年产3000吨环氧树脂车间工艺设计 蔡成云

西北农林科技大学植保学院毕业设计说明书1目录中文摘要英文摘要第一章绪论1.1环氧树脂定义1.2、环氧树脂发展历史、现状及趋势1.3、环氧树脂的特点和用途1.4、环氧树脂的常用技术术语和质量指标1.5、环氧树脂的分类第二章环氧树脂生产的主要原材料2.1、环氧树脂生产的主要原材料及规格2.2、环氧树脂生产的主要原材料的性质第3章工艺流程设计3.1工艺流程框图3.2工艺流程叙述第4章物料衡算4.1计算条件与数据理4.2原料用量计算4.3缩合工段物料衡算4.3.1溶解4.3.3回收过量环氧氯丙烷4.3.4环氧树脂收集第5章热量衡算.5.1计算依据5.2常用热力学数据计5.3缩合工段热量衡算西北农林科技大学植保学院毕业设计说明书2第6章设备选型6.1计算条件确定.6.1.1操作工时与生产周期的确定6.2缩合工段反应岗位的设备选型.6.2.1物料体积计算6.2.2反应釜的选型6.2.3校核传热面积6.3.1缩合工段苯回收岗位设备选型6.3其它设备的选第7章厂区布置和车间布置设计7.1工厂设计的内容与规范7.2厂址的选择7.3车间的布置7.3.1辅助生产和行政-生活布置7.3.2厂房的布局7.3.3厂房的长、宽、高和层数确定.7.3.4厂房内布置第8章“三废”处理及其综合利用8.1废水的处理8.2套用和回收利用3、环境保护措施第九章环氧树脂安全生产和环境保护西北农林科技大学植保学院毕业设计说明书1年产3000吨环氧树脂车间工艺设计蔡成云摘要：环氧树脂生产工艺一般分为一步法和二步法。目前低分子量液体环氧树脂和中分子量固体环氧树脂，一般都采用一步法工艺；高分子量环氧树脂采用二步法。二步法工艺的优点：与一步法相比，它具有生产工艺简单、设备少、工时短、无三废排放和产品质量易调节控制等优点。以双酚A（BPA）为主要原材料，合成的环氧树脂称为双酚A（BPA）型环氧树脂，是目前产量最大、用途最广的环氧树脂，由于它的应用遍及国民经济的众多领域，因此又称为通用型环氧树脂。它属于缩水甘油醚型。本文介绍了年产3000吨的环氧树脂的车间设计，从技术、工程经济、生产管理等方面进行了详细的论述，内容主要包括：设计依据，工艺路线论证，工艺流程设计，全流程物料衡算，全流程能量衡算，工艺设备选型与计算，车间布置设计，三废处理及其综合利用，劳动组织，劳动保护与安全生产，工程经济，工艺细节改进设计等内容。关键词：环氧树脂；二步法；车间工艺设计西北农林科技大学植保学院毕业设计说明书2Annualoutputof3,000tonsofepoxyresinplantprocessdesignCaichengyunAbstract:Epoxyresinproductionprocessisgenerallydividedintoone-stepandtwo-step.Presentinlowmolecularweightsolidepoxyresinsandliquidepoxyresin,generallyusingone-stepprocess;highmolecularweightepoxyresinwithtwo-step.Theadvantagesoftwo-stepprocess:withonestep,ithastheproductionprocesswassimple,small,shortworkinghours,nowasteemissionsandproductqualityandeasytoadjustcontrolandsoon.TobisphenolA(BPA)asthemainrawmaterial,knownasbisphenolepoxyresinsynthesizedA(BPA)typeepoxyresinistheoutputofthelargestandmostwidelyusedepoxyresin,becauseofitsapplicationthroughoutthenationaleconomymanyareas,so-calledgeneralepoxyresin.Itisethertype.Thisarticledescribestheannualoutputof3,000tonsofepoxyresinoftheplantdesign,technical,engineeringeconomics,productionmanagementandotheraspectsarediscussedindetail,mainlyincluding:designbasis,processlineargument,processdesign,thewholeprocessofmaterialbalancecalculation,thewholeprocessofenergybalance,processequipmentselectionandcalculation,workshoplayoutdesign,wastetreatmentandutilization,labororganizations,laborprotectionandsafety,engineeringeconomics,technicaldetailsoftheimproveddesignandsoon.KEYWORDS:Epoxyresin;two-step;workshopprocessdesign西北农林科技大学植保学院毕业设计说明书3绪论1.1环氧树脂定义定义：分子中含2个或2个以上环氧基的高分子化合物。最常用的双酚A型环氧树脂含2个环氧基。化学名称：双酚A二缩水甘油醚英文名称：DiglycidyletherofbisphenolA（缩写DGEBPA）1.2、环氧树脂发展历史、现状及趋势环氧树脂的发明曾经历了相当长的时期，它的工业化生产和应用仅是近40年的事情。在19世纪末和20世纪初两个重大的发现揭开了环氧树脂发明的帷幕。远在1891年德国的Lindmann用对苯二酚和环氧氯丙烷反应生成了树脂状产物。1909年俄国化学家Prileschajew发现用过氧化苯甲醚和烯烃反应可生成环氧化合物。这两种化学反应至今仍是环氧树脂合成中的主要途径。1934年Schlack用胺类化合物使含有大于一个环氧基团的化合物聚合制得了高分子聚合物，并作为德国的专利发表。1938年这后的几年间瑞士的Pierrecastan及美国的S.O.Greenlee所发表的多项专利都揭示了双酚A和环氧氯丙烷经缩聚反应能制得环氧树脂；用有机多元胺类或邻苯二甲酸均可使树脂固化，并具有优良的粘接性。这些研究成果促使了美DeVoe-Raynolds公司在1947年进行了第一次具有工业生产价值的环氧树脂的制造。不久瑞士的CIBA公司、美国的Shell公司以及DeChemical公司都开始了环氧树脂的工业化生产及应用开发工作。到了20世纪50年代初期环氧树脂在电气绝缘浇铸、防腐蚀涂料、金属的粘接等应用领域有了突破。于是环氧树脂作为一个行业蓬勃发展起来了。我国的环氧树脂的开发始于1956年，在沈阳、上海两地首先获得了成功。1958年上海开始工业化生产。经过40余年的努力，我国环氧树脂生产和应用得到了迅速的发展。目前生产厂家已达100余家。生产的品种、产量日益增多，质量不断提高，在现代化的建设中正起着越来越重要的作用。但是以生产规模、产品质量、品种方面和世界先进水平相比差距还西北农林科技大学植保学院毕业设计说明书4很大。我们必须用跳跃式发展模式，向着“规模化、高纯化、精细化、专用化、系列化、功能化”六化方向发展，才能满足各行各业对环氧树脂的需求。1.3、环氧树脂的特点和用途（1）粘接强度高，粘接面广。几乎可粘接所有的金属和非金属，有“万能胶”的美称。（2）良好的加工性。加工时常温常压。广泛用作涂料、灌封料及浇注料等。（3）优异的电绝缘性。用作绝缘材料、电工浇铸及电子灌封（4）机械强度高。用作结构胶、高强耐磨地坪等。（5）收縮卛低。尺寸稳定，不易变形，不易开裂等。（6）稳定性好，防腐性能优异。广泛用作防腐涂料。1.4、环氧树脂的常用技术术语和质量指标（1）平均聚合度（n）分子中重复结构单元的数目称为聚合度。由于环氧树脂是聚合度不同的同系物的混合物，其聚合度的平均值称为平均聚合度。平均聚合度决定了环氧树脂分子量的大小（２）平均分子量（M）环氧树脂的分子量与聚合度成正比例。所以也可以说环氧树脂是不同分子量的同系物的混合物，它们分子量的平均值称为平均分子量。（3）分子量分布由于环氧树脂是分子量不等的同系物组成的混合物，其分子量具有多分散性，通常用分子量分布来表示。环氧树脂在合成过程中，由于原材料的差异、工艺操作条件不同等，导致产品的分子量分布亦不相同。平均分子量相同的环氧树脂，如果分子量分布不同，那么其某些物化性能也不同。分子量分布越窄，则树脂性能越稳定。（４）环氧基含量反应活性极大的环氧基是环氧树脂的重要官能团，其含量的大小直接影响使用性能，因此它是控制和鉴定环氧树脂质量的主要手段之一。实际生产中可根据环氧基含量来划分不同型号的环氧树脂。环氧基含量有以下三种表示方法：a、环氧值（Ev）环氧值是我国环氧树脂生产厂家习惯采用的表示方法。它是指每100g环氧树脂中所含的环氧当量数称为环氧值。单位：eq/100g。b、环氧当量（En）环氧当量是美国、西欧和日本习惯使用的表示方法。它是指含有１克当量环氧基的环氧树脂的克数称为环氧当量。单位：g/eq。环氧当量、分子量和环氧值之间的换算关系：En=M/2=100/Ev。c、环氧基百分含量（Ec）西北农林科技大学植保学院毕业设计说明书5环氧基百分含量是俄罗斯、东欧等国习惯采用的表示方法。它是指环氧树脂的每一分子中所含环氧基的百分比含量。单位：％。它与环氧值之间的关系Ec=Ev×43。（５）软化点环氧树脂是一种混合物，没有明确的熔点，只有一个熔融温度范围，称为软化点。单位：℃。（６）黏度黏度是环氧树脂应用时十分重要的指标，它对操作性、脱泡性等有很大影响。单位：Pa.s或mpa.s。黏度与分子量成正比例，黏度和软化点在一定程度上反映出平均分子量和分子量分布的大小。单位换算１Pa.s(帕斯秒)=1000mpa.s(毫帕斯秒)＝1000cP(厘帕斯)。（７）杂质含量环氧树脂的主要杂质包括总氯（有机氯、无机氯）、挥发份及带色基团等。现生产中要尽量减少杂质的含量。1.5、环氧树脂的分类由于原材料与生产工艺的不同，环氧树脂有许多种类和型号，也有多种不同的分类方法，若按其化学结构和环氧基的结合方式可分为以下六大类：缩水甘油醚型、缩水甘油酯型、缩水甘油胺型、脂环族型、线性脂肪族型和混合型环氧化烯烃。以双酚A（BPA）为主要原材料，合成的环氧树脂称为双酚A（BPA）型环氧树脂，是目前产量最大、用途最广的环氧树脂，由于它的应用遍及国民经济的众多领域，因此又称为通用型环氧树脂。它属于缩水甘油醚型。双酚A（BPA)型环氧树脂，市场占有量约占环氧树脂总量的85%。本书中所说的环氧树脂，如不加具体说明，便是指BPA型环氧树脂（又称E型环氧树脂）。双酚A（BPA）型环氧树脂，根据其分子量的高低，可分为低分子量树脂（M≤400）、中等分子量树脂（M＝400-1400）、高分子量树脂（M＝1400－8000）和超高分子量树脂（M＝10万－45万）。双酚A（BPA）型环氧树脂的理化性能，随分子量而呈现规律性的变化，其变化规律如下：分子量↑软化点↑环氧值↓环氧当量↑羟基含量↑固化物柔韧性↑固化物硬度↓固化温度↑低分子量环氧树脂的固化主要通过环氧基反应，随着分子量的增大，环氧基的作用减少，羟基作用增大，超高分子量的环氧树脂则不需要借助固化剂便能形成坚韧的涂膜。西北农林科技大学植保学院毕业设计说明书6第二章环氧树脂生产的主要原材料1、环氧树脂生产的主要原材料及规格表2-1环氧树脂生产的主要原材料及规格原材料名称结构式分子量M质量指标双酚A(BPA)228外观：白色粒状（或粉状）结晶体熔点℃：≥155.5色度号（铂