SHAANXISCI-TECHUNIVERSITY
15万吨/年GPPS本体聚合车间的工艺设计
院系：材料科学与工程学院专业班级：高分子1302班
指导老师：袁新强姓名：张杰
学号：1314024035
完成时间：2016.11.4—2017.1.4
目录
1概述 1
1.1聚苯乙烯国内外生产与技术应用情况 错误!未定义书签。
1.2国内聚苯乙烯的生产与技术应用存在的问题 错误!未定义书签。
1.3本设计的目的、内容及要求 错误!未定义书签。
2GPPS工艺流程设计 6
2.1方案流程图 6
2.2主工艺流程的确定 6
2.2.1聚合过程 6
2.2.2原料准备过程 7
2.2.3分离及聚合物后处理 7
2.3工艺参数选择 7
2.3.1工艺配方 7
2.3.3反应器的选择 8
2.3.4搅拌装置的选择 8
2.3.5换热装置的选择 8
2.3.6反应终点产品指标 8
2.4主要设备控制方案 8
2.4.1反应器的温度控制 8
2.4.2反应器的压力控制 9
2.4.3反应器液位的控制 9
2.4.4泵的控制 9
2.5方案流程草图及工艺简述 10
3第一聚合反应器的物料衡算 11
3.1物料平衡示意图 11
3.2化学变化及物理化学变化 11
3.3生产规模 11
3.4物料衡算 12
4第一聚合反应器的热量衡算 14
热量衡算的计算 14
5第一聚合反应器的设备工艺计算 15
5.1聚合釜尺寸的计算和选型 15
5.2搅拌装置的设计 16
5.2.1选择搅拌桨叶形式 16
5.2.2搅拌附件的设计 16
5.2.3确定搅拌转速 17
5.3传热装置的计算 17
5.4工艺管口的设计 17
5.5轴密封装置 18
6工艺流程图绘制 19
工艺设计评述 20
参考文献 21
1概述
聚苯乙烯(PS)是一种热塑性非结晶性的树脂，包括通用级聚苯乙烯GPPS),高抗冲聚苯乙烯(HIPS),发泡聚苯乙烯(EPS)及间规聚苯乙烯(SPS)。据统计，世界通用级聚苯乙烯约占聚苯乙烯系树脂总量的一半，高抗冲聚苯乙烯占三分之一，其它的占剩余份额。通用级聚苯乙烯是以苯乙烯为单体经过自由基聚合或离子型聚合制得的。可由多种合成方法聚合而成，目前工业上主要采用本体聚合法和悬浮聚合法。通用级聚苯乙烯因具有极高的透明度且具有优良的刚性，易着色，加工流动性好，刚性好及耐化学腐蚀性好，特别是良好的卫生性、价廉，使其在食品包装方面具有广阔的应用前景。我国生产通用级聚苯乙烯的企业大多引用日本的TEC-MTC工艺和美国的Fina工艺。但我国大部分企业对通用聚苯乙烯的生产工艺技术仍比较落后，通用聚苯乙烯产品的生产远远不能满足加工工业需要，加工产品质量不稳定，这些企业对GPPS工业化生产与发展有待于提高。本设计通过借鉴日本的TEC-MTC工艺，采用热引发本体聚合法，提高产品质量，减少工厂生产所得的不合格品，提高了产能。
目前世界上四大聚苯乙烯生产厂家有美国DowChemical、Fina、德国法本和BASF。这四大公司的聚苯乙烯生产技术各有特点。德国法本公司，在国际上聚苯乙烯最先是由实现工业化的，在之后经过的技术实践，现在聚苯乙烯系列树脂的工艺生产大都采用本体连续聚合方法工艺。此方法相比乳液聚合法能够生产更纯净的、高透明的及外观漂亮的聚苯乙烯系列树脂。美国的Dow公司也是在上世纪30年代开始研究聚苯乙烯的生产工艺的，经过60年代的创新发展，对聚苯乙烯的聚合工艺发展起到了促进作用，在聚苯乙烯的生产领域中处于领先的地位。该公司的生产工艺是采用双官能团的引发剂引发，然后加入少量的乙苯作为循环溶剂，采用乙二醇做冷剂。设备采用碳钢的反应器及不锈钢的真空循环系统、添加剂系统。德国的BASF公司生产工艺采用引发剂引发及少量乙苯作为循环剂。美国的Fina公司采用热引发剂，加入少量的乙苯作为溶剂。设备全是碳钢材料，生产设备投资较少。日本的TEC-MTC工艺采用热引发，高光泽HIPS的生产才用引发剂引发，加入少量乙苯作为溶剂，设