年產(chǎn)1000噸聚酰亞胺薄膜的生產(chǎn)工藝設(shè)計-畢業(yè)論文

---文檔均為word文檔，下載后可直接編輯使用亦可打印---摘要聚酰亞胺（PI）薄膜具備良好的物理性能、耐磨性、耐熱性、耐腐蝕性、絕緣性，在微電子、液晶、航空航天方面均有廣泛的利用價值。而PI薄膜除了有以上的價值外，還能擁有高韌性、無毒性、一定的透明性，現(xiàn)在也被嘗試性地應(yīng)用于醫(yī)療制品方面。由于PI薄膜具有良好的市場空間與應(yīng)用價值，本次設(shè)計就對PI薄膜進行生產(chǎn)設(shè)計，設(shè)計的預(yù)期目標(biāo)為每年產(chǎn)出量1000噸。針對本次設(shè)計，通過查閱資料、閱讀書籍以及文獻來確定基礎(chǔ)物料、溶劑和保護氣體，決定使用對苯二胺和聯(lián)苯四甲酸酐為基礎(chǔ)物料來生產(chǎn)PI薄膜。接著通過物料、熱量、設(shè)備、成本等方面進行統(tǒng)一核算，然后畫出整個工藝流程圖、主體設(shè)備圖和車間布置圖，完成本次年產(chǎn)1000噸聚酰亞胺薄膜的生產(chǎn)工藝設(shè)計。關(guān)鍵詞：聚酰亞胺，聚酰亞胺薄膜，生產(chǎn)工藝設(shè)計

Productionprocessdesignofpolyimidefilmwithannualoutputof1000tonsAbstractPolyimide(PI)filmshavegoodphysicalproperties,wearresistance,heatresistance,corrosionresistanceandinsulation,whicharewidelyusedinmicroelectronics,liquidcrystal,aerospace.Inadditiontotheabovevalue,PIfilmcanalsohavehightoughness,non-toxic,certaintransparency,andnowitisalsotriedtobeusedinmedicalproducts.DuetothegoodmarketspaceandapplicationvalueofPIfilm,theproductiondesignofPIfilmiscarriedoutinthisdesign,andtheexpectedoutputis1000tonsperyear.Inviewofthisdesign,byconsultingmaterials,readingbooksandliteraturetodeterminethebasicmaterials,solventsandshieldinggases,itwasdecidedtousep-phenylenediamineandbiphenyltetramethylicanhydrideasthebasicmaterialstoproducePIfilms.Thenthroughthematerial,heat,equipment,costandotheraspectsofunifiedaccounting,andthendrawthewholeprocessflowchart,themainequipmentdiagramandworkshoplayout,theannualproductionof1000tonsofpolyimidefilmproductionprocessdesign.Keywords:polyimide,polyimidefilm,productionprocessdesign目錄1緒論1.1設(shè)計背景隨著航空、航天、手機平板、電子信息、汽車、機械等工業(yè)的快速發(fā)展，對有機高分子材料提出了更高的要求，高性能、多功能、強耐久等方面將是主要的研究方向。而聚酰亞胺恰好具有相近的特性，即高韌高強高性能，耐磨耐熱耐腐蝕，在微電子、航空航天、手機屏幕、電腦平板、汽車機械、化學(xué)化工等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用[1]。因為工藝條件比較復(fù)雜，聚酰亞胺薄膜難以直接一步合成，生產(chǎn)過程中基本上采用分兩步合成。第一步是合成聚酰胺酸，本設(shè)計將用對苯二胺和聯(lián)苯四甲酸酐作為原材料，預(yù)先合成聚酰胺酸。最后一步是亞胺化成膜，主要方法有三種：工藝簡單的浸漬法、設(shè)備精度較高的流延法、工藝技術(shù)最復(fù)雜的流涎拉伸法。但不管是哪種方法，大致的思路都是成膜加熱定型，高溫亞胺化，剝離收集等，區(qū)別僅在于設(shè)備精細(xì)度和后處理的工藝不一樣[2]。1.2聚酰亞胺簡介聚酰亞胺（PI）是目前綜合性能最佳的工程塑料之一。能在零下兩百度到三百度的溫度范圍內(nèi)長期使用，最高耐四百度的高溫；在一百零三赫下的介電常數(shù)僅為四，介電損耗僅0.004～0.007，絕緣性能達F至H級。分類上，根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)有脂肪族、芳香族和半芳香族，根據(jù)鏈結(jié)構(gòu)類型又可分為交聯(lián)和非交聯(lián)型[3]。聚酰亞胺是指主鏈上含有酰亞胺環(huán)（-CO-N-CO-）的一類聚合物（化學(xué)式如圖1.1），可由對苯二胺與聯(lián)苯四甲酸酐在通入保護氣體的二甲基乙酰胺溶劑中反應(yīng)先得到聚酰胺酸預(yù)聚物，然后在高溫下脫水環(huán)化制得聚酰亞胺。作為21世紀(jì)最具發(fā)展前景的工程塑料之一，聚酰亞胺作為結(jié)構(gòu)性材料和功能性材料廣泛應(yīng)用在航空航天、液晶激光、微電子技術(shù)、納米分離膜等領(lǐng)域[4]。圖1.1聚酰亞胺化學(xué)式1.3聚酰亞胺薄膜介紹物理性質(zhì)：薄膜外觀呈黃色透明，細(xì)度小于250um，相對密度1.38～1.43，具有優(yōu)異的耐輻射、耐腐蝕、耐熱和電絕緣性能。不同系列PI薄膜，其玻璃化溫度也不盡相同，烏皮萊克斯R系列和S系列分別為280℃和500℃，杜邦卡普頓系列則為385℃。在高溫下還能保持一半以上的拉伸強度這一特性，特別適合作為耐高溫電路板的柔性基材[5]。具體物理性質(zhì)如表1.1所示。表1.1聚酰亞胺薄膜物理性質(zhì)參數(shù)項目單位參考規(guī)格外觀—黃色透明薄膜細(xì)度um＜250密度g/cm31.38～1.43維卡軟化點℃>270熱變形溫度(1.82MPa)℃360彎曲強度(20℃)MPa≥170介電常數(shù)—3.4伸長率%>120拉伸強度MPa≥100沖擊強度kJ/m2≥28化學(xué)性質(zhì)：適用溫度范圍廣：能在-200～300℃的溫度范圍內(nèi)長期使用，沒有明顯的熔點。最高分解溫度在500℃左右。最低溫度能在－269℃的液氦中不發(fā)生脆裂。穩(wěn)定性：基本不溶于有機溶劑，易被濃酸濃堿水解。在沸水和蒸汽的長時間作用下也能被破壞。自熄性：發(fā)煙率低，即使在真空下也具有自熄性。耐輻射：聚酰亞胺薄膜的強度在500rad以上的電子輻照后能保持90％的強度。無毒：在體外的細(xì)胞毒性實驗中表現(xiàn)為無生物毒性，可用于制造食品級材料和醫(yī)用器械，在血液相容性實驗中表現(xiàn)為非溶血性[6]。1.4聚酰亞胺薄膜行業(yè)現(xiàn)狀及市場趨勢在技術(shù)壁壘深厚的高性能PI膜領(lǐng)域，全球市場主要被杜邦、宇部興產(chǎn)、SKC等國際巨頭壟斷，這些企業(yè)的PI薄膜年產(chǎn)能高達2000至3000噸。杜邦是美國第一家進行聚酰亞胺規(guī)?；a(chǎn)的企業(yè)，同時也是全球市場占比高達40%以上的最大生產(chǎn)商。杜邦卡普頓系列產(chǎn)品種類繁多，可滿足各種PI薄膜的應(yīng)用需求，包括航空航天，軍工業(yè)，絕緣膜，電子級基膜，太陽能基板等。我國PI薄膜工業(yè)發(fā)展相對落后，雖然薄膜生產(chǎn)企業(yè)有80多家，但產(chǎn)量不高，其中大部分產(chǎn)品較為普通，高端產(chǎn)品主要靠進口。經(jīng)過長年累月的積攢經(jīng)驗，我國PI薄膜企業(yè)正逐步突破高端PI薄膜的技術(shù)壁壘。例如中科院化學(xué)所與深圳瑞華泰薄膜科技有限公司合作，掌握了具有自主產(chǎn)權(quán)的高性能PI膜制造技術(shù)[7]。由于聚酰亞胺薄膜可作為載體制作柔性O(shè)LED顯示面板的基板，在OLED行業(yè)中屬于不可替代的核心材料。隨著應(yīng)用于手機和平板的柔性屏的流行，將會進一步拉高聚酰亞胺薄膜的需求量。在2018年，電子和汽車分別占據(jù)全球PI薄膜市場第一跟第二的市場份額，預(yù)計未來五年，柔性印刷電路將成為全球PI薄膜市場規(guī)模最大、增長最快的應(yīng)用領(lǐng)域，亞太地區(qū)未來將成為全球最大的PI薄膜市場[8]。1.5聚酰亞胺薄膜發(fā)展前景作為一種有廣闊發(fā)展前景的高分子材料，聚酰亞胺在絕緣材料和結(jié)構(gòu)材料方面的應(yīng)用正不斷深入和擴大。而高性能的聚酰亞胺薄膜在新一代可折疊液晶顯示屏、鋰離子電池隔膜、OLED顯示器產(chǎn)業(yè)以及薄膜式太陽能電池等新型技術(shù)和產(chǎn)業(yè)中均有著廣闊的市場?，F(xiàn)在主要通過重新設(shè)計分子結(jié)構(gòu)、發(fā)掘新的合成技術(shù)以及和復(fù)合材料等措施實現(xiàn)產(chǎn)品的升級和應(yīng)用[9]。作為一個比較典型的例子，PI超薄膜就是一種近十年發(fā)展起來的高性能高分子材料，很快就在眾多薄膜材料中占有一席之地。PI超薄膜目前的兩個主要發(fā)展方向：一是卡普頓薄膜的超薄化，卡普頓薄膜本身突出的熱力學(xué)性能保證了其在超薄薄膜制作過程中能保持穩(wěn)定，其主要技術(shù)瓶頸更傾向于生產(chǎn)設(shè)備與制膜工藝的優(yōu)化調(diào)整；另一個是功能性PI超薄膜的研究與開發(fā)，其性能不僅受設(shè)備和工藝的影響，還與分子結(jié)構(gòu)設(shè)計密切相關(guān)，更起決定性作用的是新合成方法的開發(fā)。如何在保證特種功能的前提下，盡可能地保持PI薄膜原有的熱力學(xué)性能，在未來會是一項極具挑戰(zhàn)性且占有重要地位的研究課題。希望相關(guān)研究機構(gòu)與生產(chǎn)企業(yè)能夠相互合作，共同研究和開發(fā)，實現(xiàn)高端產(chǎn)品的國產(chǎn)化，在國際競爭中盡可能取得優(yōu)勢。1.6聚酰亞胺薄膜目前存在的問題目前PI薄膜行業(yè)存在的最大問題是社會發(fā)展需要和社會生產(chǎn)能力的不平衡。目前我國的聚酰亞胺產(chǎn)業(yè)雖然年產(chǎn)量巨大，但仍供不應(yīng)求。2017年，我國聚酰亞胺總產(chǎn)量同比增長7%，達到40300噸。而需求量逐年上漲的速度快過產(chǎn)量的增長，從2014年到2017年需求量由42000噸增長至49200噸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于總產(chǎn)量40300噸，其主要應(yīng)用于工程塑料、復(fù)合材料和PI薄膜，其中供不應(yīng)求的情況在應(yīng)用范圍最廣的薄膜領(lǐng)域更為嚴(yán)重[10]。1.7本設(shè)計的目的及要解決的問題由于聚酰亞胺薄膜在微電子行業(yè)中有著不可替代的地位，隨著微電子行業(yè)技術(shù)的突破，未來聚酰亞胺薄膜的需求量將會進一步增長。最新的預(yù)測表示未來五年亞太地區(qū)將會是最大的聚酰亞胺薄膜市場，而國內(nèi)聚酰亞胺薄膜的產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足本國的需求。本設(shè)計的目的即提供一種聚酰亞胺薄膜的規(guī)?；a(chǎn)方法，提高我國聚酰亞胺薄膜的產(chǎn)量，搶占全球的聚酰亞胺薄膜的市場份額。在本次設(shè)計中要解決的關(guān)鍵性問題有：如何實現(xiàn)聚酰亞胺薄膜的規(guī)?；a(chǎn)；市場上現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備是否滿足本次設(shè)計目標(biāo)的生產(chǎn)要求；廠房規(guī)劃是否滿足生產(chǎn)要求和安全要求。

2聚酰亞胺的生產(chǎn)工藝流程設(shè)計2.1聚酰亞胺薄膜生產(chǎn)方法選擇目前制造聚酰亞胺薄膜的主要方法有：浸漬法、流延法和流延拉伸法。三種方法不盡相同，但基本原理均為合成聚酰胺酸，成膜定型，高溫亞胺化。本設(shè)計選擇應(yīng)用范圍最廣的流延法，接下來將簡單介紹各個方法。2.1.1浸漬法聚酰亞胺薄膜的浸漬法工藝又稱鋁箔法,是最早生產(chǎn)聚酰亞胺薄膜的方法之一。浸漬法操作誤差大，生產(chǎn)的薄膜表面不夠光滑,厚度均勺性不穩(wěn)定，導(dǎo)致機械性能和電絕緣性能較差,產(chǎn)品不能滿足各種設(shè)備的絕緣要求,因此在后來的越來越高要求的生產(chǎn)工藝中逐漸淘汰了浸漬法。其工藝過程：以鋁箔為基材,通過膠槽浸入提前合成的聚酰胺酸溶液,然后在裝膠機烘箱中烘干,即可在鋁箔上形成聚酰胺酸膜。然后將薄膜和鋁箔放入高溫烘焙爐中高溫脫水進行亞胺化。最后，通過剝離、修整、收卷即可得到聚酰亞胺薄膜產(chǎn)品[11]。2.1.2流延法流延法主要設(shè)備有合成系統(tǒng)、流延系統(tǒng)、亞胺化爐、收卷機等。流延系統(tǒng)由流延噴嘴、流延機、熱風(fēng)系統(tǒng)及回收系統(tǒng)等組成，其中流延嘴和熱風(fēng)系統(tǒng)是流延系統(tǒng)的重心。熱風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)先選擇熱風(fēng)垂直噴淋式鋼帶靜壓箱式風(fēng)機，理由是可顯著地改變熱風(fēng)的分布均勻性，提高換熱效率，保證聚酰胺酸（PAA）薄膜的橫向均勻性。另外，流延噴嘴優(yōu)選能顯著改善薄膜厚度均勻性的擠出流延模頭式噴嘴。經(jīng)過不斷的技術(shù)積累，流延法已成為目前生產(chǎn)技術(shù)最成熟的PI薄膜制造方式。制備工藝過程為：將PAA溶液經(jīng)流延嘴與鋼帶（或成型模頭）的澆鑄間隙涂覆到鋼帶或輥筒上，通過流延機高溫加熱亞胺化，最后干燥成為PI膜后剝離。在流延過程中，應(yīng)控制好工藝參數(shù)避免造成粘帶或起泡的情況。最后的亞胺化有熱處理法和化學(xué)處理法兩種主要方法，或者兩者相結(jié)合的方法[12]。2.1.3流延拉伸法流延拉伸法是在流延法的基礎(chǔ)上進行改進，在聚酰胺酸亞胺化之前在垂直和水平方向進行拉伸，然后才在高溫下亞胺化，最后進行熱定型處理，收卷得到聚酰亞胺薄膜產(chǎn)品。流延拉伸法生產(chǎn)工藝流程如下：將制備好的聚酰胺酸溶液先進行脫泡處理，通過管道壓入流延機的流涎噴嘴儲槽中；流延機鋼帶以勻速運行，將儲槽中的溶液經(jīng)流延嘴前刮板帶走，而形成厚度合適的液膜，運行一周蒸發(fā)掉溶劑之后形成凝膠狀膜；從流延機鋼帶上剝離下來后，依次先后進入預(yù)熱好的縱向拉伸機和橫向拉伸機分別進行縱向拉伸和橫向拉伸，拉伸比通?？刂圃诤线m的范圍；通過雙向拉伸的薄膜，進入多輥筒形式的亞胺化爐進行干燥和熱定型處理，成為固態(tài)薄膜，再經(jīng)冷卻、裁邊、收卷得到聚酰亞胺薄膜成品[13]。2.2配方與工藝流程本次設(shè)計采用的是適用性最為廣泛的流延法工藝。2.2.1聚酰亞胺薄膜的合成配方本次設(shè)計采用的聚酰亞胺薄膜配方如表2.1。表2.1聚酰亞胺薄膜的合成配方組分用量（質(zhì)量份）聯(lián)苯四甲酸酐100對苯二胺37二甲基乙酰胺302.2.2聚酰胺酸的合成工藝聚酰胺酸（PAA）是在制造PI薄膜過程中必須先合成的預(yù)聚物，其主要制備方法是溶液縮聚合成法。在保護氣體如氮氣的環(huán)境下將對苯二胺溶解于極性溶劑二甲基乙酰胺中，并在攪拌槳恒速攪拌均勻的狀態(tài)下，加入聯(lián)苯四甲酸酐。加入聯(lián)苯四甲酸酐后，溶液黏度逐漸增大，當(dāng)達到等摩爾比時，溶液黏度急劇增加，反應(yīng)基本終止。反應(yīng)溫度、原料比例、加料次序等條件均能影響制備出的PAA的性能。比如控制反應(yīng)溫度為室溫如十到二十度，反應(yīng)物濃度為百分之十五至百分之二十五，原料和溶劑純度大于百分之九十九，含水量小于0.05％，反應(yīng)時全程通入保護氣體，反應(yīng)時間為8小時，可獲得高分子量、性質(zhì)穩(wěn)定、符合生產(chǎn)要求的PAA溶液[14]。聚酰胺酸的合成反應(yīng)式如圖2.4。圖2.4聚酰胺酸的合成反應(yīng)式2.2.3聚酰亞胺薄膜制備聚酰亞胺薄膜的成膜過程主要包括聚酰胺酸真空脫泡、脫泡后流延、加熱干燥定型和高溫亞胺化。以流延機為例，具體制備過程如下：將制得的聚酰胺酸溶液和脫模劑等添加助劑混合均勻，進行脫泡。處理完全后，聚酰胺酸溶液通過模頭流延在連續(xù)運轉(zhuǎn)的環(huán)形不銹鋼帶上，流延機加熱蒸發(fā)掉液膜殘留的溶劑，形成干燥定型的聚酰胺酸薄膜。然后將聚酰胺酸薄膜從鋼帶上剝離下來經(jīng)導(dǎo)向輥引入亞胺化爐，在三百五十到四百五十的高溫下，聚酰胺酸薄膜經(jīng)過脫水亞胺化，收卷得到PI薄膜成品[15]。聚酰亞胺合成反應(yīng)具體如圖2.5。圖2.5聚酰亞胺的合成反應(yīng)式2.2.4聚酰胺酸亞胺化成聚酰亞胺工藝流程圖制備好的聚酰胺酸溶液經(jīng)過脫泡處理后，在流延機中由流延機鋼帶以恒定的速度帶著運行，經(jīng)過流延嘴前的刮板形成厚度均一的液膜，溶劑在鋼帶上被加熱蒸發(fā)。隨后繼續(xù)升高溫度，在三百五十到四百五十的溫度范圍內(nèi)完成亞胺化，形成聚酰亞胺凝膠狀膜，再通過高溫定型形成聚酰亞胺薄膜，最后進行冷卻裁邊，纏繞收卷成聚酰亞胺薄膜成品。聚酰胺酸亞胺化成聚酰亞胺工藝流程具體如圖2.6。圖2.6聚酰胺酸亞胺化成聚酰亞胺工藝流程圖2.3工藝控制因素聚酰胺酸合成溫度反應(yīng)溫度是影響聚酰胺酸合成最主要的因素。其中因為聚酰胺酸的合成反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)，所以這個反應(yīng)階段降低溫度有利于對苯二胺和聯(lián)苯四甲酸酐反應(yīng)完全。因此，聚酰胺酸的合成溫度通?？刂圃谪?fù)十度到室溫的低溫范圍，溫度升高會讓合成反應(yīng)逆向進行導(dǎo)致其降解成小分子物質(zhì)，所以通常需要在低溫下合成或保存。聚酰胺酸合成時的加料順序在溫度控制適宜的基礎(chǔ)上，加料順序?qū)⒅苯佑绊懏a(chǎn)物的分子量?！罢恿戏ā奔聪劝褜Ρ蕉芳尤攵谆阴０啡軇w系中，充分?jǐn)嚢杈鶆?，完全溶解，然后再加入?lián)苯四甲酸酐固體。與之順序相反的方法則為“反加料法”。在“反加料法”中，聯(lián)苯四甲酸酐在反應(yīng)初期會發(fā)生縮聚和水解，破壞了其與對苯二胺的等量配比，從而影響聚酰胺酸最終的分子量。在“正加料法”中，當(dāng)聯(lián)苯四甲酸酐加入時，大量對苯二胺已經(jīng)溶解在溶劑當(dāng)中了，對苯二胺分子濃度遠(yuǎn)大于微量水分子數(shù)量，聯(lián)苯四甲酸酐會優(yōu)先與對苯二胺迅速發(fā)生反應(yīng)，獲得高分子量的聚酰胺酸。綜合考慮應(yīng)優(yōu)選正加料方式[16]。消泡時間真空脫泡可明顯消除氣泡，但是脫泡效果在一定時間范圍內(nèi)與脫泡時間成正相關(guān)。當(dāng)脫泡時間為兩個到三個小時的時候，聚酰亞胺薄膜表面還會有些許小氣泡；增加脫泡時間到四個小時的時候，薄膜表面基本無肉眼可見的氣泡，這時脫泡完成；四個小時以上的脫泡時間對脫泡效果影響不大。綜合時間成本及以上脫泡效果優(yōu)選真空脫泡時間為四個小時。亞胺化溫度一百五十度之前主要目的是蒸發(fā)掉薄膜上的殘留溶劑，一百五十度到兩百五十度之間完成亞胺化百分之九十以上，兩百五十度以上可完全亞胺化，亞胺化最高溫度為四百到五百度，在這個溫度范圍可保證亞胺化徹底的同時不會發(fā)生高溫降解。根據(jù)以上聚酰胺酸亞胺化實驗，結(jié)合反應(yīng)時間和結(jié)果，為了減少不必要的生產(chǎn)成本，綜合考慮決定本設(shè)計亞胺化溫度最高控制在三百五十到四百五十的溫度范圍內(nèi)。

3物料衡算3.1物料平衡示意圖本聚酰亞胺薄膜生產(chǎn)工藝M4MM4M3MM6M1M7X201M5M1M7X201M5R101M2M2MM4圖3.1物料平衡示意圖M1:對苯二胺M2:二甲基乙酰胺(溶劑)M3:聯(lián)苯四甲酸酐M4:氮氣M5:聚酰胺酸溶液M6:二甲基乙酰胺和水M7:聚酰亞胺薄膜R101:反應(yīng)釜X201:流延機3.2物料化學(xué)反應(yīng)式本聚酰亞胺薄膜生產(chǎn)工藝采用溶液聚合的方法，將定量的對苯二胺加熱溶解到通入氮氣的二甲基乙酰胺(溶劑)中，再將與對苯二胺等摩爾比的聯(lián)苯四甲酸酐加入上述體系，反應(yīng)得到聚酰胺酸溶液，最后經(jīng)過真空消泡、流延、干燥和亞胺化等步驟得到聚酰亞胺薄膜[17]。合成反應(yīng)式如圖3.2。圖3.2聚酰亞胺合成反應(yīng)式3.3基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與計算準(zhǔn)則3.3.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)生產(chǎn)規(guī)模：根據(jù)設(shè)計目標(biāo)設(shè)為年產(chǎn)量1000噸；生產(chǎn)時間：廠房工人按每年每個月休息4天，6天年假以及法定假日11天，其余均為工作時間，則工作天數(shù)為365－（12×4）－6－11=300天/年；生產(chǎn)周期：由于聯(lián)苯四甲酸苷和對苯二胺聚合反應(yīng)所需時間在本設(shè)計各步驟中最長，需8小時，故取8小時為生產(chǎn)周期；損失率：2%產(chǎn)品質(zhì)量；相對分子質(zhì)量：聯(lián)苯四甲酸酐294，對苯二胺108；其他數(shù)據(jù)見表3.1。表3.1制備聚酰亞胺配方(質(zhì)量份)和工藝條件聯(lián)苯四甲酸酐對苯二胺二甲基乙酰胺氮氣聚合溫度/℃聚合時間/h轉(zhuǎn)化率/%亞胺化溫度/℃數(shù)據(jù)10037301010～20890350～4503.4主要原料投料量該聚酰亞胺薄膜生產(chǎn)工藝設(shè)計預(yù)定的目標(biāo)為年產(chǎn)量1000噸，每年生產(chǎn)時間300天，因為生產(chǎn)周期為8小時，生產(chǎn)工人工作時間為三班制，所以每天能生產(chǎn)3個批次，后處理中聚合物損失率為2%，聚酰胺酸合成反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為90%，且兩種單體總的相對分子質(zhì)量與聚合物結(jié)構(gòu)單元相對分子質(zhì)量相同，則：每批應(yīng)生產(chǎn)聚酰亞胺數(shù)量==1133.79kg/B每批應(yīng)生產(chǎn)聚酰胺酸數(shù)量=1133.79×=1245.31kg/B每批聯(lián)苯四甲酸酐的投量==1009.98kg/B每批對苯二胺的投量==373.69kg/B3.5主要設(shè)備的物料衡算3.5.1R101的物料衡算反應(yīng)釜的物料平衡示意圖如圖3.3。M4M3M4M3M5M2M1R101M5M2M1R101MM4圖3.3R101的物料平衡示意圖M1:對苯二胺M2:二甲基乙酰胺(溶劑)M3:聯(lián)苯四甲酸酐M4:氮氣M5:聚酰胺酸溶液=1\*GB3①R101:(聚酰胺酸反應(yīng)釜)對苯二胺和聯(lián)苯四甲酸酐在通入氮氣的二甲基乙酰胺中反應(yīng)生成聚酰胺酸。M1=1009.98×0.37=373.69kg/BM2=1009.98×0.3=302.99kg/BM3=1009.98kg/BM4=1009.98×0.1=101.00kg/BM5=1009.98×（1+0.37+0.3）=1686.66kg/B進料量=M1+M2+M3+M4=373.69+302.99+1009.98+101.00=1787.66kg/B出料量=M5+M4=1686.66+101.00=1787.66kg/B說明R101物料衡算正確。3.5.2X201的物料衡算流延機的物料平衡示意圖如圖3.4。M6M6M5X201M5X201M7M7圖3.4X201的物料平衡示意圖M5:聚酰胺酸溶液M6:二甲基乙酰胺和水M7:聚酰亞胺薄膜①X201:(流延機)聚酰胺酸溶液在流延機加熱蒸發(fā)掉溶劑二甲基乙酰胺，且發(fā)生亞胺化脫水生成聚酰亞胺，經(jīng)流延機流延成聚酰亞胺薄膜。M5=1686.66kg/BM6=M2+（M1+M3）×0.9×+（M1+M3）×0.1=302.99+（373.69+1009.98）×0.9×+（373.69+1009.98）×0.1=552.87kg/BM7=（M1+M3）×0.9-（M1+M3）×0.9×=1133.79kg/B進料量=M5=1686.66kg/B出料量=M6+M7=552.87+1133.79=1686.66kg/B說明X201物料衡算正確。3.6總物料衡算對該生產(chǎn)工藝做總物料平衡計算，總物料平衡示意圖見圖3.5，由物料守恒定律應(yīng)有：進料量=M1+M2+M3+M4=M4+M6+M7=出料量進料量=M1+M2+M3+M4=373.69+302.99+1009.98+101.00=1787.66kg/B出料量=M4+M6+M7=101.00+552.87+1133.79=1787.66kg/B進料量=出料量，說明整個物料衡算過程是正確的。聚酰亞胺薄膜年產(chǎn)量=M7×3×300×0.98=1133.79×3×300×0.98=1000002.78kg=1000.00278噸，符合課題設(shè)計。M6M2M3M1M7M4M6M2M3M1M7M4M4R1圖3.5總物料平衡示意圖3.7總物料平衡表聚酰亞胺薄膜生產(chǎn)工藝總物料平衡表見表3.2。表3.2聚酰亞胺薄膜生產(chǎn)工藝總物料平衡表單位：kg/B物流號聯(lián)苯四甲酸酐對苯二胺二甲基乙酰胺水氮氣聚酰胺酸聚酰亞胺合計M1373.69373.69M2302.99302.99M31009.981009.98M4101.00101.00M51686.661686.66M6101.0037.37302.99111.51552.87M71133.791133.79

4熱量衡算4.1計算依據(jù)熱量衡算是指根據(jù)能量守恒定律對設(shè)備中各反應(yīng)釜在操作生產(chǎn)過程中的傳入熱量和傳出熱量的平衡計算，為后續(xù)設(shè)備傳熱面積、傳熱介質(zhì)流量的計算與工藝管徑的選擇提供計算基礎(chǔ)與選擇依據(jù)。本次熱量衡算均以一批次為標(biāo)準(zhǔn)。熱平衡方程QT=Q1﹢Q2﹢Q3﹢Q4QT：系統(tǒng)內(nèi)物料與外界交換熱量之和，單位：kJQ1：由物料溫度變化，系統(tǒng)與外界交換的熱量，單位：kJQ2：由物料發(fā)生變化，系統(tǒng)與外界交換的熱量，單位：kJQ3：由設(shè)備溫度變化，系統(tǒng)與外界交換的熱量，單位：kJQ4：設(shè)備向外界環(huán)境散失的熱量，單位：kJ4.2收集數(shù)據(jù)工藝參數(shù)溫度：20℃、450℃反應(yīng)周期：8h轉(zhuǎn)化率：90%主要原料物性數(shù)據(jù)：見表4.1表4.1主要原料物性數(shù)據(jù)聯(lián)苯四甲酸酐對苯二胺聚酰胺酸聚酰亞胺二甲基乙酰胺氮氣熱容KJ/(kg·℃)1.6471.1902.0801.9202.0161.038反應(yīng)熱KJ/mol688.3091.20511.30446.3104.3各種熱量的計算4.3.1顯熱Q1計算公式：Q1=WCpΔT對苯二胺和聯(lián)苯四甲酸酐的進料溫度為20℃，聚酰胺酸的出料溫度為20℃，所以△T=0℃，則：QPAA1=0kJQ對苯二胺=0kJQ聯(lián)苯四甲酸酐=0kJQ二甲基乙酰胺1=0kJQ氮氣=0kJ聚酰胺酸PAA的進料溫度為20℃，反應(yīng)溫度為450℃，聚酰亞胺PI的出料溫度為450℃，所以△T=430℃，聚酰胺酸Cp=2.080KJ/(kg·℃)，二甲基乙酰胺Cp=2.016KJ/(kg·℃)，則：QPAA2=WCpΔT=1686.66×2.080×430=1508548.704kJQ二甲基乙酰胺2=WCpΔT=302.99×2.016×430=262655.971kJ則Q1=QPAA1+Q對苯二胺+Q聯(lián)苯四甲酸酐+Q二甲基乙酰胺1+Q氮氣+QPAA2+Q二甲基乙酰胺2=0+0+0+0+1508548.704+262655.971=1771204.675kJ4.3.2聚合熱Q2計算公式：Q2=Q化+Q物；Q化=W/MΔHΔχ對苯二胺ΔH=91.20KJ/mol，聯(lián)苯四甲酸酐ΔH=688.30KJ/mol，聚酰胺酸ΔH=511.30KJ/molQ化1=（W對苯二胺/MΔH+W聯(lián)苯四甲酸酐/MΔH）Δχ=（373.69/108×91.20+1009.98/294×688.30）×0.9=2412.073kJQ化2=WPAA/MΔHΔχ=1686.66/402×511.30×0.98=2102.342kJ由于聚合反應(yīng)中物料幾乎沒有發(fā)生相變，故物理變化產(chǎn)生的熱量Q物=0，且由于發(fā)生的聚合反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則：Q2=-（Q化1﹢Q化2）=-（2102.342﹢2412.073）=-4514.415kJ4.3.3攪拌熱Q3根據(jù)實際工業(yè)生產(chǎn)，取攪拌熱是聚合反應(yīng)熱的5%，則：攪拌熱=4514.415×5%=225.721kJ由于攪拌作用為放熱效應(yīng)，故Q3=-225.721kJ4.3.4熱損失Q4在本次生產(chǎn)設(shè)計中所造成的熱損失都是以反應(yīng)釜和流延機的選型要求為標(biāo)準(zhǔn)，基本上是以熱損失率不超過百分之十為標(biāo)準(zhǔn)，因此本次計算熱損失的方法是以總傳熱的百分之十計算為熱損失，則：Q4=(Q1+Q2+Q3)×10%=(1771204.675-4514.415-225.721)×10%=176646.454kJ4.3.5總反應(yīng)熱QT由前面計算得到各種類熱量數(shù)值，根據(jù)計算公式得到：QT=Q1+Q2+Q3+Q4=1771204.675-4514.415-225.721+176646.454=1943110.993kJ4.3.6傳熱介質(zhì)蒸汽用量反應(yīng)釜R101所用蒸汽量：Gh1=qT1/(ΔH+CpΔt)=[QPAA1+Q對苯二胺+Q聯(lián)苯四甲酸酐+Q二甲基乙酰胺1+Q氮氣+Q化1(1+0.05)](1+0.1)/(ΔH+CpΔt)=[0+0+0+0+0+2412.073×(1+0.05)](1﹢0.1)/(2258﹢4200×0)=1.234kg/B流延機X201所用蒸汽量：Gh2=qT2/(ΔH﹢CpΔt)=[QPAA2+Q二甲基乙酰胺2+Q化2(1+0.05)](1+0.1)/(ΔH+CpΔt)=[1508548.704+262655.971+2102.342×(1+0.05)](1+0.1)/(2258+4200×430)=1.079kg/B反應(yīng)釜所用蒸汽總量：Gh總=Gh1﹢Gh2=1.234+1.079=2.313kg/B4.4熱量平衡表聚酰亞胺薄膜生產(chǎn)工藝熱量平衡表如表4.2所示。表4.2聚酰亞胺薄膜生產(chǎn)工藝熱量平衡表單位：kJ熱量序號具體數(shù)值合計Q11771204.675Q2-4514.415Q3-225.721Q4176646.454QT1943110.993

5設(shè)備工藝計算5.1反應(yīng)設(shè)備的選型主要反應(yīng)設(shè)備有：反應(yīng)釜，流延機，儲罐，泵等。5.1.1設(shè)備選型的原則在生產(chǎn)設(shè)計工藝中，反應(yīng)設(shè)備的選型對于整個生產(chǎn)工藝來說是極為重要的一項，在絕大部分工藝中選擇的生產(chǎn)反應(yīng)設(shè)備必須符合以下原則：合理性。設(shè)備參數(shù)必須滿足本設(shè)計所選擇的生產(chǎn)工藝的基本條件，設(shè)備與設(shè)備之間能保持對接，讓每個設(shè)備的生產(chǎn)能力盡可能得到百分百的發(fā)揮。在設(shè)計中特別要注意各設(shè)備之間生產(chǎn)能力和操作方式的協(xié)調(diào)關(guān)系。先進性。設(shè)備運轉(zhuǎn)必須保證安全，自控水平符合現(xiàn)代生產(chǎn)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)能力和生產(chǎn)效率達到可以完成本設(shè)計的生產(chǎn)目標(biāo)。安全性。生產(chǎn)過程穩(wěn)定，具有一定的彈性空間，安全可靠，操作方便，無事故隱患，設(shè)備制作材料無毒無害。經(jīng)濟性。設(shè)備投資費用不宜過高，設(shè)備系統(tǒng)的維修及更新便于操作，且沒有特殊的維護要求，對放置空間沒有過分裝修要求。5.2反應(yīng)設(shè)備的計算與選型5.2.1反應(yīng)釜釜體設(shè)計日產(chǎn)量Wd=（·）/0.9=4151.02kg/d生產(chǎn)周期τT=反應(yīng)周期=8h每天生產(chǎn)批數(shù)α==3B/d每批次處理的物料量：4151.02/3+302.99=1686.66kg/B反應(yīng)釜裝料系數(shù)φ一般情況取0.7到0.8，有起泡或沸騰時，出于安全考慮取0.4到0.6，因為反應(yīng)時需要通入氮氣，符合起泡或沸騰的情況，結(jié)合安全和經(jīng)濟上的考慮，故裝料系數(shù)φ取0.6。對苯二胺ρ=1205kg/m3二甲基乙酰胺ρ=937kg/m3聯(lián)苯四甲酸酐ρ=1625kg/m3氮氣ρ=1.25kg/m3液氮ρ=810kg/m3反應(yīng)液混合密度ρm=（m1+m2+m3）/（v1+v2+v3）=（373.69+302.99+1009.98）/（373.69/1205+302.99/937+1009.98/1625）=1686.66/1.25=1349.33kg/m3反應(yīng)液體積：VR=Wd/ρmα=1686.66/（1349.33·3）=0.42m3反應(yīng)器總體積公式：VT=VR/φ=0.42/0.6=0.7m3采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭：h封=0.25D總高:H=2×h封+h＝1.5Dh=DVT=π/4×D2h+0.131D3=0.916D3D=(VT/0.9164)?=(0.7/0.916)?=0.92mh封=0.25D=0.23m標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭：V封=0.131D3=0.131×0.923=0.102m3釜體直邊高度：h=（VT-2×V封）/（π/4×0.922）=(0.7-2×0.131×0.923）/（0.785×0.922）=0.75m實際H：H=h+2×h封=0.75+2×0.25×0.92=1.21m取封頭直邊高度為50mm，釜體圓形直筒部分高度：0.75-2×0.05=0.65m反應(yīng)器實際體積：VT=π/4×D2h+0.131D3=0.785×0.923+0.131×0.923=0.72m3=720L實際長徑比：H/D=1.21/0.92=1.31最高液位：hmax=h封+（VR-V封）/0.785×D2=0.23+(0.42-0.131×0.923)/(0.785×0.922)=0.71m最低液位：hmin=h封+［（1+ε）×VR-V封］/(0.785×D2)=0.23+［（1-0.2）×0.42-0.131×0.923］/(0.785×0.922)=0.58m5.2.2攪拌裝置設(shè)計攪拌葉選型：渦輪漿：開啟式直葉渦輪漿理由：聚合反應(yīng)體系粘度大，非均相體系，主要以循環(huán)流動為主。取Z=6d/D=1/2b/d=1/5C/D=1ut=8攪拌槳葉設(shè)計參數(shù)：d=0.46mb=0.092mC=0.92m根據(jù)攪拌裝置設(shè)計參考標(biāo)準(zhǔn)，取攪拌級別為8，對應(yīng)的u=14.6攪拌葉排出流量：qd=u（πd2/4）=14.6×（0.785×0.462）=2.43m3/min排出流量數(shù)：Nq=qd/nd3經(jīng)查表：Nq=0.6攪拌器轉(zhuǎn)速：n=2.43/（0.6×0.463）=41.61≈42min-15.2.3傳熱裝置設(shè)計傳熱裝置：一部分直邊釜壁和下封頭外有夾套，釜體內(nèi)直徑與夾套直徑關(guān)系如表5.1。表5.1釜體內(nèi)直徑與夾套直徑關(guān)系表釜體內(nèi)直徑/mm500-600700-18002000-3000夾套直徑/mmD+50D+100D+200反應(yīng)釜傳熱面積的計算：已知反應(yīng)釜D=920mm，夾套直徑=1020mm；不設(shè)內(nèi)置傳熱裝置。反應(yīng)釜釜內(nèi)徑D=0.92m,釜體直邊高度h=0.75m，封頭側(cè)面積=1.083D2=0.92m2，封頭高度=D/4=0.23m，封頭直邊高度=0.05m釜體實際高度H=1.21m，最高液位hmax=0.71m取夾套側(cè)高度h夾=1.21-0.71=0.5m，則夾套側(cè)面積S1=πr2×h夾=π×(0.92÷2)2×0.5=0.33m2標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭側(cè)面積S2=1.083D2=0.92m2反應(yīng)釜傳熱總面積S=S1+S2=0.33+0.92=1.25m25.3流延機的選型1)設(shè)備規(guī)格：8000*1200*2000mm（長*寬*高）2)載帶材質(zhì)：不銹鋼3)流延寬度：500MM4)流延速度：0.02-10.0（M/min）5)刮刀高度：5～5000μm6)瓷帶厚度：薄膜適合5-800um7)調(diào)刀精度：0.001mm8)厚度精度：±(1um+2%帶厚度)9)底板控制溫度：室溫～500℃10)封閉式干燥區(qū)域：第一區(qū)------低速氣嘴熱風(fēng)循環(huán)+三段底板加熱第二區(qū)------中速氣嘴熱風(fēng)循環(huán)+三段底板加熱第三區(qū)------高速氣嘴熱風(fēng)循環(huán)+三段底板加熱第四區(qū)------高速高溫氣嘴熱風(fēng)循環(huán)+三段底板加熱11)供料系統(tǒng)：全自動供料，PID控制流量（±0.1mm）12)瓷帶修邊分切：進口合金鋼刀片13)工作電壓：380V50/60HZ[18]5.4儲罐的計算與選型儲罐：裝料系數(shù)出于安全考慮取φ=0.8一周裝一次料原料罐：對苯二胺原料罐W1=373.69×3×7=7847.49kgρ=1205kg/m3Vt1=Wl/（ρφ）=7847.49/（1205×0.8）=8.14m3=8140L聯(lián)苯四甲酸酐原料罐W2=1009.98×3×7=21209.58kgρ=1625kg/m3Vt2=W2/（ρφ）=21209.58/（1625×0.8）=16.32m3=16320L溶劑罐：二甲基乙酰胺溶劑罐W=302.99×3×7=6362.79kgρ=937kg/m3Vt=W/（ρφ）=6362.79/（937×0.8）=8.49m3=8490L液氮罐：W=101.00×3×7=2121kgρ=810kg/m3Vt=W/（ρφ）=2121/（810×0.8）=3.27m3=3270L5.5其他工藝管口：液體物料進口管與出口管，儀表測量口3個（測溫，測壓，測液位），視鏡，人孔，飛機管架軸密封裝置：機械密封泵：鼓風(fēng)機1臺，離心輸液泵3臺

6車間廠房設(shè)計6.1車間廠房設(shè)計準(zhǔn)備在準(zhǔn)備好生產(chǎn)產(chǎn)品前，必須要把整個生產(chǎn)車間布置好，而生產(chǎn)車間布置必須以確保實現(xiàn)安全生產(chǎn)為最終目的。6.1.1掌握車間布置的基本原則（1）滿足工藝生產(chǎn)的各個設(shè)計要求，各種設(shè)備都需要便于安裝、操作、維修等等方面。（2）嚴(yán)格遵守相關(guān)的國家及行業(yè)規(guī)范，嚴(yán)格考慮建筑物的安全性及布局在生產(chǎn)生活中安全性。（3）在滿足安全生產(chǎn)與國家規(guī)范的前提，盡可能降低建筑投資費用，使經(jīng)濟效益達到最大化。（4）應(yīng)預(yù)留一部分可進行擴大生產(chǎn)的空地作為彈性空間，這樣有利于適時調(diào)整生產(chǎn)規(guī)模。（5）車間布局應(yīng)整齊、合理、美觀、舒適盡可能為在此工作的工人創(chuàng)造出良好的工作環(huán)境。（6）要掌握有關(guān)防火、防爆、防噪聲、環(huán)保、消防、生活衛(wèi)生等等的設(shè)計規(guī)范，這是規(guī)劃整個車間布局極其重要的一點。6.1.2掌握有關(guān)設(shè)計規(guī)范和規(guī)定主要是注意安全，要盡量滿足防火防電防地震等等的災(zāi)害，多儲備滅火器還有地域的適當(dāng)布置，設(shè)置安全出口等等，然后必須滿足我國的建筑標(biāo)準(zhǔn)來建設(shè)。6.1.3掌握設(shè)計基礎(chǔ)資料車間中主要有放反應(yīng)設(shè)備的房間，控制室和臨時儲備室還有衛(wèi)生間，車間與倉庫靠近，與三廢處理相依。要合理放空占地面積，不要造成設(shè)備堆砌的情況。6.2車間廠房布置由于聚合合成聚酰亞胺的設(shè)備工藝不會過于復(fù)雜，設(shè)備占地面積不多，因此車間廠房方面的占地不用過大。不過出于安全的考量，給各個設(shè)備預(yù)留出足夠的安全空間，有利于運輸物料，方便三廢處理，不浪費建筑成本。本設(shè)計采用了占地面積適中，但建設(shè)成本比較低、結(jié)構(gòu)較為簡單的單層廠房，以下是一些車間廠房的尺寸。廠房形式：單層矩形廠房。長約15米；寬約10米；高約5米；車間面積大約為150㎡。具體車間布置見附錄圖二車間布置圖。6.3建筑占地規(guī)劃我們除了廠房占地外還規(guī)劃了一些其它用地，如倉庫，停車場，食堂，宿舍，三廢處理場所等等。我們經(jīng)過各種選型后，得到所有場所最終的占地面積約為360m3。

7三廢處理7.1廢氣處理7.1.1廢氣來源及及成分1．工藝過程所有含氮氣的尾氣排放點。2．流延機熱處理排放的尾氣，含污染物為微量的對苯二胺、聯(lián)苯四甲酸酐、二甲基乙酰胺和水蒸汽。7.1.2廢氣處理方法1．點燃法。對苯二胺和二甲基乙酰胺的廢氣較少，可用明火直接氧化處理。2．氧化法。對苯二胺可用硫酸等強氧化劑中和處理，聯(lián)苯四甲酸酐可用弱堿性溶液處理。3．溶解法。用熱水、乙醇、乙醚、氯仿和苯等溶解對苯二胺做回收處理，用水、醇、醚、酯和芳香族等有機溶劑回收二甲基乙酰胺[19，20]。7.2廢水處理7.2.1廢水來源及成分1．流延機熱亞胺化后排放的水。2．流延機熱處理排放的聯(lián)苯四甲酸酐液體。7.2.2廢水處理方法分離回收進反應(yīng)釜進行循環(huán)利用。因為沒有副產(chǎn)物，且廢水所含物質(zhì)均為反應(yīng)所需，循環(huán)利用最為經(jīng)濟簡單。7.3廢渣處理7.3.1廢渣來源及成分1．流延機中未能成膜的廢料，成分為聚酰亞胺。2．清洗流延機后甩干脫水的沉淀物，成分為聚酰亞胺。3．成品篩選的不合格產(chǎn)品，成分為聚酰亞胺。7.3.2廢渣處理方法在本工藝流程中，固體廢渣只有通過裁剪得到的聚酰亞胺邊角料，而這些邊角料可以通過機械粉碎制作粉料回收利用，或者加熱熔融制作對原料要求不高的聚酰亞胺產(chǎn)品。

8成本核算8.1總體成本核算以一年為核算標(biāo)準(zhǔn)：以人民幣元為單位。8.1.1人工成本車間生產(chǎn)人員包括生產(chǎn)管理人員、直接生產(chǎn)人員、間接生產(chǎn)人員三類。他們的核心任務(wù)是完成車間生產(chǎn)任務(wù)，保證正常的生產(chǎn)過程。1）生產(chǎn)管理人員包括：車間主任、技術(shù)員、統(tǒng)計核算人員車間主任：負(fù)責(zé)本車間生產(chǎn)、技術(shù)、質(zhì)量、設(shè)備及勞動紀(jì)律的管理工作，負(fù)責(zé)下達生產(chǎn)任務(wù)和人員安排，督促檢查其他管理人員及班組長的工作，完成廠里下達給車間的各項生產(chǎn)任務(wù)，做好職工的思想工作，調(diào)動各方面積極性。1人，年薪7.2萬。技術(shù)人員：主管車間的生產(chǎn)工藝管理，制定合理的生產(chǎn)工藝，執(zhí)行工藝規(guī)格及主管車間計量工作，對產(chǎn)品質(zhì)量進行分析，負(fù)責(zé)車間工人的技術(shù)教育和技術(shù)培訓(xùn)，與有關(guān)部門研究有關(guān)改進和提高產(chǎn)品質(zhì)量等問題。3人，每人年薪6萬，共18萬。統(tǒng)計核算人員：主管車間的統(tǒng)計工作。對于原材料及產(chǎn)品的出入庫、產(chǎn)品的成品率、生產(chǎn)完成情況等進行統(tǒng)計，完成成本核算，并統(tǒng)計車間人員考勤情況、工資分配等。2人，每人年薪4.8萬，共9.6萬。2）直接生產(chǎn)人員主要指工藝生產(chǎn)線上操作人員。生產(chǎn)操作人員必須經(jīng)過培訓(xùn)上崗，要嚴(yán)格按操作規(guī)程進行操作并對產(chǎn)品質(zhì)量進行自檢；認(rèn)真填寫生產(chǎn)記錄卡，對生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題即使反映給有關(guān)人員，做好交接班工作。包括倉庫、備料和生產(chǎn)，三班每班2人，周期性輪換，每人年薪5.4萬，共32.4萬。3）間接生產(chǎn)人員主要是保障正常生產(chǎn)不可缺少的人員，包括設(shè)備維修工、電工和檢驗員。設(shè)備維修工：做好設(shè)備的維修工作，保證生產(chǎn)正常進行。平時要準(zhǔn)備好各種備件，做到少停機，并建立大修、中修計劃及設(shè)備檢修卡，經(jīng)常檢查設(shè)備運轉(zhuǎn)情況，督促幫助工人進行設(shè)備保養(yǎng)，建立設(shè)備管理制度。三班制每班2人，每人年薪4.8萬，共28.8萬。電工：做好車間的供電工作，并根據(jù)車間布置合理安排供電線路，保證正常生產(chǎn)，保證操作工人的人身安全。三班制每班2人，每人年薪4.2萬，共25.2萬。檢驗員：按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對車間所生產(chǎn)的產(chǎn)品進行抽樣檢查，把質(zhì)量問題及時反映給車間主任和技術(shù)員，幫助分析質(zhì)量問題，并做好車間產(chǎn)品質(zhì)量情況的記錄，每月上報車間統(tǒng)計員。三班制每班2人，每人年薪4.8萬，共28.8萬。人工總成本：7.2＋18＋9.6＋32.4＋28.8＋25.2＋28.8＝150萬元8.1.2原料成本在本次生產(chǎn)中我們的主要原料為對苯二胺、二甲基乙酰胺、聯(lián)苯四甲酸酐與液氮。市場中對苯二胺的市場價為5萬元每噸即50元/kg，二甲基乙酰胺市場價為0.8萬元每噸即8元/kg，聯(lián)苯四甲酸酐市場價為9.5萬元每噸即95元/kg，液氮市場價為500元每噸即0.5元/kg。原料費：373.69×3×300×50＋302.99×3×300×8＋1009.98×3×300×95＋101.00×3×300×0.5＝16816050＋2181528＋86353290＋45450＝105396318元≈10540萬元8.1.3設(shè)備成本反應(yīng)釜在阿里巴巴上查詢到800L電加熱反應(yīng)釜市場價為18000。流延機在阿里巴巴上查詢到類似規(guī)格流延機市場價為1500000。渦輪漿以渦輪式水泥漿制漿機作為參考，價格為30000。輸液泵的作用就是輸送反應(yīng)液和溶劑，考慮到反應(yīng)釜的體積比較大，因此選擇功率較大的加快輸液的時間，成本為每臺6000，一共3臺，總計18000元。大型鼓風(fēng)機價格為3000。原料和溶劑儲罐8500L市場價為30000元，一共4個總計120000。液氮儲罐4000L市場價為11000。維修費：一年保修，其它年份費用維修預(yù)計5萬。設(shè)備成本費：18000﹢1500000﹢30000﹢18000﹢3000﹢120000+11000+50000=1750000元=175萬元8.1.4其他成本廠房租金：16元每平米每月360平米69120元/年≈7萬元/年飲食費：15×3×30×300＝405000元≈40萬元(30人每日三餐每餐15元)水電費：珠海市自來水價格2.43元/立方米，111.51×3×300÷360×2.43＝677.42元。電費方面，按照物價部門核定的價格，200度以上每度0.648元，中小型化工廠每月用電約8000度，所以8000×12×0.648=62208元，所以水電費＝677.42＋62208＝62885.42元≈6.3萬元8.1.5總成本總成本=150﹢10540﹢175﹢6.3=10871.3萬元8.2聚酰亞胺薄膜利潤計算聚酰亞胺薄膜市場價大致為200元/kg，該工藝設(shè)計聚酰亞胺年產(chǎn)量為1133.79×3×300×0.98=1000002.78kg=1000.00278噸，符合課題設(shè)計的1000噸，總價值為20000.0556萬元，預(yù)測總利潤為20000.0556﹣10871.3=9128.7556萬元。8.3成本核算表該設(shè)計的總成本核算見下表8.1。表8.1總成本核算表單位：萬元（人民幣）成本名單具體數(shù)值人工費150原料費10540設(shè)備費175廠房租金7伙食費40水電費6.3總成本10871.3總價值20000.0556總利潤9128.7556

結(jié)論本設(shè)計完成了聚酰亞胺薄膜的生產(chǎn)工藝流程設(shè)計、物料衡算、熱量衡算、設(shè)備選型、車間布置、三廢處理和成本核算等工作，通過以上工作得出以下結(jié)論。=1\*GB3①通過工藝流程設(shè)計，了解聚酰亞胺薄膜的合成與生產(chǎn)，設(shè)計了一條二步法合成聚酰亞胺薄膜的間歇操作生產(chǎn)線。=2\*GB3②通過物料衡算，確定進料以每批次為單位投料373.69千克對苯二胺、1009.98千克聯(lián)苯四甲酸酐、302.99千克二甲基乙酰胺(溶劑)與101.00千克氮氣（保護氣體），采用二步法聚合的工藝流程最后出料為每批次1133.79千克聚酰亞胺薄膜，根據(jù)物料衡算最終產(chǎn)量為1000.00278噸，比設(shè)計目標(biāo)中的年產(chǎn)量1000噸略多，與理論產(chǎn)量基本相等，基本完成設(shè)計任務(wù)。=3\*GB3③通過熱量衡算，確定了系統(tǒng)升溫?zé)崃繛?7712