摘 要

本设计为年产11000吨可发性聚苯乙烯车间工艺设计，采用自由基聚合作为反应机理，聚合工艺为悬浮聚合，以苯乙烯为单体，水做悬浮介质，采用低温悬浮聚合法，选用一步法生产工艺。此方法是将苯乙烯单体、引发剂、分散剂、水、发泡剂和其他助剂一起加入反应釜内，聚合后经洗涤、离心分离和干燥,制得可发性聚苯乙烯产品；在此基础上对聚合工段进行物料衡算、热量衡算、其他设备选型计算，绘制了带控制点的流程图、车间布置图及聚合釜装配图，并编制了设计说明书。

关键词：聚苯乙烯 EPS 夹套 夹套容器 工程应用 设计计算 数值模拟 高填涵洞 选材 聚苯乙烯泡沫塑料 工程特性

Abstract

This design is the process design of 11000t / a expandable polystyrene workshop. The reaction mechanism is free radical polymerization. The suspension polymerization process is adopted. Styrene is used as monomer, water is used as suspension medium, and the low-temperature suspension polymerization method is adopted. The one-step production process is selected. In this method, styrene monomer, initiator, dispersant, water, foaming agent and other auxiliaries are added to the reactor together, and after polymerization, they are washed, centrifuged and dried, On this basis, the material balance calculation, heat balance calculation and other equipment selection calculation are carried out for the polymerization section, and the flow chart with control points, workshop layout and detailed drawing of polymerization kettle are drawn, and the design specification is compiled.

Key words: Expandable Polystyrene; suspension polymerization; material balance; equipment selection and design

目 录

第1章 绪论 1

第2章 物料衡算 2

2.1 设计任务 2

2.2 化学反应式 2

2.3 物料流程示意图 2

2.4 确定计算基准 3

2.5 展开计算，并列出物料平衡表 3

2.5.1 计算总收率 3

2.5.2 计算总损失及总损失分配 3

2.5.3 确定聚合釜个数 3

2.5.4 确定原料配方 4

2.5.5 聚合釜部分物料衡算 5

2.5.6 洗涤部分物料衡算 5

2.5.7 离心部分物料衡算 6

2.5.8 干燥部分物料衡算 7

2.6 校验设计任务 7

2.6.1 全年产量校核 7

2.6.2 消耗定额校核 7

第3章 聚合釜的设计 8

3.1 设计任务 8

3.2 设计依据 8

3.3 展开计算 8

3.3.1 聚合釜的受压形式 8

3.3.2 确定设计压力、温度 8

3.3.3 封头、筒体的选型 8

3.3.4 确定筒体直径和高度 9

3.3.5 核定聚合釜的体积及装料系数 9

3.3.6 反应釜夹套直径的选取 9

3.3.7 夹套高度的选择 9

3.3.8 筒体壁厚的计算 9

3.3.9 筒体下封头壁厚的确定 10

3.3.10 夹套筒体、封头厚度计算 10

3.3.11 计算传热面积 10

3.3.12 聚合釜的水压试验和夹套的水压试验 10

3.3.13 计算釜体及夹套重量 11

3.3.14 小结 12

第4章 搅拌器的设计 13

4.1 设计任务 13

4.2 设计依据 13

4.3 搅拌器的选型 13

4.4 展开计算 14

4.4.1 搅拌器设计计算 14

4.4.2 搅拌器尺寸的确定及有关附件 15

4.4.3 电机、减速器的选择 16

4.4.4 搅拌轴直径的计算 16

4.4.5 选择机械密封的形式 16

第5章 热量衡算 17

5.1 设计任务 17

5.2 设计依据 17

5.3 展开计算 17

5.3.1 列出热化学反应方程式 17

5.3.2 收集数据 17

5.3.3 确定计算基准: 18

5.3.4 列热平衡方程式 18

5.3.5 分阶段计算传热速率及蒸汽、冷却水用量 18

5.3.6 传热面积校核 20

第6章 干燥器的设计 22

6.1 设计任务 22

6.2 设计依据 22

6.3 设备选型 22

6.4 展开计算 22

6.4.1 热风管 22

6.4.2 冷风管 23

第7章 辅助设备选型 25

7.1 旋风分离器的选型 25

7.1.1 扩散式旋风分离器的主要结构特点 25

7.1.2 确定进口气速 25

7.1.3 确定处理气量 25

7.1.4 确定各部分几何尺寸 25

7.2 离心机的选型 25

7.3 输送机的选型 25

7.4 风机选型 25

7.5 计量槽的选型 26

7.5.1 软水计量槽 26

7.5.2 苯乙烯计量槽 26

7.6 贮槽的选型 26

7.6.1 软水贮槽 26

7.6.2 苯乙烯贮槽 27

7.7 洗涤釜的选型 27

7.7 聚合釜的配管与支座选型 27

第8章 结论 28

参考文献 29

附录A 30

附录B 32

致谢 33

第1章 绪论

自德国于20世纪30年代初期第一次实现了聚苯乙烯的工业生产之后，至今其应用领域仍在不断扩大并实现了很大的发展。由于其具有非常好的保温、防潮、抗冲性能以及具有质轻、硬度高的特点，作为建筑外墙保温材料--聚苯乙烯泡沫板得到了广泛应用。但同时由于它的易燃、防火性能差的特点，其在作为外墙保温材料的应用方面也受到了一定的限制。此外，聚苯乙烯可以用来生成各种不同力学性能的产品，具体是以聚苯乙烯和其他高分子材料为原料，通过配合共聚用制作泡沫塑料制品。其在日常生活中比较常见的应用有各种塑料包装、和大多数的一次性塑料制品等。在2003年之后，建筑里中空楼板的隔音材料和隔热材料广泛运用发泡型聚苯乙烯。发泡型聚苯乙烯还可赋予皮肤光泽和润滑感，用于粉饼有很好的压缩性，可改善粉的黏附性能，并且可以作为高级填充剂代替二氧化硅以及滑石粉，它还被用于乳液类和粉类化妆品。此外，由于良好的绝缘和隔热保温功能，在电气方面也有很大的用途，比如说可用于制作各种仪器的仪表外壳，可以制作透明薄膜，还可以制作电容器介质层、灯罩、光学化学仪器零件等。发泡型聚苯乙烯在日常生活中，也被早早的使用，一些外包装及一些食品的运输箱都在使用发泡型聚苯乙烯：在1971年挪威道路研究所为了成功抑制了桥梁与桥头路堤间不均匀沉降，首次在工程中使用发泡型聚苯乙烯代替普通填料并，之后发泡型聚苯乙烯在世界各国工程界饱受关注，发泡型聚苯乙烯不仅能够更好的解决软基过度沉降，路堤与桥台连接处的差异沉降，还可以解决水利设施的保温防冻、防渗以及建筑物的保温防潮等工程问题，因此不断被用于各类土木工程。^【1】

第2章 物料衡算