摘 要

Abstract II

1 绪论 1

1.1 产品在国内外的发展史及现状 1

1.2 聚苯乙烯的结构、性能及用途 2

1.3 合成工艺 3

1.4 车间概况简介 4

1.5 生产基本原理和岗位操作规定 6

1.6 原料规格、 性能及产品的技术指标 9

1.7 设备选型原则 11

2 物料衡算 13

2.1 物料衡算的任务 13

2.2 主要反应式 13

2.3 物料流程示意图 13

2.4 收集数据 13

2.5 计算 14

2.5.1 衡算基准 14

2.5.2 总损失及总损失分配： 14

2.5.3 确定聚合釜个数 14

2.5.4 确定原料配方 15

2.5.5 聚合部分物料衡算 16

2.5.6 洗涤部分物料衡算 17

2.5.7 离心部分物料衡算 18

2.5.8 干燥部分物料衡算 18

2.6 校核 19

3 聚合釜的设计 19

3.1 设计任务 19

3.2 设计依据 19

3.3 展开计算 20

3.3.1 确定设计压力、温度 20

3.3.2 聚合釜的受压形式 20

3.3.3 封头、筒体的选型 20

3.3.4 确定筒体直径和高度 20

3.3.5 核算聚合釜的体积及装料系数 21

3.3.6 夹套几何尺寸的确定 21

3.3.7 聚合釜壁厚的计算 22

3.3.8 夹套厚度的计算 23

3.3.9 水压试验应力校核 23

3.4 聚合釜有关数据 24

4 搅拌器的设计 25

4.1 设计任务 25

4.2 设计依据 25

4.3 搅拌器选型 25

4.4 展开计算 26

4.4.1 搅拌器设计计算 26

4.4.2 搅拌器尺寸的确定及有关附件 27

4.4.3 电机、减速器的选择 28

4.4.4 搅拌轴直径的计算 28

4.4.5 选择机械密封的形式 28

5 热量衡算 28

5.1 设计任务 28

5.2 设计依据 29

5.3 展开计算 29

5.3.1 列出热化学反应方程式 29

5.3.2 收集数据 29

5.3.3 确定计算基准: 30

5.3.4 列热平衡方程式 30

5.3.5 分阶段计算传热速率及蒸汽、冷却水用量 30

5.3.6 传热面积校核 34

6 干燥器的设计 36

6.1 设计任务 36

6.3 设计依据 37

6.4 设备选型 37

6.5 展开计算 37

6.5.1 热风管计算 37

6.5.2 冷风管计算 40

7 辅助设备选型 42

7.1 旋风分离器的选型 42

7.2 离心机的选型 43

7.3 输送机选型 43

7.4 风机选型 43

7.5 贮槽的选型 44

7.6 洗涤釜的选型 44

8 重要符号表 45

9 设备一览表 46

参考文献 47

附录 48

附图1 聚苯乙烯车间带控制点工艺流程图 48

附图2 聚合釜装配图 48

附图3 聚苯乙烯车间平面布置图 48

致谢 49

摘 要

本设计为年产1.2万吨聚苯乙烯车间工艺设计。首先从应用角度出发提出了设计依据，对生产方法进行了论证，其中包括原料、聚合实施方法以及各种助剂的选择。在工艺流程的设计方面，对主要工艺参数进行了物料衡算和热量衡算，在此基础上通过分析工艺流程，选择出了工艺设备，确定工艺控制条件、生产控制条件，并且对所设计工艺进行了技术经济评价。通过绘制物料流程图、聚合釜装配图、带控制点的工艺流程图及车间平面布置图，使以上设计实现了完整的体现。

关键词：聚苯乙烯；悬浮聚合；工艺设计；设备设计

Abstract

The content of this paper is a technology routine design for workshop with an annual output of 12,000 tons of polystyrene. first of all, from the application point of view put forward the design basis, and the demonstration on production methods, including the selection of raw materials, aggregates, as well as the implementation of various additives. In the design aspects of the process, material amp; heat balance calculations were made for main process parameters, on this basis, by analying the technological process , selected the process equipment, determined the control conditions of process and production, and made technical and economic evaluation of the design process. By drawing the material balance diagram, polymeric kettle assembly diagram, process flow diagram with control points, and the layout drawing of workshop, implement a complete show for he above design.

Key Words：polystyrene；suspension polymerization；process design；equipment design

1 绪论

聚苯乙烯是一个比较古老的塑料品种，它是在二十世纪三十年就在德国的BASF公司生产，以后其他国家也相继进行大量生产。现在聚苯乙烯已经成为世界应用最广的塑性塑料，是通用塑料的五大品种之一，它的世界总产量已经达到数百万吨。

1.1 产品在国内外的发展史及现状

中国PS树脂的生产经历了起步、扩展和规模化三个阶段。苯乙烯系树脂发展初期，只生产GPPS，因其质地硬而脆、机械强度不高、耐热性较差，而且易燃，所以人们开展了改性工作，逐步形成了现在以HIPS、EPS、丙烯腈—苯乙烯共聚物(AS)和丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物(ABS)等为代表的庞大的苯乙烯树脂体系。其中HIPS于1952年由Amos等开发，其基本原理就是在聚合过程中通过搅拌使橡胶成为分散粒子而不是连续相。

20世纪90年代以前，PS树脂的生产工艺主要有两种，即本体聚合法和悬浮聚合法。其中GPPS和HIPS现在基本上采用本体法，EPS用悬浮聚合法。我国早期主要采用老式本体法生产工艺和悬浮聚合工艺，这两种技术的能耗和原材料消耗较高。1960年采用国内自行开发的技术，在中国石化上海高桥分公司化工厂建成第一套能力为5kt／a的PS生产装置。在此阶段，其技术以老式本体法和悬浮法为主，装置较为落后。