年产6万吨环氧树脂工艺设计样本.docx
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1、 年产6万吨环氧树脂车间工艺设计 设计说明:环氧树脂生产工艺通常分为一步法和二步法。现在低分子量液体环氧树脂和中分子量固体环氧树脂,通常全部采取一步法工艺;高分子量环氧树脂采取二步法。本设计用一步法工艺:把双酚A(BPA)和环氧氯丙烷(ECH)在氢氧化钠作用下进行缩聚,即开环和闭环在同一反应条件下进行工艺方法。 以双酚A(BPA)为关键原材料,合成环氧树脂称为双酚A(BPA)型环氧树脂,是现在产量最大、用途最广环氧树脂,因为它应用遍布国民经济众多领域,所以又称为通用型环氧树脂。本设计用这类环氧树脂。本文从生产工艺技术、经济、管理等方面对年产6万吨环氧树脂进行了具体叙述,内容关键包含:设计依据,
2、工艺路线论证,工艺步骤设计,全步骤物料衡算,全步骤能量衡算,工艺设备选型和计算,车间部署设计,三废处理及其综合利用等。设计关键结果以下: 天天产量理论值181.82t,实际产量为180.70t;实际年产量为5.96万吨。 用水蒸气加热50 000L闭式搅拌溶解釜;用冰盐水冷却50 000L搪玻璃闭式搅拌反应釜,材料为镍铬不锈钢0Cr18Ni9 。 关键设备: 浆式搅拌器;标准椭圆形上封头,锥形下封头;支承式支座,选择标准为JB/T47292;釜夹套 ;1 000L环氧氯丙烷回收釜 ;8 000L苯贮槽; 3 0000L脱苯釜;进出料管全部选择一般无缝钢管 ;泵选择屏蔽泵B;过滤器。 图纸包含:
3、1)、工艺步骤图 2)、物料图 3)、反应釜装配图 关键词:环氧树脂,一步法,车间工艺设计Annual output of 60 000 tons of epoxy resin plant process design Design Notes:Epoxy resin production process is generally divided into one-step and two-step. Present in low molecular weight solid epoxy resins and liquid epoxy resin, generally using one-st
4、ep process; high molecular weight epoxy resin with two-step. This design one step process: the bisphenol A (BPA) and epichlorohydrin (ECH) in the condensation under the action of sodium hydroxide, the open-loop and closed-loop in the same reaction conditions for process method.The design of the use
5、of such epoxy resin.To bisphenol A (BPA) as the main raw material, known as bisphenol epoxy resin synthesized A (BPA) type epoxy resin is the output of the largest and most widely used epoxy resin, because of its application throughout the national economy many areas, so-called general epoxy resin.
6、It is ether type. In this paper, production technology, economics, management and other aspects of an annual output of 60 000 tons epoxy discussed in detail, mainly including: the design basis, process route feasibility studies, process design, the whole process material balance, the whole process o
7、f energy accountancy, process equipment selection and calculation, plant layout design, waste treatment and comprehensive utilization.Design of the main results are as follows:(1) daily output of the theoretical value 181.82t, actual production was 180.70t; actual annual output of 59 600 tons. (2) l
8、ined with closed steam heating 50 000L stir to dissolve kettle; with ice cooling saline 50 000L lined closed stirred tank reactor, D = 3 800mm, H = 4 600mm. Material for the nickel-chromium stainless steel0Cr18Ni9 .(3) Main equipment: Paddle mixers; standard ellipse head, conical lower head; bearing
9、 type bearings, selection criteria JB/T472-92; reactor jacket; 1 000L epichlorohydrin recovery tank; 8000L benzene tank; 30 000L debenzenized kettle; access to materials use an ordinary tubes are seamless; pump shield pump selection B; filter. (4)Drawings include: 1) process flow diagrams , 2) mater
10、ials, 3 ) reactor assembly drawingKEY WORDS : Epoxy resin,one-step, workshop process design目 录1引 言11.1环氧树脂基础概述11.1.1化学性质11.1.2物理性质11.1.3分类11.2应用11.2.1 环氧树脂用途:11.2.2环氧树脂特征:11.2.3改性方法:21.2.4结构和性能特点21.3生产情况31.3.1世界环氧树脂生产地域分布:31.3.2世界环氧树脂生产垄断格局:31.3.3中国环氧生产厂商情况:31.3.4需求品种:31.3.5市场前景:31.3.6环氧树脂应用技术开发动向32
11、生产工艺设计72.1工艺选择72.1.1合成原理72.1.2生产工艺82.1.3一步法工艺82.1.4二步法工艺92.2关键原材料92.2.1环氧树脂生产关键原材料及规格92.2.2环氧树脂生产关键原材料性质103工艺步骤113.1工艺步骤:113.1.1环氧氯丙烷自动分相回收技术113.1.2薄膜脱苯工艺步骤123.2 工艺步骤框图:134.1 计算条件和数据理:154.2 原料用量计算:154.3 缩合工段物料衡算:164.4回收过量环氧氯丙烷:184.5 环氧树脂搜集:195 热量衡算205.1计算依据:205.1.1关键依据205.1.2关键符号:205.1.3关键公式:205.2热量
12、衡算:215.2.1溶解岗位:215.2.2 反应岗位:226.1计算条件确定246.1.1 操作工时和生产周期确实定:246.1.2反应器选择246.2 溶解工段反应岗位设备选型:266.2.1溶解釜:266.2.2 支座形式286.2.3 搅拌浆设计286.2.4 封头设计选型296.3 反应工段反应岗位设备选型:306.3.1反应釜306.3.2 支座形式316.3.3反应釜液位316.4各釜体夹套尺寸确实定326.5贮槽设计336.5.1环氧氯丙烷回收釜336.5.2苯贮槽336.5.3脱苯釜336.6 反应器上接管及尺寸356.6.1溶解釜进料管356.6.2溶解釜出料管356.6.
13、3反应釜进料管356.7 泵选择356.8关键设备367工厂部署设计377.1工厂设计内容和规范:377.2 厂址选择依据和标准377.3 车间部署:387.3.1车间设备部署387.3.2 车间设备平面部署397.3.3 车间设备立面部署397.3.4 管廊部署407.3.5 生活行政部门407.4给水、排水系统407.5电力供给及生产控制417.5.1电力供给417.5.2贮运417.5.3分析检验室、维修室418 “三废”处理及其综合利用428.1 废水处理:428.1.1 废水处理方法428.2 回收利用:428.3废渣处理438.4噪声439环氧树脂安全生产和环境保护449.1环氧树
14、脂安全生产和环境保护关键性449.2环氧树脂生产安全注意事项和劳动保护方法449.2.1环氧树脂生产原料安全毒性449.2.2环氧树脂生产中劳动保护注意事项449.2.3环境保护方法459.2.4绿化概况459.2.5劳动安全、工业卫生和消防4510概算和技术经济4710.1 项目投资估算4710.2产品成本估算4710.3 财务评定47总结49参考文件531引 言1.1环氧树脂基础概述 环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团有机高分子化合物,除部分外,它们相对分子质量全部不高。环氧树脂分子结构是以分子链中含有活泼环氧基团为其特征,环氧基团能够在分子链末端、中间或成环状结构。因为分子结
15、构中含有活泼环氧基团,使它们可和多个类型固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔含有三向网状结构高聚物。1.1.1化学性质 环氧树脂固化过程为放热反应,当使用快速催化剂铸造大型零件时需要注意散热,预防温度上升过高达成小分子沸腾温度。1.1.2物理性质 环氧树脂外观:无色透明液体;其密度:1.11.2克/立方厘米(和固化程度相关)。1.1.3分类环氧树脂分类现在还未统一,通常根据强度、耐热等级和特征分类,环氧树脂关键品种有16种,包含通用胶、结构胶、耐温胶、耐低温胶、水下,潮湿面用胶、导电胶、光学胶、点焊胶、环氧树脂胶膜、发泡胶、应变胶、软质材料粘接胶、密封胶、特种胶、涉嫌被固化胶、土木建筑胶16种。
16、1.2应用 1.2.1 环氧树脂用途: 可用于金属和非金属粘合剂,常见于生产环氧涂料,增强塑料或浇铸成绝缘制件等,也用于处理纺织品,起防皱、防缩、耐水等作用。低分子量环氧树脂可用作PVC稳定剂。在化工及很多行业,乃至尖端科学技术领域内已取得广泛应用。环氧树脂涂料关键用于金属保护涂层,如船舶、钢铁结构等,同时还可作为阳离子型电泳涂料调漆料,大量用于汽车车身底漆。1.2.2环氧树脂特征: 形式多样。多种树脂、固化剂、改性剂体系几乎能够适应多种应用对形式提出要求,其范围能够从极低粘度到高熔点固体。 固化方便。选择多种不一样固化剂,环氧树脂体系几乎能够在0180温度范围内固化。 粘附力强。环氧树脂分子
17、链中固有极性羟基和醚键存在,使其对多种物质含有很高粘附力。环氧树脂固化时收缩性低,产生内应力小,这也有利于提升粘附强度。 收缩性低。环氧树脂和所用固化剂反应是经过直接加成反应或树脂分子中环氧基开环聚合反应来进行,没有水或其它挥发性副产物放出。它们和不饱和聚酯树脂、酚醛树脂相比,在固化过程中显示出很低收缩性(小于2%)。 力学性能。固化后环氧树脂体系含有优良力学性能。 电性能。固化后环氧树脂体系是一个含有高介电性能、耐表面漏电、耐电弧优良绝缘材料。 化学稳定性。通常,固化后环氧树脂体系含有优良耐碱性、耐酸性和耐溶剂性。像固化环氧体系其它性能一样,化学稳定性也取决于所选择树脂和固化剂。合适地选择环
18、氧树脂和固化剂,能够使其含有特殊化学稳定性能。 尺寸稳定性。上述很多性能综合,使环氧树脂体系含有突出尺寸稳定性和耐久性。 耐霉菌。固化环氧树脂体系耐大多数霉菌,能够在苛刻热带条件下使用。1.2.3改性方法: 选择固化剂; 添加反应性稀释剂; 添加填充剂; 添加别种热固性或热塑性树脂; 改良环氧树脂本身。1.2.4结构和性能特点 在环氧树脂各个应用领域中,其最终使用性能是由环氧树脂固化物提供。环氧树脂固化物士性能取决于固化物分子结构。而固化物分子结构及其形成则取决和环氧树脂结构及性能、固化剂结构及性能、添加剂结构及性能,和环氧树脂固化历程。这里,先就双酚A型环氧树脂结构对坏氧树脂及其固化物性能影
19、响作部分介绍。常见环氧树脂固化剂有脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐、树脂类、叔胺,另外在光引发剂作用下紫外线或光也能使环氧树脂固化。常温或低温固化通常选择胺类固化剂,加温固化则常见酸酐、芳香类固化剂。环氧值是判定环氧树脂质量最关键指标,环氧树脂型号划分就是依据环氧值不一样来区分。环氧值是指100克树脂中所含环氧基克当量数。1.3生产情况1.3.1世界环氧树脂生产地域分布:环氧树脂生产关键集中在中、日、欧三个地域,其它还有韩国、美国、台湾地域、泰国、南非和委内瑞拉等。中国大陆生产能力约占世界总生产能力60%。1.3.2世界环氧树脂生产垄断格局:世界环氧树脂生产,关键由Shell、Dow、Ci
20、ba三大巨头所垄断,另外日本东全部化成、大日本油墨、日本环氧树脂制造企业,韩国国全部化学(和日本东全部化成合资)等几家以其优异生产工艺在世界环氧行业中亦占令人瞩目标一席之地。1.3.3中国环氧生产厂商情况:中国环氧树脂生产厂家有一百多家,但除了岳阳和无锡等少数几家外,大全部规模很小。因为现在中国环氧树脂厂大多规模小,牌号品种单一,设备落后,树脂质量较低;在现在Shell、Dow、Ciba和日本几家企业正加紧对中国环氧消费市场渗透抢占情况下,中国厂家面临着极为严峻挑战。1.3.4需求品种: 现在,世界上使用最广泛品种是双酚A型环氧,其次是溴化双酚A型和酚醛型环氧,其它品种生产使用量很小。中国实际
21、生产环氧树脂只有双酚A型多个牌号。据统计,1997年全国环氧树脂需求量约为110kt,生产量约为30kt,进口量约为60kt。中国环氧生产品种牌号很单一,关键为双酚A型。因为国产环氧品质较差,很多要求高场所须进口国外高品质环氧,如高品质液体环氧、溴化环氧、酚醛环氧等。现在环氧树脂关键用于涂料行业和电子行业。复合材料成型用环氧树脂(关键应用于电子行业印刷电路板)占四分之一。1.3.5市场前景:中国是全球最大也是最终一块环氧树脂市场处女地,中国环氧市场前景十分宽广。环氧涂料(防腐、防海洋生物污染)。教授估计,中国海洋涂料需4万吨,其中大部分是环氧防腐涂料。容器制造业连续高速发展,罐头涂料需要越来越
22、多环氧树脂。水性环氧涂料前途无量。中国是世界第四大粉末涂料生产国,也是亚洲最大粉末涂料生产国。中国政府已把粉末涂料和水性涂料确定为以后优先发展品种,而水性环氧涂料又在水性涂料行业中占关键地位。 1.3.6环氧树脂应用技术开发动向 环氧树脂技术开发动向向高性能化、高附加值发展,重视环境保护和生产安全性。特殊结构环氧树脂和助剂产品向着精细化、功效化、能在特殊环境下固化发展。固化产物含有高韧性、高强度、耐辐照、耐高低温方向发展。由此特种树脂、固化剂、稀释剂品种将会有更大发展,形成多品种小批量生产格局。伴随高分子物理学近期发展,品种发展已集中于采取化学或非化学合成方法,经过共混、合金手段来制得环氧一橡
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