年产10万吨环氧树脂车间工艺设计

目 录

摘 要 1
ABSTRACT 2
1 绪论 3
1.1环氧树脂的基本性质 3
1.2 环氧树脂的特点和用途 3
1.3环氧树脂发展的历史、现状及趋势 3
1.3.1环氧树脂的发展历史 4
1.3.2环氧树脂的生产现状 4
1.3.3 环氧树脂的发展趋势 5
1.4本设计的目的、意义及内容 5
1.4.1本设计的目的 5
1.4.2本设计的意义 6
1.4.3 设计的内容 6
2 环氧树脂生产工艺的比较与确定 7
2.1环氧树脂生产工艺的选择 7
2.2一步法生产环氧树脂的主要原材料规格及性质 7
2.2.1一步法生产环氧树脂的主要原材料规格 7
2.2.2一步法环氧树脂生产的主要原材料的性质 8
2.3 一步法生产环氧树脂工艺流程图 11
2.4一步法生产环氧树脂的工艺流程图的说明 11
3 物料衡算 13
3.1 设计依据 13
3.2 原料用量计算 14
3.3 缩合工段物料衡算 15
3.3.1 一次反应 15
3.3.2回收过量环氧氯丙烷 17
3.3.3 环氧树脂收集 18
4 热量衡算 20
4.1计算依据 20
4.1.1 主要符号参数 20
4.1.2主要计算公式 21
4.2 常用热力学数据 22
4.2.1 比热容 22
4.2.2 汽化热 22
4.3 缩合工段热量衡算 23
4.3.1反应阶段 23
4.4 热量衡算数据汇总 25
5 设备的设计与选型和管道尺寸设计 26
5.1 溶解釜的设计 26
5.1.1 选材 26
5.1.2 确定参数 26
5.1.3 计算筒体厚度 26
5.1.4 计算封头厚度 27
5.1.5 校核筒体和封头的水压试验强度 27
5.2 反应釜的设计 28
5.2.1 选材 28
5.2.2 确定参数 28
5.2.3 计算筒体厚度 28
5.2.4 计算封头厚度 29
5.2.5 校核筒体和封头的水压试验强度 29
5.3 回流脱水冷凝器的设计 30
5.3.1 定性温度 30
5.3.2 热负荷计算 30
5.3.3 确定流体的流径 30
5.4 过滤器的设计 31
5.4.1 选材 31
5.4.2 确定参数 31
5.4.3 计算筒体厚度 32
5.4.4 校核筒体和封头的水压试验强度 32
5.5 接管的设计 33
5.6 主要反应设备的技术参数汇总 33
5.7 接管及夹套的技术参数汇总 35
6 经济效益初步核算 36
6.1 项目投资估算 36
6.2 产品成本估算 36
6.3财务评估 36
参考文献 38
致 谢 39
附 表 40
毕业设计（论文）课题任务书 40
本科生毕业论文开题报告 40
毕业设计(论文)工作进度检查表 47
毕业设计（论文）指导教师评阅表 48
毕业设计（论文）评阅评语表 49
毕业设计（论文）答辩资格审查表 50
2 环氧树脂生产工艺的比较与确定
2.1环氧树脂生产工艺的选择
液态双酚A型环氧树脂的合成方法归纳起来大致有两种：一步法和两步法。一步法又可分为一次加碱法和两次加碱法：两步法又可分为间歇法和连续法。
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。目前国内产量最大的E-44型环氧树脂就是采用一步法工艺合成的。
两步法工艺是双酚A和环氧氯丙烷在催化剂作用下，第一步通过加成反应生成二酚基丙烷氯醇醚中间体，第二步在NaOH存在下进行闭环反应，生成环氧树脂。两步法的优点是：反应时间短：操作稳定，温度波动小，易于控制；加碱时间短，可避免环氧氯丙烷大量水解；产品质量好而且稳定，产率高。国产E-51、E-54环氧树脂就是采用两步法工艺合成的。
固态双酚A型环氧树脂的合成方法大体上也可分为两种：一步法和两步法。一步法又可分为水洗法，溶剂萃取法和溶剂法。两步法又可分为本体聚合法和催化剂聚合法。
2.2一步法工艺的基本概述
一步法（国外称Taffy法）工艺是将双酚A与环氧氯丙烷在NaOH作用下进行缩聚反应，用于制造中等分子量的固态环氧树脂。国内生产的E-20、E-14、E-12等环氧树脂基本上均采用此法。其中水洗法是先将双酚A溶于10％的NaOH水溶液中，在一定温度下一次性迅速加入环氧氯丙烷使之反应，控温。反映完毕后静置，除去上层碱水后用沸水洗涤十几次，除去树脂中的残碱及副产物盐类，然后脱水得到成品。溶剂萃取法与水洗法基本相同，只是在后处理工序中除去上层碱水后，加入有机溶剂萃取树脂，能明显改善洗涤效果（洗3-4次即可），然后在经水洗、过滤、脱溶剂即得到成品。此法产品杂质少，树脂透明度好，国内生产厂多采用此方法。溶剂法是先将双酚A、环氧氯丙烷和有机溶剂投入反应釜中搅拌、加热溶解，然后再50-75℃滴加NaOH水溶液，使其反应，到达反映终点后，在加入大量有机溶剂进行萃取，在经过水洗、过滤、脱溶剂即得成品。此法反应温度易控制，成品树脂透明度好，杂质少，收率高，关键是溶剂的选择。
2.3二步法工艺的基本概述
两步法（国外称advancement法）工艺是将低分子量液态E型环氧树脂和双酚A加热溶解后，在高温或催化剂作用下进行加成反应，不断扩链，最后形成高分子量的固态环氧树脂，如E-10、E-06、E-03等都采用此方法合成。两步法工艺国内有两种方法。其中本体聚合法是将液态双酚A型环氧树脂和双酚A在反应釜中先加热溶解后，在200℃高温反应2h即可得到产品，此法是在高温进行反应，所以副反应多，生成物中有支链结构，不仅环A型环氧树脂和双酚A在反应釜中加热至80-120℃使其溶解，然后加入催化剂使之反应，让其放热自然升温，放热完毕冷至150-170℃反应1.5h经过滤即得成品。
2.4比较
在质量上后者明显优于前者。一步法合成，反应是在水中呈乳状液进行的。在制 备高相对分子质量树脂时，后处理较困难。制得的树脂相对分子质量分布较宽，有机氯含量高。 不易得到环氧值高、软化点亦高的产品，以适应粉末涂料的要求。而二步法合成时，反应呈均相 进行，链增长反应较平稳，因而制得的树脂相对分子质量分布较窄，有机氯含量较低，环氧值和 软化点可通过配比和反应温度来控制和调节。具有工艺简单、操作方便、设备少、工时短、无三 废、一次反应即可、产品质量易控制和调节等优点，因此日益受到重视。该反应的缺点是从树脂中除去催化剂困难，而催化剂有一定乳化作用，还对树脂的固化过程有影响，能缩短树脂的使用寿命。
本实验因为产量低，所以用一步法