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年产10万吨环氧树脂车间工艺设计开题报告
文章来源:www.amhari.com   发布者:学生毕业作品网站   发布时间:2019-05-31 09:12:17   阅读:36

湖南工学院本科生毕业论文(设计)开题报告

设计(论文)题目

年产10万吨环氧树脂车间工艺设计

设计(论文)题目来源

生产实际

设计(论文)题目类型

工程设计

起止时间

2014年11月-2015年6 月

一、设计(论文)的研究背景及意义:

环氧树脂是一类重要的热固性塑料,广泛用于黏合剂,涂料等用途。 凡分子结构中含有环氧基团的高分子化合物统称为环氧树脂。固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能,它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度,介电性能良好,变定收缩率小,制品尺寸稳定性好,硬度高,柔韧性较好,对碱及大部分溶剂稳定,因而广泛应用于国防、国民经济各部门,作浇注、浸渍、层压料、粘接剂、涂料等用途。环氧树脂的种类繁多,但目前应用最广泛的是双酚A缩水甘油醚型环氧树脂(通常称为双酚A环氧树脂),它占环氧树脂总产量的90%。双酚A型环氧树脂是环氧树脂中产量最大、使用最广的一种品,有很高的透明度,是由双酚A和环氧氯丙烷在氢氧化钠存在下反应生成的。因此,本设计主要针对生产液态双酚A型环氧树脂。

双酚A型环氧树脂是由双酚A和环氧氯丙烷在碱性催化剂(通常用NaOH)作用下缩聚而成。其生产工艺一般分为一步法和二步法。目前低分子量液体环氧树脂和中分量固体环氧树脂,一般都采用一步法工艺;高分子量环氧树脂采用二步法。

一步法工艺是把双酚A和环氧氯丙烷在NaOH作用下进行缩聚,即开环和闭环反应在同一反应条件下进行的。国内产量最大的E-44环氧树脂就是采用一步法工艺合成的。

二步法工艺是双酚A和环氧氯丙烷在催化剂(如季铵盐)作用下,第一步通过加成反应生成二酚基氯丙烷醇醚中间体,第二步在NaOH存在下进行反应生成环氧树脂。国产E-51、E-54环氧树脂就是采用二步法工艺合成的产品。二步法工艺的优点:与一步法相比,它具有生产工艺简单、设备少、工时短、无三废排放和产品质量易调节控制等优点。但是此法是在高温进行反应,所以副产物反应多,生成物中有支链结构。不公环氧值偏低,而且溶解性很差,甚至反应中会凝锅。

综上,本设计由于产量低、要求转化率高、无副产品、费用少,故采用一步法工艺合成液态双酚A环氧树脂。

前瞻产业研究院发布的《中国环氧树脂行业产销需求与投资预测分析报告》数据显示,2011-2013年美国和西欧的环氧树脂需求量分别以3.2%和2.8%的速度增长,2014-2018年将继续保持2%-3%的增长,而受益于中国市场的快速发展,全球环氧树脂需求量将以4.5%左右的速度增长。

虽然全球的环氧树脂业已进入成熟期,根据前瞻产业研究院的预测,未来5年全球环氧树脂行业复合增长率在4%-5%左右。但从国内市场看,2002-2013年国内环氧树脂表观消费量年复合增长率在10%以上,远高于全球环氧树脂行业的平均增长率。预计未来国内环氧树脂行业仍能稳定增长,一方面是全球产业转移使得电子、船舶等下游行业都转移到中国生产,拉动了对环氧树脂的需求;另一方面,国内企业生产产品的质量在不断提高,与国外企业相比逐渐具备比较优势。

根据前瞻产业研究院的预测,在我国GDP继续保持高增长的态势下,未来几年国内环氧树脂需求量年复合增长率可达10%左右,2015年消费总量将达到150万吨,占到全球环氧树脂消费市场60%左右。

中国环氧树脂生产厂家有一百多家,但除了岳阳和无锡等少数几家外,大都规模很小。 由于目前国内环氧树脂厂大多规模小,牌号品种单一,设备落后,树脂质量较低;在Shell、Dow、Ciba以及日本几家公司正加紧对中国环氧消费市场渗透抢占的情况下,国内厂家面临着极为严峻的挑战。因此,本设计的意义在于研究环氧树脂特别是双酚A型环氧树脂的合成方法最优化,进一步拓宽环氧树脂国内生产市场,以期为国内化工产业进步与发展作贡献。

二、设计(论文)主要研究的内容、技术路线、实施方案:

1、研究内容

(1)概述

(2)环氧树脂生产工艺的比较与确定

(3)物料衡算和热量衡算

(4)设备的选型与设计和管道尺寸设计

(5)厂区和车间布置设计

(6)三废处理,安全生产及产品改进

(7)技术经济分析及其它

2、技术路线

3、实施方案

(1)概述。

双酚A二缩水甘油醚,又名溴化环氧树脂,英文名为bisphenol A diglycidyl ether,分子式是C18H17Br4ClO3,分子量为636.3948,CAS登记号为40039-93-8,白色或淡黄色粉未,属于添加型阻燃剂,主要用于PBT和ABS/PC 高聚物合金。物性数据:外观:白色或淡黄色粉未。溴含量:51-53%。比重:1.8。软化温度:140-145℃。热失重:1% (350℃); 2%(360℃); 5%(365℃);10%(367℃)。CAS号:40039-93-8。

本设计介绍了年产10万吨的环氧树脂的车间设计,从技术、工程经济、生产管理等方面进行了详细的论述,内容主要包括:设计依据,工艺路线论证,工艺流程设计,全流程物料衡算,全流程能量衡算,工艺设备选型与计算,车间布置设计,三废处理及其综合利用,劳动组织,劳动保护与安全生产,工程经济,工艺细节改进设计等内容。

(2)环氧树脂生产工艺的确定与比较。

双酚A型环氧树脂是由双酚A和环氧氯丙烷在碱性催化剂(通常用NaOH)作用下缩聚而成。其生产工艺一般分为一步法和二步法。目前低分子量液体环氧树脂和中分量固体环氧树脂,一一般都采用一步法工艺;高分子量环氧树脂采用二步法。

一步法工艺是把双酚A和环氧氯丙烷在NaOH作用下进行缩聚,即开环和闭环反应在同一反应条件下进行的。国内产量最大的E-44环氧树脂就是采用一步法工艺合成的。

二步法工艺是双酚A和环氧氯丙烷在催化剂(如季铵盐)作用下,第一步通过加成反应生成二酚基氯丙烷醇醚中间体,第二步在NaOH存在下进行反应生成环氧树脂。国产E-51、E-54环氧树脂就是采用二步法工艺合成的产品。二步法工艺的优点:与一步法相比,它具有生产工艺简单、设备少、工时短、无三废排放和产品质量易调节控制等优点。但是此法是在高温进行反应,所以副产物反应多,生成物中有支链结构。不公环氧值偏低,而且溶解性很差,甚至反应中会凝锅。

综上,本设计由于产量低、要求转化率高、无副产品、费用少,故采用一步法工艺合成液态双酚A环氧树脂。

(3)物料衡算和热量衡算。

根据选定的环氧树脂生产工艺,作出工艺流程示意图及简要说明。确定各段进口温度及转化率。利用物料衡算公式进行物料衡算,算出各段出口的气体量及成分。利用能量守恒定律进行转化器各段的热量衡算,算出各段反应热量和出口温度。

(4)主要设备的选型与设计和管道尺寸设计。

根据计算出来的温度、压力等数据选定各段需用的化工反应设备的类型以及利用化工原理和物理化学里的知识计算出相关参数。

(5)厂区和车间布置设计。

包括厂址的选择、车间的设备布置、厂房的内外布置等。

(6)三废处理,安全生产及产品改进。

写出该生产工序废气、废渣、废水的主要来源,查阅资料找到相关的解决方案。

写出环氧树脂的危害,找到在环氧树脂在生产、运输和使用过程中的注意事项以及防护措施。

(7)技术经济分析及其它

根据化工设计等资料对该工艺流程的技术可行性和经济性进行分析,并找到其中存在的问题以及相关的解决方案。

三、设计(论文)的进度安排:

1.2014年11月:确定课题题目;

2.2014年12月:收集有关该课题内容资料,完成论文开题报告,翻译外文资料;

3.2015年1月:完成秒速快3计划说明书指定内容及CAD图;

5.2015年5月初-5月底:整理资料,写出论文初稿,中期检查,在导师指导下修改完善论文;

6.2015年6月初:准备并完成论文答辩。

四、进行设计(论文)所需条件:

1、 PIDCAD、SailorCAM、PVCAD制图软件、Aspen Plus、手工制图工具等。

2、 参考资料:《化工原理》

《化学工程师手册》

《化学反应工程》

《化工设计》

《化工工艺设计手册》

《精细化工工艺学》

五、指导老师意见:

签名:

年     月     日

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