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摘 要

本文主要内容是2000t/a水性聚氨酯的生产车间设计。以甲苯二异氰酸酯、聚醚二元醇为原料，二羟甲基丙酸和1,4-丁二醇为扩链剂，三乙胺为中和剂，环氧树脂为内交联剂，丙酮作为稀释剂调节粘度，在N-甲基吡咯烷酮的作用下进行自乳化法聚合。对其制备工艺进行了初步探索，确定了合理的工艺条件与配比，亲水单体二轻甲基丙酸的含量、扩链剂的含量、NCO/OH投料比，所得的水性聚氨酷贮存稳定，性能良好。本设计包括配方设计、工艺流程设计、工艺衡算、设备的选择、车间布置等内容组成。通过精准的工艺衡算结果选择设备，根据所选设备和工艺流程进行车间布置。此外，在已经确定生产主线和机械设备的基础上绘制出生产车间的总体平面结构图。

关键词：水性聚氨酯 自乳化聚合 生产 车间

Design of 2000t/a Waterborne Polyurethane Production Workshop

Abstract

The purpose of this article is to finfish a design of production workshop about 2000 t/a waterborne polyurethane. The reaction with toluene TDI and polyether glycol as raw materials and no ion water as solvent, two hydroxyl methyl acid and 1,4-butanediol as chain extender, TEA as neutralizing agent, epoxy resin as crosslink agent, acetone as a diluting agent to adjust the viscosity and glycol with Internal Emulsification Method in polymerization. The preparation process has carried on the preliminary exploration to determine the reasonable process conditions and proportion, the content of hydrophilic monomer. Two hydroxyl methyl acid content and chain extender, NCO/OH feed ratio, income of waterborne poly ammonia cool storage stability and good performance. The design includes formulation design, process design, process balance, equipment selection, workshop layout and so on. Choose the equipment according to the accuracy of the results of the process balance, according to the selected equipment and process flow shop layout. In addition, the overall plan of the production workshop has been mapped out on the basis of the main production line and mechanical equipment.

Key Words：WBPU；Self-Emulsification Polymerization；Production；Design of workshop

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 5

1.1概述 5

1.2水性聚氨酯体系中化学组分反应机理 5

1.2.1多异氰酸酯与多元醇的反应 6

1.2.2异氰酸酯与水的反应 6

1.2.3异氰酸酯与胺基的反应 6

1.3水性聚氨酯的制备方法 6

1.3.1外乳化法 6

1.3.2内乳化法 7

1.3.3丙酮法 7

1.3.4预聚体分散法 7

1.3.5熔融分散法 8

1.4水性聚氨酯乳化机理及乳化过程 8

1.5水性聚氨酯性能与应用 8

1.5.1水性聚氨酯的性能 8

1.5.2水性聚氨酯的应用 9

1.6水性聚氨酯生产技术与发展 9

1.6．1水性聚氨酯技术发展 9

1.6.2水性聚氨酯生产设备发展 10

1.7 课题研究的内容、目的及意义 10

1.7.1 课题研究的内容 10

1.7.2课题研究的目的 10

1.7.3课题研究的意义 11

第二章 配方与工艺流程设计 12

2.1 水性聚氨酯配方的基本知识 12

2.1.1水性聚氨酯配方分析 12

2.1.2水性聚氨酯配方设计原则 12

2.2.1异氰酸酯的选择 13

2.2.2多元醇化合物的选择 14

2.2.3扩链剂的选择 14

2.2.4催化剂的选择 15

2.3水性聚氨酯聚合的配方 15

2.3.1配方组成 15

2.3.2组分含量分析 17

2.4工艺流程设计 18

2.4.1概述 18

2.4.2工艺流程 18

第三章 工艺计算 19

3.1物料衡算 19

3.1.1 物料衡算的目的 19

3.1.2物料衡算的依据 20

3.1.3 物料衡算的计算步骤 20

3.1.4 物料衡算 21

3.2 能量衡算 28

3.2.1 能量衡算的基本步骤 28

3.2.2能量衡算的目的与依据 28

3.2.3反应釜的热量衡算 29

第四章 生产设备的选择 35

4.1 设备选型的原则 35

4.2化工设备选择概况 36

4.3 生产设备的工艺设计 36

4.3.1 概述 36

4.3.2 生产设备的选择 37

4.4设备的选型 39

4.4.1聚合釜 39

4.4.2混料槽 41

4.4.3汽提塔 41

4.4.4离心机 42

4.4.5泵、鼓风机、过滤器 43

第五章 生产车间设计 47

5.1 概述 47

5.2 车间布置设计前的准备工作 47

5.2.1掌握有关设计规范和规定 47

5.2.2掌握设计基础资料 47

5.3水性聚氨酯的生产对生产车间的设计和设备布置的要求 48

5.4生产车间布置 48

第六章 安全与工业卫生 51

6.1水性聚氨酯安全隐患及措施 51

6.1.1水性聚氨酯的燃烧爆炸性能 51

6.1.2减少水性聚氨酯污染的预防措施 51

6.2聚合生产中应注意的安全问题 52

6.2.1聚合釜密封泄漏 52

6.2.2爆聚排料 53

6.2.3壳体损坏（腐蚀、裂纹、透孔） 53

6.2.4清釜安全 53

6.3厂房的防火防爆措施 54

第七章 水性聚氨酯生产过程中的废弃物处理 55

7.1废水的处理 55

7.2尾气处理 56

7.3固体废物处理 56

参考文献 57

致 谢 60

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