畢業(yè)設(shè)計---12kta聚丙烯裝置的工藝設(shè)計

1、<p>　　12kt/a聚丙烯裝置的工藝設(shè)計</p><p>　　摘 要 ：聚丙烯是丙烯單體聚合而形成的高分子聚合物，是一種通用合成樹脂。它作為一種高分子塑料，在現(xiàn)代化工生產(chǎn)中占有重要的地位，是五大工程塑料之一。</p><p>　　聚丙烯之所以是各種聚丙烯烴材料中發(fā)展最快的一種，關(guān)鍵在于其催化劑技術(shù)的飛速發(fā)展。本設(shè)計中就詳細介紹了聚丙烯隨催化劑的發(fā)展而發(fā)展的情況。</p

2、><p>　　本設(shè)計是以中原石化的S-PP工藝為設(shè)計基礎(chǔ)，設(shè)定年產(chǎn)量為兩萬噸，然后進行物料衡算、熱量衡算、設(shè)備選型等過程，最終完成的一份比較完整的設(shè)計說明書。</p><p>　　另外聚丙烯來源豐富，價格便宜，易于加工成型，產(chǎn)品綜合性能優(yōu)良，因此被廣泛地應(yīng)用于化工、化纖、輕工、家電、建筑、包裝、農(nóng)業(yè)、國防、交通運輸、民用塑料制品等各個領(lǐng)域，在聚烯烴樹脂中，是僅次于聚氯乙烯、聚乙烯之后的第三大通

3、用塑料。</p><p>　　關(guān) 鍵 詞：聚丙烯 S-PP工藝 液相本體聚合 催化劑</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前 言1</b></p><p>　　第1章 工藝流程確定13</p><p>　　§

4、1.1催化劑的配置和計量13</p><p>　　§1.2丙烯預(yù)精制和丙烯保安精制及氫氣壓縮15</p><p>　　§1.3 預(yù)聚合與液相本體聚合17</p><p>　　§1.4 聚合物閃蒸和脫氣18</p><p>　　§1.5 聚合物的汽蒸和干燥19</p><p&

5、gt;　　§1.6 生產(chǎn)原材料的規(guī)格20</p><p>　　第2章 物料衡算26</p><p>　　§2.1計算基礎(chǔ)26</p><p>　　§2.1.1設(shè)計條件26</p><p>　　§2.1.2丙烯進料量27</p><p>　　§2.1.3催化劑用

6、量27</p><p>　　§2.1.4氫氣用量28</p><p>　　§2.2原材料消耗定額28</p><p>　　§2.3主要設(shè)備物料衡算29</p><p>　　§2.3.1 CO汽提塔T701物料衡算29</p><p>　　§2.3.2預(yù)聚合反應(yīng)

7、器R200物料衡算30</p><p>　　§2.3.3聚合反應(yīng)器R201物料衡算31</p><p>　　§2.3.4閃蒸罐D(zhuǎn)301物料衡算32</p><p>　　§2.3.5汽蒸罐D(zhuǎn)501物料衡算34</p><p>　　§2.3.6干燥器D502物料衡算35</p>&l

8、t;p>　　§2.3.7擠壓造粒單元物料衡算36</p><p>　　§2.3.8總物料平衡表37</p><p>　　第3章 熱量衡算37</p><p>　　§3.1主要設(shè)備熱量衡算37</p><p>　　§3.1.1預(yù)聚合反應(yīng)器R200熱量衡算37</p><

9、p>　　§3.1.2聚合反應(yīng)器R201熱量衡算41</p><p>　　§3.1.3閃蒸罐D(zhuǎn)301熱量衡算43</p><p>　　§3.1.4汽蒸罐D(zhuǎn)501熱量衡算46</p><p>　　§3.1.5干燥器D502熱量衡算49</p><p>　　§3.1.6總熱量平衡表5

10、2</p><p>　　第4章 設(shè)備選型52</p><p>　　§4.1主要設(shè)備選型52</p><p>　　§4.1.1預(yù)聚合反應(yīng)器R20052</p><p>　　§4.1.2聚合反應(yīng)器R20153</p><p>　　§4.1.3汽蒸罐D(zhuǎn)50154</p&

11、gt;<p>　　§4.1.4干燥器D50260</p><p>　　第5章 聚丙烯裝置的安全生產(chǎn)63</p><p>　　§5.1靜電的危害與防范63</p><p>　　§5.1.1靜電的危害63</p><p>　　§5.1.2靜電的防范措施64</p>&l

12、t;p>　　§5.2其他安全措施64</p><p>　　第6章“三廢”處理與環(huán)境保護65</p><p><b>　　§6.1廢水66</b></p><p><b>　　§6.2廢氣66</b></p><p><b>　　§6.3

13、廢渣66</b></p><p><b>　　參考文獻66</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　聚丙烯（Polypropylene，常縮寫為PP）是丙烯（Proplylene，縮寫為PR）單體聚合而形成的高分子聚合物，是一種通用合成樹脂（或通用合成塑料）。</p&

14、gt;<p>　　聚丙烯的有關(guān)性質(zhì)如下：</p><p>　　1、聚丙烯的物理性質(zhì)</p><p><b>　　可塑性</b></p><p>　　PP是一種典型的熱塑性塑料，它受熱時易熔化，冷卻時固化成型，且這一過程可以多次重復(fù)進行。由于這一特性，使聚丙烯加工成型十分方便，可以很容易用擠出、注塑、吹塑等方法直接加工成型。<

15、/p><p><b>　　耐熱性</b></p><p>　　PP熔點較高，為164～170℃（純等規(guī)物熔點達176℃），軟化點為150℃以上，是通用樹脂中耐熱性能最好的一種。</p><p><b>　　密度小</b></p><p>　　PP相對密度為0.90～0.91，是所有樹脂中最輕的。<

16、/p><p><b>　　良好的物理機械性能</b></p><p>　　PP拉伸屈服強度一般可達30～38MPa，這也是通用合成樹脂中最高的品種之一，它表面強度大，彈性較好，耐磨性良好。</p><p><b>　　介電性能優(yōu)良</b></p><p><b>　　吸水性小</b>

17、;</p><p><b>　　抗沖擊強度較低</b></p><p>　　這是PP的最大缺點，特別是在低溫下其抗沖擊強度急劇下降。但是可以通過共聚或共混攻性來改善它的耐低溫沖擊性能。</p><p>　　2、聚丙烯的化學(xué)性質(zhì)</p><p>　　PP具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，它與絕大多數(shù)化學(xué)品接觸幾乎不發(fā)生作用，其熱化學(xué)穩(wěn)

18、定性也好，在100℃下，無機酸、堿、鹽溶液除具有強氧化性者外，其余對PP幾乎都無破壞作用。</p><p>　　PP是非極性有機化合物，對極性有機溶劑都很穩(wěn)定，醇類、酚類、醛類、酮類和大多數(shù)羧酸都不易使其發(fā)生溶脹。只有芳烴和氯代烴（如苯、四氯化碳、氯仿等）在80℃以下時對聚丙烯有溶解作用。</p><p>　　由于聚丙烯結(jié)構(gòu)中存在叔碳原子，因此易被氧化性介質(zhì)侵蝕。PP在光、紫外線、熱、氧存

19、在的條件下會發(fā)生老化現(xiàn)象，使其變質(zhì)，失去原有的性質(zhì)。要是PP不老化是不可能的，只有通過添加抗氧劑、紫外線吸收劑、防老劑等來減緩PP的老化速度，改善其抗老化性能。</p><p>　　下面簡要為大家介紹一下國內(nèi)外聚丙烯的生產(chǎn)發(fā)展?fàn)顩r。</p><p>　　1、國外聚丙烯生產(chǎn)工藝發(fā)展史。</p><p>　　1953年，德國Zigle（齊格勒）發(fā)明用TiCl4金屬烷基化

20、合物作催化劑，以乙烯為原料進行聚合得到聚乙烯。</p><p>　　1954年，意大利Natta (納塔)教授在Zigle發(fā)明的催化劑基礎(chǔ)上，發(fā)展了烯烴聚合催化劑，用具有定向能力的TiCl3為催化劑，以丙烯為原料進行聚合，成功制得了高結(jié)晶性高立構(gòu)規(guī)整性（等規(guī)）的聚丙烯[2]，并創(chuàng)立了定向聚合理論。</p><p>　　1957年，根據(jù) Natta 教授的研究成果，意大利Montecatin

21、i(蒙特卡蒂尼)公司在Frara首建世界上第一套間歇式PP工業(yè)生產(chǎn)裝置（6Kt/a）。同年，美國Hercules(大力神)公司也建成了一套9Kt /aPP裝置[3]。</p><p>　　1958～1962年，德、美、法、日等國先后都實現(xiàn)了PP工業(yè)化生產(chǎn)。</p><p>　　1964年，美國Dart（達特）公司的Rexall（雷克薩爾分公司）首用第一代催化劑及釜式反應(yīng)器開創(chuàng)了液相本體法P

22、P生產(chǎn)工藝。</p><p>　　1969年，Bsaf（巴斯夫公司）開發(fā)了立式攪拌床氣相聚合Novolen工藝。</p><p>　　1971年，以Solvay（索爾維）公司開發(fā)的TiCl3-R2O（異戊醚）-TiCl4-Al(C2H5)2Cl絡(luò)合型催化劑為典型代表的第二代催化劑（絡(luò)合Ⅰ型催化劑）使液相本體法PP有了很大發(fā)展。</p><p>　　70年代后，Phi

23、llips（菲利浦）石油公司首用環(huán)管式反應(yīng)器實現(xiàn)了液相本體法PP生產(chǎn)工業(yè)化。</p><p>　　1980年，美國Amoco（阿莫科）公司采用自己的高效催化劑，選用臥式攪拌床，開發(fā)了新的氣相聚合工藝，并建成世界上最大的氣相法PP生產(chǎn)裝置（135kt/a）。</p><p>　　1983年，美國UCC（聯(lián)合碳化物）公司借鑒流化床聚乙烯工程放大生產(chǎn)經(jīng)驗，和成功開發(fā)超高活性PP催化劑(Shac)

24、的Shell（殼牌）公司合作共同開發(fā)了“Unipol”PP氣相流化床聚合工藝，于1985年在Texas（德克薩斯）建立了80kt/a裝置，這是世界上第一個把高效催化劑與氣相流化床相結(jié)合的新工藝。同年，意大利的Montecatini公司（即現(xiàn)在的蒙埃公司）也開發(fā)了“Spheripol”本體聚合新工藝，在意大利Brindise（希林迪西）建成投產(chǎn)80kt/aPP裝置。該公司于1983年11月與美國Hercules公司合營，改稱Himont（

25、海蒙特）公司。Himont公司均聚反應(yīng)采用液相法環(huán)管反應(yīng)器，而嵌段共聚反應(yīng)采用氣相法密相流化床反應(yīng)器[8]。</p><p>　　2、國內(nèi)聚丙烯生產(chǎn)發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　六十年代末，蘭州化學(xué)工業(yè)公司石油化工廠從英國引進了采用Vickers-Zimmer（維克－吉瑪）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。</p><p>　　1973年，北京

26、燕山石化公司向陽化工廠利用國內(nèi)研制的催化劑和溶劑法工藝，建成投產(chǎn)了一套5kt/a國產(chǎn)溶劑法PP生產(chǎn)裝置。</p><p>　　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)上研制成活性定向能力更好的絡(luò)合Ⅱ型催化劑即TiCl3-R2O(正丁醚)-Al(C2H5)2Cl催化劑。絡(luò)合Ⅱ型催化劑不但可以用于溶劑法聚丙烯工藝，而且由于它的高活性合高定向能力，也為用于液相本體法PP工藝打下了良好基礎(chǔ)。</p&g

27、t;<p>　　1975年，遼寧瓦房店紡織廠與大連物化所協(xié)作，建立了一套300t/a(1.5m3)聚合釜間歇式液相本體PP中間試驗裝置。隨后，江蘇省丹陽化肥廠于1978年首先建成一套4m3聚合釜千噸液相本體法PP裝置，同年試車成功，在我國首先實現(xiàn)了液相本體法PP生產(chǎn)工業(yè)化。</p><p>　　國內(nèi)液相本體法（習(xí)慣稱之為小本體法）PP工藝是間歇式單釜操作工藝，該工藝以液相丙稀為原料，采用絡(luò)合Ⅱ型三氯

28、化鈦為催化劑，以一氯二乙基鋁為活化劑，以H2為聚合物分子量調(diào)節(jié)劑。到1995年，全國已在約50個廠中建立近七十套國內(nèi)液相本體法聚丙烯生產(chǎn)裝置。</p><p>　　80年代末，我國開始引進國外液相－氣相組合式本體法聚丙烯工藝，使我國的聚丙烯生產(chǎn)技術(shù)達到了比較先進的水平。1989年揚子石化公司引進日本三井油化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Himon

29、t公司S-PP工藝建成70kt/aPP裝置。其后，92－96年，撫順石化公司乙烯化工廠，洛陽石化總廠，廣州石化總廠，獨山子乙烯工程，中原乙烯工程，茂名石化公司，大連西太平洋石化公司先后建成了這兩種工藝的大型裝置。與此同時，國內(nèi)不斷消化吸收世界先進工藝、設(shè)備技術(shù)，加緊實現(xiàn)催化劑、工藝技術(shù)設(shè)計與設(shè)備制造的國產(chǎn)化。</p><p>　　隨著聚丙烯產(chǎn)品應(yīng)用開發(fā)及PP后加工生產(chǎn)的迅速發(fā)展。國內(nèi)市場對PP的需求量越來越大。9

30、4年我國PP產(chǎn)量接近86萬噸，進口81萬噸，95年國產(chǎn)和進口都超高100萬噸。在這種形勢下，原中國石化總公司決定在“九五”期間利用煉廠氣丙稀資源建設(shè)一批大型PP生產(chǎn)裝置，包括九江石化總廠、長嶺煉化總廠、武漢石化廠、福建煉化股份公司、濟南煉油廠及荊門石化總廠等6家企業(yè)的70kt/aPP裝置，這6套裝置均由中國石化北京石油化工工程公司(簡稱BPEC)承擔(dān)設(shè)計采用國產(chǎn)化S-PP工藝建設(shè)而成[8]。</p><p>　　

31、聚丙烯的合成工藝可以概括為以下幾種[9] ：</p><p><b>　　1、溶劑聚合法</b></p><p>　　工藝特點：①丙稀單體溶解在惰性液相溶劑中（如乙烷中），在催化劑的作用下進行溶劑聚合，聚合物以固體顆粒狀態(tài)懸浮在溶劑中，采用釜式攪拌反應(yīng)器。</p><p>　　②有脫灰，脫無規(guī)物和溶劑回收工序，流程長，較復(fù)雜，裝置投資大，能耗高

32、，但生產(chǎn)易控制，產(chǎn)品質(zhì)量好。</p><p>　?、垡噪x心過濾方法分離聚丙烯顆粒再經(jīng)氣流沸騰干燥和擠壓造粒。</p><p>　　工藝條件：T=70～75℃ P=1.0MPa</p><p><b>　　2、溶液聚合法</b></p><p>　　工藝特點：①使用高沸點直鏈烴作溶劑，在高于聚丙烯熔點的溫度下操作，所

33、得聚合物全部溶解在溶劑中呈均相分布。</p><p>　?、诟邷貧馓岱椒ㄕ舭l(fā)脫除溶劑得熔融聚丙烯，再擠壓造粒得粒料產(chǎn)品。</p><p>　?、凵a(chǎn)廠家只有美國Eastman Kodak公司一家。</p><p>　　工藝條件：T=160～250℃</p><p><b>　　3、氣相本體法</b></p>

34、<p>　　工藝特點：①系統(tǒng)不引入溶劑，丙稀單體以氣相狀態(tài)在反應(yīng)器中進行氣相本體聚合。</p><p>　?、诹鞒毯喍?，設(shè)備少，生產(chǎn)安全，生產(chǎn)成本低。</p><p>　?、劬酆戏磻?yīng)器有流化床（聯(lián)碳/殼牌Unipol工藝）、立式攪拌床（巴斯夫Novolen工藝）及臥式攪拌床（阿莫科/埃爾帕索工藝）。</p><p>　　工藝條件：T=40～70℃

35、P=2.0～3.5MPa</p><p>　　4、液相本體法（含液相氣相組合式）</p><p>　　工藝特點：①系統(tǒng)中不加溶劑，丙稀單體以液相狀態(tài)在釜式反應(yīng)器中進行液相本體聚合，乙烯丙稀在流化床反應(yīng)器中進行氣相共聚。</p><p>　?、诹鞒毯唵?，設(shè)備少，投資省，動力消耗及生產(chǎn)成本低。</p><p>　?、劬鄄捎酶綌嚢杵鳎℉ypol

36、工藝），活環(huán)管反應(yīng)器（Spheripol工藝），無規(guī)共聚和嵌段共聚均攪拌式流化床中進行。</p><p>　　工藝條件：T=65～75℃ P=3.0～4.0MPa</p><p>　　聚丙烯是合成樹脂中發(fā)展最快的一個品種，隨著丙稀聚合及催化劑技術(shù)的快速發(fā)展，聚丙烯的品種，牌號不斷增加，應(yīng)用范圍不斷擴展，聚丙烯已經(jīng)成為一種十分重要的合成材料。</p><p>　

37、　近年來，世界聚丙烯生產(chǎn)能力不斷增加，聚丙烯催化劑經(jīng)歷幾代的發(fā)展不僅活性呈幾百倍甚至上千倍的提高，其等規(guī)度也達98%以上；聚丙烯生產(chǎn)工藝更加簡單，無需脫灰和脫無規(guī)物等；聚丙烯產(chǎn)品的表征手段進一步提高，牌號開發(fā)中微觀設(shè)計已可達分子水平，聚丙烯產(chǎn)品品種不斷增加；隨著聚丙烯改性研究的深入，聚丙烯的應(yīng)用范圍更加廣泛[1]。</p><p>　　目前，PP已被廣泛應(yīng)用到化工、化纖、輕工、家電、建筑、包裝、農(nóng)業(yè)、國防、交通運

38、輸、民用塑料制品等各個領(lǐng)域，在聚丙烯樹脂中，是僅次于聚氯乙稀、聚乙烯之后的第三大塑料。</p><p>　　由于PP良好的機械性能，可以用來制造各種機械設(shè)備的零附件，經(jīng)改性后可制造工業(yè)管道、農(nóng)用管道、電機風(fēng)扇、基建模板等。</p><p>　　在汽車制造業(yè)方面，改性PP可以制造汽車上的許多內(nèi)外部件，如汽車方向盤、儀表盤等。</p><p>　　在建筑業(yè)，PP用玻璃纖

39、維增強改性或用橡膠、SBS改性后可制作建筑用模板，發(fā)泡后可用作裝飾材料。</p><p>　　在電氣用品方面，改性PP可用于制電視機、收錄機外殼及洗衣機內(nèi)桶，還可用作電線、電纜和其他電器絕緣材料。</p><p>　　在包裝材料方面，PP更顯示其獨特的作用。PP最適合于拉制扁絲織成編織袋，編織袋廣泛用于各種固體物體的包裝。PP制作的打包帶（捆扎帶）比鐵皮打包帶更好。PP還可以制各種薄膜，包

40、括用于重包裝材料的雙向拉伸薄膜（BOPP)。</p><p>　　在日常生產(chǎn)方面,PP可以制作家具,如桌、椅、板凳、菜藍、衛(wèi)生間家用衛(wèi)生設(shè)備如箱、盆、桶、盛水器等，還可用作各種其他擠出或注塑塑料制品。</p><p>　　在紡織工業(yè)方面，PP是重要合成纖維——丙綸的原料。</p><p>　　聚丙烯之所以是各種聚丙烯烴材料中發(fā)展最快的一種，關(guān)鍵在于其催化劑技術(shù)的飛速

41、發(fā)展。</p><p>　　從1954年Natta發(fā)明四氯化鈦，后來改用結(jié)晶三氯化鈦作主催化劑，用氯代二烷基鋁為助催化劑制備立體規(guī)整結(jié)構(gòu)的聚丙烯以來，開發(fā)研究活性更高、性能更好的聚丙烯催化劑的工作就一直在全世界進行。到目前為止，聚丙烯催化劑的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了好幾個不同的發(fā)展階段[7]。按照Montell公司的劃分方法，將目前為止聚丙烯催化劑的發(fā)展階段確定為六代。</p><p><b&

42、gt;　　1、第一代催化劑</b></p><p>　　聚丙烯最早是由Montecatini和Hercules實現(xiàn)工業(yè)化的，它們在1957年首先建成了工業(yè)生產(chǎn)裝置，所使用的催化劑是三氯化鈦和一氯二乙基鋁體系。該催化劑體系的產(chǎn)率和等規(guī)度都比較低，產(chǎn)品的等規(guī)指數(shù)大約只有90%。為了使所得到的聚丙烯樹脂能作為正式產(chǎn)品提供給下游塑料加工用戶使用，還需要從聚合物中脫除催化劑殘渣（脫灰）和無規(guī)聚合物組分（脫無規(guī)）

43、，因此，此時的聚丙烯裝置工藝流程很長，工序多而復(fù)雜。</p><p>　　Natta的研究組和Esso公司等通過研究發(fā)現(xiàn)，如果將三氯化鈦與三氯化鋁的固體溶液來代替三氯化鈦作為主催化劑，那么所得到的催化劑的活性要比單純使用三氯化鈦高得多。研究還發(fā)現(xiàn)將鋁還原的三氯化鈦進行長時間的研磨，或者，將三氯化鈦與三氯化鋁的混合物進行研磨，可以在三氯化鈦中產(chǎn)生共結(jié)晶的三氯化鋁。這種含有1/3三氯化鋁的三氯化鈦稱為AA-三氯化鈦催

44、化劑（AA表示經(jīng)鋁還原和活化的）。1959年，Stauffer化學(xué)公司采用這類催化劑進行了工業(yè)化。這就是第一代聚丙烯Z-N催化劑。</p><p><b>　　2、第二代催化劑</b></p><p>　　關(guān)于減小催化劑微晶的尺寸，增加催化劑表面活性鈦原子比例方面的研究工作，最成功的例子是70年代初由Solvay公司開發(fā)成功的三氯化鈦催化劑。Solvay公司的研究人員

45、為了增加可接觸的鈦原子中心，引入了路易斯堿，由此開發(fā)出了新的三氯化鈦催化劑，其比表面積由原來AA-三氯化鈦催化劑的30～40m2/g，提高到了150m2/g以上，活性增加了五倍，等規(guī)指數(shù)提高到約95%，采用一氯二乙基鋁（DEAC）為助催化劑于1975年投入工業(yè)生產(chǎn)。這種催化劑通常被稱作Solvay催化劑，它是第二代聚丙烯催化劑的代表。</p><p>　　雖然Solvay催化劑的活性得到了大幅度提高，但是此類催化

46、劑中大部分的鈦鹽仍然是非活性的，它們會以殘渣的形式殘留在聚合物中從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量，因此仍需要將其除去。故采用此類催化劑的聚合工藝仍需有后處理系統(tǒng)。</p><p><b>　　3、第三代催化劑</b></p><p>　　采用將鈦化合物載負在高比表面積的載體上以提高催化劑效率的方法，從60年代就開始了研究，并且經(jīng)多長時間的研究后首先在乙烯聚合催化劑上獲得成功，但是類

47、似的催化劑用于丙稀聚合時效果不理想。研究發(fā)現(xiàn)，載體氯化鎂的活化是一個關(guān)鍵，必須采用經(jīng)過活化的活性氯化鎂作為載體才有可能獲得高活性的催化劑，但是僅此還不能解決聚丙烯的立構(gòu)整規(guī)性問題。其后的研究又發(fā)現(xiàn)，加入適當(dāng)?shù)慕o電子體化合物可以提高催化劑的丙稀聚合定向能力。通過將氯化鎂、四氯化鈦及一種給電子體共研磨就可以得到活性高、立構(gòu)規(guī)整性好的聚丙烯催化劑。聚合時，該催化劑與助催化劑三烷基鋁與第二種給電子體聯(lián)合使用。這個催化劑體系可以簡單的表示為[13

48、]:</p><p>　　MgCl2˙TiCl4˙PhCOOEt-AlEt3˙CH3PhCOOEt</p><p>　　70年代末，Montedision和三井油化分別將此體系的催化劑用于工業(yè)生產(chǎn)。該催化劑就是第三代催化劑，也是第一種載體催化劑。不過，盡管此催化劑活性很高，可以在聚合工藝中免去脫除催化劑殘渣的步驟，但是其聚合定向能力還不夠理想，還有6%～10%的無規(guī)聚合物需要脫除，另外催化

49、劑的顆粒性能也有待改進。</p><p><b>　　4、第四代催化劑</b></p><p>　　在給電子體方面研究工作的進展，促使80年代初超高活性第三代催化劑的開發(fā)成功。特別是發(fā)現(xiàn)了采用鄰苯二酸酯作為內(nèi)給電子體，用烷氧基硅烷為外給電子體的催化體系后，可以得到很高活性和立構(gòu)規(guī)整度的聚丙烯。Montell根據(jù)此催化體系使用的給電子體由單酯改變?yōu)殡p酯，并且聚合性能有顯

50、著提高，因此將其定為第四代聚丙烯催化劑。此代催化劑可表示如下[14]：</p><p>　　MgCl2˙TiCl4˙Ph(COOiBu)2－AlEt3˙Ph2Si(OMe)2</p><p>　　在第四代催化劑中，還有一種由Himont公司開發(fā)的球形載體催化劑，這類催化劑除了具有第四代催化劑相類似的聚合活性和立體定向能力外，特別突出的是它能直接生成1～5mm的聚丙烯樹脂顆粒，可以不經(jīng)造粒而

51、直接供后加工使用，為開發(fā)無造粒工序的聚丙烯工藝創(chuàng)造了條件。</p><p><b>　　5、第五代催化劑</b></p><p>　　80年代初的后半期，Montell公司發(fā)現(xiàn)了一種新的給電子體1，3－二醚類化合物。在催化劑合成中采用這種給電子體化合物，不僅可以得到具有極高活性和立構(gòu)規(guī)整度的催化劑，而且最特別的是此催化劑可以在不加入任何外給電子體化合物的情況下達到同樣

52、的效果。由于此類給電子體化合物突破了前兩代催化劑必須有內(nèi)、外給電子體協(xié)同作用的限制，僅僅用內(nèi)給電子體即可保持催化劑的高活性和高定向能力，因此Montell公司將其列為第五代聚丙烯催化劑。</p><p>　　6、第六代催化劑——茂金屬催化劑</p><p>　　Kaminsky、Sinn兩位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，一定種類的茂金屬化合物如果用甲基鋁氧烷(MAO)作主催化劑，此催化體系不但具有極高的聚合

53、活性，而且可以合成出具有各種立構(gòu)規(guī)整度的等規(guī)或間規(guī)聚丙烯。這一發(fā)現(xiàn)不僅具有很高的科學(xué)價值，而且還有可能合成出現(xiàn)有的聚丙烯所不具備的特性的新材料。因此，類似茂金屬催化劑類型的單活性中心催化體系可以被認為是第六代的聚丙烯催化劑。</p><p>　　除去上述各類催化劑外，人們還在研究如何能把幾類不同的催化劑進行復(fù)合，例如把Z-N鈦鎂催化劑和單活性中心催化劑結(jié)合起來，發(fā)揮幾種催化劑的優(yōu)勢，以求合成出新的、性能更好的復(fù)合

54、催化劑。</p><p>　　表1展示了各代聚丙烯催化劑的性能。該表為上面所有各代催化劑在己烷漿液聚合或本體聚合條件下得到的數(shù)據(jù)。</p><p>　　表1 各代催化劑的性能</p><p>　　第1章 工藝流程確定</p><p>　　§1.1 催化劑的配置和計量</p><p>　　1.1.1三乙基鋁的儲

55、存和計量單元</p><p>　　TEAL鋼瓶體積為1m3，在N2保護下送到裝置，用N2將TEAL壓送到三乙基鋁儲罐D(zhuǎn)111內(nèi)，再用N2將TEAL壓送到計量罐D(zhuǎn)101中。在D111、D101加入TEAL過程中，罐內(nèi)密封用N2經(jīng)過安全罐D(zhuǎn)103進入TEAL密封罐Z103后從罐頂放空，所攜帶的TEAL留在Z103中。TEAL從D101底部抽出，經(jīng)過濾器F101，由計量罐P101A/B送到催化劑預(yù)接觸罐D(zhuǎn)201。沖洗油

56、從油桶由P102將油打到要沖洗的管線和設(shè)備處，廢油匯集到廢油罐D(zhuǎn)102中，再由P102打到廢油處理罐D(zhuǎn)607進行處理。</p><p>　　1.1.2給電子體的配制和計量單元</p><p>　　純度為100%的Donor和烴油用200L的桶送到裝置，由容積式氣動泵P103送到給電子體儲罐D(zhuǎn)110A/B，加N2密封。這兩個罐加不同的給電子體，提高了操作的靈活性。Donor由D110底部抽出

57、，經(jīng)過F104A/B過濾掉大于10um的顆粒，由計量泵P104A/B送到D201中。整個回路上應(yīng)有蒸汽拌熱。</p><p>　　1.1.3主催化劑的配制和計量單元</p><p>　　在E102中用蒸汽加熱脂使之融化，然后和油一起先后用齒輪泵P105打入到油脂混合罐D(zhuǎn)105中，油脂比例為2：1，加料至D105液位的80%，開啟攪拌器A105，使油脂混合均勻。D105上設(shè)有N2密封，由現(xiàn)場

58、表FIC131控制N2封流量。D105底部和油脂加料（或循環(huán)）管線上設(shè)有蒸汽夾套，由TIC131控制TV131閥開度，使D105溫度保持在70℃，油脂混合均勻后，用泵P105打循環(huán)，同時用Z110對D105鼓泡，以帶走氧氣和水分。鼓泡至少兩小時，直到從P105出口取樣分析含水量小于20ppm為止。達到要求即可將油脂送往D106，若D105中液位低于30%，就要另行加料。</p><p>　　根據(jù)要配制的催化劑濃度

59、，計量出要加入的油脂量，在FQS131上設(shè)定，讓油脂經(jīng)F105過濾后，經(jīng)FV131A閥由泵P105打入D106中。D106中油脂加料結(jié)束后，啟動螺帶式攪拌器A106攪拌。A106上帶有密封系統(tǒng)，包括密封油罐Z106和油脂循環(huán)線，Z106頂部與D106頂部氮封系統(tǒng)相連，用于油罐的密封，油罐Z106上的LAL131低報時，應(yīng)及時補油。約80Kg的催化劑桶稱重后，用提升機Z104提升到一定高度，用N2吹掃催化劑進料管線，連接催化劑桶與D106

60、的進料口，在N2封情況下，打開HV136，催化劑粉末在振蕩中加到D106中。在該操作中，D106上的N2封閥HV314必須打開以平衡D106中的壓力，而加壓N2閥HV133、放空閥HV315和抽真空閥HV132必須關(guān)閉。加料時D106溫度應(yīng)保持在70℃，這時催化劑分散效果最佳。催化劑加完后HV136閥關(guān)閉。攪拌分散好后，用D106的夾套水冷卻，冷卻至30℃時，催化劑體系已凍成膏。然后關(guān)閉N2封HV314，開D106中的催化劑冷至10℃，

61、打開HV133破壞真空。這樣催化劑膏就配制好了，由于D106的夾套既用于加熱，又用于冷卻，就設(shè)置了</p><p>　　§ 1.2 丙烯預(yù)精制和丙烯保安精制</p><p>　　1.2.1 丙烯預(yù)精制</p><p>　　從氣分來到丙烯含有水及硫化物、CO、CO2、O2、ASH3等雜質(zhì)，其中大部分水及硫化物、CO2在預(yù)精制工段脫除，其雜質(zhì)在保安精制工段

62、脫除。</p><p>　　氣分來的丙烯進入固堿塔（T001A/B），正常操作時，一臺使用，一臺備用。丙烯從塔的底部側(cè)面進，塔頂出。固堿吸附丙烯中的水而形成堿液，堿液在塔底沉降與丙烯分離，每隔8小時手動放入堿液收集器（D003A）中，塔頂裝有采樣閥，當(dāng)T001A出口丙烯水含量>500PPm時使用T001B，并沖洗T001A中由于吸附硫而變黃的固堿，同時補充由于吸附水而溶解的固堿。</p>&l

63、t;p>　　D003A靜止24小時后，丙烯與堿分離，打開放空閥泄壓，通氣氮氣吹掃，然后關(guān)閉放空閥，加入一定量工業(yè)水稀釋，用堿液回收泵P002送出界外。D003B備用。</p><p>　　固堿塔頂出來的丙烯進入裝填3Ao分子篩的丙烯脫水塔T002A/B，正常時，一臺使用，一臺備用，丙烯從塔底進，塔頂出。塔頂裝有采樣閥，當(dāng)T002A出口丙烯水含量>10PPm時，使用T002B同時對T002A進行再生操作

64、。</p><p>　　精制合格的丙烯送入丙烯罐區(qū)。</p><p>　　經(jīng)預(yù)精制后的丙烯，其規(guī)格為：</p><p>　　丙烯 99.5%(min)</p><p>　　丙烷 平衡</p><p>　　不凝組分(H2，N2，CH4) 100PPM(max) </p>&l

65、t;p>　　乙烷 200PPM(max) </p><p>　　氧 10PPM(max) </p><p>　　CO 5PPM(max) </p><p>　　CO2 10PPM(max) </p><p>　　COS 0.2PPM(max) </p>&l

66、t;p>　　總硫 10PPM(wt)(max) </p><p>　　水 10PPM(wt)(max)</p><p>　　1.2.2 丙烯保安精制</p><p>　　經(jīng)過預(yù)精制后的丙烯，雜志含量仍然較高，不能滿足聚合級丙烯的規(guī)格要求，主要是因為丙烯中的H2O、COS、CO及砷等雜質(zhì)對催化劑產(chǎn)生中毒作用，降低催化劑活性。因此必須經(jīng)

67、過保安精制。</p><p><b>　　聚合級丙烯要求：</b></p><p>　　丙烯 99.5%(min)</p><p>　　丙烷 平衡</p><p>　　不凝組分(H2，N2，CH4) 100PPM(max) </p><p>　　乙烷 2

68、00PPM(max) </p><p>　　氧 2PPM(max) </p><p>　　CO 0.05PPM(max) </p><p>　　CO2 5PPM(max) </p><p>　　COS 0.02PPM(max) </p><p>　　總硫

69、 1PPM(wt)(max) </p><p>　　水 2PPM(wt)(max)</p><p>　　砷 0.03PPM(max)</p><p>　　§ 1.3 預(yù)聚合與液相本體聚合</p><p>　　1.3.1 預(yù)接觸罐（D201）</p><p>　　在催化劑配劑和計

70、量單元送來的主催化劑以及給電子體和三乙基鋁按一定的比例送至催化劑預(yù)接觸罐D(zhuǎn)201。在D201中A201攪拌罐使催化劑體系充分摻合，混合均勻并使催化劑的反應(yīng)中心活化。</p><p>　　D201操作壓力為3.4MPa,操作溫度10℃，其溫度控制是通過夾套循環(huán)水的補充冷凍水量來實現(xiàn)的，由泵P203給夾套水提供循環(huán)動力。</p><p>　　為了保證D201的密封性，引用了一股高壓沖洗填料密封

71、沖洗油用量用一根毛細血管恒定，流量限定在200～300㎝3/hr,由于流量低不利于控制，故又引用冷凍水冷卻沖洗油以增大黏度，降低流速。</p><p>　　1.3.2 預(yù)聚合反應(yīng)器（R200）</p><p>　　為了能使聚合物顆粒尺寸均勻，形狀達到要求，就需要催化劑顆粒形狀也均勻。由于以MgCL2為載體的TICL4催化劑，在溫度升高時會爆裂，因此不能直接將其加入到R200中，要先在較低

72、溫度下進行預(yù)聚合，這樣就可以在催化劑的表面包裹上一層薄薄的聚丙烯。而在溫度突然高升到反應(yīng)所需的70℃時不會爆裂，保證了顆粒粒度，防止了大量細粉的生成。</p><p>　　R200的操作條件如下：</p><p>　　溫度：20℃，壓力：3.4MPa,停留時間：約四分鐘</p><p>　　1.3.2 聚合反應(yīng)器（R201）</p><p>

73、;<b>　　聚合反應(yīng)條件</b></p><p><b>　　反應(yīng)溫度：70℃</b></p><p>　　反應(yīng)壓力：3.3～3.4MPa</p><p>　　停留時間：1.5hr</p><p>　　淤漿濃度：50%（以重量計）</p><p>　　§ 1.4

74、聚合物閃蒸和脫氣</p><p>　　1.4.1 高壓閃蒸</p><p>　　從R201出來的漿液中含有大量的液體丙烯，為了使液相丙烯與聚丙烯粉末分離，本裝置采用了液相汽化并分離的方法將單體丙烯與聚丙烯粉末分離，并且回收丙烯。</p><p>　　1.4.2 低壓脫氣</p><p>　　為了將經(jīng)高壓閃蒸后的物料中的丙烯進一步脫除，設(shè)置了低

75、壓脫氣部分，經(jīng)過這部分處理后，粉末中丙烯含量將大大降低。</p><p>　　1.4.3丙烯洗滌部分</p><p>　　丙烯洗滌是回收的一部分，其目的是將丙烯凈化，洗去所帶有的粉末和少量三乙基鋁。</p><p>　　1.4.4 丙烯進料罐系統(tǒng)</p><p>　　丙烯進料罐系統(tǒng)D302既能接收回收丙烯,既能接收來自精制單元的丙烯，然后向聚

76、合系統(tǒng)供料。在開車時，D302還能為裝置提供置換用氣相丙烯和充料用液相丙烯。</p><p>　　1.4.5 低壓丙烯洗滌系統(tǒng)</p><p>　　該系統(tǒng)的目的是洗去丙烯氣中所攜帶的三乙基鋁。</p><p>　　1.4.6 PK301系統(tǒng)</p><p>　　是丙烯氣壓縮系統(tǒng)，它可將0.05MPa的氣體加壓至2.0MPa，所以在壓縮機系統(tǒng)

77、收集到的油再返回T302。</p><p>　　§ 1.5聚合物的汽蒸和干燥</p><p>　　1.5.1 汽蒸部分</p><p>　　汽蒸器的主要作用是分解聚合物中的催化劑，殺死殘余活性。這對保證產(chǎn)品質(zhì)量具有一定的意義。因為在催化劑活性沒有完全失去時，造粒產(chǎn)品可能發(fā)黃，同時也可利用蒸汽的較高溫度盡可能地除去催化劑和給電子體分解后產(chǎn)生的氯化氫、甲醇等，

78、這也能有效提高產(chǎn)品質(zhì)量。因此，對產(chǎn)品進行汽蒸處理是提高產(chǎn)品質(zhì)量的必要手段。</p><p>　　1.5.2 聚合物干燥部分</p><p>　　聚合物離開汽蒸罐D(zhuǎn)501后進入干燥器D502，其中含有約3%wt的冷凝水，這對于后面的造粒過程是不允許的，因此本裝置采用熱氮循環(huán)干燥法除去水分。加熱的氮氣飽和濕度很大，它可以與聚合物進行物質(zhì)交換，帶走其中的水分。濕度增加的氮氣在干燥洗滌塔T502

79、中進行冷卻洗滌，使氮氣在低溫下脫除水分，降低濕度后的氮氣再經(jīng)加熱后循環(huán)使用，這樣處理過后的聚合物中的水分低于0.02%wt。</p><p>　　§ 1.6 生產(chǎn)原材料的規(guī)格</p><p>　　表1-1 原材料規(guī)格總表</p><p><b>　　第2章 物料衡算</b></p><p>　　物料衡算的理論

80、依據(jù)是質(zhì)量守恒定律。對于沒有化學(xué)反應(yīng)的生產(chǎn)過程來說，質(zhì)量守恒定律為：進入一個裝置的全部物料質(zhì)量等于離開這個裝置的全部物料質(zhì)量再加上裝置內(nèi)積累起來的物料質(zhì)量。寫成公式為：</p><p>　　流入量=流出量+積累量+損失量</p><p>　　對于有化學(xué)反應(yīng)的過程來說，要將化學(xué)反應(yīng)的計量關(guān)系結(jié)合到質(zhì)量守恒定律中，寫成公式為：</p><p>　　流入量+反應(yīng)生成量=流

81、出量+反應(yīng)消耗量+積累量+損失量[15]</p><p><b>　　§2.1計算基礎(chǔ)</b></p><p>　　丙烯聚合生成聚丙烯的反應(yīng)方程式為：</p><p>　　n CH3—CH==CH2 → -[CH-CH2]n- + Q放</p><p><b>　　∣</b></p

82、><p><b>　　CH3</b></p><p>　　本次設(shè)計為連續(xù)生產(chǎn)，故計算基準(zhǔn)為：Kg/h或t/h</p><p>　　2.1.1 設(shè)計條件</p><p>　　生產(chǎn)規(guī)模：年產(chǎn)10萬噸</p><p>　　生產(chǎn)時間：年工作時數(shù)7200小時</p><p>　　每噸聚丙

83、烯消耗全額：1.02噸丙烯（100％）</p><p>　　全裝置總收率按98％計算，損耗為2％，損耗分配如下：</p><p>　　精制工段丙烯損失 0.5％</p><p>　　閃蒸工段丙烯損失 0.5％</p><p>　　汽蒸工段丙烯損失 0.8％</p><p>　　造粒工

84、段PP損失 0.2％</p><p>　　2.1.2丙烯進料量</p><p>　　PP每小時凈生產(chǎn)量：100000÷7200=13.8889t/h</p><p>　　由于造粒工段損失聚丙烯0.2％，則實際生產(chǎn)中PP的產(chǎn)量為：</p><p>　　13.8889÷（1-0.2％）=14.1723 t/h&l

85、t;/p><p>　　需要100％丙烯：14.1723×1.02=14.4558 t/h </p><p>　　按轉(zhuǎn)化率56％，則需要100％丙烯進料量為：14.4558÷56％=25.8139 t/h </p><p>　　原料純度為99.5％，則原料量為：25.8139÷99.5％=25.9436t/h</p><

86、p>　　2.1.3催化劑用量</p><p><b>　?、?主催化劑 </b></p><p>　　主催化劑活性：25～31KgPP/gcat ?。?0 KgPP/gcat</p><p>　　則主催化劑用量為：14.1723×103÷30=472.4100 g/h </p><p>&

87、lt;b>　?、谄渌?lt;/b></p><p>　　按主催化劑∶助催化劑∶Donor∶油脂=0.06∶0.35∶0.015∶0.35得：</p><p>　　Teal用量：472.4100×0.35÷0.06=2834.4600 g/h</p><p>　　Donor用量：472.4100×0.015÷0.06

88、=118.1030 g/h</p><p>　　油脂用量：472.4100×0.35÷0.06=2834.4600 g/h</p><p>　　則催化劑總量：472.4100+2834.4600+118.103+2834.4600=6259.4300 g/h</p><p><b>　　2.1.4氫氣用量</b></p

89、><p>　　H2消耗定額為：0.009～0.31 Kg/tPP，此處?。?.15 Kg/tPP</p><p>　　則H2用量為：0.15×14.1723=2.1258 Kg/h</p><p>　　§ 2.2 原材料消耗定額</p><p><b>　　原料消耗定額表</b></p>&

90、lt;p>　　§ 2.3主要設(shè)備物料衡算</p><p>　　2.3.1 CO汽提塔T701物料衡算</p><p>　　圖2-1 T701物料平衡圖</p><p>　　進料：99.5％的丙烯25.9436t/h</p><p>　　損失丙烯：14.4558×0.5％=0.0723t/h</p>&l

91、t;p>　　雜質(zhì)：25.9436×0.5％=0.1297t/h</p><p>　　出料精丙烯：25.9436-0.0723-0.1297=25.7416t/h</p><p>　　表2-1 T701物料平衡表</p><p>　　2.3.2 預(yù)聚合反應(yīng)器R200物料衡算</p><p>　　此工段操作條件為[10]：溫度：2

92、0℃ </p><p><b>　　壓力：3.4MPa</b></p><p><b>　　停留時間：約4分鐘</b></p><p>　　圖2-2 R200物料平衡圖</p><p>　　進料：丙烯原料進料流量 2700～3300Kg/h[8]，取3000Kg/h</p><

93、p>　　主催化劑：472.4100g/h</p><p>　　總催化劑：6259.4300g/h</p><p>　　小環(huán)管聚合率為4～6％，取5％</p><p>　　則預(yù)聚時生成PP：3000×5％=150Kg/h</p><p>　　未反應(yīng)的丙烯為：3000-150=2850Kg/h</p><p&g

94、t;　　表2-2 R200物料平衡表</p><p>　　20℃時丙烯的密度為：400～700Kg/m3,取600 Kg/m3</p><p><b>　　停留時間約4分鐘</b></p><p>　　則預(yù)聚反應(yīng)器R200的體積為：V=（3000÷60）×4÷600＝0.3333m3</p><

95、p>　　2.3.3 聚合反應(yīng)器R201物料衡算</p><p>　　此工段操作條件為：反應(yīng)溫度：70℃</p><p>　　反應(yīng)壓力：3.3～3.4 MPa</p><p><b>　　停留時間：1.5h</b></p><p>　　淤漿濃度：50％（以重量計）</p><p>　　圖2-3

96、 R201物料平衡圖</p><p>　　聚合轉(zhuǎn)化率為：56％</p><p>　　進料：來自R200的丙烯：3000－150＝2850 Kg/h</p><p>　　來自D302的丙烯：25.7416－3＝22.7416t/h</p><p>　　丙烯總量：2.850＋22.7416＝25.5916 t/h</p><p

97、>　　聚丙烯：150 Kg/h</p><p>　　聚合工段生成聚丙烯：25.5916×56％＝14.3313 t/h</p><p>　　出料：聚丙烯：14.3313＋0.15＝14.4813t/h</p><p>　　丙烯：25.5916－14.3313＝11.2603t/h</p><p>　　表2-3 R201物料平衡

98、表</p><p>　　在70℃的反應(yīng)溫度下。反應(yīng)器內(nèi)的漿液密度應(yīng)保持在560～565Kg/m3，取560Kg/m3</p><p>　　又停留時間為1.5h</p><p>　　則R201的體積為：V＝（14.4813+11.2603）x1.5÷560＝68.9500m³</p><p>　　2.3.4 閃蒸罐D(zhuǎn)301

99、物料衡算</p><p>　　圖2-4 D301物料平衡圖</p><p>　　進料：聚丙烯：14.4813t/h</p><p>　　丙烯：11.2603t/h</p><p>　　損耗丙烯：14.4558×0.5％＝0.0723t/h</p><p>　　出料：聚丙烯：14.4813t/h</p&g

100、t;<p>　　聚合反應(yīng)器中沒有反應(yīng)的丙烯進入閃蒸操作。在閃蒸操作中又98％的丙烯汽化后進入丙烯洗滌塔進行循環(huán)利用，2％的丙烯隨聚丙烯粉料一起進入汽蒸罐。</p><p>　　因此，去汽蒸罐的丙烯為：（11.2603－0.0723）×2％＝0.2273t/h</p><p>　　去洗滌塔的丙烯為：（11.2603－0.0723）×98％＝10.9642t/

101、h</p><p>　　表2-4 D301物料平衡表</p><p>　　2.3.5 汽蒸罐D(zhuǎn)501物料衡算</p><p>　　圖2-5 D501物料平衡圖</p><p>　　進料：聚丙烯：14.4813t/h</p><p>　　丙烯：0.2273t/h</p><p>　　低壓蒸汽：4.

102、4464t/h</p><p>　　損耗丙烯：14.4558×0.8％＝0.1120t/h</p><p>　　出料：去D502聚丙烯粉料：14.4813t/h</p><p>　　聚丙烯粉料夾帶冷凝水：14.4813×3％＝0.4344t/h</p><p>　　水蒸氣：4.4464－0.4344＝4.0119t/h&l

103、t;/p><p>　　去T501的丙烯：0.2273－0.1120＝0.1153t/h</p><p>　　表2-5 D501物料平衡表</p><p>　　2.3.6 干燥器D502物料衡算</p><p>　　圖2-6 D502物料平衡圖</p><p>　　經(jīng)過干燥處理后的聚合物中水分應(yīng)低于0.02％wt，取0.01

104、％wt</p><p>　　進料：濕聚丙烯：14.4813＋0.4344＝14.9156t/h</p><p>　　熱氮氣：3.0000t/h</p><p>　　出料：絕干聚丙烯粉料：14.4813t/h</p><p>　　夾帶少量水分：14.4813×0.01％＝0.1448t/h</p><p>　　

105、熱氮氣帶走水分：0.4344－0.1448＝0.2903t/h</p><p>　　濕氮氣：3.0000＋0.2903＝3.2903t/h</p><p>　　表2-6 D502物料平衡表</p><p>　　2.3.7擠壓造粒單元物料衡算</p><p>　　圖2-7 擠壓造粒單元物料平衡圖</p><p>　　進料

106、：聚丙烯：14.4813＋0.1448＝14.6261t/h</p><p>　　損耗聚丙烯：14.4558×0.2％＝0.02891t/h</p><p>　　產(chǎn)品：14.6261－0.02891＝14.5971t/h</p><p>　　則年生產(chǎn)聚丙烯量為：14.5971×7200＝10.0509×104 t/a</p>

107、<p>　　與設(shè)計任務(wù)年產(chǎn)2萬噸相當(dāng)。</p><p>　　故本次設(shè)計是合理的 </p><p>　　表2-7 擠壓造粒單元物料平衡表</p><p>　　2.3.8總物料平衡表</p><p>　　表2-8 總物料平衡表</p><p><b>　　第3章 熱量衡算</b><

108、/p><p>　　熱量衡算的依據(jù)是能量守恒定律。化學(xué)反應(yīng)對溫度通常有很大的依賴關(guān)系，因為反應(yīng)速率與溫度條件有關(guān)，而溫度條件則取決于產(chǎn)生或吸收的熱量，以及換熱條件，通過熱量衡算可以確定反應(yīng)器的溫度條件和換熱面積。</p><p>　　對于流動系統(tǒng)與間歇系統(tǒng)均可適用的普遍的熱量衡算式為：</p><p>　　隨物料流入的熱量+反應(yīng)過程的熱效應(yīng)=隨物料流出的熱量+反應(yīng)系統(tǒng)與外

109、界交換的熱量+積累的熱量[16]</p><p>　　§3.1主要設(shè)備熱量衡算</p><p>　　3.1.1預(yù)聚合反應(yīng)器R200熱量衡算</p><p>　　操作條件：反應(yīng)溫度：20℃</p><p>　　操作壓力：3.4 MPa</p><p><b>　　停留時間：約4分鐘</b>

110、</p><p>　　管內(nèi)由丙烯、催化劑、聚丙烯組成的漿液濃度為420～430 Kg/m3，反應(yīng)器直管部分帶有夾套，夾套內(nèi)通冷凍水，使R200內(nèi)溫度保持在10～20℃之間。</p><p>　　圖3-1 R200熱平衡圖</p><p>　　表3-1 R200物料平衡表</p><p>　　表3-2 設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)</p><

111、;p>　　查相關(guān)資料知，液態(tài)丙烯聚合時產(chǎn)生的聚合熱為479千卡／公斤（25℃），501千卡／公斤（0℃），假設(shè)聚丙烯的聚合熱與溫度呈線性關(guān)系，則聚合熱與溫度的關(guān)系可表達為：</p><p>　　Qc3=-0.88t+501</p><p>　　則丙烯在20℃聚合時放出的反應(yīng)熱為：Q1=-0.88×20+501=483.4000千卡／公斤</p><p&g

112、t;　　在70℃聚合時放出的反應(yīng)熱為：Q2=-0.88×70+501=439.4000千卡／公斤</p><p>　　在小環(huán)管R200中，進料丙烯流量為3000 Kg/h，生成的聚丙烯為150 Kg/h</p><p>　　則在此過程中，產(chǎn)生的聚合熱為：</p><p>　　Q-=483.4×150=72510千卡／小時=4.184×7

113、2510=303381.8400 kJ／h</p><p>　　預(yù)聚過程中產(chǎn)生的反應(yīng)熱一部分用來維持操作溫度，多余的熱量則由冷凍水循環(huán)系統(tǒng)來撤除。</p><p>　　漿料要吸收熱量為：Q1+=∑CiWi△ti</p><p>　　=1.48×2850×(20-10)+1.78×602594×（20-10.5）

114、 +2.01×150×（20-10）</p><p>　　=42180+105.8464+3015</p><p>　　=45300.8464 kJ／h</p><p>　　令R200總傳熱損失為10％，即熱量損耗為： Q損=Q-×10％=30338.184 k

115、J／h</p><p>　　則夾套水撤除的熱量為：Q2+=Q-×90％－Q+</p><p>　　=303381.8400×0.9-45300.8464</p><p>　　=227742.8096 Kg/h</p><p>　　因為Q=CwW△tw</p><p>　　則夾套冷凍水用量為：W=Q&

116、#247;(Cw×△tw)=227742.8096÷(4.2×15)=3614.9652Kg/h</p><p>　　表3-3 R200熱量平衡表</p><p>　　3.1.2聚合反應(yīng)器R201熱量衡算</p><p>　　操作條件：反應(yīng)溫度：70℃</p><p>　　反應(yīng)壓力：3.4MPa</p>

117、;<p><b>　　停留時間：1.5h</b></p><p>　　淤漿濃度：50％（以重量計）</p><p>　　環(huán)管反應(yīng)器直管部分裝有夾套，夾套水使R201溫度維持在70℃左右。</p><p>　　圖3-2 R201熱量平衡圖</p><p>　　表3-4 R201物料平衡表</p>

118、<p>　　表3-5 設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)</p><p>　　在聚合反應(yīng)器R201內(nèi)生成的聚丙烯為14331.3000Kg/h，則產(chǎn)生的聚合熱為：</p><p>　　Q-=14331.3000×439.4=6297173.2200千卡／小時=2634737207500kJ／h</p><p>　　聚合過程中產(chǎn)生的聚合熱一部分用來維持反應(yīng)溫度，多余熱

119、量則由冷凍水循環(huán)系統(tǒng)來撤除。</p><p>　　反應(yīng)物料所需吸收熱量為：Q1+＝∑CiWi△ti</p><p>　?。?.01×150×（70-20）+1.48×2850×（70-20）+1.78×6.2594×（70-20）+1.48× 22741.6×（70-10）</p>&l