年產(chǎn)22萬噸聚丙烯生產(chǎn)工藝的設(shè)計(jì)說明

1、WORD36/36 年產(chǎn)22萬噸聚丙烯生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)第一章 總論1.1國外PP的生產(chǎn)發(fā)展?fàn)顩r1.1.1 國外聚丙烯生產(chǎn)發(fā)展聚丙烯樹脂是在上世紀(jì)五十年代初科研開發(fā)成功的.1953年10月,德國曼海姆(Mulheim)馬克思-普朗克學(xué)(MaxPlanckInstitute)的齊格勒(Ziegler Karl)采用過渡金屬(鋯,鈦)化合物和烷基鋁的催化劑體系首次成功合成了高結(jié)晶度的線型聚乙烯.意大利米蘭工業(yè)學(xué)院（Milan Polytechnic)的納塔(Natta Giulio)教授在Montecatini公司的資助和合作下,也在進(jìn)行類似的研究.由于Montecatini公司購買過Ziegler教授

2、的一些專利,和Ziegler教授之間有技術(shù)交換協(xié)議,Natta很快了解到Ziegler的最新研究進(jìn)展.受Ziegler合成聚乙烯的啟發(fā),Natta立即展開了丙烯的聚合研究,并與1954年3月11日,采用TiCl4-AlEt3催化劑首次合成了結(jié)晶聚丙烯.雖然當(dāng)時(shí)的聚丙烯的等規(guī)度只約有40%,但結(jié)晶聚丙烯的合成開創(chuàng)了立體定向聚合的理論.Ziegler和Natta也因此獲得1963年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng),以表彰兩人在聚合物科學(xué)方面的杰出貢獻(xiàn).1955年初,Natta發(fā)表了成功合成結(jié)晶聚丙烯的論文.1954年7月和1955年6月Natta等人以Montecatini公司的名義先后在意大利和美國申請(qǐng)注冊(cè)了用-

3、烯烴包括丙烯聚合成結(jié)晶聚合物與其工藝的專利.Montecatini公司很快開始建設(shè)工業(yè)聚丙烯生產(chǎn)裝置.1957年在發(fā)現(xiàn)聚丙烯不到4年之后,在意大利的Ferrara(費(fèi)拉拉)建成了世界上第一套生產(chǎn)能力為6000kt/a的間歇式聚丙烯工業(yè)生產(chǎn)裝置.同年,美國大力神公司(Hercules)在美New jersey的Parlin也建立了一套9000t/a的聚丙烯生產(chǎn)裝置.19581962年,德國、英國、法國、日本等國先后都實(shí)現(xiàn)了聚丙烯工業(yè)化產(chǎn).1964年美國達(dá)特(DART)公司的雷克薩爾(REXALL)分公司首先采用第一代催化劑與釜式反應(yīng)器開創(chuàng)了液相本體法聚丙烯生產(chǎn)工藝.1969年巴斯夫公司首先采用立

4、式攪拌床氣相聚合Novolen工藝,實(shí)現(xiàn)了氣相法聚丙烯生產(chǎn)工業(yè)化,建立了24000t/a的氣相法聚丙烯工業(yè)生產(chǎn)裝置.六十年代末,在本體法聚丙烯工藝開發(fā)的同時(shí),聚丙烯催化劑的研究,特別是在提高催化劑活性和定向能力方面有了重大進(jìn)展,出現(xiàn)了所謂“第二代”催化劑.以索爾維(Solvay)公司1971年開發(fā)的三氯化鈦異戊醚四氯化鈦氯二乙基鋁(TiCl3R2OAl(C2H5)2Cl)絡(luò)合型催化劑為典型代表,稱之為絡(luò)合型催化劑.實(shí)現(xiàn)了液相本體聚丙烯生產(chǎn)的工業(yè)化.1980年,美國阿莫科(AMOCO)公司采用自己的高效催化劑,選用臥式攪拌床,也開發(fā)了新的氣相聚合工藝,并建成世界上最大的氣相法聚丙烯生產(chǎn)裝置135

5、000t/a裝置,結(jié)束了氣相法獨(dú)家經(jīng)營的局面.1983年日本三井石油化學(xué)公司和1984年往友化公學(xué)公司分別在千葉建成60000t/a氣相本體法聚丙烯裝置.1983年,美國聯(lián)合碳化物公司借鑒流化床聚乙烯的工程放大的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和成功開發(fā)超高活性聚丙烯催化劑(SHAC)的殼牌化學(xué)公司,共同開發(fā)了“Unipol”聚丙烯氣相流化床聚合工藝.并于1985年在得克薩斯(Texas)州建立了80000t/a裝置,這是世界上第一個(gè)把高效催化劑與氣相流化床結(jié)合的新工藝.由于高效催化劑的發(fā)展,氣相法工藝自70年代后期以來發(fā)展很快,被認(rèn)為是最有希望的工藝,尤其是最近10年來各種氣相法工藝發(fā)展迅速,1998年已經(jīng)占到當(dāng)年

6、全區(qū)聚丙烯生產(chǎn)能力的27.9%,而1990年氣相法技術(shù)的生產(chǎn)能力與占全球聚丙烯生產(chǎn)能力的14.7% ,其市場份額8年來幾乎增長了一倍.2000年,Borealis(北歐工化)建成投產(chǎn)了第一套Borstar工藝的聚丙烯裝置.采用一個(gè)單環(huán)管反應(yīng)器,在超過丙烯臨界點(diǎn)的聚合條件下進(jìn)行聚合反應(yīng),再串聯(lián)兩臺(tái)氣相流化床反應(yīng)器生產(chǎn)不同類型的產(chǎn)品.該技術(shù)的主要特點(diǎn)是能夠生產(chǎn)雙峰分布的產(chǎn)品.1.1.2 國聚丙烯生產(chǎn)發(fā)展史六十年代來末,化學(xué)工業(yè)公司石油化工廠從英國引進(jìn)采用Vickers-Zimmer工藝技術(shù)與常規(guī)催化劑體系的5kt/a溶劑法PP生產(chǎn)裝置.1973年,燕山石化公司向陽化工廠利用國研制的催化劑和溶劑法工

7、藝建成投產(chǎn)了一套5kt/a國產(chǎn)溶劑法PP生產(chǎn)裝置.1975年,瓦房店紡織廠與物化所協(xié)作,建成了一套300t/a(1.5m2)聚合釜間歇式液相本體PP中間試驗(yàn)裝置.隨后,省丹陽化肥廠于1978年首先建成一套4m2聚合釜千噸液相本體法PP裝置,同年試車成功,在我國首先實(shí)現(xiàn)了液相本體法PP生產(chǎn)工業(yè)化.1979年,化工研究院等單位在絡(luò)合I型催化劑的基礎(chǔ)上研制成火性定向能力更好的絡(luò)合型催化劑即TiCl3-R2O(正丁醚)-Al（C2H5)2Cl催化劑.絡(luò)合型催化劑不但可以用于溶劑法聚丙烯工藝,而且由于他的高活性和高定向能力,也為用于液相本體法PP工藝打下了良好基礎(chǔ).80年代末,我國開始引進(jìn)國外液相-氣相

8、組合式本體法聚丙烯工藝,是我國的聚丙烯生產(chǎn)技術(shù)達(dá)到了比較先進(jìn)的水平.1989年揚(yáng)子石化公司引進(jìn)日本三井油化Hypol工藝建成140kt/aPP裝置,1990年和1991年齊魯石化公司和石化總廠先后采用Himont公司S-PP工藝建成70kt/aPP.其后,92-96年國建成了多所這兩種工藝的大型裝置.1.1.3聚丙烯的供需現(xiàn)狀與發(fā)展前景2009 年,全球PP產(chǎn)能達(dá)到了5600 萬t/a.其中2009年新投產(chǎn)的裝置由于受到技術(shù)人才缺乏與原料乙烷和丙烷短缺的影響,普遍開工不順利.如AlWaha石化公司位于沙特朱拜耳的PP裝置當(dāng)前的開工率僅為70%,該裝置此前由于技術(shù)故障非計(jì)劃停工長達(dá)3周.2009

9、年受新興市場業(yè)務(wù)快速擴(kuò)的影響,全球十大PP生產(chǎn)商和供應(yīng)商的排名正在發(fā)生變化.埃克森美孚化學(xué)位于中國和新加坡的石化聯(lián)合體項(xiàng)目完成后,該公司已攀升為全球第六大PP生產(chǎn)商,而該公司在新加坡的石化聯(lián)合體項(xiàng)目將在2011年建成投產(chǎn),該項(xiàng)目包括一套45萬t / a的PP裝置.預(yù)計(jì)到2012年,中石油將成為全球第四大PP生產(chǎn)商,而北歐化工公司也將從當(dāng)前全球第九大PP生產(chǎn)商躍升至全球第七.2009年全球十大PP生產(chǎn)商產(chǎn)能情況見表1-1.截至2009年底,我國PP生產(chǎn)企業(yè)已超過80家,生產(chǎn)裝置100余套,總生產(chǎn)能力949.0萬t / a左右,成為僅次于美國的世界第二大PP生產(chǎn)國,在國際上的競爭能力逐漸增強(qiáng).其中

10、,集團(tuán)公司的生產(chǎn)能力為354.0萬t / a,占總生產(chǎn)能力的37.3%;中國石油集團(tuán)公司的生產(chǎn)能力為165.0萬t / a,占總生產(chǎn)能力的17.4%.從產(chǎn)能格局來看,中石化新增產(chǎn)能絕大多數(shù)輻射到珠三角和長三角與環(huán)渤海地區(qū),中石油裝置全部建在東北老工業(yè)基地和西 表1-1 2009 年全球十大PP生產(chǎn)商產(chǎn)能情況 2008年 2009年公司 產(chǎn)能/ 占全球 產(chǎn)能/ 占全球 ( 萬t a- 1 ) 比例/% ( 萬t a- 1 ) 比例/%萊昂德爾巴塞爾 666.9 12.87 710.4 14.21中石化 288.0 6.83 354.0 8.05道達(dá)爾石化 253.0 4.88 258.0 5.1

11、6英力士 229.5 4.43 233.0 4.66薩比克 220.5 4.25 288.0 5.76?？松梨诨瘜W(xué) 212.5 4.10 212.5 4.25信任工業(yè) 210.5 4.06 278.0 5.56臺(tái)塑 198.3 3.83 210.2 4.20北歐化工 188.0 3.63 194.5 3.59中石油 110.0 2.13 165.0 2.95合計(jì) 2577.2 47.38 2903.6 58.39北開發(fā)地區(qū).隨著生產(chǎn)能力的不斷增加,產(chǎn)量也不斷增加.2005年我國PP的產(chǎn)量為522.95t,2008 年產(chǎn)量達(dá)到742.36萬t ,2009年的產(chǎn)量達(dá)到了820.52萬t,同比去年

12、增長10. 53%.2009年我國主要PP生產(chǎn)企業(yè)與產(chǎn)能統(tǒng)計(jì)見表1-2.表1-2 2009 年我國主要PP 生產(chǎn)企業(yè)與產(chǎn)能統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)廠家 生產(chǎn)能力/( 萬ta- 1) 中石化煉化 52. 0 中石化石化 40. 0 中石化石化 47. 0 中石化燕山石化 36. 0 中石化賽科石化 25. 0 中石化揚(yáng)子石化 20. 0 中石化鎮(zhèn)海煉化 20. 0 中石化煉化 20. 0 中石化煉化 20. 0 中石化石化 10. 0 中石化長嶺石化 10. 0 中石化石化 10. 0 中石化石化 10. 0 中石化石化 10. 0 中石化石化 10. 0 中石化煉油 14. 0 中石化合計(jì) 354. 0 中石

13、油獨(dú)山子石化 55. 0 中石油石化 41. 0 中石油石化 20. 0 中石油石化 40. 0 中石油華北石化 10. 0 中石油合計(jì) 165. 0 臺(tái)塑工業(yè)()45. 0三元石化 30. 0 華錦集團(tuán)乙烯 25. 0 中海殼牌石化 24. 0 延長集團(tuán) 20. 0 錦西石化 15. 0西太平洋 10. 0延煉集團(tuán) 10. 0 其它 251. 0 合計(jì) 949. 0預(yù)計(jì)到2012年,全球PP產(chǎn)能將增長到6857.4萬t.其中2010年亞洲和中東地區(qū)將有400萬t PP 新增產(chǎn)能陸續(xù)投產(chǎn),僅中東地區(qū)就有望新增約165萬t,然而這些新增產(chǎn)能對(duì)市場的影響要到2010年底或2011年初才能完全體現(xiàn)出

14、來;中東將成為全球新建PP項(xiàng)目的熱土,僅沙特的PP生產(chǎn)商數(shù)量就將從目前的4家增至2012年的11家,屆時(shí)沙特的PP 產(chǎn)能將達(dá)到600萬t/a;美國和國將喪失全球PP凈出口國的領(lǐng)先地位,而讓位于沙特阿拉伯;阿布扎比也將成為較大的PP出口國.到2012年,隨著新增能力被吸收,世界PP開工率將慢慢恢復(fù)至85%左右.預(yù)計(jì)2011年前后,我國PP工業(yè)將進(jìn)入新一輪投資高峰期,屆時(shí)將有近680萬t產(chǎn)能陸續(xù)投產(chǎn)(包括在建和擴(kuò)建項(xiàng)目).在這些新建裝置中,除了少數(shù)幾套規(guī)模20萬t級(jí)外,絕大多數(shù)超過30萬t級(jí),達(dá)到世界級(jí)規(guī)模,抗風(fēng)險(xiǎn)能力逐漸加強(qiáng).專家預(yù)計(jì),如果所有計(jì)劃項(xiàng)目都能如期投產(chǎn),到2011年中國的PP總產(chǎn)能應(yīng)

15、達(dá)到1220萬t.1.2原料與產(chǎn)品的物化性質(zhì)與用途1.2.1丙烯的物化性質(zhì)與用途 丙烯(propylene,CH2=CHCH3) 外觀與性狀:無色、有烴類氣味的氣體HYPERLINK :/baike.baidu /view/118854.htm熔點(diǎn)():-191.2HYPERLINK :/baike.baidu /view/81200.htm沸點(diǎn)():-47.72 相對(duì)密度(水=1):0.5 相對(duì)HYPERLINK :/baike.baidu /view/862971.htm蒸氣密度(空氣=1):1.48 飽和HYPERLINK :/baike.baidu /view/357640.htm蒸氣

16、壓(kPa):602.88(0) HYPERLINK :/baike.baidu /view/35508.htm燃燒熱(kJ/mol):2049 HYPERLINK :/baike.baidu /view/74498.htm臨界溫度(K):364.75 臨界壓力(MPa):4.550 閃點(diǎn)():-108 引燃溫度():455 HYPERLINK :/baike.baidu /view/3997207.htm爆炸上限%(V/V):11.7 HYPERLINK :/baike.baidu /view/153101.htm爆炸下限%(V/V):2.0 溶解性:溶于水、HYPERLINK :/baik

17、e.baidu /view/3010.htm乙醇.其它理化性質(zhì):丙烯除了在烯鍵上起反應(yīng)外,還可在HYPERLINK :/baike.baidu /view/975573.htm甲基上起反應(yīng).丙烯在酸性HYPERLINK :/baike.baidu /view/62440.htm催化劑(硫酸、無水氫氟酸等)存在下聚合,生成二聚體、三聚體和四聚體的HYPERLINK :/baike.baidu /view/62511.htm混合物,可用作高辛烷值HYPERLINK :/baike.baidu /view/810216.htm燃料.在HYPERLINK :/baike.baidu /view/125

18、3793.htm齊格勒催化劑存在下丙烯聚合生成聚丙烯.丙烯與HYPERLINK :/baike.baidu /view/15690.htm乙烯共聚生成HYPERLINK :/baike.baidu /view/479979.htm乙丙橡膠.丙烯與硫酸起HYPERLINK :/baike.baidu /view/15624.htm加成反應(yīng),生成異丙基硫酸,后者水解生成HYPERLINK :/baike.baidu /view/42268.htm異丙醇:丙烯與氯和水起加成反應(yīng),生成1-氯-2-丙醇,后者與堿反應(yīng)生成環(huán)氧丙烷,加水生成HYPERLINK :/baike.baidu /view/336

19、20.htm丙二醇:丙烯在酸性催化劑存在下與苯反應(yīng),生成異丙苯 C6H5CH(CH3 )2,它是合成HYPERLINK :/baike.baidu /view/15944.htm苯酚和丙酮的原料.丙烯在酸性催化劑(硫酸、氫氟酸等)存在下,可與HYPERLINK :/baike.baidu /view/127600.htm異丁烷發(fā)生烴基化反應(yīng),生成的支鏈HYPERLINK :/baike.baidu /view/62773.htm烷烴可用作高HYPERLINK :/baike.baidu /view/62593.htm辛烷值燃料.丙烯在催化劑存在下與氨和空氣中的氧起氨氧化反應(yīng),生成丙烯腈,它是合

20、成塑料、HYPERLINK :/baike.baidu /view/45797.htm橡膠、纖維等高聚物的原料.丙烯在高溫下氯化,生成HYPERLINK :/baike.baidu /view/462980.htm烯丙基氯CH2=CHCH2Cl,它是合成甘油的原料. 主要用途:用于制丙烯腈,環(huán)氧丙烷,丙酮等. 1.2.2聚丙烯的物化性質(zhì)與用途 (1)物化性質(zhì)1）物理性能:聚丙烯為無毒、無臭、無味的乳白色高結(jié)晶的聚合物,HYPERLINK :/ hudong /wiki/密度密度只有0.90.091g/cm3,是目前所有塑料中最輕的品種之一.它對(duì)水特別穩(wěn)定,在水中24h的吸水率僅為0.01%,分

21、子量約815萬之間.成型性好,但因收縮率大,厚壁制品易凹陷.制品表面光澤好,易于著色.2）力學(xué)性能:聚丙烯的結(jié)晶度高,結(jié)構(gòu)規(guī)整,因而具有優(yōu)良的力學(xué)性能,其強(qiáng)度和硬度、彈性都比HDPE高,但在室溫和低溫下,由于本身的分子結(jié)構(gòu)規(guī)整度高,所以沖擊強(qiáng)度較差,分子量增加的時(shí)候,沖擊強(qiáng)度也增大,但成型加工性能變差.PP最突出的性能就是抗彎曲疲勞性,如用PP注塑一體活動(dòng)鉸鏈,能承受7107次開閉的折迭彎曲而無損壞痕跡,干摩擦系數(shù)與HYPERLINK :/ hudong /wiki/尼龍尼龍相似,但在油潤滑下,不如尼龍.3）熱性能:PP具有良好的耐熱性,熔點(diǎn)在164170,制品能在100以上溫度進(jìn)行消毒滅菌,

22、在不受外力的,150也不變形.脆化溫度為-35,在低于-35會(huì)發(fā)生脆化,耐寒性不如聚乙烯.4）化學(xué)穩(wěn)定性:聚丙烯的化學(xué)穩(wěn)定性很好,除能被濃HYPERLINK :/ hudong /wiki/硫酸硫酸、濃HYPERLINK :/ hudong /wiki/硝酸硝酸侵蝕外,對(duì)其它各種化學(xué)試劑都比較穩(wěn)定,但低分子量的脂肪烴、芳香烴和氯化烴等能使PP軟化和溶脹,同時(shí)它的化學(xué)穩(wěn)定性隨結(jié)晶度的增加還有所提高,所以聚丙烯適合制作各種化工管道和配件,防腐蝕效果良好.5）電性能:聚丙烯的高頻絕緣性能優(yōu)良,由于它幾乎不吸水,故絕緣性能不受濕度的影響.它有較高的介電系數(shù),且隨溫度的上升,可以用來制作受熱的電氣絕緣制

23、品,它的擊穿電壓也很高,適合用作電氣配件等.抗電壓、耐電弧性好,但靜電度高,與銅接觸易老化.6）耐候性:聚丙烯對(duì)紫外線很敏感,加入HYPERLINK :/ hudong /wiki/氧化鋅氧化鋅、硫代丙酸二月桂酯、HYPERLINK :/ hudong /wiki/碳黑碳黑或類似的乳白填料等可以改善其耐老化性能. (2)用途: 1）薄膜制品:聚丙烯薄膜制品透明而有光澤,對(duì)水蒸汽和空氣的滲透性小,它分為吹膜HYPERLINK :/ hudong /wiki/薄膜薄膜、流延薄膜(CPP)、雙向拉伸薄膜(BOPP)等。 2）注塑制品:可用于HYPERLINK :/ hudong /wiki/汽車汽車

24、、電氣、機(jī)械、儀表、無線電、HYPERLINK :/ hudong /wiki/紡織紡織、HYPERLINK :/ hudong /wiki/國防國防等工程配件,日用品,周轉(zhuǎn)箱,醫(yī)療衛(wèi)生器材,建筑材料. 3）擠塑制品:可做管材、型材、單絲、漁用繩索.打包帶、捆扎繩、編織袋、纖維、復(fù)合涂層、片材、板材等。吹塑中空成型制品各種小型容器等. 4）其它:低發(fā)泡、鈣塑板、合成木材、層壓板、合成紙、高發(fā)泡可作結(jié)構(gòu)泡沫體1.3 合成工藝聚丙烯的生產(chǎn)工藝按聚合類型可分為溶液法、淤漿法、本體法、氣相法、本體法-氣相法組合工藝五大類.1.3.1溶液法工藝 溶液法生產(chǎn)工藝是早期用于生產(chǎn)結(jié)晶聚丙烯的工藝路線,由Eas

25、tman公司所獨(dú)有.該工藝采用一種特殊改進(jìn)的催化劑體系:鋰化合物(如氫化鋰鋁)來適應(yīng)高的溶液聚合溫度.催化劑組分、單體和溶劑連續(xù)加入聚合反應(yīng)器,未反應(yīng)的單體通過對(duì)溶劑減壓而分離循環(huán).額外補(bǔ)充溶劑來降低溶液的粘度,并過濾除去殘留催化劑.溶劑通過多個(gè)蒸發(fā)器而濃縮,再通過一臺(tái)能夠除去揮發(fā)物的擠壓機(jī)而形成固體聚合物.固體聚合物用庚烷或類似的烴萃取進(jìn)一步提純,同時(shí)也除去了無定形聚丙烯,取消了使用乙醇和多步蒸餾的過程,主要用于生產(chǎn)一些與漿液法產(chǎn)品相比模量更低、韌性更高的特殊牌號(hào)產(chǎn)品.溶液法工藝流程復(fù)雜,且成本較高,聚合溫度高,加上由于采用特殊的高溫催化劑使產(chǎn)品應(yīng)用圍有限,目前已經(jīng)不再用于生產(chǎn)結(jié)晶聚丙烯.1

26、.3.2淤漿法工藝淤漿法又稱漿液法或溶劑法工藝,是世界上最早用于生產(chǎn)聚丙烯的工藝技術(shù).從1957年第一套工業(yè)化裝置一直到20世紀(jì)80年代中后期,淤漿法工藝在長達(dá)30年的時(shí)間里一直是最主要的聚丙烯生產(chǎn)工藝.典型工藝主要包括意大利的Montedison工藝、美國Hercules工藝、日本三井東壓化學(xué)工藝、美國Amoco工藝、日本三井油化工藝以與索維爾工藝等.這些工藝的開發(fā)都基于當(dāng)時(shí)的第一代催化劑,采用立式攪拌釜反應(yīng)器,需要脫灰和脫無規(guī)物,因采用的溶劑不同,工藝流程和操作條件有所不同.近年來,傳統(tǒng)的淤漿法工藝在生產(chǎn)中的比例明顯減少,保留的淤漿產(chǎn)品主要用于一些高價(jià)值領(lǐng)域,如特種BOPP薄膜、高相對(duì)分子

27、質(zhì)量吹塑膜以與高強(qiáng)度管材等. 近年來,人們對(duì)該方法進(jìn)行了改進(jìn),改進(jìn)后的淤漿法生產(chǎn)工藝使用高活性的第二代催化劑,可刪除催化劑脫灰步驟,能減少無規(guī)聚合物的產(chǎn)生,可用于生產(chǎn)均聚物、無規(guī)共聚物和抗沖共聚物產(chǎn)品等.目前世界淤漿法PP的生產(chǎn)能力約占全球PP總生產(chǎn)能力的13%.1.3.3 本體法工藝本體法工藝按聚合工藝流程,可以分為間歇式聚合工藝和連續(xù)式聚合工藝兩種. (1)間歇本體法工藝：間歇本體法聚丙烯聚合技術(shù)是我國自行研制開發(fā)成功的生產(chǎn)技術(shù). 間歇本體法工藝優(yōu)點(diǎn):生產(chǎn)工藝技術(shù)可靠,對(duì)原料丙烯質(zhì)量要求不是很高,所需催化劑國有保證,流程簡單,投資省、收效快,操作簡單,產(chǎn)品牌號(hào)轉(zhuǎn)換靈活、三廢少,適合中國國情

28、等.間歇本體法工藝缺點(diǎn):生產(chǎn)規(guī)模小,難以產(chǎn)生規(guī)模效益;裝置手工操作較多,間歇生產(chǎn),自動(dòng)化控制水平低,產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定;原料的消耗定額較高;產(chǎn)品的品種牌號(hào)少,檔次不高,用途較窄. 目前,我用該法生產(chǎn)的聚丙烯生產(chǎn)能力約占全國總生產(chǎn)能力的24.0%. (2)連續(xù)本體法工藝:主要包括美國Rexall工藝,美國Phillips工藝以與日本Sumitimo工藝. Rexall工藝:Rexall本體聚合工藝是介于溶劑法和本體法工藝之間的生產(chǎn)工藝,由美國Rexall公司開發(fā)成功,采用立式攪拌反應(yīng)器,用丙烷含量為10%-30%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的液態(tài)丙烯進(jìn)行聚合.在聚合物脫灰時(shí)采用己烷和異丙醇的恒沸混合物為溶劑,簡化了

29、精餾的步驟,將殘余的催化劑和無規(guī)聚丙烯一同溶解于溶劑中,從溶劑精餾塔的底部排出.以后,該公司與美國El Paso公司組成的聯(lián)合熱塑性塑料公司,開發(fā)了被稱為“液池工藝”的新生產(chǎn)工藝,采用Montedison -MPC公司的HY-HS高效催化劑,取消了脫灰步驟,進(jìn)一步簡化了工藝流程.特點(diǎn)是以高純度的液相丙烯為原料,采用HY-HS高效催化劑,無脫灰和脫無規(guī)物工序.采用連續(xù)攪拌反應(yīng)器,聚合熱用反應(yīng)器夾套和頂部冷凝器撤出,漿液經(jīng)閃蒸分離后,單體循環(huán)回反應(yīng); Phillips工藝:由美國Phillips石油公司于20世紀(jì)60年代開發(fā)成功.特點(diǎn)是采用獨(dú)特的環(huán)管式反應(yīng)器,這種結(jié)構(gòu)簡單的環(huán)管反應(yīng)器具有單位體積傳

30、熱面積大,總傳熱系數(shù)高,單程轉(zhuǎn)化率高,流速快,混合好,不會(huì)在聚合區(qū)形成塑化塊,產(chǎn)品切換牌號(hào)的時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn).可以生產(chǎn)寬圍熔體流動(dòng)速率的聚聚物和無規(guī)聚合物; Sumitimo工藝:由日本Sumitimo(住友)化學(xué)公司于1974年開發(fā)成功.基本上與Rexene本體法相似,但Sumitimo本體法工藝包括除去無規(guī)物與催化劑殘余物的一些措施.通過這些措施可以制得超聚合物,用于某些電氣和醫(yī)學(xué)用途.Sumitimo本體法工藝使用SCC絡(luò)合催化劑(以一氯二乙基鋁還原四氯化鈦,并經(jīng)過正丁醚處理),液相丙烯在50-80,3.0MPa下進(jìn)行聚合,反應(yīng)速率高,聚合物等規(guī)指數(shù)也較高,還采用高效萃取器脫灰,產(chǎn)品等規(guī)指數(shù)

31、為96%-97%,產(chǎn)品為球狀顆粒,剛性高,熱穩(wěn)定性好,耐油與電氣性能優(yōu)越.1.3.4 氣相法工藝 目前工業(yè)上普遍應(yīng)用的氣相法工藝主要有Univation公司的Unipol工藝,BP公司的Innovene工藝和Basell公司的Sphefilene工藝. 氣相法工藝主要特點(diǎn):采用獨(dú)特的接近活塞流的臥式攪拌床反應(yīng)器.用這種獨(dú)特的反應(yīng)器,因顆粒停留時(shí)間分布圍很窄,可以生產(chǎn)剛性和抗沖擊性非常好的共聚物產(chǎn)品.這種接近平推流的反應(yīng)器可以避免催化劑短路.當(dāng)有乙烯存在時(shí),可以生成大顆粒共聚物,而不是在均聚物顆粒生成細(xì)粉,這些細(xì)粉將降低共聚物的低溫沖擊強(qiáng)度,并形成不必要的膠狀體.因此,氣相法工藝很窄的反應(yīng)停留時(shí)

32、間分布可以實(shí)現(xiàn)用多個(gè)全混反應(yīng)釜均聚反應(yīng)器才能生產(chǎn)的高抗沖共聚物的要求.另外,由于這種獨(dú)特的反應(yīng)器設(shè)計(jì),氣相法工藝的產(chǎn)品過渡時(shí)間很短,理論上產(chǎn)品的過度時(shí)間要比連續(xù)攪拌反應(yīng)器或流化床反應(yīng)器短2/3,因而產(chǎn)品切換容易,過渡產(chǎn)品很少.1.3.5 本體法-氣相法組合工藝 工藝主要包括巴塞爾公司的Spheripol工藝,日本三井化學(xué)公司的Hypol工藝,北歐化工公司的Borstar工藝等. (1)Spheripol工藝:Spheripol工藝由巴塞爾(Basell)聚烯烴公司開發(fā)成功.該技術(shù)自1982年首次工業(yè)化以來,是迄今為止最成功,應(yīng)用最為廣泛的聚丙烯生產(chǎn)工藝. Spheripol工藝是一種液相預(yù)聚合

33、同液相均聚和氣相共聚相結(jié)合的聚合工藝,工藝采用高效催化劑,生成的PP粉料粒度其催化劑生產(chǎn)的粉料呈園球形,顆粒大而均勻,分布可以調(diào)節(jié),既可寬又可窄.可以生產(chǎn)全圍,多用途的各種產(chǎn)品.其均聚和無規(guī)共聚產(chǎn)品的特點(diǎn)是凈度高,光學(xué)性能好,無異味. (2)Hypol工藝:Hypol工藝由日本三井化學(xué)公司于20世紀(jì)80年代初期開發(fā)成功,采用HY-HS-II催化劑(TK-II),是一種多級(jí)聚合工藝.它把本體法丙烯聚合工藝的優(yōu)點(diǎn)同氣相法聚合工藝的優(yōu)點(diǎn)融為一體,是一種不脫灰,不脫無規(guī)物能生產(chǎn)多種牌號(hào)聚丙烯產(chǎn)品的組合式工藝技術(shù). Hypol工藝與Spheripol工藝技術(shù)基本一樣,主要區(qū)別在于Hypol工藝中均聚物不

34、能從氣相反應(yīng)器旁路排出,部分從高壓脫氣罐來的閃蒸氣被打回到氣相反應(yīng)器.生產(chǎn)均聚物時(shí),第一氣相反應(yīng)器實(shí)際上也起閃蒸作用.氣相反應(yīng)器是基于流化床和攪拌(刮板)容器特殊設(shè)計(jì)的.反應(yīng)器在生產(chǎn)抗沖擊性共聚物時(shí),無污垢,不需要清洗.在生產(chǎn)均聚物期間,氣相反應(yīng)器又可用做終聚合釜,提高了生產(chǎn)能力,而且氣相反應(yīng)器操作靈活,可生產(chǎn)乙烯含量25%的抗沖擊性共聚物. (3)Borstar工藝:Borealis公司(北歐化工)的Borstar工藝(北星雙峰)PP工藝是1998年才開發(fā)成功的PP新型生產(chǎn)工藝,Borstar工藝源于北星雙峰聚乙烯工藝,工藝采用與北星雙峰聚乙烯工藝一樣的環(huán)管和氣相反應(yīng)器,設(shè)計(jì)基于Z-N催化劑

35、,也能使用正在中試中的單活性中心催化劑.其基本配置是采用雙反應(yīng)器即環(huán)管反應(yīng)器串聯(lián)氣相反應(yīng)器生產(chǎn)均聚物和無規(guī)共聚物,再串聯(lián)一臺(tái)或兩臺(tái)氣相反應(yīng)器生產(chǎn)抗沖共聚物,這取決于最終產(chǎn)品中的橡膠含量,如生產(chǎn)高橡膠相含量的抗沖共聚物則需要第二臺(tái)氣相共聚反應(yīng)器.1.4 廠址選擇1. 符合所在地區(qū),城市,鄉(xiāng)鎮(zhèn)總體規(guī)劃布局. 2. 節(jié)約用地,不占用良田與經(jīng)濟(jì)效益高的土地,并符合國家現(xiàn)行土地管理,環(huán)境保護(hù),水土保持等法規(guī)有關(guān)規(guī)定. 3. 有利于保護(hù)環(huán)境與景觀,盡量遠(yuǎn)離風(fēng)景游覽區(qū)和自然保護(hù)區(qū),不污染水源,有利于三廢處理,并符合現(xiàn)行環(huán)境保護(hù)法規(guī)規(guī)定. 4.接近原料廠地與產(chǎn)品銷售地區(qū),運(yùn)輸方便. 5. 燃料質(zhì)量符合要求,保

36、證供應(yīng). 6. 廠區(qū)用地面積應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝和運(yùn)輸要求,并預(yù)留擴(kuò)建用地. 7.居住用地應(yīng)根據(jù)工廠規(guī)模與定員,按國家、省、市所規(guī)定的定額,計(jì)算所需面積. 8. 外形應(yīng)盡可能簡單,如為矩形場地長寬比一般控制在1:1.5之,較經(jīng)濟(jì)合理. 9.地形應(yīng)有手電于車間布置,運(yùn)輸聯(lián)系與場地排水;一般情況下,自然地形坡度不大于5,丘陵坡地不大于40,山區(qū)建廠不超過60為宜. 10.應(yīng)避開發(fā)震斷層和基本烈度高于九度地震區(qū),泥石流,滑坡,流砂,溶洞等危害地段,以與較厚的三級(jí)自重濕陷性黃土,新近堆積黃土,一級(jí)膨脹土等地質(zhì)惡劣區(qū). 11.應(yīng)避開具有開采價(jià)值的礦藏區(qū),采空區(qū),以與古井,古墓,坑穴密集的地區(qū). 12.根據(jù)工廠

37、運(yùn)貨量,物料性質(zhì),外部運(yùn)輸條件,運(yùn)輸距離等因素合理確定采用的運(yùn)輸方式(鐵路,公路,水運(yùn),空運(yùn)). 1.5影響反應(yīng)和產(chǎn)品質(zhì)量的因素聚合溫度：溫度對(duì)丙烯聚合反應(yīng)有較大影響。在50以下時(shí)反應(yīng)速度較慢,隨著溫度的升高反應(yīng)加速,催化劑得率和丙烯的轉(zhuǎn)化率明顯提高。等規(guī)度隨溫度的升高有下降的趨勢,在70以上時(shí)下降較為明顯,這是因?yàn)榕湮淮呋瘎┑姆€(wěn)定性下降而使等規(guī)度下降。對(duì)TiCL4-A1(C2H5)3而言,形成的絡(luò)合中心在高溫下也較穩(wěn)定,等規(guī)度的下降并不太大.反應(yīng)溫度以70-78左右為宜,最高不應(yīng)超過80.除反應(yīng)溫度外,升溫速度對(duì)反應(yīng)控制也有較大的影響.升溫過快容易造成反應(yīng)失控而超溫超壓,液相丙烯滿釜,壓力劇

38、增,甚至產(chǎn)生暴聚結(jié)塊.這步很重要.攪拌效率:攪拌效率高,物料均勻,反應(yīng)熱易傳出,可避免因局部過熱而造成結(jié)塊或顆粒不均勻,攪拌效率也是借助擋板的形狀,安裝位置和角度的作用來實(shí)現(xiàn)的.反應(yīng)應(yīng)時(shí)間的影響:由于三氯化鈦的活性壽命較長,一般控制到干鍋”即人為地停止反應(yīng),回收聚丙烯降溫泄壓.“干鍋”是指反應(yīng)物系中液相消失,但氣相丙烯仍很多,還繼續(xù)進(jìn)行氣相聚合.因此轉(zhuǎn)化率,得率明顯地受反應(yīng)時(shí)間的影響.分子量的調(diào)節(jié):氫氣在聚合反應(yīng)中起鏈轉(zhuǎn)移的作用,因此,氫氣被用作聚丙烯分子量的調(diào)節(jié)劑.隨著H2/C3比例增大,聚丙烯分子量相應(yīng)變小,熔融指數(shù)相應(yīng)增大,此時(shí)催化活性和單釜產(chǎn)量會(huì)提高,但等規(guī)度略有下降.氫氣加入的量對(duì)獲

39、得不同質(zhì)量的產(chǎn)品很關(guān)鍵. “干鍋”程度的影響:于鍋后如不與時(shí)回收丙烯,則氣固相反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行.氫量足夠的話,氫與催化劑表面接觸的機(jī)會(huì)增加;生成分于量較低的聚合物;如果氫量甚少則可能生成分子量較高的聚合物.再則氣相反應(yīng)時(shí)因固體傳熱不好,容易發(fā)生超溫,對(duì)熔融指數(shù)也會(huì)產(chǎn)比一定的影響.聚合釜撤熱效果的影響等:聚合反應(yīng)為放熱反應(yīng),當(dāng)反應(yīng)發(fā)生時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱,此時(shí)若聚合釜撤熱效果不佳,可能會(huì)導(dǎo)致聚合反應(yīng)放出的熱量撤不出去,使反應(yīng)劇烈,難控制,被迫回收丙烯來穩(wěn)定操作,因氫氣較輕在聚合釜頂部,在回收丙烯時(shí),回收大部分氫氣,從而使MI難控制,降低了MI的合格率.因此應(yīng)注意清理釜壁和夾套,保證聚合釜的撤熱效果.1.6

40、工藝流程敘述(1)原料精制:液態(tài)的丙烯通過固堿塔、水解塔、脫硫塔、分子篩、脫氧塔、脫砷塔去除硫化物、CO、H2O、氧等雜質(zhì)后,進(jìn)入到精丙烯計(jì)量罐.(2)聚合反應(yīng):精制過后的丙烯經(jīng)過計(jì)量加入到聚合釜,并將活化劑、給電子體、催化劑、分子量調(diào)節(jié)劑(氫氣)按一定配比分別加入聚合釜.各種物料加完之后,開始向聚合釜的夾套加入熱水升溫聚合,整個(gè)過程可以采用手動(dòng)控制也可以使用計(jì)算機(jī)來半自動(dòng)控制.每個(gè)釜的反應(yīng)時(shí)間約34h,聚合的壓力約3.5MPa,聚合的溫度約為75.反應(yīng)至有70%80%丙烯聚合成為聚丙烯時(shí)(實(shí)際生產(chǎn)中,根據(jù)聚合釜攪拌器電機(jī)的電流大小判斷),停止聚合反應(yīng).將丙烯加入高壓丙烯冷凝器,用循環(huán)的冷卻水

41、將丙烯冷凝回收到平衡壓力,冷凝后的液態(tài)丙烯儲(chǔ)存在高壓丙烯回收罐中,用來供給下一釜聚合時(shí)投料用.將固體的聚丙烯粉料噴入閃蒸釜.(3)閃蒸:為了讓丙烯與聚丙烯分離采用閃蒸的方法(即多次抽真空、多次充氮?dú)?,得到不含丙烯的聚丙烯粉料后,由閃蒸釜的下料口送到料倉后進(jìn)行包裝然后以粉料的形態(tài)出廠.未能夠反應(yīng)的低壓丙烯回收到氣柜.等到聚合釜噴料完成之后,就可以繼續(xù)進(jìn)行下一釜的投料操作.(4)粉料包裝:利用設(shè)備的高度差,打開閃蒸釜下端的出料閥,將閃蒸釜中的物料裝入袋,并同時(shí)完成稱重封袋工作.(5)丙烯回收:回收到氣柜的丙烯氣,經(jīng)過壓縮機(jī)的壓縮并冷凝液化之后,送入粗丙烯儲(chǔ)罐.(6)丙烯系統(tǒng):從罐區(qū)來的粗丙烯經(jīng)通

42、過流量調(diào)節(jié)閥(FICQ3101)到達(dá)粗丙烯精制系統(tǒng),丙烯精制是為了除去丙烯中含有的雜質(zhì),主要是S,O,水等.丙烯精制先經(jīng)過固堿塔(T-3101A,B).進(jìn)行脫硫脫水,后通過水解塔(T-3102)中的A911水解催化劑使得有機(jī)硫轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機(jī)硫后,再經(jīng)過脫硫塔(T-3103)中的Z919氧化鋅脫硫.脫除大量水和微量硫的粗丙烯經(jīng)四個(gè)分子篩干燥塔(T-3104A、B/C、D;T-3105A、B/C、D)深度干燥脫水后經(jīng)過脫氧塔(T-3106A/B),其中分子篩與脫氧設(shè)備為雙系列,可切換操作;通過錳系列脫氧劑脫氧后的丙烯送入脫砷塔(T-3107),經(jīng)RAS998高效脫砷劑脫砷后達(dá)到聚合級(jí)的精丙烯送入精丙烯

43、計(jì)量罐。整個(gè)精制系統(tǒng)均在表壓小于2.2MPa和常溫下進(jìn)行操作.精丙烯罐(V-3101A.B.C容積36m3操作壓力低于表壓2.16MPa)純度為99%丙烯經(jīng)丙烯投料泵(P-3101A/B)輸送通過流量調(diào)節(jié)閥(FICQ-3202)到聚合釜(R-3201A.B.C.D)投料.精丙烯在聚合釜通過催化劑、助催化劑、外給電子體和氫氣的共同作用,在溫度為7384,壓力為3.5MPa時(shí)通過攪拌發(fā)生聚合反應(yīng),反應(yīng)時(shí)間約為23小時(shí);反應(yīng)結(jié)束后丙烯氣通過高壓回收系統(tǒng)回收.反應(yīng)生成的聚丙烯粉料在聚合釜的余壓下經(jīng)過上噴料閥(XV3231、XV3232、XV3233、XV3234)和下噴料閥(XV3241、XV3242

44、、XV3243、XV3244)分多次(不少于三次,噴料時(shí)需注意閃蒸釜接料壓力不得大于0.5MPa)噴入凈化合格(釜氧含量小于0.5)的閃蒸釜(R-3202A、B、C、D).生成的聚丙烯粉料中含有的丙烯氣經(jīng)低壓回收系統(tǒng)回收至氣柜.回收后對(duì)閃蒸釜的進(jìn)行真空泵(P-3202A/B)抽真空后通氮?dú)庵脫Q丙烯氣,置換合格 (可燃?xì)夂啃∮?.5)后進(jìn)行氮?dú)獬鋲?充氮壓力須小于0.5MPa),利用氮?dú)鈮毫?jīng)閃蒸釜底閥(XV3261、XV3262、XV3263、XV3264)將釜聚丙烯粉料送入料倉包裝.聚合釜末參與轉(zhuǎn)化的高壓氣相丙烯經(jīng)高壓回收閥(PV3206C、D、E、F)依次先進(jìn)入丙烯氣沉降罐V-3210A

45、和V3210B,后通過Y型過濾器過濾再進(jìn)入丙烯冷凝器(E-3101A、B)的管程,用循環(huán)冷水冷凝至35后進(jìn)入丙烯回收罐(V-3102).聚丙烯粉料中的丙烯氣經(jīng)由閃蒸釜的低壓回收閥(XV3271、XV3272、XV3273、XV3274),先到一級(jí)旋風(fēng)除塵器(V-3211A、B、C、D),后經(jīng)二級(jí)旋風(fēng)除塵器(V-3212),再到布袋除塵器(V-3213)除塵后進(jìn)入氣柜.氣柜的丙烯氣經(jīng)丙烯壓縮機(jī)壓縮冷凝后進(jìn)入粗丙烯貯罐再利用.另外因超壓產(chǎn)生的氣相丙烯由壓力容器上方的安全閥經(jīng)丙烯氣放空總管（VT-3201）去氣柜或火炬燃燒.(6)活化劑系統(tǒng):活化劑運(yùn)輸槽(V-3202)的活化劑先經(jīng)精氮充壓壓入活化劑

46、高位槽(V-3204)緩沖,后由精氮充壓經(jīng)控制閥(LIC3201A,LIC3202A)分別壓入活化劑計(jì)量罐(V-3205A,V-3205B),計(jì)量罐的活化劑經(jīng)精氮充壓后再由控制閥(LIC3201B,3202B)壓入活化劑加料罐(V-3206A,V-3206B)后,先后通過活化劑加料閥(FV-3202,FV-3202B,FV-3202C,FV-3202C)和(XV-3221,XV-3222,XV-3223,XV-3224)分別向四個(gè)聚合釜加入.(7)氫氣系統(tǒng):外購的氫氣由氫氣鋼瓶充入氫氣儲(chǔ)罐(V-3207,壓力低4.6MPa)后分為兩路,一路去精制系統(tǒng)的脫氧塔(T-3106A,B)進(jìn)行工藝再生時(shí)

47、使用,另一路經(jīng)控制閥(PV-3205A)進(jìn)入氫氣計(jì)量罐(V-3208)后分別經(jīng)閥(PV-3205B,PV-3205C,PV-3205D PV-3205E)向四個(gè)聚合釜加入.(8)熱水循環(huán)水系統(tǒng):罐區(qū)來的粗丙烯經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥(FICQ-3101)進(jìn)入粗丙烯精制系統(tǒng),丙烯精制的目的是除去丙烯中的雜質(zhì),主要是硫、氧、水等.丙烯精制先經(jīng)固堿塔(T-3101A、B),脫硫脫水,后經(jīng)水解塔(T-3102)中的A911水解催化劑將有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無機(jī)硫后,再經(jīng)脫硫塔(T-3103)中的Z919氧化鋅脫硫.脫除大量水與微量硫的粗丙烯經(jīng)四個(gè)分子篩干燥塔(T-3104A、B/C、D;T3105A、B/C、D)深度干燥脫

48、水后經(jīng)過脫氧塔(T-3106A/B),其中分子篩和脫氧設(shè)備為雙系列,可切換操作;經(jīng)錳系列脫氧劑脫氧后的丙烯送入脫砷塔(T-3107),經(jīng)RAS998高效脫砷劑脫砷后達(dá)到聚合級(jí)的精丙烯送入精丙烯計(jì)量罐.整個(gè)精制系統(tǒng)均在表壓小于2.2MPa和常溫下進(jìn)行操作.精丙烯罐(V-3101A.B.C容積36m3操作壓力低于表壓2.16MPa)純度為99%丙烯經(jīng)丙烯投料泵(P-3101A/B)輸送通過流量調(diào)節(jié)閥(FICQ-3202)到聚合釜(R-3201A.B.C.D)投料.在聚合釜的精丙烯在催化劑、助催化劑、外給電子體和氫氣的作用下,在溫度7384,壓力3.5MPa時(shí)經(jīng)攪拌發(fā)生聚合反應(yīng),反應(yīng)約23小時(shí);反應(yīng)

49、結(jié)束時(shí)丙烯氣經(jīng)高壓回收系統(tǒng)回收.反應(yīng)生成的聚丙烯粉料在聚合釜的余壓下通過上噴料閥(XV3231、XV3232、XV3233、XV3234)和下噴料閥(XV3241、XV3242、XV3243、XV3244)分多次(不少于三次,噴料時(shí)需注意閃蒸釜接料壓力不得大于0.5MPa)噴入凈化合格(釜氧含量小于0.5)的閃蒸釜(R3202A、B、C、D).生成的聚丙烯粉料中含有的丙烯氣經(jīng)低壓回收系統(tǒng)回收至氣柜.回收后對(duì)閃蒸釜的進(jìn)行真空泵(P-3202A/B)抽真空后通氮?dú)庵脫Q丙烯氣,置換合格(可燃?xì)夂啃∮?.5)后進(jìn)行氮?dú)獬鋲?充氮壓力須小于0.5MPa),利用氮?dú)鈮毫?jīng)閃蒸釜底閥(XV3261、XV3

50、262、XV3263、XV3264)將釜聚丙烯粉料送入料倉包裝.聚合釜末參與轉(zhuǎn)化的高壓氣相丙烯經(jīng)高壓回收閥(PV3206C、D、E、F)依次先進(jìn)入丙烯氣沉降罐V-210A和V3210B,后通過Y型過濾器過濾再進(jìn)入丙烯冷凝器(E-3101A、B)的管程,用循環(huán)冷水冷凝至35后進(jìn)入丙烯回收罐(V-3102).聚丙烯粉料中的丙烯氣經(jīng)由閃蒸釜的低壓回收閥(XV3271、XV3272、XV3273、XV3274),先到一級(jí)旋風(fēng)除塵器(V-3211A、B、C、D),后經(jīng)二級(jí)旋風(fēng)除塵器(V-3212),再到布袋除塵器(V-3213)除塵后進(jìn)入氣柜.氣柜的丙烯氣經(jīng)丙烯壓縮機(jī)壓縮冷凝后進(jìn)入粗丙烯貯罐再利用.另外

51、因超壓產(chǎn)生的氣相丙烯由壓力容器上方的安全閥經(jīng)丙烯氣放空總管(VT-3201)去氣柜或火炬燃燒.活化劑系統(tǒng):活化劑運(yùn)輸槽(V-3202)的活化劑先經(jīng)精氮充壓壓入活化劑高位槽(V-3204)緩沖,后由精氮充壓經(jīng)控制閥(LIC3201A,LIC3202A)分別壓入活化劑計(jì)量罐(V-3205A,V-3205B),計(jì)量罐的活化劑經(jīng)精氮充壓后再由控制閥(LIC3201B,3202B)壓入活化劑加料罐(V-3206A,V-3206B)后,先后通過活化劑加料閥(FV-3202A,FV-3202B,FV-3202C,FV-3202C)和(XV-3221,XV-3222,XV-3223,XV-3224)分別向四個(gè)

52、聚合釜加入.氫氣系統(tǒng):外購的氫氣由氫氣鋼瓶充入氫氣儲(chǔ)罐(V-3207,壓力低于4.6MPa)后分為兩路,一路去精制系統(tǒng)的脫氧塔(T-3106A,B)進(jìn)行工藝再生時(shí)使用,另一路經(jīng)控制閥(PV-3205A)進(jìn)入氫氣計(jì)量罐(V-3208)后分別經(jīng)閥(PV-3205B,PV-3205C,PV-3205D PV-3205E)向四個(gè)聚合釜加入.熱水循環(huán)水系統(tǒng):新鮮水經(jīng)調(diào)節(jié)閥(LIC-3203)加入熱水槽(V-3209)后,通過溫度調(diào)節(jié)閥(TIC-3229)調(diào)節(jié)低壓蒸汽的量將新鮮水加熱到95后,經(jīng)熱水泵(P-3201A/B)先通過泵出口壓力控制閥,后通過聚合釜加套進(jìn)水閥(PV3201B,PV3202B,PV

53、3203B,PV3204B)分別進(jìn)入加套給聚合釜加熱,當(dāng)加套出水溫度低于50時(shí)經(jīng)程控閥(TV3217A,TV3218A,TV3219A,TV3220A)和冷水一起回循環(huán)水池;加套的熱水出水溫度大于50時(shí)經(jīng)程控閥(TV3217B,TV3218B,TV3219B,TV3220B)返回到熱水槽.由公用工程來的循環(huán)水到車間各工段的冷換設(shè)備與噴淋外,主要用于聚合釜的夾套和冷管撤溫,出水回到循環(huán)水池.第二章 工藝計(jì)算與設(shè)備選型2.1物料和熱量工藝計(jì)算2.1.1物料衡算 1):物料衡算的原理、方法、步驟. (1):原理對(duì)于連續(xù)穩(wěn)定過程,物料衡算的方程是: Mx = M m2-1 即:初始輸入量=最終輸出量

54、對(duì)不連續(xù)過程,物料衡算的方程為: M = Mf + M累積 2-2 即:初始輸入量+生成輸入量=最終輸出量十消耗量. (2):方法. 本設(shè)計(jì)屬于連續(xù)反應(yīng),采用第一種計(jì)算方法 (3):步驟: a:收集數(shù)據(jù): :原理產(chǎn)品規(guī)格; :過程單位時(shí)間的物流量; :有關(guān)消耗定額; :有關(guān)轉(zhuǎn)化率選擇性、單程收率. b:畫物料流程圖,確定衡算對(duì)象,根據(jù)題目要求它可以是總物料某個(gè)組分某個(gè)元素等;c:確定衡算圍:根據(jù)題目要求它可以是一個(gè)系統(tǒng)一個(gè)車間某個(gè)設(shè)備等;某個(gè)設(shè)備的局部等;d:確定衡算基準(zhǔn):根據(jù)題目要求它可以是單位質(zhì)量單位時(shí)間等; e:列出輸入輸出物料平衡表. 2):物料衡算過程(1):收集數(shù)據(jù):表2-1原料性

55、質(zhì) 密度(00C 摩爾質(zhì)量 沸點(diǎn) 含量 比熱容原料名稱 101. 33kpa/m3 ) (g/mol) (101. 33kpa) (%) J/(mol.oC)丙烯 1.914 42 47.7 99 1.436乙烯 1.261 28 103.7 99 1.222氫氣 0.0899 2 252.75 99 10.13氮?dú)?1.251 28 159.78 99 0.745 (2):確定單位時(shí)間物流量: 已知:220,000t/a 年工作夫數(shù):365-(T1+T2+T3) 選擇連續(xù)工作制度: T1=3+1+3+3+1+1+1=13(其中對(duì)于工廠,星期六、日照常上班,勞動(dòng)節(jié)3天,元旦1天,國慶節(jié)3天,春

56、節(jié)3,清明節(jié)1天,中秋1天,端午1天) T2設(shè)備大、中、小修與正常檢修總天數(shù),反應(yīng)器取54天/年. T3設(shè)備加工不同物料時(shí)的換料時(shí)間(不計(jì)）. 故年工作天數(shù)=365-(54+13)=298d/a; 聚丙烯日產(chǎn)量:220000/a298/a=738.26t; 聚丙烯時(shí)產(chǎn)量:738.26t24h=30.76t. (3):由已知消耗定額(以每噸產(chǎn)品計(jì))消耗定額是指生產(chǎn)每噸合格產(chǎn)品需要的原料、輔料與試劑等的消耗量表2-3消耗定額 項(xiàng)目 用量 丙烯 47000kg/h乙烯 300kg/h 氮?dú)?10000kg/h氫氣 100kg/h氧氣 200kg/h 主催化劑(Amoco CD催化劑) 0kg/h 助

57、催化劑(三乙基鋁) 50kg/h 改性劑（二異丁基二甲氧基硅烷） 50kg/h因?yàn)樵蠌S貯存運(yùn)輸損失率5%,又原料廠外運(yùn)輸損失率為5%,其中操作因子在物料衡算中進(jìn)行.可的聚丙烯生產(chǎn)流程中原料的年采購量:年采購量=小時(shí)消耗定額242980.950.95.表2-4聚丙烯成產(chǎn)的原料年采購量項(xiàng)目 用量丙烯 3.7105t/a 乙烯 2.38103t/a 氮?dú)?7.9104t/a 氫氣 7.9102t/a 氧氣 1.6103t/a 主催化劑(Amoco CD催化劑) 4.0102t/a 助催化劑(三乙基鋁) 4.0102t/a 改性劑(二異丁基二甲氧基硅烷) 4.0102t/a (4):確定衡算圍,并進(jìn)

58、行深入計(jì)算: 1) 凈化塔: 每小時(shí)進(jìn)料量為: 粗丙烯: 47000kg/b每小時(shí)出料量為: 精制丙烯: 46000kg/t 合計(jì) 每小時(shí)進(jìn)料量為: 47000kg/h 每小時(shí)出料量為: 46000kg/t 第一聚合反應(yīng)器:每小時(shí)進(jìn)料量為: 丙烯: 46000 kg/t 氫氣: l00kg/t 主催化劑: 50kg/t 助催化劑: 50kg/t 改性劑: 50kg/t每小時(shí)出料量為: 聚丙烯: 27600kg/h丙烯: 18400kg/h 氫氣:100kg/h 主催化劑: 50kg/h 助催化劑: 50kg/h 改性劑: 50kg/h合計(jì) 每小時(shí)進(jìn)料量為: 46250kg/h 每小時(shí)出料量為:

59、 46250kg/h 第二聚合反應(yīng)器: 每小時(shí)進(jìn)料量為: 聚丙烯; 27600kg/h 丙烯: 18800kg/h 乙烯: 300kg/h 主催化劑: 50kg/h 助催化劑: 50kg/h 改性劑: 50kg/h每小時(shí)出料量為: 聚丙烯: 45000kg/h 丙烯: 1600kg/h 乙烯: 100kg/h 主催化劑: 50kg/h 助催化劑: 50kg/h 改性劑: 50kg/h 合計(jì) 每小時(shí)進(jìn)料量為: 46850kg/h 每小時(shí)出料量為: 46850kg/h (5):列出輸入一輸出物料衡算平衡表 表2-5 凈化塔名稱 進(jìn)料 出料單位 kg/h kmol/h oC MPa kg/h kmo

60、l/h oC MPa粗/細(xì)丙烯 47000 1119.5 40 1 46000 1095.24 40 1表2-6第一聚合反應(yīng)器名稱 進(jìn)料 出料單位 kg/h kmol/h oC MPa kg/h kmol/h oC MPa聚丙烯 0 0 276000 70 2.2丙烯 46000 1095.24 20 2 18400 438.10 70 2.2氫氣 100 50 20 3.3 10 5 70 2.2主催化劑 50 20 50 70 助催化劑 50 20 50 70 改性劑 50 20 50 70 表2-7 第二聚合反應(yīng)器名稱 進(jìn)料 出料單位 kg/h kmol/h oC MPa kg/h km