(完整word版)年产1000吨聚氨酯改性环氧树脂车间工艺设计

目录

目录 ............................................................................................................................................ vi 1

绪论 ..................................................................................................................................... 1 1.1 本设计的任务 ................................................................................................................. 1 1.2 产品的性质和用途 ......................................................................................................... 1 1.2.1 发展简史及趋势 ..................................................................................................... 1 1.2.2 环氧树脂 ................................................................................................................. 2 1.2.3 聚氨酯 ..................................................................................................................... 4 1.3 聚氨酯改性环氧树脂 ..................................................................................................... 5 1.3.1 概述 ......................................................................................................................... 5 1.3.2 聚氨酯的增韧作用 ................................................................................................. 6 1.3.3 环氧树脂增韧机理 ................................................................................................. 6 1.3.4 前景 ......................................................................................................................... 7 2

生产方法 ............................................................................................................................. 8 2.1 工艺选择 ......................................................................................................................... 8 2.1.1 聚氨酯合成方法比较 ............................................................................................. 8 2.1.2 聚氨酯与环氧树脂复合方法比较 ......................................................................... 8 2.2 生产工艺流程 ................................................................................................................. 9 2.2.1 工艺流程示意图 ..................................................................................................... 9 2.2.2 生产过程 ............................................................................................................... 10 2.2.3 生产设备 ............................................................................................................... 11 3

生产工艺 ........................................................................................................................... 12 3.1 配方 ............................................................................................................................... 12 3.2 配方说明 ....................................................................................................................... 12 3.2.1 原料 ....................................................................................................................... 13 3.2.2 催化剂 ................................................................................................................... 19 3.2.3 环氧树脂 ............................................................................................................... 22 3.2.4 稀释剂 ................................................................................................................... 25 3.3 生产工艺 ....................................................................................................................... 27 3.3.1 脱水 ....................................................................................................................... 27 3.3.2 聚合 ....................................................................................................................... 27 3.3.3 聚氨酯与环氧树脂的复合 ................................................................................... 27 3.3.4 稀释 ....................................................................................................................... 27 3.3.5 脱泡 ....................................................................................................................... 28 4

设备装置 ........................................................................................................................... 29 4.1 反应釜 ........................................................................................................................... 29 4.1.1 反应釜的种类 ....................................................................................................... 29 4.1.2 反应釜的结构 ....................................................................................................... 30

4.1.3 反应釜的传热装置 ............................................................................................... 32 4.1.4 反应釜的搅拌装置 ............................................................................................... 33 4.1.5 搅拌轴的传动 ....................................................................................................... 37 4.1.6 反应釜的轴封 ....................................................................................................... 39 4.1.7 反应釜、夹套、搅拌的选择 ............................................................................... 41 4.2 高位槽 ........................................................................................................................... 42 4.3 泵 ................................................................................................................................... 42 4.3.1 真空泵 ................................................................................................................... 42 4.3.2 计量泵 ................................................................................................................... 45 4.3.3 输送泵 ................................................................................................................... 46 4.4 过滤器 ........................................................................................................................... 47 4.4.1 袋式过滤器 ........................................................................................................... 47 4.4.2 管式过滤器 ........................................................................................................... 48 4.4.3 真空过滤器 ........................................................................................................... 48 4.4.4 过滤器的选择 ....................................................................................................... 49 4.5 冷凝器 ........................................................................................................................... 49 4.5.1 冷凝器的选择 ....................................................................................................... 50 4.6 减压缓冲釜 ................................................................................................................... 50 4.7 贮罐和接收罐 ............................................................................................................... 51 4.8 氮气钢瓶 ....................................................................................................................... 51 4.9 设备一览表 ................................................................................................................... 52 5

物料衡算 ........................................................................................................................... 54 5.1 工作日和年产量 ........................................................................................................... 54 5.1.1 工作时间安排 ....................................................................................................... 54 5.1.2 年产量的确定 ....................................................................................................... 54 5.1.3 损耗 ....................................................................................................................... 54 5.2 生产配方 ....................................................................................................................... 55 5.3 生产计划 ....................................................................................................................... 56 6

热量衡算 ........................................................................................................................... 57 6.1 反应釜热量计算 ........................................................................................................... 57 6.1.1 反应釜中物料热量 ............................................................................................... 57 6.1.2 反应釜热量损失 ................................................................................................... 58 6.1.3 反应釜所需蒸汽量 ............................................................................................... 59 7

非工艺设计 ....................................................................................................................... 60 7.1 7.2 7.3 7.4 8

车间人员表 ................................................................................................................... 60 劳动保护与安全注意事项 ........................................................................................... 60 环境管理措施 ............................................................................................................... 61 反应釜定期清洗及注意事项 ....................................................................................... 61

车间布置 ........................................................................................................................... 62 8.1 平面布置 ....................................................................................................................... 62 8.2 车间布置图 ................................................................................................................... 62

致谢 ........................................................................................................................................... 63 参考文献 ................................................................................................................................... 64

年产1000吨聚氨酯改性环氧树脂车间工艺设计 1

1 绪论

1.1 本设计的任务

项目：

年产1000吨聚氨酯改性环氧树脂车间工艺设计 聚氨酯预聚体:-NCO%为6.23；

粘度≤2.0Pa.s； 挥发份≤1%

产物：粘度≤2.5Pa.s；

挥发份≤2%

1.2 产品的性质和用途

1.2.1 发展简史及趋势[1]

（1） 发展简史

环氧树脂的发明曾经历了相当长的时期。早在1891年，德国的Lindmann用对苯二酚与环氧氯丙烷反应，缩聚成树脂并用酸酐使之固化。但是它的使用价值没有被揭示。1930年，瑞士的Pierre Castan和美国的S.O.Greenlee进一步进行研究，用有机多元胺使上述树脂固化，显示出很高粘接强度，这才引起了人们的重视。大约在20世纪20年代中期已经报导了双酚A与环氧氯丙烷反应产物，15年后首创了不稳定的环氧化脂肪胺中间产物的生产技术。1933年德国的Schlack研究现代双酚A环氧树脂同双酚A的分离技术。1936年，Castan生产了琥珀色环氧氯丙烷—双酚A树脂，并同邻苯二甲酸酐反应生产出用于浇铸和模塑制品的具有工业意义的热固性制品。1939年年初Greenlee也独自生产出了高分子质量双酚A环氧氯丙烷树脂并用于高级热固性涂料。1943年Castan的基本专利授权。然而环氧树脂第一次具有工业价值的制造是在1947年由美国的Devoe&Raynolds公司完成的。不久瑞士的CIBA（汽巴）公司、美国的Shell（壳牌）和Dow（道）公司开始了环氧树脂的工业化生产和应用开发工作。20世纪50年代后期，美国的两个主要公司，汽巴和

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年产1000吨聚氨酯改性环氧树脂车间工艺设计 2

Devoe&Raynolds继续研究缩水甘油醚型环氧树脂，壳牌化学公司只提供环氧氯丙烷，联合碳化物塑料公司首先制造酚醛树脂和双酚A，欧洲汽巴和壳牌集中开发了环氧树脂。1955年夏季，四种基本环氧树脂在美国获得生产制造许可证，Dow Chemical co.和Reichhold化合物公司建立了环氧树脂生产线。1956年美国联合碳化物公司开始出售脂环族环氧树脂，1959年Dow化学公司生产酚醛环氧树脂。大约在1960年，Koppers生产了邻甲酚醛环氧，1965年初，汽巴开始生产和经销该种树脂。1957年有关环氧树脂的合成工艺的专利问世，是由Shell Development co.申请的，该专利研究了固化剂和填加剂的应用工艺方法，揭示了环氧树脂固化物的应用。

（2） 发展趋势

(1)大力增加科技投人，把技术开发、应用开发、市场开发和技术服务有机地结合起来

(2)改变以 E一44为主的产品思路 (3)适应高质量产品要求的新溶剂 (4)大力开发高纯度及功能性环氧树脂 (5)解决环氧树脂配套原料的供应问题 (6)环氧树脂与固化剂配套发展 (7)环氧树脂精细化 (8)开发有利环保的新产品

1.2.2 环氧树脂

C环氧树脂（Epoxy Resin）是泛指含有两个或两个以上环氧基

CO 以

脂肪族、脂环族或芳香族等有机化合物为骨架并能通过环氧基团反应形成有用的热固性产物的高分子低聚体（Oligomer）。当聚合度为零时，称之为环氧化合物，简称环氧化物（Epoxide）。这些低相对分子质量树脂虽不完全满足严格的定义但因具有环氧树脂的基本属性在称呼时也不加区别地统称为环氧树脂。典型的环氧树脂结构如下式[2]。

CH3CH2OCHCH2OCCH3OCH2CHOHCH2n

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