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聚合物合成工艺设计结课作业
3 聚合工段工艺和生产流程
3.1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。
3.2生产流程
①贮存于工艺水槽(V-103)中的脱盐水在表(FQC-103)的控制下，用泵(P-103)定量打入聚合釜(R-201/2/3)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V-101中的苯乙稀在表(FQC-101)控制下，用泵P-101定量打入釜(R-201/2/3)中。
普通型EPS在①②③步骤后，加入SN、CP-O2、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(V-201/2/3)中。
3.3产品规格、原料及公用工程条件 3.3.1产品规格
本装置设计年产50000吨可发性聚苯乙烯,可生产普通型“R”、阴燃型“F”两个品种八个品级的产品。鉴于国家规定的产品规格，考虑到用户的要求和经济衡算，其产品指标如表3-1所示：
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表3-1产品指标一览表
品种及牌号 外观 比重 粒子直径 相对密度 发汽剂含量，%≥ 残留苯乙烯,%≤ 含水量,%≤ 相对粘度 颗粒筛析%≥
LR(101.201.301.401) 松散、白色或无色的小珠粒 1.05 1.8-0.4mm 550-650kg/m 5.0 0.30 0.5 1.8-2.1 90 33.3.2生产方式及规模
根据实际经济分析，对工厂的实际生产作如下选择： 操作方式：连续操作 产品名称：可发性聚苯乙烯 年生产量：50000吨/年 年工作日：7920小时 生产量：6.31吨/时 年生产天数：330天
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4 物料衡算
4.1计算依据
（1）年产量：5万吨 （2）年工作时数：7920小时 （3）单体纯度：99.6% （4）单体转化率：98% （5）苯乙烯组分含量92%
（6）工艺配比（净含量/100分单体，质量百分含量）： 工艺配比见表4-1
表4-1 LF-EPS发泡聚苯乙烯工艺配比
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
原料名称 水 苯乙烯（ST） 成核剂（SN） 发泡剂(戊烷) 羟基磷酸钙（HAP） 十二烷基本磺酸钠（SDBS） 过氧化苯甲酰（BPO） 过氧化苯甲酸叔丁脂（CP-O2） 六溴环十二烷(HBCD) 过氧化二异丙苯（DOP） 磷酸氢二钠（DSP） 过硫酸钾（KPS） 规格 脱盐水 99.6% 94% 干基98% 95% 99％无水 EPS 124 100 0.11 8.392 0.177 0.0004 0.196 0.08 0.689 0.0349 0.039 0.0014 备注 单体 主分散剂 助分散剂 低温引发剂 高温引发剂 阻燃剂 阻燃剂 稳定 调理 4.2聚合工段物料衡算 4.2.1进料阶段
每年生产：7920/17=466批
每批生产：50000000/466=107296kg
某组份进料量?每小时产量?产品中该组分的含量该组分转化率?该组分纯度10
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100产品中苯乙烯含量=?100%?91%（100+8.392+0.11+0.196+0.08+0.689+0.349）
苯乙烯进料量=107296×91%÷(99.6%×98%)=100032.13 kg /批 辅助物料计算： （1）分散介质
水的进料量为：100032.13kg/批×124%=124039.84 kg/批 （2）分散剂
主分散剂HAP：100032.13kg/批×0.177%=177.06 kg/批 助分散剂SDBS：100032.13kg/批×0.0004%=0.40 kg/批 （3）成核剂
SN：100032.13kg/批×0.110%=110.04 kg/批 （4）引发剂
低温引发剂BPO：100032.13kg/批×0.196%=196.06g/批 高温引发剂CP-O2：100032.13kg/批×0.080%=80.03kg/批 （5）发泡剂
戊烷: 100032.13kg/批×8.392%=8394.70 kg/批 （6）阻燃剂
HBCD：100032.13 kg/批×0.689%=689.22kg/批 DOP：100032.13 kg/批×0.349%=34.91 kg/批 （7）稳定剂
DSP：100032.13 kg/批×0.039%=39.01 kg/批
（8）无机氧化剂KPS：100032.13 kg/批×0.0014%=1.40kg/批 （9）进料总量为：
100032.13+124039.84+177.06+0.40+110.04+196.06+80.03+8394.70+689.22+ 34.91+39.01+1.40=233794.79kg/批
4.2.2出料阶段
单体进料量：100032.13 kg/批， 单体转化率：98%，
则单体ST的反应用量为：100032.13 kg/批×98%=98031.49 kg/批 ST未反应的是：100032.13 kg/批-98031.49 kg/批=2000.64kg/批 EPS产品出料量=进料总量-未反应的单体出料量-水量 =233794.79-2000.64-124039.84=107754.3 kg/批 物料平衡见表4-2：
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