年产5000吨聚四氟乙烯生产车间工艺设计

广西工学院毕业设计说明书课题名称英文名称系别专业班级学号姓名指导教师年月日广西工学院毕业设计(论文)任务书I课题名称系别专业班级学号姓名指导教师(签字)教研室主任(签字)系主任(签字)年月日设计课题：年产5000吨聚四氟乙烯生产车间工艺设计主要内容及表现形式：生产方法及工艺生产路线的确定；II工艺流程设计；工艺计算；主要设备的工艺计算及设备选型；车间布置设计；绘图：绘制带控制点的工艺流程图；车间平、立面布置图；主要设备图。

撰写说明书。

基本要求：论证设计方案；掌握设计的方法及原则；掌握工艺计算的方法和原则；掌握化工绘图的要求和标准，所绘制的图中既有手工图，又有计算机绘图；掌握投资与成本估算、价格估算和经济评价的基本内容和主要方法；对水、电、汽等公用工程有所了解；能提出对环保、安全措施的要求；初步掌握撰写设计说明书的基本内容和要求，说明书字迹工整，最好打字；并附有一份3000字符的有关外文文献及译文。

四、完成期限第1～3周：查阅资料文献，选择生产方法，确定工艺路线，写出开题报告；第4～11周：工艺设计计算及绘图；第12～13周：说明书撰写；第14周：答辩。

摘要本设计的目的是，设计由四氟乙烯聚合生产聚四氟乙烯的车间生产工艺。

设计中，III简述了由四氟乙烯聚合生产聚四氟乙烯的基本流程，通过选定合适的车间生产工艺参数、反应条件，按照一定的产品质量标准以及生产技术指标对反应过程所涉及到的各种物质进行物料和能量的衡算，并在此基础上对生产中所涉及的各种生产设备的参数进行计算和设备选型。

本设计的反应流程为，以液态四氟乙烯为原料，首先通过气化设备使其汽化，然后通过预热器预热到100℃，之后便以1.15m/s的初速度进入固定床反应器中进行聚合反应，从固定床反应器中出来后的气固混合物，利用旋风分离器分离出产品，原料气回流入固定床反应器。

产品经过流化床干燥器干燥、降温得到供包装出售的乙烯成品。

反应温度为100℃，单程转化率为3.6%，总转化率100%。

关键字：四氟乙烯，聚合，固定床反应器，车间设计AbstractThe purpose of this design is the design produced by the polymerizationIVof tetra fluoroethylene PTFE workshop production process. Design, outlined by the production of Teflon PTFE basic process of polymerization, a suitable workshop production by the selected process parameters, reaction conditions, according to certain standards of product quality and production technical indicators on the reaction process involved various substances for material and energy balance, and on this basis, involved in the production of various production equipment and the equipment selection parameters were calculated. The design of the reaction process is, as raw material in liquid tetra fluoroethylene, first through the gasification equipment to vaporize, and then through the pre-heater heated to 100 ℃, after they have to 1.15m / s initial velocity into a fixed-bed reactor in the polymerization reaction, out from the fixed bed reactor after the gas-solid mixture, the use of cyclone separation of the product, raw gas back into the fixed bed reactor. Product after drying fluidized bed dryer, cooling be for sale vinyl packaging products. Reaction temperature is 100 ℃, the conversion rate of 3.6% one-way, the total conversion rate of 100%.Keywords: PTFE, polymerization， reactor, plant designV目录摘要 .................................................................................................I II Abstract ..............................................................................................I V 1 绪论 .. (1)1.1 概述 (1)1.1.1 聚四氟乙烯性质 (1)1.1.2 聚四氟乙烯用途及应用前景 (2)1.1.3 世界聚四氟乙烯发展概况 (4)1.1.4 我国聚四氟乙烯发展前景 (5)1.2 设计任务和内容 (8)1.3 生产方法和工艺流程的设计原则 (8)1.4 计算机在车间设计的应用 (9)2 生产方案及流程的确定 (10)2.1 工业中生产聚四氟乙烯的常用方法 (10)2.1.1 引发剂引发混合液聚合 (10)2.1.2 热引发本体聚合 (12)2.2 生产方法的特点 (12)2.2.1 引发剂引发混合液聚合 (12)2.2.2 热引发本体聚合 (13)2.3 生产设备初探 (13)2.3.1 常用的反应器 (13)2.3.2 换热器 (15)2.4 本设计的生产方法及流程 (16)2.4.1 生产聚四氟乙烯工艺流程示意图 (17)2.4.2 生产工艺流程 (17)2.4.3 生产工艺流程的特点 (18)3 物料衡算 (18)3.1 蒸发器及附属换热器 (20)3.2 蒸汽动力压缩机 (21)3.3 干燥物料衡算 (21)3.4 物料衡算汇总表 (22)4 能量衡算 (22)4.1 能量衡算说明 (22)4.2 蒸发器热量衡算 (23)4.2.1 蒸发热量衡算说明 (23)VI4.2.2 蒸发热量衡算计算简图 (23)4.2.3 设计计算的合理性讨论 (24)4.3 压缩机膨胀能量衡算 (25)4.3.1 压缩机膨胀热量衡算计算简图 (25)4.3.2 气态四氟乙烯膨胀能量衡算 (25)4.3.3 设计计算的合理性讨论 (26)4.4 流化床换热器能量衡算 (27)4.4.1 流化床换热的有关说明 (27)4.4.2 产品的初步冷却 (27)4.4.3 产品的完全冷却 (27)4.5 列管式固定反应器能量衡算 (28)4.6 凉水塔的能量衡算 (28)4.6.1 置换热量衡算说明 (28)4.6.2 热量衡算计算简图 (28)4.6.3 能量衡算 (29)4.7 能量衡算汇总表 (29)5 主要设备工艺计算 (30)5.1 列管式固定床反应器 (30)5.1.1 工艺说明 (30)5.1.2 聚合反应机理 (33)5.1.3 反应器的工艺计算 (37)5.2 凉水塔 (39)5.3 流化床干燥器 (42)5.3.1 工艺说明 (42)5.3.2 物料和热量衡算 (44)5.3.3 流化速度的确定 (47)5.3.4 流化床层底面积的计算 (48)5.3.5 干燥器高度 (49)5.3.6 干燥结构设计 (50)5.3.7 热风进出口接管直径的确定 (51)5.3.8 卧式多室流化床干燥器设计计算结果明细 (52)6 附属设备工艺的计算 (54)6.1 蒸发器附属换热器及附属离心泵 (54)6.2 四氟乙烯液体储罐 (56)6.2.1 储罐罐体计算 (56)6.2.2 荷重计算 (57)VII6.2.3 地脚螺恮和螺母 (58)6.3 旋风分离器 (59)6.4 风机 (59)6.5 空气加热器 (60)7 车间布置设计 (61)VIII1 绪论1.1 概述1.1.1 聚四氟乙烯性质聚四氟乙烯（英文缩写为Teflon或[PTFE,F4]）：密度：2.1–2.3 g/cm3;,被美誉为“塑料王”，中文商品名“铁氟龙”、“特氟隆”（teflon)、“特氟龙”、“特富隆”、“泰氟龙”等。

它是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性(是当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一，除熔融金属钠和液氟外，能耐其它一切化学药品，在王水中煮沸也不起变化，广泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的)、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力、耐温优异（能在+250℃至-180℃的温度下长期工作）。

聚四氟乙烯在-196～260℃的较广温度范围内均保持优良的力学性能，全氟碳高分子的特点之一是在低温不变脆。

聚四氟乙烯(F4,PTFE)具有一系列优良的使用性能:耐高温—长期使用温度200~260度，耐低温—在-100度时仍柔软；耐腐蚀—能耐王水和一切有机溶剂；耐气候—塑料中最佳的老化寿命；高润滑—具有塑料中最小的摩擦系数（0.04；不粘性—具有非常低的表面能、具有固体材料中最小的表面张力而不粘附任何物质；无毒害—具有生理惰性；优异的电气性能，是理想的C级绝缘材料，报纸厚的一层就能阻挡1500V 的高压；比冰还光滑。

分述如下：耐高温——使用工作温度达250℃。

耐低温——具有良好的机械韧性；即使温度下降到-196℃，也可保持5%的伸长率。

耐腐蚀——对大多数化学药品和溶剂，表现出惰性、能耐强酸强碱、水和各种有机溶剂，不溶于强酸、强碱和有机溶剂（包括魔酸，即氟锑磺酸）以及强氧化剂的腐蚀。

除熔融的碱金属外，聚四氟乙烯几乎不受任何化学试剂腐蚀。

例如在浓硫酸、硝酸、盐酸，甚至在王水中煮沸，其重量及性能均无变化，也几乎不溶于所有的溶剂，只在300℃以上稍溶于全烷烃（约0.1g／100g）。