課程設計論文-1萬噸每年丙烯酸酯橡膠乳液聚合車間的工藝設計(已修改)

　

【正文】 陜西理工學院課程設計目錄1項目簡介…………………………………………………………………4 項目設計依據 ……………………………………………………………4 主要原料及物理性質 ……………………………………………4 生產方法 …………………………………………………………4……………………………………………4 市場前景分析 …………………………………………………41. 5 生產能力…………………………………………………………………5 技術方案及設備方案…………………………………………5 ……………………………………………………………5 ……………………………………………………………6…………………………………………6 ………………………………………………………6 ……………………………………………………62生產方法與工藝流程2. 1 生產方法 ……………………………………………………………8 原料選擇 ……………………………………………………………8 聚合機理 ……………………………………………………………8 實施方法 ……………………………………………………………8 操作過程 ……………………………………………………………82. 2 聚合工藝過程……………………………………………………………8 …………………………………………………………8…………………………………………………………9…………………………………………………………9 ……………………………………………………9 ……………………………………………………9 ………………………………………………… 10 所選物料物理性質…………………………………………………… …………………………………………………………10 工藝參數……………………………………………………………12 ……………………………………………………………12 ………………………………………………………12 主要工藝參數………………………………………………………13 ………………………………………………………13 主要設備控制方案 …………………………………………………14 反應器的溫度控制…………………………………………………14 反應器的壓力控制…………………………………………………14 反應器的壓力控制…………………………………………………14 泵的控制 …………………………………………………………143物料衡算及熱量衡算…………………………………………………………………15……………………………………………………… 所發生的聚合反應方程式………………………………………… 收集數據……………………………………………………………………………………………………………… 順流程設備進行計算…………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………4 設備工藝計算 反應聚合釜的設計……………………………………………………… ………………………………………………………… 釜體外形尺寸的設計………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… 單體乳化罐……………………………………………………………… 過濾器.…………………………………………………………… 工藝管口的設計……………………………………………………5 參考文獻1項目簡介： 項目名稱 ： 1萬噸/年丙烯酸酯橡膠乳液聚合車間的工藝設計。 項目設計依據 ：1．2．1主要原料及物理性質：根據自主調研擬定主要聚合單體 。 1．2．2生產方法： 乳液聚合是生產ACM的主要方法。主要是由于該工藝設備簡單，易于實施；另一方面，ACM目前主要用于高溫、耐油密封制品，不要求有過高的低溫屈撓性能，如果期望低溫耐油性能，可以通過低溫耐油單體的分子內增塑來實現。乳聚法合成ACM體系中，乳化體系和用量將影響聚合過程中的穩定性、最終轉化率、分子量分布、生膠加工性能甚至硫化膠的物性，因此要加入許多助劑，如乳化劑、引發劑、分子量調節劑和凝聚劑等。丙烯酸酯橡膠簡稱ACM，主要用于汽車工業而被譽為“高性能汽車膠”。ACM制品用于生產數十種汽車配件，。這尚不包括國內用于出口的密封件制品對ACM的消耗。隨著我國汽車工業的迅猛發展，未來35年內將是我國ACM需求的高峰期。ACM正展現出良好發展前景，成為國內倍受關注和積極發展的高新材料之一。傳統的汽車制件及密封墊片使用耐油、耐熱的合成橡膠，其典型產品為丁腈橡膠和氯丁橡膠。由于長期使用溫度以120 為限。不適合現代車輛提高遠行速度后的耐熱要求。丙烯酸酯橡膠目前可以在175℃ 下長期使用，也有在一25℃或一35℃ 下使用的耐寒型或超耐寒型產品。國外從70年代起已開始將丙烯酸酯橡膠用于汽車工業，制造各種骨架封件、油冷器或加熱器墊片．O 型環、Y型油封及油盤和軸承密封件 同目前汽車工業中仍使用的丁腈橡膠、硅橡膠、氯丁橡膠、氟橡膠相比，在耐熱及耐油性能方面，丙烯酸酯橡膠優于丁腈橡膠、硅橡膠和氯丁橡膠，稍次于氟橡膠；但丙烯酸酯橡膠加工時不需要二次硫化就可改進其使用性能，并能減少混練、硫化加工對橡膠輥筒及模具的腐蝕。因此在其加工工藝性能、物理力學性能和價格方面優于氟橡膠。使用實踐表明，丙烯酸酯橡膠制品在汽車上的應用，可明顯改善汽車的運行狀況，能有效地減少汽車故障的發生，同時也可減輕污染、保護環境和延長汽車壽命。丙烯酸酯橡膠還可用來制造飛機、摩托車等交通工具上使用的各種橡膠輸油管、另外ACM還不斷應用于高壓電力電纜私地下掩埋電纜護套、電器制件的膠輥、傳動帶和膠管等。 ：在先進工業國家，ACM 已廣泛作為耐熱耐油的材料。隨著進口汽車大量涌入國門， 以及國內高速汽車的發展，汽車(含摩托車)密封件的問題就逐漸暴露出來，普通的丁腈橡膠不能滿足這些汽車(含摩托車)部件的要求．特別是耐高溫性能和耐臭氧性，只能采用ACM橡膠部件。目前ACM橡膠部件的主要用途如下：(1)各種密封墊、0型環等密封材科；(2)散熱器、加熱器等各種軟管；(3)點火線和一般電工用墊及導線護套：(4)火花塞蓋；(5)各種牯合劑、密封劑；（6)輥簡類；（7)汽車的防污染部件(成型品)； （8)傳輸帶和油罐襯里等。目前國內有數家企業生產ACM，但是遠遠不能滿足國內市場需求，主要依賴進口滿足國內需求，更值得注意的是由于ACM的配合和加工的特殊性，不同廠家生產的ACM具有不同的配合和加工要求，而國內ACM制品生產企業對加工和配合研究重視不夠，影響了我國ACM的推廣應用，因此加快對ACM配合加工中助劑應用問題顯得比ACM合成與生產更為重要和迫切。鑒于此我們設計采用乳液聚合法，年產量1萬噸ACM的生產裝置、要求設計人員根據乳液聚合法生產ACM的最新國內生產技術及工藝對1萬噸/年丙烯酸酯橡膠乳液聚合車間的工藝設計。：ACM產量為1萬噸／年；考慮裝置的大修，開工時間：330d／a,24h／d。：：丙烯酸酯橡膠可以采用溶液聚合、懸浮聚合或乳液聚合三種基本工藝生產。聚合反應由自由基引發，反應溫度一般為50100度，反應溫度和引發劑的濃度對聚合反應速率和丙烯酸酯橡膠的分子量分布影響很大。溶液聚合：溶液聚合是把單體溶解在適當的溶劑中進行聚合反應，這時聚合熱可借助溶劑的蒸發而排放，容積則可以從冷凝器回收，且溶劑起了稀釋劑的作用，所以溶液聚合體系的黏度較低，物料混合和傳熱都比較容易，凝膠現象不易出現，溫度容易控制。減小了局部過熱現象聚合物分子量也比較均一，而且可以利用不同溶劑來控制分子量。有時可以直接利用聚合物的溶液作為涂料來使用，這些都是溶液聚合的優點。缺點：由于單體濃度低，反應速度慢，設備生產能力和利用率較低；易向溶劑發生連轉移反應，聚合物分子量較低；聚合物中夾帶的微量溶劑，應響產品質量；溶劑損失大，溶劑價格高且溶劑分離回收費用高，使生產成本增加，而且許多溶劑易燃、易爆、有毒，必須注意安全和勞動保護。這些缺點無不與使用溶劑有關。懸浮聚合： 懸浮聚合是使單體小液滴分散在介質（通常是水）中進行的聚合反應，這就容易解決散熱問題，因為大多數單體不溶于水，所以需要借助機械攪拌作用，將水中的單體打成小液滴，另加懸浮分散劑，防止液滴重新聚合。在懸浮聚合時，通常使用能溶于單體而不溶于水的引發劑（油溶性引發劑）把引發劑預先溶在單體內，聚合時就是在單體微珠內進行聚合反應，多以懸浮聚合就是在單體微珠內進行的本體聚合。懸浮聚合的優點是聚合熱容易排散，具有溶液聚合的優點，而且產品分子量相當高。此外，體系黏度低，便于操作，生產的微珠可以直接應用。它的缺點是產品純度不高。乳液聚合：單體被乳化劑以乳液狀態分散在水介質中的聚合反應稱為乳液聚合。乳液聚合反應體系的主要組成是單體、水、引發劑和乳化劑。乳液聚合與懸浮聚合的差別是：乳液聚合中，聚合反應粒子的粒徑小，~1μm，~2mm；乳液聚合中用水溶性引發劑，而懸浮聚合中則用油溶性引發劑；乳液聚合的產物是一種穩定的分散液，懸浮聚合得到的產物則可快速從液相中析出。正是這些差別導致了乳液聚合具有與懸浮聚合不同的聚合機理。 對溶液、懸浮聚合，聚合反應速率和聚合物分子量之間存在