年产50000吨聚醋酸乙烯酯的工艺设计

江汉大学课程设计报告

题目：年产50000吨聚醋酸乙烯酯的工艺设计

学院：化学与环境工程学院

专业：高分子材料与工程

学号：122209107137

姓名：张攀钦

指导老师：朱超

《聚醋酸乙烯酯乳液聚合课程设计》

一、本课程设计的性质、任务与目的

1. 本课程设计的性质

本课程是应用化学专业的一门实用性和技术性很强的专业课程。学生在聚合物工艺学课程后，综合运用所学的高分子化学与材料及化工原理相关知识，进行初步的聚醋酸乙烯酯合成的工艺设计。

2.本课程任务是：

①撰写简要设计说明书。

②绘制物料流程示意图、车间平面图各一张。

③设计并绘制聚合釜

3.本课程设计的目的

①了解和掌握聚醋酸乙烯酯的、结构与性能，其制备过程中的基本反应类型、添加剂与材料成型工艺等内容的基础知识；

②掌握检索文献的方法；

③通过阅读文献，了解并掌握聚醋酸乙烯酯制备与设计的基本原理，并能完成聚醋酸乙烯酯的整个工艺流程。

④通过专业课程设计使学生掌握应具备的基本高分子化工设计技能。

二、课程设计的主要内容

1.设计方案选择，对给定或选定的设计方案进行简要论述。

2.工艺计算，应完成工艺流程各过程的物料衡算，能量衡算。绘制物料流程示意图，编写物料平衡表及热量平衡表。

3.主要设备设计，在满足工艺条件的前提下，进行主要设备的选型及结构设计。

4.典型辅助设备设计选型，包括典型设备主要结构尺寸计算和设备型号规格的选定

目录

一、概述 (1)

二、工艺流程和方案的说明和论证 (1)

1、工艺流程 (1)

2、方案的说明 (2)

3、聚醋酸乙烯酯乳液聚合的工艺条件 (3)

三、物料衡算 (6)

四、热量衡算 (11)

五、聚合釜及各设备选型 (13)

六、生产车间布置 (16)

1. 要满足生产工艺要求 (16)

2. 要符合经济原则 (16)

3. 要符合安全生产要求 (17)

4. 便于安装和检修 (17)

5．要有良好的操作条件 (17)

七、对设计的评述及结论 (18)

八、参考文献 (19)

一、概述

聚合物工艺设计是化工生产装置建设的灵魂，是将人们的要求变为现实生产的第一步。先进的设计思想、科学的设计方法、现代化的设计手段与工具、高水平高质量的设计作品是工程设计人员坚持的设计方针和追求的设计目标。聚合物合成生产装置设计属于化工设计的范畴，是针对聚合物合成生产过程的化工设计。聚合物合成工艺设计就是指将单体原料通过聚合反应制得聚合物产品的生产过程中所用的方法、技术等，全部用图纸、表格、文字说明等方式概述出来的过程及结果。

二、工艺流程和方案的说明和论证

1、工艺流程

（1）把软水经过软水计量槽（W101）计量后放入聚乙烯醇溶解釜(V101)。（2）把规定量的聚乙烯醇由入孔投入聚乙烯醇溶解釜(V101)内。

（3）向聚乙烯醇溶解釜(V101)的夹套中送入水蒸汽，升温至80摄氏度，搅拌4-6小时，配制成聚乙烯醇溶液。

（4）把醋酸乙烯酯投入单体计量槽(W102)内，把邻苯二甲酸二丁酯投入增塑剂计量槽(W103)内，并把预先配制的规定量的过硫酸钾溶液和碳酸氢钠溶液分别投入引发剂计量槽(W105)和PH调节剂计量槽(W104)。

（5）把聚乙烯醇溶液由聚乙烯醇溶解釜(V101)通过过滤器（V102）用隔膜泵（P101）输送到聚合釜(R101)中，并由入孔加入规定量的OP-10，并开动搅拌使其溶解。

（6）向聚合釜(R101)中由单体计量槽(W102)加入单体醋酸乙烯酯，并通过引发剂计量槽(W104)加入过硫酸钾溶液，在搅拌下乳化30min。

（7）向聚合釜(R101)夹套内通水蒸汽，将釜中物料升温至60摄氏度，向聚合釜(R101)加入单体和引发剂，聚合反应开始，并通过回流冷凝器(H101)和聚合釜(R101)夹套通入冷却水进行换热，控制温度，稳定在60摄氏度进行反应，反应时间10hr。

（8）反应完全后，向聚合釜(R101)夹套通入冷却水冷却至50摄氏度，再加入PH调节剂和增塑剂，搅拌均匀。出料，通过过滤器过滤(V103)后，进入乳液储

罐(T104)。

（9）用泵将乳液送至闪蒸塔（D101）中，乳液中的液相醋酸乙烯酯进入D101前绝大部分已经在大闪蒸线中汽化。

聚醋酸乙烯酯随气相醋酸乙烯酯从大闪蒸线出来后，沿切线方向进入闪蒸罐D301中D101操作温度约为80℃，操作压力约为1.8MPa。

聚醋酸乙烯酯从D101下面流出进入D102.

（10）干燥

2、方案的说明

由于设计任务书表明此聚合采用乳液聚合，以下简要论述乳液聚合。

聚醋酸乙烯酯是由聚醋酸乙烯酯经自由基聚合而成的高分化合物。通常采用分散聚合和乳液聚合的，该设计采用的是乳液聚合。乳液聚合是在用水作介质的乳液中，按胶束机理或低聚物机理生成彼此孤立的乳胶粒，在其进行自由基加成聚合或离子加成聚合来生产高聚物的一种聚合方法，对于在充分混合的间歇反应器中进行的乳液聚合过程来说，据反应机理可分为四个阶段：分散阶段、乳胶粒生成阶段、乳胶粒生长阶段、聚合反应完成阶段。该方法有如下优点：

（1）聚合体系具有粘度低、易散热，乳液稳定性高．具有较高的聚合反应速率和高的聚合物分子量。

（2）乳液聚合以水作介质，还具有成本低廉，生产安全，胶乳粘度低，便于混合传热、管道输送和连续生产，环境污染小的优点。

（3）反应在常压下进行，对设备无加压要求。

（4）聚合后胶乳可直接使用。

采用乳液聚合也有如下缺点：

（1）因需要固体产品，胶乳需要进行凝聚、洗涤、脱水、干燥等多道工序，成本较高。

（2）产品中留有乳化剂杂质，难以完全除净，有损电性能等。