参考文献年产万吨聚碳酸酯化工厂设计 概述 设计依据 课题背景 聚碳酸酯简称是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结 构可分为脂肪族芳香族脂肪族芳香族等多种类型。其中由于脂肪族和脂肪族芳 香族聚碳酸酯的机械性能较低，从而限制了其在工程塑料方面的应用。目前仅有芳香族 聚碳酸酯获的了工业化生产。聚碳酸酯是种性能优异的通用工程塑料，自问世以来迅 速在发达国家形成产业化生产，且技术持续发展，装置规模不断扩大。由于聚碳酸酯光 学透明性好抗冲击强度高，并具有优良的热稳定性耐蠕变性抗寒性电绝缘性和 阻燃性等特点，使之在透明建筑板材电子电器光盘媒介汽车工业等领域得到广泛 应用。聚碳酸酯的应用开发是向高复合高功能专用化系列化方向发展，目前已推 出了光盘汽车办公设备箱体包装医药照明薄膜等多种产品各自专用的品 级牌号。我国在聚碳酸酯研发上虽起步较早，先后有不少企业进行研发生产，但由于工 艺技术落后生产装置规模较小产能低产品质量差，目前仅剩家企业维持生产， 国内市场所需的聚碳酸酯不得不大量依赖进口。因此，大力加强聚碳酸酯研发，加速实 现其规模产业化，已成为国家的重要战略需求。我国聚碳酸酯长期依赖国外进口， 年进口量为万吨，到年增至万吨，增长了近倍，年国内聚碳酸酯 的表观消费量接近万吨，未来几年将保持的增长率。中国聚碳酸酯的产能仅 为万吨，而且绝大部分为合资或独资企业，对外依存度非常高。对我国聚碳酸酯生 产企业来讲，加快技术进步已刻不容缓。 聚碳酸酯产业的现状 由于世界金融市场处于混乱状态，年亚洲双酚市场，将继续面临困难 时期的挑战，除非经济走势上行，来自下游环氧树脂和聚碳酸酯工业的需求才会稍 有提升。家亚洲贸易商于表示，要使双酚市场上扬，至少在今后个月以后。 随着双酚现货的急剧下滑，该工业处于不景气状态。截至年月，双酚 价格与当年月相比下降了近。由于全球金融市场恶化和经济衰退带来的 影响，来自聚碳酸酯和环氧树脂工业需求的疲软，而导致双酚市场的不振， 将可能会持续到年底。虽然新的环氧树脂和聚碳酸酯，生产装置已于年投运， 但经济的下行趋势和竞争的加剧，已大大挤压了些公司的边际利润，迫使些生产商 降低开工率或延长装置停工期。双酚发展在年也受到些负面的影响，来陕西科技大学毕业设计说明书 自与双酚接触的健康危害的争论，已促使些国家如加拿大在食品容器应用中 禁用这种化学品。鉴于终端用户减少购买量，亚洲地区些双酚生产商纷纷降 低开工率，以减少这种高成本材料不断增多的库存。中国大多数环氧树脂装置，目前开 工率都在。中国石化集团公司三井化学公司合资的，万吨年双酚 装置于年月投产后，又使该地区新增了供应量，预计双酚价格度会 下跌至底线。另外贸易商和终端用户的调查指出，如果需求继续疲软，则对双酚 价格的支撑会很小。年也会出现些新的贸易动向，中国与东南亚国家联盟 成员国之间的自由贸易协定将实施，按照新的法则，双酚从出口将 执行零关税。东南亚国家联盟有家主要的双酚生产商拜耳公司在泰 国拥有万吨年装置，三井化学公司在新加坡拥有万吨年装置。 聚碳酸酯市场需求概况 世纪末，世界聚碳酸酯的产量约万吨，聚碳酸酯按功能特性分为系列品 级，如通用级透明级医药食品级等。各品级又可进步细分为更多的具体牌号。 些大的生产厂商可提供几十个品级上百个牌号产品。聚碳酸酯的应用开发是向高复合 高功能专业化系列化方向发展。 年世界聚碳酸酯表观消费量万,光学介质是聚碳酸酯消费增长最快的 领域,消费比例占其次是电子电气和建材,各占汽车约占,详见下表 全球聚碳酸酯消费表 用途北美万西欧万日本万亚洲其他 万 其他万合计万比例 工企业环保的标准 地面水环境质量标准 环境空气质量标准 城市区域环境噪声标准 工业企业厂界噪声标准 车间空气中有害物质的最高允许浓度 居民区大气中有害物质的最高允许浓度 污水综合排放标准 锅炉大气污染物排放标准 大气污染物综合排放标准。 经处理过的排入城镇排水管道的工业废水和生活废水，应符合 水温不高于 不产生易燃易爆和有毒气体 不伤害养护人员 对病原体必须严格消毒灭菌 有毒物质最高容许浓度应符合工业三废排放试行规定。 对于废渣般采用填埋焚化堆肥前应取得卫生部门的同意，不允许污染水 源土壤。 局部派出的有害气体应净化回收后再向大气排放。 劳动安全卫生 工业卫生包括防尘防毒防暑降温防寒防湿防噪音振动控制等，对于般化 工厂有定的规定。 根据车间对劳动保护的设计规范工业企业设计卫生标准规定浴 室卫生等级为级二级的车间应设车间浴室，三级在车间附近货场去附近设集中浴 室，四季可在居住区设集中浴室。可能引起经皮肤吸收急性中毒的车间设事故淋浴。 二更衣室级车间的存衣室，便服工作服应分别存放。二级车间的存衣室，便 服工作服可同室存放。三级车间的存衣室，便服工作服可同室存放，存放室和休息 室和并设置。四级车间的存衣室和休息室和并设置，可在适当地点存放工作服。易沾染 经皮肤吸收的有毒气体的车间，设置洗衣房。 年产万吨聚碳酸酯化工厂设计 工艺设计 工艺流程设计 工艺流程设计的重要性 工艺流程设计是工艺设计的基础。工艺流程设计是工厂设计中最主要的内容，是工 艺设计的核心。因为工艺流程设计的质量直接决定车间的生产产品质量生产能力操 作条件安全生产三废治理经济效益等系列根本性问题。 工艺流程设计是物料衡算设备选型的基础。从哲学角度来说，工艺流程设计是定 性分析工作阶段，物料衡算是定量计算阶段。般来说，先定性后定量，所以，工艺流 程设计是物料衡算的前提和基础。 工艺流程设计的原则 先进性 工艺流程的先进性从两个方面考虑方面是技术的先进方面是经济上的合理。 两方面同等重要，缺不可。 可靠性 所设计的工艺流程必须可靠即经过实验室工业小试中试，证明技术是成熟的， 生产安全可靠，才可以设计选用。 结合国情，因地制宜 工艺流程的选择从技术角度来说，应尽量采用新工艺新技术，单从具体情况考虑， 并不必选择国外的先进的技术。因为国外的技术往往价格较高，技术保密性强，没有实 用价值。所以，结合实际，选择自己易于掌握和改进的技术要方便实用。 工艺流程选择分析与研究 目前，聚碳酸酯的生产方法主要有溶液光气法酯交换法界面缩聚光气法和非光 气法。 溶液光气法 该工艺是将光气通入含有双酚碱性水溶液和二氯甲烷溶剂中进行进行界面缩聚 反应，然后将聚合物从溶液中分离出来。与其它的生产方法相比，溶液光气法由于经济 性较差已完全淘汰。 酯交换法 酯交换法又称传统熔融工艺，其实也是种间接光气法工艺。它是以苯酚原料，经陕西科技大学毕业设计说明书 过光气法反应生成碳酸二苯酯，然后再卤化锂等催化剂和添加存在下和双酚进行酯 交换反应，生成低聚物，在进步缩聚得到聚碳酸酯。尽管该工艺生成成本低于其它生 产工艺，但由于其生产出来的聚碳酸酯光学性能较差，催化剂易污染，并且由于存在副 产品酚而导致产品分子量较低，应用范围有限，因此限制了该工艺的商业应用。 界面缩聚光气法 界面缩聚光气法工艺是将双酚和烧碱溶液配制成双酚钠盐，同时加入酚，然 后送入光气反应器内。加入二氯甲烷，通光气进行光气化反应，反应完成后将反应液送 到缩聚反应器内，加入三乙胺和烧碱溶液，进行缩聚反应。然后分离含有聚合物的有机 相和水相，对有机相进行洗涤干燥，最后成粒就得聚碳酸酯成品。 非光气法 非光气法是先以液相氧化碳基法生产碳酸二甲酯，再与醋酸苯酯酯交换生成 碳酸二苯酯，然后在熔融状态下与双酚进行酯交换，缩聚制得聚碳酸酯。因此 无副产物，基本无污染，特别是不使用剧毒光气，因此深受世界各大公司的重视，纷纷 致力开发。 综上所述，非光气法工艺是种全封闭无副产物污染少符合环境要求的绿色 工艺，已经由外国公司研究成功，但是由于国内仍在研究发展中，工艺不成熟，本设计 不采用，而界面缩聚光气法工艺成熟，反映在常温常压下进行，对设备要求不高，产品 质量好，尤其是截止年底，全世界聚碳酸酯总生产能力接近。其中光气 法生产工艺约占总生产能力的。所以本设计采用界面缩聚光气法。 工艺流程设计 工艺流程的设计参照各方资料，尽量做到简单高效。主要工艺采取界面光气法进行 聚碳酸酯的合成。界面缩聚光气法工艺是将双酚和烧碱溶液配制成双酚钠盐，同 时加入酚，然后送入光气反应器内。加入二氯甲烷，通光气进行光气化反应，反应完成 后将反应液送到缩聚反应器内，加入三乙胺和烧碱溶液，进行缩聚反应。然后分离含有 聚合物的有机相和水相，对有机相进行洗涤干燥，最后成粒就得聚碳酸酯成品。 在设计过程中尽可能多的省去了不必要的繁冗过程。务求工艺流程的简洁高效，而 必不可少的设备要设计地能够经受不良环境的考验。以下为大体的工艺流程图。 年产万吨聚碳酸酯化工厂设计 聚碳酸酯生产流程图 生产工艺流程叙述 双酚钠盐合成反应 将氢氧化钠水溶液通入反应釜中，同时加入的还有苯酚双酚亚硫 酸氢钠。搅拌反应小时，由釜底出料进入储罐,然后由泵打入冷却器冷却到， 再送入搅拌反应釜中。 光气反应 将来自光气站的光气通过稳压罐和缓冲罐进入冷却器冷却到 然后与来自二氯甲烷储罐的温度为的二氯甲烷混合进入光气反应釜。同时进入的 还有来自换热器的双酚钠盐混合液。搅拌反应小时，控温在左右。反应 完全，将多余的光气通入缓冲罐中。通入氮气，将反应液压入油水分离器， 氢氧化钠亚硫酸钠氯化钠水溶液由油水分离器顶部出去，再进入反应釜中， 其中加入氯化钡，搅拌反应半小时，生成沉淀亚硫酸钡，将反应液通入板式压滤机进行 过滤。滤液分成两部分部分送回反应釜继续利用，另部分通道反应釜 中与加入的氯化氢溶液反应半小时，然后把反应液通入水处理车间。由谁有分离器底部 出来的有机相，由泵通入反应釜。 缩聚反应 年产万吨聚碳酸酯化工厂初步设计 摘要 聚碳酸酯是由双酚钠盐与光气进行反应，产物简聚体进行缩聚反应获得。本设 计时年产万吨聚碳酸酯厂工艺设计，主要进行了工艺计算设备选型，并绘制了全 厂平面布置图带控制点的工艺流程图车间的立面图和平面图。 关键词聚碳酸酯，双酚，工艺，图 , , ， 目录 概述 设计依据 课题背景 我国聚碳酸酯产业现状 国际聚碳酸酯需求概况 设计依据 设计原则 设计任务 劳动安全卫生 工艺设计 工艺流程设计 工艺流程设计的重要性