产万吨聚苯乙烯工艺设计

产万吨聚苯乙烯工艺设计内容摘要：

浸溃在同一过程中进行，难免产生部分含发泡剂的粉状物，处理起来十分麻烦。 二步法生产工艺由于聚合后就对聚合物颗粒进行分级，再根据不同粒经按不同工艺浸渍，故所得EPS 珠粒质量较佳，同时还可避免含发泡剂粉状物的产生，不必进一步处理，但二步法工艺生产流程较长，投资费用较高，且生产过程能耗大，产品成本高。 一步法虽有缺点，但与二步法比较仍是利多弊少，特别是在经济上占有极大优势， 故目前国外生产 EPS 较为普遍地应用一步浸渍法。 表 21 一步法、 二步法生产 EPS 比较 工艺方案的确定 通用级聚苯乙烯的生产方法有悬浮聚合法、本体聚合法、溶液聚合法和乳液聚合法等。 但目前工业化的生产方法主要是悬浮 聚合法和本体聚合法。 项目 一步法 二步法 EPS 成品质量 粒径 分布较宽，不均匀 粒径分布较窄 ，粒子均匀 工艺条件 工艺要求严格，能耗少，流程短 能耗较大，流程长，工艺要求相对较低，易操作 技术经济 一次性投资较高，生产自动化程 度高，易集中控制，人工操作少 一次性投入较低 ，自动化程度低，人工操作较多 生产灵活性 因发泡剂易挥发，故仓储时间短 市场适应性差，设备利用率差 中间产品 PS 可作为产品出售 也 可生产其他品种，市场适应性强 聚差乙烯有两个主要的制造工艺．分别为溶渡法 (亦称总体或本体法 )和悬浮法，两种主要类型的树脂为：固相聚苯乙烯和发泡聚苯乙烯 (EPS)。 固相聚苯乙烯连一步划分为通用型和耐冲击型。 一般用途的聚苯乙烯是一种均聚物。 耐冲击聚苯乙烯是一种共聚物。 溶液法工艺用来生产固相聚苯乙烯，是一种占统治地位的工艺路线。 而发泡的聚苯乙烯树脂则是典型的水相悬浮工艺的产物。 通过以上工艺的比较和设计说明的论证，我们选择两步法 悬浮聚合工艺。 工艺原理 生产方案 以苯乙烯为单体，水做悬浮介质，采用低温悬浮 聚合一步法生产工艺。 此方法是将苯乙烯单体、引发剂、分散剂、水、发泡剂和其他助剂一起加入反应釜内 ,聚合后得含发泡剂的树脂颗粒 ,经洗涤、离心分离和干燥 ,制得可发性聚苯乙烯珠粒产品 [2]。 工艺路线 以羟基磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠为分散剂，以有机过氧化物为引发剂，在搅拌作用下，苯乙烯单体以液滴的形式悬浮于水中，按自由基反应历程进行聚合反应，聚合到稳定时间后加入发泡剂，发泡剂在一定温度压力下渗透到珠粒内，同时珠粒进一步聚合，得到 EPS 粒子，产物经洗涤、干燥、筛分、称重。 把含有发泡剂的聚苯乙烯珠粒 ,在发泡 器中预发泡 (用蒸气加热 ),在室温下熟化后即可供成型使用。 将熟化后的发泡聚苯乙烯颗粒料 ,装入成型模中 ,上紧盖后通入蒸气加热 ,待成型后再通入水冷却 ,即得到制品 [3]。 工艺流程 工艺流程见图 聚 合引发剂溶液单 体分散剂洗 涤 干 燥 筛 分产 品 图 工艺流程简图 反应原理 总反应式： nCH2=CH→ CH2CH n 苯乙烯的聚合属于自由基聚合 ,主要分为链引发、链增长、链终止三个阶段。 （ 1）．链引发 ,形成初级自由基 R:R→ 2R178。 ,形成单体自由基 R178。 + CH=CH2→ RCH2CH178。 （ 2）．链增长 RCH2CH178。 +nCH2=CH→ R CH2CH nCH2CH178。 （ 3）．链终止 ①偶合终止 R CH2CH nCH2CH178。 +R CH2CH mCH2CH178。 → R CH2CH nCH2CH=CHCH2 CHCH2 mR ②歧化终止 R CH2CH nCH2CH178。 +R CH2CH mCH2CH178。 → R CH2CH nCH2CH2+R CH2CH mCH=CH 5 聚合车间工艺流程 岗位管理范围及任务 管理范围 (1)自苯乙烯贮罐 (V101)出口阀至聚合釜 (R201/2/3)出料阀为止 . (2)自戊烷贮罐 (V102)出口阀至聚合釜 (R201/2/3)出料阀为止 . (3)脱盐水自进入界区开始至聚合釜 (R201/2/3)出料阀为止 (4)低压蒸汽、工业水自进入界区开始至聚合釜 (R201/2/3)夹套排放阀为止。 (5)氮气、仪表空气自进入界区开始至进入聚合釜 (R201/2/3)入口法兰处为止。 岗位任务 本岗位任务是以合格的苯乙烯单 体为主要原料，采用低温悬浮聚合工艺，生产合格的可发性聚苯乙烯产品。 聚合工段工艺过程叙述 EPS 产品的生产采用低温悬浮聚合一步法工艺技术 ,以苯乙烯单体为主要原料 ,以水悬浮介质和介质 ,在机械搅拌和分散剂的作用下 ,苯乙烯单体被分散成无数油状的液滴 ,并悬浮限水中 ,在引发剂的作用下 ,在每个液滴中发生按自由基反应历程进行的聚合反应，聚合到稳定阶段后加入发泡剂，发泡剂在一定的温度压力下，渗到珠粒内，同时聚合反应进一步进行，生产出合格的 EPS 粒子。 以羟基磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠为分散剂，以有机过氧化物为引发剂，在搅拌作用下，苯乙烯单体以液滴的形式悬浮于水中，按自由基反应历程进行聚合反应，聚合到稳定时间后加入发泡剂，发泡剂在一定温度压力下渗透到珠粒内，同时珠粒进一步聚合，生产出合格的 EPS 粒子。 生成的 EPS 粒子经水洗，离心脱水一级干燥 ,二级干燥风送、筛分、涂层、计量称重后 ,包装成 EPS 成品。 生产原理及工艺流程 生产原理 以羟基磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠为分散剂，以有机过氧化物为引发剂，在搅拌作用下，苯乙烯单体以液滴的形式悬浮于水中，按自由基反应历程进行聚合反应，聚合到稳定时间后加入发泡剂，发泡剂在 一定温度压力下渗透到珠粒内，同时珠粒进一步聚合，生产出合格的 EPS 粒子。 生产流程 ①贮存于工艺水槽 (V103)中的脱盐水在表 (FQC103)的控制下，用泵 (P103)定量打入聚合釜 (R201/2/3)中。 ②启动搅拌至设定转速 62 转、分 41Hz，依次加入 HAP、 SDBS、 DSP。 ③贮存于 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步骤后，加入 SN、 CPO DCP、 BPO、甲苯 (如果有回溶料则同时加入 )。 开 蒸汽升温，温度升到 88℃时开始计时。 90℃恒温。 计时 1h加入 KPS。 90℃恒温期间观察现象，控制粒径。 粒子下沉时重新时， 50分钟加入第二批 HAP，补水至正常液位，封取样孔盖，并放空。 1h 时加戊烷，用 30 分钟加完，然后开蒸汽升温至 96℃闭蒸汽。 3h 时升温至 115～ 121℃恒温浸渍， 6小时 30 分钟后降温至 40℃以下出料至水洗釜 (V201/2/3)中。 开车前的准备工作 （ 1） 长期停车后 ,开车前的准备工作 （ 2）对检修后的设备、管线、阀门、管件等进行全面检查核对，对新更换的管线要进行吹扫。 （ 3） 进行设备及管线的综合性气密试验，并对阀门、法兰、液面计以及其它的连接部位进行检查，有无泄漏现象。 综合气密性试验应在高于操作压力，小于安全阀起跳压力下进行。 （ 4）对电气设备照明等具备送电条件的可送电试运行并进行检查，对各种仪器、仪表、调节阀、电动阀进行全面的检查、调校、试用。 （ 5）配备消防器材，对消防设置进行试用，并进行安全检查。 （ 6）参照机泵使用说明书，对具备试运行条件的机泵进行试运转，并进行联锁试验。 （ 7）检查公用工程情况，应符合生产工艺要求且保证供应。 （ 8） 所有助剂及原料应经分析合格，应满足开车 要求。 （ 9） 本岗位操作人员需进行工艺、安全培训。 待考试合格后，做好上岗准备。 （ 10） 了解生产任务，如产品类型，开车时间等。 （ 11） 操作工劳保用具配戴齐全，确保安全开车。 （ 12） 准备好本岗位操作记录和工器具。 短期停车后，开车前的准备工作 （ 1） 检查有关管线是否通畅，并确认阀门的状态是否正确。 （ 2） 公用工程及动力系统是否正常。 （ 3） 聚合釜是否具备开车条件。 （ 4） 安全设置检查并确认。 （ 5） 了解生产任务，如产品类型，开车时间等。 （ 6） 所有助剂及原料经分析合格，应满足开车要求。 （ 7） 准 备好岗位记录和工器具。 正常停车后，正常开车。 （ 1） 将脱盐水总管线上的阀门打开 , 并稍放水至水流变清为止，将压力表阀打开。 （ 2） 将蒸汽总管线上的阀门打开 ,并从倒淋排凝液 ,将压力阀打开。 （ 3） 将工业水总管线上的阀门打开，并稍放水至水流变清为止，将压力表阀打开。 （ 4） 通知动力车间给本岗位设备送电。 （ 5） 将本乙烯贮罐 (V101)罐底阀打开。 （ 6） 将戊烷贮罐 (V102)底阀打开。 （ 7） 手动盘车检查工艺水泵，苯乙烯泵，戊烷泵，正常后，打开各泵入口阀，点动试车，正常后，可将工艺水泵、苯乙烯泵 ，戊烷泵全开，将工艺水泵、苯乙烯，戊烷泵泵现场操作开关调定在“远程”。 （ 8） 打开调节阀 TRC101/2/3 前后的阀门，关严副线上的阀门。 （ 9） 打开调节阀 FQC10 FQC103 前后的阀门，关严副线上的阀门。 （ 10） 检查当班原料是否备齐，并按工艺配方分别复称核对。 （ 11） 冲洗将要投料的釜 ,并检查釜底阀是否关紧 ,另两台釜的苯乙烯 ,工艺水 ,戊烷进料阀门是否关严 . （ 12） 将聚合釜机械密封降温水进水阀打开 ,机密封降温水出口阀打开 . 正常操作 （ 1） 投脱盐水 打开将要投料的脱盐水入釜阀门并确认 其它两釜的脱盐水入釜阀门已关严，按表 FQC103 的启动键，启动脱盐水泵，将脱盐水打入釜内，当水投至设定值时，调节阀自动关闭，然后脱盐泵自动停止，关闭脱盐水入口阀，确认底阀无泄漏。 （ 2） 启动减速机油泵，确认减速机油位足够后开启机械密封降温水阀，然后启动搅拌，设定频率为 41Hz(62r/min)。 （ 3） 向釜内投入计量的 HAP、 SDBS、 DCP。 （ 4） 投苯乙烯。 打开将要投料的苯乙稀入釜阀门，并确认其它两釜的苯乙稀入釜阀门已关严，按表 FQC102 的启动键，启动苯乙稀泵，将苯乙稀打入釜中，当苯乙烯投到到设定 值时，气动调节阀自动关闭，然后苯乙烯泵自动关闭，关闭苯乙稀入口阀。 （ 5） 向釜内投入计量好的 SN、 DCP、 BPO、甲苯、 CpO2(如果有回溶料则同时加入）。 膨润土，成核剂；搅拌 10分钟，投入第一批 NaAc。 （ 6)打开夹套放水阀，关闭夹套溢流阀，打开进夹套的蒸气阀，吹扫夹套残液，当夹套通畅后，关闭夹套放水阀，开始升温。 （ 7） 温度升到 88℃开始计时，调节 TRC101/2/3 的开度控制夹套的冷却水量保持釜内 90177。 1℃恒温。 （ 8） 在计时“ 0”时后 60分钟投加 KPS，投完 KPS 后，操作工要定期取样 (每5分钟 )观测反应情况。 （ 9） 一般情况下，在计时 150 分钟进入反应高峰期在这段时期，操作工要频繁取样，观测反应情况和变频器电流变化情况，控制好釜温，如果粒子增长过快，则要及时补加 HAP，保证悬浮稳定，反之则要补加适量轻质碳酸钙。 （ 10） 待粒子下沉后，重新计时 （ 11） 重新计时后 50 分钟，加第二批 HAP，补水至正常液位，封取样孔盖，关放空。 （ 12） 重新计时后 60 分钟投戊烷，打开将要浸渍的釜的戊烷入釜阀门，并确认其余两釜戊烷入釜阀门关严。 按表 FQC103 的启动键，启动戊烷泵 (P102)，向釜内打戊烷，戊烷加入 要均匀，加入时要密切注视流量计数值的变化，用 30分钟将规定好的戊烷量均匀地打入到釜内，同时保证釜内压力不得超过，投戊烷过程要注意观察电流变化 (电流突然升高，说明釜内有异常，暂缓加入戊烷或降低加入速度 )。 当观察到流量计的示值到设定值时，戊烷调节阀自动关闭，然后戊烷泵会自动停止。 (13)重新计时后 90 分钟开汽升温至 96℃闭汽自然升温。 (14)重新计时后 180 分钟，开汽升温， 120℃恒温，浸渍。 (15)重新计时后 390 分钟全开夹套冷却水入口阀和出口阀，给釜降温。 降温至 40℃以下，缓慢打开放空阀 ，泄尽余压，打开取样孔，通知后处理岗位出料。 6 技术经济分析 原料消耗定额 查有关资料得到各原料消耗定额见表 51[8]： 表 51 原料消耗定额 序号 物质名称 消耗定额 （ t/a） 价格价格 （元 /t） 原料费用 (万元 ) 1 苯乙烯 7200 2 戊烷 9200 3 BPO 13000 4 CpO2。