【文章內(nèi)容簡介】 浸潰在同一過程中進(jìn)行，難免產(chǎn)生部分含發(fā)泡劑的粉狀物，處理起來十分麻煩。二步法生產(chǎn)工藝由于聚合后就對聚合物顆粒進(jìn)行分級，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，投資費(fèi)用較高，且生產(chǎn)過程能耗大，產(chǎn)品成本高。 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， 故目前國外生產(chǎn) EPS 較為普遍地應(yīng)用一步浸漬法。 表 21 一步法、 二步法生產(chǎn) EPS 比較 工藝方案的確定 通用級聚苯乙烯的生產(chǎn)方法有懸浮聚合法、本體聚合法、溶液聚合法和乳液聚合法等。但目前工業(yè)化的生產(chǎn)方法主要是懸浮 聚合法和本體聚合法。 項(xiàng)目 一步法 二步法 EPS 成品質(zhì)量 粒徑 分布較寬，不均勻 粒徑分布較窄 ，粒子均勻 工藝條件 工藝要求嚴(yán)格，能耗少，流程短 能耗較大，流程長，工藝要求相對較低，易操作 技術(shù)經(jīng)濟(jì) 一次性投資較高，生產(chǎn)自動化程 度高，易集中控制，人工操作少 一次性投入較低 ，自動化程度低，人工操作較多 生產(chǎn)靈活性 因發(fā)泡劑易揮發(fā)，故倉儲時(shí)間短 市場適應(yīng)性差，設(shè)備利用率差 中間產(chǎn)品 PS 可作為產(chǎn)品出售 也 可生產(chǎn)其他品種，市場適應(yīng)性強(qiáng) 聚差乙烯有兩個(gè)主要的制造工藝．分別為溶渡法 (亦稱總體或本體法 )和懸浮法，兩種主要類型的樹脂為：固相聚苯乙烯和發(fā)泡聚苯乙烯 (EPS)。固相聚苯乙烯連一步劃分為通用型和耐沖擊型。一般用途的聚苯乙烯是一種均聚物。耐沖擊聚苯乙烯是一種共聚物。溶液法工藝用來生產(chǎn)固相聚苯乙烯，是一種占統(tǒng)治地位的工藝路線。而發(fā)泡的聚苯乙烯樹脂則是典型的水相懸浮工藝的產(chǎn)物。 通過以上工藝的比較和設(shè)計(jì)說明的論證，我們選擇兩步法 懸浮聚合工藝 。 工藝原理 生產(chǎn)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。此方法是將苯乙烯單體、引發(fā)劑、分散劑、水、發(fā)泡劑和其他助劑一起加入反應(yīng)釜內(nèi) ,聚合后得含發(fā)泡劑的樹脂顆粒 ,經(jīng)洗滌、離心分離和干燥 ,制得可發(fā)性聚苯乙烯珠粒產(chǎn)品 [2]。 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。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。將熟化后的發(fā)泡聚苯乙烯顆粒料 ,裝入成型模中 ,上緊蓋后通入蒸氣加熱 ,待成型后再通入水冷卻 ,即得到制品 [3]。 工藝流程 工藝流程見圖 聚 合引發(fā)劑溶液單 體分散劑洗 滌 干 燥 篩 分產(chǎn) 品 圖 工藝流程簡圖 反應(yīng)原理 總反應(yīng)式： nCH2=CH→ CH2CH n 苯乙烯的聚合屬于自由基聚合 ,主要分為鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止三個(gè)階段。（ 1）．鏈引發(fā) ,形成初級自由基 R:R→ 2R178。 ,形成單體自由基 R178。 + CH=CH2→ RCH2CH178。 （ 2）．鏈增長 RCH2CH178。 +nCH2=CH→ R CH2CH nCH2CH178。 （ 3）．鏈終止 ①偶合終止 R CH2CH nCH2CH178。 +R CH2CH mCH2CH178。 → R CH2CH nCH2CH=CHCH2 CHCH2 mR ②歧化終止 R CH2CH nCH2CH178。 +R CH2CH mCH2CH178。 → R CH2CH nCH2CH2+R CH2CH mCH=CH 5 聚合車間工藝流程 崗位管理范圍及任務(wù) 管理范圍 (1)自苯乙烯貯罐 (V101)出口閥至聚合釜 (R201/2/3)出料閥為止 . (2)自戊烷貯罐 (V102)出口閥至聚合釜 (R201/2/3)出料閥為止 . (3)脫鹽水自進(jìn)入界區(qū)開始至聚合釜 (R201/2/3)出料閥為止 (4)低壓蒸汽、工業(yè)水自進(jìn)入界區(qū)開始至聚合釜 (R201/2/3)夾套排放閥為止。 (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。 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。 聚合工段工藝過程敘述 EPS 產(chǎn)品的生產(chǎn)采用低溫懸浮聚合一步法工藝技術(shù) ,以苯乙烯單體為主要原料 ,以水懸浮介質(zhì)和介質(zhì) ,在機(jī)械攪拌和分散劑的作用下 ,苯乙烯單體被分散成無數(shù)油狀的液滴 ,并懸浮限水中 ,在引發(fā)劑的作用下 ,在每個(gè)液滴中發(fā)生按自由基反應(yīng)歷程進(jìn)行的聚合反應(yīng)，聚合到穩(wěn)定階段后加入發(fā)泡劑，發(fā)泡劑在一定的溫度壓力下，滲到珠粒內(nèi)，同時(shí)聚合反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行，生產(chǎn)出合格的 EPS 粒子。 以羥基磷酸鈣、十二烷基苯磺酸鈉為分散劑，以有機(jī)過氧化物為引發(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，生產(chǎn)出合格的 EPS 粒子。 生成的 EPS 粒子經(jīng)水洗，離心脫水一級干燥 ,二級干燥風(fēng)送、篩分、涂層、計(jì)量稱重后 ,包裝成 EPS 成品。 生產(chǎn)原理及工藝流程 生產(chǎn)原理 以羥基磷酸鈣、十二烷基苯磺酸鈉為分散劑，以有機(jī)過氧化物為引發(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，生產(chǎn)出合格的 EPS 粒子。 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。 ②啟動攪拌至設(shè)定轉(zhuǎn)速 62 轉(zhuǎn)、分 41Hz，依次加入 HAP、 SDBS、 DSP。 ③貯存于 V101 中的苯乙稀在表 (FQC101)控制下，用泵 P101 定量打入釜(R201/2/3)中。 普通型 EPS 在①②③步驟后，加入 SN、 CPO DCP、 BPO、甲苯 (如果有回溶料則同時(shí)加入 )。開 蒸汽升溫，溫度升到 88℃時(shí)開始計(jì)時(shí)。 90℃恒溫。計(jì)時(shí) 1h加入 KPS。 90℃恒溫期間觀察現(xiàn)象，控制粒徑。粒子下沉?xí)r重新時(shí)， 50分鐘加入第二批 HAP，補(bǔ)水至正常液位，封取樣孔蓋，并放空。 1h 時(shí)加戊烷，用 30 分鐘加完，然后開蒸汽升溫至 96℃閉蒸汽。 3h 時(shí)升溫至 115～ 121℃恒溫浸漬， 6小時(shí) 30 分鐘后降溫至 40℃以下出料至水洗釜 (V201/2/3)中。 開車前的準(zhǔn)備工作 （ 1） 長期停車后 ,開車前的準(zhǔn)備工作 （ 2）對檢修后的設(shè)備、管線、閥門、管件等進(jìn)行全面檢查核對，對新更換的管線要進(jìn)行吹掃。 （ 3） 進(jìn)行設(shè)備及管線的綜合性氣密試驗(yàn)，并對閥門、法蘭、液面計(jì)以及其它的連接部位進(jìn)行檢查，有無泄漏現(xiàn)象。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。（ 4）對電氣設(shè)備照明等具備送電條件的可送電試運(yùn)行并進(jìn)行檢查，對各種儀器、儀表、調(diào)節(jié)閥、電動閥進(jìn)行全面的檢查、調(diào)校、試用。 （ 5）配備消防器材，對消防設(shè)置進(jìn)行試用，并進(jìn)行安全檢查。 （ 6）參照機(jī)泵使用說明書，對具備試運(yùn)行條件的機(jī)泵進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，并進(jìn)行聯(lián)鎖試驗(yàn)。 （ 7）檢查公用工程情況，應(yīng)符合生產(chǎn)工藝要求且保證供應(yīng)。 （ 8） 所有助劑及原料應(yīng)經(jīng)分析合格，應(yīng)滿足開車 要求。 （ 9） 本崗位操作人員需進(jìn)行工藝、安全培訓(xùn)。待考試合格后，做好上崗準(zhǔn)備。 （ 10） 了解生產(chǎn)任務(wù)，如產(chǎn)品類型，開車時(shí)間等。 （ 11） 操作工勞保用具配戴齊全，確保安全開車。 （ 12） 準(zhǔn)備好本崗位操作記錄和工器具。 短期停車后，開車前的準(zhǔn)備工作 （ 1） 檢查有關(guān)管線是否通暢，并確認(rèn)閥門的狀態(tài)是否正確。 （ 2） 公用工程及動力系統(tǒng)是否正常。 （ 3） 聚合釜是否具備開車條件。 （ 4） 安全設(shè)置檢查并確認(rèn)。 （ 5） 了解生產(chǎn)任務(wù)，如產(chǎn)品類型，開車時(shí)間等。 （ 6） 所有助劑及原料經(jīng)分析合格，應(yīng)滿足開車要求。 （ 7） 準(zhǔn) 備好崗位記錄和工器具。 正常停車后，正常開車。 （ 1） 將脫鹽水總管線上的閥門打開 , 并稍放水至水流變清為止，將壓力表閥打開。 （ 2） 將蒸汽總管線上的閥門打開 ,并從倒淋排凝液 ,將壓力閥打開。 （ 3） 將工業(yè)水總管線上的閥門打開，并稍放水至水流變清為止，將壓力表閥打開。 （ 4） 通知?jiǎng)恿囬g給本崗位設(shè)備送電。 （ 5） 將本乙烯貯罐 (V101)罐底閥打開。 （ 6） 將戊烷貯罐 (V102)底閥打開。 （ 7） 手動盤車檢查工藝水泵，苯乙烯泵，戊烷泵，正常后，打開各泵入口閥，點(diǎn)動試車，正常后，可將工藝水泵、苯乙烯泵 ，戊烷泵全開，將工藝水泵、苯乙烯，戊烷泵泵現(xiàn)場操作開關(guān)調(diào)定在“遠(yuǎn)程”。 （ 8） 打開調(diào)節(jié)閥 TRC101/2/3 前后的閥門，關(guān)嚴(yán)副線上的閥門。 （ 9） 打開調(diào)節(jié)閥 FQC10 FQC103 前后的閥門，關(guān)嚴(yán)副線上的閥門。 （ 10） 檢查當(dāng)班原料是否備齊，并按工藝配方分別復(fù)稱核對。 （ 11） 沖洗將要投料的釜 ,并檢查釜底閥是否關(guān)緊 ,另兩臺釜的苯乙烯 ,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） 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 的啟動鍵，啟動脫鹽水泵，將脫鹽水打入釜內(nèi)，當(dāng)水投至設(shè)定值時(shí)，調(diào)節(jié)閥自動關(guān)閉，然后脫鹽泵自動停止，關(guān)閉脫鹽水入口閥，確認(rèn)底閥無泄漏。 （ 2） 啟動減速機(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，然后啟動攪拌，設(shè)定頻率為 41Hz(62r/min)。 （ 3） 向釜內(nèi)投入計(jì)量的 HAP、 SDBS、 DCP。 （ 4） 投苯乙烯。打開將要投料的苯乙稀入釜閥門，并確認(rèn)其它兩釜的苯乙稀入釜閥門已關(guān)嚴(yán)，按表 FQC102 的啟動鍵，啟動苯乙稀泵，將苯乙稀打入釜中，當(dāng)苯乙烯投到到設(shè)定 值時(shí)，氣動調(diào)節(jié)閥自動關(guān)閉，然后苯乙烯泵自動關(guān)閉，關(guān)閉苯乙稀入口閥。 （ 5） 向釜內(nèi)投入計(jì)量好的 SN、 DCP、 BPO、甲苯、 CpO2(如果有回溶料則同時(shí)加入）。膨潤土，成核劑；攪拌 10分鐘，投入第一批 NaAc。 （ 6)打開夾套放水閥，關(guān)閉夾套溢流閥，打開進(jìn)夾套的蒸氣閥，吹掃夾套殘液，當(dāng)夾套通暢后，關(guān)閉夾套放水閥，開始升溫。 （ 7） 溫度升到 88℃開始計(jì)時(shí)，調(diào)節(jié) TRC101/2/3 的開度控制夾套的冷卻水量保持釜內(nèi) 90177。 1℃恒溫。 （ 8） 在計(jì)時(shí)“ 0”時(shí)后 60分鐘投加 KPS，投完 KPS 后，操作工要定期取樣 (每5分鐘 )觀測反應(yīng)情況。 （ 9） 一般情況下，在計(jì)時(shí) 150 分鐘進(jìn)入反應(yīng)高峰期在這段時(shí)期，操作工要頻繁取樣，觀測反應(yīng)情況和變頻器電流變化情況，控制好釜溫，如果粒子增長過快，則要及時(shí)補(bǔ)加 HAP，保證懸浮穩(wěn)定，反之則要補(bǔ)加適量輕質(zhì)碳酸鈣。 （ 10） 待粒子下沉后，重新計(jì)時(shí) （ 11） 重新計(jì)時(shí)后 50 分鐘，加第二批 HAP，補(bǔ)水至正常液位，封取樣孔蓋，關(guān)放空。 （ 12） 重新計(jì)時(shí)后 60 分鐘投戊烷，打開將要浸漬的釜的戊烷入釜閥門，并確認(rèn)其余兩釜戊烷入釜閥門關(guān)嚴(yán)。按表 FQC103 的啟動鍵，啟動戊烷泵 (P102)，向釜內(nèi)打戊烷，戊烷加入 要均勻，加入時(shí)要密切注視流量計(jì)數(shù)值的變化，用 30分鐘將規(guī)定好的戊烷量均勻地打入到釜內(nèi)，同時(shí)保證釜內(nèi)壓力不得超過，投戊烷過程要注意觀察電流變化 (電流突然升高，說明釜內(nèi)有異常，暫緩加入戊烷或降低加入速度 )。當(dāng)觀察到流量計(jì)的示值到設(shè)定值時(shí)，戊烷調(diào)節(jié)閥自動關(guān)閉，然后戊烷泵會自動停止。 (13)重新計(jì)時(shí)后 90 分鐘開汽升溫至 96℃閉汽自然升溫。 (14)重新計(jì)時(shí)后 180 分鐘，開汽升溫， 120℃恒溫，浸漬。 (15)重新計(jì)時(shí)后 390 分鐘全開夾套冷卻水入口閥和出口閥，給釜降溫。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。 6 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 原料消耗定額 查有關(guān)資料得到各原料消耗定額見表 51[8]： 表 51 原料消耗定額 序號 物質(zhì)名稱 消耗定額 （ t/a） 價(jià)格價(jià)格 （元 /t） 原料費(fèi)用 (萬元 ) 1 苯乙烯 7200 2 戊烷 9200 3 BPO 13000 4 CpO2