2013 届毕业设计说明书年产20万吨聚乙烯的生产工艺设计目录摘要 (1)1 绪论 (2)1.1 PE的概述 (2)1.1.1 产品性质与特点 (2)1.1.2 聚乙烯的主要用途 (3)1.2 设计规模及原料规格 (3)1.2.1 设计规模 (3)1.2.2 主要原料规格 (3)1.3 国内外的现状及发展前景 (4)1.3.1 国外的现状 (4)1.3.2 国内的现状 (4)1.3.3 发展前景 (5)1.4 课题的目的及意义 (5)1.4.1 目的 (5)1.4.2 意义 (6)2 PE的生产工艺 (6)2.1 PE生产工艺的概述 (6)2.2 工艺选择 (7)2.3 乙烯精制系统 (8)2.3.1 乙烯精制 (8)2.3.2 深冷法分离 (8)2.4 催化剂选择 (9)2.4.1 催化剂种类 (9)2.4.2 催化剂制备 (10)2.4.3 催化剂性能分析 (10)3 物料衡算 (10)3.1 基础数据 (10)3.1.1 乙烯规格 (10)3.1.2 催化剂进料对产品MFR的影响 (10)3.1.3 各种牌号的聚乙烯H2浓度 (10)3.2 物料衡算 (11)3.2.2 反应釜物料衡算 (12)3.2.2.1 聚合釜进料衡算 (12)3.2.2.2 聚合釜出料衡算 (14)3.2.3 闪蒸罐物料衡算 (15)3.2.3.1 闪蒸罐进料衡算 (15)3.2.3.2 闪蒸罐出料衡算 (15)4 能量衡算 (16)4.1 能量衡算总述 (16)4.2 基础数据 (17)4.3 各设备能量衡算 (18)4.3.1 加料段热量衡算 (18)4.3.2 进行反应段能量衡算 (19)5 设备选型 (19)5.1 选型原则 (19)5.1.1 满足工艺要求 (19)5.1.2 设备成熟可靠 (20)5.2 反应器选型 (20)5.2.1 反应器容积和生产能力的确定 (20)5.2.2 主要尺寸的计算 (20)5.2.4 反应釜技术特性表 (20)5.3 进出口管径 (21)5.3.1 聚合釜进料口管径 (21)5.3.2 聚合釜出料口管径 (21)5.4 闪蒸罐的计算 (22)5.5 其他设备的选型 (22)6 车间设备布置设计 (22)6.1 车间设备布置的原则 (23)6.2 车间设备布置 (24)6.2.1 设备布置的安全距离 (24)6.2.2 车间内辅助室和生活室布置 (25)6.3 厂房布置 (25)6.3.1 厂房布置原则 (25)6.3.2 厂址选择的依据及原则： (25)6.4 综合安全防护 (26)6.4.1 防火防爆 (26)6.4.2 防毒 (27)7 三废治理 (28)7.1 废水治理 (28)7.2 废渣治理 (28)7.3 废气治理 (29)8 经济衡算 (29)参考文献 (30)致谢 (32)湖南工学院20 届毕业设计（论文）课题任务书 (33)湖南工学院本科生毕业论文开题报告 (35)湖南工学院毕业设计(论文)工作进度检查表 (40)湖南工学院20 届毕业设计（论文）指导教师评阅表 (41)湖南工学院毕业设计（论文）评阅评语表 (42)湖南工学院毕业设计（论文）答辩资格审查表 (43)湖南工学院20 届毕业设计（论文）答辩及最终成绩评定表 (45)查重报告附件摘要本设计是年产20万吨聚乙烯（PE）生产工艺设计。
本文对聚乙烯的研究，生产和应用进行了详细的概述，阐述了其在化学工业中的作用和地位。
其次，确定了聚乙烯的生产工艺。
选取的工艺为日本三井石化公司低压淤浆法生产HDPE的CX工艺，并在此生产工艺的基础上进行了物料衡算，热量衡算，设备选型和管道等。
讨论了三废的处理方案，并结合设计做了一个简单的技术经济分析。
在设计说明书的基础上，手绘制一张带控制点的工艺流程图和运用CAD绘制了一张设备布置图与一张反应器结构图。
关键词：聚乙烯（PE）；物料衡算；热量衡算；聚合反应；经济分析AbstractThe process design of synthesis section of twenty thousand tons Polyethylene in workshop was designed. In this paper, firstly, synthesis method of Polyethylene, production and application were outlined. Its effect and status was introduced in chemical industry. Secondly, process of Polyethylene was selected in the design. Mass balance and heat balance calculation were finished, and the size and type of key equipments and pipes were selected. Discussing the methods of treating “three wastes”and combining wi th the design do a simple technical economical analysis. According to the design specification, we draw process flow diagram with control points and need to use CAD to draw a device layout and one device charts.Keywords: Polyethylene（PE）；Mass balance ；heat balance ；condensation reaction ；economic analysis1 绪论1.1 PE 的概述聚乙烯(Polyethylene)是五大合成树脂之一，是我国合成树脂中产能最大、进口量最多的品种。
目前，我国已是世界上最大的聚乙烯进口国和第二大消费国。
聚乙烯是有乙烯单体聚合而成的，聚乙烯塑料是以聚乙烯树脂为基材，添加少量抗氧化剂、滑爽剂等助剂后制成的塑料产品。
聚乙烯主要分为线性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)三大类。
聚乙烯（PE ）是通用合成树脂中应用最广泛的品种，薄膜是其主要加工产品，其次是片材和涂层、瓶、罐、桶等中空容器及其它各种注塑和吹塑制品、管材和电线、电缆的绝缘和护套等。
主要用于包装、农业和交通等部门。
随着石油化工业的发展，我国聚乙烯生产迅速发展，产量约占塑料产量的1/4。
1.1.1 产品性质与特点中文名称： 聚乙烯英文名称： Polyethylene比重： 0.94-0.96克/立方厘米成型收缩率： 1.5-3.6%成型温度： 140-220℃聚乙烯结构: 22222222............CH CH CH CH CH CH CH CH =+=+----简称PE ，是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。
聚乙烯是最结构简单的高分子，也是应用最广泛的高分子材料。
它是由重复的2CH --单元连接而成的。
聚乙烯是通过乙烯(22CH CH =)的加成聚合而成的。
在工业上，也包括乙烯与少量 α－烯烃的共聚物。
聚乙烯无臭，无毒,手感似蜡,具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70～-100℃),化学稳定性好,能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸),常温下不溶于一般溶剂,吸水性小,电绝缘性能优良；但聚乙烯对于环境应力(化学与机械作用)是很敏感的，耐热老化性差。
聚乙烯（PE ）是通用合成树脂中产量最大的品种，主要包括低密度聚乙烯（LDPE ）、线型低密度聚乙烯（LLDPE ）、高密度聚乙烯（HDPE ）及一些具有特殊性能的产品。
用途十分广泛，主要用来制造薄膜、容器、管道、单丝、电线电缆、日用品等，并可作为电视、雷达等的高频绝缘材料。
也适用于各种浆点、粉点、撒粉、涂布机及喷胶机产品；广泛用于服装、服装面料复合、制鞋、包装、书籍、无线装订、儿童玩具、家电等行业。
1.1.2 聚乙烯的主要用途（1）加工应用聚乙烯可用吹塑、挤出、注射成型等方法加工，广泛应用于制造薄膜、中空制品、纤维和日用杂品等。
（2）薄膜应用低密度聚乙烯广泛用作各种食品、衣物、医药、化肥、工业品的包装材料以及农用薄膜。
也可用挤出法加工成复合薄膜用于包装重物。
1975年以来，高密度聚乙烯薄膜也得到发展，它的强度高、耐低温、防潮，并有良好的印刷性和可加工性。
此外，还可以在纸、铝箔或其他塑料薄膜上挤出涂布聚乙烯涂层，制成高分子复合材料。
（3）中空制品高密度聚乙烯强度较高，适宜作中空制品。
如牛奶瓶、去污剂瓶；（4）管板材挤出法可生产聚乙烯管材，高密度聚乙烯管强度较高，适于地下铺设；挤出的板材可进行二次加工；也可用发泡挤出和发泡注射法将高密度聚乙烯制成低泡沫塑料，作台板和建筑材料；防护套（例如缆索护套）。
（5）纤维中国称为乙纶，一般采用低压聚乙烯作原料，纺制成合成纤维。
乙纶主要用于生产渔网和绳索，或纺成短纤维后用作絮片，也可用于工业耐酸碱织物。
超高强度聚乙烯纤维（强度可达3～4GPa），可用作防弹背心，汽车和海上作业用的复合材料。
（6）杂品用注射成型法生产的杂品包括日用杂品、人造花卉、周转箱、小型容器、自行车和拖拉机的零件等；电冰箱容器、存储容器、家用厨具、密封盖等；制造结构件时要用高密度聚乙烯。
1.2 设计规模及原料规格1.2.1 设计规模本厂的设计规模为年产20万吨聚乙烯，年实际工作日为330天，日产能为606吨。
1.2.2 主要原料规格表1-1 乙烯原料规格序号名称含量1 乙烯99.8%2 乙炔5ppm3 水分10ppm4 硫5ppm5 氧5ppm6 一氧化碳10ppm7 二氧化碳10ppm8 氢10ppm1.3 国内外的现状及发展前景1.3.1 国外的现状2008年，全球PE生产能力约为3580万t。
其中北美、西欧、中东和中国的生产能力占到了全球总能力的67.5%。
从2008年9月开始，世界PE产能开始明显增长，预计到2013年,全球PE的生产能力将达到4910万t。
在产能增长地区，中东地区产能增长较快。
到2011年，中东PE在全球产能中的比例从之前的7%增至14%，中国成为了目标市场，而欧洲则成为了一个备选市场。
在2008年到2011年间，亚太地区的PE产能年增7%，新项目主要位于中国、印度和韩国，未来中国将继续成为动力源泉。
目前，全球PE的消费量已达到了1971.0万t/a。
PE的主要消费地区仍然集中在中东、美国、西欧及中国。
