年产10万吨ABS树脂接枝粉料车间工艺设计样本.doc
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1、毕业设计摘 要ABS树脂是聚丁二烯橡胶、单体苯乙烯和丙烯晴接枝共聚物,它兼具三种组分共同性能,无毒、无臭、耐冲击、质硬、尺寸稳定、耐化学腐蚀、电性能良好、易于成型加工,表面光洁和轻易着色。ABS树脂是现在产量最大、应用最广热塑性工程塑料。现在世界上ABS树脂合成仍广泛采取是乳液接枝掺混法。该法是用乳液接枝法生产高胶ABS接枝粉料作为中间品,将中间品于本体AS聚合物进行掺混。挤出造粒生产ABS树脂。该法工艺成熟、步骤短、设备少、生产品种多、适宜大规模生产。本设计关键完成了ABS接枝粉料段工艺步骤设计、反应釜设计、车间部署设计、编制了设计。关键词:ABS树脂、工艺、乳液接枝掺混法 Abstract
2、 ABS resin is Polybutadiene Rubber, styrene monomer and acrylonitrile graft copolymer, it combines three components of common, non-toxic, odourless, resistant to shocks, the quality is hard, good dimensional stability, chemical resistance, electrical properties, ease of forming, the surface is smoot
3、h and easy coloring. ABS resin is by far the most productive, the most widely used thermoplastic plastics.Synthesis of world ABS resin emulsion grafted mixing method is widely used. This Act was produced using emulsion grafting grafting of ABS high glue powder as an intermediate product, intermediat
4、e in the ontology AS polymer blending. Extrusion granulation production of ABS resin. The Act less short mature technology, process, equipment, production, varieties, suitable for mass production. This design ABS grafted powder process design, plant layout design, reactor design, preparation of desi
5、gn specifications.Keyword: ABS , craft , lotion copolymeriztion.目 录第一章 概 述1第二章 生产配方及原料、辅助原料技术规格42.1 生产ABS粉料配方及工艺条件42.1.1 生产聚丁二烯乳胶配方及工艺条件42.1.2 ABS接枝聚合配方(质量份)52.1.3 生产ABS粉料关键设备52.2 原料规格6第三章 工艺步骤简述93.1 简述93.2生产基础原理93.2.1 聚丁二烯乳胶合成93.2.2 ABS接枝共聚反应机理103.3 生产工艺过程113.3.1 简述113.3.2 PBL生产及单体回收工艺过程123.3.3 生产A
6、BS粉料工艺过程133.4 工艺技术特点13第四章 工 艺 计 算144.1物料衡算144.1.1工艺步骤示意图144.1.2 化学反应方程式:144.1.3确定计算任务144.1.4 搜集数据154.1.5计算基准154.1.6聚累计算154.2设备工艺计算184.2.1确定计算基准184.2.2确定操作方法184.2.3搜集数据184.2.4反应釜体积计算184.2.5反应釜直径和筒体高和封头几何参数确实定194.2.6 轴封装置20第五章 生产控制分析215.1 丁二烯聚合及ABS聚合装置控制系统215.2 中央控制室21第六章 车 间 布 置226.1 概述226.2设计依据226.3
7、 车间部署要考虑问题226.4 车间厂房部署236.4.1厂房形式选择236.4.2 厂房轮廓236.5 车间各部分组成236.5.1 工艺生产部门236.5.2 辅助生产部门及生活行政部门236.6 车间设备部署236.6.1 满足生产工艺要求246.6.2 满足设备安装和检修对部署要求246.6.3 符合建筑设计要求246.6.4 符合安全卫生标准24第七章 ABS物化特征及改性产品257.1 ABS物化特征257.2 ABS老化及防老方法267.2.1 自然老化对ABS性能影响267.2.2 热氧老化对ABS性能影响267.3 产品改性267.3.1 高抗冲ABS267.3.2 透明AB
8、S267.3.3 耐热ABS27第八章 安 全 技 术288.1 安全关键点288.1.1 丁二烯贮罐区288.1.2 聚合系统288.1.3ABS树脂干燥系统288.1.4 其它部位288.2 贮存和运输298.3 回收298.4 法律方面30第九章 环 境 保 护319.1 概述319.2 污染源及组成319.2.1 废气污染源及组成319.2.2组成319.2.3 废渣(液)污染源及组成319.3 污染物治理方法及预期效果329.3.1废气治理方法329.3.2 废水治理方法329.3.3 废渣(液)治理方法339.4 绿化设计339.5 环境管理和监测33第十章 人 员 编 制35第十
9、一章 技术经济指标3711.1 多种生产工艺技术经济指标3711.2 乳液接枝ABS粉末/本体AS熔融料掺混关键参数3711.2.1 装置组成、生产规模、生产方案3711.2.2 原料起源3811.3 物耗、能耗、成本3811.3.1 原料及助剂消耗3811.3.2 公用工程消耗3911.3.3 成本3911.4 投资39第十二章 ABS发展存在问题及提议4212.1 中国ABS树脂生产存在问题4212.1.1 ABS树脂生产原料4212.1.2 产品品种4212.1.3 ABS生产环境保护问题4212.2 对中国ABS树脂生产提议4212.2.1 扩大ABS生产能力4212.2.2 开发含有
10、自主知识产权关键技术42致谢43参考文件44附 录45第一章 概 述ABS树脂,从组成上来看,能够从3个层次表述:它由碳、氢、氮三种元素组成;它是由丙烯腈,苯乙烯,丁二烯三种单体共聚得到接枝共聚物;它是由苯乙烯丙烯腈在聚丁二烯乳胶上接枝得到接枝橡胶,和游离苯乙烯和丙烯腈共聚物SAN或AS树脂,经过掺混挤压造粒而制得产品。其英文名Acrylonitrile-butadine-styrene。它综合了丙烯腈( A) 、丁二烯( B) 和苯乙烯( S) 各自聚合物优良性能, 含有抗冲击性能、耐低温性能、绝缘性能, 而且表面光泽性、着色性能良好。丙烯腈使得ABS有良好耐化学腐蚀性和表面硬度,丁二烯使A
11、BS坚韧,苯乙烯使它有良好加工性能,其百分比为苯乙烯通常在50%以上,丁二烯占20%左右,剩下是丙烯腈含量。 ABS有几好抗冲击强度,且在低温下也不快速下降。有良好机械强度、硬度、和一定耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性及电气性能。水、无机盐、碱、酸类对ABS几乎无影响,在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液,不溶于大部分醇类及烃类溶剂,但和烃长久接触会软化溶胀。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化学药品侵蚀会引发应力开裂。ABS有一定硬度和尺寸稳定性,易于成型加工。经过调色可配成任意颜色、期缺点是耐热性不高,连续工作温度为70左右,热变性温度约为93左右。耐气候差,在紫外线作用下易变
12、硬而发脆。因为ABS中三种组分之间百分比不一样,其性质也略有差异,从而适应多种不一样应用。依据应用不一样可分为超高冲击型、高冲击型、中冲击型、地冲击型和耐热型等。ABS在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机外壳、仪表壳、仪表盘、水箱外壳、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等。ABS 树脂生产装置生产规模逐步扩大, 多种性能和专用料开发日趋成熟。现在工业化ABS 树脂生产技术有: 乳液接枝聚正当; 乳液接枝掺混法和连续本体聚正当。其中乳液接枝掺混法又分为: 乳液接枝- 乳液SAN 掺混法; 乳液接枝- 悬浮SAN 掺混法; 乳液接枝- 本体SAN 掺混法。这三种ABS 树脂工业生产技术
13、综合评价见表1。乳液接枝- 本体SAN 掺混生产技术该技术因为生产技术成熟, 产品牌号多,产品力学性能、外观着色性能、加工性能均良好, 所以是现在ABS 树脂生产关键方法, 有近80 %ABS 树脂生产厂采取该方法乳液接枝- 本体SAN 掺混法因为本体SAN 生产成本比较低, 所以近几年开发关键是生产高性能ABS 粉料。现在ABS 高胶粉关键研究方向是提升胶乳中橡胶相( 乳液聚丁二烯主干或乳液丁苯胶乳主干) 含量, 努力缩短聚丁二烯主干胶乳聚合反应时间和苯乙烯表1 ABS 树脂工业生产技术综合评价项目 乳液接枝聚正当乳液接枝掺混法连续本体聚正当乳液SAN 掺混悬浮SAN 掺混本体SAN 掺混技
14、术水平已落后, 仍生产效益差, 仍生产广泛采取大力发展尚不完善投资中等较高较高中等最低反应控制较轻易轻易轻易轻易困难设备要求聚合简单聚合简单后处理复杂后处理复杂简单热交换轻易轻易轻易较轻易困难后处理复杂复杂复杂复杂简单环境保护差差较差中最好发展趋势淘汰无发展空间仍有发展空间关键方法景宽广, 有待完善品种改变品种可调品种灵活品种灵活品种灵活品种少产品质量含杂质较多含杂质较多含一定量杂质含杂质较少产品纯净和丙烯腈在PB 胶乳上接枝聚合反应时间, 严格控制胶乳粒径和粒径分布, 提升ABS 树脂冲击性能和改善外观光泽度。ABS 接枝主干PB 胶乳有聚丁二烯胶乳、丁苯胶乳和丁腈胶乳, 不一样PB 胶乳对
15、ABS 树脂性能有一定影响, 聚丁二烯PB 胶乳可使树脂有很好耐寒性; 丁苯PB 胶乳可改善ABS 树脂加工流变性; 丁腈PB 胶乳能够提升树脂耐油性。PB 胶乳粒径、粒径分布、凝胶含量对ABS 树脂影响比较大, 为了确保ABS 有足够冲击强度,要求PB 胶乳平均粒径要达成250300 nm, 凝胶含量控制在60 %80 %。粒径分布控制在一定范围内有利于ABS 树脂加工流动性和外着色性能PB 胶乳大粒径合成有2 种方法: 1 种方法是在聚合过程中直接合成大粒径胶乳, 称1 步法; 另1 种方法是先合成小粒径胶乳, 再将小粒径附聚成大粒径, 故称2 步法。因为1 步法直接合成大粒径胶乳时间长,
16、 通常为2540 h, 设备利用率低、装置生产能力小, 所以现在PB 胶乳聚合工艺发展关键是2 步法。生产80100 nm 小粒径PB 胶乳反应速度快,通常在812 h 内完成。小粒径PB 胶乳附聚增大粒径有冷冻附聚、压力附聚和强力搅拌附聚等物理附聚法在乳液接枝- 本体SAN 掺混法生产ABS 技术中, 因为ABS 接枝粉生产工艺复杂, 成本高, 所以在和本体SAN 掺混生产ABS 过程中全部努力在不降低ABS 树脂性能基础上, 降低ABS 接枝粉掺混百分比。所以开发生产高胶含量ABS 接枝粉成为关键步骤。要使ABS 接枝粉有较高质量, 就要控制ABS 接枝聚合接枝度和接枝效率, 经过选择适宜
17、引发剂( 如BZ2O2) 即可确保接枝反应有较高反应速率和最终转化率, 又能确保聚合反应有较高接枝效率。在国际,日本帝人企业开发出无卤阻燃PC/ABS 合金MultilonTN- 7000 系列新产品, 和以前无卤阻燃合金TN- 3800 系列产品比, 成型时放出气体少,附着模具残余量大为降低, 阻燃性有所提升, 并含有良好流动性, 尤其适适用于大型办公室自动化设备机架、台板等薄壁化设计。日本帝人企业Multilon RN- 3120 是PC/ABS合金, 适适用于掌上电脑等袖珍设备薄层外壳。三菱工程塑料企业(MEP)已将一系列非溴化物型阻燃牌号PC/ABS 合金- IupilonMB1800
18、、MB1700、MB8300 和MB1600 投放市场, 适适用于笔记本电脑、掌上电脑和办公室设备。中国ABS 树脂关键应用于汽车、通讯器材、计算机、日用具、体育用具等, ABS 树脂产品出口量不停增加, 为了确保ABS 树脂产品适应欧美国家对环境保护方面要求, 中国ABS 树脂厂家要努力开发专用料, 满足不一样领域需求, 提升产品竞争力。中国需求数量比较大专用料有阻燃、冰箱板材、耐热级、透明级、高光泽、抗静电、电镀级和PA/ABS、PC/ABS、PVC/ABS 等多种ABS 合金树脂。伴随中国外经济快速发展, 合成ABS原料全部存在不一样程度短缺。现在国际上ABS 树脂全部向着高性能专用料、
19、塑料“合金”方向发展, 中国市场因为改性PP、高冲PP 发展, 对ABS 市场产生较大影响。中国关键ABS 生产企业多生产通用牌号产品, 产品价格低, 盈利能力低。所以, 提升产品品质, ABS 生产企业加紧开发专用牌号、共混合金牌号是中国ABS 树脂发展关键。中国部分民营厂家ABS 树脂改性发展很快。这些厂家近靠市场, 以聚丙烯、ABS、聚苯乙烯共混改性为主, 部分满足了中国ABS 市场专用料需求。但这些树脂改性厂家关键问题是缺乏高胶ABS接枝粉, 技术力量、检测手段还有一定不足。本装置系引进日本合成橡胶株式会社工艺技术,为乳液接枝本体SAN掺混法,含有技术成熟可靠,工艺步骤短,设备台数少,
20、产品质量好,可生产ABS品种多,废物排放少优点、是现在世界上比较优异工艺技术。本ABS项目有日本窒素工程总承包,由日本株式会社提够外汇贷款。本初步设计所采取图纸、资料、数据以协议附件和总图会议书为基础。鉴于卖方工艺包、基础设计还未完成、所给数据仅是初步,所以伴随卖方工作深入,部分内容将会有修改。第二章 生产配方及原料、辅助原料技术规格2.1 生产ABS粉料配方及工艺条件2.1.1 生产聚丁二烯乳胶配方及工艺条件物料名称质量分数丁二烯氢氧化钠歧化松香酸钾皂氢氧化钾脂肪酸皂叔十二碳硫醇磷酸钾过硫酸钾过硫酸钠表面活性剂软水100变量2-3变量3-20.2-0.60.3-0.50.15-0.40.2-
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