目录中文摘要第一章绪论1.1环氧树脂定义1.2、环氧树脂发展历史、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、环氧树脂的分类第二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工艺流程叙述第4章厂区布置和车间布置设计4.1工厂设计的容与规4.2 厂址的选择4.3 车间的布置4.3.1 辅助生产和行政-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、环境保护措施第6章环氧树脂安全生产和环境保护摘要: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体环氧树脂,一般都采用一步法工艺;高分子量环氧树脂采用二步法。
二步法工艺的优点:与一步法相比,它具有生产工艺简单、设备少、工时短、无三废排放和产品质量易调节控制等优点。
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、生产管理等方面进行了详细的论述,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,劳动保护与安全生产,工程经济,工艺细节改进设计等容。
关键词:环氧树脂;二步法;车间工艺设计论述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 A(缩写DGEBP A)1.2、环氧树脂发展历史、现状及趋势环氧树脂的发明曾经历了相当长的时期,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现揭开了环氧树脂发明的帷幕。
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发现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。
这些研究成果促使了美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公司都开始了环氧树脂的工业化生产及应用开发工作。
到了20世纪50年代初期环氧树脂在电气绝缘浇铸、防腐蚀涂料、金属的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发展起来了。
我国的环氧树脂的开发始于1956年,在、两地首先获得了成功。
1958年开始工业化生产。
经过40余年的努力,我国环氧树脂生产和应用得到了迅速的发展。
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还很大。
我们必须用跳跃式发展模式,向着“规模化、高纯化、精细化、专用化、系列化、功能化”六化方向发展,才能满足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。
几乎可粘接所有的金属和非金属,有“万能胶”的美称。
(2)良好的加工性。
加工时常温常压。
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。
尺寸稳定,不易变形,不易开裂等。
(6)稳定性好,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。
平均聚合度决定了环氧树脂分子量的大小(2)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,其分子量具有多分散性,通常用分子量分布来表示。
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,如果分子量分布不同,那么其某些物化性能也不同。
分子量分布越窄,则树脂性能越稳定。
(4)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用性能,因此它是控制和鉴定环氧树脂质量的主要手段之一。
实际生产中可根据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用的表示方法。
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。
它是指含有1克当量环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:En=M/2=100/Ev。
c、环氧基百分含量(Ec)环氧基百分含量是俄罗斯、东欧等国习惯采用的表示方法。
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:%。
它与环氧值之间的关系Ec=Ev×43。
(5)软化点环氧树脂是一种混合物,没有明确的熔点,只有一个熔融温度围,称为软化点。
单位:℃。
(6)黏度黏度是环氧树脂应用时十分重要的指标,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,黏度和软化点在一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1Pa.s(帕斯秒)=1000mpa.s(毫帕斯秒)=1000cP(厘帕斯)。
(7)杂质含量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。
现生产中要尽量减少杂质的含量。
1.5、环氧树脂的分类由于原材料与生产工艺的不同,环氧树脂有许多种类和型号,也有多种不同的分类方法,若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)。
双酚A(BPA)型环氧树脂,根据其分子量的高低,可分为低分子量树脂(M≤400)、中等分子量树脂(M=400-1400)、高分子量树脂(M=1400-8000)和超高分子量树脂(M=10万-45万)。
双酚A(BPA)型环氧树脂的理化性能,随分子量而呈现规律性的变化,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,环氧基的作用减少,羟基作用增大,超高分子量的环氧树脂则不需要借助固化剂便能形成坚韧的涂膜。
第二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(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。
(2)ECH :是一种易挥发、无色透明液体,有毒!对皮肤有灼伤作用,能严重刺激眼睛,具有和氯气相似的刺激性气味,有麻醉性,能溶解于醇、醚及甲苯中,微溶于水。
比重1.18,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选择,在此基础上全面而细致地分析了整个生产过程的组成和顺序如下图所示: 3.1. 1 合成:700C双酚 环氧氯丙烷循环使用环氧氯丙烷NaOH3.2工艺流程叙述: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70O C 左右。
2. 溶解后,用泵压入带搅拌的反应釜,开始搅拌,并滴加碱液。
控制反应温度为50-55O C ,维持一定时间至反应结束后,再在 100减压至94.661kPa ,回收过量环氧氯丙烷供循环使用。
3. 回收结束后再次加入苯溶解,在 65~700C 下再次加碱液,反应结束后用夹套水冷却,静置,把苯溶液抽吸到回流脱水釜,下层的盐脚可以加苯萃取一两次,抽吸后放掉。
4 在回流脱水釜回流至蒸出的苯清晰珠为止。
然后冷却,静置. 经过滤器至贮槽,沉降后抽人脱苯釜脱除苯,先常压无液温110O C 以上开始减压至140-143O C 无馏出液为止,放料,即得成品。
第4章 厂区布置和车间布置设计4.1工厂设计的容与规: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、投资密切相关,而且与车间建成后的生产、管理、安全和经济效益密切相关。
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动路线。
就大的空间围而言,就是在一个地区厂位置的确定是为就寻找最佳的厂外运输路线;就小围而言,就是在一个厂区,厂房位置的确定是为了寻找最佳的厂运输路线。
这说明厂址选择工作和工厂布置工作任务的一致性,同时,也说明在不同工作阶段工厂布置的着重点。
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提供开展车间设计的基础资料之一。
若车间布置不合理,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,而且还导致基建时工程造价高、施工安装不便,甚至造成车间建成出现一系列生产和管理的负面问题;因此本设计在车间布置时严格遵守如下设计规和规定:GBJl6-87 建筑设计防火规(1987年)T536-79 工业企业设计卫生标准(1978年)GBJ87-85 工业企业噪声控制设计规(1985年)HGJ21-89 化工企业爆炸和火灾危险环境电力设计规格(化学工业部1989年)中华人民国炸危险场所电气安全规程(1987年,试行)药品生产质量管理规(1998年修改)药品生产管理规(中国医药工业公司,1985年)洁净厂房规(GB50073-2001)4.2 厂址的选择:厂址选择应从国家政策、经济、环境保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重的一种,建议不要把厂址选在市区。