PVAC树脂乳液聚合的工艺设计资料

课程设计

课程名称高分子化学与高分子材料

题目名称25000t/a聚醋酸乙烯酯乳液聚合工艺设计专业班级

学生姓名

学号

指导教师

二O一二年十二月二十五日

《高分子化学与材料课程设计》任务书

一、本课程设计的性质、任务与目的

1. 本课程设计的性质

本课程是应用化学专业的一门实用性和技术性很强的专业课程。学生在学完高分子化学与材料课程后，综合运用所学的高分子化学与材料及化工原理相关知识，进行初步的工艺设计。

2.本课程任务是：

①撰写简要设计说明书。

②绘制物料流程示意图一张。

3.本课程设计的目的

①了解和掌握高分子材料基本类别、结构与性能，高分子材料制备过程中的基本反应类型、高分子合成材料添加剂与高分子材料成型工艺等内容基础知识；

②掌握检索文献的方法；

③通过阅读文献，了解并掌握高分子材料制备与设计的基本原理，并能独立完成特定高分子材料的合成方案。

④通过专业课程设计使学生掌握应具备的基本高分子化工设计技能。

二、课程设计的主要内容

1.设计方案选择，对给定或选定的设计方案进行简要论述。

2.工艺计算，应完成工艺流程各过程的物料衡算，能量衡算。绘制物料流程示意图，编写物料平衡表及热量平衡表。

3.主要设备设计，在满足工艺条件的前提下，进行主要设备的选型及结构设计。

4.典型辅助设备设计选型，包括典型设备主要结构尺寸计算和设备型号规格的选定。

三、设计说明书的基本要求

设计说明书应当包括以下几个内容：

1.封面

2.任务书

3.目录

4.流程和方案的说明及论证

5.设计物料衡算与说明

6.设备选型及设计

7.对设计的评述及结论

8.参考文献目录

四、课程设计题目

55000t/a聚醋酸乙烯酯乳液聚合的工艺设计

1.生产规模： 55000t/a

2.生产时间： 300d/a

3.间歇操作，聚合釜每天2批，其他原料配制每天1批。

4.生产配料表

组分名称重量（份）

单体醋酸乙烯酯150

稳定剂聚乙烯醇 5.8

乳化剂OP-10 1.2

引发剂过硫酸钾0.3

pH调节剂碳酸氢钠0.4

介质蒸馏水100

增塑剂邻苯二甲酸二丁酯11

5.生产技术指标

项目内容技术指标项目内容技术指标过滤器过滤损失率3% 过硫酸钾溶液浓度20%

碳酸氢钠溶液浓度8% 聚乙烯醇溶液浓度25%

引发剂的效率f 0.85

上述均为质量标准，原料均视为纯物质。

6.反应条件自拟

目录

一、绪论 (5)

二、工艺流程和方案的说明和论证 (5)

三、物料衡算 (7)

四、热量衡算 (12)

五、聚合釜及各设备选型 (14)

六、生产车间布置 (16)

七、对设计的评述及结论 (18)

八、参考文献 (18)

一、绪论

化工设计是化工生产装置建设的灵魂，是将人们的要求变为现实生产的第一步。先进的设计思想、科学的设计方法、现代化的设计手段与工具、高水平高质量的设计作品是工程设计人员坚持的设计方针和追求的设计目标。聚合物合成生产装置设计属于化工设计的范畴，是针对聚合物合成生产过程的化工设计。

聚合物合成工艺设计就是指将单体原料通过聚合反应制得聚合物产品的生产过程中所用的方法、技术等，全部用图纸、表格、文字说明等方式概述出来的过程及结果。

二、工艺流程和方案的说明和论证

1、工艺流程

（1）把软水经过软水计量槽（W101）计量后放入聚乙烯醇溶解釜(V101)。

（2）把规定量的聚乙烯醇由入孔投入聚乙烯醇溶解釜(V101)内。

（3）向聚乙烯醇溶解釜(V101)的夹套中送入水蒸汽，升温至80摄氏度，搅拌4-6小时，配制成聚乙烯醇溶液。

（4）把醋酸乙烯酯投入单体计量槽(W102)内，把邻苯二甲酸二丁酯投入增塑剂计量槽(W103)内，并把预先配制的规定量的过硫酸钾溶液和碳酸氢钠溶液分别投入引发剂计量槽(W105)和PH调节剂计量槽(W104)。

（5）把聚乙烯醇溶液由聚乙烯醇溶解釜(V101)通过过滤器（V102）用隔膜泵（P101）输送到聚合釜(R101)中，并由入孔加入规定量的OP-10，并开动搅拌使其溶解。

（6）向聚合釜(R101)中由单体计量槽(W102)加入单体醋酸乙烯酯，并通过引发剂计量槽(W104)加入过硫酸钾溶液，在搅拌下乳化30min。

（7）向聚合釜(R101)夹套内通水蒸汽，将釜中物料升温至60摄氏度，向聚合釜(R101)加入单体和引发剂，聚合反应开始，并通过回流冷凝器(H101)和聚合釜(R101)夹套通入冷却水进行换热，控制温度，稳定在60摄氏度进行反应，反应时间10hr。

（8）反应完全后，向聚合釜(R101)夹套通入冷却水冷却至50摄氏度，再加入PH调节剂和增塑剂，搅拌均匀。出料，通过过滤器过滤(V103)后，进入乳液储罐(T104)。

2、方案的说明

由于设计任务书表明此聚合采用乳液聚合，以下简要论述乳液聚合。

聚醋酸乙烯酯是由聚醋酸乙烯酯经自由基聚合而成的高分化合物。通常采用分散聚合和乳液聚合的，该设计采用的是乳液聚合。乳液聚合是在用水作介质的乳液中，按胶束机理或低聚物机理生成彼此孤立的乳胶粒，在其进行自由基加成聚合或离子加成聚合来生产高聚物的一种聚合方法，对于在充分混合的间歇反应器中进行的乳液聚合过程来说，据反应机理可分为四个阶段：分散阶段、乳胶粒生成阶段、乳胶粒生长阶段、聚合反应完成阶段。该方法有如下优点：

（1）聚合体系具有粘度低、易散热，乳液稳定性高．具有较高的聚合反应速率和高的聚合物分子量。