2万吨年SAN悬浮聚合生产车间的工艺设计

2万吨/年SAN悬浮聚合生产车间的工艺设计

沈云浩

（常州大学材料科学与工程学院材料化学101班）

指导老师：张震乾

目录

1项目简介

1.1项目名称 (2)

1.2项目内容 (2)

1.3设计依据及必要性 (2)

1.4市场前景分析 (2)

1.5产品方案 (2)

1.6技术方案及设备方案 (2)

2生产方法与工艺流程

2.1 生产方法 (4)

2.2 聚合工艺过程 (4)

2.3 工艺流程 (9)

2.4 工艺参数 (10)

2.5 主要设备控制方案 (10)

2.6 安全防护措施 (11)

3物料衡算以及热量横算

3.1物料衡算 (12)

3.2热量衡算 (15)

4 设备工艺计算

4.1釜体的设计 (17)

4.2搅拌器的确定 (18)

4.3各物料进出管口直径确定 (19)

4.4轴密封形式 (19)

4.5流体输送机械的选型设计 (20)

4.6 调节釜的设计 (20)

4.7 单体预乳化罐的设计 (20)

4.8 过滤器的设计 (21)

5参考文献

1项目简介

1.1项目名称：2万吨/年SAN悬浮聚合生产车间的工艺设计。

1.2项目内容

1、设计方案简介，选定的工艺流程、主要设备的型式进行简单的论述。

2、对选定的工艺流程进行物料衡算，对某些设备进行热量衡算，为设备的工艺计算提供依据。

3、主要设备的工艺设计计算，包括工艺参数的选定、原材料消耗计算、动力计算、设备的工艺尺寸计算及结构设计；典型辅助设备的选型和计算，包括典型辅助设备的工艺尺寸计算和型号规格的选定。

4、工艺流程图一单线图的形式绘制，标出主要设备、辅助设备和主要工艺参数测量点，并绘制工艺流程草图、PFD、PID图。

1.3设计依据及必要性

依据设计任务书或可行性研究报告的批文，环境影响报告书的批文，技术引进报告的批文以及其他相关性文件等。依据主要原料及物理性质、生产方法、生产能力。

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。热塑性SAN 树脂为无色非晶态或透明的微黄色颗粒状树脂，相对密度为0.7，收缩率在0.2%～0.5%之间，无毒。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。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：

在外国，SAN树脂很早便已经发展，并形成了一系列的高质量产品。而中国的SAN树脂牌号少，质量层次不齐，很难满足中国各行各业的不同需求，从而导致中国客户大量进口外国SAN树脂，而中国的产品大量滞销，SAN产业链严重滞后。因此结合我国目前现状，要稳定和提高产品的质量，解决产品中存在的问题，尽最大的努力降低成本，突破技术难点和薄弱环节，早日实现装置全面达标。让中国的SAN树脂品牌化，质量化，从而走出中国，在国际市场上开辟一个属于中国的领域。

1.5产品方案：

生产能力：SAN树脂2万吨／年；

开工时间：250d／a,24h／d。

1.6技术方案及设备方案：

（一）技术方案：工业生产SAN 树脂一般采用三种方法：乳液共聚、悬浮井聚和本体共聚.。本设计选用悬浮聚合法作为设计的基本原理。因为聚合反应热容易除去，生产操作安全，反应过程中物料粘度变化不大，温度可以控制。

SAN生产方法是通过自由基在引发剂或热引发进行共聚合，但由于两种单体的竞聚率相差很大，如苯乙烯为r1约0．4，丙烯腈为r2约0．04，苯乙烯的聚合速率比丙烯腈快得多，随着共聚反应的进行，苯乙烯单体消耗速率快，比丙烯腈单体先消耗完。在聚合后期生成的是丙烯腈均聚物，因此，共聚物组成与单体投料比不同，共聚物组成随着共聚转化率的提高不断变化，共聚物是不同组成聚合物的混合物。

乳液聚合主要优点有：①聚合反应中的反应热简单的就能去除掉；②生产操作安全，不会发生特大安全事故；③反应过程中无聊粘度变化不大而且还能控制温度等。

缺点：①聚合物的外观不太好，透明度差；②与聚苯乙烯比较有发黄现象。

（二）设备方案：该项目主要生产设备为聚合釜、调配罐、贮槽、混合槽、沸腾干燥器等大型设备以及各类机泵、各种仪表等。

2生产方法与工艺流程

2.1 生产方法

选择生产工艺路线就是指选择生产方法。生产方法就是指在化工生产过程中使用何种原料、根据何种原理、选择实施何种方法，通过何种操作过程实现从原料变为产品的方法。

主要生产方法：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。

本项目基本工艺由原材料的配制、聚合、脱单体和成品包装等工序。

基本组分是：单体、悬浮剂、阻聚剂等。

2.1.1 原料选择：该项目选用的原料主要单体为：苯乙烯和丙烯腈。

2.1.2 聚合机理：自由基共聚反应。

2.1.3 实施方法：本项目拟采用悬浮聚合法获得SAN树脂。

2.1.4 操作过程：采用间歇式操作。

2.2 聚合工艺条件

2.2.1单体的选择：

SAN树脂是丙烯晴--苯乙烯共聚物，其特性是由两组份的配比及每一种组分的化学结构，物理形态控制。丙烯腈表现的特性是耐热性、耐化学性、刚性、抗拉强度；苯乙烯表现的特性是加工流动性，光泽性。这两组分的结合，优势互补，使SAN树脂具有优良的综合性能。

（1)苯乙烯

苯乙烯结构式为C6H5CH=CH2，是不饱和芳烃中最简单、最重要的成员，属于带有烯烃侧链并与苯环形成共轭体系的单环芳烃，广泛用作生产苯乙烯系树脂和合成橡胶的原料，如GPPS、HIPS、ABS、SAN、SMA、SBR等。目前世界苯乙烯产量已达1900万吨/年，90%以上都