【導(dǎo)讀】參考文獻，設(shè)計使用的數(shù)據(jù)真實可靠。我國的聚甲醛生產(chǎn)工藝最初是由國外引進的，并逐漸創(chuàng)新。本研究旨在將所學(xué)化工專業(yè)基礎(chǔ)知識運用于模擬實際生產(chǎn)問題中。過對聚甲醛特性、用途、發(fā)展現(xiàn)狀的分析，基于國內(nèi)外聚甲醛生產(chǎn)工藝技術(shù)的對比，指出聚甲醛生產(chǎn)工藝設(shè)計的重要性，并設(shè)計實施工藝設(shè)計方案。選定先進的年產(chǎn)3萬。噸聚甲醛生產(chǎn)工藝，通過工藝步驟設(shè)計，熱量衡算，物料衡算，機械設(shè)備的設(shè)計等，達到了預(yù)期的產(chǎn)品質(zhì)量要求，簡化了工藝流程，降低了工藝能耗，具有顯著的效益。本研究在一定程度上對聚甲醛實際生產(chǎn)也具有指導(dǎo)性意義。

　　

【正文】 。 （ 4） 共聚工藝是 TOX 和 DOX 聚合生成 聚甲醛的過程 ，聚合過程不需要懸 懸浮 液環(huán)境，是一種低消耗的材料和公用設(shè)施，減少廢物污染。一些性能優(yōu)于聚甲醛，易于控制的分子量和性能，可以調(diào)整產(chǎn)品的品牌。該工藝 目前 是國內(nèi)外聚甲醛生產(chǎn)廠家的首選。 （ 5） 精制甲醛氣和共聚單體三氧環(huán)八混合氣體進入雙螺桿反應(yīng)器進行共聚反應(yīng)，從反應(yīng)器排出的高溫循環(huán)聚甲醛粉冷卻返回聚合反應(yīng)周期后，為了控制聚合反應(yīng)溫度，然后聚甲醛粉固定材料螺旋輸送機送到 穩(wěn)定化裝罝進行 穩(wěn)定 處理 ， 經(jīng)過 干燥后 進入成品裝置，最后制得 聚甲醛產(chǎn)品。 （ 6） 將混合均勻的 TOX、 DOX 和濃縮甲醛 混合注入聚合反應(yīng)器 中，將 BF3 作為引發(fā)劑，從另一個注入口 注入 。反應(yīng) 的 溫度為 150℃ ，在 兆帕的壓力控制 下 ，通過反應(yīng)器夾套冷卻水帶走反應(yīng)熱流量。生成片狀 POM 為磨床磨削、淬火后，離心分離，液相產(chǎn)品送入干燥機，干燥后的粉末和穩(wěn)定劑一起終止在雙螺桿擠出機的注射后，混合造粒。以氮氣為載體循環(huán)烘干機、 50 毫米水工況（壓力）和 125℃ ， 雙螺桿擠出機的溫度控制在 180200℃ 。 （ 7） 聚甲醛的生產(chǎn) 過程中 ，其 控制方法是非常重要的 ，需要準確的檢測和有效聯(lián)動， 對 關(guān)鍵的控制點 更應(yīng)注意 ，在甲醛生產(chǎn)過程中主要通過控制進料量來控制反應(yīng)溫度，以獲得低甲醛中甲醇含量。一般以氣相甲醇流量為基礎(chǔ)控制， 利用 比例控制空氣的量。 22 （ 8） 干燥后的粉末和穩(wěn)定劑一起 封端后 注入雙螺桿擠出機混煉造粒。使用氮氣作為循環(huán) 載體，在 50 mm 水工況和 125℃ 條件下， 雙螺桿擠出機的濕度控制在 180200℃ 。 目前，世界上對于聚甲醛生產(chǎn)與消費是以西方工業(yè)發(fā)達的國家為主。當今，世界聚甲醛產(chǎn)能已經(jīng)達到 900kt 以上，消 費總量也已經(jīng)突破 800kt。我國的聚甲醛市場潛力巨大，隨著我 國汽車工業(yè)的國產(chǎn)化進程日益加快，電子電氣行業(yè)近年來的迅速發(fā) 展，中國已經(jīng)成為世界聚甲醛消費增速最快的地區(qū)，目前已經(jīng)超過西歐，成為世界上最大的聚甲需求市場。但由于我國聚甲醛的囯產(chǎn)化能力較低，目前國內(nèi)市場主要由國外產(chǎn)品占領(lǐng) [23]。因此，消化吸收國外技術(shù)，加強自主研發(fā)，盡快提高聚甲醛自給能力已經(jīng)刻不容緩。 聚甲醛改性生產(chǎn)裝置相對簡單，設(shè)備數(shù)量少，工藝設(shè)備主要由雙螺桿擠出機、失重計量喂料系統(tǒng)、拉條切粒系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、包裝系統(tǒng)等組成。根據(jù)目前國內(nèi)改性聚甲醛市場情況，本次年產(chǎn) 3 萬 噸聚甲醛生產(chǎn)工藝設(shè)計，設(shè)備選型暫按一條 6000t/年產(chǎn)品線采購、設(shè)計。參照 300~500 千克 /小時的單線生產(chǎn)量、 2500 小時 /年的工作時間，根據(jù)不同型號擠出機的產(chǎn)能不同，選定 1 臺 65 機型擠出機作為生產(chǎn)設(shè)備，其余的輔助系統(tǒng)按照擠出機的具體參數(shù)來選型，根據(jù)配方需要和對國內(nèi)聚甲醛改性裝置考察，關(guān)鍵設(shè)備擠出機選擇采用國外技術(shù)的科倍隆產(chǎn)品，其他輔助設(shè)備選用國內(nèi)成熟、先進的無錫靈鴿設(shè)備。生產(chǎn)設(shè)備一覽表如下所示： 23 表 生產(chǎn)設(shè)備一覽 表 序號 設(shè)備名稱 最高轉(zhuǎn) 速 /rpm 容積 /m3（產(chǎn)量Kg/h） 額定功率 /KW 壓力 /MPa 溫度 /℃ 主要接觸 介質(zhì) 介質(zhì)流量 （ kg/h） 設(shè)備材料 重量/Kg 外形尺寸 /mm 其它 1 擠出機 600 500 250 15 200 POM/CH2O/H2O 500/5/100 304 鋒鋼 3 噸 575911001560 2 切粒機 600 100 POM/CH2O/H2O 600/微 /少 304/鋒鋼 100 5006001500 3 震動篩 930 次 /分鐘 1000 常壓 80 POM/CH2O/H2O 1000/少 304SS 150 1200500450 4 冷水槽 常壓 20~100 CH2O、 H2O 500/微 304 2500400350，高 800 略低于口模 5 吹干機 正壓 常溫 空氣 空氣 風刀30其它碳鋼 30 4004001250 1 喂料機 主 /副 800/300 2 真空上 料機 750/500 ~80 POM、 H2O 750/450 與物料接 觸 304 75/47 500400720 450320640 3 高混機 85 300 微正壓 20~60 POM 粉、 POM、24 PTFE 300 內(nèi)壁 304 400 135013506000 4 雙錐混 料機 500 常壓 200~100 M0S2 等 500、其它少量 內(nèi)壁 304 1200 14562700 5 塑料粉 碎機 130/200 4 常壓 20~80 POM 300 300 5000180005000 6 包裝機 兩用型 25Kg/It 5000 5 常壓 40 POM 粒料 5000 304 2 噸 8001200 24 7 粒料罐 常壓 40 POM 300 304SS 70 7001100 8 緩沖罐 常壓 80 POM 300 304SS 50 11001300 9 成品罐 1 常壓 80 POM 300 304 100 DN 1 200 25 設(shè)備選型固然重要，但是還應(yīng)在工藝生產(chǎn)上掌握正確的工藝裝置生產(chǎn)技術(shù)要點。年產(chǎn) 3 萬噸聚甲醛生產(chǎn)工藝裝置的生產(chǎn)技術(shù)要點包括以下方面： （ 1）擠出機操作條件：擠出溫度： 170~190/176。 C 螺桿轉(zhuǎn)速： 200r/min （ 2） POM 吸水性小，一般為 %~%。對潮濕原料必須進行干燥，但在通常情況下， POM不需干燥就能加工； （ 3）在 200℃以上， POM 的熱降解嚴重，在加工過程中很容易分解，若擠出機中溫度控制不好或停留時間略長， POM 會急劇分解，發(fā)生噴射現(xiàn)象； （ 4） POM 容易結(jié)晶，屬于結(jié)晶性塑料，當溫度到達熔點時，聚合物的熔體粘度將會較快下降。銅是 POM 常用的降解催化劑，與 POM 熔體接觸的地方應(yīng)盡量不用或少用銅材料； （ 5） POM 的物理改性關(guān)鍵在于復(fù)合體系相間的相容性，這是由于 POM 是弱極性線型聚合物，其中所包含的 C0 鏈段很難與其它填料相混合，因此，需要對玻璃纖維進行表面加工處理； （ 6） GF 表面處理：利用用硅烷偶聯(lián)劑或性質(zhì)相似物質(zhì)處理，一般常用的偶 聯(lián)劑溶液進行處理，常常利用噴霧干燥法處理； （ 7）提高其耐候性能：通過加入 %的二苯甲酮類和苯并三哇類紫外光吸收劑和相應(yīng)的抗氧劑，效果明顯； （ 8）增韌改性：加入玻璃纖維使其形成聚甲醛 /玻璃纖維復(fù)合體系，獲得了較好的改性效果。 聚甲醛工藝生產(chǎn)過程中的控制手段非常重要，要有準確的檢測和有效的連鎖系統(tǒng)，關(guān)鍵的控制點較多，主要包括以下幾個方面： （ 1）在甲醛的生產(chǎn)過程中主要通過控制進料量來控制反應(yīng)溫度，以獲得低甲醉含量的甲醛。一般以氣態(tài)甲醇流量為主進行 控制，通過比值控制空氣的量（空氣過量）。 （ 2） TOX 反 應(yīng)器壓力通過壓控閥自動控制同時連鎖冷卻噴淋系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)，以保證反應(yīng)過程設(shè)備不超壓。 （ 3） TOX 苯萃取塔設(shè)有密度檢測系統(tǒng)，控制塔頂物料密度不超過 ，維持 TOX 含量在 40%左右。 （ 4） DOX 反應(yīng)器采取主流量跟蹤式摩爾比控制系統(tǒng)，使乙二醇與甲醛按一定的比例進入反應(yīng)器，生成 58%~66%的 DOX 溶液。 （ 5） POM 的聚合反應(yīng)需根據(jù)反應(yīng)的情況調(diào)整 BF3 的流量，采用質(zhì)量流量計控制系統(tǒng)，能精確控制 BF3 的加入量。 （ 6） POM 的聚合反應(yīng)是放熱反應(yīng)，設(shè)置夾套水冷卻，分段控制反應(yīng)器溫度，以確保反應(yīng)效果。 （ 7）連鎖冷卻噴淋系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)，以保證反應(yīng)過程設(shè)備不超壓。 26 （ 8）甲醛生產(chǎn)選用鐵鉬金屬氧化物法，反應(yīng)溫度低，轉(zhuǎn)化率高，可得到高濃度的低醇甲醛，過程對環(huán)境友好，有一定的技術(shù)優(yōu)勢。 （ 9）共聚工藝由 TOX 和 DOX 聚合生成 POM，聚合過程不需懸浮的溶劑環(huán)境，原材料及公用下程的消耗低，污染物廢物少。 27 7 經(jīng)濟概預(yù)算及環(huán)保三廢處理 經(jīng)濟概預(yù)算 年產(chǎn) 3 萬噸聚甲醛生產(chǎn)（含裝置）估計投資 500 萬元左右，流動資金 300 萬元，具體投資估算如下表 所示： 表 投資估算表 項目 估算金額（萬元） 建設(shè)及安裝 250 土建 60 電器及安裝 40 儀表及安裝 100 防腐保溫 20 其他（包括設(shè)計、試車、不可預(yù)見費用等） 30 生產(chǎn)成本估算所用價格按 2020 年市場價格確定，使用國內(nèi)行業(yè)領(lǐng)先和經(jīng)濟技術(shù)指標；設(shè)備折舊率按 10%（快速折算法），具體如下表 所示： 表 生產(chǎn)成本估算 名稱 單耗 單位單位（元 /噸） 單價 單位成本（元 /噸） 備注 甲醇 t/t 1800 810 （ 1） 年折舊率按總投資的10%，不包括設(shè)備折舊 （ 2）車間成本不包括設(shè)備折舊 電解銀 Kg/t 800 106 水 T/t 1 電 度 /t 薪資福利 元 /t 設(shè)備折舊 20 元 /t 20 車間經(jīng)費 15 車間成本 企業(yè)管理 50 工廠成本 銷售收益按生產(chǎn)成本的 80%計算： （ 1）總產(chǎn)值： =4080 萬元 （ 2）總銷售收入： =3840 萬元 （ 3）總稅金： =384 萬元 （ 4）總成本： = 萬元 （ 5）總利潤： = 萬元 （ 6）總利稅： +384= 萬元 （ 7）單位利潤： 28 投資總額 500 萬元，流動資金 300 萬元，折舊 50 萬元，年利潤 萬元，稅金384 萬元 /年。 （ 1）單位生產(chǎn)投資值： 1134/3=387 （ 2）單位投資值產(chǎn)值： 4080/1134=3. 599 萬元 /噸 （ 3）投資利稅： （ 4）投資利益率： [（ +50） /1134] x100%=% （ 5）投資回收期： 1/= 年（從開車之日起） 產(chǎn)值利稅率： 說明：以上計算未計入貸款利息；設(shè)備折舊作為企業(yè)收益計； 經(jīng)濟估算按萬噸 /年計；成本估算未計入尾氣效益。由以上數(shù)據(jù)可以看出，本設(shè)計經(jīng)濟效益較好，資金回收期短，產(chǎn)值利潤高。但從當前市場現(xiàn)狀看，現(xiàn)在聚甲醛的供給大于需求，對聚甲醛生產(chǎn)有一定的影響，聚甲醛銷售受市場的影響，進而影響資金的回收，故在投資時應(yīng)充分考慮，看清市場行情，理性投資。 環(huán)保三廢處理 在聚甲醛生產(chǎn)中產(chǎn)生的 廢氣 用燃燒法 處理 。因為聚甲醛生產(chǎn)尾氣燃燒后能減少廢氣污染的氣氛，而且還產(chǎn)生蒸汽。蒸汽可用于聚甲醛裝置的使用，也為外部使用。從而達到節(jié)能降耗，損害利潤的目的。對于聚甲醛的蒸汽罐，采用冷凝法，既有冷噴涂的聚甲醛罐，減少了罐體的溫度。同時在聚甲醛罐頂部配呼吸閥，也可減少聚甲醛的蒸發(fā)量。 聚甲醛生產(chǎn)車間在生活區(qū)大氣中有害物質(zhì)的最高允許濃度見表 。 表 有害物質(zhì)濃度 物料名稱 車間 居住區(qū) 一次 日平均 甲醇 50 甲醛 3 / 乙醛 / / 一氧化碳 30 氨 30 / 二氧化碳 5 / 飄塵 10 聚甲醛行業(yè)中的工業(yè)廢水處理： （ 1） 在生產(chǎn)上，盡量減少運行 中的 滴、漏 、跑、冒等 。聚甲醛循環(huán)泵的容量泄漏多甲醛液體循環(huán)，一般用于冷式機械密封，泵，減少泄漏。采用過濾器處理的車間廢水處理。將多余的液體濃縮到吸收塔作為吸收液來使用。 29 （ 2） 在聚甲醛生產(chǎn)中所形成的中控殘留液體可以集中處理，多余的樣品液進入吸收塔吸收。 （ 3） 設(shè)備清洗應(yīng)在第一周期內(nèi)進行，該洗液可作為聚甲醛的吸收液。它不能作為吸收液的廢液進入污水處理站，不 會 造成污染。 （ 4） 聚甲醛蒸發(fā)器底部殘留 的液體 可以通過蒸餾濃縮回收聚甲醛。這種回收聚甲醛可作為聚甲醛聚合劑成分和溶劑。如果殘留的液體的數(shù)目較少，可以通過燃燒處理，以消除 對 環(huán)境 的 污染 。 （ 5） 對于一般設(shè)備的殘留物，可用 堿中和 ，然后排放到污水處理罐進行處理。 聚甲醛的生產(chǎn)系統(tǒng)中，噪聲的主要來源是羅茨鼓風機，它發(fā)出的聲音高達 100 分貝，降低羅茨鼓風機的噪聲，常用的方法包括建立一個獨立的隔音室。對風機的墻壁和吸音設(shè)備間隔黃疸門窗、風機進、出口管道和消聲器；選擇低轉(zhuǎn)速風扇。一些工廠將風速 1450 轉(zhuǎn) /修改的 570 轉(zhuǎn)。這些措施可以減少由鼓風機發(fā)出的噪音，減少環(huán)境噪聲污染，保護環(huán)境健康 [24]。 生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生固體廢物主要有廢催化劑、生活垃圾和少量的廢水 處理污泥等，這些固體廢物分別收集、及時清運。具體有： ①廢水處理污泥，本項目污水處理站采用生化法處理污水，將產(chǎn)生少量的生化污泥，因沉淀污泥中含有少量的甲醛和甲醇類污染物，污泥應(yīng)先泵入污泥濃縮槽絮凝和消化預(yù)處理，然后泵抽吸同時加入凝聚劑調(diào)