calculation,design should include ： process design,process routeselection,product
4、ion process material balance and energy balance,Selection andcalculation of process equipment,plant layout design,waste treatment andcomprehensive utilization.KEY WORDS： Bisphenol A epoxy resins ; One-step; Workshop process design中文摘要英文摘要 目录1引言.61.1环氧树脂发展史.61.2双酚A型环氧树脂的特点和用途.61.3双酚A型环氧树脂生产原料.71.3.1环
5、氧树脂生产的主要原材料及规格.7表1.1环氧树脂的主要原材料及规格.71.3.2环氧树脂生产的主要原材料的性质.81.4双酚A型环氧树脂合成方法.81.4.1合成原理.81.4.2合成方法.92工艺流程设计.102.1 工艺流程框图 .102.2工艺流程叙述.11.11.123物料衡算 .123.1 计算条件与数据理.123.2环氧树脂收集.123.3缩合工段物料衡算：.133.4回收过量环氧氯丙烷.15.154热量衡算.164.1对溶解釜进行热量衡算.164.1.1溶解阶段.164.1.2冷却阶段.184.1.3反应阶段.194.2 脱苯所需热量计算.224.3脱苯用冷凝器冷却水用量计算.2
6、35 设备选型.245.1反应釜的设计.245.1.1选材.255.1.2确定参数.255.1.3计算筒体厚度.255.1.4计算封头厚度.265.1.5校核筒体和封头的水压试验强度.26根据式 .265.1.6法兰的选取.275.1.7夹套的设计.275.1.8接管的设计.285.1.9搅拌器的设计.295.2 脱苯用冷凝器的设计.315.2.1定性温度.315.2.2平均温度下的物性数据.325.2.3平均传热温差.325.2.4冷却液用量.325.2.5管程传热 数.325.2.6 程传热 数.325.2.7传热 .335.2.8工艺 .335.2.9传热管 和 程方法.335.2.10
7、 体 .335.2.11接管.345.3 热器核算.345.3.1 程对流传热 数核算.345.3.2管程对流传热 数核算.345.3.3传热 数K.355.3.4传热 .355.3.5管程流 .355.3.6 程 .36流 数 NB=29.36B 流 B=0.2.36D 体 m; D=0.65.366工 设计.386.1工 设计的 与规 .386.2 选 的据和原.396.3 的 .396.3.1 设备 .406.3.2 设备平 .416.3.3 设备 .416.4水 水 .426.5currency1 应及生产“.426.5.1currency1 应.426.5.2原料及产的fi.426.
8、5.3 fl 验.437 理及合用.447.1 水的理.447.2回收用.457.3 ”的理.457.4.45.45.468环氧树脂 生产和应的环 .468.1环氧树脂 生产和环 的要性.468.2环氧树脂生产 与应 .468.2.1环氧树脂生产原料的性.468.2.2环氧树脂生产中 .478.2.3环 .478.2.4 .488.2.5 工 生与 .48 工 设计 1引言1.1环氧树脂发展史中 环氧 的树脂 环氧树脂 发 规生产 的 的1891 Lindmann 环氧氯丙烷和对苯二酚反应 缩聚成树脂并用酸酐使得固 但使用价值并没 被及 发现 二 前 一直没 进行进一步的研究 瑞士 Pierr
9、e Castan和美 S.O.Greenlee对合成环氧树脂进行进一步研究的 候已 1930 之 的1934 Schlack 一 以上的环氧 的合物用胺类合物聚合成高 并 公开发表专 1938 瑞士Pierre castan和美的S.O.Greenlee发表的专 可以看出 他们已发现双酚A和环氧氯丙烷过缩聚反应可以产生环氧树脂 再加入 机胺 邻苯二甲酸盐可以使树脂固 并且 表现出优异的粘附性能 这些发现促使美的DeVoe-Raynolds公司 1947首次 工中开始 环氧树脂的生产 瑞士CIBA公司 美的Shell公司以及De Chemical公司也开始 环氧树脂的工生产 并 此 础上进行进一
10、步的开发和应用工作 环氧树脂 浇铸 腐蚀涂料 金属粘合剂 currency1绝缘性的应用等领域等都 1950取得 突破 环氧树脂作 一 行蓬勃发展 我 1958才开始对环氧树脂进行研究 但很快 投入 生产 前 双酚A型环氧树脂的产量占 环氧树脂总产量的85%以上 1.2双酚A型环氧树脂的特点和用途双酚A型环氧树脂是由双酚A和环氧氯丙烷 碱性条件下过缩合 水洗脱溶剂精成的高 合物 通常根据环氧树脂 量的高低 超高 量树脂（M10万45万） 高 量树脂（M1400 工 设计 8000） 中等 量树脂（M400-1400）和低 量树脂（M400） 双酚A型环氧树脂的性能 随 量的升高也表现出一定的变
11、规律 规律如下：量上升环氧值降低 软点上升 固物 度下降 量上升固物 性 强固温度上升环氧树脂的固 量 主要作用的 是 的 低 量 主要是通过环氧 的反应 随 量的 的作用 环氧 的作用 所以超高 量的环氧树脂 需要 固剂 可以成 的涂 环氧树脂被 工 的物理机 性能currency1 绝缘性能等 性 应用涂料 剂封currency1 浇铸currency1压 “等领域 1.3双酚A型环氧树脂生产原料1.3.1环氧树脂生产的主要原材料及规格表1.1环氧树脂的主要原材料及规格双酚A(BPA) 228.29：fifl （ ） 体点：155.5度：1.195g/环氧氯丙烷（ECH）92.52：fi
12、液体 度：99.5 wt度（20）：1.180”1.184 g/点：117.9苯78.11度：99.5 wt程：109”112 工 设计 度：0.862”0.868g/点：80氧 NaOH 40.01 Fe2O3 量： 0.003 wt度：2.13g/1.3.2环氧树脂生产的主要原材料的性质1.双酚A：fi fl 的体, 温下溶苯甲苯二甲苯 溶解度随温度 加 加, 溶水 溶丙和碱性溶剂 2.环氧氯丙烷： 氯 fi 定 对 强的 性 性 溶水 可溶解及甲苯中 取 验 要取上currency1 3. 氧：fi 的 固 强碱性 溶水 腐蚀性 强 4.苯：fi 的 液体 溶水 但是一 的 机溶剂 溶解
13、机 和一些 性的机 的能 很强 1.4双酚A型环氧树脂合成方法1.4.1合成原理双酚A型环氧树脂是 碱性 剂(通常用NaoH)作用下由环氧氯丙烷和双酚A缩合 成 反应程 没 一的 但合成反应 体如下：1.开环反应：双酚A的 和环氧氯丙烷 碱的 下 环氧 发生反应 生成 氯 的合物 2. 环反应：氯 和Na0H发生反应 之 脱HCl 成环氧 3.开环反应：生成的环氧 和双酚A的 发生反应生成 的合物 4.开环反应： 合物和环氧氯丙烷进一步反应生成 氯 的合物 工 设计 5. 环反应：生成的氯 再NaOH反应 脱HCl生成环氧 环氧氯丙烷过量下 进行上述开环一 环反应 可得 环氧 的双酚A型环氧树
14、脂 由双酚A型环氧树脂的反应程 上述反应是缩聚过程中可能的主要反应 此可能 一些 可 的 反应 如酚 与环氧的反常加成反应和环氧 的水解反 等 反应条件得格的“(如投料NaoH用量及投料快 反应过程的温度加料 原料度等等) 反应 可 “ 可获得预定对 质量的线型双酚A型环氧树脂 投料 调节双酚A与环氧氯丙烷的用量 可以得平均对 质量 的环氧树脂 1.4.2合成方法液 双酚A型环氧树脂合成方法归纳起 ：一步法和 步法 一步法可一次加碱法和二次加碱法 二步法可 歇法和 法 前低 量液体环氧树脂和中 量固体环氧树脂一般采用一步法工艺 高 量环氧树脂采用 步法 二步法工艺的优点：与一步法 设备少生产工艺简单 放工 短产质量 调“等优点 但本设计产量低仍采用一步法 工 设计 2工艺流程设计2.1 工艺流程框图 双酚A 环氧氯丙烷循环使用NaOH 环氧氯丙烷 苯NaOH 产图2.1工艺流程框图
