悬浮法生产聚苯乙烯_.doc

湖南工学院 材料与化学工程系 高分子材料与工程1001班 高分子合成工艺设计说明书 题 目 院 、 部： 材料与化学工程学院 学生姓名： 刘志文 指导教师： 罗建新 职称 讲师 专 业： 高分子材料与工程学院班 级： 1001班 完成时间： 2013年6月2日 摘 要可发性聚苯乙烯（Expandable PolyStyrene，简称EPS）通称聚苯乙烯和苯乙烯系共聚物，是一种树脂与物理性发泡剂和其它添加剂的混合物最常见的可发性聚苯乙烯是含有作为发泡剂的戊烷的透明PS粒料 可发性聚苯乙烯聚合工段工艺设计，反应机理是自由基聚合，采用悬浮聚合工艺，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；针对聚合反应釜进行了物料衡算、热量衡算，在此基础上通过分析工艺流程，选择出了工艺设备并计算，绘制了带控制点的流程图、并编制了设计说明书和计算书。

关键词：可发性聚苯乙烯；悬浮聚合；物料衡算；工艺设计 Abstract Expandable Polystyrene (Expandable PolyStyrene, referred to as EPS) commonly known as the Department of polystyrene and styrene copolymer is a kind of mixture with resin the physical blowing agent and other additives mixture. The most common is to be made of polystyrene with n-pentane as a blowing agent aggregates of transparent PS. The design is about of polystyrene polymerization process section that the annual production capacity is32000 tons, The reaction mechanism is free radical polymerization, suspension polymerization process used styrene as monomer, water suspension medium done using one-step production of low-temperature suspension polymerization process. This method is adding styrene monomer, initiator, dispersing agent, water, blowing agent and other auxiliaries to reactor, the polymer containing a foaming agent, after the resin particles by washing, centrifugal separation and drying, the system may be made of polystyrene beads products; mainly contrapose the polymerization reactor carried out for material balance, heat balance, in this based on the analysis process to select out of the process equipment and calculate and draw the flow chart with control points. And the preparation of the design specifications and calculations of the book.Key Words：expandable polyStyrene ；suspension technique ；craft calculation； technological design 目 录第一章 绪论1.1聚苯乙烯简介 61.2聚苯乙烯的基本物性 8 1.3国内外的现状及发展前景第二章 工艺流程和方案的说明及论证 2.2发泡聚苯乙烯技术工艺比较 2.2.1塔式本体聚合技术[3] 92.2.2 添加少量溶剂的单釜连续本体聚合技术 102.3 苯乙烯的悬浮聚合[4] 112.4苯乙烯种子法悬浮聚合 122.5发泡聚苯乙烯生产工艺 132.5.1一步法聚合工艺 152.5.2二步法聚合工艺 162.5.3一步法工艺与二步法工艺的比较[6] 172.5.4可发性聚苯乙烯基本性能 182.5.5生产原理及工艺流程 192.5.5.1生产原理 202.5.5.2生产流程 21第三章 物料衡算 22 3.1计算依据 22 3.2聚合工段物料衡算 23 3.2.1进料阶段 23 3.2.2出料阶段 24第四章 热量衡算 24 4.1显热计算 24 4.2 聚合热 25 4.2.1 聚合釜的搅拌热 26 4.2.2热量损失 26 4.3 蒸汽的用量 26 4.4冷却水的用量 27第五章 聚合釜及各设备选型 285.1 聚合釜的设计 28 5.1.1聚合釜基本数据 28 5.1.2聚合釜容积确定 28 5.1.3聚合釜的选型原则 28 5.1.4釜的选择 29 5.1.5聚合釜搅拌器的设计 305.2 泵的设计 5.2.1计算依据 31 5.2.2管内流速的计算 32 5.2.3直管阻力和局部阻力损失的计算 32 5.2.4确定泵轴功率 33 5.2.5泵的选型[10] 33 5.3换热器的设计 33 5.3.1设计依据 33 5.3.2计算总传热系数 34 5.3.3计算传热面积 34 5.3.4工艺结构尺寸 34第六章 结论参考文献致谢附录 悬浮法生产聚苯乙烯第一章 绪论1.1聚苯乙烯简介聚苯乙烯是指由苯乙烯单体经自由基缩聚反应合成的聚合物，英文名称为Polystyrene, 简称PS。

它是一种无色透明的热塑性塑料，具有高于摄氏100度的玻璃转化温度，因此经常被用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器，以及一次性泡沫饭盒等1949年，德国的巴斯夫公司发明了一种被称为可发性聚苯乙烯（EPS,expandable polystyrene）的材料这种材料具有特别多的优点，如吸水率较小，热传导率低、隔音性能优越、防潮、抗震且具有良好的电绝缘性能等这种材料的加工成型工艺简单，具有较大的价格优势聚苯乙烯材料最先被瑞典政府用于大规模的救生圈商业化生产中此后由于其各种优良的性能，在汽车、火车、冷藏、建筑、船舶等行业得到了广泛的应用，主要用于隔热防烟材料和抗震材料，同时也被广泛用作包装材料发泡聚苯乙烯又称可发性聚苯乙烯，英文名expandable polystyrene简称EPS指含有发泡剂、一旦受热能立即发泡膨胀的珠粒状聚苯乙烯树脂是由苯乙烯悬浮聚合，再加入发泡剂而制得白色珠状颗粒，相对密度1．05热导率低，吸水件小耐冲击振动、隔热、隔音、防潮、减振介电性能优良一般粒度10～40目堆密度0.6含水0.1%含挥发物（主要为发泡剂）6%-8%以苯乙烯在发泡剂（通常使用低沸点烃类）存在下进行悬浮聚合而制得。

亦可将珠粒聚苯乙烯分散于水中，在一定温度下搅拌，使发泡剂与溶胀了的珠粒接触并渗入其中制得其结构式为：通常的聚苯乙烯为非晶态无规聚合物，具有优良的绝热、绝缘和透明性，长期使用温度0～70℃，但脆，低温易开裂此外还有全同和间同立构聚苯乙烯全同聚合物有高度结晶性聚苯乙烯（PS）包括普通聚苯乙烯，发泡聚苯乙烯（EPS)，高抗冲聚苯乙烯（HIPS）及间规聚苯乙烯（SPS）普通聚苯乙烯树脂为无毒，无臭，无色的透明颗粒，似玻璃状脆性材料，其制品具有极高的透明度，透光率可达90％以上，电绝缘性能好，易着色，加工流动性好，刚性好及耐化学腐蚀性好等普通聚苯乙烯的不足之处在于性脆，冲击强度低，易出现应力开裂，耐热性差及不耐沸水等聚苯乙烯（PS）是一种热塑性树脂，由于其价格低廉且易加工成型，因此得以广泛应用聚苯乙烯有均聚物（透明粒料）或增韧接枝共聚物或与弹性体的共混体（抗冲击聚苯乙烯IPS）形式聚苯乙烯共聚物在物理性能和热性能上比均聚物有所提高这几类聚苯乙烯有多种品级，如标准IPS和标准透明品级、抗环境应力开裂品级（ESCR）、耐紫外线级阻燃级、耐磨级、制轻质制件的高挠性品级、可发泡品级、超初级以及低残余挥发分品级等。

聚苯乙烯树脂用于制造日常生活中的一次性餐具、汽车部件、包装材料、玩具、建筑材料、电器和家庭用品等透明PS粒料它是通过苯乙烯单体的加成聚合反应得到的无定形聚合物无色、透明，光学性能极好，并有高刚性性脆易裂、经过双轴拉伸后才较柔软和有韧性，透明PS的代表性能如下：密度 1.05 g/cm3拉伸强度 48.3MPa．弯曲强度 82.7MPa．典型收缩率 0.0045 in/in热膨胀系数 5—8 X 10-5in/（in·°c）伸长率 2—3%维卡软化点 225°F聚苯乙烯本身耐y射线，因此y线照射灭菌对制品性能没有影响聚苯乙烯溶于芳香族溶剂和某些酮类，能溶解于甲基乙基酮透明PS颗粒的熔体指数范围是 1—25 g/10 min或高于 25 g/10 min它有耐热高的品级（维卡软化点达223°F），也有残余单体含量低的品级普通聚苯乙烯树脂属无定形高分子聚合物，聚苯。