年產(chǎn)22萬噸聚丙烯生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

年產(chǎn)22萬噸聚丙烯生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

年產(chǎn)22萬噸聚丙烯生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)第一章總論1J國(guó)內(nèi)外PP的生產(chǎn)發(fā)展?fàn)顩r1丄1國(guó)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(guó)曼海姆(Mulheim)馬克思-普朗克學(xué)(MaxPlancktnstitute)的齊格勒(ZieglerK貓I)采用過渡金屬(錯(cuò)，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Polytechnic)的納Giulio)教授在Montccatini公司的資助和合作下，也在進(jìn)行類似的研死由于Montecadni&司購(gòu)買過Ziegler教授的一些專利，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TiCL-AIEh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4(1%,但結(jié)晶聚丙烯的合成開創(chuàng)了立體定向聚合的理論Biegler和Mt畑也因此獲得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」954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(guó)申請(qǐng)注冊(cè)了用-烯燒包括丙烯聚合成結(jié)晶聚合物及其工藝的專利.Montecatini公司很快開始建設(shè)工業(yè)聚丙烯生產(chǎn)裝置」9刃年在發(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(guó)大力神公司(Hercules)在美Newjersey的Purlin也建立了一套9000t/a的聚丙烯生產(chǎn)裝置*1958-1962年,德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、日本等國(guó)先后都實(shí)現(xiàn)了聚丙烯工業(yè)化產(chǎn).1964年美國(guó)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及釜式反應(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式攪拌床氣相聚合Nowl蝕工藝，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)了所謂鋁第二代利催化劑?以索爾維(Solvay)公司1971年開發(fā)的三氯化鈦一戊謎——四氯化鈦一氯二乙基鋁(TiCI3R2O?AI(C2H5)2CI)絡(luò)合型催化劑為典型代表，稱之為絡(luò)合I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(guó)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)裝置一一135000t/a裝置，結(jié)束了氣相法獨(dú)家經(jīng)營(yíng)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(guó)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洲建立了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)能力及占全球聚丙烯生產(chǎn)能力的 14.7%,其市場(chǎng)份額8年來幾乎增長(zhǎng)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(guó)內(nèi)聚丙烯生產(chǎn)發(fā)展史六十年代來末，蘭州化學(xué)工業(yè)公司石油化工廠從英國(guó)引進(jìn)采用 Vickers-Zimmer工藝技術(shù)及常規(guī)催化劑體系的5kt/a溶劑法PP生產(chǎn)裝置.1973年，北京燕山石化公司向陽(yáng)化工廠利用國(guó)內(nèi)研制的催化劑和溶劑法工藝建成投產(chǎn)了一套5kt/a國(guó)產(chǎn)溶劑法PP生產(chǎn)裝置.1975年，遼寧瓦房店紡織廠與大連物化所協(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,江蘇省丹陽(yáng)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(guó)首先實(shí)現(xiàn)了液相本體法PP生產(chǎn)工業(yè)化.1979年，北京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U型催化劑即TiCl3-R2O(正丁醚)-Al(C2H5)2Cl催化劑.絡(luò)合U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(guó)開始引進(jìn)國(guó)外液相-氣相組合式本體法聚丙烯工藝，是我國(guó)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年齊魯石化公司和上海石化總廠先后采用 Himont公司S-PP工藝建成70kt/aPP.其后,92-96年國(guó)內(nèi)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)狀及發(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)人才缺乏及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(zhǎng)達(dá) 3周.2009年受新興市場(chǎng)業(yè)務(wù)快速擴(kuò)張的影響，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(guó)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年沖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(guó)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(guó)的世界第二大PP生產(chǎn)國(guó)，在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)能力逐漸增強(qiáng).其中沖國(guó)石化集團(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(guó)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(zhǎng)三角及環(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ta-1)比例/%(萬ta-1)比例/%萊昂德爾巴塞爾666.912.87710.414.21中石化288.06.83354.08.05道達(dá)爾石化253.04.88258.05.16英力士229.54.43233.04.66薩比克220.54.25288.05.76?？松梨诨瘜W(xué)212.54.10212.54.25信任工業(yè)210.54.06278.05.56臺(tái)塑198.33.83210.24.20北歐化工188.03.63194.53.59中石油110.02.13165.02.95合計(jì)2577.247.382903.6 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(guó)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,同比去年增長(zhǎng)10.53%.2009年我國(guó)主要PP生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)能統(tǒng)計(jì)見表1-2.表1-22009年我國(guó)主要PP生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)能統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)廠家/（萬ta-1）生產(chǎn)能力中石化福建煉化 52.0中石化上海石化中石化茂名石化47.0中石化燕山石化36.0中石化上海賽科石化25.0中石化揚(yáng)子石化20.0中石化鎮(zhèn)海煉化20.0中石化海南煉化20.0中石化青島煉化20.0中石化廣州石化10.0中石化長(zhǎng)嶺石化中石化荊門石化10.010.10.010.010.014.0354.055.041.020.0中石化武漢石化中石化九江石化中石化濟(jì)南石化中石化湛江煉油中石化合計(jì)中石油獨(dú)山子石化中石油蘭州石化中石油大連石化中石油大慶石化10.10.0165.045.030.025.024.020.015.0中石油華北石化中石油合計(jì)臺(tái)塑工業(yè)佇波）有限公司紹興三元石化華錦集團(tuán)盤錦乙烯中海殼牌石化延長(zhǎng)集團(tuán)錦西石化大連西太平洋陜西延煉集團(tuán)沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)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(zhǎng)到6857.4萬t.其中2010年亞洲和中東地區(qū)將有400萬tPP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(chǎng)的影響要到2010年底或2011年初才能完全體現(xiàn)出來；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(guó)和韓國(guó)將喪失全球PP凈出口國(guó)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(guó).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(guó)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(guó)的PP總產(chǎn)能應(yīng)達(dá)到1220萬t.1.2原料及產(chǎn)品的物化性質(zhì)及用途1.2.1丙烯的物化性質(zhì)及用途丙烯(propylene,CH2=CHCH3)外觀與性狀：無色、有烴類氣味的氣體熔點(diǎn)「C):-191.2沸點(diǎn)(C):-47.72相對(duì)密度冰=1):0.5相對(duì)蒸氣密度(空氣=1):1.48飽和蒸氣壓(kPa):602.88(0C)燃燒熱(kJ/mol):2049臨界溫度(K):364.75臨界壓力(MPa):4.550閃點(diǎn)「C):-108引燃溫度(C):455爆炸上限%(V/V):11.7爆炸下限%(V/V):2.0溶解性:溶于水、乙醇?其它理化性質(zhì)：丙烯除了在烯鍵上起反應(yīng)外，還可在甲基上起反應(yīng).丙烯在酸性催化劑(硫酸、無水氫氟酸等)存在下聚合，生成二聚體、三聚體和四聚體的混合物，可用作高辛烷值燃料.在齊格勒催化劑存在下丙烯聚合生成聚丙烯.丙烯與乙烯共聚生成乙丙橡膠.丙烯與硫酸起加成反應(yīng)，生成異丙基硫酸，后者水解生成異丙醇：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，可與異丁烷發(fā)生烴基化反應(yīng)，生成的支鏈烷烴可用作高辛烷值燃料.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，它是合成塑料、橡膠、纖維等高聚物的原料.丙烯在高溫下氯化，生成烯丙基氯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)及用途物化性質(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 ，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%,分子量約8~15萬之間.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.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7X107次開閉的折迭彎曲而無損壞痕跡，干摩擦系數(shù)與尼龍相似，但在油潤(rùn)滑下，不如尼龍.3） 熱性能:PP具有良好的耐熱性，熔點(diǎn)在164~170C,制品能在100C以上溫度進(jìn)行消毒滅菌，在不受外力的，150C也不變形.脆化溫度為-35T,在低于-35C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，除能被濃硫酸、濃硝酸侵蝕外，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，加入氧化鋅、硫代丙酸二月桂酯、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，它分為吹膜薄膜、流延薄膜（CPP）、雙向拉伸薄膜（BOPP）等。2）注塑制品：可用于汽車、電氣、機(jī)械、儀表、無線電、紡織、國(guó)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Eastman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)用范圍有限，目前已經(jīng)不再用于生產(chǎn)結(jié)晶聚丙烯.1.3.2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(zhǎng)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(guó)Hercules工藝、日本三井東壓化學(xué)工藝、美國(guó) Amoco工藝、日本三井油化工藝以及索維爾工藝等.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)分子質(zhì)量吹塑膜以及高強(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 .間歇本體法工藝：間歇本體法聚丙烯聚合技術(shù)是我國(guó)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(guó)內(nèi)有保證，流程簡(jiǎn)單，投資省、收效快，操作簡(jiǎn)單，產(chǎn)品牌號(hào)轉(zhuǎn)換靈活、三廢少，適合中國(guó)國(guó)情等.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，我國(guó)采用該法生產(chǎn)的聚丙烯生產(chǎn)能力約占全國(guó)總生產(chǎn)能力的 24.0%.⑵連續(xù)本體法工藝：主要包括美國(guó)Rexall工藝，美國(guó)Phillips工藝以及日本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(guó)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(jiǎn)化了精餾的步驟,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(guó)ElPaso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(jiǎn)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(guó)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(jiǎn)單的環(huán)管反應(yīng)器具有單位體積傳熱面積大 ，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)寬范圍熔體流動(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)物及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°C,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)為96%-97%,產(chǎn)品為球狀顆粒，剛性高，熱穩(wěn)定性好，耐油及電氣性能優(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)間分布范圍很窄，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內(nèi)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)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.⑴Spheripol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)全范圍，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)基本相同，主要區(qū)別在于Hypol工藝中均聚物不能從氣相反應(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相同的環(huán)管和氣相反應(yīng)器，設(shè)計(jì)基于Z-N催化劑，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廠址選擇符合所在地區(qū)，城市，鄉(xiāng)鎮(zhèn)總體規(guī)劃布局?節(jié)約用地，不占用良田及經(jīng)濟(jì)效益高的土地，并符合國(guó)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.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.接近原料廠地及產(chǎn)品銷售地區(qū)，運(yùn)輸方便.燃料質(zhì)量符合要求，保證供應(yīng).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.居住用地應(yīng)根據(jù)工廠規(guī)模及定員，按國(guó)家、省、市所規(guī)定的定額，計(jì)算所需面積.外形應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，如為矩形場(chǎng)地長(zhǎng)寬比一般控制在1:1.5之內(nèi)，較經(jīng)濟(jì)合理.地形應(yīng)有手電于車間布置，運(yùn)輸聯(lián)系及場(chǎng)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.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,以及較厚的三級(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).應(yīng)避開具有開采價(jià)值的礦藏區(qū)，采空區(qū)，以及古井，古墓，坑穴密集的地區(qū).根據(jù)工廠運(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°C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(shì)，在70C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70-78C左右為宜，最高不應(yīng)超過80C.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(zhǎng)，一般控制到千鍋”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：于鍋后如不及時(shí)回收丙烯，則氣一固相反應(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Ml難控制，降低了Ml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工藝流程敘述原料精制: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、COH2O氧等雜質(zhì)后,進(jìn)入到精丙烯計(jì)量罐.聚合反應(yīng):精制過后的丙烯經(jīng)過計(jì)量加入到聚合釜內(nèi)，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 3~4h,聚合的壓力約3.5MPa,聚合的溫度約為75C.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.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(cāng)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內(nèi) .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.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)完成稱重封袋工作丙烯回收：回收到氣柜內(nèi)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?⑹丙烯系統(tǒng)：從罐區(qū)來的粗丙烯經(jīng)通過流量調(diào)節(jié)閥(FICQ—3101)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,0,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),其中分子篩及脫氧設(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)內(nèi)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?精丙烯在聚合釜內(nèi)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73~84C,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2~3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、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(釜內(nèi)氧含量小于0.5%。)的閃蒸釜(R-3202A、B、C、D)內(nèi).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)閃蒸釜內(nèi)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%o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)將釜內(nèi)聚丙烯粉料送入料倉(cāng)包裝.聚合釜內(nèi)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和V3210B,后通過丫型過濾器過濾再進(jìn)入丙烯冷凝器(E-3101A、B)的管程,用循環(huán)冷水冷凝至35E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.氣柜內(nèi)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?活化劑系統(tǒng)：活化劑運(yùn)輸槽(V-3202)內(nèi)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-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?氫氣系統(tǒng)：外購(gòu)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)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-3205DPV-3205E)向四個(gè)聚合釜加入.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.脫除大量水及微量硫的粗丙烯經(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)內(nèi)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?在聚合釜內(nèi)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73~84C,壓力3.5MPa時(shí)經(jīng)攪拌發(fā)生聚合反應(yīng)，反應(yīng)約2?3小時(shí)仮應(yīng)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(釜內(nèi)氧含量小于0.5%)的閃蒸釜(R—3202A、B、C、D)內(nèi).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)閃蒸釜內(nèi)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)將釜內(nèi)聚丙烯粉料送入料倉(cāng)包裝.聚合釜內(nèi)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35C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.氣柜內(nèi)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?活化劑系統(tǒng)：活化劑運(yùn)輸槽(V-3202)內(nèi)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)聚合釜加入.氫氣系統(tǒng)：外購(gòu)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-3205DPV-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95C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,PV3203B,PV3204B)分別進(jìn)入加套給聚合釜加熱，當(dāng)加套出水溫度低于50E時(shí)經(jīng)程控閥(TV3217A,TV3218A,TV3219A,TV3220A)和內(nèi)冷水一起回循環(huán)水池；加套內(nèi)的熱水出水溫度大于50E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)備及噴淋外 ，主要用于聚合釜的夾套和內(nèi)冷管撤溫，出水回到循環(huán)水池?

第二章工藝計(jì)算及設(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.：原理EMf2-1對(duì)于連續(xù)穩(wěn)定過程，EMf2-1EMx=EMm即:初始輸入量=最終輸出量對(duì)不連續(xù)過程，物料衡算的方程為EM入2-2即:初始輸入量+生成輸入量=最終輸出量十消耗量.⑵: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⑶: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c:確定衡算范圍：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：收集數(shù)據(jù)：表2-1原料性質(zhì)密度(0°C 摩爾質(zhì)量 沸點(diǎn)含量比熱容原料名稱 101.33kpakg/m3)(g/mol)(101.33kpa)(%)J/(mol.°C)丙烯1.91442—47.7991.436乙烯1.26128—103.7991222氫氣0.08992—252.759910.13氮?dú)?.25128—159.78990.745(2):確定單位時(shí)間內(nèi)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(guó)慶節(jié)3天，春節(jié)3,清明節(jié)1天，中秋1天，端午1天)T2---設(shè)備大、中、小修及正常檢修總天數(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、輔料及試劑等的消耗量表2-3消耗定額項(xiàng)目用量丙烯47000kg/h乙烯300kg/h氮?dú)?0000kg/h氫氣kg/h氧 氣200kg/h主催化劑（AmocoCD催化劑）0kg/h助催化劑（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內(nèi)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(gòu)量 ：年采購(gòu)量=小時(shí)消耗定額>24X298^0.95&95.表2-4聚丙烯成產(chǎn)的原料年采購(gòu)量項(xiàng) 目用量丙烯3.7X05t/a乙烯2.38X03t/a氮?dú)?.9104t/a氫氣7.9102t/a氧氣1.6103t/a主催化劑(AmocoCD催化劑)4.0102t/a助催化劑(二乙基鋁)4.0102t/a改性劑(一異丁基一甲氧基硅烷)4.0102t/a(4):確定衡算范圍，并進(jìn)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：46000kg/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：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/hkmol/h oC MPa kg/hkmol/h °C MPakmol/h°kmol/h°C MPa粗/細(xì)丙烯47000 1119.540 1460001095.24401表2-6第聚合反應(yīng)器名稱進(jìn)料出料單位kg/hkmol/h °CMPakg/h

聚丙烯00——276000— 702.2丙烯46000 1095.24 20218400438.10 70 2.2氫氣10050 203.3105 702.2主催化劑50—2050—70助催化劑50—2050—70改性劑50—2050—70表2-7第二聚合反應(yīng)器名稱出料進(jìn)料單位kg/hkmol/hoCMPakg/hkmol/h°C MPa聚丙烯27600 —65 —45000

丙烯 18800447.62502.2160038.09 652.0乙烯300 10.71203.01003.57 652.0主催化劑50 —5050— 65助催化劑50 —5050— 65改性劑50 —5050652.065（1）（1）第一聚合反應(yīng)器：進(jìn)料溫度：丙烯：20°C氫氣：20°C出料溫度:聚丙烯：70°C丙烯：70°C氫氣：70°C反應(yīng)溫度是71°C操作壓力進(jìn)口3.0Mpa,2.1.2熱量衡算出口22Mpa假設(shè)以下熱力學(xué)途徑：△H20oC物料70oC反應(yīng)后物￥1△H1 ?△H2*△H325°C物勿料； ?25°C反應(yīng)后物-△H=nGm(298-293)+nCp,m(298-293).2-3平均熱容:2COP=COP,+COP”2-4根據(jù)氣體熱容公式：COP=a+bT+c2T+d3Tcal/(mol?k)2-5C3H6的平均熱容：查化工手冊(cè)得C3H6的a=8.256,b=2.174x1O1,c=-9.692X105,d=1.548X10-8將T仁298.15k,T2=293.15k代入:2COP=16.512+2.174x10-1X(298.15+293.15)-9.692X10-5X(298.152+293.152)+1.584x10-8(298.153+293.153)=128.935COP=64.468J/(mol?k)H2的平均熱容：查化工手冊(cè)得H2的a=28.36,b=14.493W-1,c=-9.201x106.d=6.142x10-9將T仁298.15k,T2=293.15k代入:2C0P=56.720+4.493W)-3(298.15+293.15)-9.20110-兩298.152+293.152)+6.14210-9(298.153+293.153)=58.09J/(mo1k)?COP=29.045J/(mo1-k)根據(jù)公式：AH=nCp,mAT 2-6AH1=(46000/4264.468)(298.15-293.15)+(100/229.045)(298.15-293.15)=706075+W452.25>5=3.603105kJ/h得出結(jié)論；每個(gè)單元是一個(gè)雙鍵的斷裂和兩個(gè)單鍵的合成 ，雙鍵的斷裂鍵能是611kJ/mol,每個(gè)單鍵的合成的鍵能是332kJ/mol。由此可得出△H2AH2=(611-332-332)46>106/420.6=-3.483x103kJ/h計(jì)算AH3查化工手冊(cè)得聚丙烯的平均熱熔是 19000J/(molk)?丙烯的平均熱熔計(jì)算：根據(jù)公式COP=a+bT+cT2+dT3ca1/(molk) 2-52COP=COP。+COP,,2-4T1=298.15k.T3=343.15k查化工手冊(cè)得C3H6的a=8.256,b=2.174x10"1,c=-9.692105,d=1.54810-8將Tl=298.15k,T2=343.15k代入:2C0P=16.512+2.174x1O1X(298.15+293.15)-9.692x105X298.152+293.lF)+1.584x10-8(298.153+293.153)=136.962COP=68.4817J/(mol-k)H2的平均熱容：查化工手冊(cè)得H2的a=28.36,b=4.493x10-3,c=9.201x10「6,d=6.142x10-9.將Tl=298.15k,T2=343.15k代入:2COP=56.720+4.493W-3X(298.15+293.15)-9.20110-辺298.152+293.152)+6.14210-9(298.153+293.153)=58.111:.COP=29.0561J/(molk)?AH3=EnCOP(343.15-298.15)=(27600/(1.010)X9000+18400/4268.481+100/229.056)(343.15-298.15)=(5244+3.00104+1452.8)45=1.651106kJ/hAH=AH1+AH2+AH3=3.603105-3.483107+1.651106=3.282-102k1/h<2)第二聚合反應(yīng)器：進(jìn)料溫度：聚丙烯：65OC丙烯：50OC乙烯：20OC出料溫度：聚丙烯：65OC丙烯：65OC氫氣：65OC反應(yīng)溫度是:65OC操作壓力:進(jìn)口2.2Mpa,出口2.2MPa假設(shè)以下熱力學(xué)途徑△H 物料 ■

；AHi AH3 AH2 T1 物料_ T1物料C3H6的平均熱容：查化工手冊(cè)得C3H6的a=8.256,b=2.174x10「1,c=-9.6921Q5,d=1.548W8將T仁323.15k,T2=298.15k代入:2COP=16.512+2.174W1^(323.15+298.15)-9.69210-悶323.152+298.152)+1.58410-8^323.153+298.153)=16.512+135.071-18.737+0.954=133.79J/(molk)COP=66.895J/(mo1k)查化工手冊(cè)得C2H4的a=1.410,b=19.05710-3,c=-24.50110尖d=16.3911%-9將T1=293.15k,T2=298.15k代入：2COP=2.82+19.05710-3>(293.15+298.15)-24.05110-悶293.152+298.152)+16.39110-9>(293.153+298.153)=10.731J/(mo1k)-COP=5.3667/(molk)?2-6根據(jù)公式：2-6AH=nCp，mATAH1=(18800/4266.9)(298.15-323.15)=-7.486105+0.003105=-7.483X05kJ/h得出結(jié)論：每個(gè)單元是一個(gè)雙鍵的斷裂和兩個(gè)單鍵的合成，雙鍵的斷裂鍵能是611kJ/mol,每個(gè)單鍵的合成的鍵能是332kJ/mol。由此可得出△H2。AH2=(611-332-332)188106/42=-2.372107kJ/h計(jì)算AH3查化工手冊(cè)得聚丙烯的平均熱熔是 19000J/(mol?)丙烯的平均熱熔計(jì)算：根據(jù)公式COP=a+bT+cT2+dT3cal/(molk)-2COP=COP。+COP，，2-4T仁298.15k,T2=338.15k查化工手冊(cè)得C3H6的a=8.256,b=2.174W1,c=-9.692l0-5,d=1.548W8將T1=298.15k,T2=338.15k代入：2COP=16.512+2.174X0_1>(338.15+298.15)-9.69210-5>(338.152+298.152)+1.58410-8>(338.153+298.153)=136.18J/(mo1k)-COP=68.091/(molk)?查化工手冊(cè)得C3H6的a=1.410,b=19.05710-3,c=-24.50110-6.d=16.39110-9將T1=298.15k,T2=338.15k代入:2COP=2.82+19.05710-3>(338.15+298.15)-24.05110_6><338.152+298.152)+16.39110-9>(338.153+298.153)=11.126J/(mo1k)-COP=5.563J/(molk)-AH3=EnCOP(338.15298.15)=((45000-27600)/(1.010%>19000+1600/4268.09+100/285^63)>(338.15-298.15)=(3306+2593.9+19.87)40=2.368105kJ/hAH=AH1+AH2+AH3=-7.483105-2.372107+2.368106=-2.423107kJ/h2.2設(shè)備工藝計(jì)算與選型2.2.1臥式攪拌床反應(yīng)器臥式攪拌床反應(yīng)器：第一聚合反應(yīng)器和第二聚合反應(yīng)器的物料衡算和熱量衡算已經(jīng)算出下面對(duì)其進(jìn)行選型，由資料得到Amoco-CD氣相聚合的停留時(shí)間是5分鐘，可以得出

聚合反應(yīng)器的尺寸大小標(biāo)準(zhǔn)，反應(yīng)器的填充比為70%得出:在反應(yīng)器內(nèi)的壓力是2.2MPa,溫度是70E已知在標(biāo)準(zhǔn)情況下主要?dú)怏w的密度可求出在反應(yīng)情況下的密度?在反應(yīng)條件下的主耍氣體的密度是：41.48kg/m3V=(46000/41.48)5/60￡.7=132.02m3/h可以推算出其R=2m,L=10.5m.2.2.2凈化塔的工藝計(jì)算及選型原料凈化塔的數(shù)目較多但是凈化的進(jìn)料和出料及凈化成都相差不多 ，所以僅以除SO2的凈化塔為例進(jìn)行詳細(xì)的工藝計(jì)算，其他的凈化塔同理SO2的體積分?jǐn)?shù)為0.006%;要求的吸收率護(hù)=99%己知塔內(nèi)的絕對(duì)壓力為1MPa,求出入塔的氣體體積流量：0.1013MPa對(duì)應(yīng)的氣體密度是1.914kg/m3.所以可以求出在1MPa下的丙烯密度：P21P21F211.9140.1013318.89kg/m3己知其平均摩爾量是42kg/kmol.假設(shè)洗滌水的耗用量為300000kg/h。而且吸收塔才用的是25mr/25m/1.2mm的塑料鮑爾環(huán)以亂堆方式充填.填料層的體積傳質(zhì)系數(shù)KYa=146kmo1/(m3h);操作條件下的平衡關(guān)系為Y=15X.清水的密度是p=1000kg/m3；則：w水/w丙x(p丙/p水)0.5=300000/47000(X89/1000)°5=0.88查化工原理的亂堆填料泛點(diǎn)線可以得到橫坐標(biāo)為 0.88時(shí)候的縱坐標(biāo)的值是0.025即uF2①FW/g/p丙/p氣)卩L0.2=0.025查化工數(shù)值得到25m/25m/1.2mm的塑料鮑爾環(huán)(亂堆)的填料因子巾=285m-1;又因?yàn)橐合酁榍逅?，故液體密度校正系數(shù)滬1冰的黏度氏=IMPa.泛點(diǎn)氣速為' Umax、?0.0259.811000285118.8910.213m/s假設(shè)空塔的丙烯流速為泛點(diǎn)氣速的 80%即：u=0.8XJmax=0.8/.213=0.170m/s則D一4Vs/u.447000/18.893600/( 0.17) 3.28m經(jīng)過圓整D=3.5m

對(duì)于吸收操作，用傳質(zhì)單元法計(jì)算填料層高度。V=47000/42*1-0.00006)=1118.08kmol/hL=300000/18=18667kmol/hQ=n/4*=D.14/4殺52=9.6m2S=mV/L=15X1118.08/18667=0.904清水吸收，X2=0,Y*2=0.YY* 1丫2Y* 1A則HOG=V/KYaQ=1118.08/(1469X)=0.80N0G=1/(1-S)ln((1-S)(Y1-Y*2)/(Y2-Y*2)+S)=1.38Z=HogNog=11.04實(shí)際填料層高度： Z'=1.5Z=1.5X1.04=16.56m以為填料層大于6米所以分成三段每斷6米,另外還要考慮備用段所以是4段每段6米由此可以推算出塔的數(shù)據(jù)為：L=6X4+(5+1.5+1+1+1)=30mSD2 3:143.52=9.64 42.2.3循環(huán)冷卻器的工藝計(jì)算循環(huán)冷卻器的工藝計(jì)算熱氣體進(jìn)口溫度：丙烯：70r出口溫度：40r出口溫度：40出口溫度：40r出口溫度：40r氣體的質(zhì)量流量：丙烯：1600kg/h氫氣：50kg/h循環(huán)冷液體進(jìn)口溫度： 20r 出口溫度：400r熱流量：0.4722kg/s換熱器由①25mnX2.5mm的管組成

氣體的平均比熱：1.2kJ/kgC管內(nèi)的氣體的平均溫度t=(40+70)2=50E,該溫度下的氣體特性數(shù)據(jù)查詢得p=12.93kg/m3p=2.16kg/(ms)Cp=2.005X03J/(kg))入=350W/mC管內(nèi)側(cè)氣體的a為150W/m2C管外側(cè)液體的a取4233W/m2C鋼的入為45W/mC由《物化手冊(cè)》查得氣體的污垢熱阻Rsi=0.5>10-3m2C/W,且近似認(rèn)為Rsi=Rso由丄

kodo丄

kodo1did0bd°didm30.025/(1500.02) 0.510 0.025/0.020.1m230.025/(1500.02) 0.510 0.025/0.020.1m2°C/W0.00250.025/(450.0225)30.510 1/4233ko=10W/m20C換熱器傳熱面積可根據(jù)傳熱速率方程求得，即kukutm2-7換熱器的傳熱量為QWhCph仃1T2)30.47221.210 (313.15343.15)41.6910kwtm(t2 tj/ln(t2/tj((34315313.15)(313.15293.15))/1n(313.15/293.15)24.7oCSQ/k0tm70m2所以冷卻器的傳熱面積為70m2.2.2.4旋風(fēng)分離器的計(jì)算在聚丙烯分離過程中的旋風(fēng)分離器采用 XLPB-7.0型,設(shè)備筒徑?700,進(jìn)口氣速18m/s左右.由公式氣體處理量L=3600XFW2-8F=0.175D22-9L=3600X).175j0.72X18=5556.6m3/h進(jìn)口氣體流量：聚丙烯：45000kg/bN2：10000kg/h丙烯：1600kg/h乙烯：100kg/h50C下，混合氣體流量為V=(10000/28+100/28+1600/42)224313.15/273.150^013/0.1015=10221.3m3/h采用1臺(tái)旋風(fēng)分離器，總處理量為：V=5556.6m3/h在工況下總流量為：Vs=4445.28/3600=1.23m/s旋風(fēng)分離器進(jìn)口氣速：u=Vs/(0.660.26D2)其中，D=0.70m.u=14.6m/s.10<u<25m/s,符合操作要求.2.3設(shè)備型號(hào)一覽表2.3.1設(shè)備選型原則設(shè)備選型的總體原則是：滿足工藝要求；設(shè)備成熟可靠；能夠充分利用原料，避免浪費(fèi)；使用壽命盡量長(zhǎng)；容易安裝，便于操作；盡量采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備.2.3.2塔的選擇塔型選擇基本原則：生產(chǎn)能力大，彈性好；滿足工藝要求，分離效率高；運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性高，操作，維修方便；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，造價(jià)較低；⑸塔壓降小.見表2-8塔設(shè)備選型.2.33泵的選擇選擇泵的方法和步驟列出基礎(chǔ)數(shù)據(jù)?輸送介質(zhì)的物性，操作條件，輸送要求等；確定流量與揚(yáng)程；選擇泵的型號(hào)；選擇驅(qū)動(dòng)機(jī)的型號(hào)；選擇泵的軸圭寸；確定備用泵的數(shù)量及總數(shù)；填寫泵的規(guī)格表，作為訂貨依據(jù)和選泵過程各項(xiàng)數(shù)據(jù)的匯總?見表2-9泵的選型.2.3.4旋風(fēng)分離器的選擇和臺(tái)(1)根據(jù)含塵氣的體積流量、分離效率、允許的壓強(qiáng)降，選定旋風(fēng)分離器的尺寸和臺(tái)數(shù);

根據(jù)若干個(gè)壓強(qiáng)降數(shù)值下的生產(chǎn)能力確定型號(hào)；根據(jù)需要選直徑小、效率高或直徑大、效率低的分離器 ?見表2-10旋風(fēng)分離器的選型.2.35貯罐的選擇貯罐的選擇：1?根據(jù)貯存物料的流量及貯存時(shí)間確定容積；2?根據(jù)介質(zhì)的物性及工藝選擇設(shè)備材質(zhì)；3?盡量使用定型設(shè)備，由手冊(cè)查出標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的有關(guān)尺寸.見表2-11容器、貯罐的選型.2.3.6制冷機(jī)的選擇(1)根據(jù)熱量衡算確定制冷量、功率、壓縮比；⑵根據(jù)介質(zhì)進(jìn)出口溫度、壓力以及流量確定制冷機(jī)、壓縮機(jī)的型號(hào)見表2-12制冷機(jī)的選擇.表2-8塔設(shè)備選型①3200>30000①3200>30000填料設(shè)備位號(hào)內(nèi)徑＞高(mm)設(shè)備名稱材料介質(zhì)T103除硫塔水,粗丙烯，氧化鋅①3200>0000填料T101除砷塔粗丙烯,氧化鋅①3200>0000波紋填料T104CO汽提塔水,粗丙烯,氧化鋅T102 除水塔 3A分子篩,粗丙烯①3200>30000 3A分子篩T105 氣液分離塔 丙烯,氛氣①3200>0000 填料表2-9泵的選型設(shè)備位號(hào) 設(shè)備名稱 型號(hào)揚(yáng)程（M）流量介質(zhì)操作溫度 配動(dòng)機(jī)動(dòng)(M3/h)(°C)率(KW)P104A/B丙烯泵F-80-6060 54丙烯2030P202A/B氮?dú)獗肍-80-606060氮?dú)?030P021A/B主催化劑65W-505014主催化劑2011環(huán)泵P102C/D助催化劑65W-505014

1420泵5.5P103C/D改性劑泵 50W-45459改性劑205.5P201A/B丙烯、乙烯F-80