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 Abstract ......................................................................................................................... II 第一章 概述.................................................................................................................. 1
1.1聚丙烯酸钠....................................................................................................... 1 1.2悬浮聚合........................................................................................................... 2 1.3 间歇操作简介.................................................................................................. 4 第二章 工艺流程.......................................................................................................... 6 第三章 主要原料简介.................................................................................................. 8
3.1 丙烯酸.............................................................................................................. 8 3.2 氢氧化钠.......................................................................................................... 8 3.3 庚烷.................................................................................................................. 8 3.4 Span 60.............................................................................................................. 9 3.5 过硫酸钾.......................................................................................................... 9 第四章 年产5950吨聚丙烯酸钠悬浮聚合间歇操作工艺的设计.......................... 10
4.1工艺流程的分析............................................................................................. 10 4.2聚合物合成工艺的物料衡算......................................................................... 12 4.3反应器设计..................................................................................................... 18 第五章 车间设备布置设计........................................................................................ 21
5.1 车间设备布置的原则.................................................................................... 21 5.2 车间设备布置................................................................................................ 22 第六章 环境保护、劳动安全与工业卫生................................ 23
6.1环境保护......................................................................................................... 23
6.2劳动安全、工业卫生与消防......................................................................... 24 总 结............................................................................................................................ 25 致 谢............................................................................................................................ 26 参考文献...................................................................................................................... 27 附 录............................................................................................................................ 28
i
武汉工程大学邮电与信息工程学院课程设计说明书
摘 要
本次课程设计是利用单体丙烯酸钠在一定条件下，采用反相悬浮聚合原理合成聚丙烯酸钠。本次课程设计的任务是年产5950吨聚丙烯酸钠悬浮聚合间歇操作工艺的设计。其中主要简述了以丙烯酸和氢氧化钠聚合性单体为主要成分，在疏水性溶剂正庚烷中经反相悬浮聚合，制备高吸水性聚丙烯酸钠。还介绍了聚丙烯酸钠的性质、特性、用途和使用举例以及悬浮聚合的机理、体系和生产工艺，间歇操作的特点及主要原料。本次课程设计只对聚合反应的工序做物料衡算及核算各个过程物料是否守恒，同时也对聚合反应器的类型、反应器体积和外形尺寸，及搅拌器的类型做了相应的计算和设计，并简述了车间布置设计以及关于环境保护、劳动安全和工业卫生等方面的内容，最后绘制了生产工艺流程CAD图，生产布置车间图。
关键词：聚丙烯酸钠；丙烯酸；悬浮聚合；间歇操作；生产流程
I
武汉工程大学邮电与信息工程学院课程设计说明书
Abstract
The curriculum design task is an annual output of 5950 tons of sodium polyacrylate suspension polymerization intermittent operation process design with acrylic acid and sodium acrylate monomers polymerized for main ingredients, in hydrophobic solvent n-heptane we reversed phase suspension polymerization, preparation of superabsorbent sodium polyacrylate which mainly introduces the properties of sodium polyacrylate use and use for example, suspension polymerization mechanism system and production process, intermittent operation characteristics of the course design of the only to the polymerization reaction process do material balance, the checking whether each process material conservation, and draw the production process CAD drawing, production workshop layout.
Keywords: Sodium polyacrylate ；polycyclic acid ；suspension-polymerization ；intermittent
operation ；work flow
II
武汉工程大学邮电与信息工程学院课程设计说明书
第一章 概述
1.1聚丙烯酸钠
1.1.1聚丙烯酸钠简介
聚丙烯酸钠是一种新型功能高分子材料和重要化工产品，固态产品为白色(或浅黄色)块状或粉末，液态产品为无色(或淡黄色)粘稠液体。溶解于冷水、温水、甘油、丙二醇等介质中，对温度变化稳定，具有固定金属离子的作用，能阻止金属离子对产品的消极作用，是一种具有多种特殊性能的表面活性剂。其用途非常广泛，可分为工业用和食品添加剂用两大类。如工业上用作沉降絮凝剂、胶乳增稠剂、纸张增强剂、混凝土增强剂、合成纤维的改性剂等，食品加工方面可作蛋白回收剂、面食品的增弹剂、食品保鲜剂等。还用作饲料添加剂、土壤改良剂、硬水软化剂、颜料分散剂、化妆品添加剂、药品外膜、涂料等。
1.1.2聚丙烯酸钠的性质
1.稳定性
（1）热稳定性：聚丙烯酸钠热稳定性好，海藻酸钠、梭甲基纤维素钠等天然粘稠液，经热处理，其粘度降到初始的1/10以下，但聚丙烯酸钠的水溶液仅降低3/10。聚丙烯酸钠用于分离铝厂红泥，就是基于丙烯酸钠具有优良的热稳定性。
（2）冷冻稳定性：聚丙烯酸钠水溶液即使经过冻结，其粘度也不变。 （3）机械稳定性：聚丙烯酸钠水溶液在室温下以10000r/min高速搅拌3min，粘度无显著变化。
（4）储存稳定性：聚丙烯酸钠水溶液长期贮存，粘度变化很小。 （5）生物分解性：聚丙烯酸钠水溶液生物稳定性极好，不腐败。 2.成膜性
聚丙烯酸钠水溶液属于高分子电解质，吸湿性非常强，因此水溶液成膜相困难。但可用浸渍或涂布方法在表面上制成透明均一的膜。
1
武汉工程大学邮电与信息工程学院课程设计说明书
3.吸湿性、保水性
聚丙烯酸钠的分子链中含有大量的强亲水基团(－COONa)，因此其吸湿性极强。干燥产品在空气中可以吸湿自重的10%，而高吸水树脂则可以吸收自重1000倍以上的蒸馏水，而在无机盐等电解质溶液存在的情况下，吸水性能将下降。
1.1.3聚丙烯酸钠特性
由于超高分子聚丙烯酸钠表面活性剂的特性，可以应用在很多产品中，从而使产品本身效能增加和增加一些原产品不具备的性质。如在化妆品中应用，可使护肤霜膏体更加细腻和有光泽，擦拭时减少油腻感，提高膏体品质；可使香波调理性提高，改进湿梳性、干梳性，提高头发光泽性，并有滑爽感；使香皂能有效的去除人体的异味，特别是腋下的狐臭和阴部的异味。用时泡沫明显细腻和加厚，泡沫的流动性降低，易于在手上、脸上及人体各部位停留而不很快滑落，洗后皮肤滑爽等。在清洁剂（包括餐具清洁剂、多功能清洁剂、玻璃清洁剂、厨房清洁剂、厕所清洁剂、汽车清洁剂、食品清洗剂、宠物专用清洁剂等）中加入超高分子聚丙烯酸钠，可以全面提高产品质量。另外，在联碱氨母液II净化、氯碱、选矿、涂布涂料、无水硝生产、抑尘剂、食品加工等行业中，超高分子聚丙烯酸钠表面活性剂都有十分广泛的应用。
聚丙烯酸钠絮凝剂是众多水处理剂中用途最广泛、絮凝效果甚佳的高分子絮凝剂之一。从国外的应用进展看，此产品已用于饮用水处理，以及造纸、采油、矿业等领域。在相关领域，我国同样有广大市场。此外，在合成洗涤剂助洗剂中，使用PAANa替代洗衣粉中三聚磷酸钠和羧甲基纤维素助剂可使洗衣粉洗涤效果提高5倍，而且可减少污染。[1]
1.2悬浮聚合
1.2.1悬浮聚合定义及简介
悬浮聚合是通过强力搅拌并在分散剂的作用下，把单体分散成无数的小液珠悬浮于水中，由油溶性引发剂引发而进行聚合反应的一种实施方法。从整体上看，水为连续相，单体为分散相。聚合在每个小液滴内进行，反应机理与本体聚合相
2