摘 要

本文首先介绍了苯乙烯丙烯腈（SAN）发展的广阔前景，而聚合釜是生产SAN的最重要设备。对于工艺、主要设备类型进行了选择，计算。对部分设备进行热平衡，为设备工艺提供依据。主要设备的计算工艺设计，包括工艺参数的选择、原材料消耗的计算、功率计算、工艺设备尺寸的计算和结构设计；典型辅助设备的选择计算，包括工艺尺寸计算和典型辅助设备类型的选择和单线图表格绘制工艺流程图的规范，确定主要设备、辅助设备和测量设备。车间的各部分包括三废处理，安全操作等等的设计。具体的车间设计与图纸等。

关键词：苯乙烯丙烯腈，生产方法；工艺流程；设备工艺计算

Abstract

This paper describes the broad prospects for development of SAN, the production of SAN polymerization reactor is the most important equipment. For the process, major equipment types were selected and calculated. For the process, major equipment types were selected and calculated. Heat balance of some equipment to provide basis for the equipment process. Calculation of major equipment design process, including selection of process parameters, calculation of raw material consumption, power calculation, calculation of process equipment size and structural design; selection calculation of typical auxiliary equipment, including calculation of process dimensions and selection of typical auxiliary equipment types and single line The chart forms the specification of the process flow chart and identifies the main equipment, auxiliary equipment and measuring equipment. The various parts of the shop include the design of waste disposal, safe operation and so on. Specific workshop design and drawings.

Key Words：SAN；production method; process flow; equipment process calculation

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 设计说明书 1

第2章 生产方法与工艺流程 3

第3章 车间布置 8

第4章 生产原理 10

第5章 设备选型原则及三废处理 11

第6章 物料衡算 12

第7章 聚合釜的筒体设计 16

第8章 聚合釜夹套的设计 18

第9章 反应釜釜体及夹套的压力试验 20

第10章 热量衡算 22

第11章 搅拌器设计及管道选型 25

第12章 附件的选型及尺寸设计 27

附录1 重要符号表 28

附录2 设备一览表 29

参考文献 30

致谢 31

第1章 设计说明书

1.1项目名称

年产一万吨SAN树脂生产车间的工艺设计。

1.2项目内容

1、设计方案简介，对于工艺、主要设备类型进行了选择，计算。

2、典型辅助设备的选择计算，包括工艺尺寸计算和典型辅助设备类型的选择和单线图表格绘制工艺流程图的规范，确定主要设备、辅助设备和测量设备。车间的各部分包括三废处理，安全操作等等的设计。

3、具体的车间设计与图纸等。

1.3设计依据及必要性

SAN树脂是作为由丙烯腈和苯乙烯进行共聚反应而生产的一种共聚产物。作为一种有刚性并且十分坚固的材料，耐热性、尺寸稳定性、耐油性、抗震动性和化学稳定性十分优异。在工业上，SAN常与ASA混合制备ABS树脂，具有优异的刚性、耐热性和先进的耐候性。目前，其只要用来掺混生产ABS的产品，因而ABS的生产量直接决定了SAN的需求与产量。

1.4市场前景分析

这些年，随着人们对于电子产品、汽车、家电和轻工产品的要求提高，对于SAN产品的性能也提出了新的要求。SAN树脂的生产工艺和流程也将进一步改进、完善和提高。为了降低生产产品的成本，提高经济和社会效益，开发了节能、节能、无污染的节能降耗技术，将是未来发展的主流。

第2章 生产方法与工艺流程

2.1 生产方法

主要的生产方法：将苯乙烯与丙烯腈在控制温度的情况下，通过改变温度与压力进行悬浮聚合，然后将所得聚合物料进行筛选除杂，从而得到高质量的SAN树脂。

本设计基本工艺由原材料的配制、聚合、离心干燥和成品包装等工序。

基本组分是：单体、阻聚剂、悬浮剂等。

本设计聚合得到的产品通过洗涤后含水量比较高，在20%左右，因此需要离心机分离进行脱水。选择离心机时，必须考虑离心机的处理能力，功率和输出量。

干燥是得到成品的重要环节，直接影响到产品的生产能耗和质量，干燥需要控制含水量＜0.3%。干燥器的选择需要考虑干燥所需的传热面积，干燥物料所需的热量以及物料在干燥器中的停留时间。

2.1.1 原料的选择

本设计选用的原料主要单体为：苯乙烯和丙烯腈。

2.1.2 聚合的机理

自由基共聚反应。

2.1.3 实施方法

本设计采用悬浮聚合法生产SAN树脂。

2.1.4 操作过程

采用间歇式操作。

2.2 聚合的工艺条件

2.2.1单体的选择

（1)苯乙烯

苯乙烯的结构C6H5CH=CH2，包含有不饱和芳香烃中最重要的一环芳烃与烯烃的侧链结构，广泛用于生产树脂和合成橡胶原料。

表2.1 苯乙烯的物理性质

表2.2 工业用苯乙烯质量标准

(2)丙烯腈

丙烯腈是一种常温常压下苦味的无色透明液体，目前的总生产能力约为4870吨，其中90%是用索约法生产的，在我国的生产能力约为430吨。

表2.3 丙烯腈的主要物理性质

表2.4 工业用丙烯腈规格

2.2.2悬浮剂的选择

选择碳酸镁作为本次设计的悬浮剂。

2.2.3阻聚剂的选择

选择TBC作为本设计的阻聚剂。

2.2.4 SAN悬浮聚合方案流程简图

图2.1悬浮聚合法生产SAN生产方案流程图

2.3 工艺条件

表2.5制备SAN树脂的工艺条件

2.4工艺参数

2.4.1工艺配方（质量分数）

2.4.2主要单体参数

第3章 车间布置

3.1车间厂房设计

本设计为小型化工厂车间的设计.生产规模小，所以各种生产和生活设施均集中在一个厂区内。随着化工装置的大型化，车间布置的趋势向着露天化，流程化，集中化，定型化等的特点发展，不过，车间布置的最终要求的一点就是安全生产。为达到这一最终目标，我们应遵循以下几项原则:

1.满足生产工艺要求；

2.满足设备安装与检修对布置的要求；

3.符合建筑设计要求；

4.符合建筑设计要求。

其中包括：1.建筑设计防水规TJ16-74。2.炼油化工企业省级防火规范YHS01-783。3.工业企业省级卫生标准TJ36-79。4.工业企业噪声卫生标准。

3.1.1车间布置要考虑的问题

1.满足于工艺生产高度而且包括设备维修最高的要求。

2.要充分利用城建的建筑面积。

3.为车间的技术经济指标先进合理以及节能等要求创造条件。

4.车间中所采取的生产安全保护措施、防腐蚀措施是否符合要求。

5.人流和货流工作中不要交替。

3.1.2选择厂房的样式

一般选择集中多层室内厂房和露天厂房两种厂房设计。

3.1.3厂房的轮廓

厂房设计应以简洁为标准，这样便于设备灵活布置，同时对于厂房的建造也有利。厂房的轮廓一般有四种: 矩形厂房，L形厂房，T形厂房，I形厂房，他们都有各自的特点。而本设计采用的是矩形厂房设计，因为矩形便于设备和通道的布置和生产管理，它的占地面积比较小，管道狭短采光通风好，设备区的布局经济，方便。而且还有两个优点:当建筑物向其他方向延伸时不会影响生产区的生产，生活区的建筑结构可以与生产区分开考虑，不同的层高并不会影响设备与管道的布置。

3.2 车间各部分组成

3.2.1工艺生产部门

工艺生产部门是整个车间的核心部分，是首先要安排并要安排在车间厂房相对中心位置处的，兼顾到操作方便的原则，将与其密切相关的部门安排在适当位置处，包括有预处理区，储罐区等。

3.2.2 辅助生产部门及生活行政部门

本设计方案共包含三层，有电变压器室，空调室，实验室，分析室，终产品室，样品贮藏室以及一系列废气废液处理区。

第4章 生产原理

4.1 聚合的基本原理

溶有引发剂的单体苯乙烯，丙烯腈以液滴状悬浮于水中进行自由基聚合，即悬浮聚合。水相为连续相，单体为分散相。聚合在每个小液滴内进行，反应原理于本体聚合基本相同。

4.2 离心机的分离原理

离心机主要是利用离心力，分理出产物与未反应的单体水助剂等液相的加速分离的机器。本设计采用的是过滤式离心机，通过高速运转的离心转鼓产生的离心力，将固液混合物中的液相甩出转鼓，而将固相留在转鼓内，达到脱水的效果。

4.3 流化床干燥的基本原理

流化床干燥机是将粉末状，悬浮液和溶液等流动性物料放在孔板等气流分布板上，由其下部送上具有相当干燥效率的干燥介质对物料体系进行干燥的一种干燥器。

4.4 泵区

泵是一种输送流体的机械，主要用于输送水，油，酸碱液，乳化液等，也可以输送气液混合物或含固体的悬浮液的液体。液体泵的材质主要由泵的用途，输送介质性质和输送条件决定。

第5章 设备选型原则及三废处理

5.1 主要设备选型原则

目前，发展趋势往往会增加壶体的体积和规模。聚合釜的体积及高度选取主要依据是聚合釜的容积，传热能力，传热面积，生产能力，适应力等。

5.2 其他设备选型原则

离心机的选择；本设计聚合得到的产品通过洗涤后含水量比较高，在20%左右，因此需要离心机分离进行脱水。选择离心机时，必须考虑离心机的处理能力，功率和输出量。

干燥器的选择：干燥是得到成品的重要环节，直接影响到产品的生产能耗和质量，干燥需要控制含水量＜0.3%。干燥器的选择需要考虑干燥所需的传热面积，干燥物料所需的热量以及物料在干燥器中的停留时间。

5.3 设备布置

（1）设备布局必须保证生产过程的连续性，降低能耗;

（2）物料运输线路要短，提高工作效率；

（3）生产车间应留有足够的进入空间，以便设备维护和维护;

（4）设备布置要紧凑合理，充分利用生产空间；

（5）设备布置要安全

5.4 三废处理

三废主要来源于聚合过程产生的废水，废气废渣均较少。产生的少量废气可高温燃烧后排放。产生的废渣可以通过机械回收化学回收热量。废水主要来源于洗涤部分与离心部分产生，主要含有有机物与金属离子，本设计采用生化法，利用微生物降解废水中的有机物，使之满足当代绿色化学要求。

第6章 物料衡算

6.1 物料衡算的任务

通过物料衡算来确定釜的个数、体积、每釜投料量及各工序进出物料量。为设备计算、选型和热量衡算提供依据。（平均密度0.9370）

6.2 衡算的依据

1 设计年产量 年产树脂10000吨

2 设计生产时间 7200小时/年

3 生产周期 8小时

4苯乙烯转化率 99%

5 丙烯腈的转化率 99%