聚合物合成工艺设计 课件
聚合物合成原理和工艺ppt课件
大分子的一次结构是由合成反应的条件决定的。分子量的大 小及分布、分子链节的组成、分子链的基团及活性官能团、 大分子空间立体结构等是由合成的配方、组成、催化剂及反 应条件所控制的。大分子的一次结构又对二次、三次及高次 结构及物性起决定性的作用。
耐低温性能对某些高分子材料是重要的，从分子结构看，增 加分子的柔性，Tg值下降，二烯类弹性体、硅橡胶等的分子 链柔性好，具有较好的弹性，玻璃化温度低。
为什么高压聚乙烯比低压聚乙烯的密度低？聚合物结构有何 差异？聚合机理有何不同？低密度聚乙烯的结构是怎样产生 的？
低密度聚乙烯的生产工艺有釜式法和管式法两种。
高压聚乙烯流程分5个部分：乙烯压缩、引发剂配制和注 入、聚合、聚合物与反应的乙烯分离、挤出和后处理（包 括脱气、混合、包装、贮存等）
本体聚合按参加参加单体的相态可分为气相和液相两种。 气相本体聚合中最成熟的是LLDPE的生产。
而升高，当超过一定值后，聚合物产率、分子量及密度则降
低.
?
T
V
但V链转移增加比V链增长更快
M相应降低，即MI
此外，支化反应加快，导致产物的长支链及短支链数目增 加，产物密度降低；另外，大分子链末端的乙烯基含量也 有所增加，降低产品的抗老化能力。
Chapter 3 悬 浮 聚 合
悬 浮 聚 合：通过强烈的机械搅拌作用使不溶于水的单体 或多种单体的混合物成为液滴状分散于一种悬浮介质中进 行聚合反应的方法。
包括：PA（聚酰胺）、PC（聚碳酸酯）、POM（聚甲醛、聚氧化甲 撑）、PPO（聚苯醚）、PBT（聚对苯二甲酸丁二醇脂）、PET（聚对 苯二甲酸乙二醇脂）
特种工程塑料：长期使用温度在150℃以上的塑料。
合成橡胶PPT课件
活化剂
还原剂 螯合剂
硫酸亚铁 雕白粉
EDTA
缓
冲
剂
磷酸钠
聚合温度
反应条件
聚合物合成工艺学多媒体课件
转 化 率，% 聚合时间，h
配方I 70 30 0.20 200 4.5 0.15 0.08 0.05 0.15
0.035 0.08
5 60 7-12
配方II 72 28 0.16 195 4.62 －
SBR
丁苯橡胶： 由1，3-丁二烯
与苯乙烯共聚而得 的高聚物，简称 SBR，是一种产量 和消耗量最大的通 用橡胶。
聚合物合成工艺学多媒体课件
概述
工业生产方法
第二节 丁苯橡胶 广泛应用
溶液聚合
乳液聚合
烷丁 基苯 锂橡 溶胶 液 聚
胶醇 烯 溶 液 聚 丁 苯 橡
1 4-
高丁 反苯 式橡 聚胶 ，
锡丁 偶苯 联橡 溶胶 液 聚
31
38
第三节 顺丁橡胶
顺丁橡胶溶液聚合的生产工艺
二、生产原理与工艺
生产中存在的问题-----挂胶现象(聚合中普遍性问题)
危害
挂胶发生在搅拌轴、釜壁上及管道内壁，严重影响聚 合，产生产事故，甚至停车。
产生 原因
1.原料纯度；2.催化剂种类和用量：Ａｌ/Ｂ↑，挂胶严重； 3.溶剂种类与用量；4.聚合温度：T↑，挂胶严重；5.聚合釜结 构、搅拌情况及釜壁光洁度。
国防、聚交合通物及合日成常工生艺活学中多。媒体课件
一、橡胶的类型
第一节 概述
聚合物合成工艺学多媒体课件
轮胎制品
一、橡胶的类型
第一节 概述
聚合物合成工艺学多媒体课件工业制品
二、橡胶的特性
聚合物合成工艺PPT优质课件
4.4悬浮聚合的工艺控制
➢ 4.4.3聚合温度
➢ 对下列参数等有重要影响
夹套温度控制曲线－曲线c
反应速率 对自下动列 加参速✓数阶等段有P重V要C树影脂响不溶于单体VC，但可吸收单体达27％(质量)，形成粘性凝胶，然后聚合反应在凝胶内进行
（流程图见P48，图41）
1.93m2/m3，35m3反应釜的单位体积传热面积减少为 1.41m2/m3，减少了27％。 ✓ 因此，必需采取一些措施。
强化传热与传质的措施
✓ 内部增加带夹套的折流挡板，以尽可能增加传热
面积
✓ 改进搅拌器的结构，增加釜内的扰动，改进传热
效果
✓ 调节气体的蒸发速度 借助物料的体外循环带出
部分热量
聚合物合成工艺
（优选）聚合物合成工艺
悬浮聚合的优缺点
➢ 优点 ➢ 总体上与乳液法相近 ➢ 工艺流程较短，设备要求相对简单 ➢ 反应过程较易控制反应体系中含有大量的水作为介质，体
系的黏度较低，反应产生的热量易于除去。 ➢ 树脂的纯度比乳液法高 ➢ 三废排放量比乳液法低
悬浮聚合的优缺点
➢ 缺点
➢ 难以实现连续化生产聚合过程中分散问题在连续聚合中较难解
“鱼眼” 主要是在水相中聚合而成的聚合物 以VC悬浮聚合用14m3反应釜的单位体积传热面积为1.
通常的配比 1.0～2.5 1 “鱼眼” 主要是在水相中聚合而成的聚合物
可将两种无➢机物同时加入反应体系中，现场合成沉淀物以获得高分散性的无机粉末。
➢ VC悬浮聚合 1.5～2.5 1
➢ St低温聚合 1.4～1.6 1
➢ 4.6.1原料的合成路线
➢ 4.6.1.1电石法合成工艺—乙炔路线
聚合物合成工艺设计
目录概述-------------------------------------------------------------------------------- ---1基础数据--------------------------------------------------------------------------------9 一．三釜物料衡算1．计算丁二烯进料量-------------------------------------------------------- ---92. 溶剂进料量---------------------------------------------------------------- ---103．催化剂用量---------------------------------------------------------------- ----104. 聚丁二烯生成量--------------------------------------------------------------105. 防老剂用量--------------------------------------------------------------------116. 三釜物料衡算表------------------------------------------------------------- --11 二．首釜物料衡算1. 计算丁二烯进料量---------------------------------------------------------- --122.溶剂进料量--------------------------------------------------------------------- --123. 催化剂用量----------------------------------------------------------------------124. 聚丁二烯生成量----------------------------------------------------------------135.首釜物料衡算表------------------------------------------------------------------13 三．设备选择与计算1.聚合釜体积------------------------------------------------------------------------142.确定釜的外形尺寸---------------------------------------------------------------143.搅拌形式选择---------------------------------------------------------------------154.搅拌功率计算---------------------------------------------------------------------15 四．热量衡算--------------------------------------------------------------------- ------15 参考文献----------------------------------------------------------------------------------17附录1.BR生产工艺流程图2.BR凝聚釜工艺装配图概述1 顺丁橡胶产品概述顺丁烯橡胶，由丁二烯聚合制得的结构规整的合成橡胶。
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一 化工设计的发展
• 1949-1978年
计划经济、苏联模式
• 1979年-现在
54年国家计委《关于工业及民用建设设 计及预算编制条例》
《关于国内设计计划任务书及设计文件 审批程序和计委内部审批分工的临时规 定》([54]计基字第96号)
西方先进设计理念与模式
• 设计工具
计算尺 绘图
计算器 描图
计算机 晒图（蓝图）
聚合物合成工艺设计与其他专业知识之间的关系及用途
二 本课的主要内容
根据工艺设计的任务，选择适当的工艺路线， 设计恰当的流程，进行正确的化工计算（物料、能 量衡算、设备选型和计算），以此为基础进行主要 设备的选型和设计，最后能进行车间的布置（平面、 立面）和绘制，并绘制带控制点的工艺流程图、单 元操作设备的绘制，同时掌握一定的土建、公用工 程以及安全、环保知识。
模课程的学习，要求大家基本掌 握高聚物合成工艺初步设计的全过程， 为大四最后一学期的毕业设计打好基础； 同时，对于今后踏上工作岗位后对于有 关聚合车间以及其他化工的设计，也有 初步的了解。
四个概念
设 计 （ design ） ： 就 是 在 做 某 项 工 作 之 前 ， 根据一定的目的要求，预先制定方法、图样 等。
聚合物合成 工艺设计
材料科学与工程学院 许莉莉
授课说明
• 考核及要求 • 教材和参考书：
聚合物合成工艺设计 陈昀 高聚物合成工艺设计基础 张洋 化工设计
第1章 绪 论
第2章 设计内容与设计程序
第3章 工艺流程设计 第4章 物料衡算 第5章 热量衡算
第6章 设备的工艺设计 第7章 车间的布置
1绪 论
高质量、高水平工程设计→质量优等、水平先 进的化工装置。
4 组织管理 了解国家有关的方针政策和法令法规，了
解有关的设计程序、内容以及设计知识，以便 于项目的筛选、评价、审批和组织管理设计过 程、审核设计结果、考核建成的生产装置等工 作的进行。
总之，凡是从事与化工生产、科研、设计、 管理等有关的工作人员，都需要了解或掌握化 工工厂设计知识，才能胜任本职工作。
设计工作是将科研成果转化为生产力的必要环节。
釜式反应器的放大
放大
3 基本建设：
一方面是配合科技开发，从无到有，从小到大 的各级生产装置的设计；
另一方面是先对已有的生产装置进行标定、评 定、优化，然后对该生产过程做不同生产规模的系 列化设计，满足不同生产需求。
设计是基本建设的首要环节，是现场施工的依 据
• 计算机设计的优点
①高效 ②经济 ③过程优化
计算机在化工设计中的应用
• 工艺设计
物料衡算、能量衡算、设备计算、管路计算
• 绘图 ① AUTO CAD ② 三维工厂设计
美国Intergraph公司的PDS 英国AVEVA公司开发的PDMS Bentley公司(收购了Rebis)的AutoPLANT和 PlantSpace。
高分子化学 高分子物理 聚合反应工程 化学工程
聚合机理 聚合动力学 聚合物 流动性质 反应器设计 基础知识 “三传”基础知识
聚合物合成工艺
系统工程 数值方法
实施方法 操作方法 优化设计 优化控制 数学模型的 计算方法
物理 化学
基数 础据
聚 合 物 合 成
工 艺 设 计
计工 算具
计算机 软硬件
工业生产 科技开发 基本建设 组织管理
及最终产品质量的因素多，有时相互制约。 对控制水平要求高 ④与聚合反应过程有关的化工基础数据少、可 靠性不好、通用性差
《聚合物合成工艺设计》 课程开设的重要意义
1绪 论
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。
1绪 论
一 化工设计的发展 二 本课的主要内容及学习目的 三 化工设计工作及设计知识的用途 四 化工设计的特点 五 化工设计的现代化 六 学习化工设计知识的意义
化工设计（chemical engineering design）： 就是在建造化工生产装置之前，根据一定的 任务要求，将化工装置的生产过程全部用图 纸、表格、文字说明等方式概述出来的过程 及结果。
工艺（process）：就是指将原料加工成产品 的工作、方法、技术等。
聚合物合成工艺设计（design of polymer synthesized process ）：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。
化工工艺在整个设计工作中起贯穿全过程并组织 协调各专业设计工作的作用。
要求熟练掌握本专业的知识技能，了解有关的各 个非工艺专业的知识，以及协同关系和有机地配合。
聚合物合成工艺设计具有许多特殊之处：
①聚合物合成生产工艺路线具有多样性 ②聚合物合成生产过程流程长、操作复杂、技
术含量高，相应地要有高水平的工艺设计 ③与低分子合成生产相比，影响聚合反应过程
四 化工设计的特点
1 政策性强 2 技术性强 优先采用先进技术、清洁生产工艺 3 经济性强 尽量做到技术先进性
与经济合理性兼顾
4 综合性强
综合性强
1 是政治，经济与技术相结合的综合性科学技术。 2 由工艺、机械、自控、电气、总图运输、土建、暖 通、给排水和三废处理等许多专业围绕一个中心任务 紧密合作，协同配合，发挥集体的力量来共同完成。
2 科技开发（科学实验）：
科技开发包括： 新工艺、新技术、新产品、新设备等的开发工作。
化工生产过程中的科技开发是： ①将实验室级的科研成果逐级放大到工业化生产； ②对已有的生产装置进行综合考察，对工艺条件进
行优化，做适当改造或调整，将科研成果在已有的生 产装置上实施（企业技术改造依托高校及研究院）。
在设计中，始终遵循经济、合理、安全等原则。
学生设计基本程序
给定题目或任务书
查阅资料
确定生产方法、工艺流程
化工计算 制图
物料衡算 能量衡算 设备计算
现场施工
三 化工设计工作及设计知识的用途
1 工业生产 2 科技开发（科学实验） 3 基本建设 4 组织管理
三 化工设计工作及设计知识的用途
1 工业生产： ①对已有生产装置进行综合评价。 ②查找生产中的薄弱环节及不合理现象。 ③对已有工厂（车间）进行改建或扩建。