悬浮法生产聚苯乙烯-

湖南工学院材料与化学工程系高分子材料与工程1001班1高分子合成工艺设计说明书题目院、部：材料与化学工程学院学生姓名：刘志文指导教师：罗建新职称讲师专业：高分子材料与工程学院班级：1001班完成时间：2013年6月2日湖南工学院材料与化学工程系高分子材料与工程1001班2摘要可发性聚苯乙烯（ExpandablePolyStyrene，简称EPS）通称聚苯乙烯和苯乙烯系共聚物，是一种树脂与物理性发泡剂和其它添加剂的混合物。最常见的可发性聚苯乙烯是含有作为发泡剂的戊烷的透明PS粒料。可发性聚苯乙烯聚合工段工艺设计，反应机理是自由基聚合，采用悬浮聚合工艺，以苯乙烯为单体，水做悬浮介质，采用低温悬浮聚合一步法生产工艺。此方法是将苯乙烯单体、引发剂、分散剂、水、发泡剂和其他助剂一起加入反应釜内,聚合后得含发泡剂的树脂颗粒,经洗涤、离心分离和干燥,制得可发性聚苯乙烯珠粒产品；针对聚合反应釜进行了物料衡算、热量衡算，在此基础上通过分析工艺流程，选择出了工艺设备并计算，绘制了带控制点的流程图、并编制了设计说明书和计算书。关键词：可发性聚苯乙烯；悬浮聚合；物料衡算；工艺设计湖南工学院材料与化学工程系高分子材料与工程1001班3AbstractExpandablePolystyrene(ExpandablePolyStyrene,referredtoasEPS)commonlyknownastheDepartmentofpolystyreneandstyrenecopolymerisakindofmixturewithresinthephysicalblowingagentandotheradditivesmixture.Themostcommonistobemadeofpolystyrenewithn-pentaneasablowingagentaggregatesoftransparentPS.Thedesignisaboutofpolystyrenepolymerizationprocesssectionthattheannualproductioncapacityis32000tons,Thereactionmechanismisfreeradicalpolymerization,suspensionpolymerizationprocessusedstyreneasmonomer,watersuspensionmediumdoneusingone-stepproductionoflow-temperaturesuspensionpolymerizationprocess.Thismethodisaddingstyrenemonomer,initiator,dispersingagent,water,blowingagentandotherauxiliariestoreactor,thepolymercontainingafoamingagent,aftertheresinparticlesbywashing,centrifugalseparationanddrying,thesystemmaybemadeofpolystyrenebeadsproducts;mainlycontraposethepolymerizationreactorcarriedoutformaterialbalance,heatbalance,inthisbasedontheanalysisprocesstoselectoutoftheprocessequipmentandcalculateanddrawtheflowchartwithcontrolpoints.Andthepreparationofthedesignspecificationsandcalculationsofthebook.KeyWords：expandablepolyStyrene；suspensiontechnique；craftcalculation；technologicaldesign湖南工学院材料与化学工程系高分子材料与工程1001班4目录第一章绪论1.1聚苯乙烯简介.............................................61.2聚苯乙烯的基本物性.......................................81.3国内外的现状及发展前景第二章工艺流程和方案的说明及论证2.2发泡聚苯乙烯技术工艺比较2.2.1塔式本体聚合技术[3]......................................92.2.2添加少量溶剂的单釜连续本体聚合技术....................102.3苯乙烯的悬浮聚合[4]......................................112.4苯乙烯种子法悬浮聚合....................................122.5发泡聚苯乙烯生产工艺.........................................132.5.1一步法聚合工艺........................................152.5.2二步法聚合工艺........................................162.5.3一步法工艺与二步法工艺的比较[6].........................172.5.4可发性聚苯乙烯基本性能.....................................182.5.5生产原理及工艺流程.........................错误!未定义书签。92.5.5.1生产原理............................................202.5.5.2生产流程.............................错误!未定义书签。第三章物料衡算...................................错误!未定义书签。3.1计算依据.................................错误!未定义书签。3.2聚合工段物料衡算.........................错误!未定义书签。3.2.1进料阶段.............................错误!未定义书签。3.2.2出料阶段.............................错误!未定义书签。第四章热量衡算...................................................244.1显热计算244.2聚合热254.2.1聚合釜的搅拌热264.2.2热量损失264.3蒸汽的用量26湖南工学院材料与化学工程系高分子材料与工程1001班54.4冷却水的用量27第五章聚合釜及各设备选型..........................错误!未定义书签。5.1聚合釜的设计.............................错误!未定义书签。5.1.1聚合釜基本数据.......................错误!未定义书签。5.1.2聚合釜容积确定.......................错误!未定义书签。5.1.3聚合釜的选型原则.....................错误!未定义书签。5.1.4釜的选择.............................错误!未定义书签。5.1.5聚合釜搅拌器的设计...................错误!未定义书签。5.2泵的设计5.2.1计算依据.............................错误!未定义书签。5.2.2管内流速的计算.......................错误!未定义书签。5.2.3直管阻力和局部阻力损失的计算.........错误!未定义书签。5.2.4确定泵轴功率.........................错误!未定义书签。5.2.5泵的选型[10].........................错误!未定义书签。5.3换热器的设计.............................错误!未定义书签。5.3.1设计依据.............................错误!未定义书签。5.3.2计算总传热系数.......................错误!未定义书签。5.3.3计算传热面积.........................错误!未定义书签。5.3.4工艺结构尺寸.........................错误!未定义书签。第六章结论参考文献致谢附录悬浮法生产聚苯乙烯第一章绪论湖南工学院材料与化学工程系高分子材料与工程1001班61.1聚苯乙烯简介聚苯乙烯是指由苯乙烯单体经自由基缩聚反应合成的聚合物，英文名称为Polystyrene,简称PS。它是一种无色透明的热塑性塑料，具有高于摄氏100度的玻璃转化温度，因此经常被用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器，以及一次性泡沫饭盒等。1949年，德国的巴斯夫公司发明了一种被称为可发性聚苯乙烯（EPS,expandablepolystyrene）的材料。这种材料具有特别多的优点，如吸水率较小，热传导率低、隔音性能优越、防潮、抗震且具有良好的电绝缘性能等。这种材料的加工成型工艺简单，具有较大的价格优势。聚苯乙烯材料最先被瑞典政府用于大规模的救生圈商业化生产中。此后由于其各种优良的性能，在汽车、火车、冷藏、建筑、船舶等行业得到了广泛的应用，主要用于隔热防烟材料和抗震材料，同时也被广泛用作包装材料。发泡聚苯乙烯又称可发性聚苯乙烯，英文名expandablepolystyrene简称EPS。指含有发泡剂、一旦受热能立即发泡膨胀的珠粒状聚苯乙烯树脂。是由苯乙烯悬浮聚合，再加入发泡剂而制得。白色珠状颗粒，相对密度1．05。热导率低，吸水件小。耐冲击振动、隔热、隔音、防潮、减振。介电性能优良。一般粒度10～40目。堆密度0.6。含水0.1%。含挥发物（主要为发泡剂）6%-8%。以苯乙烯在发泡剂（通常使用低沸点烃类）存在下进行悬浮聚合而制得。亦可将珠粒聚苯乙烯分散于水中，在一定温度下搅拌，使发泡剂与溶胀了的珠粒接触并渗入其中制得。其结构式为：通常的聚苯乙烯为非晶态无规聚合物，具有优良的绝热、绝缘和透明性，长期使用温度0～70℃，但脆，低温易开裂。此外还有全同和间同立构聚苯乙烯。全同聚合物有高度结晶性。聚苯乙烯（PS）包括普通聚苯乙烯，发泡聚苯乙烯（EPS)，高抗冲聚湖南工学院材料与化学工程系高分子材料与工程1001班7苯乙烯（HIPS）及间规聚苯乙烯（SPS）。普通聚苯乙烯树脂为无毒，无臭，无色的透明颗粒，似玻璃状脆性材料，其制品具有极高的透明度，透光率可达90％以上，电绝缘性能好，易着色，加工流动性好，刚性好及耐化学腐蚀性好等。普通聚苯乙烯的不足之处在于性脆，冲击强度低，易出现应力开裂，耐热性差及不耐沸水等。聚苯乙烯（PS）是一种热塑性树脂，由于其价格低廉且易加工成型，因此得以广泛应用。聚苯乙烯有均聚物（透明粒料）或增韧接枝共聚物或与弹性体的共混体（抗冲击聚苯乙烯IPS）形式。聚苯乙烯共聚物在物理性能和热性能上比均聚物有所提高。这几类聚苯乙烯有多种品级，如标准IPS和标准透明品级、抗环境应力开裂品级（ESCR）、耐紫外线级。阻燃级、耐磨级、制轻质制件的高挠性品级、可发泡品级、超初级以及低残余挥发分品级等。聚苯乙烯树脂用于制造日常生活中的一次性餐具、汽车部件、包装材料、玩具、建筑材料、电器和家庭用品等。透明PS粒料它是通过苯乙烯单体的加成聚合反应得到的无定形聚合物。无色、透明，光学性能极好，并有高刚性。性脆易裂、经过双轴拉伸后才较柔软和有韧性，透明PS的代表性能如下：密度1.05g/cm3拉伸强度48.3MP