摘 要

发泡型聚苯乙烯是聚苯乙烯树脂通过物理性发泡剂和其它助剂加工而成的高分子材料。发泡型聚苯乙烯因其低密度特性常被作为泡沫塑料制品。最常见的是以戊烷作为发泡剂的发泡型聚苯乙烯颗粒。 

本设计为年产10000吨发泡型聚苯乙烯车间工艺设计。发泡型聚苯乙烯的合成是以自由基聚合为基本原理，本设计采用悬浮聚合，一步法生产工艺。工艺流程首先是将苯乙烯、水、单体、引发剂、分散剂、发泡剂等其他助剂分步骤加入聚合釜内,然后将聚合后的粗树脂颗粒进行洗涤过滤、离心和干燥得到发泡型聚苯乙烯颗粒产品；在此工艺上对聚合工段进行物料衡算、聚合釜的设计、搅拌器的设计，热量衡算，干燥器的选型，辅助设备选型，并整理成设计说明书；使用CAD绘制聚合釜装配，车间工艺流程、车间平面布置的图纸。

关键词：发泡型聚苯乙烯；戊烷；聚合釜；洗涤

abstract

Expandable polystyrene is a polymer material which is processed by physical foaming agent and other additives. Foamed polystyrene is often used as a foamed plastic product because of its low density. The most common is to pentane as foaming polystyrene foaming agent.  

This design is an annual output of 10000 tons of foaming polystyrene workshop process design. The synthesis of expanded polystyrene is based on free radical polymerization. The design adopts suspension polymerization and one step process. Process first is the styrene, water, monomer, triggered agent, dispersing agent, foaming agent and other additives steps into the polymerization kettle, and then the aggregated coarse resin particles washing and filtering, centrifugation and drying to obtain the product of foaming polystyrene particles; in the process of polymerization section were material balance, design of polymerization reactor design, mixer, heat balance, dryer selection, auxiliary equipment selection, and organized into a design specification; use of CAD drawing of polymerization reactor assembly, the workshop process, workshop layout drawings.

KeyWords:Expanded polystyrene；Pentane；Polymerizer；abstersion

目录

第1章 绪论 1

1.1概论 1

1.2国内外的现状及发展前景  1

1.3聚合方法、工艺的选择 1

1.3.1聚合方法的选择 1

1.3.2悬浮聚合工艺的确定 2

1.4生产方式及规模 2

1.5 节能与环境保护  2

1.5.1节能  3

1.5.2环境保护  3

第2章 物料衡算 4

2.1.设计任务 4

2.2.化学反应式 4

2.3.物料流程示意图 4

2.4数据收集 4

2.5 工艺配比 5

2.6 聚合工段物料衡算 5

2.6.1 进料阶段 5

2.6.2出料阶段 7

第3章 聚合釜的设计 10

3.1设计任务 10

3.2设计依据 10

3.3展开计算 10

3.3.5核定聚合釜的体积及装料系数 12

3.3.6反应釜夹套直径的选取 12

3.3.7夹套高度的选择 12

3.3.8筒体壁厚的计算 13

3.3.9筒体封头壁厚的确定 13

3.3.10夹套筒体、封头厚度计算 14

3.3.11计算传热面积 14

3.3.12聚合釜的水压试验和夹套的水压试验 14

3.3.13计算釜体及夹套重量 15

3.3.14小结 15

第4章 搅拌器的设计 17

4.1设计任务 17

4.2设计依据 17

4.3搅拌器的选型 17

4.4展开计算 17

4.4.1搅拌器设计计算 17

4.4.2搅拌器尺寸的确定及有关附件 19

4.5电机、减速器的选择 19

4.6支座的选择 20

4.7搅拌轴直径的计算 20

4.8选择机械密封的形式 21

第5章 热量衡算 22

5.1设计任务 22

5.2设计依据 22

5.3展开计算 22

5.3.1列出热化学反应方程式 22

5.3.2收集数据 23

5.3.3确定计算基准 23

5.3.4列热平衡方程式 23

5.3.5分阶段计算传热速率及蒸汽、冷却水用量 24

5.4传热面积校核 26

5.4.1数据收集 26

5.4.2求取总包传热系数K 27

5.4.3求所需传热面积 27

第6章 干燥器的选型 28

6.1干燥器的选型原则 28

6.2干燥器的选择 28

第7章 辅助设备选型 28

7.1离心机的选型 29

7.2风机选型 29

7.3计量槽的选型 29

7.4贮槽的选型 29

7.5洗涤釜的选型 30

参考文献 31

附录 32

附录A 32

附录B 33

致谢 34

第1章 绪论

1.1概论

聚苯乙烯（Polystyrene）是指由苯乙烯单体经过自由基反应合成的高聚物，简称PS。较高玻璃化温度以及低密度让它在生活中经常加工成一次性饭盒等^[1]。聚苯乙烯空间的相对杂乱结构也决定了它的性能短板如制品较脆，低温下容易龟裂等^[2]。普通的聚苯乙烯树脂是透明颗粒，较脆，其成品具有高的透明度，易着色，易于塑性，绝缘，机械强度相比较强及化学稳定性好等。 

基于普通聚苯乙烯改性的三种材料，其中发泡型聚苯乙烯是在普通聚苯乙烯聚合完成后加发泡剂浸渍制成，浸渍过程处于高温受热发泡，主要用于制作泡沫塑料产品，卷材，挤压成板作为建筑材料^[3]。而高抗冲聚苯乙烯是苯乙烯和丁二烯通过共聚形成，丁二烯作为添加剂整合了普通聚苯乙烯空间结构，提高材料的机械强度，但是产品不透明^[4]。