年产6万吨环氧树脂工艺设计.docx
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1、年产6万吨环氧树脂车间工艺设计设计说明: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。本设计用一步法工艺:把双酚A(BPA)和环氧氯丙烷(ECH)在氢氧化钠作用下进行缩聚,即开环和闭环在同一反响条件下进行的工艺方法。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,由于它的应用普及国民经济的众多领域,因此又称为通用型环氧树脂。本设计用此类环氧树脂。本文从生产工艺技术、经济、管理等方面对年产6万吨环氧树脂进行了详细的论述,内容主要包括:设计依
2、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等。设计主要成果如下:每天产量理论值18L82t,实际产量为180.70t;实际年产量为5.96万吨。用水蒸气加热的50000L闭式搅拌溶解釜;用冰盐水冷却的50000L搪玻璃闭式搅拌反响釜,材料为银铝不锈钢OCrI8Ni9。主要设备:浆式搅拌器;标准椭圆形上封头,锥形下封头;支承式支座,选用标准为JB/T47292;釜夹套;IO(X)L环氧氯丙烷回收釜;800OL苯贮槽;30000L脱苯釜;进出料管都选用普通无缝钢管;泵选择屏蔽泵B;过滤器。图纸包括:1)、工艺流程图2)、物
3、料图3)、反响釜的装配图关键词:环氧树脂,一步法,车间工艺设计Annualoutputof60000tonsofepoxyresinplantprocessdesignDesignNotes:Epoxyresinproductionprocessisgenerallydividedintoone-stepandtwo-step.Presentinlowmolecularweightsolidepoxyresinsandliquidepoxyresin,generallyusingone-stepprocess;highmolecularweightepoxyresinwithtwo-step.
4、Thisdesignonestepprocess:thebisphenolA(BPA)andepichlorohydrin(ECH)inthecondensationundertheactionofsodiumhydroxide,theopen-loopandclosed-loopinthesamereactionconditionsforprocessmethod.Thedesignoftheuseofsuchepoxyresin.TobisphenolA(BPA)asthemainrawmaterial,knownasbisphenolepoxyresinsynthesizedA(BPA)
5、typeepoxyresinistheoutputofthelargestandmostwidelyusedepoxyresin,becauseofitsapplicationthroughoutthenationaleconomymanyareas,so-calledgeneralepoxyresin.Itisethertype.Inthispaper,productiontechnology,economics,managementandotheraspectsofanannualoutputof60000tonsepoxydiscussedindetail,mainlyincluding
6、:thedesignbasis,processroutefeasibilitystudies,processdesign,thewholeprocessmaterialbalance,thewholeprocessofenergyaccountancy,processequipmentselectionandcalculation,plantlayoutdesign,wastetreatmentandcomprehensiveutilization.Designofthemainresultsareasfollows:(l)dailyoutputofthetheoreticalvalue181
7、.82t,actualproductionwas180.70t;actualannualoutputof59600tons.(2)linedwithclosedsteamheating50000Lstirtodissolvekettle;withicecoolingsaline50000Llinedclosedstirredtankreactor,D=3800mm,H=4600mm.Materialforthenickel-chromiumstainlessSteelOCrl8Ni9.(3)Mainequipment:Paddlemixers;standardellipsehead,conic
8、allowerhead;bearingtypebearings,selectioncriteriaJBT472-92;reactorjacket;1000Lepichlorohydrinrecoverytank;8000Lbenzenetank;30000Ldebenzenizedkettle;accesstomaterialsuseanordinarytubesareseamless;pumpshieldpumpselectionB;filter.(4)Drawingsinclude:1)processflowdiagrams,2)materials,3)reactorassemblydra
9、wingKEYWORDS:Epoxyresin,one-stepworkshopprocessdesign目录1引言11.1 环氧树脂根本概述1化学性质11.1.2物理性质1分类11.2 应用11.2.1 环氧树脂用途:1环氧树脂特性:1改性方法:2结构与性能特点21.3 生产情况21.3.1 世界环氧树脂生产的地区分布:21.3.2 世界环氧树脂生产的垄断格局:31.3.3 国内环氧生产厂商情况:31.3.4 需求品种:31.3.5 市场前景:31.3.6 环氧树脂应用技术开发动向32生产工艺设计72.1 工艺选择72.1.1 合成原理72.1.2 生产工艺82.1.3 一步法工艺82.1.
10、4 二步法工艺92.2 主要原材料92.2.1 环氧树脂生产的主要原材料及规格9环氧树脂生产的主要原材料的性质103工艺流程113.1 工艺流程:113.1.1 环氧氯丙烷自动分相回收技术113.1.2 薄膜脱苯工艺流程113.2 工艺流程框图:124.1 计算条件与数据理:134.2 原料用量计算:134.3 缩合工段物料衡算:144.4 回收过量环氧氯丙烷:164.5 环氯树脂收集:165热量衡算175.1 计算依据:175.1.1 主要依据175.1.2 重要符号:175.1.3 主要公式:175.2 热量衡算:185.2.1 溶解岗位:185.2.2 反响岗位:196.1 计算条件确定
11、206.1.1 操作工时与生产周期确实定:206.1.2 反响器选择206.2 溶解工段反响岗位的设备选型:226.2.1 溶解釜:226.2.2 支座形式246.2.3 搅拌浆设计246.2.4 封头的设计选型256.3 反响工段反响岗位的设备选型:256.3.1 反响釜256.3.2 支座形式276.3.3 反响釜的液位276.4 各釜体夹套尺寸确实定286.5 贮槽的设计286.5.1 环氧氯丙烷回收釜286.5.2 苯贮槽286.5.3 脱苯釜286.6 反响器上的接管及尺寸29溶解釜进料管296.6.1 溶解釜山料管306.6.2 反响釜进料管306.7 泵的选择306.8 主要设备
12、307工厂布置设计327.1 工厂设计的内容与标准:327.2 厂址选择的依据和原那么327.3 车间的布置:337.3.1 车间设备布置337.3.2 车间设备平面布置347.3.3 车间设备立面布置347.3.4 管廊的布置357.3.5 生活行政部门357.4 给水、排水系统357.5 电力供给及生产控制357.5.1 电力供给357.5.2 贮运367.5.3 分析检验室、维修室368,三废处理及其综合利用378.1 废水的处理:378.1.1 废水的处理方法378.2 回收利用:378.3 废渣的处理378.4 噪声389环氧树脂平安生产和环境保护399.1 环氧树脂平安生产和环境保
13、护的重要性399.2 环氧树脂生产平安考前须知与劳动保护措施399.2.1 环氧树脂生产原料平安毒性399.2.2 环氧树脂生产中劳动保护考前须知399.2.3 环境保护措施409.2.4 绿化概况40925劳动平安、工业卫生与消防4010概算与技术经济4210.1 工程投资估算4210.2 产品本钱估算4210.3 财务评估42总结49参考文献47Ll环氧树脂根本概述环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物,除个别外,它们的相对分子质量都不高。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征,环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活
14、泼的环氧基团,使它们可与多种类型的固化剂发生交联反响而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。化学性质环氧树脂固化过程为放热反响,当使用快速催化剂铸造大型零件时需要注意散热,防止温度上升过高到达小分子沸腾温度。1.L2物理性质环氧树脂外观:无色透明液体;其密度:1.1L2克/立方厘米与固化程度有关)。分类环氧树脂的分类目前尚未统一,一般按照强度、耐热等级以及特性分类,环氧树脂的主要品种有16种,包括通用胶、结构胶、耐温胶、耐低温胶、水下,潮湿面用胶、导电胶、光学胶、点焊胶、环氧树脂胶膜、发泡胶、应变胶、软质材料粘接胶、密封胶、特种胶、涉嫌被固化胶、土木建筑胶16种。1.2 应用1.2.1 环
15、氧树脂用途:可用于金属与非金属的粘合剂,常用于生产环氧涂料,增强塑料或浇铸成绝缘制件等,也用于处理纺织品,起防皱、防缩、耐水等作用。低分子量的环氧树脂可用作PVC的稳定剂。在化工及许多行业,乃至尖端科学技术领域内已获得广泛应用。环氧树脂涂料主要用于金属保护涂层,如船舶、钢铁结构等,同时还可作为阳离子型电泳涂料的调漆料,大量用于汽车车身的底漆。环氧树脂特性: 形式多样。各种树脂、固化剂、改性剂体系几乎可以适应各种应用对形式提出的要求,其范围可以从极低的粘度到高熔点固体。 固化方便。选用各种不同的固化剂,环氧树脂体系几乎可以在0180C温度范围内固化。 粘附力强。环氧树脂分子链中固有的极性羟基和酸
16、键的存在,使其对各种物质具有很高的粘附力。环氧树脂固化时的收缩性低,产生的内应力小,这也有助于提高粘附强度。 收缩性低。环氧树脂和所用的固化剂的反响是通过直接加成反响或树脂分子中环氧基的开环聚合反响来进行的,没有水或其它挥发性副产物放出。它们和不饱和聚酯树脂、酚醛树脂相比,在固化过程中显示出很低的收缩性(小于2%)。 力学性能。固化后的环氧树脂体系具有优良的力学性能。电性能。固化后的环氧树脂体系是一种具有高介电性能、耐外表漏电、耐电弧的优良绝缘材料。化学稳定性。通常,固化后的环氧树脂体系具有优良的耐碱性、耐酸性和耐溶剂性。像固化环氧体系的其它性能一样,化学稳定性也取决于所选用的树脂和固化剂。适
17、当地选用环氧树脂和固化剂,可以使其具有特殊的化学稳定性能。尺寸稳定性。上述的许多性能的综合,使环氧树脂体系具有突出的尺寸稳定性和耐久性。耐霉菌。固化的环氧树脂体系耐大多数霉菌,可以在苛刻的热带条件下使用。改性方法:选择固化剂;添加反响性稀释剂;添加填充剂;添加别种热固性或热塑性树脂;改进环氧树脂本身。结构与性能特点在环氧树脂的各个应用领域中,其最终的使用性能是由环氧树脂固化物提供的。环氧树脂固化物的土性能取决于固化物的分子结构。而固化物的分子结构及其形成那么取决与环氧树脂的结构及性能、固化剂的结构及性能、添加剂的结构及性能,以及环氧树脂的固化历程。这里,先就双酚A型环氧树脂的结构对坏氧树脂及其
18、固化物性能的影响作一些介绍。常用环氧树脂固化剂有脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚酰胺、酸酥、树脂类、叔胺,另外在光引发剂的作用下紫外线或光也能使环氧树脂固化。常温或低温固化一般选用胺类固化剂,加温固化那么常用酸酊、芳香类固化剂。环氧值是鉴定环氧树脂质量的最主要指标,环氧树脂的型号划分就是根据环氧值的不同来区分的。环氧值是指100克树脂中所含环氧基的克当量数。1.3 生产情况131世界环氧树脂生产的地区分布:环氧树脂的生产主要集中在中、日、欧三个地区,其他还有韩国、美国、台湾地区、泰国、南非和委内瑞拉等。中国大陆的生产能力约占世界总生产能力的60%o132世界环氧树脂生产的垄断格局:世界环氧树脂生产,
19、主要由SheI1、Dow、Ciba三大巨头所垄断,另外日本的东都化成、大日本油墨、日本环氧树脂制造公司,韩国的国都化学(与日本东都化成合资)等几家以其先进的生产工艺在世界环氧行业中亦占令人瞩目的一席之地。1.3.1 国内环氧生产厂商情况:中国环氧树脂生产厂家有一百多家,但除了岳阳和无锡等少数几家外,大都规模很小。由于目前国内环氧树脂厂大多规模小,牌号品种单一,设备落后,树脂质量较低;在目前SheI1、Dow.Ciba以及日本几家公司正加紧对中国环氧消费市场渗透抢占的情况下,国内厂家面临着极为严峻的挑战。1.3.2 需求品种:目前,世界上使用最广泛的品种是双酚A型环氧,其次是溟化双酚A型和酚醛型
20、环氧,其它品种生产使用量很小。国内实际生产的环氧树脂只有双酚A型的几个牌号。据统计,1997年全国环氧树脂需求量约为IIOk3生产量约为30kt,进口量约为60kt。国内环氧的生产品种牌号很单一,主要为双酚A型。由于国产环氧品质较差,许多要求高的场合须进口国外高品质环氧,如高品质液体环氧、漠化环氧、酚醛环氧等。目前环氧树脂主要用于涂料行业和电子行业。复合材料成型用环氧树脂(主要应用于电子行业的印刷电路板)占四分之一。1.3.3 市场前景:中国是全球最大也是最后一块环氧树脂市场处女地,中国环氧市场前景十分广阔。环氧涂料1防腐、防海洋生物污染)。专家预测,2000年我国海洋涂料需4万吨,其中大局部
21、是环氧防腐涂料。容器制造业持续高速开展,罐头涂料需要越来越多的环氧树脂。水性环氧涂料前途无量。中国是世界第四大粉末涂料生产国,也是亚洲最大的粉末涂料生产国。我国政府已把粉末涂料和水性涂料确定为今后优先开展品种,而水性环氧涂料又在水性涂料行业中占重要地位。1.3.4 环氧树脂应用技术开发动向环氧树脂技术开发动向向高性能化、高附加值开展,重视环境保护和生产的平安性。特殊结构环氧树脂和助剂产品向着精细化、功能化、能在特殊环境下固化开展。固化产物具有高韧性、高强度、耐辐照、耐上下温方向开展。由此特种树脂、固化剂、稀释剂的品种将会有更大开展,形成多品种小批量的生产格局。随着高分子物理学近期的开展,品种的
22、开展已集中于采用化学或非化学合成的方法,通过共混、合金的手段来制得环氧一橡胶、环氧.热塑性塑料、各种有机无机的填充料复合物以及环氧树脂基无机纳米复合材料。1.4 开展简史环氧树脂的创造曾经历了相当长的时期。早在1891年,德国的Lindmann用对苯二酚与环氧氯丙烷反响,缩聚成树脂并用酸酎使之固化。但是它的使用价值没有被揭示。1930年,瑞士的PierreCastan和美国的S.0.Greenlee进一步进行研究,用有机多元胺使上述树脂固化,显示出很高粘接强度,这才引起了人们的重视。广泛地讲,环氧树脂可以从含有链烯基的母体化合物合成,也可以从含有活性氢原子的母体化合物合成。20世纪初首先报导了
23、烯垃的环氧化,但直到20世纪40年代中期,Swern和他在美国农业部的合作伙伴开始研究聚不饱和天然油的环氧化时,此项技术也仅应用于高相对分子质量单环氧化合物的生产并引起广泛的工业化规模开发的兴趣。10年之后才应用于环氧树脂合成技术之中。大约在20世纪20年代中期已经报导了双酚A与环氧氯丙烷反响产物,15年后首创了不稳定的环氧化脂肪胺中间产物的生产技术。1933年德国的SChIaCk1研究现代双酚A环氧树脂同双酚A的别离技术。尽管一年之后Schlack报导了双环氧化合物同有机酸、无机酸、胺和硫醇的反响,但确定双酚A环氧树脂的工业价值的还是瑞士DeTreyFreres公司的Castan和美国Dev
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