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设计总说明随着楼层建筑的日新月异高速发展，外墙装饰引人关注。国外80%~90%的外墙装饰已采用涂料，国内建筑行业虽已逐步认识到采用马赛克或面砖等硬质材料浪费资源、造价高、年久易破损坠落又难翻新修补等严重缺陷，而采用外墙涂料具有美观、安全、成本低和易更新等优点。
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广泛使用外墙涂料的关键之一是必须具有高性能涂料成膜基料。其中，硅丙乳液由于在共聚乳液聚合物分子链结构中引入高稳定型的—C—Si—O—Si—键，使制得的硅丙涂料在耐沾污性、耐老化和抗紫外光照射等方面明显优于目前普遍使用的苯丙或纯丙乳胶涂料，被人们视为21世纪高档外墙涂料的主流产品。现在，硅丙乳液的合成和应用已成为一些科研单位、高等院校的研究热点。
本设计的硅丙乳液能够将有机硅和丙烯酸酯这两类极性相差很大的化合物结合在一起，充分利用两者的优点，得到兼具二者优异性能的新型材料，这在理论研究和实际应用中都有着重要的意义，相信该设计能对高性能硅丙乳液的生产企业有一定的参考作用。
根据设计任务书，本设计进行了年产450吨硅丙乳液车间工艺设计。通过查阅大量的文献资料和认知实习，对四甲基氢氧化铵硅醇盐、乙烯基有机硅中间体、硅丙乳液的生产工艺、生产设备等进行了科学论证和设计。
针对硅丙乳液的生产工艺，共有三步骤反应：制备催化剂四甲基氢氧化铵硅醇盐、制备乙烯基有机硅中间体和合成硅丙乳液。根据这三类产品在性能规格等各方面的不同，本设计参照相关标准，选择了相应的配方和生产工艺条件。
本设计的重要特点在于采用了硅丙乳液的一体化生产，无需从其他公司进购催化剂或有机硅中间体，降低生产成本、提高灵活性。通过乳液聚合合成硅丙乳液的组分较为复杂，除单体、乳化剂、引发剂和水外，根据原料和产品性能的要求还需加入pH缓冲剂、pH调节剂等。设计给出了三步骤配方的基本组成，包括可选择的具体组分、用量以及各组分的基本规格等。
结合原料和制品的要求，根据对聚合物乳液技术性能要求、单体的性质、聚合热的排除等原则，本设计选用预乳化半连续乳液聚合工艺。该工艺在实际生产中有着多方面的优势，如：保证体系温度恒定和聚合反应平稳进行，避免放热高峰的出现；可有效控制乳液聚合物的共聚组成；乳液聚合物粒度、分子量分布较窄；乳液聚合体系稳定性高；缩短生产周期，提高生产效率等。
本设计对生产硅丙乳液三个步骤的主要生产设备进行了设备选型及设计，并确定了相应的技术参数。生产涉及的主要设备有预乳化罐、反应釜、换热器、高位槽、过滤机、真空泵、计量泵等，根据实际生产条件，提供了所选设备和相应的生产厂家。其中，反应釜的选型和列管式换热器的设计是重点。本设计对反应釜的设计进行细化，囊括了材质、釜盖、搅拌、夹套、轴封等的选择。遵照实现工艺条件、安全可靠、经济合理、便于操作等原则，确定换热器的流程、流速、载热体、换热终温，并在估算换热面积的基础上，对换热器的工艺结构尺寸进行确定，完成列管式换热器的设计。
结合实际选择的生产工艺方案和产品生产，还进行了有关物料和热量平衡计算。本设计任务硅丙乳液的年生产总量为450吨，根据配方计算得到乙烯基有机硅中间体年需求量约21.04吨，催化剂四甲基氢氧化铵硅醇盐年需求量约0.24吨。本设计采用了一条乳液流水线，一年工作200天，每天10小时的生产计划。
根据年产450吨硅丙乳液车间工艺设计进行了车间布置设计。本设计中，车间厂房采用长方形双层厂房。厂房的尺寸(长×宽×高)为18m×6m×10m。长方形厂房便于作全厂总平面布置，节约用地，方便设备排列，便于安排交通和出入口，有较多墙面提供给自然采光和通风设计使用。而硅丙乳液厂房高度要求较高，采用双层厂房利用率高，并且本设计留有空间便于扩大生产。