2022年环氧树脂生产工艺设计.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 目 录中文摘要第一章 绪论 1.1 环氧树脂定义 1.2 、环氧树脂进展历史、现状及趋势 1.3 、环氧树脂的特点和用途 1.4 、环氧树脂的常用技术术语和质量指标 1.5 、环氧树脂的分类其次章 环氧树脂生产的主要原材料 2.1 、环氧树脂生产的主要原材料及规格 2.2 、环氧树脂生产的主要原材料的性质第 3 章 工艺流程设计 3.1 工艺流程框图 3.2 工艺流程表达第 4 章 厂区布置和车间布置设计 4.1 工厂设计的内容与规范 4.2 厂址的挑选 4.3 车间的布置 4.3.1 帮助生产和行政 - 生活布置 4.3.2 厂房的布局 4.3.3 厂房的长、宽、高和层数确定 . 4.3.4 厂房内布置第 5 章“ 三废” 处理及其综合利用 5.1 废水的处理 5.2 套用和回收利用 5.3 、环境爱护措施第 6 章 环氧树脂安全生产和环境爱护名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 摘 要：名师归纳总结 环氧树脂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子量固第 2 页,共 14 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 体环氧树脂,一般都采纳一步法工艺；高分子量环氧树脂采纳二步法；二步法工艺的优点：与一步法相比, 它具有生产工艺简洁、设备少、工时短、等优点；无三废排放和产品质量易调剂掌握以双酚 A（BPA）为主要原材料,合成的环氧树脂称为双酚 A（ BPA）型环氧树脂,是目前 产量最大、 用途最广的环氧树脂,由于它的应用遍及国民经济的众多领域,因此又称为通用 型环氧树脂；它属于缩水甘油醚型；本文介绍了年产 3000 吨的环氧树脂的车间设计,从技术、工程经济、生产治理等方面 进行了具体的论述,内容主要包括：设计依据,工艺路线论证,工艺流程设计,车间布置设 计,三废处理及其综合利用,劳动组织,劳动爱护与安全生产,工程经济,工艺细节改进设 计等内容；关键词 ：环氧树脂；二步法；车间工艺设计名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 论 述1.1 环氧树脂定义定义：分子中含 2 个或 2 个以上环氧基的高分子化合物；最常用的双酚 A 型环氧树脂含 2 个环氧基；化学名称：双酚 A二缩水甘油醚英文名称： Diglycidyl ether of bis phenol A1.2 、环氧树脂进展历史、现状及趋势（缩写 DGEBP A）环氧树脂的创造曾经受了相当长的时期,它的工业化生产和应用仅是近 40年的事情；在 19 世纪末和 20 世纪初两个重大的发觉掀开了环氧树脂创造的帷幕；远在1891 年德国的 Lindmann用对苯二酚和环氧氯丙烷反应生成了树脂状产物；1909年俄国化学家 Prileschajew 发觉用过氧化苯甲醚和烯烃反应可生成环氧化合物；这两种化学反应至今仍是环氧树脂合成中的主要途径；1934 年 Schlack 用胺类化合物使含有大于一个环氧基团的化合物聚合制得了高分子聚合物,并作为德国的专利发表；1938 年这后的几年间瑞士的 Pierre castan 及美国的 S.O.Greenlee 所发表的多项专利都揭示了双酚 A和环氧氯丙烷经缩聚反应能制得环氧树脂； 用有机多元胺类或邻苯二甲酸均可使树脂固化,并具有优良的粘接性；这些讨论成果促使了美De Voe-Raynolds 公司在 1947 年进行了第一次具有工业生产价值的环氧树脂的制造；不久瑞士的 CIBA 公司、美国的 Shell 公司以及 De Chemical 公司都开头了环氧树脂的工业化生产及应用开发名师归纳总结 工作；到了 20 世纪 50 岁月初期环氧树脂在电气绝缘浇铸、防腐蚀涂料、 金属的第 4 页,共 14 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 粘接等应用领域有了突破；于是环氧树脂作为一个行业蓬勃进展起来了；我国的环氧树脂的开发始于 1958 年上海开头工业化生产；1956 年,在沈阳、上海两地第一获得了胜利；经过 40 余年的努力,我国环氧树脂生产和应用得到了快速的进展；目前生 产厂家已达 100 余家；生产的品种、产量日益增多,质量不断提高,在现代化的建设中正起着越来越重要的作用；但是以生产规模、 产品质量、 品种方面和世界先进水平相比差距仍很大； 我们必需用跳动式进展模式, 向着“ 规模化、 高纯化、精细化、专用化、系列化、功能化” 六化方向进展,才能满意各行各业对环氧树脂的需求；1.3 、环氧树脂的特点和用途（1）粘接强度高,粘接面广；几乎可粘接全部的金属和非金属,有“ 万能胶”的美称；（2）良好的加工性；加工经常温常压；广泛用作涂料、灌封料及浇注料等；（3）优异的电绝缘性；用作绝缘材料、电工浇铸及电子灌封（4）机械强度高；用作结构胶、高强耐磨地坪等；（5）收縮卛低；尺寸稳固,不易变形,不易开裂等；（6）稳固性好,防腐性能优异；广泛用作防腐涂料；1.4 、环氧树脂的常用技术术语和质量指标（1）平均聚合度（ n）分子中重复结构单元的数目称为聚合度；由于环氧树脂是聚合度不同的同系物的混合物, 其聚合度的平均值称为平均聚合度；平均聚合度打算了环氧树脂分子量的大小（）平均分子量（ M）环氧树脂的分子量与聚合度成正比例；所以也可以说环氧树脂是不同分子量的同系物的混合物,它们分子量的平均值称为平均分子量；（3）分子量分布由于环氧树脂是分子量不等的同系物组成的混合物,常用分子量分布来表示；其分子量具有多分散性, 通环氧树脂在合成过程中, 由于原材料的差异、 工艺操作条件不同等, 导致产 品的分子量分布亦不相同；平均分子量相同的环氧树脂,假如分子量分布不同,那么其某些物化性能也不同；分子量分布越窄,就树脂性能越稳固；（）环氧基含量反应活性极大的环氧基是环氧树脂的重要官能团,其含量的大小直接影响使名师归纳总结 用性能,因此它是掌握和鉴定环氧树脂质量的主要手段之一；实际生产中可依据第 5 页,共 14 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 环氧基含量来划分不同型号的环氧树脂；环氧基含量有以下三种表示方法： a 、环氧值（ Ev）环氧值是我国环氧树脂生产厂家习惯采纳的表示方法；它是指每 100g 环氧 树脂中所含的环氧当量数称为环氧值；单位：eq/100g；b、环氧当量（ En）环氧当量是美国、 西欧和日本习惯使用的表示方法；氧基的环氧树脂的克数称为环氧当量；单位：g/eq ；环氧当量、分子量和环氧值之间的换算关系：c、环氧基百分含量（ Ec）它是指含有克当量环En=M/2=100/Ev；环氧基百分含量是俄罗斯、 东欧等国习惯采纳的表示方法； 它是指环氧树脂的每一分子中所含环氧基的百分比含量；单位：Ec=Ev× 43；（）软化点；它与环氧值之间的关系环氧树脂是一种混合物, 没有明确的熔点, 只有一个熔融温度范畴, 称为软 化点；单位：；（）黏度 黏度是环氧树脂应用时非常重要的指标, 它对操作性、脱泡性等有很大影响；单位：Pa.s 或 mpa.s；黏度与分子量成正比例, 黏度和软化点在肯定程度上反映出平均分子量和分子量分布的大小；单位换算 斯秒 1000cP厘帕斯 ；（）杂质含量Pa.s 帕斯秒 =1000mpa.s 毫帕环氧树脂的主要杂质包括总氯（有机氯、无机氯）、挥发份及带色基团等；现生产中要尽量削减杂质的含量；1.5 、环氧树脂的分类 由于原材料与生产工艺的不同, 环氧树脂有很多种类和型号, 也有多种不同 的分类方法,如按其化学结构和环氧基的结合方式可分为以下六大类：缩水甘油醚型、缩水甘油酯型、缩水甘油胺型、脂环族型、线性脂肪族型和 混合型环氧化烯烃；以双酚 A（BPA）为主要原材料,合成的环氧树脂称为双酚 A（BPA）型环氧 树脂,是目前产量最大、 用途最广的环氧树脂, 由于它的应用遍及国民经济的众 多领域,因此又称为通用型环氧树脂；它属于缩水甘油醚型；双酚 A（BPA型环氧树脂,市场占有量约占环氧树脂总量的 85%；本书中所 说的环氧树脂, 如不加具体说明, 便是指 BPA型环氧树脂 （又称 E 型环氧树脂）；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 双酚 A（BPA）型环氧树脂,依据其分子量的高低,可分为低分子量树 脂（M400）、中等分子量树脂 （M400-1400）、高分子量树脂 （M14008000）和超高分子量树脂（ M10 万45 万）；双酚 A（BPA）型环氧树脂的理化性能,随分子量而出现规律性的变化,其变化规律如下：分子量 软化点 环氧值 环氧当量 羟基含量固化物柔韧性 固化物硬度 固化温度低分子量环氧树脂的固化主要通过环氧基反应,随着分子量的增大, 环氧基的作用削减, 羟基作用增大, 超高分子量的环氧树脂就不需要借助固化剂便能形成坚强的涂膜；其次章 环氧树脂生产的主要原材料1、环氧树脂生产的主要原材料及规格原材料名称表 2-1环氧树脂生产的主要原材料及规格结构式分子量 M 质量指标双酚 A CCH H-OH-.228 外观：白色粒状（或粉状）BPA HO CC结晶体熔点： 155.5 CHCH色度号（铂钴）： 40 环氧氯丙烷ClO 92.5 外观：无色透亮液体纯度（ECH）wt： 99.5 密度（20）g/cm3：1.180 1.184 色度（ Pt-Co）: 15 甲苯CH3 92 纯度 wt： 99.5 馏程： 109112 （TOL 密度（ 20）g/cm3:0.862 0.868 色度（ Pt-Co ）号： 15 液碱 NaOH 40 NaOH含量 wt： 48 （48NaOH）Fe2O3含量 wt： 0.003 2、环氧树脂生产的主要原材料的性质（1）BPA：白色片状或粒状晶体,不溶于水,能溶于醇、醚、丙酮及碱性溶中,室温下微溶于甲苯、二甲苯,加温下溶解度急剧增加；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - （2）ECH：是一种易挥发、无色透亮液体,有毒！对皮肤有灼伤作用,能严峻刺 激眼睛,具有和氯气相像的刺激性气味,有麻醉性,能溶解于醇、醚及甲苯中,微溶于水；比重 .18 ,纯品沸点 116.2 ；取样化验时,要取上层；（3）液碱：淡紫色液体,无机械杂质,强碱性,腐蚀性较强；（4）甲苯：无色有芳香性气味的易燃液体,有毒！不溶于水,能溶于醇、醚和 丙酮；比重 0.866 ,纯品沸点 110.28 ,取样化验时,要取下层；第 3 章 工艺流程设计3.1 工艺流程框图 ：上一章已对工艺路线进行了挑选,在此基础上全面而细致地分析了整个生产 过程的组成和次序如下图所示：3.1. 1 合成 ：0C 循环使用 70双酚 A 溶解环氧氯丙烷反应 NaOH 环氧氯丙烷减压苯 溶解 NaOH 反应下层盐脚萃取回流名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 冷却 静置过滤脱苯成品3.2 工艺流程表达 ：下面流程是从中试角度来进行描述的,其中所用投料量 1. 把双酚 A 投入溶解釜中, 然后通过环氧氯丙烷, 将夹套通水蒸气的温度加 热升温到 70 OC左右； 2. 溶解后,用泵压入带搅拌的反应釜内,开头搅拌,并滴加碱液；掌握反应 OC,维护肯定时间至反应终止后,再在 100 减压至 94.661kPa,回 温度为 50-55 收过量环氧氯丙烷供循环使用；3. 回收终止后再次加入苯溶解, 在 65700C下再次加碱液, 反应终止后用夹套水冷却, 静置,把苯溶液抽吸到回流脱水釜内,下层的盐脚可以加苯萃取一两次,抽吸后放掉；4 在回流脱水釜内回流至蒸出的苯清楚天水珠为止；滤器至贮槽,沉降后抽人脱苯釜脱除苯,先常压无液温 140-143 OC无馏出液为止,放料,即得成品；然后冷却,静置 . 经过 110 OC 以上开头减压至第 4 章 厂区布置和车间布置设计4.1 工厂设计的内容与规范：工厂布置是设计的一个要环节, 其布置是否合理, 不仅与施工、 安装、建设、投资亲密相关,而且与车间建成后的生产、治理、安全和经济效益亲密相关；工厂布置涉及的对是生产过程中使用的机器设备,各种物料和从事生产的操作人员工厂布置的基本任务是结合厂区自然条件和外部条件确定生产工厂中各名师归纳总结 种机器设备的空间位置, 使获得最经济合理的物料和人员的流淌路线；就大的空第 9 页,共 14 页间范畴而言,就是在一个地区内厂位置的确定是为就查找正确的厂外运输路线；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 就小范畴而言, 就是在一个厂区内, 厂房位置的确定是为了查找正确的厂内运输路线；这说明厂址挑选工作和工厂布置工作任务的一样性,工作阶段工厂布置的着重点；同时,也说明在不同对于工厂布置,按我国习惯分法,可划分厂区布置和车间布置；车间布置是工艺专业向其他非工艺专业供应开展车间设计的基础资料之一；如车间布置不合理, 不仅将直接影响到操作条件的好坏、生产的正常进行和设备的安全运行, 而且仍导致基建时工程造价高、施工安装不便, 甚至造成车间建成 显现一系列生产和治理的负面问题； 因此本设计在车间布置时严格遵守如下设计 规范和规定： GBJl6-87 建筑设计防火规范 1987 年 化学工业部 1989 T536-79 工业企业设计卫生标准 1978 年 GBJ87-85 工业企业噪声掌握设计规范 1985 年 HGJ21-89 化工企业爆炸和火灾危急环境电力设计规格年 中华人民共和国炸危急场所电气安全规程 1987 年,试行 药品生产质量治理规范 1998 年修改 药品生产治理规范 中国医药工业公司, 1985年 干净厂房规范 GB50073-2001 4.2 厂址的挑选：厂址挑选应从国家政策、 经济、环境爱护等多方面综合考虑双酚 A 和环氧氯丙烷的这条生产工艺路线属于污染较严峻的一种,建议不要把厂址选在市区； 假如选址选在城郊,最好选在下水侧,以防止氰化物对城市用水造成污染；另外,选址 最好是在交通较为便利的地方,便于原料和产品的运输；4.3 车间的布置：本设计在确定了车间的火灾危急类别、爆炸与火灾危急性场所等级、 卫生标准、车间建筑 构筑 物、露天场所的主要尺寸和全部工艺设备的空间位置后对 车间进行了如下布置；4.3.1 帮助生产和行政 - 生活布置：车间由生产部分、帮助生产部分和行政- 生活部分组成；帮助生产部分包括配电房、化验室、机修车间、原料、辅料和成品仓库等；行政- 生活部分包括办公室、工人休息室、厕所；在设计过程中既考虑了车间内部生产、帮助生产、 治理和生活的和谐, 又考虑了车间与厂区供水、供电、供热和治理部分的呼应,使之成为一个有机整体；名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 其中对采光、 采温和通风要求较高的办公室、化验室布置在南面, 而对这些要求相对较低的更衣室、厕所、浴室就布置在北面,其他帮助生产部分布置在底层,兼顾了厂区供电、 供水、供热和治理便利的各方面要求,的可连续运转的系统；从而使之成为一个有机另外,在布置过程中考虑到节省建筑面积和土建工程量,削减土建投资以及利于设备的安装和检修、 通风和排毒, 以及利于车间的改建和扩建,将部分设备进行了露天布置；4.3.2 厂房的布局：在缩合车间与仍原车间生产规模小车间中各工段联系紧密,生产无显著差异,产房面积小,地势平整在符合建筑设计防火规范（GBJ 16-87）和工业企业设计卫生标准（ TJ36-79）的前提下,挑选了集中式；车间的生产,帮助生产和 生活 - 行政部分集中支配在一栋厂房内；4.3.3 厂房的长、宽、高和层数确定：厂房采纳 6 36 柱网,长 27m,宽 l5m；厂房的高度,主要打算于工艺,安装和检修要求, 同时也考虑通风, 采光和安全的要求, 依据设备布置高度和车间布置情形挑选了6m高度,操作台 2.3m 高度,作三层布置的单层厂房；4.3.4 厂房内布置：生产部分包括生产车间的缩合工段、离心工段、结晶工段和环氧氯丙烷回收工段和苯回收工段,压滤分别工段、结晶工段、离心分别和重结晶工段；生产部 分的设备采纳两行布置, 工人背光操作；布置设备仪器时尽量符合了工艺的次序,保证了水平方向和垂直方向上的连续性. 对于有压差的设备,充分利用高位差,采纳上下层布置方法, 充分利用其高位差； 所以,厂房总体布置时采纳了把换热器放置在最上层,计量罐、高位槽安放在其次层,主要设备 如反应罐,配氨罐等 水平布置在中间层 第三层 ,离心机、过滤机、贮槽等布置在最底层 地面 的布置方法；对于相同或同类型的设备、操作性质相像的设备,尽可能的放置在一起,；在安全生产都合理布局的前提下,为了最大限度缩短设备间的管道长度,我们按工艺流程先后次序把工艺设备 主要是反应罐 支配在一起,全部靠墙直线排列,保证了车间内部的紧凑和美观；另外,为了便利苯和甲苯的蒸馏, 就把蒸馏岗位放在相关反应和离心设备的 邻近 第 5 章“ 三废” 处理及其综合利用名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - “ 三废” 的随便排放是造成环境污染的主要缘由,也是物质的缺失和能源的铺张,应当进行处理；治理方法大致分为改革工艺、的资源化,下面就后两条进行分析；5.1 废水的处理：“ 三废” 的无害化、“ 三废”本生产工艺中产生的工业废水, 大量含有甲苯等简洁化合物, 考虑到回收的 成本较高, 使用自然生物处理, 利用水中和土壤中广泛存在的微生物的生物降解 作用 . 进行废水生物处理,达到废水排放标准后排放；5.2 套用和回收利用：本设计工艺中大量使用苯、 甲苯作为溶剂、 助滤剂, 直接排放不仅会大大提 高成本,而且会对环境造成庞大的危害,所以需要回收利用；在运算和车间的 布置中己对回收工艺作了详绍的说明；甲苯回收并不是直接把废液放入蒸馏釜进行,而是先加肯定量的水,在对混合液进行蒸馏； 加水的量与甲苯的含量大致相等；生共沸,使蒸馏温度降低,削减能耗量；这样做的目的是让水与甲苯产第 6 章 环氧树脂安全生产和环境爱护 一、环氧树脂安全生产和环境爱护的重要性生产环氧树脂的主要原材料大多易燃易爆、有毒、有腐蚀性, 生产过程属于釡式生产,生产连续、带压、高温、有电,稍有不慎就会造成各类事故；生产过程中排放的废水、 废气、废渣和噪声必需得到科学治理,达到国家规定容许浓度才能排放, 否就,会对四周环境造成严峻污染, 祸害社会和四邻, 破坏安定团结,危及子孙后代；搞好安全和环保工作是进展环氧树脂生产的必要条件；随着环氧树脂生产设备的大型化,密闭化和掌握的高度自动化, 环氧树脂的生产环境得到了根本性改善； 安全与劳动爱护设施也越来越完善；环氧树脂生产中不产生工业废气,但废水与废渣的处理不行忽视；二、环氧树脂生产安全留意事项与劳动爱护措施1. 环氧树脂生产原料安全毒性（1）ECH：由于环氧基与氯取代基的存在,其毒性很强；ECH有难闻的异味,对人的眼、鼻、咽喉、皮肤等有很强的刺激性；（2）BPA：是一种毒性很低的固体原料,中有肯定的粉尘污染,应留意防护；LD50为 2400mg/kg；但在投料及储运（3）NaOH：是强碱,具有极强腐蚀性,对人的眼睛、皮肤极易造成损害；名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - （4）溶剂：目前使用最多的是甲苯；甲苯是一种毒性比较重的溶剂,长期接触对人体呼吸道及肝脏均能造成损害；严峻；2、环氧树脂生产中劳动爱护留意事项因操作失误造成急性中毒事故的后果更为（1） 技术上不断进展进步,采纳先进的生产工艺、先进的设备与掌握技术,实现生产过程的密闭化、 自动化； 工业废水的回收利用； 工艺废渣的无害化处理 等等；（2）岗位操作现场应有良好的通风设施,防止有害气体的积聚（3）用低毒的溶剂取代毒性较重的溶剂；现在有的生产厂用甲基异丁基酮、正 丁醇或混合溶剂来替代甲苯；（4） 操作区域与非操作区域应有肯定的距离,生产区与生活区要严格分开；（5） 任何人进入操作区,都必需穿戴劳动爱护用品；（6） 生产岗位备有事故应急抢救药品柜,内有烫伤、洗眼等药水；（7）全部操作人员都要进行定期安全训练,熟识自己操作的装置的水、电、汽、气的掌握开关、阀门；熟识消防设施的部位与使用方法；熟识紧急停车程序、报 警信号的内容和处理方法；（8） 全部操作人员应定期（半年或一年）进行体检,主要是呼吸道、血液和肝 功能；3、环境爱护措施（1） 从工艺技术上不断改进,节能降耗；（2） 废水的分级处理,尽量削减有毒有害废水的排放量；像前面讲的,将水洗 废水用来脱盐泥,脱盐泥废水再送污水处理装置处理,达标排放,废水中的盐,应尽可能回收作为工业用盐；（3） 废渣也应分步骤处理；过去,环氧树脂废聚物与盐泥一道排放,污水处理 非常困难；现在,我们对废聚物分级萃取, 用溶剂将其中夹带的粗树脂萃取出来,送下批料精制工序,萃取后的废渣滤饼再送去焚烧处理；参考文献名师归纳总结 1. 陈敏恒,丛德滋等,化工原理,北京：化学工业出版社,2000 第 13 页,共 14 页2. 环氧树脂生产与应用 其次版 王德中化学工业出版社3. 化工原理 杨祖荣 二版 杨祖荣化学工业出版社3. 油脂化工产品工艺学冯光炷 主编化学工业出版社4. 化工工艺设计手册 . 第三版中国石化集团上海工程有限公司编化学工业出版- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 社名师归纳总结 5. 化工设计概论侯文顺化学工业出版社第 14 页,共 14 页6高聚物生产技术侯文顺高等训练出版社- - - - - - -