尼龍66畢業(yè)設計資料

1、摘要聚酰胺 66 在聚酰胺材料中有較高的熔點。它是一種部分結(jié)晶材料。聚酰胺 66在較高溫度下也能保持較強的強度和剛度。 聚酰胺 66 在成型后依然具有吸濕 性，其主要程度取決于材料組成以及環(huán)境條件。雖然聚酰胺纖維是我國最早工 業(yè)化生產(chǎn)的合成纖維，但由于多種原因發(fā)展比較緩慢，仍有很大的發(fā)展?jié)摿Α?因此對聚酰胺車間的設計和研究是很有必要的。本設計主要是 1.36 107千克/ 年聚酰胺 66切片制造車間工藝設計中的反應 器的設計，課題以及選題來源于工廠的真實設計。從聚酰胺 66 的發(fā)展歷程和目 前現(xiàn)狀入手，對聚酰胺 66 工藝形成初步認識。通過聚酰胺 66 工藝手冊，對設 計的裝置組成、生產(chǎn)方法、

2、生產(chǎn)制度和工藝參數(shù)的原則正確合理的操作規(guī)程和 指標。本次工藝設計主要包括物料衡算、熱量衡算和設備計算三部分。其中主要 包括反應器設計計算的總傳熱系數(shù)、傳熱系數(shù)、傳熱面積。最后要用Auto CAD繪制物料平衡圖和帶控制點的工藝流程圖。經(jīng)計算得到反應器的總傳熱面積 S=12.67m2，總傳熱系數(shù) k=399 利用整個平衡計算過程的參數(shù)和結(jié)論，進行設計的主體部分反應器設計。經(jīng) 過最后核算，本次設計符合預期目標，各項參數(shù)均已達標。關鍵詞：聚酰胺 66；反應器；工藝設計AbstractIn the materials of polyamide,PA 66 has the higher melting p

3、oint.It is a partial crystalline material.PA66 will remain relatively strong strength and stiffness even at the higher temeperatures.After the molding,PA66 is still of hygroscopicity,which mainly depends on its material composition and environmental conditions.Although polyamide fiber is the first i

4、ndustrial production of synthetic fibers,its development has been relatively slow owing to a variety of reason.So there is still great potential for its development.So the polyamide workshop design and research is absolutely necessary.The design is mainly about technology design of manufacture works

5、hop of 1.36 107 kg / polyamide 66 granule,topics and subject the real design from the factory.We can make a preliminary understanding from the development process and the present situation.tThrough the operating manual of PA66,to design of device component,production method,production system and the

6、 process parameter of principle correct reasonable operation procedures and index.The process of the design including mainly three parts:material balance,energy balance and the calculation of the equipment.Include the reactor design calculation of the total heat transger coefficient,heat transfer co

7、efficient,heat transfer area.With Auto CAD rendering final material balance chart and take control points of process flow diagram.The total heat transfer area of S=12.67m2 reactor is obtained throughcalculation, the total heat transfer coefficient k=399Use the entire balance calculation process para

8、meters and conclusions to calculate the reaction instrument.After the final accounting,this design is expected to meet the goals,all the parameters have been fulfilled.Key words: polyamide 66; reaction instrument; technological designII目錄摘 要 IABSTRAC .T II第 1 章總論 11.1 概述 11.1.1 聚酰胺 66 發(fā)展簡史 11.1.2 聚酰

9、胺 66 的國內(nèi)外發(fā)展狀況 21.1.3 聚酰胺 66 生產(chǎn)工藝 21.1.4 聚酰胺 66 的生產(chǎn)現(xiàn)況 21.1.5 聚酰胺 66 應用領域 31.1.6 聚酰胺 66 最新產(chǎn)品的發(fā)展趨勢 41.1.7 聚酰胺 66 的未來發(fā)展方向 41.2 工藝的設計原則和依據(jù) 61.2.1 設計的原則 71.2.2 設計的范圍及深度 71.2.3 設計的依據(jù) 71.3 生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)制度和年開工時數(shù) 71.3.1 生產(chǎn)制度 71.3.2 生產(chǎn)規(guī)模 71.3.3 年開工時數(shù) 71.4 本工藝的生產(chǎn)方法及生產(chǎn)方案 81.4.1 生產(chǎn)方案 81.4.2 生產(chǎn)方法 81.5 本工藝流程特點 81.6 車間的生產(chǎn)

10、工序組成 9第 2 章 工藝流程說明及工藝參數(shù)的選擇 102.1 聚合原理及化學反應 102.1.1 聚酰胺 66 鹽的縮聚反應 102.1.2 副反應 102.2 新線生產(chǎn)工藝流程簡述 122.2.1 聚酰胺 66 鹽的調(diào)配 122.2.2 二氧化鈦懸浮液的制備 12第 3 章產(chǎn)品質(zhì)量指標及原材料、公用工程規(guī)格 15III3.1 產(chǎn)品質(zhì)量指標 153.2 原材料規(guī)格 153.2.1 聚酰胺鹽水溶液 153.2.2 聚酰胺 66 鹽結(jié)晶體 173.2.3 己二胺 173.2.4 己二酸 173.2.5 醋酸 173.2.6 醋酸錳 183.2.7 二氧化鈦 19第 4 章工藝計算 204.1

11、整個工藝過程的物料衡算 204.1.1 概述 204.1.2 鹽調(diào)配工序過程的物料衡算 204.1.3 縮聚工序段的物料衡算 294.2能量衡算 374.2.1 概述 384.2.2 縮聚工序中反應器的熱量衡算 3842第 5 章 反應器的設備計算5.1 概述 425.2 反應器的校核計算 42第 6 章 對物檢化驗要求 456.1 聚酰胺 66 切片的檢驗要求 456.2 聚合物質(zhì)量影響因素分析 45第 7 章 環(huán)境保護及安全措施 487.1 三廢排放及污染處理方法 487.2 防火和防爆 487.3 防毒和防輻射 48第 8 章 結(jié)論 49參 考 文 獻 50致 謝 51附 錄 52IV沈

12、陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設計第 1 章總論1.1 概述1.1.1 聚酰胺 66 的發(fā)展簡史聚酰胺 66 國外發(fā)展史1930 年，卡羅瑟斯用乙二醇和癸二酸縮合制取聚酯 ,1935 年初，卡羅瑟斯 用戊二胺和癸二酸合成聚酰胺（即聚酰胺 510），還不適宜于商品生產(chǎn)。緊接著， 卡羅瑟斯又選擇了己二胺和己二酸進行縮聚反應終于在 1935年2月28 日合成 出聚酰胺 66。1938年 7月，首次生產(chǎn)出聚酰胺纖維同月用聚酰胺 66作牙刷 毛的牙刷開始投放市場。 10月 27日，杜邦公司正式宣布世界上第一種合成纖維 正式誕生了，并將聚酰胺 66 這種合成纖維命名為尼龍（ nylon ）。 聚酰胺 66

13、國內(nèi)發(fā)展史我國聚酰胺 66的生產(chǎn)始于 60年代中期。 1964年，上海遼原化工廠建設了 我國第一個聚酰胺 66 鹽生產(chǎn)廠，年產(chǎn)能力僅 600 噸。由于生產(chǎn)工藝不成熟和生 產(chǎn)規(guī)模太小，沒多久便停產(chǎn)。 1973 年遼陽石油化纖公司引進法國羅納普朗克 公司的聚酰胺 66生產(chǎn)技術(shù)，建設了 1 套年產(chǎn)能力 4.6 萬噸（實現(xiàn)年產(chǎn)能力為 4 萬噸）的生產(chǎn)裝置。 “八五”期間，我國聚酰胺 66鹽需求量已達 10 萬噸，而生 產(chǎn)聚酰胺 66 鹽的企業(yè)只有幾家，無法滿足市場需求。1.1.2 聚酰胺 66 的物理性質(zhì)及其優(yōu)點（1）聚酰胺 66 的物理性質(zhì)：聚酰胺 66 的外觀為透明或不透明乳白或淡黃的粒料，表觀角

14、質(zhì)、堅硬制品 表面有光澤。聚酰胺 66 具有優(yōu)良的耐磨性、自潤滑性，機械強度較高、耐油、 耐酸、堿以及鹵代烷、烴類、酯類和酮類溶劑，無噪音，能自熄。（2）聚酰胺 66 有如下優(yōu)點： 聚酰胺 66 機械強度高，韌性好，有較高的抗拉、抗壓強度。比拉伸強度 高于金屬，比壓縮強度與金屬不相上下，但它的剛性不及金屬。抗拉強度接近 于屈服強度，比 ABS 高一倍多。對沖擊、應力振動的吸收能力強，沖擊強度比 一般塑料高了許多，并優(yōu)于縮醛樹脂。 聚酰胺 66 耐疲勞性能突出，制件經(jīng)多次反復屈折仍能保持原有機械強沈陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設計度。常見的自動扶梯扶手、新型的自行車塑料輪圈等周期性疲勞作用極明顯

15、的 場合經(jīng)常應用聚酰胺。 聚酰胺 66 軟化點高，耐熱 (如聚酰胺 46 等, 高結(jié)晶性聚酰胺的熱變形溫 度高,可在150度下長期使用.聚酰胺 66經(jīng)過玻璃纖維增強以后 ,其熱變形溫度 達到 250 度以上 ). 聚酰胺 66 表面光滑，摩擦系數(shù)小，耐磨。作活動機械構(gòu)件時有自潤滑 性，噪聲低，在摩擦作用不太高時可不加潤滑劑使用；如果確實需要用潤滑劑 以減輕摩擦或幫助散熱，則水油、油脂等都可選擇。從而 , 做為傳動部件其使用 壽命長 . 聚酰胺 66 耐腐蝕，十分耐堿和大多數(shù)鹽液，還耐弱酸、機油、汽油， 耐芳烴類化合物和一般溶劑， ，對芳香族化合物呈惰性，但不耐強酸和氧化劑 能抵御汽油、油、脂肪

16、、酒精、弱堿等的侵蝕和有很好的抗老化能力。可作潤 滑油、燃料等的包裝材料。1.1.3 聚酰胺 66 的生產(chǎn)工藝己二酸、己二胺縮聚反應合成聚酰胺 -66 工業(yè)上為了己二酸和己二胺以等摩爾比進行反應。 一般先制成聚酰胺 -66 鹽后再 進行縮聚反應。反應式如下： nHOOC(CH2)4COOH+nH2N(CH2)6NH2 HO-OC(CH2)4COHN(CH2)6NHn-H+(2n-1)H2O 連續(xù)聚合 :將已制備好的 63%聚酰胺 66 鹽水溶液和分子量調(diào)節(jié)劑乙酸和己二胺等，一 起加人靜態(tài)混合器混合后，輸送至蒸發(fā)反應器，在溫度 232、壓力 1.8MPa 下， 保壓 3h。然后，將物料送到管式反

17、應器， 溫度從 230升到 285, 壓力從 1.7MPa 逐步降至 0.28bMPa左右， 3h。最后，將物料送至后反應器，進行后縮聚反應。 制得聚合物壓出鑄帶、切粒、干燥，得到標準級聚酰胺 66 樹脂；也可將部分聚 合物壓人混合罐中，并加人其他添加劑，制成有色的或復合的各種聚酰胺 66 樹 脂。1.1.4 我國聚酰胺的發(fā)展現(xiàn)狀沈陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設計目前，我國尚沒有自主開發(fā)的聚酰胺 66 生產(chǎn)技術(shù)，國內(nèi)僅有的幾個生產(chǎn)企 業(yè)的技術(shù)都是引進的。聚酰胺 66 生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)規(guī)模主要集中在美國、日本、 德國幾個經(jīng)濟大國手中。鑒于技術(shù)、資金因素，我國在“九五”至“十五”期 間都沒有新的聚酰

18、胺 66 建設項目。聚酰胺 66 的生產(chǎn)在我國發(fā)展緩慢，在相當 長的時間內(nèi)會保持遼化和神馬集團兩個生產(chǎn)廠的局面，年產(chǎn)能力仍將維持在 10 萬噸。在今后一段時期，聚酰胺 66 的市場需求則和其產(chǎn)能情況形成了鮮明的對 比，呈現(xiàn)出快速發(fā)展的良好勢頭。 1998 年，國家公布的產(chǎn)業(yè)政策已將聚酰胺 66 及其制品、工程塑料及塑料合金列入重點發(fā)展目錄。 2000 年 1 月，河南省也將 聚酰胺 66 的生產(chǎn)列為第一批重點支持的工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整成長性產(chǎn)品。隨著我國化 纖、機械、電子、儀器、儀表等領域的發(fā)展，聚酰胺 66 將被應用到更廣闊的領 域，尤其是我國工程塑料的迅猛發(fā)展，為聚酰胺 66 的發(fā)展提供了很好的空

19、間。 根據(jù)中國工程塑料工業(yè)協(xié)會的市場調(diào)研報告，我國的工程塑料正以年平均增長 率為 25的速度迅速增長。 2009 年上半年，塑料樹脂進口量依然位居化工產(chǎn)品 進口的前幾位。我國聚酰胺 66 的生產(chǎn)始于 20 世紀 60 年代中期。1965 年遼陽石油化纖公司 引進法國羅納普朗克公司的聚酰胺 66生產(chǎn)技術(shù),建設了 1套年產(chǎn)能力 4.6 萬 t 的生產(chǎn)裝置（其中尼龍 66約為 1.2 萬 t/a） 。經(jīng)過多年的建設 ,目前國內(nèi)聚酰胺 66生產(chǎn)能力達到 20.1 萬t/a 。2012年,國內(nèi)聚酰胺生產(chǎn)能力達 130萬 t/a 以上, 產(chǎn)品中聚酰胺 66 仍占主要地位 , 聚酰胺 66 的生產(chǎn)能力屆時將

20、達到 30 萬 t/a 左 右,按開工率 80%計,產(chǎn)量將達到 24 萬 t 左右。據(jù)國家統(tǒng)計局公布的數(shù)據(jù)， 2012 年我國聚酰胺 66企業(yè)規(guī)模已經(jīng)達到 154家，實現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值 333.95 億元，資 產(chǎn)總額達到 387.60 億元，完成利潤總額 19.13 億元。沈陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設計1.1.6 聚酰胺 66 最新產(chǎn)品的發(fā)展趨勢聚酰胺 66 纖維改性及新品種聚酰胺纖維有許多優(yōu)良性能，但也存在著一些缺點。如模量低，耐光性、 耐熱性、抗靜電性、染色性以及吸濕性較差，需要加以改進，以適應各種用途 的需要，如下面的聚酰胺 66 經(jīng)過共混改性可以具有各種不同的特性。(1) 異性截面纖維

21、(2) 雙組分纖維(3) 混纖絲(4) 抗靜電、導電纖維(5) 高吸濕纖維(6) 耐光耐熱纖維(7) 抗菌防臭纖維(8) 改善“平點”效應的聚酰胺簾子線(9) 聚酰胺纖維的新品種1.1.7 聚酰胺 66 未來發(fā)展方向沈陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設計隨著改性尼龍新品種不斷增加，這個時期改性尼龍走向商品化，形成了新 的產(chǎn)業(yè)，并得到了迅速發(fā)展， 20 世紀 90 年代末，世界尼龍合金產(chǎn)量達 110萬噸 / 年。在產(chǎn)品開發(fā)方面，主要以高性能尼龍 PPO/PA6，PPS/PA66、增韌尼龍、納米 尼龍、無鹵阻燃尼龍為主導方向；在應用方面，汽車部件、電器部件開發(fā)取得 了重大進展，如汽車進氣歧管用高流動改

22、性尼龍已經(jīng)商品化，這種結(jié)構(gòu)復雜的 部件的塑料化，除在應用方面具有重大意義外，更重要的是延長了部件的壽命， 促進了工程塑料加工技術(shù)的發(fā)展。（ 1）改性聚酰胺 66 發(fā)展的趨勢聚酰胺 66 作為工程塑料中最大最重要的品種，具有很強的生命力，主要在于它 改性后實現(xiàn)高性能化，其次是汽車、電器、通訊、電子、機械等產(chǎn)業(yè)自身對產(chǎn) 品高性能的要求越來越強烈，相關產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，促進了工程塑料高性能化 的進程，改性聚酰胺 66 未來發(fā)展趨勢如下。 高強度高剛性聚酰胺 66 的市場需求量越來越大，新的增強材料如無機晶 須增強、碳纖維增強聚酰胺將成為重要的品種，主要是用于汽車發(fā)動機部件， 機械部件以及航空設備部件。

23、 聚酰胺 66 合金化將成為改性工程塑料發(fā)展的主流。聚酰胺 66 合金化是 實現(xiàn)聚酰胺高性能的重要途徑，也是制造聚酰胺專用料、提高聚酰胺性能的主 要手段。通過摻混其他高聚物，來改善聚酰胺的吸水性，提高制品的尺寸穩(wěn)定 性，以及低溫脆性、耐熱性和耐磨性。從而，適用車種不同要求的用途。 納米聚酰胺的制造技術(shù)與應用將得到迅速發(fā)展。納米聚酰胺 66 的優(yōu)點在 于其熱性能、力學性能、阻燃性、阻隔性比純聚酰胺 66 高，而制造成本與背通 聚酰胺 66 相當。因而，具有很大的競爭力。 用于電子、電氣、電器的阻燃聚酰胺 66 與日俱增，綠色化阻燃聚酰胺 66 越來越受到市場的重視。 抗靜電、導電聚酰胺 66 以

24、及磁性聚酰胺 66將成為電子設備、礦山機械、 紡織機械的首選材料。 加工助劑的研究與應用，將推動改性聚酰胺 66 的功能化、高性能化的進 程。 綜合技術(shù)的應用，產(chǎn)品的精細化是推動其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的動力。新品種沈陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設計（ 2）增強聚酰胺 66 在聚酰胺中混入各種纖維狀材料 單體澆鑄 特點：分子量高 工藝簡單，產(chǎn)品形狀多樣 可制大型機械部件 吸水率低（3）芳香族類 在主鏈中引入苯環(huán)結(jié)構(gòu)產(chǎn)品耐高溫，耐輻射，耐腐蝕 無定形類 無定形透明聚酰胺 66 透光率高，尺寸穩(wěn)定性好隨著國內(nèi)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大，對提高尼龍聚酰胺 66 的自給率，改善國內(nèi)工程 塑料樹脂的長期依賴進口，促進聚酰胺產(chǎn)業(yè)鏈

25、發(fā)展起到了重要作用。 2006 年以 來，國內(nèi)經(jīng)濟快速發(fā)展，以聚酰胺 66 為代表的工程塑料產(chǎn)業(yè)和聚酰胺纖維產(chǎn)業(yè) 也取得了長足發(fā)展，下游需求全面增長，進口量大幅度增加。 隨著我國聚酰胺 工程塑料行業(yè)高速增長以及聚酰胺纖維需求的持續(xù)擴大，給發(fā)展聚酰胺 66 提供 了廣闊的發(fā)展空間。未來幾年，國內(nèi)聚酰胺 66 產(chǎn)銷量仍將持續(xù)增長，預計 2015 年國內(nèi)聚酰胺 66表觀需求量將達到 68 萬噸，國內(nèi)產(chǎn)能將達到 66 萬噸，市場需 求強勁。近年來聚酰胺 66 復合材料的研究主要集中于開發(fā)成本低而綜合性能較 優(yōu)異的復合材料。 在此領域中聚酰胺 66/ 無機納米復合材料具有較大的優(yōu)勢， 已 成為本領域研究

26、的熱點。通過加入不同的無機納米粒子或改變結(jié)晶條件和后處 理工藝，實現(xiàn)聚酰胺 66 的晶型轉(zhuǎn)變，進而對聚酰胺 66 復合材料的熱性能和力 學性能進行調(diào)節(jié)已成為獲得理想聚酰胺 66 復合材料的重要手段。從 2015 年直 到 2020 年，全球聚酰胺 66 市場預計將以每年平均 2.4 的速度保持增長， 在化 工行業(yè)占有重要作用。1.2 工藝的設計原則和依據(jù)1.2.1 設計的原則（1）采用國內(nèi)外先進的科學技術(shù)、先進生產(chǎn)工藝、先進工藝設備，力求做三廢”處理合理；到經(jīng)濟上合理、技術(shù)上先進、生產(chǎn)上安全可靠；沈陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設計(2) 盡量采用適合國情的標準設備和成熟工藝技術(shù)；(3) 保證良

27、好的工作環(huán)境，防止污染，有利于工人身心健康；(4) 遵守國家有關政策、法規(guī)、法令及行業(yè)規(guī)范；1.2.2 設計的范圍及深度(1) 設計范圍從鹽調(diào)配開始至縮聚得到聚酰胺 66 熔體為止，在設計過程中，只考慮滿足 年產(chǎn)1.44 10 7千克/年的聚酰胺 66聚合物(兩條線)的原始規(guī)格、 用量和本車間 人員配備以及設備規(guī)格臺數(shù)。而不考慮原材料的生產(chǎn)公用工程的生產(chǎn)，也不考 慮生產(chǎn)車間建筑特征和整個車間人員配給。(2) 設計深度 進行整個工藝過程的物料衡算、反應器的熱量衡算以及離心泵 P201A/B 設備的選型計算； 帶控制點的工藝流程圖、物料流程圖、物料平衡圖各一張及設計說明書 的編制。1.2.3 設計

28、的依據(jù)(1) 根據(jù)校方設計任務書下達的設計題目進行設計；(2) 參照工廠的工藝流程和工藝參數(shù)進行初步設計；(3) 參照國內(nèi)外聚酰胺 66 生產(chǎn)的有關資料。1.3 生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)制度和年開工時數(shù)1.3.1 生產(chǎn)制度五班三運轉(zhuǎn)1.3.2 生產(chǎn)規(guī)模設計產(chǎn)量為 1.36 107 千克/ 年聚酰胺 661.3.3 年開工時數(shù)年開工時數(shù) 8000h/a沈陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設計1.4 本工藝的生產(chǎn)方法及生產(chǎn)方案1.4.1 生產(chǎn)方案(1) 本工藝共有兩條生產(chǎn)線，鹽調(diào)配兩線共用。(2) 本工藝路線從聚酰胺 66 鹽為原料，經(jīng)鹽調(diào)配后，經(jīng)第一換熱器升溫， 進入第一蒸發(fā)器提高鹽液濃度和溫度，再經(jīng)第二換熱器

29、升溫，進入第二蒸發(fā)器 進一步提高濃度，再由預熱器升溫，經(jīng)反應器生成預聚物，由閃蒸器及旋風分 離器脫水后進入后聚合器，完成最終反應。聚合物流體分去鑄帶、切粒、紡絲。(3) 鹽調(diào)配車間為間歇操作，聚合車間為連續(xù)熔融縮聚法生成聚酰胺 661.4.2 生產(chǎn)方法本設計選用己二胺和己二酸中和生成的鹽為原料，進行連續(xù)熔融法縮聚生 成聚酰胺 66 熔體，而后將熔體供給鑄帶、切粒、紡絲。1.5 本工藝流程特點本設計的工藝流程具有以下特點 10 ：(1) 本設計工藝流程簡單，易于操作，生產(chǎn)穩(wěn)定，自動化程度較高，生產(chǎn) 能力大。(2) 除鹽調(diào)配罐和后縮聚器需要攪拌外，其余的設備均不需攪拌。(3) 物料從第一蒸發(fā)器經(jīng)換

30、熱器到第二蒸發(fā)器經(jīng)反應器、閃蒸器至后縮聚 器，物料成平推流狀態(tài)，幾乎無返混，副反應少。(4) 預熱器、反應器、閃蒸器、后聚合器夾套均用聯(lián)苯加熱，用聯(lián)苯混合 物加熱有以下優(yōu)點： 聯(lián)苯混合物傳熱均勻，溫變穩(wěn)定。 聯(lián)苯混合物的熱穩(wěn)定性好，在 380下可長期使用。 聯(lián)苯混合物腐蝕性小，一般不與金屬發(fā)生反應，不腐蝕設備。 可在低壓下進行高溫加熱，而用水蒸汽則壓力需達到聯(lián)苯的許多倍才能 達到同樣的加熱效果。 采用聯(lián)苯混合物加熱，可使設備形式簡化。(5) 同時聯(lián)苯混合物也有一定的缺點： 聯(lián)苯混合物表面張力極低，滲透性強，易穿透金屬壁微孔向外滲透而污沈陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設計染空氣。 聯(lián)苯混合物是可燃

31、性物質(zhì)，應設有快速排放裝置，以免發(fā)生火災。3 聯(lián)苯混合物有低毒性，在空氣中的允許濃度應控制在 7ml/m 3以下。 聯(lián)苯混合物的膨脹系數(shù)大時，在非循環(huán)回路的夾套中添加聯(lián)苯時只能加 到容積的 60%左右。 反應器、閃蒸器、后縮聚器等設備采用臥式，增加了傳熱效果，并有利 于低分子水的排除。本設計在技術(shù)上進行改造，增設和更換了一些設備和自控儀表系統(tǒng)。增加 設備主要有第二蒸發(fā)器（ E204）和旋風分離器（ S201）。同時使高溫工藝蒸汽用 于較低溫設備的加熱，可達到節(jié)能的目的，對增加 64%的產(chǎn)量，投入的熱量大約 已增加了 89%。改造后單線設計生產(chǎn)能力 900 /h ，所得聚合物熔體即可進行 普通紡

32、，也適合 POY紡絲機，而且產(chǎn)品質(zhì)量的提高， （毛絲率降低）產(chǎn)品約增加 64%11 。1.6 車間的生產(chǎn)工序組成本模擬設計主要包括鹽調(diào)配、縮聚 2 個工序。沈陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設計第 2 章 工藝流程說明及工藝參數(shù)的選擇2.1 聚合原理及化學反應2.1.1 聚酰胺 66 鹽的縮聚反應聚酰胺66是由己二胺和己二酸縮聚而成。 為了獲取足夠高分子量的聚合體， 要求在縮聚時，己二胺和己二酸有相等的摩爾比。因為其中任何一種組分過量， 都會使由羧端基和胺端基構(gòu)成的分子鏈的端基被過量組分封閉，從而使鏈的增 長終止。為此，在工業(yè)生產(chǎn)聚酰胺 66 時，一般先將己二酸和己二胺中和成鹽， 然后用聚酰胺鹽作

33、為原料進行縮聚反應來制取聚酰胺 66。 H3 N（CH2 ） 6NH3 OOC（CH2 ） 4 COO + H3N（CH2）6NH3 OOC （CH2 ）4 COO （加熱） H3 N（CH2 ） 6NHO（C CH2 ） 4 CON（H CH2 ） 6NHO（C CH2 ） 4 COO + 3H 2O 反應開始是兩個聚酰胺 66 鹽分子間的縮合，當一個聚酰胺 66 鹽分子上的 羧基（或胺基）與另一個聚酰胺 66 鹽分子上的胺基（或羧基）相碰時，若供給 反應體系的能量超過了它們起始反應的活化能（起始反應活化能為 92kJ/mol ）， 它們就能縮合在一起生成縮合物分子（或稱二聚物） 。以此類推

34、，如果能保證足 夠的能量，就能逐步生成大分子縮聚物。n H3N（CH2 ） 6NH3 OOC（CH2 ） 4 COO- （聚酰胺 66 鹽） 加熱H HN（CH2 ） 6NHO（C CH2 ） 4 COn OH +（2n-1）H2O2.1.2 副反應由于在縮聚過程中，反應物和生成物同時存在于體系內(nèi)，而聚酰胺 66 的大 分子上又含有端胺基和端羧基以及許多可斷裂的酰胺鍵，它們還可與反應中的 酸類、胺類及與縮聚出來的低分子水相互作用，因而會產(chǎn)生引起長鏈分子變短 的斷裂反應以及鏈交換反應：（1）裂解反應 水解反應： CONH + H 2 O COOH + NH2 該反應實質(zhì)是縮聚反應的逆反應，它使已

35、生成長鏈分子變短。10沈陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設計 酸解或胺解反應：如果聚酰胺 66 鹽原料中含有少量過剩的己二酸或己 二胺，則會產(chǎn)生酸解或胺解。酸解反應：HN（CH2 ）6 + CO（CH2 ） 4 CO- HOOC（CH2 ） 4 CO + OH NH（CH2 ） 6 NHCO（CH2 ） 4 COOH + HOO（CCH2 ） 4CO胺解反應：NH（CH2 ）6NH + CO（CH2 ） 4 CO H + HN （CH2 ） 6NH2 NH（CH2 ）6NH2 + CO（CH2 ） 4 CON（H CH2） 6NH2 高溫裂解反應：在縮聚過程中，聚酰胺 66 比聚酰胺 6 更易熱分

36、解和產(chǎn) 生凝膠。由于聚酰胺 66 聚合體大分子上存在著己二酸結(jié)構(gòu)，故在高溫時能生成 環(huán)戊酮。反應生產(chǎn)的環(huán)戊酮是聚酰胺 66 的一種交聯(lián)劑，它可促使大分子鏈之間交聯(lián) 產(chǎn)生網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)面形成凝膠，同時放出二氧化碳、一氧化碳及二胺氣體等，熱分 解時還能生成甲烷、乙烷、丁烷、環(huán)己烷及環(huán)戊二烯等碳氫化合物。而且由于 聚酰胺聚合體的大分子上是有己二酸結(jié)構(gòu)，在高溫時它更易與末端基縮合而生 成吡咯結(jié)構(gòu)，故聚酰胺 66比聚酰胺 6 更易泛黃。因此，所有裂解反應都會導致聚合物的分子量降低，有的還會引起聚合物 結(jié)構(gòu)變化，因此在生產(chǎn)上應采取措施，避免上述情況發(fā)生。（2）鏈交換反應 鏈端與鏈節(jié)反應NH（CH2 ）6NH +

37、 CO（CH2 ） 4 CO NH（CH2 ） 6 NHCO（CH2 ） 4 CO + OH NH（CH2 ） 6 NHCO（CH2 ） 4 CON（H CH2 ） 6 NH- + HOOC（ CH2 ） 4 CO 鏈節(jié)與鏈節(jié)反應NH（CH2 ）6HN + CO（CH2 ） 4 CO NH（CH2 ） 6NH CO（CH2 ） 4CO + NH（CH2 ）6NH NH（CH2 ） 6 NH CO（CH2 ） 4 CON（H CH2 ） 6 NH + CO（CH2 ）4CO NH（CH2 ） 6 NH鏈交換反應并不影響它們分子鏈的總數(shù)，而只是減少分子量的多分散性， 得到分子量比較均勻的高聚物。1

38、1沈陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設計2.2 新線生產(chǎn)工藝流程簡述2.2.1 聚酰胺 66 鹽的調(diào)配鹽調(diào)配工序是把尼龍 66 鹽調(diào)配成一定濃度和 PH值的水溶液，以保證溶液 中己二胺和己二酸的等摩爾比。此外，為了控制聚合物的分子量和提高其光穩(wěn) 定性，在調(diào)配過程中還要加入分子量穩(wěn)定劑醋酸和光熱穩(wěn)定劑醋酸錳 。本工藝流程為新線，其工藝流程敘述如下：用槽車將濃度為 50%左右的聚酰胺鹽水溶液拉至鹽調(diào)配間， 經(jīng)不銹鋼離心泵 （流量為 40m3 / h ）將鹽溶液通過藍式過濾器，卸料到兩個 30m3前儲罐內(nèi)，供 兩條縮聚線使用。再經(jīng)離心泵和藍式過濾器把鹽溶液送入8 m3調(diào)配罐，每次調(diào)配量 6400 升，在

39、調(diào)配罐內(nèi)分期加入量好的添加劑，即醋酸和醋酸錳，并根據(jù)工 藝要求調(diào)整鹽溶液的濃度和 PH。當 PH低于要求時加己二胺， 高于要求時添加己 二酸。當濃度低于要求時加干鹽，高于要求時加脫鹽水。調(diào)配合格后用離心泵 將鹽溶液經(jīng)紙式過濾器送入 16 m3后儲罐中。上述調(diào)配過程為間歇操作，只要保 證后儲罐中不脫料即可滿足縮聚的正常生產(chǎn)， 調(diào)配周期大約 2 小時，離心泵（流 量 3.6 m3 / h ）連續(xù)不停地把鹽溶液從后貯罐供給縮聚線。2.2.2 二氧化鈦懸浮液的制備（1）二氧化鈦的制備過程二氧化鈦的配制分為 20%濃度的二氧化鈦的配制和 11%濃度的二氧化鈦的配 制，在配制之前，為了填滿沉降槽底部，必須

40、先配制底料，底料的配制方法是 先在第一調(diào)配槽中放入脫鹽水 40kg，加入二氧化鈦 25kg，再加入焦磷酸鈉 36g， 攪拌一小時，加入脫鹽水 60kg。配好放入沉降槽中 13 。20%濃度的二氧化鈦的配制：向第一調(diào)配槽中定量加入脫鹽水、二氧化鈦和 焦磷酸鈉， 配成 20%濃度的二氧化鈦懸浮液調(diào)制過程要不停地攪拌， 然后將其放 入墊底液的沉降槽中，沉降 10 小時，使粒度較大的二氧化鈦下來。然后將沉降 后的懸浮液放入第二調(diào)配罐中。11%濃度的二氧化鈦的配制：對第二調(diào)配槽中的濃度為20%的二氧化鈦懸浮液加入脫鹽水， 使之成為濃度為 11%的二氧化鈦懸浮液。 在調(diào)配過程中仍需不停 地進行攪拌。配制成

41、 11%的懸浮液經(jīng)膠管蠕動泵輸送到縮聚現(xiàn)場的二氧化鈦的貯罐中，沈陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設計經(jīng)計量筒，（為防止沉降，計量筒上沒有振蕩器）和柱塞泵將11%的二氧化鈦懸浮液定量地注入到縮聚系統(tǒng)中， 使聚合物中二氧化鈦含量控制在 0.3 0.3%范圍 內(nèi)。（2）新線縮聚工藝流程敘述將調(diào)配好的濃度為 50%聚酰胺鹽水溶液，用離心泵送入第一蒸發(fā)器 E202， 是鹽溶液從 50%蒸發(fā)濃縮到 65%，鹽溶液從 45升到 112。鹽溶液的停留時間 為 30 36min。在第一蒸發(fā)器 E202 排氣管道上裝設一個自動薄膜閥，其作用是 減少室外波動對聚酰胺 66 鹽水溶液沸點的影響（沸點的變化引起濃度的變化）

42、 。 把蒸發(fā)器內(nèi)的蒸汽壓力穩(wěn)定控制在 19.6kPa 。蒸發(fā)后的 65%濃度的聚酰胺 66 鹽液柱塞泵輸送到列管式預熱器，在預熱器 內(nèi)將聚酰胺鹽溶液加熱到起始反應溫度 212，壓力為 1.75Mpa，物料停留時間 為 5 6 分鐘。預熱器用聯(lián)苯加熱。第二蒸發(fā)器為壓力容器，材料為不銹鋼，內(nèi) 部用 U型管加熱，加熱介質(zhì)為蒸汽，其作用是進一步提高聚酰胺 66 鹽的濃度， 并進一步提高溫度。柱塞泵輸送量大小是根據(jù)反應器入口液面高低而自動調(diào)節(jié) 柱塞泵的動程，當反應器內(nèi)壓力超過 1.96Mpa 時，柱塞泵自動停止運轉(zhuǎn) 。鹽溶液預熱達到反應起始溫度后，即進入三段臥管式反應器，在反應器中 脫除溶解水并進行預縮

43、聚?？s聚反應主要在第三段中進行。反應器用聯(lián)苯夾套 加熱，第一段和第二段共用一個聯(lián)苯回路，第三段自用一個聯(lián)苯回路，物料在 反應器中停留時間大約 3 小時，出口粘度達 0.10.15PaS，聚合度為 20。物料在反應器內(nèi)完成了初步縮聚，體系中不再有游離的己二胺和己二酸， 此時，為使縮聚反應繼續(xù)進行，必須減壓，以利于低分子水的排出，降壓過程 是在閃蒸器中完成的，即從反應器中輸出的物料經(jīng)閃蒸泵送往閃蒸器內(nèi)，進入 閃蒸器的物料壓力為 1.75Mpa，出閃蒸器的物料壓力為常壓。閃蒸泵為每轉(zhuǎn) 500 cm3的齒輪泵，用液壓馬達驅(qū)動。 液壓馬達的轉(zhuǎn)速由后縮聚器進入口的 射 線液位控制，為保證物料溫度，閃蒸泵外

44、有電阻絲加熱。生產(chǎn)未消光民用復絲時， 在閃蒸泵和閃蒸器之間的物料管路上注入 11%濃度 的二氧化鈦懸浮液。 使聚合物中的二氧化鈦含量保持在 0.3 0.3%之間。閃蒸器 用聯(lián)苯夾套加熱。最后物料進入后縮聚器，完成最后的縮聚過程，在后縮聚器中物料排出全 部縮聚水。水的排除是通過后縮聚器中螺旋推動器的旋轉(zhuǎn)，使聚合物在螺旋片 上形成 3mm左右厚度的薄膜，而使水分從薄膜中蒸發(fā)，即使在常壓下也能排除13沈陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設計全部縮聚水，使縮聚反應進行到底。同時，螺旋推進器可使物料在后縮聚器中 停留時間相同，從而保證了高聚物分子量均勻一致。螺旋推進器用液壓馬達驅(qū) 動，其轉(zhuǎn)速一般是 60 轉(zhuǎn)/

45、 小時。后縮聚器也采用聯(lián)苯夾套加熱，物料在后縮聚 器中停留時間 1 小時。出口物料密度為 0.95 1，粘度為 70120PaS。在閃 蒸泵與后聚合器之間增設旋風分離器 S201，作用是分離從閃蒸器出口至后聚合 器之間增設入口前聚合物中的水汽，降低了后聚合器的蒸發(fā)負擔 15 。物料自后縮聚器出來后分為兩路，一路是經(jīng)增壓泵、六通閥供三臺紡絲機 直接紡絲，另一路是經(jīng)增壓泵、鑄帶頭、鑄帶槽切粒機進行鑄帶切粒。增壓泵 也是 500m3 / v 的齒輪泵。 沈陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設計第 3 章 產(chǎn)品質(zhì)量指標及原材料、公用工程規(guī)格3.1 產(chǎn)品質(zhì)量指標切片及直接紡絲頭的熔體試樣質(zhì)量指標見表 3-1

46、。表 3-1 切片及直接紡絲頭的熔體試樣質(zhì)量指標序號項目單位一級二級1相對粘度41.5 241.5 32端羧基克當量數(shù) / 噸聚合物6836853端胺基克當量數(shù) / 噸聚合物4934954灰分%0.3 0.030.30 0.045色澤標樣乳白微黃3.2 原材料規(guī)格3.2.1 聚酰胺鹽水溶液聚酰胺鹽水溶液規(guī)格見表 3-2表 3-2 聚酰胺鹽水溶液規(guī)格序號項目單位指標1外觀澄明粘性液 體2聚酰胺鹽含量（ w、t ）49513色度（35g純聚酰胺鹽 /100ml 水溶液）哈森值154PH值（ 10g純聚酰胺鹽 /100ml 水溶液）7.585總 揮 發(fā) 堿 （ 100g 聚 酰 胺 鹽0.01NH2

47、 SO4 毫升數(shù)）毫升數(shù)9.56可還原氮（以 HNO3 計）mg/kg 聚酰胺鹽3515沈陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設計續(xù)表序號項目單位指標7假二胺基環(huán)己烷mg/kg158灰分含量mg/kg 聚酰胺鹽159鐵含量mg/kg 聚酰胺鹽0.510硝酸鹽（以 HNO3 計）mg/kg 聚酰胺鹽63.2.2 聚酰胺 66 鹽結(jié)晶體聚酰胺 66 鹽結(jié)晶體規(guī)格見表 3-3表 3-3 聚酰胺 66 鹽結(jié)晶體規(guī)格序號項目單位一級二級1外觀白色結(jié)晶白色結(jié)晶2色度（ 35g/100ml 水溶液）哈森值15253PH值（ 10g/100ml 水溶液）7.8 8.07.0 8.04水分重量0.41.05總揮發(fā)堿（按

48、每 100g 消耗0.01NH2 SO4 計）毫升9.5156可還原氮（以 HNO3 計）毫克35507假二胺基環(huán)己烷毫克15308灰分毫克151509鐵毫克0.55.010硝酸鹽（以 HNO3 計）毫克6203.2.3 己二胺分子式： C6 H16 N2結(jié)構(gòu)式： H2 N（ CH2 ） 6 NH2分子量： 116.20沸點：在101324.7Pa時為204205，在13332.2Pa時為 132，在3466.4Pa16沈陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設計時為 100空氣中的燃燒極限，下限0.93%體積，上限 4.05%體積3.2.4 己二酸分子式：C6 H10 O4結(jié)構(gòu)式：HOC( CH2 )

49、 4 C OH O O分子量：146.14正常熔點：152153正常沸點：在 101324.72Pa下，330.50 ( 接近正常沸點發(fā)生降解 ,主要生成環(huán)戊酮及少量戊酸 ) ，在13332.2Pa下沸點 265固相密度： (真密度) 12 1.366 g/cm201.360 g/cm251.359 g/cm3.2.5 醋酸(1) 物化常數(shù)分子式： CH3 COOH分子量： 60熔點： 16.7沸點： 118.1比重： 1.04921.22CP)0.99CP)粘度： 20 1.22 10 3 Pa s 40 9 10 4 Pa s(2) 質(zhì)量標準( GB 67678) 醋酸的質(zhì)量標準見表 3-

50、4 。表 3-4 醋酸的質(zhì)量標準99序 號 項 目 單 位 指 標 含量17沈陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設計續(xù)表序號項目單位指標2凝固點14.8 以上3雜質(zhì)最高含量4不揮發(fā)物0.0025氯化物（ d）0.00026硫酸鹽（ SO4）0.00027鐵（Fe）0.00018重金屬（ Pb 計）0.0019與水混合 ,還原高錳酸鉀 . 鉻酸合格3.2.6 醋酸錳（1） 物化常數(shù)分子式：Mn （CH4 COO） 24H2O比 重： 分子量：1.589245.09性 狀：淺紅色透明柱狀結(jié)晶，熔于水及醇。（2） 質(zhì)量標準 （HGB 330060） 醋酸猛的質(zhì)量指標見表 3-5 。表 3-5 醋酸猛的質(zhì)量

51、指標序號項目單位指標1含量99.02水不溶物0.0053氯化物0.0054硫酸鹽0.0055鐵0.0016鋅0.0027重金屬0.0028硫化胺不沉淀物218沈陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設計3.2.7 二氧化鈦（1） 物化常數(shù) 分子式： TiO 分子量： 79.9外 觀：白色粉粒狀、加熱逐漸變黃褐熔 點： 1460沸 點： 3000比 重： 3.84溶解性：不溶于水、鹽酸、硝酸、稀硫酸。溶于濃硫酸及氫氟酸中 （2） 質(zhì)量標準 二氧化鈦的質(zhì)量標準見表 3-6 。表 3-6二氧化鈦的質(zhì)量標準序號指標名稱單位指標 TA3001粉末顏色（I ） 97.6 （a）0.42篩上殘分0.033PH7.0

52、0.54OSR（ cm ）70005水分散度94.07TiO 2純度98.019沈陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設計第 4 章 工藝計算4.1 整個工藝過程的物料衡算4.1.1 概述物料衡算即對物料進行分析和定量計算，以確定它們的數(shù)量、組成和相對 的比例關系，以及轉(zhuǎn)變的定量關系。物料衡算是質(zhì)量守恒定律的一種形式，即 進入某一裝置設備的全部物料重量必等于離開該裝置設備的全部物料量及損失量。物料衡算中，根據(jù)給定的生產(chǎn)任務，確定物料在物理、化學變化 過程中的定量關系，并求得原料的消耗定額，進而做出能量衡算，同時也為設 備選型提供一定的依據(jù)。4.1.2 鹽調(diào)配工序過程的物料衡算(1) 縮聚工段總物料示意

53、圖 縮聚工段總物料示意圖見圖 4-1圖 4-1 縮聚工段總物料示意圖20沈陽工業(yè)大學工程學院本科生畢業(yè)設計圖注： (a) 鹽液損失換算為年損失 10000 kg；(b) 聚合物損失按產(chǎn)量的 4%來算；(c) 縮聚產(chǎn)物的組成：含水 0.3% ； TiO2 0.3% ； Mn 7ppm ； 聚合物 99.4% ；(2) 鹽調(diào)配工序的主要消耗量計算 聚酰胺 66 鹽(a) 基礎數(shù)據(jù)： 設計生產(chǎn)能力： 1.36 104t/a (兩條線)； 年開工時數(shù)： 8000h/a ； 聚酰胺 66 鹽分子量： 262； 聚合物含量： 99.4%； 鹽液損失量： 10000kg； 聚合物鏈節(jié)分子量： 226； 聚合

54、物損失量： 4%；(b) 設計項目a. 一條線生產(chǎn)線需 50%聚酰胺 66 鹽水溶液；b. 一條生產(chǎn)線每小時需 50%鹽液量。(c) 計算： 計算基準：以小時產(chǎn)量計，單位： kg/ha. 一條線年需 50%聚酰胺 66 鹽水溶液量 二條線年需 50%聚酰胺 66 鹽水溶液量(調(diào)配好的)1.36 107 1 4% 99.4% 262 4104 32607.29t /a226 50%折合成 100%干鹽量： 32607.29 50% 16303.25t /a一條線年需 50%聚酰胺 66鹽水溶液量： 32607.29 2 16303.25t /ab. 一條線每小時需 50%鹽液量二條線每小時所需 50%鹽液量： 32607.29 1000 / 8000 4075.41kg / h 折合成 100%干鹽量： 4075.41 50% 2037.96 kg / h一條線每小時需 50%鹽液量