1、武汉工程大学邮电与信息工程学院课程设计说明书论文题目 年产 5000 吨 CYD-014 型环氧树脂间歇操作工艺设计 学 号： 6105130327 学生姓名： 张卫光 专业班级： 高分子材料与工程 03 班 指导教师： 王颖 总评成绩： 2014 年 12 月 12 日邮电与信息工程学院课程设计任务书专业 高分子材料与工程 班级 03 班 学生姓名 张卫光 发题时间： 2014 年 12 月 12 日一、 课题名称年产 5000 吨 CYD-014 型环氧树脂间歇操作工艺设计二、 课题条件（文献资料、仪器设备、指导力量）1. 生产规模： 5000 吨2. 生产时间： 8000 小时/年3.反
2、应原料及配方组成（每批次）双酚 A 4200 kg；烧碱 3160 kg（浓度 30%）；环氧氯丙烷 2000 kg；甲苯 7100kg；锌粉少量参考文献：1陈平，刘胜平，王德中. 环氧树脂及其应用M. 北京：化学工业出版社，2011.2孙曼灵. 环氧树脂应用原理与技术M. 北京：机械工业出版社，2002.3闰福安等 . 涂料树脂合成及应用M. 北京：化学工业出版社，2008.4刘登良 . 涂料工艺（上、下）M. 北京：化学工业出版社，2010.5陈昀 . 聚合物合成工艺设计M. 化学工业出版社，2009.6陈平，王德中等. 环氧树脂及其应用M. 北京：化学工业出版社，2005.7周菊兴 .
3、合成树脂与塑料工艺M. 北京：化学工业出版社，2000.8聂青德等 . 化学设备设计M. 北京：化学工业出版社，1991.三、 设计任务（包括设计、计算、论述、实验、应绘图纸等，只需简明列出大项目）武汉工程大学邮电与信息工程学院化工原理课程设计说明书1. 撰写课程设计说明书一份设计说明书的基本内容：（1） 课程设计任务书（2） 课程设计成绩评定表（3） 中英文摘要（4） 目录（5） 设计计算与说明（6） 设计结果汇总（7） 小结（8） 参考文献2. 工艺流程图一张（CAD 绘制），车间平面布置图一张（ CAD绘制）四、 设计所需技术参数技术指标：损耗（包括工艺损耗和机械损耗）分配如下：（以 1
4、.0 吨 100%双酚 A为基准计算收率和损耗）溶解釜损失： 1.2%；反应釜损失： 1.5%； 精制釜损失：2.1%脱溶剂损失： 1.1%；废聚物处理损失：1.3%；包装及扫地损失： 1.8%五、 设计说明书内容(指设计说明书正文中包括的主要设计内容，根据目录列出大标题即可)1. 画出物料平衡关系示意图2. 注明变化过程武汉工程大学邮电与信息工程学院化工原理课程设计说明书3. 收集数据资料4. 选择计算基准与计算单位5. 计算主要原料的投放数量6. 顺流程逐个设备展开计算7. 整理并校核计算结果8. 编写物料平衡表六、 进度计划（列出完成项目设计内容、绘图等具体起始日期）1.设计动员，下达设
5、计任务书 0.5 天2.收集资料，阅读教材，拟定设计进度 1.5 天3.初步确定设计方案及设计计算内容 5-6 天4.绘制总流程图 2-3 天5.整理设计资料，撰写设计说明书 2 天6.设计小结及答辩 1 天指导教师（签名）： 年 月 日 学科部（教研室）主任（签名）： 年 月 日说明：1学生进行课程设计前，指导教师应事先填好此任务书，并正式打印、签名，经学科部（教研室）主任审核签字后，正式发给学生。设计装订时应将此任务书订在设计说明书首页。2如果设计技术参数量大，可在任务书后另设附表列出。3所有签名均要求手签,以示负责。（共 3 页）武汉工程大学邮电与信息工程学院课程设计说明书目录摘要 .I
6、Abstract .II第一章 绪论 .11.1 环氧树脂 .11.2 课程设计任务 .51.3 双酚 A 型环氧树脂的合成 .6第二章 工艺流程设计 .82.1 生产原理 .82.2 工艺流程 .92.3 生产工艺条件 .102.4 中控分析项目及频次 .11第三章 物料平衡计算 .123.1 物料衡算的意义和作用 .123.2 确定计算任务 .123.3 绘制物料流程简图 .123.4 数据收集 .123.5 对 CYD-014 型的计算（年产量 5000t） .14第四章 热量衡算 .204.1 热量衡算 .204.2 热平衡方程 .204.3 热量平衡计算物性参数 .214.4 CYD
7、-014 型计算过程 .22第五章 设备尺寸设计及计算 .255.1 总生产时间验算 .255.2 总生产量 .255.3 反应釜设计容积的计算 .255.4 反应釜内构件设计及密封 .275.5 设备一览表 .29武汉工程大学邮电与信息工程学院课程设计说明书第六章 车间布置设计 .366.1 车间布置设计 .366.2 车间平面布置绘图步骤 .376.3 车间平面布置图 .386.4 “三废”的治理 .38课程设计小结 .42致谢 .43参考文献 .44附录 .45武汉工程大学邮电与信息工程学院课程设计说明书摘要本次环氧树脂的间歇操作生产工艺采用 CYD014 型，将双酚 A 与环氧氯丙烷在
8、氢氧化钠的作用下进行缩聚反应，年生产量为 5000 吨，年消耗 NaOH 的量为 893.31吨，ECH 的量为 1867.06 吨，BPA 的量为 3874.59 吨。通过物料衡算得到物料平衡图，物料首先由溶解釜到反应釜，再到精制釜，最后到脱溶剂系统、废聚物处理和包装；在各个流程中都存在工艺上的损耗和机械损耗，比如在溶解釜的损失为 1.2%，反应釜的损失为 1.5%和精制釜的损失为 2.1%，脱溶剂损失为 1.1%，废聚物处理损失为 1.3%和包装及扫地损失 1.8%；最后通过物料衡算和热量衡算的数据绘制工艺流程图和车间平面布置图。在物料衡算和热量衡算的基础上进行设备的设计，反应釜材质选用不
9、锈钢，其容积为 25m3，直径为 3.0m，高度为 3.5m，椭圆封头的直径为 1.8m，高度为 0.9m。关键词：环氧树脂；物料衡算；热量衡算；反应釜武汉工程大学邮电与信息工程学院课程设计说明书IAbstractThe intermittent operation of the epoxy resin production technology by CYD - 014 type, called BPA with ECH in the role of sodium hydroxide polycondensation reaction, annual production of 5000 t
10、ons, annual consumption amount of NaOH is 893.31 tons, the amount of ECH is 1867.06 tons, the amount of BPA is 3874.59 tons. Mass balance diagram is obtained by material balance, material first by dissolving kettle to the reaction kettle, to the refined kettle, finally to take off the solvent system
11、s, waste polymer processing and packaging; Exist in every process technology on loss and mechanical loss, such as in dissolving kettle loss is 1.2%, the loss of the reaction kettle is 1.5% and refined the loss of the kettle is 2.1%, solvent loss of 1.1%, waste polymer processing loss was 1.3% and pa
12、cking and loss 1.8%; Finally through the material balance and heat balance data process flow diagram and workshop layout. In the material balance and heat balance of the equipment on the basis of the design, the reaction kettle choose stainless steel material, its volume is 25 m3, a diameter of 3.0
13、m, height of 3.5 m, the diameter of the ellipsoidal head is 1.8 m, 0.9 m in height. Key words: epoxy resin; Material balance; Heat balance; The reaction kettle 武汉工程大学邮电与信息工程学院课程设计说明书0第一章 绪论1.1 环氧树脂1.1.1 环氧树脂的定义环氧树脂 1是指分子结构中含有 2 个或 2 个以上环氧基并在适当的化学试剂存在下能形成三维网状固化物的化合物的总称，是一类重要的热固性树脂。1.1.2 环氧树脂及其固化物的性能特
14、点（1）力学性能高环氧树脂具有很强的内聚力，材料结构致密，所以它的力学性能高于酚醛树脂和不饱和聚酯等通用性树脂。（2）附着力强环氧树脂固化体系中含有活性极大的环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等极性基团，赋予环氧固化物对金属、陶瓷、玻璃、混凝士、木材等极性基材以优良的附着力。 （3）固化收缩率小一般为 12。是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一(酚醛树脂为810；不饱和聚酯树脂为 46；有机硅树脂为 48)。线胀系数也很小，一般为 610-5/。所以固化后体积变化不大。（4）工艺性好环氧树脂固化时基本上不产生低分子挥发物，所以可低压成型或接触压成型。能与各种固化剂配合制造无溶剂、高固体、粉末涂
15、料及水性涂料等环保型涂料。（5）电绝缘性优良环氧树脂是热固性树脂中介电性能最好的品种之一。环氧树脂固化时基本上不产生低分子挥发物，所以可低压成型或接触压成型。能与各种固化剂配合制造无溶剂、高固体、粉末涂料及水性涂料等环保型涂料。 （6）稳定性好，抗化学药品性优良不合碱、盐等杂质的环氧树脂不易变质。只要贮存得当(密封、不受潮、不遇高温)，其贮存期为 1 年。超期后若检验合格仍可使用。环氧固化物具有优良的化学稳定性。其耐碱、酸、盐等多种介质腐蚀的性能优于不饱和聚酯树脂、酚醛树脂等热固性树脂。因此环氧树脂大量用作防腐蚀底漆，又因环氧树脂固化物呈三维网状结构，又武汉工程大学邮电与信息工程学院课程设计说
16、明书1能耐油类等的浸渍，大量应用于油槽、油轮、飞机的整体油箱内壁衬里等。（7）环氧固化物的耐热性一般为 70100环氧树脂的耐热品种可达 200或更高。环氧树脂也存在一些缺点，比如耐候性差，环氧树脂中一般含有芳香醚键，固化物经日光照射后易降解断链，所以通常的双酚 A 型环氧树脂固化物在户外晒，易失去光泽，逐渐粉化，因此不宜作用户外的面漆。环氧树脂低温固化性能差，一般需在10以上固化，在 10以下则固化缓慢，对于大型物体如船舶、桥梁、港湾、油槽等寒季施工十分不便。1.1.3 环氧树脂的分类环氧树脂种类较多，且新品种不断增多，因此到目前为此还没有一种较明确的分类方法。一、按化学结构分类按化学结构差
17、异，环氧树脂可分为缩水甘油类环氧树脂和非缩水甘油类环氧树脂 2 大类。(1) 缩水甘油类环氧树脂缩水甘油类环氧树脂可看成缩水甘油（ ）的衍生化合物。主要有缩水甘油醚类、缩水甘油酯类和缩水甘油胺类 3 种。 缩水甘油醚类缩水甘油醚类环氧树脂是指分子中含缩水甘油醚的化合物，常见的主要有以下几种：双酚 A 型环氧树脂（简称 DGEBA 树脂）：是目前应用最广的环氧树脂，约占实际使用的环氧树脂中的 85%以上。双酚 F 型环氧树脂、双酚 S 型环氧树脂、氢化双酚 A 型环氧树脂、线性酚醛型环氧树脂 、脂肪族缩水甘油醚树脂、四溴双酚 A 环氧树脂。 缩水甘油酯类如邻苯二甲酸二缩水甘油酯。 缩水甘油胺类由多元胺与环氧氯丙烷反应而得。（2）非缩水甘油类环氧树脂
