【正文】 計(jì)算傳熱面積 工藝結(jié)構(gòu)尺寸選用25，取管內(nèi)流速 m/s管程數(shù)和傳熱管數(shù):根據(jù)傳熱內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù) 按單程管計(jì)算所需的傳熱管長(zhǎng)為如果按單程管計(jì)算，傳熱管過(guò)長(zhǎng)宜采用多管程結(jié)構(gòu)，取傳熱管長(zhǎng)l=7m，則該換熱器管程數(shù)為 傳熱管總根數(shù)是 N=113=33根殼程數(shù)：取管心距 t= t=25=32mm nc===9(根)殼體內(nèi)徑：采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率=則殼體內(nèi)徑為D==32=園整可取300mm接管：殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)流體流速u= m/s,接管內(nèi)徑d==，取管徑為20mm管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)循環(huán)水流速u= m/s,接管內(nèi)徑d==，取標(biāo)準(zhǔn)管徑為400mm結(jié)　　論（1） 通過(guò)物料衡算，計(jì)算得聚合釜的進(jìn)料組成為苯乙烯：，輔料及戊烷共： kg/批。在他們的指導(dǎo)下，通過(guò)具體的設(shè)計(jì)過(guò)程，我學(xué)會(huì)了許多工藝設(shè)計(jì)的知識(shí)，為我以后的學(xué)習(xí)和工作提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。℃)殼程傳熱系數(shù)假設(shè)殼程的傳熱系數(shù)為2=290 W/(m2由知k＝4500/3000＝，符合k的取值范圍。生成的EPS粒子經(jīng)水洗，離心脫水一級(jí)干燥 ,二級(jí)干燥風(fēng)送、篩分、涂層、計(jì)量稱重后,包裝成EPS成品。 (13) 重新計(jì)時(shí)后90分鐘開汽升溫至96℃閉汽自然升溫。 (11) 沖洗將要投料的釜,并檢查釜底閥是否關(guān)緊,另兩臺(tái)釜的苯乙烯,工藝水,戊烷進(jìn)料閥門是否關(guān)嚴(yán). (12) 將聚合釜機(jī)械密封降溫水進(jìn)水閥打開,機(jī)密封降溫水出口閥打開. 正常操作 1． 生產(chǎn)普通型EPS時(shí)正常開車步驟 (1) 投脫鹽水打開將要投料的脫鹽水入釜閥門并確認(rèn)其它兩釜的脫鹽水入釜閥門已關(guān)嚴(yán)，按表FQC103的啟動(dòng)鍵，啟動(dòng)脫鹽水泵，將脫鹽水打入釜內(nèi)，當(dāng)水投至設(shè)定值時(shí)，調(diào)節(jié)閥自動(dòng)關(guān)閉，然后脫鹽泵自動(dòng)停止，關(guān)閉脫鹽水入口閥，確認(rèn)底閥無(wú)泄漏。 (3) 聚合釜是否具備開車條件。1小時(shí)40分鐘加戊烷，用30分鐘加完，2小時(shí)10分鐘開汽升溫至115121℃恒溫浸漬，升溫過(guò)程用1小時(shí)30分，7小時(shí)10分降溫至40℃以下出料至水洗釜(V201/2/3)中。 (5) 氮?dú)狻x表空氣自進(jìn)入界區(qū)開始至進(jìn)入聚合釜(R201/2/3)入口法蘭處為止。二步法生產(chǎn)工藝由于聚合后就對(duì)聚合物顆粒進(jìn)行分級(jí)，再根據(jù)不同粒經(jīng)按不同工藝浸漬，故所得EPS珠粒質(zhì)量較佳，同時(shí)還可避免含發(fā)泡劑粉狀物的產(chǎn)生，不必進(jìn)一步處理，但二步法工藝生產(chǎn)流程較長(zhǎng)，投資費(fèi)用較高，且生產(chǎn)過(guò)程能耗大，產(chǎn)品成本高。苯乙烯懸浮聚合的優(yōu)點(diǎn)是聚合時(shí)所放出的反應(yīng)熱容易擴(kuò)散開來(lái)被介質(zhì)帶走，總體上克服了反應(yīng)溫度分布范圍寬的現(xiàn)象，因而生產(chǎn)出的聚苯乙烯樹脂比老式本體聚合法生產(chǎn)出的聚苯乙烯耐熱度高。從工程角度分析，該工藝還有以下缺點(diǎn)：①轉(zhuǎn)化率過(guò)高，后期反應(yīng)速率很慢，總的停留時(shí)間太長(zhǎng)，反應(yīng)器的容積效率大大降低；②物料黏度過(guò)大，只能用逐步升溫的方式使之流動(dòng)，前后溫差太大，造成產(chǎn)物聚合度分布加寬。[1] 工藝路線以羥基磷酸鈣、十二烷基苯磺酸鈉為分散劑，以有機(jī)過(guò)氧化物為引發(fā)劑，在攪拌作用下，苯乙烯單體以液滴的形式懸浮于水中，按自由基反應(yīng)歷程進(jìn)行聚合反應(yīng)，聚合到穩(wěn)定時(shí)間后加入發(fā)泡劑，發(fā)泡劑在一定溫度壓力下滲透到珠粒內(nèi)，同時(shí)珠粒進(jìn)一步聚合，得到EPS粒子，產(chǎn)物經(jīng)洗滌、干燥、篩分、稱重。廢液洗滌各類設(shè)備的洗凈油及廢油,經(jīng)集中回收并入其它裝置的燃料油中外銷。 設(shè)計(jì)地區(qū)的自然條件本設(shè)計(jì)的發(fā)泡聚苯乙烯車間建在吉林市江北區(qū)原吉化有機(jī)合成廠舊址。本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版，同意學(xué)校保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計(jì)（論文）；同意學(xué)校在不以營(yíng)利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計(jì)（論文）的部分或全部?jī)?nèi)容，允許他人依法合理使用。（保密論文在解密后遵守此規(guī)定）該地區(qū)的自然條件如表11所示：表11 吉林地區(qū)的自然條件土壤最大凍土深度：土壤設(shè)計(jì)凍土深度：全年主導(dǎo)風(fēng)向：西南風(fēng)夏季主導(dǎo)風(fēng)向：東南風(fēng)年平均風(fēng)速：地震裂度：7度年平均降雨量：日最大降雨量：平均氣壓：最高氣溫：℃最低氣溫：38℃平均相對(duì)溫度：71%最大降雪量：420毫米水溫：15℃ 車間布置、崗位人員配制 車間布置本設(shè)計(jì)的設(shè)備布置，既滿足了生產(chǎn)實(shí)際需要，又考慮了設(shè)備的安裝，檢修方便，節(jié)約空地。廢氣主要來(lái)自聚合釜及料倉(cāng)，廢氣中主要成份為苯乙烯和戊烷的混合物，因?yàn)殚g歇排放，絕對(duì)量比較少，采取直接排放。把含有發(fā)泡劑的聚苯乙烯珠粒,在發(fā)泡器中預(yù)發(fā)泡(用蒸氣加熱),在室溫下熟化后即可供成型使用。 添加少量溶劑的單釜連續(xù)本體聚合技術(shù)添加少量溶劑的苯乙烯本體聚合，溶劑量通?？刂圃?%～15%范圍內(nèi)。實(shí)質(zhì)上，反應(yīng)溫度分布范圍窄，促使分子量分布范圍變窄，從而使得聚苯乙烯樹脂耐熱度得到提高。一步法雖有缺點(diǎn)，但與二步法比較仍是利多弊少，特別是在經(jīng)濟(jì)上占有極大優(yōu)勢(shì)， 故目前國(guó)外生產(chǎn)EPS較為普遍地應(yīng)用一步浸漬法。 崗位任務(wù)本崗位任務(wù)是以合格的苯乙烯單體為主要原料，采用低溫懸浮聚合工藝，生產(chǎn)合格的可發(fā)性聚苯乙烯產(chǎn)品。 開車前的準(zhǔn)備工作 (1) 長(zhǎng)期停車后,開車前的準(zhǔn)備工作 (2) 對(duì)檢修后的設(shè)備、管線、閥門、管件等進(jìn)行全面檢查核對(duì)，對(duì)新更換的管線要進(jìn)行吹掃。 (4) 安全設(shè)置檢查并確認(rèn)。 (2) 啟動(dòng)減速機(jī)油泵，確認(rèn)減速機(jī)油位足夠后開啟機(jī)械密封降溫水閥，然后啟動(dòng)攪拌，設(shè)定頻率為41Hz(62r/min)。 (14) 重新計(jì)時(shí)后180分鐘，開汽升溫，120℃恒溫，浸漬。第 6 章 物料衡算 計(jì)算依據(jù)（1）年產(chǎn)量：（2）年工作時(shí)數(shù)：7200小時(shí)（3）單體純度：%（4）單體轉(zhuǎn)化率：98%（5）苯乙烯組分含量92%（6）工藝配比（凈含量/100分單體，質(zhì)量百分含量）：工藝配比見表61[10]表61 LFEPS發(fā)泡聚苯乙烯工藝配比序號(hào)原料名稱規(guī)格LREPS備注1水脫鹽水1242苯乙烯（ST）%100單體3成核劑（SN）4發(fā)泡劑94%5羥基磷酸鈣（HAP）主分散劑6十二烷基本磺酸鈉（SDBS）助分散劑7過(guò)氧化苯甲酰（BPO）干基98%低溫引發(fā)劑8過(guò)氧化苯甲酸叔丁脂（CPO2）95%高溫引發(fā)劑9六溴環(huán)十二烷阻燃劑10過(guò)氧化二異丙苯（DOP）阻燃劑11磷酸氫二鈉）99％無(wú)水穩(wěn)定12過(guò)硫酸鉀調(diào)理1）（注：J代表吉林，F(xiàn)代表普通型） 聚合工段物料衡算 進(jìn)料階段每年生產(chǎn)：7200/17=424批每批生產(chǎn)：8000000/424=18868kg 苯乙烯進(jìn)料量=/批輔助物料計(jì)算：（1）分散介質(zhì)水的進(jìn)料量為：124%= kg/批（2）分散劑主分散劑HAP：%= kg/批%= kg/批助分散劑SDBS：%= kg/批（3）成核劑SN：%= kg/批（4）引發(fā)劑低溫引發(fā)劑BPO：%= kg/批高溫引發(fā)劑CPO2：%= kg/批（5）發(fā)泡劑C50: %= kg/批（6）阻燃劑HBCD：%=DCP：%= kg/批（7）穩(wěn)定劑 DSP：%= kg/批（8）無(wú)機(jī)氧化劑KPS：%= kg/批（9）進(jìn)料總量為：++++++++++++= kg/批 出料階段單體進(jìn)料量：，單體轉(zhuǎn)化率：98%，則單體ST的反應(yīng)用量為：98%= kg/批ST未反應(yīng)的是：EPS產(chǎn)品出料量=進(jìn)料總量未反應(yīng)的單體出料量水量== kg/批物料平衡見表62：表62 物料平衡表進(jìn)料（kg/批）出料（kg/批）苯乙烯HAPSDBSSNBPOCPO2戊烷DCPDSPKPS亞硫酸氫鈉EPS產(chǎn)品水總量校驗(yàn)設(shè)計(jì)任務(wù):EPS年產(chǎn)量 ：424=8070530kg=其年產(chǎn)量為: 結(jié)果稍大于所給設(shè)計(jì)任務(wù),故設(shè)計(jì)為合格.第 7 章 聚合工段熱量衡算衡算式：進(jìn)釜的熱量=出釜的熱量(冷劑帶走的熱量)Q顯+Q聚+Q攪+Q損=Q吸（1）顯熱；（2）聚合熱；（3）聚合釜攪拌熱；（4）熱量損失；（5）冷劑帶走的熱量。所以聚合釜的直徑＝3000 mm；＝4500 mm；綜上所述，年產(chǎn)1萬(wàn)噸發(fā)泡聚苯乙烯反應(yīng)器容積30m公稱直徑（)3000mm、高度()4500mm、高徑比（／）?！?污垢熱阻：Rsi= m2另外，還要感謝高分子教研室的全體老師和我們的設(shè)計(jì)小組其他同學(xué)，以及為我提供幫助的高分子班的全體同學(xué)，感謝他們?cè)谖以O(shè)計(jì)過(guò)程中的幫助和支持。℃/W管壁的導(dǎo)熱系數(shù)=45 W/(m2 聚合釜攪拌器的設(shè)計(jì) 攪拌漿葉的排出流量[12]依據(jù)反應(yīng)釜內(nèi)物料的物理性質(zhì)，可選攪拌槳為圓盤渦輪式槳葉，槳葉層數(shù)為兩層。如圖71所示：圖71苯乙烯轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化曲線計(jì)算如下：由公式，查得單體ST的聚合熱QST ＝70 kJ/mol＝ Kcal/mol(25℃,氣態(tài)，無(wú)定形)；〔已知1 Kcal＝ KJ〕；MST= kg/mol，Cp= J/(mol降溫至40℃以下，緩慢打開放空閥，泄盡余壓，打開取樣孔，通知后處理崗位出料。 (4) 投苯乙烯。 (6) 所有助劑及原料經(jīng)分析合格，應(yīng)滿足開車要求。綜合氣密性試驗(yàn)應(yīng)在高于操作壓力，小于安全閥起跳壓力下進(jìn)行。 生產(chǎn)流程①貯存于工藝水槽(V103)中的脫鹽水在表(FQC103)的控制下，用泵(P103)定量打入聚合釜(R201/2/3)中。EPS越來(lái)越多的用于食品運(yùn)輸和包裝（魚、水果和蔬菜），在這方面，力學(xué)性能和絕熱性能都起重要的作用。另外，懸浮聚合苯乙烯轉(zhuǎn)化率不可能達(dá)到100%，剩余的單體有一部分被放空，另有50006000mg/kg的單體殘留在樹脂中。溶劑通常只選用苯或乙苯，因?yàn)樗鼈兡芎途郾揭蚁┗烊?，而且又容易得到。[2] 工藝流程 工藝流程見圖21圖21 工藝流程簡(jiǎn)圖 反應(yīng)原理總反應(yīng)式：nCH2=CH→CH2CHn 苯乙烯的聚合屬于自由基聚合,主要分為鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)、鏈終止三個(gè)階段。美化環(huán)境的同時(shí)也起到了降低噪聲的作用。本著滿足工藝條件的原則，首先確定關(guān)鍵設(shè)備的位置，其它設(shè)備則盡可能在主要設(shè)備的四周，以利于操作，檢修和配管?？砂l(fā)性PS可被加工成低密度（0．7—10．0ib／ft3）的泡沫塑料劑品。 作者簽名: 二〇一〇年九月二十日該處的下游還有污水處理廠，能將工業(yè)、生活污水進(jìn)行有效的處理。 環(huán)境保護(hù)該廠建于吉林市東北部的江北化工區(qū)，該地區(qū)的主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲髂?、西北風(fēng)，對(duì)市區(qū)居民的生活及附近的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)均無(wú)影響。第 2 章 工藝論證 工藝原理 實(shí)施方案以苯乙烯為單體，水做懸浮介質(zhì)，采用低溫懸浮聚合一步法生產(chǎn)工藝。這種老式的塔式本體聚合不使用引發(fā)劑，通過(guò)熱引發(fā)聚合，預(yù)聚合溫度為80～100℃，轉(zhuǎn)化率控制在32%～35%，連續(xù)操作。通常很少使用分子量調(diào)節(jié)劑（如叔十二碳