【正文】 0m k g? 損失甲苯： 110kg 甲苯： 10940kg 排鹽腳池 ( E PO X Y ) 5 1 0 5 .6 1m k g? ( E PO X Y ) 5 0 3 9 . 2 4m k g? 所得樹脂： 圖 CYD014 物料平衡圖 溶解釜 精制釜 脫溶劑系統(tǒng) 反應(yīng)釜 廢聚物處理 包裝 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書 20 第四章 熱量衡算 熱量衡算 化工過程中，各工序都要求有確定的溫度工序等條件，并且都伴有能量的傳遞或轉(zhuǎn)移保證穩(wěn)定生產(chǎn)。 繪制物料流程簡圖 圖 生產(chǎn)流程簡圖 數(shù)據(jù)收集 1. 生產(chǎn)規(guī)模： 5000 噸 2. 生產(chǎn) 時(shí)間： 年工作時(shí)數(shù) 8000 小時(shí) 全裝置總收率按 91%計(jì)，損耗（包括工藝損耗和機(jī)械損耗）為 9%。 確定計(jì)算任務(wù) 環(huán)氧樹脂反應(yīng)屬于間歇操作，需要建立時(shí)間平衡。對于穩(wěn)態(tài)連續(xù)過程，進(jìn)料量總和等于出料量總和，即 W 為 ，上式可變?yōu)椋? ΣF=ΣD () 以上兩式適用于總物料，當(dāng)沒有化學(xué)反應(yīng)時(shí)也可用于任意組分。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書 12 第三章 物 料平衡計(jì)算 物料衡算的意義和作用 在化工過程中，物料衡算 [5]是指 “進(jìn)入一個裝置的全部物料重量必定等于離開這個裝置的全部物料重量，再加上損失掉的與累積起來的物料重量 ”。得到的樹脂液放入 T1146 中，然后通過 F1142 樹脂溶液過濾器過濾， 濾去微小雜質(zhì)后送入脫溶劑工序，在 E1151 利用高溫低壓條件，脫去大量溶劑后送到 K1151 中，利用更高溫度，更低壓力的條件徹底的脫出溶劑，得到的熔融樹脂經(jīng) K1203 冷卻成型后包裝成袋，脫去的溶劑經(jīng)冷卻后回收重新利用。 工藝流程 工藝流程簡圖 LA TI蒸汽RCW1CW1R1111溶解釜LATI蒸汽RCW1CW1R1121溶解釜K 1 2 0 3 結(jié)片機(jī)K 1 2 0 4 袋式包裝機(jī)LATIF1142樹脂溶液過濾器PLILILILILI LILITIT1102燒堿進(jìn)料罐T1101新E C H進(jìn)料罐T1104溶劑罐D(zhuǎn)1142廢聚物接受罐T1144回收水罐T1145廢水罐T1146樹脂溶劑罐T1147回收水罐R1104精制釜W1111雙酚A料斗稱鋅粉氮?dú)夥趴誅1125ECH中間罐FIQ1103FIQ1102PPWFIWQLAPPWFIPI冷凝液FIQ1103FIQ1151D1153溶劑中間罐FIQ1152CHWK1151第二蒸發(fā)器TILIE1151第一蒸發(fā)器D1152緩沖罐E 1 1 5 4 冷凝器 E 1 1 5 5 冷凝器E 1 1 5 2 冷凝器E 1 1 5 3 冷凝器E 1 1 2 1 溶劑冷凝器V1156真空泵蒸汽磷酸氮?dú)釬IQ1103氫氧化鈉管V1157真空泵BRLRBRLRCHWCHWRCWCWIRBRHBRHP暗溝T1151樹脂溶液罐一脫二脫簽字 時(shí)間設(shè)計(jì)制圖校核職責(zé)審核武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院年產(chǎn) 5 0 0 0 噸環(huán)氧樹脂工廠設(shè)計(jì)流程圖專業(yè)班級共 1 張第 1 張11 高分子材料與工程 03 班圖 21 環(huán)氧樹脂生產(chǎn)工藝 流程圖 工藝流程簡述 在溶解釜 R1111 中，首先將 PPW 通過 FIQ1103 準(zhǔn)確計(jì)量加入其內(nèi)，然后通過FIQ1102 將 NaOH 準(zhǔn)確計(jì)量加入，配成一定堿溶液，然后在一定溫度下加入一定量的BPA 溶解。反應(yīng)時(shí)間太短，反應(yīng)不充分，環(huán)氧當(dāng)量偏低，有機(jī)氯偏高。而又因?yàn)闃渲磻?yīng)為放熱反應(yīng)，因此，溫度在反應(yīng)剛開始的控制較低，反應(yīng)一定時(shí)間后控制在 92～ 95C? 。 配堿溶度的影響：溶解崗位中堿 (NaOH)的配比溶度對反應(yīng)速度有很大的影響，配堿溶度過低時(shí) (5%)，將引起樹脂生成困難，過高時(shí)，樹脂黏度偏高，廢聚物增多。 影響因素 原料配比的影響： ECH/BPA：比值越大，環(huán)氧當(dāng)量越低，相應(yīng)的黏度、軟化點(diǎn)也越低；比值越小，環(huán)氧當(dāng)量越高，當(dāng)比值過小時(shí)，樹脂會發(fā)生凝膠化，俗稱 “硬鍋 ”。 脫溶劑：在高溫低壓條件下，政法樹脂溶液中的溶劑成分甲苯和甲基異丁基酮，然后冷凝溶劑蒸汽 回收后循環(huán)利用，高溫樹脂在接片機(jī)的鋼帶上鋪成薄膜，然后利用冷卻水冷卻鋼帶進(jìn)而冷卻樹脂，使樹脂凝固然后破碎成片狀后包裝。 加工原理 溶 解：雙酚 A 溶與 NaOH 溶液中，形成雙酚 A 鈉鹽 。 首先將水和燒堿在溶解釜中混合配成一定濃度 (8~12%)的溶液，再加入定量的雙酚A，使 BPA 充分溶解，然后送入反應(yīng)釜，在一定的溫度下快速加入計(jì)量好的 ECH，并維持在一定溫度 (90~98 C? )下反應(yīng) 60～ 90min，反應(yīng)完后加溶劑 (甲苯 )溶解，溶解好后送入精制釜，除去鹽、廢聚物、堿及其他雜質(zhì)。二步法具有工藝簡單、操作方便、投資少，以及工時(shí)短、無三廢、產(chǎn)品質(zhì)量易控制和調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)， 因而目前受到重視。 一步法是在水介質(zhì)中呈乳液狀態(tài)進(jìn)行的，后處理較困難，樹脂的分子量分布較寬，有機(jī)氯含量高，不易制得環(huán)氧值高、軟化點(diǎn)也高的樹脂產(chǎn)品。本體聚合法市在高溫下進(jìn)行，副反應(yīng)多，生成物中有支鏈，產(chǎn)品不僅環(huán)氧值低，而且溶解性差，反應(yīng)過程中甚至?xí)霈F(xiàn)凝鍋現(xiàn)象。 ⑵ 二步法 二步法又有本體聚合法和催化聚合兩種。到達(dá)反應(yīng)終點(diǎn)后加入大量的溶劑進(jìn)行萃取，之后進(jìn)行水洗、過濾，脫除溶劑后即得產(chǎn)品。 溶劑法是先將雙酚 A、環(huán)氧氯丙烷和有機(jī)溶劑投入反應(yīng)釜中，攪拌溶解后，升溫到 50~75℃ ，滴加 NaOH 溶液使之進(jìn)行反應(yīng)。此法生產(chǎn)武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書 7 的樹脂雜質(zhì)比水洗法少，樹脂透明度好。 水洗法是先將雙酚 A 溶于 10%的 NaOH 水溶液中，在一定溫度下一次性加入環(huán)氧氯丙烷，使之進(jìn) 行反應(yīng)，反應(yīng)完畢后靜置，除去上層堿液，然后用沸水洗滌十幾次，除去樹脂中殘存的堿和鹽類，最后脫水即得產(chǎn)品。國產(chǎn)的 E E1 E14 和 E44 等環(huán)氧樹脂均是采用一步法生產(chǎn)的。低、中分子量的樹脂一般用一步法合成，而高分子量的樹脂既可用一步法，也可以用二步法合成。 反應(yīng)原理如下： H 2 CHCOC H 2 C l N a O H CC H 3C H 3H O O H+( n + 2 ) ( n + 2 ) + ( n + 1 )H 2 CHCOH 2C CC H 3C H 3O OH 2CHCH 2CO H*nCC H 3C H 3O O C H 2CHOH2C+ ( n + 2 ) N a C l + ( n + 2 ) H 2 O 雙酚 A 型環(huán)氧樹脂實(shí)際上是由低分子量的二環(huán)氧甘油醚、雙酚 A 以及部分高分子量聚合物組成。燒堿 3160kg(濃度 30%）；環(huán)氧氯丙烷 20xxkg；甲苯 7100kg；鋅粉少量。主要有環(huán)氧樹脂 /酚醛樹脂涂料，環(huán)氧樹脂 /甲酚甲醛樹脂涂料、環(huán)氧樹脂 /氨基樹脂涂料、環(huán)氧樹脂 /聚酰胺樹脂涂料等。由于食品是一種特殊商品，必然要求涂料固化后對金屬的附著力強(qiáng)，涂膜保色性好，耐焊藥性強(qiáng)，耐腐蝕性好（尤其是針對罐裝液體食品），且必須符合食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。 （ 4）食品容器用環(huán)氧樹脂涂料 食品容器是指貯存食品的罐、桶等容器，至今金屬容器仍占首位，主要有白鐵、馬口鐵、鋁箔等金屬品種。 甲板漆除要求有耐水、耐曬、耐磨、耐洗刷外，還要求耐石油、機(jī)油及具有防滑作用。室溫固化環(huán)氧 聚酰胺涂料固化后能得到堅(jiān)韌、附著力強(qiáng)、耐水、耐磨的涂層，所以能作為長效的船殼漆。環(huán)氧樹脂瀝青防銹涂料及純環(huán)氧樹脂防銹涂料能經(jīng)受長期海水浸泡、干濕交替、陰暗潮濕的環(huán)境，是船底防武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書 5 銹漆中的佼佼者。 車間底漆主要用于車間內(nèi)成批鋼鐵材料的預(yù)處理，是造船預(yù)涂保養(yǎng)鋼板的主要底漆，一般為環(huán)氧樹脂富鋅底漆，通常為 3 罐裝，甲組分為超細(xì)鋅粉，其用量以干膜中鋅粉含量 82%~85%為宜，乙組分為 E20 環(huán)氧樹脂液中加入氧化鐵及膨潤土、氣相二氧化硅，丙組分為聚酰胺固化劑液，其胺值為 200。 （ 3）汽車、船舶等交通工具用環(huán)氧樹脂涂料 汽車車身用環(huán)氧樹脂涂料主要是離子電泳涂料，它一般是以水作分散劑的水性環(huán)氧樹酯涂料，多采用電沉積法進(jìn)行涂裝，其腐蝕性能非常優(yōu)越，專門用于大型生產(chǎn)如汽車車身等的鋼鐵制品的底漆涂料。環(huán)氧浸漬絕緣漆是浸漬漆中的一大品種。環(huán)氧漆包線絕緣漆是漆包線絕緣漆中的小品種，一般是采用高相對分子質(zhì)量的環(huán)氧樹脂 E0 E06，固化劑為醇溶性酚醛樹脂，主要用于潛水電機(jī)、化工廠用 電機(jī)、冷凍機(jī)電機(jī)、油浸式變壓器的繞組和線圈。環(huán)氧樹脂或改性后的環(huán)氧樹脂具有這些綜合性能，因此可作為電氣絕緣涂料使用。電氣絕緣涂 料是絕緣材料中的重要組成部分，主要包括漆包線絕緣漆、浸漬絕緣漆、覆蓋絕緣漆、硅鋼片絕緣漆、黏合絕緣漆等。主要有以下幾種。據(jù)統(tǒng)計(jì) , 20xx 年我國防腐涂料總產(chǎn)量達(dá)到 60 萬 t，武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書 4 預(yù)計(jì) 2020 年將突破 100 萬 t 大關(guān)。涂裝防腐涂料作為最有效、最經(jīng)濟(jì)、應(yīng)用最普遍的防腐方法，受到了國內(nèi)外廣泛的關(guān)注和重視。 環(huán)氧樹脂的應(yīng)用 （ 1） 防腐蝕環(huán)氧涂料 金屬的腐蝕主要是由金屬與接觸的介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而引起的，它使金屬結(jié)構(gòu)受到破壞，造成設(shè)備報(bào)廢。固態(tài)樹脂是相對分子質(zhì)量較大的環(huán)氧樹脂，是一種 熱塑性的固態(tài)低聚物，可用于粉末涂料和固態(tài)成型材料等。 三、 按狀態(tài)分類 按室溫下的狀態(tài)，環(huán)氧樹脂可分為液態(tài)環(huán)氧樹脂和固態(tài)環(huán)氧樹脂。典型的雙酚 A 型環(huán)氧樹脂、酚醛環(huán)氧樹脂屬于雙官能團(tuán)環(huán)氧樹脂。 二、按官能團(tuán)的數(shù)量分類 按分子中官能團(tuán)的數(shù)量，環(huán)氧樹脂可分為雙官能團(tuán)環(huán)氧樹脂和多官能團(tuán)環(huán)氧樹脂。主要是指脂肪族環(huán)氧樹脂、環(huán)氧烯烴類和一些新型環(huán)氧樹脂。 ③ 縮水甘油胺類 由多元胺與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)而得。 雙酚 F 型環(huán)氧樹脂、雙酚 S 型環(huán)氧樹脂、氫化雙酚 A 型環(huán)氧樹脂、線性酚醛型環(huán)氧樹脂 、脂肪族縮水甘油醚樹脂、四溴雙酚 A 環(huán)氧樹脂。主要有縮水甘油醚類、縮水甘油酯類和縮水甘油胺類 3 種。 一、按化學(xué)結(jié)構(gòu)分類 按化學(xué)結(jié)構(gòu)差異，環(huán)氧樹脂可分為縮水甘油類環(huán)氧樹脂和非縮水甘油類環(huán)氧樹脂 2 大類。環(huán)氧樹脂低溫固化性能差，一般需在 10℃ 以上固化，在 10℃ 以下則固化緩慢，對于大型物體如船舶、橋梁、港灣、油槽等寒季施工十分不便。 （ 7）環(huán)氧固化物的耐熱性一般為 70~100℃ 環(huán)氧樹脂的耐熱品種可達(dá) 200℃ 或更高。其耐堿、酸、鹽等多種介質(zhì)腐蝕的性能優(yōu)于不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂等熱固性樹脂。超期后若檢驗(yàn)合格仍可使用。 （ 6）穩(wěn)定性好，抗化學(xué)藥品性優(yōu)良 不合堿、鹽等雜質(zhì)的環(huán)氧樹脂不易變質(zhì)。環(huán)氧樹脂固化時(shí)基本上不產(chǎn)生低分子揮發(fā)物，所以可低壓成型或接觸壓成型。能與各種固化劑配合制造無溶劑、高固體、粉末涂料及水性涂料等環(huán)保型涂料。所以固化后體積變化不大。是熱固性樹脂中固化收縮率最小的品種之一 (酚醛樹脂為8％～ 10％；不飽和聚酯樹脂為 4％～ 6％；有機(jī)硅樹脂為 4％～ 8％ )。 （ 2）附著力強(qiáng) 環(huán)氧樹脂固化體系中含有活性極大的環(huán)氧基、羥基以及醚鍵、胺鍵、酯鍵等極性基團(tuán)，賦予環(huán)氧固化物對金屬、陶瓷、玻璃、混凝士、木材等極性基材以優(yōu)良的附著力。 The reaction kettle 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書 1 第一章 緒論 環(huán)氧樹脂 環(huán)氧樹脂的定義 環(huán)氧樹脂 [1]是指分子結(jié)構(gòu)中含有 2 個或 2 個以上環(huán)氧基并在適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑存在下能形成三維網(wǎng)狀固化物的化合物的總稱，是一類重要的熱固性樹脂。 Mate