聚苯乙烯工厂的可行性研究报告.doc

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1、第一章 总论1.2 可行性研究1.2.1 编制原则 1、应遵循满足市场需求原则：满足聚苯乙烯的市场需求，减轻进口依赖度。 2、遵循技术先进可靠原则：采用先进技术，节省投资，降低成本，减少能耗、物耗，提高企业效益 3、遵循可持续发展原则：为促进中国又好又快发展，化工厂应严格控制“三废”排放，重视工厂周围生态环境保护。 4、遵循装置“安全、稳定、长周期、满负荷、优质”运行原则 5、遵循实事求是的原则：对项目的要素进行认真的、全面的调查和详细的测算分析，做多方案的比较论证，为上级决策提供可靠的依据1.2.2 项目背景与意义 高抗冲聚苯乙烯又称接枝型高冲击强度聚苯乙烯，是由本体-悬浮聚合与本体聚合两种

2、方法制得。白色不透明珠状或颗粒。相对密度104-106热变形温度70-84。韧性好，耐冲击。耐油、耐水。吸水性(24h)010%-014%,电绝缘性好，体积电阻率1016m。溶于苯、甲苯、醋酸乙酯、二氯乙烷等有机溶剂。它是由苯乙烯单体与丁二烯橡胶共聚所制成的，具有更高的强度和较好的韧性。由于其高强度、高光泽、高刚性等性能,广泛应用于电子、家电、食品包装、建材、医疗器械、音像、玩具、线圈骨架、纺织用纱管等各个领域。特别是最近面世的高光泽产品能够部分替代ABS应用于高档电器,制品质量既能够满足用户需求,而生产成本又可大大降低。 然而目前，高抗冲聚苯乙烯市场面临如下问题 1、需求旺盛，消费增长速度惊

3、人，市场潜力大进入90年代以来，中国聚苯乙烯需求旺盛，消费量飞速增长。据预测，今后中国聚苯乙烯的需求量仍将平稳增长，2005年将达到317万330万吨，2010年将达到390万420万吨，市场前景相当乐观。 2、生产能力不足，进口依赖度大相对于旺盛的需求，中国聚苯乙烯的生产能力虽然增长很快，但仍远不能满足需求，不得不依靠大量进口。 3、外资企业是中国聚苯乙烯生产的重要力量在中国聚苯乙烯生产中，外资企业占有重要的地位。 4、电子电器是中国聚苯乙烯最重要的消费领域在发达国家，聚苯乙烯的主要消费领域是包装容器，约占总消费量的一半。 基于以上我们对苯乙烯的的特点以及市场需求的分析，我认为建设生产高抗冲

4、聚苯乙烯的工业装置是是可行的，并且是一个很有前景的项目。1.3 项目装置的组成及技术特点1.3.1 装置组成 本项目采用苯乙烯与聚丁二烯橡胶进行接枝共聚制备高抗冲聚苯乙烯，引用美国Fina公司的Fina工艺，聚合系统采用2个全混流立式预聚釜和4个活塞流卧式反应器串联操作，脱挥系统采用二级落条式脱挥器，把混合物中未反应的苯乙烯单体从熔融的聚苯乙烯中分离出来，最后得到粒状的高抗冲聚苯乙烯产品。所以主要涉及的装置有 预聚装置 聚合反应装置 分离装置 后处理装置1.3.2 技术特点 1、采用双官能团引发剂引发，有利于更精确地控制产品的分子量及其分布和HIPS聚合过程中橡胶粒径、橡胶的接枝，另外有利于提

5、高生产能 2、反应器结构简单，牌号切换时间短。反应系统由2个立式全返混预聚釜、4个平推流卧式反应器组成。在预聚釜中没有任何换热设备，有利于工艺控制。卧式反应器 也只是靠简单的导热油盘管来控制反应温度。因反应器的平卧设计，大大简化了反应器搅拌 器的结构。 3、采用二级脱挥和较低的冷凝温度、较高的真空度有利于获得残单含量较低的产品。 4、低聚物的除去采用分级冷凝或真空蒸馏的方法，以保证聚合反应特别是采用引发剂引发的反应稳定性以及获得较好的产品透明度和颜色。1.4 主要研究范围 本报告将主要对以下几个方面的可行性进行研究： 1、市场分析 2、生产规模和产品方案 3、工艺技术方案 4、主要原辅材料及动

6、力 5、选址概况 6、基础设施和公用工程 7、节能措施及方案 8、环境保护与劳动安全 9、工厂组织及定员 10、投资估算及资金筹措 11、财务评价 12、不确定性分析第二章 市场分析2.1 主要原料市场分析2.1.1 原料生产现状 聚苯乙烯的主要原料是苯乙烯，受下游产品需求旺盛的拉动，我国正处于苯乙烯的扩建、新建高潮，发展势头强劲。但就规模和能力来看，又不得不受到生产苯乙烯原料乙烯及苯的来源制约，因为乙烯和苯的产量我国也是短缺，因此，预计近几年，苯乙烯及下游主要产品，仍须保有一定量进口才能满足国内市场需求。下图为我国生产苯乙烯的主要厂家及生产能力表2-1 2009年我国苯乙烯主要生产厂家及生产

7、能力企业名称生产能力/(万吨/y)中海油与shell合资公司56.0上海赛科石化（中石化公司与BP合资）65.0天津大沽50江苏利士德化工公司42.0新疆独山子32.0盘锦乙烯22.5中石化齐鲁石化分公司20.0山东菏泽玉皇20.0中石油大庆石化公司19.02.1.2 原料市场需求 2009 年我国苯乙烯产能已达到486. 9 万t/ a从我国苯乙烯的发展现状来看，国内需求的持续强劲增长势头和产品供应的巨大缺口，是我国苯乙烯生产不断增长的原动力；同时受国内苯乙烯新建装置开工较晚、开工率较低以及对国内没有形成有效的供应的影响，使得我国的苯乙烯市场仍呈产不足需的现状。下表为过去几年苯乙烯产量、进口

8、量、出口量、表观消费量的对比情况：表2-2 03年09年我国苯乙烯生产、消费统计年份产量/万吨进口量/万吨出口量/万吨表观消费量/万吨2003年94.82266.060.610360.272004年104.00288.900.860392.042005年125.0281.201.250404.952006年218.0234.300.590451.712007年210.0310.150.016520.132008年246.0281.080.206526.872009年270.0364.590.792633.802.1.3 未来预测 20102015年间,国内还将有多套苯乙烯拟建、扩建计划,到20

9、15年新增能力约423万吨/年,达710万吨/年。预计到2015年,我国苯乙烯需求量将达 800950万吨 , 而当量需求量将达 10301150万吨。苯乙烯自给率将大幅提高, 缺口保持在100万吨左右。这也为我们产品的生产提供了足够多的、相对廉价的原材料。2.1.4原料价格走势 华东地区：华东苯乙烯市场开盘现货主流报价在12000-12050元/吨，买盘意向在11930-11950元/吨，商家操作心态观望。期货方面：11月底买盘11850元/吨，12月下报盘11700元/吨。华东苯乙烯市场现货收盘11950-12000元/吨，较昨日跌50元。市场看空氛围明显，卖盘活跃，但买盘杀跌，成交重心下

10、滑。 华南市场：华南苯乙烯市场开盘国产货报价12350-12400元/吨（送到），进口货报盘12350-12400元/吨（自提）。市场商谈气氛安静，交投稀疏。华南苯乙烯市场收盘在12350-12400元/吨（送到），持平昨日。炼厂指导价下调，市场商谈重心偏低，小单成交为主。 市场走势：苯乙烯市场行情以弱势下滑走势为主，成交气氛欠佳。华东市场商谈跌破12000元/吨关口，由于后市操作看跌，卖盘气氛积极，其商谈顺势下滑，但买盘气氛难有跟进，成交气氛清淡；华南市场商谈气氛较为清淡，受主流市场跌势及炼厂指导价下调影响，市场心态承压，场内买盘气氛有限，小单商谈为主。预计，近期苯乙烯市场行情难有上行空间。

11、 下图为国内苯乙烯近期价格的走势图图2-1 国内苯乙烯市场价格走势图 2.2 产品市场分析2.2.1 产品生产现状 截至2009年4月国内有PS生产企业近100家，大部分产能不足3万吨/年，而且国内聚苯乙烯生产产品在性能和质量方面还存在很多的问题。除外资及合资企业产品外，国内厂商的产品多数不能满足电子行业等用户对产品性能和质量的要求，难以进入这个庞大的市场。在聚苯乙烯需求量最大的电子/电器行业中，进口产品占绝对优势，国产树脂只有少量应用，而且只能用于低档产品。国内知名电器制造商为了保证其产品质量，全部使用进口原料或外资合资企业的产品，连用于防震外包装的发泡聚苯乙烯也通常使用进口产品或合资企业的

12、产品。 较具规模的PS生产企业共有15家。我国PS生产企业多集中在华南地区，该地区PS产能约占国内总产能的78.7，其他为华南占16.4%、华北占2.6%、东北占2.3%。2008年我国PS产能为566万吨/年。 2009年在国际原油及苯乙烯价格一路走高的影响下，我国PS价格也被拉升，但依然无法改变企业利润微薄的状况。国内产品竞争力不足，国内主要PS生产企业近40家，其中年产量较高的有扬子巴斯夫、镇江奇美、上海赛科、宁波台塑、江苏莱顿。目前，镇江奇美、雪佛龙、扬子巴斯夫等几家含有外资成分的PS生产企业技术较为先进，产品品质在国内同行中处于较高水平。国内的PS生产企业多集中在华南地区，因生产成本

13、低廉，加上地理位置处于下游制品集中地，形成一定的规模。 表2-3 2009年我国主要PS生产企业及其产能统计序号生产企业07年PS装置产能备 注1镇江奇美36透苯、改苯各四条2广州石化53北京燕山石油化工有限公司104抚顺石油化工塑料厂45湛江新中美化工有限公司106ATOFINA三水107张家港雪佛龙化工公司128斯泰隆化工129扬子巴斯夫苯乙烯系列有限公司1810海洋集团泉州海洋12更名爱思开11大庆石化公司2.512盘锦乙烯有限责任公司413无锡伟达1014宁波台塑2007年10月投产15上海赛科3016汕头爱思开1517江苏莱顿20 从表中可以看出，我国聚苯乙烯生产厂家最大的是镇江奇美

14、化工公司，其生产能力达到了36万吨/年，上海赛科也达到了年产30万吨聚苯乙烯的能力，另外，宁波台塑和扬子巴斯夫苯乙烯系列有限公司江苏莱顿宝福塑料化公司生产能力也处于领先地位。2.2.2 产品市场需求 近年来我国聚苯乙烯的产量在不断扩大，出现这这样一个问题：世界市场需求处于低下水平，而中国消费在持续增长。近年随着国民经济的较快增长，电子电器、包装、建筑及日用品等产品需求大幅增长，从而拉动聚苯乙烯消费量跳跃式上升。据不完全统计，20032008年我国PS产量年均增长29.5，表观消费量增长率为14.3，进口量逐年下降，自给率逐年上升。见表2-4表2-4 20042009年我国聚苯乙烯生产和消费统计

15、年份产量/万吨进口量/万吨出口量/万吨表观消费量/万吨2004年202.9156.33.3355.92005年268.6142.212.6398.22006年292.1131.918.8405.22007年389.5132.330.0491.82008年475.2115.132.3558.02009年482.0118.527.5573.0 从上表我们可以看出，我国聚苯乙烯的产量在逐年上涨，进口量在逐年下降，出口量又在有条不紊的增长中，国内市场需求在逐年增长，人们对聚苯乙烯产品的需求仍然处于供不应求的现状下，我国应该在开展先进生产技术的前提下，加强对聚苯乙烯工厂的建设。从这一点也可以说明我们工厂

16、的建设是具有重大意义的。2.2.3 产品未来预测 未来几年，国内的聚苯乙烯消费需求会继续增长，中国仍将是世界最大的PS进口国。预计未来35年，我国PS产量将达到600万吨/年，进口量将降低到不足100万吨/年。产品质量将提高一个档次，应用领域也将更加广泛、更加先进。第三章 产品方案与生产规模3.1 产品质量标准 高抗冲聚苯乙烯执行QB/T 1869-1993，生产牌号HIPSA，耐冲击性能优良，低温下更适用，在电讯、仪表、轻工、家用电器外壳、各种工业、文教用品、日用品等表3-1 高抗冲聚苯乙烯性能表项目HIPS-A外观白色冲击强度（缺口）/kJ/m210静弯曲强度/MPa60热变形温度/70熔

17、体流动速率/(g/10min)0.43.2 产品方案和生产规模 本设计采用苯乙烯和聚丁二烯橡胶为原料，引发剂采用DP275B，用乙苯和矿物油溶解。抗氧剂以及链转移剂等助剂用循环液分散成悬浮液，在反应器的末尾部分加入。 根据市场需求，企业基础，投资条件，经济批量产品延伸条件等因素综合考虑，本着经济合理的原则，拟定生产规模10万吨/年，年成产时间8400小时第四章 过程设计4.1 工艺技术方案分析4.1.1 高抗冲聚苯乙烯制备方案比较 通过接枝共聚的方法，在通用聚苯乙烯（GPPS）中掺入少量弹性体改性后生产出来的高抗冲聚苯乙烯（HIPS），既保留了聚苯乙烯的易加工等特点又具有一定的抗冲击性能，在电

18、子、家电等行业得到了广泛的应用，经过几十年的发展其性能不断得到改善和提高，个别改性产品其性能已可与ABS相媲美，故进一步拓宽了其应用领域。 理论上讲，高抗冲聚苯乙烯的接枝共聚可由乳液法、悬浮法和本体法生产，但实际的工业生产一般采用悬浮法和连续本体法其中： 本体共聚：是通过橡胶粒子、苯乙烯单体、引发剂以及微量其他助剂的形成的聚合体系，制备得到聚苯乙烯熔体，最后经过拉伸、切粒得到颗粒。采用本体聚合使聚乙烯与橡胶之间形成共价键接枝，增强二者之间的相容性。使得橡胶相和PS相之间的相互作用增强，相间的化学键增多，相界面间的结合能增强，从而改善了改性效果，使得HIPS材料的冲击强度等物性得到提高。此外，采

19、用本体共聚保证了橡胶相粒子在PS中能够均匀分散。在一定剪切应力作用下，橡胶相粒子的大小也得到了控制。 悬浮共聚聚合：用悬浮聚合的方法直接制备粒状的高抗冲聚苯乙烯。原料方面除橡胶粒子、单体、引发剂等还需加入去离子水，悬浮剂（聚乙烯醇），将原料进行预聚合，达到粘度要求后，即具备悬浮聚合的条件，通过重力送入悬浮聚合反应器进行反应，流出物料经冷却、洗涤、脱水、干燥后得到颗粒状产物，整个过程采用间歇操作。 二十世纪八十年代以后，由于本体法的发展已较成熟，相对于悬浮法具有工艺流程简单、易操作、能耗低、污染少和产品质量好等优点，并且随着连续本体法对工程放大过程中的传质、传热等问题的解决，连续本体聚合工艺日臻

20、完善，优势更加明显，悬浮法已渐趋淘汰，今天大的生产装置几乎全都采用连续本体法。通过分析在生活、生产中的重要性，另外对比了的多种制备方法，综合考虑经济、技术、安全等因素，本此生产采用本体接枝共聚法制备高抗冲聚苯乙烯。4.1.2 现存的工艺方案比较 现世界上较有代表性的高抗冲聚苯乙烯生产技术有美国的Dow,Fina(原Consden),Chervon(原Gulf Oil)和德国BASF和日本TEC-MTC等工艺 Dow工艺 美国的DOW公司早于30年代就开发出聚苯乙烯的生产技术，经过60多年的发展，对PS的聚合工艺作了大量的改进和发展，是世界四大PS生产商之一，在PS的生产领域至今一直保持领先的地

21、位。1989年燕山石化引进其技术建设了5万吨/年的装置，2002年DOW自己在张家港采用最先进的技术建设了12万吨/年的装置。 其工艺特点主要有： (1) 采用双官能团的引发剂引发，加少量乙苯作为循环溶剂。 (2) 聚合系统包括3个串联的立式活塞流反应器、一个与一级反应器并联的平行反应器。其反应器均为满釜操作，物料输送动力主要靠进料泵提供，各个反应器间没有聚合物泵靠压差传送。上述设备均为Dow公司的专有技术。其立式反应器结构较为先进，带有外夹套,109层扇形状内盘管，分为3个温度控制区，每层内盘管间配有一层三桨平叶搅拌器，可有效地通过导热油循环带走反应热并提供生产HIPS所需的搅拌剪切能力。平

22、行反应器用于生产该公司新开发的、可部分替代ABS树脂的HIPS产品;Dow 工艺的最终转化率可达80%-85%。 (3) 采用翅板式脱挥预热器和单级脱挥器及二级冷凝，第二级冷凝采用乙二醇作冷剂 (4) 对于去除聚合副反应所产生的低聚物，该工艺采用将脱挥器出来的未反应组分通过二级冷凝的方式在第一级冷凝器中除去高沸点组分(低聚物);无需采用真空蒸馏提纯的方法。排出的低聚物作为燃料回收利用。 (5) 设备材质方面除真空及循环系统、脱挥系统和添加剂系统为不锈钢外，反应器等均为碳钢。图4-1 Dow化学公司本体HIPS生产流程图Fina工艺 美国Fi na公司的工艺为原Cosden工艺。Fina公司与E

23、LF-ATO公司合并后成立的阿托菲纳公司已成为世界上四大PS生产商之一。Fina工艺是世界上转让最多的商业化PS工艺，也是我国厂家引进最多的工艺，先后有抚顺石化、汕头海洋、湛江新中美和盘锦乙烯等公司。但上述厂家所引进的均不是Fina公司最先进的技术，其中湛江新中美所引进的工艺为Fina公司典型商业化工艺。该商业化工艺特点主要有: (1) 采用热引发，加少量的乙苯作为溶剂。 (2) 聚合系统采用1个全混流立式预聚釜和3个活塞流卧式反应器串联操作。预聚釜为非满釜、微负压操作，搅拌器形式为折叶式，依靠冷进料和苯乙烯及乙苯的蒸发带走反应热。其卧式反应器为Fina公司专有技术。该反应器结构带有外部夹套和

24、72组阿基米德螺旋线内盘管，每两组内盘管中间有一层双桨平叶式搅拌器，共有36组桨叶;反应热可通过反应器的导热油循环带走;反应器之间采用泵送，各后级反应器均有物料回流至前级反应器以保持卧式反应器的满釜操作。最终转化率一般控制在75%以下。 (3) 脱挥系统采用二级落条式脱挥器，产品的最终残单含量可控制在700 Wg/g以下。 (4) 真空及循环系统没有除低聚物的配置。循环液定期排除以降低循环液中的杂质。 (5) 设备材质全部为碳钢，因此其生产线的投资相对较省 90年代初，在转让上述工艺时，Fina公司本土就已开发了新一代的工艺，其设备单线能力可达136 kt/a,该新工艺采用双官能团引发剂引发，

25、聚合系统采用二级全混流立式预聚釜和四级活塞流卧式反应器的配置，循环系统配有吸附除去副反应产物和低聚物的装置。 图4-2 Fina工艺本体HIPS生产流程图Chervon工艺 美国Ch ervon公司的工艺是在Gufl oil公司的工艺上发展起来的，而Gulf Oil工艺则来源于原UCC工艺。经多年的发展，Chervon工艺也已成为一种较有代表性的工艺。该公司已于2000年在我国张家港独资建成100 kt/a的玲装置。其工艺特点主要有: (1) 采用引发剂引发，加少量甲苯作为循环溶剂。 (2) 聚合系统HIPS的生产采用一个带折叶式搅拌器的全混流反应器和3个串联的带螺带式搅拌器的近似全混流的反应

26、器操作。另外，还有一个管式的绝热后反应器，有利于提高最终转化率和降低脱挥预热温度。聚合反应热的排出依靠苯乙烯和甲苯的蒸发带走，各反应器顶部均配有回流冷凝器。该工艺主要靠控制多个反应器的液位和温度来控制产品的分子量及分布，最终转化率可达85%, (3) 脱挥系统采用二级脱挥器，在第二级脱挥器人口管线可加人软水辅助脱挥，最终产品的残单含量低达300 g/g。 (4) 真空及循环系统配有循环液的真空蒸馏提纯装置，可有效除去循环液中的低聚物，排出的低聚物作为燃料回收利用。另外，进料系统配有可除去苯乙烯中的阻聚剂TBC的吸附塔。 (5) 设备材质与物料直接接触的全部为不锈钢。BASF工艺 德国BA SF

27、公司的前身I.G.公司是世界最早的PS发明者。经过多年发展,BASF公司已成为 当今世界四大PS生产商之一，其工艺亦相当成熟且有独到之处。1998年，BASF公司与扬子石油化工公司合资采用BASF工艺建成了100 kt/a的PS装置,HIPS的生产主要特点有: （1）采用引发剂引发，加少量乙苯作为循环溶剂。 (2) HIPS的生产包括两级立式全混流预聚釜和两级立式活塞流反应器，一级预聚釜搅拌器为折叶式，二级预聚釜搅拌器为锚式，后两级反应器结构与Dow工艺类似。一级预聚釜直接安装在二级预聚釜的上面，其余反应器间配有聚合物泵。预聚釜为微负压、非满釜操作，反应热通过冷进料和苯乙烯及乙苯的蒸发冷凝散去

28、;后二级反应器为满釜操作，反应热通过内盘管的导热油循环带走。其最终转化率可达85%. (3) 脱挥系统GPPS采用二级脱挥器，每个脱挥器均有一套独立的真空系统;HIPS采用单级脱挥器。GPPS产品的残单含量可控制在200 g/g以下。 (4) 真空及循环系统配有循环液的真空蒸馏提纯装置，从脱挥器出来的蒸汽部分被喷淋冷却下来进行提纯，除去循环液中的低聚物。 (5) 立式活塞流反应器材质为碳钢。其他(如预聚釜、脱挥器)为不锈钢TEC-MTC工艺 日本T E C-MTC工艺也是我国引进较多的PS工艺，兰州石化和齐鲁石化等公司都引进其工艺。兰州石化引进时间较早为旧工艺，齐鲁石化引进的为较新的工艺。其工

29、艺特点主要有: (1 )一般采用热引发，高光泽HIPS的生产才用引发剂引发，加少量乙苯为溶剂。 (2) 聚合系统采用2台全混流立式釜和3台活塞流塔式反应器串联组成，其中一台全混流立式釜不作预聚釜，只在生产高分子产品时使用。釜式反应器由外夹套、导流筒和盘管组成，其搅拌器上部为双螺带、下部为涡轮式;塔式反应器由3个带双螺带式搅拌器的混合室和2个换热器组成;反应器之间还设置了3个中间冷却器。上述多个反应器均为满釜操作，反应器间的物料输送靠反应器之间的压差来实现。其聚合最终转化率可达80%, (3) 脱挥系统采用两级脱挥，产品的残单含量可控制在400 g/g眺以下。 (4) 真空及循环系统设有循环液的

30、真空蒸馏提纯装置，二级脱挥器冷凝下来的冷凝液送去提纯装置除去循环液中的低聚物，低聚物回收作为燃料。 (5) 设备材质全部为不锈钢。图4-3 TEC-MTC工艺本体HIPS生产流程图 另外，镇江奇美、汕头海洋和中油三水等公司都是通过引进上述厂家的工艺，在加以改进的基础上发展自己的专有技术。其工艺流程与上述工艺相似，主要不同点在工艺配方和控制参数上4.1.3 聚合工艺方案的比较表4-1 五种工艺方案的技术比较项目Dow工艺Fina工艺Chervon工艺BASF工艺TEC-MTC工艺引发条件引发剂引发引发剂/热引发引发剂引发引发剂引发热引发/引发剂引发反应器类型立式活塞流卧式活塞流全混流立式活塞流全

31、混流立式和活塞流塔式搅拌器类型三桨平叶搅拌器双桨平叶式搅拌器折叶式和螺带式搅拌器折叶式和锚式搅拌器双螺带、涡轮式混合搅拌器反应器操作满釜操作满釜操作 满釜操作满釜操作满釜操作循环溶剂乙苯乙苯甲苯乙苯乙苯聚合反应热的排放方式导热油循环带走导热油循环带走排出依靠苯乙烯和甲苯的蒸发带走导热油循环带走夹套盘管循环带走脱挥方式脱挥预热器和单级脱挥器及二级冷凝二级落条式脱挥器二级脱挥器及软水辅助单级脱挥器两级脱挥转化率85%75%85%85%80%4.1.4 聚合工艺方案的选择 通过几种方案的比较，并综合考虑经济效益、产业竞争、产品质量、节能、环保以及专利引进许可等几方面后，本次生产采用美国Fina公司本

32、土开发的新一代的工艺。4.2 工艺流程框图 初步选定工艺流程：配料，预聚合，聚合反应，脱挥，造粒等主要工序，还有辅助系统包括真空系统和循环系统。下图为工艺流程框图循环储罐进料储罐橡胶溶解罐产品造粒系统脱挥系统第四卧式反应器第三卧式反应器第二卧式反应器第一卧式反应器预计反应器预计反应器苯乙烯橡胶 计量装置过滤器计量装置真空系统图4-4 工艺流程框图 工艺流程说明： 流程综述： 1、配料工序 苯乙烯、乙苯及抗氧剂等助剂定量加入橡胶溶解罐中，经计量的聚丁二烯橡胶用切胶机切成5-l0mm的小块并加入橡胶溶解罐，在一定温度及搅拌条件下，橡胶充分溶解，形成了清澈透明的橡胶溶液，经过滤后进入进料贮罐。橡胶溶

33、解操作是间断进行的。 2、聚合工序 橡胶溶液从进料罐连续地用泵经预热器预热后送入预聚合反应器，装料系数80。预聚合反应器为立式釜，内有三层透平叶轮组成的搅拌器。预聚合温度控制在120左右，反应压力为50kPa(绝)左右，预聚合反应器中物料的停留时间约为4 h。橡胶溶液和副线进料首先在预聚合反应器中进行初步聚合，完成相反转，达到25-35的转化率后，送往下一级反应器继续进行反应。由夹套冷却和苯乙烯一乙苯的气化带走反应热，反应温度和压力进行串级调节。 来自预聚合反应器的物料由釜下的齿轮泵送入聚合反应器。 此聚合反应器是一种活塞流卧式反应器，该反应器结构带有外部夹套和72组阿基米德螺旋线内盘管，每两

34、组内盘管中间有一层双桨平叶式搅拌器，共有36组桨叶。聚合反应温度约160，聚合转化率约75，通过控制其搅拌速度、反应温度和出料速度，可控制物料在反应系统内的停留时间，并使物料达到预定的转化率。各后级反应器均有物料回流至前级反应器以保持卧式反应器的满釜操作，反应热由夹套和冷却盘管散热。物料在聚合反应器中的停留时间约为1 h，达到预期转化率的物料通过齿轮泵并经加热器加热后送往脱挥工序。 3、后处理工序 从反应系统排出的高粘度聚合物熔融物经过加热器升温达230后，进入具有一定温度和真空度的脱挥系统，脱挥系统采用二级落条式脱挥器，去除未反应的苯乙烯、乙苯等挥发性物质。产品的最终残单含量可控制在700

35、g/g以下。脱挥后的熔融聚合物由能输送高粘度物料的齿轮泵压至带电加热器与热油加热夹套的模头挤出拉条，束条经水浴冷却，再经热风吹干表面水后，被切粒机切成圆柱形颗粒。料粒经过振动筛后，风送至产品料仓。 脱挥出来的苯乙烯和乙苯经冷凝回收后，再次送入预聚合反应器作为副线进料。此外，在循环系统中还配有吸附除去副反应产物和低聚物的装置，确保了循环进料的纯度。 以上三个工序是生产高抗冲聚苯乙烯的基本步骤，原料通过上述工序最终得到性能优异的高抗冲聚苯乙烯的粒料。第五章 主要原辅材料 本次生产产品高抗冲聚苯乙烯由苯乙烯和聚丁二烯橡胶本体接枝共聚而成，采用热引发的方式引发，用乙苯和矿物油溶解，另外添加一些助剂如抗

36、氧剂，着色剂等来提高产品的性能。5.1 主要原料5.1.1 苯乙烯 苯乙烯单体是聚苯乙烯工艺中最核心的原料，对于在反应器中生产低挥发分含量的聚合物，单体的纯度是非常重要的。经过搜索、调查、分析找出以下几个厂家：燕山石化公司 11900元/吨 合格 天津大沽公司 11900元/吨 合格齐鲁石化公司 11700元/吨 合格兰州石化公司（兰州汇丰） 11500元/吨 合格抚顺石化公司 11700元/吨 合格锦西石化公司 11700元/吨 合格锦州石化公司 11700元/吨 合格 综合从原料成本费用，交通运输费用，地理优势等方面考虑，结合近期苯乙烯的价格走势，选择抚顺石化公司作为苯乙烯原料供应商，一次

37、性购买并自行储存。 原料苯乙烯价格：11700元/吨左右 原料苯乙烯含量：纯度,%（m/m）:99.7；聚合物,%（m/m）:10 运输方式：小开口钢桶；薄钢板桶或镀锡薄钢板桶（罐）外花格箱；安瓿瓶外普通木箱；螺纹口玻璃瓶、铁盖压口玻璃瓶、塑料瓶或金属桶（罐）外普通木箱；螺纹口玻璃瓶、塑料瓶或镀锡薄钢板桶（罐）外满底板花格箱、纤维板箱或胶合板箱。铁路运输。 储存方式：考虑到苯乙烯贮存时应控制的诸多因素中，温度是最重要的。温度升高，聚合物产生的速度明显加快，阻聚剂消耗也明显增加，苯乙烯的贮存时间大大缩短。因此我们采用以下方式对苯乙烯进行储存： （1）对苯乙烯储罐和管线外加保冷层。储罐及管线保冷采

38、用聚氨酯泡沫保冷材料，高温季节，优化生产工艺，合理控制储罐温度，夏季对苯乙烯制冷实行动态控制，当储存温度大于15时，开启制冷机组制冷，保证苯乙烯储存温度始终控制在10之内。 （2）储罐内壁涂阻聚涂层，主要作用是提高储罐顶部、罐壁的表面光滑度，减少凝液滞留和聚合物积累。 （3）为避免管线内部聚合物超标和堵线，苯乙烯的储存应力求工艺简单、流程短、实现全流程循环置换，避免死流程及“盲肠”的存在。一是对储罐上开孔部位，特别是呼吸阀、检尺孔部位要定期检查，防止因聚合造成堵塞；二是优化工艺操作，尽量保持罐内收料在高液位状态，付料时液位要满足正常制冷需要，并适当加快周转频次，以减少苯乙烯蒸汽空间的存在或聚合

39、物的生成；三是按规定对管线内物料进行循环，避免管线内物料温度升高而聚合。 （4）采用氮封系统。氮封要以空气饱和苯乙烯为条件，在设计过程中配置在线检测氮气、氧气含量（避免使气相中氧含量增加至8）。储罐设有微压自力式调节阀，自动调节、控制氮气流量，保证储罐内部气相空间压力稳定在490l470Pa，并定期进行工艺循环。5.1.2 聚丁二烯橡胶 聚苯乙烯增韧用橡胶最初选用天然橡胶(NR)，其后用丁苯橡胶(SBR)，亦有用不同胶种并用料制备HIPS的报道，但是高顺式和低顺式聚丁二烯橡胶(PBR)是当前用于制备HIPS的主要胶种。橡胶的结构、粘度大小等对HIPS的性能影响甚大。天然橡胶与PS不相容，致使相

40、界面间结合能较低，两相间存在着宏观剥离现象，其冲击强度增加甚微。丁苯橡胶由于其结构上存在大苯环，位阻大，柔顺性差，导致用丁苯橡胶生产的HIPS冲击性能和韧性较差，且SBR的玻璃化温度较PBR高，其低温下的冲击强度较差。自60年代以后，丁苯橡胶在PS改性方面的应用被聚丁二烯橡胶所取代。 这其中，低顺式和高顺式聚丁二烯橡胶均可用于制备HIPS，目前，国内外实现工业化生产的HIPS 专用聚丁二烯橡胶大部分都是锂系LCBR 和钴系高顺式聚丁二烯橡胶。镍系高顺式聚丁二烯橡胶仅有日本JSR 的BR02 系列和中国燕山石化的BR9004 系列。 橡胶中的乙烯基含量是影响接枝反应的重要因素。乙烯基含量高，接枝

41、率高，对提高两相间的结合能有利，进而有利于提高改性效果。因此，制备HIPS 首选LCBR，理想的LCBR 在色浅、凝胶含量低的同时，还具有5 % 苯乙烯溶液粘度（简称SV）较低、有一定的支化度等特点。用于HI PS生产时橡胶的支化度影响橡胶的溶液粘度，进而影响HIPS 生产中发生相转变时的体系粘度。橡胶的支化度小使橡胶的溶液粘度大，相转变时的体系粘度大。HIPS 中橡胶相微粒直径大，产品的抗冲击强度大，光泽性降低。但是产品中橡胶相微粒过大时，反而会降低产品的抗冲击强度。所以，根据HIPS 产品不同的性能要求，应选择不同溶液粘度的橡胶。 而高顺式聚丁二烯橡胶的弹性及耐低温性好，有利于提高HI P

42、S 在低温下的抗冲击性。但相应的制备高顺式聚丁二烯橡胶的要求也比较高。 目前国内生产HIPS专用的顺丁橡胶牌号较少，产量低，质量不稳定，更多的是采用国产高顺式聚丁二烯橡胶，下图为各生产顺丁橡胶厂家最新报价 齐鲁石化公司 出厂价 BR9000 13300 元/吨 山东 燕山石化公司 出厂价 BR9000 13220 元/吨 北京上海雪标进口有限公司 经销价 BR9000 13300元/吨 无锡三致石油化工有限公司 经销价 BR9000 13300元/吨 天津浙江正大橡胶有限公司 经销价 BR9000 12800元/吨 浙江富海力庆化工有限公司 经销价 BR9000 13100元/吨 新疆钟楼化工

43、塑料有限公司 经销价 BR9000 13000元/吨 福建 通过对各个厂家的报价，结合考虑产品运输问题，选择采用北京燕山石化公司的产品 价格：13220元/吨 牌号：BR9000 运输方式：采用汽车运输。在运输过程中，不得曝晒在阳光下，不能混入杂物；不得与易燃品、油污品等堆放在一起。运输车厢应保持清洁，避免包装破损和杂物混入，敞车运输要盖防雨布。 储存方式：应存放在干燥、通风、清洁和温度不高于室温的仓库中。贮存时应避免污染、雨淋、水浸和太阳光直射。5.2 主要辅料5.2.1 乙苯 作为反应过程的循环溶剂，乙苯蒸气压比苯乙烯低，在相同条件下，蒸发速度较快，蒸发过程能带走反应热，而且乙苯作为溶剂又

44、能对聚合物熔体起稀释作用，降低聚合物的粘度，改善体系的传热状况，尤其是乙苯易电离出氢离子，具有活性的大分子与氢结合后失活，终止反应，因此乙苯能有效地控制反应速度，具有调节聚合物分子量的作用。由于这一点，在HIPS生产过程中，常向系统加入一定量的乙苯，以使反应的温度和反应速度易于控制。 综合考虑地区因素，选择辽阳鼎鑫化工有限公司的产品。 来源：辽阳鼎鑫化工有限公司 价格：5000元/吨（左右） 产品等级：优级品产地/产商石化企业含量99.5（） 运输方式：采用汽运的方式，运输时运输车辆应配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。夏季最好早晚运输。运输时所用的槽（罐）车应有接地链，槽内可设孔隔板以减少震荡产生静电。严禁