设计年产50万吨聚苯乙烯工艺的初步设计调研报告
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4 建厂条件的选取以及依据
据调查 聚苯乙烯的生产需要的原料主要是苯乙烯，另外，还需要丰富的水资源，充足的 电供应。重庆市长寿地区对以上条件基本满足。
原材料方面：长寿地区云集许多化工厂，如四川维尼纶厂，中英合资的扬子江乙酰 化工有限公司、长寿化工总厂等一大批知名企业。入住园区的企业有 66 家，总投资达 110 亿元。正在洽谈且有投资意向的项目近 15 户，投资总额 35 亿元。完全可以实现就 近取得所需原料，实现资源整合综合利用等。
原料
混合釜
聚合釜
04 级毕业设计
包装车间
储罐
产品 分离器
从上图可见，来自原料储存和制备车间的苯乙烯经过蒸馏釜减压蒸馏提纯，然后和 乙苯、丁二烯、AIBN 一起进入混合釜，此时热苯乙烯把混合物温度提高到 30℃，再通 过预热器，温度达到 70 ℃然后进入第一聚合釜进行物料的反应，在第一聚合釜中，单 体和分散剂、引发剂充分分散并生成微量的聚合物，混合物料温度上升到 80℃保持不便， 从第一聚合釜出来的混合物料经过换热器换热后进入第二聚合釜，聚合温度升高到 90 ℃。从第二聚合釜出来的混合物料经过换热器换热后进入第三聚合釜，聚合温度升高到 95℃，从第三聚合釜出来的混合物料经过换热器换热后进入第四聚合釜，从第四聚合釜 出来，聚合反应结束，转化率达到 80%。出来的混合料通过离心泵打入减压分离器，使 物料中未反应的苯乙烯单体汽化出来，苯乙烯单体去混合釜继续反应，聚苯乙烯进入产 品缓冲槽，进入离心干燥车间进一步处理包装
在工农业生产、交通运输和生活品各方面获得广泛的应用，如电子、电器行业、快 餐饭盒、包装材料、建材等 2.4 聚苯乙烯的市场需求
我国聚苯乙烯树脂产量和进口量持续高速增长，已成为世界上最大的消费市场之 一，2004 年我国 PS 产量约为 230 万吨，进口量为 156．26 万吨，表观消费量为 379 万 吨，自给率为 61％。其中，GPPS、HIPS 产能为 165 万吨／年，产量为 113．3 万吨。预 计到 2010 年，我国 PS 树脂需求量将达 590 万吨，2015 年达到 780 万吨。在我国 PS 消 费结构中，最大的应用领域是电子／电器行业，约占总消费量的 55％；日用品占 25％； EPS 制品，如快餐饭盒、包装材料、建材等也占有较大份额。由于我国 PS 树脂需求有相 当部分属于来料加工或进料加工，预计未来几年 PS 树脂消费结构不会发生很大变化， 仍以电子／电器部件为主，而日用品、办公用品和 EPS 包装材料等领域的用量会有较快 增长。 [1]
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水电方面：长江经过长寿境内，水资源丰富。据有关部门信息，长寿地区的居民生 活用水为每立方米1.67元；建筑用水每立方米2.28元；商业用水每立方米2.68元；生产 用水每立方米1.93元。长寿地区有水电站30余座，变电站16座，总变电容量达150万千 伏安。付何镇境内的50万伏变电站是三峡电站的变电枢纽工程之一，承载着西电东输的 重要功能。另外，境内丰富的矿产，为长寿地区的工业发展奠定了雄厚的物质基础。
3 目前聚苯乙烯的方法及各自的优缺点 3.1 制备方法
聚苯乙烯制备的常用方法有四种：乳液聚合，悬浮聚合，溶液聚合，本体聚合等 ，各聚合方法的特点如下[6]：
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重庆工商大学
04 级毕业设计
表 10 四种聚合实施方法的工艺特点比较［3］
聚 合 实 施 方 本体聚合
溶液聚合
悬浮聚合
乳液聚合
法
聚合场所
地质条件方面：该区地质构造稳定，无地震、滑坡、塌陷等不良地质现象，整个园 区为城市建设适用地，贯通 28.3 平方公里。
扶持政策方面：可以享受多项扶持政策：如用地政策、财税扶持、西部大开发优惠 政策 、三峡库区优惠政策等一系列优惠政策。
综上所述，厂址选在重庆市长寿工业园区 5 调研结论
一个月的调研时间，虽然匆匆而过。不过，这次调研给了我深刻的记忆，学到了很
本体内
溶液内
液滴内
胶束或乳胶
粒内
聚合 主要操
连续
连续或间歇
间歇
连续或间歇
过程 作方式
特征 热传递
难
易
易
易
反应温
难
易
易
易
度控制
单体转 高（低）
不太高
高
可高可低
化率
分离 工序复
单纯
溶液不处理则单纯
单纯
复杂
回收 杂程度
及后 动力消
小
溶液不处理则小
稍大
大，产品为乳
处理
耗
液则小
产品特性
聚合物纯净， 一般直接使用聚合 比较纯净，可 留有少量乳
表1 主要生产企业及生产能力[1]。
厂家 镇江奇美 扬子巴斯夫 无锡伟达
雪佛龙菲利普斯化工有限公司 汕头海洋集团
Atofina 三水化工有限公司 湛江新中美化学有限公司 斯泰隆石化( 张家港) 有限公司 北京燕化股份有限公司
广州石化 盘锦乙烯 大庆石化 抚顺石化
产能（万吨/年） 36 18 18 12 27 10 8 12 5 5 4 2.5 6
进一步分析确定上述五种方法中哪一种更适合用于此次生产。通过以上一些对比，
知道了个种方法的优缺点，综合比较考虑，本设计采用的聚苯乙烯生产工艺是：本体聚
合法。该反应是反应物在机械搅拌作用下反应产生，由于单体和聚合物的沸点相差较大，
蒸馏即可分离出单体。
合成聚苯乙烯工艺流程如下图所示：
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重庆工商大学
尽管近年来我国聚苯乙烯生产有了很大的发展， 自给率有所提高，但由于需求也迅速
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增长，供需缺口不但没有缩小，反而在不断扩大。在需求增长的同时，聚苯乙烯的消费
结构会发生一些变化，一次性包装制品和电器的比例会有所下降，而建筑和日用品比例
会有所上升
2.5市场现状 我国聚苯乙烯的生产始于60年代，采用国产化技术陆续建设了一些小型生产装置。
进入80年代后，我国开始引进国外先进技术建设万吨级生产装置，并以很快的速度发展。 截止2006年， 我国国内PS 产能快速增加，镇江奇美、雪佛龙、扬子巴斯夫、陶氏张家 港4家含有外资成份的PS 生产企业的生产技术较先进, 产品质量在大陆同行业中处于 较高水平, 具有一定的优势。而华南地区的汕头海洋、湛江新中美、广石化和中油三水 等生产商, 由于劳动力成本低廉, 加上地处PS 下游加工厂主要集中地, 也形成一定规 模。其中汕头海洋因规模较大, 产品质量较好, 具有完善的销售网络, 在市场中占据一 定优势。中油三水投产以来, 产品质量不断提高, 也有后来居上之势。总的来看, 国内 PS 市场已初步形成南北对恃的局面。到2006 年底, 我国PS 主要生产企业有16 家, 总 生产能力已达到207.1 万吨/年，（主要生产企业及生产能力见表1）。今后我国有外资 投资的聚苯乙烯的生产能力将快速增长，预计到2010 年，我国聚苯乙烯产能将达到350 万吨／年，按开工率90％计，产量将达到315 万吨。[1]
多知识及技能，让我进一步理解拿到一个项目该如何去开展工作，，如何利用各种有限
资源，进行项目的前期准备工作，充分地掌握了在设计一项化工项目时应该从何着手，
如何考虑各方面的问题，以至于不遗漏，调研的过程是枯燥的但结果确是幸福的，过程
中我了解到了与项目有关的最前沿的资料，对项目的后期工作建立了有力的实际支持。
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04 级毕业设计
调研报告
为了更好地完成毕业设计的内容，达到具体的规定要求，在指导老师的协助与指导 下，我进行了为期四周的调查实习，对本次课题的相关内容作了资料的收集、市场调查、 分析工作。现将这次实习的主要情况介绍如下。
1 了解 PS 的相关生产工艺内容
传统的生产工艺有本题聚合法、悬浮聚合法、乳液聚合法等，现在采用比较的工 艺流程本题聚合法，本次设计年产 50 万吨聚苯乙烯工艺的初步设计，采用加引发剂 的 本题聚合法合成聚苯乙烯，具体情况可详见设计可行性报告。
2 项目产品的性能及市场供求现状 2.１产品名称 高抗冲聚苯乙烯（HIPS） 2.2 聚苯乙烯的性质
聚苯乙烯（PS）是无色透明的珠状或粒状的热塑性树脂，无臭无味，相对密度 1.05， 熔融温度 150 度，热分解温度 310 度，其电绝缘性和电气特性优异，耐热性好，相对密 度小，吸湿性低、质硬、刚性强、透明。光学性能较好，透光率 80%-90%，折射率 1.59-1.60， 耐化学性好，对化学药品稳定，耐矿物油类、酸、碱、盐及低级醇溶于酯、酮（丙酮除 外）、芳香烃等。易被染色，具有良好的加工性 2.3 聚苯乙烯的应用
交通方面：距重庆主城和江北机场仅 50 公里，距规划的重庆第二国际机场 40 公里。 渝长高速公路、渝怀铁路开通以后，长寿的区位优势、交通优势更加明显，长寿已成为 重庆连接华东、华南地区的枢纽。城市建设和基础设施建设步伐加快。目前，长寿城区
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面积已达 15 平方公里，境内交通四通八达，渝长、长涪、长梁三条高速公路在此交汇， 重庆第三大港区——长江冯家湾深水港，可提供大宗产品廉价运输。
宜于生产透
液
能残留有少 化剂及其他
明浅色产品，
量分散剂
助剂
分子量分布
较宽
三废
很少
有溶剂废水，如果聚
Fra Baidu bibliotek
废水
胶乳废水
合溶液直接用（如作
涂料成膜物、黏合
剂）则废水少
从表中可以看出，对于要求光泽性好的产品，如用于生产日用品、办公用品，选
用本体聚合法较好，其工艺条件较成熟，没有溶剂，含杂质较少，产品性能好。
3.2 工艺条件
据调查 聚苯乙烯的生产需要的原料主要是苯乙烯，另外，还需要丰富的水资源，充足的 电供应。重庆市长寿地区对以上条件基本满足。
原材料方面：长寿地区云集许多化工厂，如四川维尼纶厂，中英合资的扬子江乙酰 化工有限公司、长寿化工总厂等一大批知名企业。入住园区的企业有 66 家，总投资达 110 亿元。正在洽谈且有投资意向的项目近 15 户，投资总额 35 亿元。完全可以实现就 近取得所需原料，实现资源整合综合利用等。
原料
混合釜
聚合釜
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包装车间
储罐
产品 分离器
从上图可见，来自原料储存和制备车间的苯乙烯经过蒸馏釜减压蒸馏提纯，然后和 乙苯、丁二烯、AIBN 一起进入混合釜，此时热苯乙烯把混合物温度提高到 30℃，再通 过预热器，温度达到 70 ℃然后进入第一聚合釜进行物料的反应，在第一聚合釜中，单 体和分散剂、引发剂充分分散并生成微量的聚合物，混合物料温度上升到 80℃保持不便， 从第一聚合釜出来的混合物料经过换热器换热后进入第二聚合釜，聚合温度升高到 90 ℃。从第二聚合釜出来的混合物料经过换热器换热后进入第三聚合釜，聚合温度升高到 95℃，从第三聚合釜出来的混合物料经过换热器换热后进入第四聚合釜，从第四聚合釜 出来，聚合反应结束，转化率达到 80%。出来的混合料通过离心泵打入减压分离器，使 物料中未反应的苯乙烯单体汽化出来，苯乙烯单体去混合釜继续反应，聚苯乙烯进入产 品缓冲槽，进入离心干燥车间进一步处理包装
在工农业生产、交通运输和生活品各方面获得广泛的应用，如电子、电器行业、快 餐饭盒、包装材料、建材等 2.4 聚苯乙烯的市场需求
我国聚苯乙烯树脂产量和进口量持续高速增长，已成为世界上最大的消费市场之 一，2004 年我国 PS 产量约为 230 万吨，进口量为 156．26 万吨，表观消费量为 379 万 吨，自给率为 61％。其中，GPPS、HIPS 产能为 165 万吨／年，产量为 113．3 万吨。预 计到 2010 年，我国 PS 树脂需求量将达 590 万吨，2015 年达到 780 万吨。在我国 PS 消 费结构中，最大的应用领域是电子／电器行业，约占总消费量的 55％；日用品占 25％； EPS 制品，如快餐饭盒、包装材料、建材等也占有较大份额。由于我国 PS 树脂需求有相 当部分属于来料加工或进料加工，预计未来几年 PS 树脂消费结构不会发生很大变化， 仍以电子／电器部件为主，而日用品、办公用品和 EPS 包装材料等领域的用量会有较快 增长。 [1]
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水电方面：长江经过长寿境内，水资源丰富。据有关部门信息，长寿地区的居民生 活用水为每立方米1.67元；建筑用水每立方米2.28元；商业用水每立方米2.68元；生产 用水每立方米1.93元。长寿地区有水电站30余座，变电站16座，总变电容量达150万千 伏安。付何镇境内的50万伏变电站是三峡电站的变电枢纽工程之一，承载着西电东输的 重要功能。另外，境内丰富的矿产，为长寿地区的工业发展奠定了雄厚的物质基础。
3 目前聚苯乙烯的方法及各自的优缺点 3.1 制备方法
聚苯乙烯制备的常用方法有四种：乳液聚合，悬浮聚合，溶液聚合，本体聚合等 ，各聚合方法的特点如下[6]：
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表 10 四种聚合实施方法的工艺特点比较［3］
聚 合 实 施 方 本体聚合
溶液聚合
悬浮聚合
乳液聚合
法
聚合场所
地质条件方面：该区地质构造稳定，无地震、滑坡、塌陷等不良地质现象，整个园 区为城市建设适用地，贯通 28.3 平方公里。
扶持政策方面：可以享受多项扶持政策：如用地政策、财税扶持、西部大开发优惠 政策 、三峡库区优惠政策等一系列优惠政策。
综上所述，厂址选在重庆市长寿工业园区 5 调研结论
一个月的调研时间，虽然匆匆而过。不过，这次调研给了我深刻的记忆，学到了很
本体内
溶液内
液滴内
胶束或乳胶
粒内
聚合 主要操
连续
连续或间歇
间歇
连续或间歇
过程 作方式
特征 热传递
难
易
易
易
反应温
难
易
易
易
度控制
单体转 高（低）
不太高
高
可高可低
化率
分离 工序复
单纯
溶液不处理则单纯
单纯
复杂
回收 杂程度
及后 动力消
小
溶液不处理则小
稍大
大，产品为乳
处理
耗
液则小
产品特性
聚合物纯净， 一般直接使用聚合 比较纯净，可 留有少量乳
表1 主要生产企业及生产能力[1]。
厂家 镇江奇美 扬子巴斯夫 无锡伟达
雪佛龙菲利普斯化工有限公司 汕头海洋集团
Atofina 三水化工有限公司 湛江新中美化学有限公司 斯泰隆石化( 张家港) 有限公司 北京燕化股份有限公司
广州石化 盘锦乙烯 大庆石化 抚顺石化
产能（万吨/年） 36 18 18 12 27 10 8 12 5 5 4 2.5 6
进一步分析确定上述五种方法中哪一种更适合用于此次生产。通过以上一些对比，
知道了个种方法的优缺点，综合比较考虑，本设计采用的聚苯乙烯生产工艺是：本体聚
合法。该反应是反应物在机械搅拌作用下反应产生，由于单体和聚合物的沸点相差较大，
蒸馏即可分离出单体。
合成聚苯乙烯工艺流程如下图所示：
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尽管近年来我国聚苯乙烯生产有了很大的发展， 自给率有所提高，但由于需求也迅速
第1页共5页
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增长，供需缺口不但没有缩小，反而在不断扩大。在需求增长的同时，聚苯乙烯的消费
结构会发生一些变化，一次性包装制品和电器的比例会有所下降，而建筑和日用品比例
会有所上升
2.5市场现状 我国聚苯乙烯的生产始于60年代，采用国产化技术陆续建设了一些小型生产装置。
进入80年代后，我国开始引进国外先进技术建设万吨级生产装置，并以很快的速度发展。 截止2006年， 我国国内PS 产能快速增加，镇江奇美、雪佛龙、扬子巴斯夫、陶氏张家 港4家含有外资成份的PS 生产企业的生产技术较先进, 产品质量在大陆同行业中处于 较高水平, 具有一定的优势。而华南地区的汕头海洋、湛江新中美、广石化和中油三水 等生产商, 由于劳动力成本低廉, 加上地处PS 下游加工厂主要集中地, 也形成一定规 模。其中汕头海洋因规模较大, 产品质量较好, 具有完善的销售网络, 在市场中占据一 定优势。中油三水投产以来, 产品质量不断提高, 也有后来居上之势。总的来看, 国内 PS 市场已初步形成南北对恃的局面。到2006 年底, 我国PS 主要生产企业有16 家, 总 生产能力已达到207.1 万吨/年，（主要生产企业及生产能力见表1）。今后我国有外资 投资的聚苯乙烯的生产能力将快速增长，预计到2010 年，我国聚苯乙烯产能将达到350 万吨／年，按开工率90％计，产量将达到315 万吨。[1]
多知识及技能，让我进一步理解拿到一个项目该如何去开展工作，，如何利用各种有限
资源，进行项目的前期准备工作，充分地掌握了在设计一项化工项目时应该从何着手，
如何考虑各方面的问题，以至于不遗漏，调研的过程是枯燥的但结果确是幸福的，过程
中我了解到了与项目有关的最前沿的资料，对项目的后期工作建立了有力的实际支持。
重庆工商大学
04 级毕业设计
调研报告
为了更好地完成毕业设计的内容，达到具体的规定要求，在指导老师的协助与指导 下，我进行了为期四周的调查实习，对本次课题的相关内容作了资料的收集、市场调查、 分析工作。现将这次实习的主要情况介绍如下。
1 了解 PS 的相关生产工艺内容
传统的生产工艺有本题聚合法、悬浮聚合法、乳液聚合法等，现在采用比较的工 艺流程本题聚合法，本次设计年产 50 万吨聚苯乙烯工艺的初步设计，采用加引发剂 的 本题聚合法合成聚苯乙烯，具体情况可详见设计可行性报告。
2 项目产品的性能及市场供求现状 2.１产品名称 高抗冲聚苯乙烯（HIPS） 2.2 聚苯乙烯的性质
聚苯乙烯（PS）是无色透明的珠状或粒状的热塑性树脂，无臭无味，相对密度 1.05， 熔融温度 150 度，热分解温度 310 度，其电绝缘性和电气特性优异，耐热性好，相对密 度小，吸湿性低、质硬、刚性强、透明。光学性能较好，透光率 80%-90%，折射率 1.59-1.60， 耐化学性好，对化学药品稳定，耐矿物油类、酸、碱、盐及低级醇溶于酯、酮（丙酮除 外）、芳香烃等。易被染色，具有良好的加工性 2.3 聚苯乙烯的应用
交通方面：距重庆主城和江北机场仅 50 公里，距规划的重庆第二国际机场 40 公里。 渝长高速公路、渝怀铁路开通以后，长寿的区位优势、交通优势更加明显，长寿已成为 重庆连接华东、华南地区的枢纽。城市建设和基础设施建设步伐加快。目前，长寿城区
第4页共5页
重庆工商大学
04 级毕业设计
面积已达 15 平方公里，境内交通四通八达，渝长、长涪、长梁三条高速公路在此交汇， 重庆第三大港区——长江冯家湾深水港，可提供大宗产品廉价运输。
宜于生产透
液
能残留有少 化剂及其他
明浅色产品，
量分散剂
助剂
分子量分布
较宽
三废
很少
有溶剂废水，如果聚
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废水
胶乳废水
合溶液直接用（如作
涂料成膜物、黏合
剂）则废水少
从表中可以看出，对于要求光泽性好的产品，如用于生产日用品、办公用品，选
用本体聚合法较好，其工艺条件较成熟，没有溶剂，含杂质较少，产品性能好。
3.2 工艺条件