生产400吨醇酸树脂的工艺计算及设计毕业设计开题报告

生产400吨醇酸树脂的工艺计算及设计毕业设计开题报告本文简介：常州工程职业技术学院毕业设计开题报告（2016届）题目：生产400吨醇酸树脂的工艺计算及设计学生：系：化学工程技术系专业班级：精细化学品生产技术指导教师：专业技术职务：工程师/讲师一、前言1、课题的背景、目的和意义醇酸树脂是美国电气公司于1927年提出。自问世以来，醇酸树脂以其原料来源广泛,配方灵活

生产400吨醇酸树脂的工艺计算及设计毕业设计开题报告本文内容：

常州工程职业技术学院

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2016

届）

题目：

生产400吨醇酸树脂的工艺计算及设计

学生：

系：

化学工程技术系

专业班级：

精细化学品生产技术

指导教师：

专业技术职务：

工程师/讲师

一、前言

1、

课题的背景、目的和意义

醇酸树脂是美国电气公司于1927年提出。自问世以来，醇酸树脂以其原料来源广泛,配方灵活,善于通过种种改性而赋于各种性能特色而成为涂料行业用量最大、用途最广的合成树脂。由醇酸树酯调配的醇酸漆到目前为止仍然是涂料市场上最重要的涂料品种之一，其产量约占涂料工业总量的20%~25%。在涂料行业合成树脂中应用比例可达70%，对涂料的性能有着决定性的影响。

按国家***数据，从2000年至2009年，我国涂料产量从183.9万t/a增至745万t/a，已成为世界涂料生产和消费第一大国，广泛应用在石油、化工、汽车、船舶、冶金、电力、机械制造等各个领域，醇酸树脂也可与其他树脂配成多种不同性能的自干或烘干磁漆、底漆、面漆和清漆。

据不完全统计，现在醇酸树脂涂料年产量在120万t左右，醇酸树脂涂料具有原料众多、价格便宜、低污染、工艺及设备简单、品种多样和用途极其广泛优势。

醇酸树脂是由多元醇、多元酸和一元酸制成的缩聚物。一元酸的作用是调节多元醇的官能度（避免在缩聚时因线型缩聚物间的交联而致物料凝胶化），以及改善树脂的油溶性、混溶性、柔韧性等性能。包括干性、半干性和不干性油树脂，有长油度、短油度之分，具有良好的光泽和分散性，是醇酸、氨基、硝基、聚氨酯等许多类涂料的主要成膜物质，被广泛用于各类涂料。

醇酸树脂是由脂肪酸（或其相应的植物油）、二元酸及多元醇通过酯化作用缩聚而成的树脂，也可成为聚酯树脂。

生产醇酸树脂常用的多元醇有甘油、***、三羟甲基丙烷等；常用的二元酸有邻苯二甲酸酐（即苯酐）、间苯二甲酸等；脂肪酸可用合成脂肪酸、松香酸等，或植物油如桐油、亚麻油等。

改变原料结构和油度，以及与不同树脂并用，可在很大的范围内制出各种具有不同特点的树脂。

醇酸树脂用于涂料对涂料工业来说，是一个新的突破，是涂料发展史上重要的转折点,使涂料突破了传统的以干性油和天然树脂合并熬制油漆，而真正成为化学工业的部门-涂料

2、

课题的现状与发展趋势；课题欲解决哪一方面的问题

近年来，我国涂料用树脂产量保持稳定增长，虽然仍然有涂料企业遵循老的传统树脂自产自用，但是涂料用树脂专业化生产已经是一个不可逆转的趋势，已经逐步脱离涂料产业而形成自己独立的产业。同时因为我国涂料产业发展迅猛，未来涂料树脂市场的发展前景非常乐观。

在涂料树脂组成结构中，醇酸树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂仍然占据前三位，但是随着技术和市场的发展，辐射固化树脂、水性树脂、粉末涂料用树脂发展非常迅速。

课题欲解决问题：

设计上，精馏装置采用填料塔，可有效解决副产物——水的及时排出；回流的带少量水的溶剂混合物，采取重力回流，减少回流泵的使用，同时回流流程缩短，热量损失减少回流液温度高，更有利于水的排净。

二、课题方案的确定

1、

方案的原理、特点与选择依据

醇酸树脂是由多元醇、多元酸和一元酸缩聚而成的线性树脂，具有合成技术成熟、制造工艺简便、原料易得以及树脂涂膜综合性能好等特点。通常由多元醇和多元酸可以进行缩聚反应，所生成的缩聚物大分子主链上含有许多酯基（－COO－），这种聚合物称为聚酯。

醇酸树脂的生产方法

(1)醇解法

醇酸树脂是植物油改性的聚酯，即由植物油、多元酸和多元醇反应得到。但是当植物油、多元醇和多元酸在一起加热时，由于多元醇和多元酸反应的倾向更大，首先生成聚酯，而聚酯是不溶于植物油的，所以形成了非均相体系，且由于在较低的反应程度下就会产生凝胶化，所以油难以实际参与到反应中，反应产物并不是希望得到的醇酸树脂。为了解决该问题，出现了醇解法。醇解法的做法是先将多元醇和油混合在一起，在适当的温度及催化剂的作用下，发生醇解反应

(2)酸解法

酸解法是利用多元酸先与油发生反应后再与多元醇酯化而得到聚酯的方法。酸解法中最常见的多元酸是间苯二甲酸和对苯二甲酸

(3)

脂肪酸法

脂肪酸法就是把多元醇、多元酸（酐）和脂肪酸全部同时加到反应釜中，搅拌升温至220-260℃进行酯化反应，直到所需要的聚合度。然后把产物溶解为溶液并过滤净化。

(4)

脂肪酸-油法

脂肪酸-油法其实也是脂肪酸法的一种改进形式。它是将脂肪酸、植物油、多元醇和多元酸（一般都是二元酸）混合物一起加入反应釜，在搅拌下升温至210-280℃，并保温至酯化终点。脂肪酸和油的比例一般以达到均相反应混合物体系为准。该法由于用一部分的植物油代替了脂肪酸法中的部分脂肪酸，降低了生产的成本。

(5)

常用二甲苯的蒸发带出酯化水，经过分水器的油水分离后重新流回反应釜，如此反复，推动聚酯化反应的进行，生成醇酸树脂。

醇酸树脂合成主要采用溶剂法生产。

特点:溶剂法利于提高酯化速度，降低反应温度，改善产品质量。

溶剂法中常用二甲苯的蒸发带出酯化水，经过分水器的油水分离后重新流回反应釜，如此反复，推动聚酯化反应的进行，生成醇酸树脂。

先将油酸、甘油、苯酐等和回流二甲苯（单体总量的8％）全部加入反应釜，加入少量抗氧剂，开慢速搅拌（搅拌应遵从先慢后快的原则，使聚合平稳、顺利进行），用2h升温至180℃；保温1h；二甲苯得加入量影响脱水速率，二甲苯用量提高，虽然可加大回流量，但同时也降低了反应温度，因此回流二甲苯用量一般不超过8％，而且随着反应进行，当出水速率降低时，要逐步放出一些二甲苯，以提高温度，进一步促进反应进行。

然后用2h升温至200～220℃，保温2h，抽样测酸值达10mgKOH/g、黏度（加氏管）达到10s为反应终点。如果达不到，继续保温，每30min抽样复测；聚酯化易采取逐步升温工艺，保持正常出水速率，应避免反应过于剧烈造成物料夹带，影响单体配比和树脂结构。保温温度及时间随配方而定，而且与油品和油度有关。

达到终点后，停止加热，冷却后将兑稀溶剂缓慢加入反应釜中。聚酯化反应要关注出水速率和出水量，并按规定时间取样，测定酸值和黏度，达到规定后降温、稀释，经过过滤，制得漆料。

最后搅拌均匀（30min），60～70℃过滤，收于贮罐。

2、

课题完成步骤

(1)概述醇酸树脂的背景

(2)醇酸树脂的市场与发展方向

(3)醇酸树脂的组成

(4)醇酸树脂的合成工艺

(5)工艺流程

(6)物料衡算

(7)主要设备的选型

三、阶段性设计计划、设计目标与应用价值

一

开题报告

1醇酸树脂的发展背景

2醇酸树脂的发展趋势

3醇酸树脂的生产工艺

4醇酸树脂的方案选择

二

工艺流程图

三

物料衡算

1原始数据及所需技术资料

2对反应釜的物料衡算

3对兑稀釜的物料衡算

4对整个系统的物料衡算

四

主要设备的选型

1

反应釜的设计

2

冷凝器的设计

3

填料塔的设计

4

泵的设计

5

储罐的设计

四、参考文献

【1】张木全，云智勉.化工原理【2】叶新，涂料用醇酸树脂的合成及发展方向【J】，中国新技术新产品，2011，NO.07:29~30【3】闻新春，简述涂料用醇酸树脂的合成【J】，新疆化工，2009年第2期：4~5【4】龚盛昭，涂料配制工艺技术【M】，广东轻工职业技术学院，2008（M）.第二版.华南理工大学出版社，2008【5】云智勉.容器零部件标准（S）.广东轻工职业技术学院，2008【6】吴卫，陈瑞珍，化工设计概论【M】，科学出版社，2010

五、指导教师审阅意见

签名：*年*月*日