【正文】 課題的目的及意義 目的 在國內(nèi)外聚乙烯的研究發(fā)展方興未艾的大環(huán)境下，我們作為本科畢業(yè)生在全國人民為祖國偉大復(fù)興而艱苦奮斗的時候，于畢業(yè)設(shè)計時選取線性低密度聚乙烯生產(chǎn)工藝設(shè)計，具有非同一般的意義。 未來幾年是我國PE工業(yè)發(fā)展的機遇期, 同時也是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要時期，提高我國PE整體競爭力顯得十分重要。因為中國面臨中東及周邊地區(qū)和國家的競爭壓力愈來愈大。因此，中國PE需求的增長對全球PE市場影響重大。 雖然全球聚烯烴產(chǎn)能增長很快，但全球新增產(chǎn)能仍將主要集中在中東地區(qū)，該地區(qū)雖然擁有最低的原料成本，但在中國市場的價格卻不一定是最低。盡管近幾年國內(nèi)PE產(chǎn)能增長很快，但產(chǎn)能仍然滿足不了需求。這對國內(nèi)相關(guān)PE企業(yè)造成較大沖擊。中東國家在地理位置、海運和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)三方面占有一定的優(yōu)勢，因而在國際乙烯市場上將有較強的競爭力。近年來，中東國家利用得天獨厚的油氣資源大力發(fā)展石化工業(yè), 在全球所占市場份額快速增長。由于這些國家及地區(qū)與中國地域接近，產(chǎn)品生產(chǎn)成本低、性能良好等，對中國的PE產(chǎn)品構(gòu)成了比西方發(fā)達國家更大的威脅。目前沙特阿拉伯、美國、新加坡、韓國及加拿大已成為中國進口PE五大前沿產(chǎn)地，%。預(yù)計未來幾年，我國薄膜、塑料零件及管材的需求仍將旺盛，電線電纜的需求也將保持較快增長，PE總體消費結(jié)構(gòu)不會有太大變化，塑料薄膜的比例將略有增加，日用塑料制品的比例會略有下降。相對而言，華南地區(qū)及華東地區(qū)發(fā)展較快。2009年，我國PE的消費量達到了約470萬t。預(yù)計到2013年，中東和加拿大將成為PE最大的出口國，主要進口國家為西歐和中國。 目前。到2011年，中東PE在全球產(chǎn)能中的比例從之前的7%增至14%，中國成為了目標市場，而歐洲則成為了一個備選市場。從2008年9月開始，世界PE產(chǎn)能開始明顯增長，預(yù)計到2013年,全球PE的生產(chǎn)能力將達到4910萬t。 主要原料規(guī)格表11 乙烯原料規(guī)格序號名稱含量1乙烯%2乙炔5ppm3水分10ppm4硫5ppm5氧5ppm6一氧化碳10ppm7二氧化碳10ppm8氫10ppm 國內(nèi)外的現(xiàn)狀及發(fā)展前景 國外的現(xiàn)狀 2008年，全球PE生產(chǎn)能力約為3580萬t。 （6）雜品 用注射成型法生產(chǎn)的雜品包括日用雜品、人造花卉、周轉(zhuǎn)箱、小型容器、自行車和拖拉機的零件等；電冰箱容器、存儲容器、家用廚具、密封蓋等；制造結(jié)構(gòu)件時要用高密度聚乙烯。乙綸主要用于生產(chǎn)漁網(wǎng)和繩索，或紡成短纖維后用作絮片，也可用于工業(yè)耐酸堿織物。如牛奶瓶、去污劑瓶； （4）管板材 擠出法可生產(chǎn)聚乙烯管材，高密度聚乙烯管強度較高，適于地下鋪設(shè)；擠出的板材可進行二次加工；也可用發(fā)泡擠出和發(fā)泡注射法將高密度聚乙烯制成低泡沫塑料，作臺板和建筑材料；防護套（例如纜索護套）。此外，還可以在紙、鋁箔或其他塑料薄膜上擠出涂布聚乙烯涂層，制成高分子復(fù)合材料。也可用擠出法加工成復(fù)合薄膜用于包裝重物。 聚乙烯的主要用途 （1）加工應(yīng)用聚乙烯可用吹塑、擠出、注射成型等方法加工，廣泛應(yīng)用于制造薄膜、中空制品、纖維和日用雜品等。用途十分廣泛，主要用來制造薄膜、容器、管道、單絲、電線電纜、日用品等，并可作為電視、雷達等的高頻絕緣材料。聚乙烯無臭，無毒,手感似蠟,具有優(yōu)良的耐低溫性能(最低使用溫度可達70～100℃),化學(xué)穩(wěn)定性好,能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕(不耐具有氧化性質(zhì)的酸),常溫下不溶于一般溶劑,吸水性小,電絕緣性能優(yōu)良；但聚乙烯對于環(huán)境應(yīng)力(化學(xué)與機械作用)是很敏感的，耐熱老化性差。聚乙烯是通過乙烯()的加成聚合而成的。聚乙烯是最結(jié)構(gòu)簡單的高分子，也是應(yīng)用最廣泛的高分子材料。隨著石油化工業(yè)的發(fā)展，我國聚乙烯生產(chǎn)迅速發(fā)展，產(chǎn)量約占塑料產(chǎn)量的1/4。 聚乙烯（PE）是通用合成樹脂中應(yīng)用最廣泛的品種，薄膜是其主要加工產(chǎn)品，其次是片材和涂層、瓶、罐、桶等中空容器及其它各種注塑和吹塑制品、管材和電線、電纜的絕緣和護套等。聚乙烯是有乙烯單體聚合而成的，聚乙烯塑料是以聚乙烯樹脂為基材，添加少量抗氧化劑、滑爽劑等助劑后制成的塑料產(chǎn)品。 關(guān)鍵詞：聚乙烯（PE）；物料衡算；熱量衡算；聚合反應(yīng)；經(jīng)濟分析 AbstractThe process design of synthesis section of twenty thousand tons Polyethylene in workshop was designed. In this paper, firstly, synthesis method of Polyethylene, production and application were outlined. Its effect and status was introduced in chemical industry. Secondly, process of Polyethylene was selected in the design. Mass balance and heat balance calculation were finished, and the size and type of key equipments and pipes were selected. Discussing the methods of treating “three wastes”and bining with the design do a simple technical economical analysis. According to the design specification, we draw process flow diagram with control points and need to use CAD to draw a device layout and one device charts.Keywords: Polyethylene（PE）；Mass balance ；heat balance ；condensation reaction ；economic analysis1 緒論 PE的概述 聚乙烯(Polyethylene)是五大合成樹脂之一，是我國合成樹脂中產(chǎn)能最大、進口量最多的品種。討論了三廢的處理方案，并結(jié)合設(shè)計做了一個簡單的技術(shù)經(jīng)濟分析。其次，確定了聚乙烯的生產(chǎn)工藝。. 2013 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 年產(chǎn)20萬噸聚乙烯的生產(chǎn)工藝設(shè)計院 、 部： 材料與化學(xué)工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 丘弘森 指導(dǎo)教師： 張春燕 職稱 講師 專 業(yè)： 化學(xué)工程與工藝 班 級： 09級03班 完成時間： 2013年6月1日 目 錄摘 要 11 緒論 2 PE的概述 2 產(chǎn)品性質(zhì)與特點 2 聚乙烯的主要用途 3 設(shè)計規(guī)模及原料規(guī)格 3 設(shè)計規(guī)模 3 主要原料規(guī)格 3 國內(nèi)外的現(xiàn)狀及發(fā)展前景 4 國外的現(xiàn)狀 4 國內(nèi)的現(xiàn)狀 4 發(fā)展前景 5 課題的目的及意義 5 目的 5 意義 62 PE的生產(chǎn)工藝 6 PE生產(chǎn)工藝的概述 6 工藝選擇 7 乙烯精制系統(tǒng) 8 乙烯精制 8 深冷法分離 8 催化劑選擇 9 催化劑種類 9 催化劑制備 10 催化劑性能分析 103 物料衡算 10 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 10 乙烯規(guī)格 10 催化劑進料對產(chǎn)品MFR的影響 10 各種牌號的聚乙烯H2濃度 10 物料衡算 11 聚合反應(yīng)機理 11 反應(yīng)釜物料衡算 12 聚合釜進料衡算 12 聚合釜出料衡算 14 閃蒸罐物料衡算 15 閃蒸罐進料衡算 15 閃蒸罐出料衡算 154 能量衡算 16 能量衡算總述 16 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 17 各設(shè)備能量衡算 18 加料段熱量衡算 18 進行反應(yīng)段能量衡算 195 設(shè)備選型 19 選型原則 19 滿足工藝要求 19 設(shè)備成熟可靠 20 反應(yīng)器選型 20 反應(yīng)器容積和生產(chǎn)能力的確定 20 主要尺寸的計算 20 反應(yīng)釜技術(shù)特性表 20 進出口管徑 21 聚合釜進料口管徑 21 聚合釜出料口管徑 21 閃蒸罐的計算 22 其他設(shè)備的選型 226 車間設(shè)備布置設(shè)計 22 車間設(shè)備布置的原則 23 車間設(shè)備布置 24 設(shè)備布置的安全距離 24 車間內(nèi)輔助室和生活室布置 25 廠房布置 25 廠房布置原則 25 廠址選擇的依據(jù)及原則： 25 綜合安全防護 26 防火防爆 26 防毒 27 安全防護: 287 三廢治理 28 廢水治理 28 廢渣治理 29 廢氣治理 298 經(jīng)濟衡算 29參考文獻 31致 謝 33湖南工學(xué)院20 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）課題任務(wù)書 34湖南工學(xué)院本科生畢業(yè)論文開題報告 36湖南工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)工作進度檢查表 37湖南工學(xué)院20 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師評閱表 38湖南工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱評語表 39湖南工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯資格審查表 40湖南工學(xué)院20 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯及最終成績評定表 42查重報告附件.摘 要 本設(shè)計是年產(chǎn)20萬噸聚乙烯（PE）生產(chǎn)工藝設(shè)計。本文對聚乙烯的研究，生產(chǎn)和應(yīng)用進行了詳細的概述，闡述了其在化學(xué)工業(yè)中的作用和地位。選取的工藝為日本三井石化公司低壓淤漿法生產(chǎn)HDPE的CX工藝，并在此生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上進行了物料衡算，熱量衡算，設(shè)備選型和管道等。在設(shè)計說明書的基礎(chǔ)上，手繪制一張帶控制點的工藝流程圖和運用CAD繪制了一張設(shè)備布置圖與一張反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖。目前，我國已是世界上最大的聚乙烯進口國和第二大消費國。聚乙烯主要分為線性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)三大類。主要用于包裝、農(nóng)業(yè)和交通等部門。 產(chǎn)品性質(zhì)與特點中文名稱： 聚乙烯 英文名稱： Polyethylene 比重： 成型收縮率： %成型溫度： 140220℃ 聚乙烯結(jié)構(gòu): 簡稱PE，是乙烯經(jīng)聚合制得的一種熱塑性樹脂。它是由重復(fù)的單元連接而成的。 在工業(yè)上，也包括乙烯與少量 α－烯烴的共聚物。 聚乙烯（PE）是通用合成樹脂中產(chǎn)量最大的品種，主要包括低密度聚乙烯（LDPE）、線型低密度聚乙烯（LLDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）及一些具有特殊性能的產(chǎn)品。也適用于各種漿點、粉點、撒粉、涂布機及噴膠機產(chǎn)品；廣泛用于服裝、服裝面料復(fù)合、制鞋、包裝、書籍、無線裝訂、兒童玩具、家電等行業(yè)。 （2）薄膜應(yīng)用 低密度聚乙烯廣泛用作各種食品、衣物、醫(yī)藥、化肥、工業(yè)品的包裝材料以及農(nóng)用薄膜。1975年以來，高密度聚乙烯薄膜也得到發(fā)展，它的強度高、耐低溫、防潮，并有良好的印刷性和可加工性。 （3）中空制品 高密度聚乙烯強度較高，適宜作中空制品。 （5）纖維 中國稱為乙綸，一般采用低壓聚乙烯作原料，紡制成合成纖維。超高強度聚乙烯纖維（強度可達3～4GPa），可用作防彈背心，汽車和海上作業(yè)用的復(fù)合材料。 設(shè)計規(guī)模及原料規(guī)格 設(shè)計規(guī)模本廠的設(shè)計規(guī)模為年產(chǎn)20萬噸聚乙烯，年實際工作日為330天，日產(chǎn)能為606噸。其中北美、西歐、%。在產(chǎn)能增長地區(qū)，中東地區(qū)產(chǎn)能增長較快。在2008年到2011年間，亞太地區(qū)的PE產(chǎn)能年增7%，新項目主要位于中國、印度和韓國，未來中國將繼續(xù)成為動力源泉。PE的主要消費地區(qū)仍然集中在中東、美國、西歐及中國。 國內(nèi)的現(xiàn)狀 近幾年，我國PE市場高速增長，產(chǎn)銷量不斷提高。預(yù)計未來5年，PE在各地區(qū)消費的增長速度有快有慢。目前，我國PE主要用于生產(chǎn)薄膜、日用塑料制品、塑料包裝箱及容器等制品。 目前我國PE用量已列于五大通用塑料原料之首，中國已成為世界PE的最大進口國和第二大消費國。與此同時，中國臺灣省、馬來西亞及日本等周邊國家及地區(qū)近年也在大規(guī)模擴建裝置，這部分裝置除了滿足他們自身需求外，主要是為了向中國及內(nèi)地出口。 發(fā)展前景 預(yù)計未來幾年，中東將逐步成為石化產(chǎn)品出口的新霸主。據(jù)海灣地區(qū)的業(yè)內(nèi)專家預(yù)計，到2020年，海灣地區(qū)乙烯產(chǎn)能占全球總產(chǎn)能的比例將增長到15%，在全球石化工業(yè)中處于領(lǐng)先位置。到2010年，中東地區(qū)出口到中國的PE達到了200萬t，補充了國內(nèi)近50%的缺口。 一般貿(mào)易和進料加工貿(mào)易方式仍是我國PE進出口最主要的貿(mào)易方式。由于國產(chǎn)能力的擴容，PE的進口量增長速度開始放緩，但進料加工在進口原料中的主導(dǎo)地位反映出我國國產(chǎn)PE在外貿(mào)加工中的競爭弱勢，證明國外制品企業(yè)對國產(chǎn)原料的質(zhì)量尚存疑問。目前中國國內(nèi)市場已全面對外開放，成為世界PE供應(yīng)商角逐的主戰(zhàn)場，中國PE進口量占世界貿(mào)易總量的30%。另一方面，我國PE的發(fā)展前景卻不宜過于樂觀。相比之下，我國PE產(chǎn)能、產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量和工藝技術(shù)與國外存有較大差距,主要表現(xiàn)在：通用料多，專用料少；中低檔產(chǎn)品多,高檔產(chǎn)品少；技術(shù)含量低、附加值低的產(chǎn)品多，利潤高、