年產(chǎn)萬噸ldpe生產(chǎn)工藝畢業(yè)設(shè)計論文

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計成果報告書</b></p><p><b>　　二零一六年二月</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1.緒論4</b></p><p>　　1.1聚乙烯（PE）的概述4&l

2、t;/p><p>　　1.1.1 聚乙烯的主要用途4</p><p>　　1.2設(shè)計規(guī)模及原料規(guī)格5</p><p>　　1.2.1設(shè)計規(guī)模5</p><p>　　1.2.2主要原料規(guī)格5</p><p>　　1.3 國內(nèi)外的現(xiàn)狀及發(fā)展前景6</p><p>　　1.3.1國外的現(xiàn)狀6&

3、lt;/p><p>　　1.3.2 國內(nèi)的現(xiàn)狀6</p><p>　　1.3.3 發(fā)展前景7</p><p>　　1.4課題的目的及意義7</p><p><b>　　1.4.1目的7</b></p><p><b>　　1.4.2意義8</b></p>

4、<p><b>　　2.生產(chǎn)工藝8</b></p><p>　　2.1 LDPE生產(chǎn)工藝的概述8</p><p>　　2.2主要工藝流程如下：9</p><p>　　2.3 LDPE工藝選擇10</p><p>　　2.4過氧化物的選擇10</p><p>　　2.4.1過氧化

5、物種類10</p><p>　　本裝置所用過氧化物為引發(fā)劑共四種,分別為TBPPI TBPEH TBPIN DTBP其性能見下表 ：10</p><p>　　2.4.2過氧化物和氧氣引發(fā)的不同點12</p><p>　　2.4.3過氧化物的安全與防護12</p><p><b>　　3.物料衡算14</b>

6、;</p><p>　　3.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)14</p><p>　　3.1.1乙烯規(guī)格14</p><p>　　3.1.2 催化劑進料對產(chǎn)品MFR的影響15</p><p>　　3.2 物料衡算15</p><p>　　3.2.1聚合反應機理15</p><p>　　3.2.2反應器物料衡

7、算16</p><p><b>　　4.能量衡算17</b></p><p>　　4.1能量衡算總述17</p><p>　　4.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)- 18 -</p><p>　　4.3各設(shè)備能量衡算- 18 -</p><p>　　4.3.1加料段熱量衡算- 18 -</p>

8、<p>　　4.3.2 進行反應段能量衡算- 19 -</p><p><b>　　5.設(shè)備選型20</b></p><p>　　5.1選型原則20</p><p>　　5.1.1 滿足工藝要求20</p><p>　　5.1.2設(shè)備成熟可靠20</p><p>　　5.2

9、反應器選型20</p><p>　　5.2.1 反應器容積和生產(chǎn)能力的確定20</p><p>　　5.2.3 反應器技術(shù)特性表21</p><p>　　5.3其他設(shè)備的選型21</p><p><b>　　6.成果特點22</b></p><p>　　7.收獲與體會22</p&

10、gt;<p>　　參考文獻- 24 -</p><p><b>　　1.緒論</b></p><p>　　1.1聚乙烯（PE）的概述</p><p>　　聚乙烯結(jié)構(gòu):CH2 =CH2+CH2=CH2+......—CH2—CH2—CH2—CH2......簡稱PE，是乙烯經(jīng)聚合制得的一種熱塑性樹脂。聚乙烯是最結(jié)構(gòu)簡單的高分子，也

11、是應用最廣泛的高分子材料。它是由重復的—CH2—單元連接而成的。聚乙烯是通過乙烯(CH2=CH2)的加成聚合而成的。</p><p>　　在工業(yè)上，也包括乙烯與少量 α－烯烴的共聚物。聚乙烯無臭，無毒,手感似蠟,具有優(yōu)良的耐低溫性能(最低使用溫度可達-70～-100℃),化學穩(wěn)定性好,能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕(不耐具有氧化性質(zhì)的酸),常溫下不溶于一般溶劑,吸水性小,電絕緣性能優(yōu)良；但聚乙烯對于環(huán)境應力(化學與機械作用

12、)是很敏感的，耐熱老化性差。</p><p>　　聚乙烯（PE）是通用合成樹脂中產(chǎn)量最大的品種，主要包括低密度聚乙烯（LDPE）、線型低密度聚乙烯（LLDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）及一些具有特殊性能的產(chǎn)品。用途十分廣泛，主要用來制造薄膜、容器、管道、單絲、電線電纜、日用品等，并可作為電視、雷達等的高頻絕緣材料。也適用于各種漿點、粉點、撒粉、涂布機及噴膠機產(chǎn)品；廣泛用于服裝、服裝面料復合、制鞋、包裝、書籍、無

13、線裝訂、兒童玩具、家電等行業(yè)。</p><p>　　1.1.1 聚乙烯的主要用途</p><p><b>　　（1）加工應用</b></p><p>　　聚乙烯可用吹塑、擠出、注射成型等方法加工，廣泛應用于制造薄膜、中空制品、纖維和日用雜品等。</p><p><b>　　（2）薄膜應用</b>&l

14、t;/p><p>　　低密度聚乙烯廣泛用作各種食品、衣物、醫(yī)藥、化肥、工業(yè)品的包裝材料以及農(nóng)用薄膜。也可用擠出法加工成復合薄膜用于包裝重物。</p><p>　　1975年以來，高壓低密度聚乙烯薄膜也得到發(fā)展，它的強度高、耐低溫、防潮，并有良好的印刷性和可加工性。</p><p>　　此外，還可以在紙、鋁箔或其他塑料薄膜上擠出涂布聚乙烯涂層，制成高分子復合材料。<

15、/p><p><b>　　（3）中空制品</b></p><p>　　高壓低密度聚乙烯強度較高，適宜作中空制品。如牛奶瓶、去污劑瓶；</p><p><b>　?。?）管板材</b></p><p>　　擠出法可生產(chǎn)聚乙烯管材，高壓低密度聚乙烯管強度較高，適于地下鋪設(shè)；擠出的板材可進行二次加工；也可用發(fā)

16、泡擠出和發(fā)泡注射法將高壓低密度聚乙烯制成低泡沫塑料，作臺板和建筑材料；防護套（例如纜索護套）。</p><p><b>　　（5）纖維</b></p><p>　　中國稱為乙綸，一般采用低壓聚乙烯作原料，紡制成合成纖維。乙綸主要用于生產(chǎn)漁網(wǎng)和繩索，或紡成短纖維后用作絮片，也可用于工業(yè)耐酸堿織物。超高強度聚乙烯纖維（強度可達3～4GPa），可用作防彈背心，汽車和海上作業(yè)

17、用的復合材料。</p><p><b>　?。?）雜品</b></p><p>　　用注射成型法生產(chǎn)的雜品包括日用雜品、人造花卉、周轉(zhuǎn)箱、小型容器、自行車和拖拉機的零件等；電冰箱容器、存儲容器、家用廚具、密封蓋等；制造結(jié)構(gòu)件時要用高密度聚乙烯。</p><p>　　1.2設(shè)計規(guī)模及原料規(guī)格</p><p><b&g

18、t;　　1.2.1設(shè)計規(guī)模</b></p><p>　　本工藝設(shè)計規(guī)模為年產(chǎn)29萬噸聚乙烯，年實際工作日為355天，每小時產(chǎn)能為35噸。</p><p>　　1.2.2主要原料規(guī)格</p><p>　　表1-1 乙烯原料規(guī)格</p><p>　　1.3 國內(nèi)外的現(xiàn)狀及發(fā)展前景</p><p>　　1.3.1

19、國外的現(xiàn)狀</p><p>　　2008年，全球PE生產(chǎn)能力約為3580萬t。其中北美、西歐、中東和中國的生產(chǎn)能力占到了全球總能力的67.5%。從2008年9月開始，世界PE產(chǎn)能開始明顯增長，預計到2014年,全球PE的生產(chǎn)能力將達到5013萬t。在產(chǎn)能增長地區(qū)，中東地區(qū)產(chǎn)能增長較快。到2011年，中東PE在全球產(chǎn)能中的比例從之前的7%增至14%，中國成為了目標市場，而歐洲則成為了一個備選市場。在2008年到20

20、11年間，亞太地區(qū)的PE產(chǎn)能年增7%，新項目主要位于中國、印度和韓國，未來中國將繼續(xù)成為動力源泉。</p><p>　　目前，全球PE的消費量已達到了1971.0萬t/a。PE的主要消費地區(qū)仍然集中在中東、美國、西歐及中國。預計到2014年，中東和加拿大將成為PE最大的出口國，主要進口國家為西歐和中國。</p><p>　　1.3.2 國內(nèi)的現(xiàn)狀</p><p>　

21、　近幾年，我國PE市場高速增長，產(chǎn)銷量不斷提高。2009年，我國PE的消費量達到了約470萬t。到2010年消費量達到524.6萬t，2014年將達到713.6萬t。預計未來5年，PE在各地區(qū)消費的增長速度有快有慢。相對而言，華南地區(qū)及華東地區(qū)發(fā)展較快。目前，我國PE主要用于生產(chǎn)薄膜、日用塑料制品、塑料包裝箱及容器等制品。預計未來幾年，我國薄膜、塑料零件及管材的需求仍將旺盛，電線電纜的需求也將保持較快增長，PE總體消費結(jié)構(gòu)不會有太大變化

22、，塑料薄膜的比例將略有增加，日用塑料制品的比例會略有下降。</p><p>　　目前我國PE用量已列于五大通用塑料原料之首，中國已成為世界PE的最大進口國和第二大消費國。目前沙特阿拉伯、美國、新加坡、韓國及加拿大已成為中國進口PE五大前沿產(chǎn)地，占中國進口總量的近68.23%。與此同時，中國臺灣省、馬來西亞及日本等周邊國家及地區(qū)近年也在大規(guī)模擴建裝置，這部分裝置除了滿足他們自身需求外，主要是為了向中國及內(nèi)地出口。由

23、于這些國家及地區(qū)與中國地域接近，產(chǎn)品生產(chǎn)成本低、性能良好等，對中國的PE產(chǎn)品構(gòu)成了比西方發(fā)達國家更大的威脅。</p><p>　　1.3.3 發(fā)展前景</p><p>　　預計未來幾年，中東將逐步成為石化產(chǎn)品出口的新霸主。近年來，中東國家利用得天獨厚的油氣資源大力發(fā)展石化工業(yè), 在全球所占市場份額快速增長。據(jù)海灣地區(qū)的業(yè)內(nèi)專家預計，到2020年，海灣地區(qū)乙烯產(chǎn)能占全球總產(chǎn)能的比例將增長到1

24、5%，在全球石化工業(yè)中處于領(lǐng)先位置。中東國家在地理位置、海運和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)三方面占有一定的優(yōu)勢，因而在國際乙烯市場上將有較強的競爭力。到2010年，中東地區(qū)出口到中國的PE達到了200萬t，補充了國內(nèi)近50%的缺口。這對國內(nèi)相關(guān)PE企業(yè)造成較大沖擊。</p><p>　　一般貿(mào)易和進料加工貿(mào)易方式仍是我國PE進出口最主要的貿(mào)易方式。盡管近幾年國內(nèi)PE產(chǎn)能增長很快，但產(chǎn)能仍然滿足不了需求。由于國產(chǎn)能力的擴容，PE的

25、進口量增長速度開始放緩，但進料加工在進口原料中的主導地位反映出我國國產(chǎn)PE在外貿(mào)加工中的競爭弱勢，證明國外制品企業(yè)對國產(chǎn)原料的質(zhì)量尚存疑問。</p><p>　　雖然全球聚烯烴產(chǎn)能增長很快，但全球新增產(chǎn)能仍將主要集中在中東地區(qū)，該地區(qū)雖然擁有最低的原料成本，但在中國市場的價格卻不一定是最低。目前中國國內(nèi)市場已全面對外開放，成為世界PE供應商角逐的主戰(zhàn)場，中國PE進口量占世界貿(mào)易總量的30%。因此，中國PE需求的增

26、長對全球PE市場影響重大。另一方面，我國PE的發(fā)展前景卻不宜過于樂觀。因為中國面臨中東及周邊地區(qū)和國家的競爭壓力愈來愈大。相比之下，我國PE產(chǎn)能、產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量和工藝技術(shù)與國外存有較大差距,主要表現(xiàn)在：通用料多，專用料少；中低檔產(chǎn)品多,高檔產(chǎn)品少；技術(shù)含量低、附加值低的產(chǎn)品多，利潤高、附加值高的產(chǎn)品少；生產(chǎn)技術(shù)相對落后，企業(yè)建設(shè)重點滯留在擴大規(guī)模上，高強度PE棚膜和管材80%還依靠進口，PE品種仍單一。</p><p

27、>　　未來幾年是我國PE工業(yè)發(fā)展的機遇期, 同時也是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要時期，提高我國PE整體競爭力顯得十分重要。我們要加強產(chǎn)品與市場的有機結(jié)合，在進一步提高PE產(chǎn)量規(guī)模的同時，提高PE生產(chǎn)技術(shù)水平。</p><p>　　1.4課題的目的及意義</p><p><b>　　1.4.1目的</b></p><p>　　我們作為大學準畢業(yè)生于畢

28、業(yè)設(shè)計時選取高壓低密度聚乙烯生產(chǎn)工藝設(shè)計，具有非同一般的意義。其內(nèi)容包括：回顧大學所學知識；查閱先進的資料文獻；熟悉化工生產(chǎn)的特點；了解先進的聚乙烯生產(chǎn)技術(shù)。</p><p>　　對生產(chǎn)聚乙烯的工藝流程能夠駕輕就熟，能夠?qū)に囋O(shè)計完成物料衡算、能量衡算，以及設(shè)備和管道尺寸選型與設(shè)計。</p><p><b>　　1.4.2意義</b></p><p

29、>　　聚乙烯作為化工產(chǎn)業(yè)，有著較長的產(chǎn)業(yè)鏈：原油-石腦油-乙烯-聚乙烯-塑料制品，影響價格的因素從原油到塑料制品，紛繁復雜。既要考慮到原油價格波動對聚乙烯成本的影響，又要考慮到下游制品對聚乙烯的需求，同時還要兼顧產(chǎn)業(yè)鏈中間環(huán)節(jié)的供需狀況。供求關(guān)系是決定價格的根本，但市場對終端產(chǎn)品價格的承受能力是上下游成本順利傳導的關(guān)鍵。</p><p>　　從2008年固定資產(chǎn)投資來看，聚乙烯產(chǎn)業(yè)目前面臨著投資過剩、需求大

30、幅萎縮的困境。但是供應過剩的根源還在于需求的銳減。由于美國次代危機已經(jīng)開始影響全球的實體經(jīng)濟，國內(nèi)外市場的經(jīng)濟發(fā)展開始放緩，塑料制品的需求大大減弱，出口增速逐月遞減，2008年下半年以來，塑料制品出口每月累計同比增速已經(jīng)降至了2001年以來的低點，供過于求的矛盾在需求層面開始顯現(xiàn)。2009年，隨著世界經(jīng)驗的復蘇，聚乙烯產(chǎn)業(yè)有所恢復，新技術(shù)，新產(chǎn)品的開發(fā)與應用迫在眉睫。</p><p><b>　　2.生

31、產(chǎn)工藝</b></p><p>　　2.1 LDPE生產(chǎn)工藝的概述</p><p>　　目前世界上擁有聚乙烯技術(shù)的公司很多，擁有LDPE技術(shù)的有7家，LLDPE和全密度技術(shù)的企業(yè)有10家，HDPE技術(shù)的企業(yè)有12家。從技術(shù)發(fā)展情況看，高壓法生產(chǎn)LDPE是PE樹脂生產(chǎn)中技術(shù)最成熟的方法，釜式法和管式法工藝技術(shù)均已成熟，目前這兩種生產(chǎn)工藝技術(shù)并存。發(fā)達國家普遍采用管式法生產(chǎn)工藝。此

32、外，國外各公司普遍采用低溫高活性催化劑引發(fā)聚合體系，可降低反應溫度和壓力。高壓法生產(chǎn)LDPE將向大型化、管式化方向發(fā)展。低壓法生產(chǎn)HDPE和LLDPE，主要采用鈦系和鉻系催化劑，歐洲和日本多采用齊格勒型鈦系催化劑，而美國多采用鉻系催化劑。目前世界上主要應用的聚乙烯生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)簡單介紹。</p><p>　　2.2主要工藝流程如下：</p><p><b>　?。?）乙烯壓縮<

33、/b></p><p>　　乙烯在一定的壓力下進入裝置，經(jīng)過一次/增壓壓縮機的壓縮到270-280bar，與高壓回路的高壓循環(huán)氣一起進入二次機，二次機將乙烯升壓至反應壓力，然后送入反應器進行聚合反應。</p><p>　?。?）引發(fā)劑配制和注入</p><p>　　桶裝的過氧化物用溶劑（異十二烷）將過氧化物溶解、稀釋，然后由泵送入混合罐中，再放到相應的注入罐中

34、。用注入泵注入到反應的不同區(qū)域。</p><p><b>　?。?）聚合</b></p><p>　　經(jīng)預熱的乙烯分成兩股物流進入預熱器，被加熱后匯成一股進入反應器，聚合反應在過氧化物的引發(fā)下進行，聚合反應的聚合物和未反應的氣體經(jīng)過脈沖閥排出，經(jīng)過冷卻器的冷卻后，進入高壓分離器。</p><p>　?。?）高壓和低壓循環(huán)氣體處理</p&g

35、t;<p>　　高壓分離器頂部排出的乙烯經(jīng)過高循系統(tǒng)，將低聚物—蠟分離出來，乙烯返回二次機入口，聚合物排入低壓分離器。</p><p>　　乙烯從低壓分離器的頂部排出，經(jīng)過冷卻、分離后，將殘余的蠟分離出來，乙烯進入增壓機，聚合物排入擠壓機。</p><p><b>　?。?）擠壓造粒</b></p><p>　　添加劑（抗結(jié)塊劑和

36、爽滑劑）在擠壓過程中直接加入擠壓機，聚合物在離開擠壓機后，經(jīng)水下切粒，顆粒經(jīng)過脫水和干燥，由風送系統(tǒng)送入脫氣倉。</p><p>　?。?）脫氣、儲存、和包裝</p><p>　　顆粒被送入脫氣倉，空氣由底部加入，使乙烯的濃度降到安全值，脫氣后的顆粒被送入儲存料倉中，合格的產(chǎn)品被送入包裝。</p><p>　　2.3 LDPE工藝選擇</p><

37、p>　　本設(shè)計采用高壓氣密相法生產(chǎn)LDPE工藝。此工藝通過調(diào)節(jié)PA(丙醛)來控制產(chǎn)品的MI(熔融指數(shù))，采用新開發(fā)的高壓氣密相先進的聚合工藝和控制系統(tǒng)使生產(chǎn)十分穩(wěn)定。簡單的聚合操作和控制調(diào)節(jié)PA，使產(chǎn)品牌號切換容易，周期短，切換時不符合規(guī)格的產(chǎn)品少。該工藝以高純度乙烯為主要原料，丙醛為調(diào)聚劑，十二烷烴為溶劑，有機過氧化物為溶劑，聚合的淤漿經(jīng)過高壓分離罐，低壓分離罐，經(jīng)過擠壓機水中切粒得到各種性能優(yōu)良的LDPE產(chǎn)品。該工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品

38、MI為0.15-4.6g/10min,分子量分布可從窄到很寬，密度為0.921~0.926g/cm3。主要產(chǎn)品有：注塑料 包覆膜 運輸包裝袋 復合膜 包裝膜 高透明膜。</p><p>　　2.4過氧化物的選擇</p><p>　　2.4.1過氧化物種類</p><p>　　本裝置所用過氧化物為引發(fā)劑共四種,分別為TBPPI TBPEH TBPIN

39、 DTBP其性能見下表 ：</p><p>　　2.4.2過氧化物和氧氣引發(fā)的不同點</p><p>　　采用過氧化物為引發(fā)劑,最初作為引發(fā)的游離基由受熱引發(fā)產(chǎn)生,其反應速度幾乎完全取決于溫度,而受壓力影響甚微.采用氧氣引發(fā)劑時,氧氣與乙烯作用產(chǎn)生游離基,其反應速度顯著受到壓力影響。</p><p>　　過氧化物作為引發(fā)劑的好處：</p><p&

40、gt;　　1.過氧化物引發(fā)較溫和，過程將變得更加穩(wěn)定. [氧在 200C 引發(fā)，而在300C以上就會失效]。</p><p>　　2.用快速過氧化物復合配方，可進一步增加反應器產(chǎn)量。</p><p>　　2.4.3過氧化物的安全與防護</p><p>　　1) 過氧化物的自加速分解（SADT）性質(zhì)</p><p>　　對于一定的包裝，在某一

41、溫度以上，過氧化物會被迅速加熱，以至于其分解完全失控，結(jié)果會造成爆炸、著火、汽化和沸騰等現(xiàn)象。該溫度通常稱為此過氧化物的SADT。</p><p>　　有機過氧化物由于其分子結(jié)構(gòu)中相對較弱的-○-○-鍵呈現(xiàn)不穩(wěn)定性，所以對熱敏感，過氧化物總會分解（分解產(chǎn)物一般為二氧化碳 異丁烷 丙酮 異丁烯 新癸酸 甲烷等），分解速度取決于溫度、純度和產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。分解加速后會變得愈來愈快，特別是在溫度過高的情況下。如果貨

42、物堆積散熱面積小或環(huán)境溫度高熱量不能傳至界外，分解速度就會加速并引起劇烈燃燒和爆炸，許多有機過氧化物要求必須具備冷藏設(shè)施，且所有倉庫房間內(nèi)都應備有消防設(shè)備。</p><p>　　因為分解時產(chǎn)生蒸汽，故包裝中的壓力會增大，為防止長時間分解造成的倉庫內(nèi)壓力過大和包裝爆裂，倉庫應具備壓力釋放裝置。</p><p>　　這種分解反應可由下述因素引發(fā)：</p><p>　　a

43、.熱（過高的溫度）</p><p>　　b.雜質(zhì) (一般為強酸,強堿,重金屬等)</p><p><b>　　c.摩擦或撞擊</b></p><p>　　有機過氧化物的穩(wěn)定性</p><p>　　因過氧化物是易燃品，所以應遠離火種和熱源，存放在陰涼處，并與促進劑及其它易燃物隔絕，嚴格遵守產(chǎn)品標簽上所示的貯存溫度。即使是稀

44、釋后的過氧化物，仍有腐蝕作用，因此處理過氧化物必須帶上手套和防護鏡。</p><p>　　2.)過氧化物的儲存條件</p><p>　　Tc = 控制溫度：針對不同地區(qū)所推薦的允許安全運輸?shù)淖罡邷囟取?lt;/p><p>　　過氧化物的儲存溫度也不可以過低,溫度低PO結(jié)晶,形成純品,純品的爆炸危險性很高.</p><p>　　3.)叔丁基過氧化氫

45、 (TBHP)的含量要求</p><p>　　過氧化物沒有純化（去除雜質(zhì)）,高的溫度,和氧氣作用都可以產(chǎn)生TBHP.</p><p>　　聚合體系中的TBHP含量達到一定濃度時，可引起聚合過程的失控分解。</p><p>　　TBHP一般比較穩(wěn)定，在聚合初期是不反應的，只有當溫度升高到一定程度（通常是高于250C）時，才會快速分解并產(chǎn)生大量自由基，使體系中的聚合由只

46、有鏈增長反應變?yōu)殒溡l(fā)和鏈增長同時存在，反應熱會在瞬間大量聚集，從而導致失控分解.</p><p>　　TBHP的含量要求一般在1000ppm以下</p><p>　　4.)過氧化物的毒性</p><p>　　通常，有機過氧化物被認為具有中等毒性，具有刺激作用，損害中樞神經(jīng)。有些會引起頭昏惡心等癥狀。接觸有機過氧化物或吸入揮發(fā)性過氧化物蒸氣會導致皮膚及眼睛與呼吸道粘

47、膜的局部刺激與灼傷。</p><p><b>　　3.物料衡算</b></p><p><b>　　3.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　3.1.1乙烯規(guī)格</b></p><p>　　本設(shè)計中，乙烯采用的是石油裂解氣生產(chǎn)的乙烯原料。乙烯原料經(jīng)過精制系統(tǒng)后，乙烯的

48、質(zhì)量規(guī)格達到要求.</p><p>　　3.1.2 催化劑進料對產(chǎn)品MFR的影響</p><p>　　熔體流動速率(MFR)是聚合過程中的一個重要參數(shù)，為控制MFR的濃度要達到該產(chǎn)品牌號生產(chǎn)工藝條件規(guī)定的值，而這一數(shù)值與PA的總量有關(guān)。在正常生產(chǎn)裝置中，控制MFR的方法是控制PA注入的總量來控制熔融指數(shù)進行切換不同牌號。</p><p><b>　　3.2

49、 物料衡算</b></p><p>　　3.2.1聚合反應機理</p><p><b>　　（1）鏈引發(fā) </b></p><p>　　a.引發(fā)劑分解，形成初級自由基，是吸熱反應，活化能高105—150KJ/mol</p><p>　　ROOR → RO·+·OR (初級自由基)<

50、;/p><p>　　b.初級自由基與單體加成，形成單體自由基，放熱，20—34KJ/mol</p><p>　　RO·+C2H4 → RO-CH2-CH2 · (單體自由基)</p><p>　　引發(fā)時，一些副反應可能使自由基不參與單體自由基形成，也沒有辦法繼續(xù)鏈增長，所以這一步要算在鏈引發(fā)內(nèi)。</p><p>　　(2) 鏈

51、增長 R·+CH2=CH2 → R-CH2-CH2·</p><p>　　R-CH2-CH2·+ CH2=CH2 → R-CH2-CH2-CH2-CH2·</p><p><b>　　(3) 鏈轉(zhuǎn)移 </b></p><p>　　a、向單體轉(zhuǎn)移 R-CH2-CH2·+ CH2=CH2 →

52、R-CH-CH3 + ·CH=CH2</p><p>　　b、向大分子轉(zhuǎn)移 R-CH2-CH2·+R1-CH2-CH2 -R2 → R-CH-CH3+R1-CH2-˙˙CH2 -R2</p><p>　　c、分子內(nèi)部轉(zhuǎn)移 R-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2·→ R-CH2-˙CH2-CH2-CH2-CH2</p><p>　　

53、d、向雜質(zhì)轉(zhuǎn)移 R-CH2-CH2·+HS → R-CH-CH3 + S· </p><p>　　(4) 鏈終止 鏈終止活化能只有8—21 KJ/mol</p><p>　　R1-CH2-CH2·+·CH2-CH2- R2 → R1-CH2-CH2-CH2-CH2-R2(偶合)</p><p>　　R

54、1-CH2-CH2·+·CH2-CH2- R2 → R1-CH=CH2+CH3-CH2-R2(歧化)</p><p>　　R1-CH2-CH2·+I(雜質(zhì)) → R1-CH2-CH2I(惰性物質(zhì))</p><p><b>　　化學主反應式：</b></p><p>　　.

55、 (3-12)</p><p>　　3.2.2反應器物料衡算</p><p>　　由質(zhì)量守恒有：∑M進料-∑M出料=∑M積累</p><p>　　當物料沒有累積時：∑M進料=∑M出料</p><p>　　本設(shè)計計算時按，出料量=入料量來計算。</p><p>　　考慮到實際生產(chǎn)所需的設(shè)備整修，以及事

56、故等會造成停產(chǎn)的因素，計算時按每年8520工作小時計算，并且由于不同牌號的聚乙烯計算不同，這里只計算了牌號為2420H的聚乙烯產(chǎn)品。</p><p>　　3.2.3 反應器進料衡算</p><p>　　首先確定生產(chǎn)29萬噸聚乙烯的衡算基準。本設(shè)計采用的是連續(xù)生產(chǎn)工藝。</p><p>　　300000t÷355d÷24h=35.2t/h</

57、p><p>　　由于加料時需先進性氣體(N2)置換，放空后裝置內(nèi)壓力為0.1MPa保持微正壓以防腔體內(nèi)混入氧氣。</p><p>　　3.2.4 重要設(shè)備的一些衡算</p><p><b>　　∑M進料=∑M出料</b></p><p><b>　　即</b></p><p>　

58、　低循下料段成品量M1=進料量M2=35Tt/h</p><p>　　一次壓縮機處理量50t/h，二次壓縮機處理量120t/h.</p><p>　　M1+M低循=M一次壓縮機</p><p>　　M一次壓縮機+M高循+M二次壓縮機</p><p>　　C2的轉(zhuǎn)化率為35%</p><p><b>　　所以&

59、lt;/b></p><p>　　M二次壓縮機=M反應器</p><p>　　M高=M反-M反×35% - 夾氣量=120 - 120×35% - 8=70t</p><p>　　高壓分離罐壓力為300bar，進入低壓分離罐會有一部分轉(zhuǎn)化為氣體循環(huán)至一次機，最終</p><p><b>　　M低下料= M進

60、</b></p><p><b>　　4.能量衡算</b></p><p><b>　　4.1能量衡算總述</b></p><p>　　任何系統(tǒng)經(jīng)過某一過程時，其內(nèi)部能量的變化等于該系統(tǒng)從環(huán)境吸收的熱量與它對外所作的功之差，即對于物料總質(zhì)量：</p><p>　　△E=Q-W(4-1)&

61、lt;/p><p>　　式中, △E—系統(tǒng)內(nèi)部物料能量的變化</p><p>　　Q—物料從外界吸收的熱量</p><p>　　W—物料對外界所作的功</p><p>　　系統(tǒng)內(nèi)能量的變化△E</p><p>　　系統(tǒng)內(nèi)能量的變化=（輸出系統(tǒng)的物料的總能量）—（輸入系統(tǒng)的物料的總能量）+（系統(tǒng)內(nèi)物料能量的秋累）</

62、p><p><b>　　熱量衡算方程：</b></p><p>　　∑HP-∑HF+Eq=q (4-2)</p><p>　　式中，∑HP—單位時間輸出系統(tǒng)的物料的焓值總和，即物料帶出的能量總和</p><p>　　∑HF—單位時間輸入系統(tǒng)的物料的焓值總和

63、，即物料帶入的能量總和</p><p>　　Eq—單位時問系統(tǒng)內(nèi)能量的積累</p><p>　　q—單位時間環(huán)境輸入系統(tǒng)的熱量，即系統(tǒng)的吸熱量</p><p>　　開放系統(tǒng)—與環(huán)境既有物質(zhì)交換又有能量交換的系統(tǒng)</p><p>　　對于單位時間物料進行衡算：</p><p><b>　　開放系統(tǒng)中：</

64、b></p><p>　　式(4-2)中Eq為零，對于穩(wěn)態(tài)過程有：</p><p>　　∑HP-∑HF=q (4-3)</p><p>　　開放系統(tǒng)中能量變化率的計算：</p><p>　　當只有一種物料流經(jīng)系統(tǒng)輸入或輸出熱量時，因物料進入系統(tǒng)而輸入的能量為：

65、</p><p>　　∑HF=qmH1 (4-4)</p><p>　　因物料離開系統(tǒng)所輸出的能量為：</p><p>　　∑HP =qmH2 (4-5)</p><p>　　在(4-4)

66、、(4-5)式中, qm為通過系統(tǒng)的物料的質(zhì)量流量(kg/h或kg/s)</p><p>　　H1為單位質(zhì)量物料進入系統(tǒng)時的焓(kJ/kg)</p><p>　　H2—單位質(zhì)量物料離開系統(tǒng)時的焓(kJ/kg)</p><p>　　若定壓比熱容不隨溫度變化，或取物料平均溫度下的定壓比熱容時：</p><p>　　∑HP—∑HF=qm(H2- H

67、1)= qmcp△T (4-6)</p><p><b>　　4.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)</b></p><p>　　物料經(jīng)過壓縮機輸送至反應器，其溫度接近室溫，工藝計算中取25℃，物料被加熱到140℃，熱水進口溫度為160℃，出口溫度為130℃。乙烯的聚合反應熱為3392.9kJ·kg-1。反應溫度為160℃，輸出物質(zhì)的溫度為1

68、40℃。冷卻水進口溫度為：130℃，</p><p>　　出口溫度為： 160℃。</p><p>　　基準溫度為： 0℃</p><p>　　比熱： kJ·kg-1·℃-1</p><p>　　蒸發(fā)潛熱： kJ·kg-1</p><p>　　熱流量： kJ·h-1&l

69、t;/p><p>　　表4-1 各物質(zhì)熱容數(shù)據(jù)表</p><p>　　4.3各設(shè)備能量衡算</p><p>　　4.3.1加料段熱量衡算</p><p><b>　　乙烯的質(zhì)量流量為：</b></p><p>　　m = M(C2H4)=35t</p><p><b&g

70、t;　　乙烯的焓值變量：</b></p><p>　　△E=mcp△T=35x103kgx3.19kJ. kg-1·℃×(160-25)℃=487572kJ</p><p>　　十二烷的質(zhì)量流量為：</p><p>　　m=M(C12H26) =4.5t</p><p>　　十二烷的內(nèi)能變量為：</p&g

71、t;<p>　　△E=mCp△T=4.5x316.38kg×2.68kJ·kg-1·℃×(160- 25)℃=618117kJ</p><p><b>　　總進料的內(nèi)能變量：</b></p><p>　　△E=487572kJ+ 618117kJ = 1105689kJ</p><p>&l

72、t;b>　　加料總時間為：</b></p><p>　　t= 6h-2.22h= 3.79h</p><p>　　物料平均每小時升溫所需的能量為：</p><p>　　Q平均=△E總/t=2344334.8kJ÷3.79h=618558.0kJ/h</p><p>　　反應釜熱量損失為10%，則：</p>

73、;<p>　　Qt=Q平均X (1+10%)=680413.79 kJ/mol</p><p>　　物料加熱通過熱水則所需水流速為：</p><p>　　Qt =∑Hp一∑HF</p><p>　　= 680413.79kj/h÷4.20kJ·kg-1·℃÷(95-85)℃=16200.33kJ/h</p&

74、gt;<p>　　4.3.2 進行反應段能量衡算</p><p>　　反應時，反應器內(nèi)壓力為270MPa，溫度為185℃，經(jīng)引發(fā)劑反應生成聚乙烯。在此忽略副反應，一般來說，0℃時與25℃時的反應熱相差下大，熱量衡算時就拿25℃時的反應熱當作0℃時的反應熱。冷卻水的初始溫度為25℃，流出溫度為85℃。</p><p><b>　　參與反應乙烯質(zhì)量：</b>

75、</p><p>　　M(C2H4)= 35t</p><p>　　生成聚乙烯的反應熱為：</p><p>　　Q反= 3392 .9kJ·kg-1 x35x103kg = 20081824kJ</p><p>　　反應釜的熱損失為10%，因此冷卻水需帶走的熱量為：</p><p>　　Q冷=(Q反-Q潛)&

76、#215;1.1=(20081824kJ-94914kJ)×1.1=21985601 kJ</p><p><b>　　所需冷水質(zhì)量為：</b></p><p>　　M水=Q冷/(C(H2O)·△T)</p><p>　　=21985601kJ÷4.20kJ·kg-1·℃÷(160-

77、25)℃=523466.1kg</p><p>　　通過冷水物料冷卻，則所需水流速為：</p><p>　　qm=M水/t=523466.1kg÷2.22h=235795kg/h</p><p><b>　　5.設(shè)備選型</b></p><p><b>　　5.1選型原則</b></

78、p><p>　　5.1.1 滿足工藝要求</p><p>　　設(shè)備的選擇和計算必須充分考慮工藝上的要求，力求做到技術(shù)上先進，經(jīng)濟上合理，亦即選用的設(shè)備能與生產(chǎn)規(guī)模相適應，并應獲得最大的單位產(chǎn)量；能適應產(chǎn)品品種變化的要求，并確保產(chǎn)品的質(zhì)量；能改善環(huán)境保護，設(shè)備制造較易，材料易得，操作及維修保養(yǎng)方便。設(shè)備選擇時，要能完全滿足上述方面的條件是相當困難的，</p><p>　　

79、5.1.2設(shè)備成熟可靠</p><p>　　作為工業(yè)生產(chǎn)，不允許把不成熟或未經(jīng)生產(chǎn)考驗的設(shè)備用于設(shè)計。設(shè)計中所選用的設(shè)備不但技術(shù)性能要可靠，設(shè)備材質(zhì)也要可靠。對從國外引進的設(shè)備，同樣必須強調(diào)設(shè)備及其所采用材質(zhì)的可靠性，特別對生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，一定要在充分調(diào)查研究和對比的基礎(chǔ)上，作出科學的選定。</p><p><b>　　5.2反應器選型</b></p>

80、<p>　　反應器按結(jié)構(gòu)大致可分為：管式、釜式、塔式、固定床和流化床等類型。此工藝為E型管式式反應，故選擇反應器為管式反應器</p><p>　　5.2.1 反應器容積和生產(chǎn)能力的確定</p><p><b>　　由物料衡算得：</b></p><p><b>　　每次填料為：</b></p>&

81、lt;p>　　Vm=V(C2H4)+V(C12H26)=13.85m3+4.55÷(2/3)m3=20.675m3</p><p>　　填料系數(shù)為70%，則所用反應釜器體積為：</p><p>　　V=V物/70%=20.675m3÷70%=24.9m3</p><p>　　所以反應器容積選用25m3管</p><p&g

82、t;　　5.2.2 主要尺寸的計算</p><p>　　取長徑比為，體積為25m3則反應器筒體內(nèi)經(jīng)計算如下：</p><p>　　式中，D—反應釜直徑(m)</p><p>　　V—反應釜體積(m3)</p><p><b>　　α—反應釜長徑比</b></p><p>　　5.2.3 反應器技術(shù)

83、特性表</p><p>　　表5-1 反應器技術(shù)特性表</p><p>　　5.3其他設(shè)備的選型</p><p>　　其它的設(shè)備主要是泵的選擇。工業(yè)生產(chǎn)中有進料泵、回流泵、塔底泵、循環(huán)泵、產(chǎn)品泵等，石油化工泵的選擇應該滿足流量，揚程、壓力、溫度、氣蝕余量等工藝參數(shù)的要求，滿足介質(zhì)特性的要求和現(xiàn)場安裝的要求。在選泵時</p><p>　?。?）

84、要綜合考慮泵的流量。一方面，應按設(shè)計要求達到的能力確定泵的流量，并使之與其他設(shè)備能力協(xié)調(diào)平衡；另一方面，也要根據(jù)生產(chǎn)需要確定泵的流量。在確定泵的流量時應綜合考慮裝置的富裕能力及裝置內(nèi)各設(shè)備能力的協(xié)調(diào)平衡。</p><p>　　（2）根據(jù)生產(chǎn)要求確定泵的揚程。選泵時，由于工藝過程設(shè)計中管道系統(tǒng)壓力降計算比較復雜，因此泵的揚程要留有適當?shù)挠嗔?，一般為正常需要揚程的1.05～1.1倍。</p><p

85、>　　（3）根據(jù)流體輸送設(shè)備的特性曲線確定泵型選泵時，確定哪一種設(shè)備，應在生產(chǎn)上所需要的流量和揚程后進行。</p><p><b>　　6.成果特點</b></p><p>　　由于LDPE工藝的設(shè)計受多個因素的影響，且各因素之間既互相聯(lián)系又互相制約，因此，對工藝的設(shè)計方案進行多種因素考慮。本設(shè)計圍繞有利于方案評價的嚴密性、實有性、可操作性等，采用節(jié)能性、環(huán)保性

86、、安全性、經(jīng)濟性為核心，對其工藝設(shè)計具有以下幾個特點：</p><p>　　安全系數(shù)高（采用多級報警連鎖程序）。</p><p><b>　　生產(chǎn)比較平穩(wěn)。</b></p><p><b>　　運行負荷輕。</b></p><p><b>　　能耗小。</b></p>

87、;<p><b>　　系統(tǒng)事故少。</b></p><p>　　可生產(chǎn)多種PE牌號。</p><p>　　生產(chǎn)過程無毒無害，HSE生產(chǎn)。</p><p>　　本次工藝設(shè)計的工藝是為了得到適合工況的最合理最有效也是最經(jīng)濟的工藝，通過一流的工藝操作，節(jié)約了化工廠的成本。</p><p><b>　　7

88、.收獲與體會</b></p><p>　　自己的這幾個月的收獲和成長不是偶然的，這與實習單位以及帶我的師傅息息相關(guān)，更與我的校外指導張雄飛老師密不可分！</p><p>　　首先要感謝實習單位給我頂崗實踐的機會以及師傅對我的指導教育，更要感謝張雄飛老師一直以來對我的關(guān)心和要求，老師您一直以高標準來要求我們，要我們認真對待我們的實習，認真的完成畢業(yè)設(shè)計，這對我們的工作養(yǎng)成良好的記

89、錄習慣非常有幫助，讓我們對自己的職業(yè)生涯開始有了規(guī)劃。</p><p>　　經(jīng)過近幾周的工作，這次設(shè)計基本完成，總得來說，這次設(shè)計的內(nèi)容不是很復雜，但計算量大。只要細心計算，就能夠完成課程設(shè)計的任務(wù)，計算是容易出現(xiàn)錯誤的，因此需反復驗算。因此最深切的感覺就是當初學校里的知識沒有學習牢固，有些知識只是一知半解，在查閱資料的過程中，耗費了大量時間與精力。在計算方面還是感覺對一些基本參數(shù)掌握不是很好，導致計算進度有點慢

90、。</p><p>　　這次的任務(wù)設(shè)計中我感覺到我的一些理論知識還是有點欠缺，在以后的工作中還要更加努力的去學習，了解更多的工藝跟設(shè)備知識。這次實踐中，發(fā)現(xiàn)自身問題雖然很多，但也學到了更多東西，計算和運用的能力得到了提高。</p><p>　　最后，由衷的感謝張雄飛老師對我悉心的指導，今后我一定努力學習、認真工作，用更好的業(yè)績來回報支持我、幫助我的人。</p><p&g

91、t;<b>　　參考文獻</b></p><p>　　[l]楊忠華，張洪濤，國內(nèi)外聚乙烯生產(chǎn)工藝研究新進展[J].煉化與化工，2009，20(1): 12-15.</p><p>　　[2]鄧世強，房廣信，何小龍．LDPE工藝技術(shù)進展[J].合成樹脂及塑料，2002，19(5): 48-53.</p><p>　　[3]陳偉，郭子方，周俊領(lǐng)等．

92、一種用于乙烯聚合或共聚合的催化劑其制備方法．中國，CN1552743. 2003.</p><p>　　[4]童本進，際明華，丁素琴，揚子石化公司管式法LDPE生產(chǎn)技術(shù)的改進及國產(chǎn)化[J].合成樹脂及塑料，1997，14(1): 29-31.</p><p>　　[5]裴永昕，汽液法高壓低密度聚乙烯工業(yè)生產(chǎn)過程模擬[D].北京：北京化工大學，2003.</p><p&g

93、t;　　[6]趙建同，王子鎬，裴永昕，魏壽彭．管式法低密度聚乙烯鏈長分布矩的計算辦法[J].北京化工大學學報，2005，32(2): 34-37.</p><p>　　[7]中國石化上海有限公訓．化工工藝設(shè)計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008.</p><p>　　[8]楊索珍，王革，高壓低密度聚乙烯裝置粉料處理尾氣的回收利用[J].河北化工，2009，32(2)：35-38.&l

94、t;/p><p>　　[9]倪進芳.化工過程設(shè)計[M] . 北京：化學工業(yè)出版社，1999.</p><p>　　[10]方利國，董新法.化工制圖AutoCAD實戰(zhàn)教程與開發(fā)[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005.</p><p>　　[11]刁玉瑋，王立業(yè)主編.化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(第五版)[M].大連理工大學出版社,2004.</p><p>