年產(chǎn)43萬(wàn)噸聚丙烯粉末制造車(chē)間工藝設(shè)計(jì)

沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)遼陽(yáng)校區(qū)高分子材料應(yīng)用技術(shù)指導(dǎo)老師：摘要聚丙烯是五大通用熱塑性樹(shù)脂中最有發(fā)展前途的品種之一，也是制造丙綸纖維的原料。聚丙烯是一種結(jié)構(gòu)規(guī)整的結(jié)晶性聚合物，是透明、相對(duì)密度低的通用樹(shù)脂。因所用催化劑和聚合工藝不同，所得聚合物性能，用途也不同。聚丙烯樹(shù)脂具有高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、高耐熱性和耐磨性及低蠕變性等優(yōu)良性質(zhì)，并易于通過(guò)共聚、共混、填充等措施進(jìn)行改性。但最突出的性質(zhì)是多面性，它能適合于許多加工方法和用途。隨著合成工藝的不斷發(fā)展，使我國(guó)聚丙烯工業(yè)處于迅速發(fā)展之中。在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi),市場(chǎng)的強(qiáng)大需求會(huì)推動(dòng)著聚丙烯行業(yè)迅速發(fā)展。因此，對(duì)聚丙烯車(chē)間的設(shè)計(jì)顯得格外重要。通過(guò)進(jìn)行本設(shè)計(jì)，對(duì)聚丙烯工藝形成初步認(rèn)識(shí)。按照聚丙烯工藝操作手冊(cè)，對(duì)設(shè)計(jì)的裝置組成、生產(chǎn)方法、生產(chǎn)制度和工藝參數(shù)的選擇確定合理的操作規(guī)程和指標(biāo)。主要是為4.3x107千克/年聚丙烯粉末車(chē)間進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，主體部分是離心機(jī)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程中要分別完成催化劑制備及聚合工段和的分離干燥工段過(guò)程中的聚合釜、干燥系統(tǒng)、分離系統(tǒng)和閃蒸系統(tǒng)的物料及熱量衡算及核算產(chǎn)量，并完成設(shè)備計(jì)算（選型計(jì)算）。最后用AutoCAD繪制物料平衡圖和帶控制點(diǎn)的工藝流程圖。經(jīng)過(guò)最后核算，本次設(shè)計(jì)符合預(yù)期要求，并且各項(xiàng)參數(shù)均已達(dá)標(biāo)。關(guān)鍵詞：聚丙烯；性能；離心機(jī)；工藝設(shè)計(jì)AbstractPolypropyleneisoneofthefivegeneralthermoplasticresinsthathavethemostprosperingprospect,anditisalsotherawmaterialofmanufacturingpolypropylenefiber.Polypropyleneresinisakindofregularityandcrystallinepolymerinstructure.Becausethecatalystandsynthesizethecraftofusesdifferently,theperformanceandthepurposearealsodifferent.Polypropylenehashighmeltingpoint,highstrength,highheatproof,highabrasionresistance,lowcreepageandsoon.Andit’seasytotransformpropertythroughcopolymerization,mixingandfilling.Polypropylenemostprominentpropertyisversatility,itcansuitmanyprocessingmethodsandtheuse.Withtheprogressivedevelopmentofoursynthesizetechnolygycraft,polypropyleneindustryisbeinginduringtherapiddevelopmentatpresent,thesupplyanddemandcontradictorystillwillhighlightinthefuture,theprospectsfordevelopmentwereextremelybroad.Infuture,theheavymarketdemandlikewiseimpulsetheswiftgrowthofpolypropyleneproductivecapacity.Therefore,thedesignofthePPisparticularlyimportant.Throughthisdesign,wehadaroughunderstandingonPPprocess.Fromthecompositionofthedesignedplant,productionmethod,productionsystemandprocessparametersstatedinPPprocessandoperationmanual,wedeterminedreasonableoperatingproceduresandindexes.Thisdesignismainlyabouttechnologicalfor48.8kt/apolypropylenepowdermanufactureworkshop,itsmainpartisthedesignofcentrifuge.Intheprocessofdesign,weshouldcompletethepreparationofcatalyzerandprocedureofpolymerization,whichincludepolymerizer,flashsystem,separationsystemanddryingsystemandfinishequipmentcount(lectotypecount).AtlastwedrawmaterialbalancediagramandprocessdiagramwithreferencepointbyAutoCAD.Afterchecking,thisdesignfitswiththeanticipatedaims,eachparametercanreachthestandard.Keywords：polypropylene；property；centrifuge；technologicaldesig 目錄摘要 IAbstract II第1章總論 11.1概述 11.1.1聚丙烯性能 11.1.3國(guó)內(nèi)生產(chǎn)情況 21.1.4聚丙烯的生產(chǎn)方法 31.1.5聚丙烯的用途 41.1.6發(fā)展前景和建議 61.2設(shè)計(jì)原則依據(jù)及范圍 61.2.1設(shè)計(jì)原則 61.2.2設(shè)計(jì)依據(jù) 61.2.3設(shè)計(jì)范圍及深度 61.3生產(chǎn)規(guī)模 71.3.1本裝置生產(chǎn)規(guī)模 71.3.2設(shè)計(jì)的開(kāi)工時(shí)間 71.3.3生產(chǎn)方式 71.4裝置組成 71.4.1生產(chǎn)工段 71.4.2輔助生產(chǎn)設(shè)施 71.5生產(chǎn)制度 7第2章生產(chǎn)方法及工藝流程 82.1生產(chǎn)方法及工藝流程選擇 82.2工藝參數(shù)的選擇 82.3工藝流程特點(diǎn) 9第3章生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述 103.1聚合原理 103.2生產(chǎn)流程說(shuō)明 103.2.1催化劑配制 103.2.2聚合 113.2.3離心分離 123.2.4干燥 12第4章工藝計(jì)算 144.1聚合釜的物料衡算 144.2聚合釜的熱量衡算 174.3閃蒸系統(tǒng)的物料衡算 194.4離心分離系統(tǒng)的物料衡算 244.5閃蒸干燥器的物料衡算 254.6流化床干燥器的物料衡算 28第5章設(shè)備計(jì)算 325.1計(jì)算依據(jù) 325.2計(jì)算項(xiàng)目 325.3計(jì)算 325.3.1離心機(jī)的選型 325.3.2離心機(jī)的校核 335.3.3離心機(jī)的最大體積流量 345.3.4離心機(jī)的臺(tái)數(shù) 35第6章原材料消耗定額及消耗量 366.2公用工程消耗定額及消耗量 37第7章車(chē)間成本估計(jì) 38第8章環(huán)保及安全措施 398.1三廢排放及處理方法 398.2安全措施 39第9章結(jié)論 40參考文獻(xiàn) 41致謝 42附錄 43PAGE42第1章總論1.1概述1.1.1聚丙烯性能聚丙烯（英文名稱(chēng):Polypropylene）是一種半結(jié)晶性的熱塑性塑料，是由丙烯單體在催化劑的作用下經(jīng)聚合反應(yīng)制的得。具有密度小、強(qiáng)度、剛度、硬度耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯,可在100度左右使用。具有良好的電性能和高頻絕緣性不受濕度影響,但低溫時(shí)變脆、不耐磨、易老化.適于制作一般機(jī)械零件,耐腐蝕零件和絕緣零件。聚丙烯（PP）因其具有的良好性能，加之原料價(jià)格低廉，來(lái)源豐富，使其應(yīng)用在近些年來(lái)得到了迅猛的發(fā)展，隨著聚丙烯工業(yè)的突飛猛進(jìn)，它已成為五大工程塑料中居于重要位置的一個(gè)品種。

1.1.2聚丙烯國(guó)內(nèi)外發(fā)展史1954年德國(guó)化學(xué)家Zieglar于1953年用三氯化鈦-三乙基鋁做催化劑，在低壓下使乙烯聚合得到高密度聚乙烯樹(shù)脂。Ziegler將該技術(shù)轉(zhuǎn)讓給意大利蒙埃公司，在此基礎(chǔ)上，于1954年首次用三氯化鈦-氯二乙基鋁組成絡(luò)合催化劑，并用其成功地合成了高結(jié)晶性、立體等規(guī)的聚丙烯，并創(chuàng)立了定向聚合理論。1983年，美國(guó)聯(lián)合碳化物公司開(kāi)發(fā)了Unspool聚丙烯工藝技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。此后，世界上一些大的化工公司相繼成功地開(kāi)發(fā)出自己的聚丙烯生產(chǎn)技術(shù)。我國(guó)聚丙烯工業(yè)起步較晚。1962年完成室內(nèi)試驗(yàn)工作后，北京化工研究院開(kāi)始研制聚丙烯的生產(chǎn)技術(shù)。1964年取得了較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，1965年建成年產(chǎn)60t連續(xù)聚合聚丙烯中試裝置。1964年蘭州化學(xué)工業(yè)公司從英國(guó)威克斯吉瑪公司引進(jìn)5000t/a溶劑法聚丙烯裝置，1970年投產(chǎn)生產(chǎn)均聚產(chǎn)品。20世紀(jì)80年代初，隨著我國(guó)石化工業(yè)的迅速發(fā)展，聚丙烯的生產(chǎn)也得到巨大發(fā)展。從1983年南京揚(yáng)子石化公司從日本引進(jìn)本體法高效催化劑聚丙烯裝置開(kāi)始，我國(guó)陸續(xù)引進(jìn)了十幾套采用第三代高活性、高等規(guī)度催化劑的聚丙烯生產(chǎn)工藝。20世紀(jì)90年代，我國(guó)聚丙烯工業(yè)又有新的發(fā)現(xiàn)，利用蒸汽裂解裝置，以煉廠的丙烯為原料，建成20多套聚丙烯裝置，使聚丙烯成為我國(guó)發(fā)展最快的一種聚合樹(shù)脂。目前，我國(guó)共有聚丙烯生產(chǎn)裝置近100套。在未來(lái)幾年內(nèi)，我國(guó)聚丙烯表現(xiàn)消費(fèi)量依然會(huì)保持較高增速，進(jìn)口量將會(huì)增大，聚丙烯產(chǎn)業(yè)在我國(guó)的前景非常廣闊。1.1.3國(guó)內(nèi)生產(chǎn)情況我國(guó)聚丙烯工業(yè)目前已經(jīng)基本上形成了溶劑法、間歇式液相本體法、液相本體—?dú)庀喾?、氣相法等多種生產(chǎn)工藝并舉,大中小生產(chǎn)規(guī)模共存的生產(chǎn)格局?，F(xiàn)在大型聚丙烯生產(chǎn)裝置以引進(jìn)技術(shù)為主,中型和小型聚丙烯生產(chǎn)裝置以國(guó)產(chǎn)化技術(shù)為主。2011-2015年中國(guó)PP能力將增加400萬(wàn)噸/年，此期間內(nèi)需求將增長(zhǎng)60萬(wàn)噸/年。擴(kuò)能的產(chǎn)量將使中國(guó)理論上的PP自給率達(dá)到80%-85%，然而，在實(shí)際上由于成本問(wèn)題和原料的適用性，中國(guó)國(guó)內(nèi)的PP開(kāi)工率仍將大大低于PE的開(kāi)工率。這意味著，中國(guó)在2011-2015年仍將進(jìn)日200萬(wàn)—400萬(wàn)噸/年P(guān)P,2011-2013年基本進(jìn)口200萬(wàn)噸/年，2014-2015年將加速2010年上半年中國(guó)進(jìn)日了235萬(wàn)噸PP。中國(guó)PP消費(fèi)預(yù)計(jì)以年均約7%的速度增長(zhǎng)，2013年將超過(guò)1400萬(wàn)噸/年，到2018年將達(dá)到1770萬(wàn)噸/年。最近建成的PP項(xiàng)日包括福建建煉油石化公司在泉州的40萬(wàn)噸/年裝置。中石化沙伯天津石化公。司在天津的45萬(wàn)噸/年裝置。遼寧華錦化學(xué)集團(tuán)在盤(pán)錦的22萬(wàn)噸/年裝置；中石油在獨(dú)山r的5:5萬(wàn)噸/年裝置；陜西延長(zhǎng)石油公司在洛川的20萬(wàn)噸/年裝置；中石化在湛江的14萬(wàn)噸/年裝置。至少有12套以上裝置總能力為340萬(wàn)噸/年預(yù)期將在2013年在中國(guó)建設(shè)，這將使中國(guó)PP能力提高到約1500萬(wàn)噸/年。2011年國(guó)內(nèi)新增聚丙烯項(xiàng)目1.1.4聚丙烯的生產(chǎn)方法目前，全球PP的生產(chǎn)工藝主要有淤漿法、液相本體法和氣相法工藝。其中本體法工藝仍占主要地位，氣相法生產(chǎn)工藝因其生產(chǎn)流程簡(jiǎn)單，單線生產(chǎn)能力大，投資省而備受青睞，發(fā)展迅速;而傳統(tǒng)的漿液法工藝的比例正在逐步減少。近年來(lái)，隨著催化劑技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)對(duì)新產(chǎn)品需求的不斷增加，世界各大PP生產(chǎn)廠家除不斷地改進(jìn)已經(jīng)工業(yè)化的生產(chǎn)工藝外，還開(kāi)發(fā)出了一些創(chuàng)新性的新的生產(chǎn)工藝技術(shù)。(1)Spherizone工藝?yán)枚鄥^(qū)循環(huán)反應(yīng)器技術(shù)，是日前世界上最新穎、最先進(jìn)的PP生產(chǎn)工藝。該工藝采用氣相循環(huán)技術(shù)，采用齊格勒納塔催化劑，可生產(chǎn)出保持韌性和加工性能的同時(shí)又具有高結(jié)晶度和剛性的更加均一的聚合物。它可在單一反應(yīng)器中制得高度均一的多單體樹(shù)脂或雙峰均聚物。即循環(huán)反應(yīng)器有2個(gè)互通的區(qū)域，不同的區(qū)域起到其它工藝中的多個(gè)氣相和淤漿環(huán)管反應(yīng)器所起的作用。這2個(gè)區(qū)域能生產(chǎn)具有不同相對(duì)分子質(zhì)量和/或單體組成分布的樹(shù)脂，進(jìn)一步打一大了PP的性能范圍。(2)Borealis工藝工藝源于北星雙峰聚乙烯生產(chǎn)工藝，工藝采用與其相同的環(huán)管和氣相反應(yīng)器，采用齊格勒納塔催化劑，也可以使用正在中試中的單活性中心催化劑。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(wú)規(guī)共聚物，再串聯(lián)1臺(tái)或2臺(tái)氣相反應(yīng)器則可生產(chǎn)抗沖共聚物產(chǎn)品。(3)超臨界聚合工藝傳統(tǒng)的丙烯聚合溫度在臨界點(diǎn)以下，為防止輕組分(如氫氣、乙烯等)生成氣泡，聚合溫度一般控制在70一80℃，而且高于這個(gè)溫度也會(huì)使催化劑失活。采用超臨界聚合反應(yīng)工藝，操作溫度一般在93一100℃，得到的PP以顆粒形式存在。另外，反應(yīng)器在超臨界條件下操作，可增加生產(chǎn)不同品級(jí)PP的靈活度，通過(guò)不加氫氣或加少量氫氣，生成極高相對(duì)分子質(zhì)量的聚合物，且相對(duì)分子質(zhì)量分布窄。產(chǎn)品具有高彈性或高結(jié)晶性和高撓曲模量，可呈雙峰分布。超臨界聚合反應(yīng)工藝具有反應(yīng)器壁不易掛膠、傳熱效果好、反應(yīng)器生產(chǎn)效率高、便于用氫氣調(diào)節(jié)相對(duì)分子質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，丙烯在超臨界狀態(tài)下可以將大量的氫氣加人到反應(yīng)器內(nèi)而不會(huì)在反應(yīng)器的葉片中產(chǎn)生氣穴，同樣也可將共聚單體按所需量加人到反應(yīng)器中。1.1.5聚丙烯的用途我國(guó)PP產(chǎn)品主要用于生產(chǎn)編織制品、薄膜制品、注塑制品、紡織制品等。(1)薄膜制品聚丙烯薄膜制品透明而有光澤，對(duì)水蒸氣和空氣的滲透性小，它分為吹膜薄膜、流延薄膜、雙向拉伸薄膜。(2)注塑制品可用于汽車(chē)、電氣、機(jī)械、儀表、無(wú)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、形材、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。1.1.6發(fā)展前景和建議世界各大公司為了提高聚丙烯產(chǎn)品在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，都在致力于新生產(chǎn)工藝、新型催化劑和新產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)。我國(guó)目前PP工業(yè)的技術(shù)水平及生產(chǎn)能力與國(guó)外相比還存在一定的差距，主要是生產(chǎn)規(guī)模偏小、集約化程度低、產(chǎn)品檔次和附加值低、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力差等。因此我國(guó)聚丙烯工業(yè)應(yīng)當(dāng)在如下方面做出努力；首先，要在過(guò)去的生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)上研發(fā)新工藝，提高生產(chǎn)能力；其次，在催化劑的改進(jìn)方面要深入研究，盡可能提高催化劑在反應(yīng)中的活性。再次，多開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，尤其是特殊性能牌號(hào)產(chǎn)品的研發(fā)，從而彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)聚丙烯產(chǎn)業(yè)的不足，以促進(jìn)所料和樹(shù)脂行業(yè)的快速發(fā)展。1.2設(shè)計(jì)原則依據(jù)及范圍1.2.1設(shè)計(jì)原則本設(shè)計(jì)按以下原則進(jìn)行：(1)遵守國(guó)家有關(guān)法律及法規(guī)；(2)立足國(guó)內(nèi)，深入研究和全面消化國(guó)外引進(jìn)的設(shè)備和工藝；(3)力求生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，實(shí)施可行，安全可靠；(4)防止環(huán)境污染，保護(hù)生態(tài)平衡，有利于可持續(xù)發(fā)展。1.2.2設(shè)計(jì)依據(jù)(1)學(xué)校發(fā)的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)；(2)遼化54#生產(chǎn)裝置技術(shù)資料；(3)原材料，半成品，成品規(guī)格，質(zhì)量指標(biāo)參照遼化企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；(4)設(shè)備設(shè)計(jì)，PI圖繪制規(guī)范按遼化設(shè)計(jì)院規(guī)范執(zhí)行。1.2.3設(shè)計(jì)范圍及深度(1)設(shè)計(jì)范圍本設(shè)計(jì)包括聚合，精制，干燥工段的設(shè)計(jì)。(2)設(shè)計(jì)深度本設(shè)計(jì)深度為初步設(shè)計(jì)。1.3生產(chǎn)規(guī)模1.3.1本裝置生產(chǎn)規(guī)模本裝置生產(chǎn)規(guī)模為4.3×107千克/年聚丙烯粉末。1.3.2設(shè)計(jì)的開(kāi)工時(shí)間設(shè)計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間為8000小時(shí)/年。1.3.3生產(chǎn)方式生產(chǎn)方式為連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)。1.4裝置組成1.4.1生產(chǎn)工段100#工段：己烷回收；200#工段：催化劑制備及聚合；300#工段：分離和干燥；400#工段：造粒；500#工段：顆?；旌虾脱b袋；600#工段：公用工程。1.4.2輔助生產(chǎn)設(shè)施包括控制室，配電室，實(shí)驗(yàn)室及辦公室。本裝置所需的乙烯，丙烯，水，電，蒸汽均由廠區(qū)系統(tǒng)管網(wǎng)提供。1.5生產(chǎn)制度開(kāi)工時(shí)間每年8000小時(shí)，采用連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)，五班三運(yùn)轉(zhuǎn)。第2章生產(chǎn)方法及工藝流程2.1生產(chǎn)方法及工藝流程選擇目前，全球PP的生產(chǎn)工藝主要有淤漿法、液相本體法和氣相法工藝。其中本體法工藝仍占主要地位;氣相法生產(chǎn)工藝因其生產(chǎn)流程簡(jiǎn)單，單線生產(chǎn)能力大，投資省而備受青睞，發(fā)展迅速;而傳統(tǒng)的漿液法工藝的比例正在逐步減少。近年來(lái)，隨著催化劑技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)對(duì)新產(chǎn)品需求的不斷增加，世界各大PP生產(chǎn)廠家除不斷地改進(jìn)已經(jīng)工業(yè)化的生產(chǎn)工藝外，還開(kāi)發(fā)出了一些創(chuàng)新性的新的生產(chǎn)工藝技術(shù)。本設(shè)計(jì)采用的是新淤漿法，既溶劑法，以己烷為溶劑，采用高效催化劑進(jìn)行丙烯淤漿聚合，經(jīng)聚合，干燥，造粒等工段生產(chǎn)等規(guī)聚丙烯顆粒，較傳統(tǒng)淤漿法而言，此方法大大簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝流程，提高了可靠性。2.2工藝參數(shù)的選擇(1)反應(yīng)器(K201A/B/C)T=71℃，P=2.1MPa，停留時(shí)間：4～5小時(shí)裝料系數(shù)0.9，漿料濃度36%(2)反應(yīng)器夾套水冷卻器及內(nèi)冷管冷卻器反應(yīng)器循環(huán)用冷卻水

入口溫度：35℃出口溫度：60℃(3)閃蒸罐(R204)

頂部溫度34℃壓力0.1174MPa

底部溫度71℃壓力0.127MPa(4)己烷預(yù)熱器(E204)

94℃(5)吸入分離罐(R206)

壓力0.017MPa(6)中間罐(R205)

溫度：71℃液位30%SL：36%(7)離心機(jī)( MS301C/D

溫度：40℃濾餅干基濕含量：25%(8)閃蒸干燥器(MD301)熱氮?dú)膺M(jìn)口溫度：124℃

入口壓力：0.127MPa熱氮?dú)獬隹跍囟龋?10℃

出口壓力：0.109MPa2.3工藝流程特點(diǎn)(1)本工藝使用高活性定向的三組分催化劑，有單獨(dú)的一套催化劑制備系統(tǒng)；(2)生產(chǎn)均聚物采用兩釜并聯(lián)操作，生產(chǎn)封端共聚物采用A/B兩釜并聯(lián)與C釜串聯(lián)操作；(3)分離過(guò)程采用先進(jìn)的臥式雙鼓離心機(jī)，分離效果好，可使濾餅含濕率達(dá)20%；(4)采用兩級(jí)干燥即氣流干燥和流化床干燥器，使物料干燥充分；(5)聚合釜散熱采用夾套和內(nèi)冷管兩種，其中40%的散熱由夾套完成，60%由內(nèi)冷管完成；(6)副產(chǎn)品無(wú)規(guī)聚丙烯可以回收再利用，降低了生產(chǎn)成本；(7)聚合干燥階段采用微機(jī)控制，減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工業(yè)的自動(dòng)化水平，精確度也得到了很大的提高。第3章生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述3.1聚合原理丙烯聚合是一種放熱性催化反應(yīng)，是在以正已烷作為液載體的存在下進(jìn)行的。聚合反應(yīng)器的正常操作條件是71℃和1.9MPa（表壓）在聚合反應(yīng)中使用TK-OF-AT催化劑系統(tǒng)。在丙烯聚合中，間斷的乙烯加入到聚合釜，由于它具有高的反應(yīng)速度，則生成具有混合丙烯、乙烯交替鏈段的聚合物，這種結(jié)構(gòu)的聚合物為分組共聚物。共聚合加入的乙烯量很少，產(chǎn)品中乙烯量只有1.2%～1.6%（WT）。與均聚物產(chǎn)生一樣，除生成結(jié)晶的高聚合物外也生成非結(jié)晶的可溶性聚合物，不過(guò)這種可溶性聚合物比生產(chǎn)均聚物時(shí)多（占聚合物的18.0%～18.5%）。從聚合釜中出來(lái)的漿液經(jīng)閃蒸，將未反應(yīng)的丙烯用丙烯壓縮機(jī)壓縮后返回聚合釜，尾氣放至火炬，進(jìn)行燃燒處理。由于氫氣能對(duì)催化劑和生長(zhǎng)的聚合物鏈之間加氫，最后產(chǎn)生出一個(gè)催化劑氫化物和一個(gè)末端有一個(gè)氫原子的不活潑的聚合鏈從而使增長(zhǎng)的鏈終止，所以用氫氣來(lái)控制聚合物分子量。由于無(wú)規(guī)聚丙烯溶解在己烷中，則用離心分離將等規(guī)聚合物和己烷-無(wú)規(guī)聚合物分離出來(lái)，從離心機(jī)出來(lái)的母液送至己烷回收，為了防止氧化，聚合物濾餅用熱氮?dú)膺M(jìn)行閃蒸和流化兩級(jí)干燥而得到純凈干燥的聚合物粉末。聚合物粉末用氮?dú)饬鬏斔椭猎炝９ざ闻c聚合物添加劑混合后加熱、熔融混練、擠壓、切粒而成為化學(xué)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定及具有特種性能的原色聚丙烯樹(shù)脂顆粒。3.2生產(chǎn)流程說(shuō)明3.2.1催化劑配制(1)AT與OF的配制①助催化劑AT通過(guò)計(jì)量系統(tǒng)由氮?dú)鈮喝胍炎⑷爰和榈馁A罐R201，并用己烷稀釋到15%，此后部分的AT由泵打入預(yù)聚合釜K201，部分進(jìn)入AT貯罐R255，并由己烷稀釋到1%（此時(shí)R255內(nèi)壓力和液位分別為0.05MPa和70%）通過(guò)P254A/B/C/D送到聚合釜K201A/B/C。②將OF通過(guò)計(jì)量系統(tǒng)卸入已注入己烷的R201中，并用己烷稀釋至一定的濃度，此后將其注入OF貯罐R254，部分由氮?dú)鈮喝隦256，部分被送入OF中間罐R261并被稀釋到1%，（罐內(nèi)壓力和液位分別為0.05MPa和70%），最后用P253A/B/C/D將其送到聚合釜K201A/B/C。(2)主催化劑TK的配制主催化劑通過(guò)加料設(shè)施直接由R257加入預(yù)先注入己烷的預(yù)聚合釜K251，兩種已稀釋的助催化劑定量的用泵打入預(yù)聚合釜，攪拌均勻并降至低溫（T<15℃）定量加入新鮮的丙烯進(jìn)行預(yù)聚合反應(yīng)，反應(yīng)在低溫下進(jìn)行。預(yù)聚合完成后用低溫新鮮己烷置換，廢己烷排入廢催化劑罐進(jìn)行中和處理。物料排入預(yù)聚合物貯罐R251A/B，通過(guò)加料罐R252A/B/C和加料泵P254A/B/C/D送往聚合釜K201A/B/C。3.2.2聚合丙烯精制，由于我們丙烯規(guī)格中氫含量比Amoco公司提出的規(guī)格高，所以還要出去氫氣，除氫是通過(guò)一個(gè)填料塔來(lái)完成的。均聚物聚合：反應(yīng)器K201A/B/C并聯(lián)，兩釜操作。(1)反應(yīng)器進(jìn)料丙烯用丙烯進(jìn)料泵P213A/B從R215抽出，經(jīng)丙烯過(guò)濾器分別到K201A/B/C，其流量由K201上與PRC串聯(lián)調(diào)節(jié)的FRC來(lái)控制，反應(yīng)器內(nèi)壓力保持在2.1MPa。來(lái)自P215A/B的干己烷經(jīng)高壓己烷過(guò)濾器在FRC的控制下進(jìn)入到反應(yīng)器中。來(lái)自65裝置的氫氣經(jīng)過(guò)濾后進(jìn)入K201，氫氣的氣體濃度為3%，其流量用與K201上的在線色譜氫分析儀串級(jí)調(diào)節(jié)的FRC控制，氫氣的加入量影響聚合釜的熔融指數(shù)。從反應(yīng)器循環(huán)泵P207A/B來(lái)的循環(huán)丙烯經(jīng)過(guò)過(guò)濾器返回K201，其流量由與循環(huán)罐R207上的LIC串級(jí)調(diào)節(jié)的FRC控制。新鮮丙烯，己烷，氫氣，循環(huán)丙烷在聚合釜進(jìn)料集管中匯合后，由中下部進(jìn)入到聚合釜內(nèi)。用柱塞泵P251A/B/C/D來(lái)的丙烯預(yù)聚物，泵P254A/B/C/D來(lái)的助催化劑AT和由P253A/B/C/D來(lái)的第三組分OF，三者一起由中下部進(jìn)入聚合釜中。(2)反應(yīng)器溫度控制K201內(nèi)的物料用反應(yīng)器攪拌器M201混合，K201內(nèi)的反應(yīng)熱用內(nèi)冷管夾套內(nèi)含有有機(jī)氮的閉路循環(huán)冷卻水除去。反應(yīng)器夾套水循環(huán)泵P202從反應(yīng)器水罐R203中抽出，經(jīng)反應(yīng)器夾套水冷卻器E202，冷卻水出口溫度用TIC控制在35℃。35℃的冷卻水分別進(jìn)入K201的夾套和內(nèi)冷管，內(nèi)冷管內(nèi)冷卻水經(jīng)反應(yīng)器和集水罐R202返回到R203中，其流兩用K201的TRC控制，K201內(nèi)溫度控制在71℃。從內(nèi)冷管的夾套出來(lái)的冷卻水溫度為60℃。二者均經(jīng)R202返回到R203中，夾套內(nèi)冷卻水流量與內(nèi)冷管內(nèi)流量成比例的FRC調(diào)節(jié)。脫鹽水需要是手動(dòng)補(bǔ)充至R203內(nèi)。開(kāi)車(chē)時(shí)，為達(dá)到反應(yīng)溫度用手動(dòng)方式將低壓蒸汽通入內(nèi)冷管內(nèi)。在偶然情況下反應(yīng)器系統(tǒng)失控時(shí)引起反應(yīng)溫度急劇上升時(shí)，則用來(lái)自高壓氮?dú)馄康?8kg/cm3氮?dú)獍讯疚锕轗201內(nèi)的二甲醚壓入K201內(nèi)，使反應(yīng)很快停止。(3)閃蒸反應(yīng)器內(nèi)聚合物漿料經(jīng)節(jié)流閥進(jìn)入閃蒸器R204中，其流量用K201上的LRC控制。來(lái)自己烷蒸發(fā)器E204的熱己烷氣體（94℃）從底部進(jìn)入R204內(nèi)，其流量用R204頂部出口氣體的FRC控制，使出口氣體維持在34℃，進(jìn)入E204的己烷速率用E204的LIC控制，E204內(nèi)己烷用低壓蒸氣加熱氣化，進(jìn)入E204內(nèi)低壓蒸氣的流量由蒸出的己烷蒸氣的PIC調(diào)節(jié)使己烷蒸氣保持0.21MPa；從P112A/B來(lái)的己烷經(jīng)己烷過(guò)濾器后噴入R204頂部，其流量用FIC控制以維持漿料濃度恒定并除去閃蒸器中帶走的聚合物。R204低部漿料靠重力流至R205內(nèi)，R205內(nèi)有攪拌器，M205使?jié){料混合均勻，漿料通過(guò)泵P205A/B經(jīng)E301冷卻器溫度由71℃降至40℃進(jìn)入離心機(jī)進(jìn)料罐R301，其流量由FRC控制。(4)循環(huán)氣體壓縮從R201排出的氣體在進(jìn)入壓縮機(jī)C201之前先通過(guò)吸入分離器R206，經(jīng)過(guò)濾后的己烷在FIC的控制下噴入R206內(nèi)洗滌上升的氣體，含有聚合物的液體己烷重力自流至R205，被洗滌后的氣體離開(kāi)R206進(jìn)入三段往復(fù)式壓縮機(jī)C201吸入口，R206罐頂用PRC調(diào)整從第一級(jí)間罐R216頂部返回氣體的速率控制閃蒸系統(tǒng)壓力為1.17kg/cm2。經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)后不凝氣體排放，液位進(jìn)入循環(huán)罐R207，用循環(huán)泵送至聚合釜K201，循環(huán)使用。3.2.3離心分離離心機(jī)進(jìn)料罐中的聚合物漿液通過(guò)進(jìn)料泵少量經(jīng)一回路返回罐頂，其余進(jìn)入離心機(jī)。離心機(jī)為臥式雙鼓離心機(jī)，每臺(tái)離心機(jī)的漿液進(jìn)料量用各自離心機(jī)上的儀表控制，并在控制室進(jìn)行流速的記錄。各自離心機(jī)需要用己烷連續(xù)沖洗，其目的主要是使離心機(jī)進(jìn)了區(qū)機(jī)械部分保持清潔。含有可溶的無(wú)規(guī)聚合物和一些聚合物粉末的濾液借重力流入廢己烷罐。由此在液面控制下將它泵送至廢己烷罐。含有己烷的聚合物濾餅干基濕含量為25%，經(jīng)離心機(jī)落入螺旋輸料器，然后將粉末卸下送至干燥系統(tǒng)。3.2.4干燥(1)閃蒸干燥來(lái)自離心機(jī)的濕濾餅經(jīng)螺旋輸送器進(jìn)入到閃蒸干燥器內(nèi)。閃蒸干燥器內(nèi)的干燥氣體質(zhì)量比為1:3的氮?dú)夂图和榈幕旌蠚怏w，氣體的進(jìn)料溫度低于140℃，以防聚合物塑化和在平孔處聚合物固體堵塞，氣體的出口溫度為90℃，防止混合氣體返潮，進(jìn)口溫度由E204上的TRC控制，出口溫度由閃蒸干燥器上的TRE控制。聚合物在閃蒸干燥器內(nèi)的停留時(shí)間為0.5s，出干燥器的溫度為70℃，干基濕含量為3.5%，聚合物粉末進(jìn)入第一袋式過(guò)濾器中，氣體由引風(fēng)機(jī)經(jīng)兩極冷卻器冷卻至40℃，進(jìn)入氣液分離罐R303中，液體己烷被送至廢己烷罐，混合氣體則作為干燥氣體循環(huán)使用；袋式過(guò)濾器中的聚合物粉末則通過(guò)星型下料器進(jìn)入流化床干燥器內(nèi)。(2)流化床干燥流化床干燥器內(nèi)的操作溫度為110℃，物料停留時(shí)間為30分鐘。流化床以質(zhì)量比為3:1的氮?dú)夂图和榈幕旌蠚怏w為干燥氣體，氣體的進(jìn)口溫度為125℃，由連接的TRC控制。干燥氣體只提供熱量的20%，其余的80%由流化床內(nèi)的熱盤(pán)管提供，熱盤(pán)管內(nèi)通有110℃的低壓水蒸氣，其流量由FRC控制，少量的水蒸氣直接進(jìn)入流化床內(nèi)將催化劑殺死。熱盤(pán)管還可防止騰泳，起擋風(fēng)板作用。由流化床出來(lái)的混合氣體溫度為110℃，通過(guò)引風(fēng)機(jī)經(jīng)第一級(jí)水冷卻器和第二級(jí)氟利昂冷卻器降至10℃，進(jìn)入氣液分離罐R304內(nèi)，液體己烷送回至廢己烷罐，混合氣體經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)作為干燥氣體循環(huán)使用。出流化床的聚合物粉末溫度為110℃，干基濕含量為0.2%，從流化床排至完成工段的氣體輸送線，由羅茨風(fēng)機(jī)送至料倉(cāng)S401。第4章工藝計(jì)算4.1聚合釜的物料衡算(1)計(jì)算依據(jù)(a)生產(chǎn)能力：4.3×107kg/a(b)開(kāi)工時(shí)間：8000h/a(c)丙烯單程轉(zhuǎn)化率：53wt%(d)丙烯單耗：1030㎏/t粉末(e)無(wú)規(guī)物生成量：1.5wt%(f)催化劑活性：16400gPP/g催化劑(g)催化劑配比：TK:AT:OF=1:0.134:0.305(h)預(yù)聚物的懸浮液濃度：1%（以TK計(jì)，2.7㎏PP/㎏TK）ATOF的濃度均為1%(i)漿料濃度：36wt%(j)產(chǎn)品粉末含無(wú)規(guī)物：0.5wt%(k)產(chǎn)品粉末含濕：0.2%（以HE質(zhì)量計(jì)）(l)粉末損失率：0.5%(m)氫氣進(jìn)料量：H/PR=4.8×10(n)循環(huán)液組成：XPR=54.05%XPA=5.307%XHE=40.913%(o)新鮮丙烯的純度：99.7wt%(p)設(shè)計(jì)牌號(hào)：5004(2)計(jì)算項(xiàng)目①新鮮丙烯的進(jìn)料量②循環(huán)液及各組分的量③催化劑及各組分量④氫氣進(jìn)料量⑤新鮮己烷進(jìn)料量⑥聚合釜的出料量及組成(3)計(jì)算以?xún)筛⒙?lián)每小時(shí)產(chǎn)量為基準(zhǔn)物料及熱量衡算見(jiàn)圖4-1。物料及熱量衡算圖4-1①新鮮丙烯進(jìn)料量IPP==4241.457kg/hAPP=kg/hPP=kg/hIPP—等規(guī)聚丙烯PR新鮮丙烯進(jìn)料量PR=×1030=4377.500kg/h新鮮丙烷進(jìn)料量PA=PR（1-純度）=4377.500×（1-0.997）=13.133kg/h新鮮純丙烯進(jìn)料量PR=PR-PA=4377.500－13.133＝4364.367kg/h②循環(huán)液及各組分量進(jìn)入聚合釜的總丙烯量PR==＝8124.619kg/h循環(huán)丙烯R=PR-PR=8124.619—4364.367=3760.252kg/hR===6956.988kg/hR=R×=6956.98840.913%=2846.313kg/hR=R×=6956.9885.307%=369.207kg/h③催化劑及各組分量TK=PP/16400=4306.048/16400=0.263kg/h因?yàn)門(mén)K:AT:OF=1:0.134:0.305AT=0.134×TK=0.134×0.263＝0.035kg/hOF=0.305×TK=0.305×0.263＝0.080kg/h隨TK帶入預(yù)聚物PPPP=2.7×TK=2.7×0.263=0.7101kg/hPP=PP+PP=0.7101+4306.048=4307.066kg/hHE===107.722kg/h④氫氣加入量H=PR×4.8×10=4377.500×4.8×10=2.101kg/h⑤新鮮己烷進(jìn)料量HE=-H2-R-PR-Cat懸浮液=-2.101-6956.988-4377.500－（+107.722）=515.845kg/h⑥聚合釜出料及組成出料漿液：SL===11964.072kg/h出料丙烯量=R+PR-PP=3760.252+4364.367-4306.048=3818.571kg/h出料丙烷量=R+PA=369.207+13.133=382.34kg/h出料己烷量=R+HE+HE=2846.313+515.845+107.722=3469.880kg/h出料聚丙烯=4307.066kg/hTK、AT、OF不變聚合釜出料成分見(jiàn)表4-1。表4-1聚合釜進(jìn)出料及組成組分進(jìn)料（kg/h）出料（kg/h）（1）（2）（3）（4）（5）（6）PR4377.5003760.2523818.571PA13.133369.207382.34HE2846.313107.722485.0553469.880TK0.2630.263AT0.0350.035OF0.080.08H2.1012.101IPP4241.457APP64.591合計(jì)4390.6336975.772108.12.101485.05511979.318核算11961.66111979.3184.2聚合釜的熱量衡算(1)計(jì)算依據(jù)①聚合釜的進(jìn)出料及組成②冷卻水溫度，進(jìn)口35℃，出口60℃③反應(yīng)熱效應(yīng)H=-2173kJ/㎏④攪拌熱熱量損失為總熱量10%⑤攪拌熱2110kW(2)計(jì)算項(xiàng)目①聚合釜的熱負(fù)荷②冷卻水的用量(3)計(jì)算計(jì)算基準(zhǔn)：物理基準(zhǔn)為㎏/h取71℃出料液態(tài)為計(jì)算基準(zhǔn)物料的焓值見(jiàn)表4-2。表4-2物料焓值溫度/℃△H△H△H△H20-154.92-150.7335-113.05-104.68-92.11146.640-83.7460251.12①聚合釜的熱負(fù)荷進(jìn)口H=×PR+×R=-154.92×4364.367+（-113.05）×3760.252=-1101224.224kJ/hH=×PA+×R=-150.73×13.133+(-104.68)×369.207=-40628.125kJ/hH=×+×(HE+Cat)=-92.11×2846.313+(-83.74)×(515.845+108.810)=-314482.500kJ/h=H+H+H=-1456334.849kJ/h=0+Q+Q=+Q+QQ=2×110×3600=792000kJ/hQ=PP×（-）=4306.048×2173=9357042.304kJ/hQ=+Q+Q=-1456334.849+792000+9357042.304=8692707.455kJ/hQ=10%×Q=869270.746kJ/hQ=Q×90%=7823436.710kJ/h其中：Q—攪拌熱Q—反應(yīng)熱Q—熱損失Q—熱負(fù)荷聚合釜中熱量值見(jiàn)表4-3。表4-3聚合釜熱量平衡表組分輸入輸出PR-1101224.224HE-314482.500PA-40628.125Q792000Q9357042.304Q7823436.710Q-869270.746合計(jì)7823435.7097823436.710②冷卻水的用量Q=C×W×=W×(251.12-146.6)×(60-35)=7823436.710W=7823436.710/=2994.044㎏/h4.3閃蒸系統(tǒng)的物料衡算(1)計(jì)算依據(jù)①閃蒸器及吸入分離罐的物料組成②聚合釜出料及組成（表4-1）③己烷在E204中氣化率為：100%④閃蒸器R204中噴淋己烷用量：0.5～0.7m⑤中間罐R205中漿料濃度：36%，溫度71℃⑥閃蒸器和吸入分離罐壓力為0.1174Mpa閃蒸器及吸入分離罐的物料組成見(jiàn)表4-4。表4-4閃蒸器及吸入分離罐的物料組成組成閃蒸器（%wt）吸入分離罐（%wt）氣相液相氣相液相PA5.390.035.360.31PR54.670.2654.373.31HE39.9499.7140.2796.38(2)計(jì)算項(xiàng)目①閃蒸器氣液相流量V，L及噴淋己烷量S②氣提己烷用量W③吸入分離罐的氣液相流量V，L及噴淋己烷量S④中間罐出料量及組成（列表）⑤尾氣流量G及組成(3)計(jì)算計(jì)算基準(zhǔn)：物料以㎏/h計(jì)相態(tài)基準(zhǔn)為液態(tài)溫度基準(zhǔn)為0℃物料焓值見(jiàn)表4-5。表4-5各組分在不同溫度下的焓值（Kcal/kg）組分71℃（l）71℃（g）34℃（g）40℃（l）94℃（g）PR120190174PA49125109HE10216683193物料衡算圖見(jiàn)圖4-2。物料衡算圖4-2①閃蒸器氣液相流量V，L及噴淋己烷量S設(shè)L=L-PPF=F-PP=0.641×10㎏/m把TK、AT、OF并入己烷，把H并入丙烷計(jì)算對(duì)閃蒸器做物料平衡F+W+S=V+LF=F-PP=11964.072-4307.066=7657.006kg/hS=PP×0.7×=4307.06660.7/10000.641=1932.581kg/h9589.587+W=V+L對(duì)HE列平衡方程F×+W×+S×=V×+L×（3469.572+0.263+0.035+0.08+1.018）+W+1932.581=0.3994V+0.9971L3470.968+W=0.3994V+0.9971L對(duì)E204列熱平衡方程H+H+H=H+HH=×PR+×PA+×HE=[120×4377.500+49×（4377.500+2.101）+102×（3469.572+0.263+0.035+0.08）]×4.187=4579888.660H=×S=83×1932.581×4.187=671612.482H=×W=193×4.187×W=808.091WH=V（×+×+×）=4.187×V（5.39%×109+54.67%×174+39.94%×166）=700.491VH=L（×+×+×）（4-1）=4.187L（0.03%×49+0.26%×120+99.71%×102）=427.203L5979512.321+808.091W=700.491V+427.203L由上得：L=7487.427V=6933.642W=4831.964L=L+PP=4307.066+7487.427=11794.493L中各組分為L(zhǎng)=L=7487.427×0.03%=2.246L=L=7487.4271×0.26%=19.467L=L=7487.4271×99.71%=7465.713V中各組分為V=V1=6933.642×5.39%=373.723V1PR=V=6933.642×54.67%=3790.622V=V1=6933.642×39.94%=2769.297②氣體己烷用量WW=W=W=6957.796③吸入分離罐的氣液相流量V，L及噴淋己烷量S對(duì)R205做物料衡算L=L+LL=F=7657.006kg/hL=L-L=7656.006-7487.427=169.579L中各組分L=L=169.579×0.31%=0.526L=L=169.579×3.31%=5.613L=L=169.579×96.38%=163.440對(duì)R206列物料平衡方程V+S=V+L6933.642+S=V+169.579對(duì)R206列己烷平衡方程V×+S=40.27%V+L2769.297+S=0.4027V+163.440由上得：V=6961.706S=197.095V中各組分為V=V=6961.706×5.36%=373.147V=V=6961.7064×54.37%=3785.080V=V=6961.706×40.27%=2803.479④中間罐出料量及組成L=L+PP=7657.006+4307.066＝11964.072組成L=L+L=7465.713+163.44=7629.153L=L+L=19.467+5.613=25.080L=L+L=2.246+0.526=2.772(4)己烷汽化器E204的熱量衡算己烷汽化吸收的熱量：Q=W1（H94（g）－H40（l））=4831.964×（808.091-347.521）=2225457.659kJ/h熱損失為5﹪E204的熱負(fù)荷為：QC=Q/95﹪=2070421.047/95﹪=2342587.01kJ/h閃蒸系統(tǒng)的物料平衡見(jiàn)表4-6表4-6物料平衡表（kg/h）組分進(jìn)料出料（4）（7）（9）PR19.4675.61325.08PA2.2460.5262.772HE7465.713163.4407629.153PP總4307.0664307.066合計(jì)11794.492169.57911964.071核算12928.14212928.1424.4離心分離系統(tǒng)的物料衡算(1)計(jì)算依據(jù)①濾餅的濕基濕含量：20%②沖洗己烷：3/h（40℃）③濾液中含無(wú)規(guī)物：APP④濾液中含粉末：0.05%(2)計(jì)算項(xiàng)目①?zèng)_洗己烷量②濾餅出料量及組成③濾液出料量及組成(3)計(jì)算離心系統(tǒng)物料衡算見(jiàn)示意圖4-3。離心系統(tǒng)物料衡算示意圖4-3①?zèng)_洗己烷：F=3=1920kg/h②濾液出料量及組成入口物料的濕基濕含量：w=1-0.36=0.64入口物料的干基濕含量：X==1.778出口物料的干基濕含量：X==0.250除去濕分：W=（PP-APP-0.05%F）（X-X）F=W+APP+0.05%F+FW=6485.514F=8452.801③濾餅出料量及組成F=F×36%-0.05%F-APP=11964.072×0.36－0.0005×8452.801－×64.591=4259.779濾餅中的己烷量為：HE=4259.779×0.25=1064.944F—濾餅F—濾液W—絕干己烷量離心機(jī)物料組成見(jiàn)表4-7。表4-7離心機(jī)的物料平衡表組分進(jìn)料出料F1F3F2F4PA2.7722.772PR25.0825.08HE76299448452.801IPP4241.4574236.2455.212APP64.59123.25341.338合計(jì)11963.05319205324.4428527.203核算13883.05313851.4004.5閃蒸干燥器的物料衡算(1)計(jì)算依據(jù)①進(jìn)料及組成②進(jìn)料溫度：40℃，干基濕含量：25%③出料溫度：70℃，干基濕含量：3.5%④干燥介質(zhì)為氮?dú)夂图和榈幕旌衔锶肟跍囟龋?40℃，壓力：0.118MPa（表壓）出口溫度：90℃，壓力：0.108MPa（表壓）⑤脈沖氮?dú)膺M(jìn)料量：70㎏/h⑥氣液分離罐中冷凝液中含粉末：0.05%罐中壓力：0.105MPa溫度：40℃⑦機(jī)械損失為進(jìn)入物料的0.05%⑧粉末的臨界濕含量：4%（干基）⑨粉末的平衡濕含量：0.018%～0.02%(干基)⑩干燥器熱損失：5%(2)計(jì)算項(xiàng)目①物料出干燥器的流量及組成②干燥介質(zhì)的用量及出口干基濕含量③干燥介質(zhì)出干燥器的露點(diǎn)溫度④干燥廢氣排放量及組成⑤E302的熱負(fù)荷(3)計(jì)算計(jì)算基準(zhǔn)：物料基準(zhǔn)㎏/h相態(tài)基準(zhǔn)為液態(tài)溫度基準(zhǔn)為0℃閃蒸干燥器物料衡算見(jiàn)示意圖4-4。閃蒸干燥器物料衡算示意圖4-4①物料出干燥器的流量及組成氣液分離罐的壓力為0.015MPa，40℃查圖，P=3.726×10PaY===0.355Y=1-Y=0.645X=0.629X=1-X=0.371H===1.695脫出的己烷量為：W=G（X-X）===736.175㎏/hG=4258.794㎏/h其中G—絕干物料量出口粉末中含己烷量為W=G×X=3424.070×0.035=119.842㎏/h物料出干燥器流量為：119.842+3424.070=3543.912㎏/h其中絕干PP為：3424.070㎏/h己烷為：119.842㎏/h②干燥介質(zhì)的用量及出口干基濕含量查熱容表，得（kJ/kg·℃）粉末的熱容：C=1.8C=1.06HE的熱容：C=1.84C=2.39HE的潛熱為：=370kJ/kgC=C+C×H=1.06+1.84×1.695=4.179C=C+C（X+X）/2=1.8+2.39×（0.25+0.04）/2=2.147C—混合氣體熱容C—粉末熱容L×C（T-T）×（1-5%）=G×C（-）+W[+（C×T-C×）]（4-3）0.95L×4.179×（140-90）=3424.070×2.147×（70-40）+736.175×[370+（1.84×90-2.39×40）]干燥介質(zhì)用量為：L=2742.844㎏絕干氣/h其中含N量為：L=L×X=2742.844×0.371=1017.595㎏絕干氣/h混合氣體的干基比容為：=（+）×22.4××=（）×22.4×=1.606m/㎏入口混合氣體體積流量：V=L×=2742.8441.606=4405.007由干燥器內(nèi)物料平衡方程：G（X-X）=L（H-H）3424.070×(0.25-0.04)=1017.595×(-1.695)出口氣體干基濕含量：H=2.357㎏HE/㎏絕干氣③干燥廢氣排放量及組成脈沖氮?dú)膺M(jìn)料量：70㎏/hH=1.695R304中排出的己烷含量：BD=70×1.695=118.650㎏/h排出的BD量：BD=70+BD=188.650㎏/h冷凝的己烷量：W=W-BDHE=736.175-118.650=942.013617.525㎏/h損失的粉末：0.05%×W=0.309㎏/h閃蒸干燥器的物料平衡見(jiàn)表4-8。表4-8閃蒸干燥器物料平衡表組分輸入輸出（2）（1）（6）（7）（5）HE2742.8444033.432119.842N21017.595701634.771PP3424.0703424.070合計(jì)3760.4393424.070703710.5973543.912核算7254.5097254.5094.6流化床干燥器的物料衡算(1)計(jì)算依據(jù)①粉末進(jìn)干燥器溫度：75℃，干基濕含量：3.5%②粉末出干燥器溫度：110℃，干基濕含量：0.2%③干燥介質(zhì)入口溫度：124℃，壓力：0.127MPa④干燥介質(zhì)出口溫度：110℃，壓力：0.109MPa⑤氣液分離罐的溫度：10℃，壓力：0.103MPa⑥脈沖氮?dú)膺M(jìn)料量30㎏/h⑦床內(nèi)蒸汽盤(pán)管水蒸氣溫度：155℃，壓力0.6MPa⑧熱損失：5%⑨氣液分離罐凝液中含粉末：0.05%(2)計(jì)算項(xiàng)目①干燥介質(zhì)入口干基濕含量②干燥介質(zhì)用量及水蒸氣用量③氣體出干燥器的露點(diǎn)溫度④廢氣排放量及組成⑤冷凝液量及損失粉末量⑥粉末機(jī)械損失量⑦校核產(chǎn)量(3)計(jì)算計(jì)算基準(zhǔn)：物料基準(zhǔn)為：㎏/h相態(tài)基準(zhǔn)為液態(tài)溫度基準(zhǔn)為0℃流化床干燥器物料衡算見(jiàn)示意圖4-5。流化床干燥器物料衡算示意圖4-5①干燥介質(zhì)入口干基濕含量入口干基濕含量：X=0.035㎏HE/㎏絕干物料出口干基濕含量：X=0.002㎏HE/㎏絕干物料在R303中溫度為10℃，可以推知此時(shí)己烷的露點(diǎn)溫度：T=10℃查圖，得P=9866PaY==0.096Y=1-Y=0.904X==0.246X=1－X＝0.754H==0.326脫己烷量為：W=G（X-X）=4258.794×（0.035-0.002）=140.540㎏/h粉末中含己烷量：W=G×X=4258.7940.002=8.518㎏/h②干燥介質(zhì)用量及水蒸氣用量己烷及氮?dú)獾撵手狄?jiàn)表4-9。表4-9己烷及氮?dú)忪手当恚╧J/㎏）溫度/℃24（g）110（g）10（g）75（g）HE2.13242.05461.65051.931N21.05511.05091.0342C=C+C×H=1.060+1.840×0.326=1.660C=C+C（X+X）/2=1.8+2.390×（0.035+0.002）/2=1.844干燥器內(nèi)熱平衡方程：（熱損失5%已列入）20%×[G×C（-）+W×CgHE(T-）=L×CH1(T-T）這里干燥介質(zhì)提供的熱量為總熱量的1/5，盤(pán)管提供熱量為總熱量的4/5，代入已知數(shù)據(jù)L×1.660×（124-110）=0.2×[3424.070×1.844×（110-75）+140.540×1.84×（110-75）]×1.05L=2126.325L=H=2126.3250.326=693.182L=L×X=2126.3250.754=163.249蒸汽用量D用下面公式：D×（I-I）=80%×[G×C（-）+W×CgHE（T-）]×1.05查得I=657.350kal/㎏I=110kal/㎏D(657.350-110)4.187=0.8×D=1066.467㎏/h③廢氣排放量及組成脈沖氮?dú)膺M(jìn)料量：30㎏/hH=0.326R304中排出的己烷含量：BD=30×0.326=9.78㎏/h排出的BD量：BD=30+BD=39.780㎏/h冷凝的己烷量：W=W-BD=696.395-39.780=656.615㎏/h損失的粉末：0.05%×W=0.348㎏/h④冷凝液量及損失粉末量總損失=W+W+W=5.212+0.309+0.348＝5.869㎏/h⑤粉末機(jī)械損失量機(jī)械損失量=0.5%×PP-總損失=20.878－5.212＝15.666㎏/h⑥校核產(chǎn)量總產(chǎn)量=4307.066－15.666＝6179.317㎏/h年產(chǎn)量=4291.400×8000=3.43×107㎏/年比設(shè)計(jì)產(chǎn)量高，主要原因是無(wú)規(guī)物含量高，而分離系統(tǒng)中除去的無(wú)規(guī)物較實(shí)際的少。流化床干燥器物料平衡見(jiàn)表4-10。表4-10流化床干燥器物料平衡表輸入輸出(1)(4)(3)(13)HE119.8422126.3252237.6498.518N21603.2491603.249PP3424.0700.3483423.722合計(jì)3543.9123729.5743841.2463432.240核算7273.486第5章設(shè)備計(jì)算5.1計(jì)算依據(jù)(1)離心機(jī)的進(jìn)料組成；(2)進(jìn)料溫度為40℃(3)液體黏度=2.02×10－4Pa·S；(4)液體密度=640kg/m3；(5)固體密度=906kg/m3；(6)固體密度差=266kg/m3。5.2計(jì)算項(xiàng)目(1)離心機(jī)的生產(chǎn)能力；(2)離心機(jī)的校核；(3)離心機(jī)的選型；(4)離心機(jī)的臺(tái)數(shù)。5.3計(jì)算5.3.1離心機(jī)的選型用高速離心機(jī)來(lái)分離高分散的懸浮液時(shí)，通常根據(jù)待分離的最小離子直徑來(lái)確定所需的最小分離因數(shù)，進(jìn)而確定離心機(jī)的機(jī)型。由于待分離的最小粒徑為1，所以(5-1)式中：T—絕對(duì)溫度d—待分離的最小離子直徑g—重力加速度—固體液體密度差由所算的選擇離心機(jī)型號(hào)為：VS10001500這種離心機(jī)的主要參數(shù)為：離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓圓柱部分直徑為850mm，長(zhǎng)1500mm；圓錐部分錐角為16°，轉(zhuǎn)鼓回轉(zhuǎn)直徑為600mm，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速為2300r/min，螺旋轉(zhuǎn)速為2342r/min[8]。5.3.2離心機(jī)的校核(1)顆粒沉降速度u粒子運(yùn)動(dòng)所處的區(qū)域：40℃時(shí)，，，，并知，則[7](5-2)式中：—離心加速度—轉(zhuǎn)速—轉(zhuǎn)鼓直徑[7](5-3)式中：—加里列準(zhǔn)數(shù)—阿基米德準(zhǔn)數(shù)根據(jù)雷諾和列辛科的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用植劃分的3個(gè)區(qū)域?yàn)椋簩恿鲄^(qū)，過(guò)度區(qū)，湍流區(qū)。因?yàn)?2.326，28.8<92.326<57600，所以粒子沉降屬過(guò)度流。則顆粒沉降速度=0.088m/h(2)實(shí)際分離最小粒徑=240.733273.15+40=313.15K由此看離心機(jī)分離出的最小粒徑，所以離心機(jī)設(shè)計(jì)滿足要求。(3)實(shí)際分離因數(shù)[4](5-4)—離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速—離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓回轉(zhuǎn)半徑，故離心機(jī)的符合工藝要求。5.3.3離心機(jī)的最大體積流量(1)柱椎形轉(zhuǎn)鼓的面積S柱椎形轉(zhuǎn)鼓的面積S值由柱形轉(zhuǎn)鼓和椎形轉(zhuǎn)鼓的S值相加所得，根據(jù)離心機(jī)的結(jié)構(gòu)：D=0.850mL=1.5mh=0.6tg16°=0.18[9]，所以[8](5-5)式中：—轉(zhuǎn)鼓大端直徑，m—轉(zhuǎn)鼓沉降區(qū)長(zhǎng)度，m—轉(zhuǎn)鼓柱形部分長(zhǎng)度，m—系數(shù)，(2)離心機(jī)處理懸浮液的最大體積流量Q螺旋沉降離心機(jī)的修正系數(shù)：[5](5-6)式中：—固液相密度差—固相密度離心機(jī)處理懸浮液的最大體積流量Q=5.3.4離心機(jī)的臺(tái)數(shù)離心機(jī)進(jìn)料液主要有兩種，一種是丙烯，一種是己烷。其中丙烯進(jìn)料為6649.045kg/h，己烷的進(jìn)料量為13726.042kg/h，已知丙烯的密度，己烷的密度，所以由前所得離心機(jī)的最大體積流量為26.488，故所需離心機(jī)臺(tái)數(shù)為：臺(tái)第6章原材料消耗定額及消耗量6.1原材料消耗額及消耗量聚丙烯原材料消耗定額及消耗量見(jiàn)表6-1。表6-1聚丙烯原材料消耗定額及消耗量組分單耗（㎏/噸粉末）單價(jià)消耗量（㎏/h）費(fèi)用（元/h）丙烯10303700元/噸4364.36716148.158己烷20.7242400元/噸107.722258.533丙烷3.0902500元/噸13.13332.833氫氣0.4941.4元/m2.1012.941TK0.06182000元/㎏0.263526OF0.0188100元/㎏0.0808AT0.0088470元/㎏0.0352.45總費(fèi)用26289.561（元/h）例產(chǎn)量=4.3×107㎏/年==5.375×10㎏/h丙烯消耗量=5.375×10㎏/h×1030㎏/1000㎏粉末=5536.250㎏/h費(fèi)用=消耗量×單價(jià)=×3700=20484.125元/小時(shí)6.2公用工程消耗定額及