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基于溶液聚合方法的聚甲基丙烯酸甲酯生产工艺设计

摘要

近些年来,随着国际PMMA产品特点和功能的逐步提升,和复合材料的不断发展，使得PMMA在医疗、光显等的使用范围也得到了增大,因此市场上对PMMA的需求也得到了扩增。依据《石化和化学工业发展规划(2016-2020)》,代表了高端石油化工行业的原材料聚甲基丙烯酸甲酯在国内市场上的需求表现出了出飞快上涨的趋势。依据近期的市场上的调查显示：在2019年,我国的聚甲基丙烯酸甲酯年产率仅有85万吨,显然我国的产能不足,我国市场上大概有着40％的聚甲基丙烯酸甲酯的需求是要依靠外国的进口，而且进口到我国的聚甲基丙烯酸甲酯大都是一些技术含量比较高的、附加值也比较高的，我国的产品大都是一些中低端的。因此，我国聚甲基丙烯酸甲酯产业构造十分的不合理，以后还需要不断地优化，且有着十分大的市场。

在本工艺技术中，聚合单体为甲基丙烯酸甲酯，所使用的溶剂的是乙酸乙酯简称为EA，使用的引发剂为偶氮二异丁腈即AIBN，本设计使用的聚合方式是溶液聚合。此方法有几个优点粘度不高，传质简单、传热方便，反应速率也比较容易控制，也没有水污染问题，适合应用于大规模的连续化的生产。

目录

TOC\o1-3\h\z\u第1章 总论 6

1.1 项目概述 6

1.2 本项目主要产品基本信息 6

1.2.1 本设计的主要产品基本信息 6

1.2.2 原料与耗材性质 8

第2章 工艺设计方案 9

2.1 聚甲基丙烯酸甲酯生产方法的确定 9

2.1.1 本体聚合 9

2.1.2 悬浮聚合法 9

2.1.3 溶液聚合法 10

2.2 聚甲基丙烯酸甲酯的聚合机理 11

2.2.1 链引发 11

2.2.2 链增长 12

2.2.3 链终止 12

2.3 基于ASPEN模拟工艺流程详述 13

2.3.1 单体纯化工段 13

2.3.2 MMA聚合工段 13

2.3.3 PMMA分离纯化工段 13

2.3.4 分离回收工段 14

第3章 物料衡算 16

3.1 物料衡算简介 16

3.2 单体纯化工段物料衡算 16

3.3 MMA聚合工段物料衡算 16

3.4 PMMA分离纯化工段物料衡算 17

3.5 分离回收工段 17

第4章 能量衡算 19

4.1 能量衡算简介 19

4.2 单体纯化工段能量衡算 19

4.3 MMA聚合工段能量衡算 20

4.4 PMMA分离纯化工段能量衡算 20

4.5 分离回收工段 21

第5章 设备选型及一览表 23

5.1 MMA聚合反应器设计 23

5.1.1 反应器内原料组成（Aspen数据） 23

5.1.2 反应器类型选择 23

5.1.3 反应釜体积的计算 24

5.1.4 长径比的确定 25

5.1.5 筒体壁厚计算 25

5.1.6 封头厚度计算 26

5.2 泵设备设计选型 26

5.2.1 输送设备泵选型举例 26

5.2.2 计算进出口的直径 26

5.2.3 计算泵所需要的扬程 27

5.2.4 泵的选型 27

5.3 塔设备设计选型 27

5.3.1 进出料物料 28

5.3.2 aspen模拟 28

5.4 换热器设计选型 31

5.4.1 计算换热器的规格 32

5.4.2 换热器的选择 33

第6章 三废排放与处理 34

6.1 厂区用水与废水 34

6.1.1 给水系统 34

6.1.2 排水系统 34

6.1.3 废水产生与处理 34

6.2 废气处理 34

6.3 废物处理 35

6.4 清洁生产 35

总论

项目概述

本课题所制备的是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），是甲基丙烯酸甲酯用溶液聚合、本体聚合、悬浮聚合等方式进行工业化的生产。悬浮聚合工艺一般应用于小规模的工业生产，而大规模连续化的生产大部分都是采用了本体和溶液聚合的方式进行的。本课题应用溶液聚合的方法去制造聚甲基丙烯酸甲酯。用此方法去生产聚甲基丙烯酸甲酯与悬浮、本体的方法比较来看，溶液聚合的生产工艺效率比较高、可以连续化的生产、生产的设备也比较紧凑、生产的工艺流程相比较而言更加的简单等优点，溶液聚合工艺的产品的特点：透明度高、分子量均一等。

本项目主要产品基本信息

本设计的主要产品为聚甲基丙烯酸甲酯，每年计划生产量为30万吨，聚合单体为甲基丙烯酸甲酯，使用乙酸乙酯（EA）当溶剂，引发剂用的是的是偶氮二异丁腈（AIBN），本设计使用的聚合方