個人資料整理 僅限學習使用年產2萬噸聚丙烯車間生產工藝設計目錄個人資料整理 僅限學習使用個人資料整理 僅限學習使用年產2萬噸聚丙烯車間生產工藝設計摘要：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，在現代化工生產中占有重要的地位，是五大工程塑料之一。聚丙烯之所以是各種聚丙烯烴材料中發展最快的一種，關鍵在于其催化劑技術的飛速發展。本設計中就詳細介紹了聚丙烯隨催化劑的發展而發展的情況。本設計是以荊門石化的 S-PP工藝為設計基礎，設定年產量為兩萬噸，然后進行物料衡算、熱量衡算、設備選型等過程，最終完成的一份比較完整的設計說明書。另外聚丙烯來源豐富，價格便宜，易于加工成型，產品綜合性能優良，因此被廣泛地應用于化工、化纖、輕工、家電、建筑、包裝、農業、國防、交通運輸、民用塑料制品等各個領域，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用塑料。關鍵詞： 聚丙烯 S-PP 工藝 液相本體聚合 催化劑年產2萬噸聚丙烯車間生產工藝設計Abstract：Polypropyleneisagenericsyntheticresin,whichispolymerizatedbypropylenemonomer.Asapolymerplastic,inthemodernchemicalproductionitoccupiesanimportantpositionandwasoneofthefivemajorengineeringplastics.個人資料整理 僅限學習使用Polypropyleneisthefastestdevelopingmaterialinvarietyofhydrocarbonmaterials.Thekeyreasonisthecatalyst’srapiddevelopment.Thisdesignintroducedpolypropylene’sdevelopmentwiththedevelopmentofcatalyst.ThedesignisbasedontheJingmenPetrochemicalS-PPtechnologyandsetfor20,000tonsofannualoutput.Thenproceedtothematerialbalance、energybalanceandequipmentselection,Finallyreachedamorecompletedesignspecification.Another,Becauseofitsrichresource,lowprice,easytoprocesstakesshape,fineproductoverallperformance,thereforeitiswidelyappliedtochemical,thechemicalfiber,thelightindustry,theelectricalappliances,thebuilding,thepacking,agricultural,thenationaldefense,thetransportation,thecivilplasticproductandsoon.Inthepolyolefineresin,itisonlyinferiorafterthePVC、PEthethirdgeneralplastic.Keywords:PolypropylenS-PPcraftliquidphasepolymerization catalyst個人資料整理 僅限學習使用年產2萬噸聚丙烯車間生產工藝設計作者：鄭貴尹身份證號碼：系方式論聚丙烯<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）。聚丙烯的有關性質如下：、聚丙烯的物理性質可塑性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。②耐熱性熔點較高，為164～170℃<純等規物熔點達176℃），軟化點為150℃以上，是通用樹脂中耐熱性能最好的一種。密度小相對密度為0.90～0.91，是所有樹脂中最輕的。良好的物理機械性能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。介電性能優良⑥ 吸水性小⑦ 抗沖擊強度較低這是PP的最大缺點，特別是在低溫下其抗沖擊強度急劇下降。但是可以通個人資料整理 僅限學習使用過共聚或共混攻性來改善它的耐低溫沖擊性能。、聚丙烯的化學性質PP具有優良的化學穩定性，它與絕大多數化學品接觸幾乎不發生作用，其熱化學穩定性也好，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。是非極性有機化合物，對極性有機溶劑都很穩定，醇類、酚類、醛類、酮類和大多數羧酸都不易使其發生溶脹。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。由于聚丙烯結構中存在叔碳原子，因此易被氧化性介質侵蝕。 PP在光、紫外線、熱、氧存在的條件下會發生老化現象，使其變質，失去原有的性質。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。下面簡要為大家介紹一下國內外聚丙烯的生產發展狀況。1、國外聚丙烯生產工藝發展史。1953 年，德國Zigle<齊格勒）發明用 TiCl4金屬烷基化合物作催化劑，以乙烯為原料進行聚合得到聚乙烯。1954 年，意大利Natta(納塔>教授在Zigle 發明的催化劑基礎上，發展了烯烴聚合催化劑，用具有定向能力的

TiCl

3為催化劑，以丙烯為原料進行聚合，成功制得了高結晶性高立構規整性

<等規）的聚丙烯

[2]，并創立了定向聚合理論。1957 年，根據Natta 教授的研究成果，意大利 Montecatini( 蒙特卡蒂尼>公司在Frara首建世界上第一套間歇式PP工業生產裝置<6Kt/a）。同年，美國Hercules(大力神>公司也建成了一套9Kt/aPP裝置[3]。1958～1962年，德、美、法、日等國先后都實現了 PP工業化生產。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器開創了液相本體法 PP生產工藝。1969年，Bsaf<巴斯夫公司）開發了立式攪拌床氣相聚合Novolen工藝。1971年，以Solvay<索爾維）公司開發的TiCl3-R2O<異戊醚）-TiCl4-Al(CH>Cl絡合型催化劑為典型代表的第二代催化劑<絡合Ⅰ型催化劑）使液相252個人資料整理 僅限學習使用本體法PP有了很大發展。70年代后，Phillips< 菲利浦）石油公司首用環管式反應器實現了液相本體法PP生產工業化。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，開發了新的氣相聚合工藝，并建成世界上最大的氣相法 PP生產裝置<135kt/a）。1983 年，美國 UCC<聯合碳化物）公司借鑒流化床聚乙烯工程放大生產經驗，和成功開發超高活性 PP催化劑(Shac>的Shell<殼牌）公司合作共同開發了“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合的新工藝。同年，意大利的

Montecatini

公司

<即現在的蒙埃公司）也開發了“Spheripol

”本體聚合新工藝，在意大利

Brindise<

希林迪西）建成投產80kt/aPP

裝置。該公司于

1983

年

11月與美國

Hercules

公司合營，改稱Himont<海蒙特）公司。Himont公司均聚反應采用液相法環管反應器，而嵌段共聚反應采用氣相法密相流化床反應器 [8]。2、國內聚丙烯生產發展狀況六十年代末，蘭州化學工業公司石油化工廠從英國引進了采用Zimmer<維克－吉瑪）工藝技術及常規催化劑體系的 5kt/a 溶劑法

Vickers-PP生產裝置。1973年，北京燕山石化公司向陽化工廠利用國內研制的催化劑和溶劑法工藝，建成投產了一套5kt/a國產溶劑法PP生產裝置。1979 年，北京化工研究院等單位在絡合Ⅰ型催化劑的基礎上研制成活性定向能力更好的絡合Ⅱ型催化劑即TiCl3-R2O(正丁醚>-Al(C2H5>2Cl催化劑。絡合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。1975 年，遼寧瓦房店紡織廠與大連物化所協作，建立了一套300t/a(1.5m3>聚合釜間歇式液相本體PP中間實驗裝置。隨后，江蘇省丹陽化肥廠于19783聚合釜千噸液相本體法PP裝置，同年試車成年首先建成一套4m功，在我國首先實現了液相本體法PP生產工業化。個人資料整理 僅限學習使用國內液相本體法<習慣稱之為小本體法） PP工藝是間歇式單釜操作工藝，該工藝以液相丙稀為原料，采用絡合Ⅱ型三氯化鈦為催化劑，以一氯二乙基鋁為活化劑，以 H2為聚合物分子量調節劑。到 1995年，全國已在約 50個廠中建立近七十套國內液相本體法聚丙烯生產裝置。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技術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Himont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，國內不斷消化吸收世界先進工藝、設備技術，加緊實現催化劑、工藝技術設計與設備制造的國產化。隨著聚丙烯產品應用開發及PP后加工生產的迅速發展。國內市場對PP的需求量越來越大。94年我國PP產量接近86萬噸，進口81萬噸，95年國產和進口都超高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一批大型PP生產裝置，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>承擔設計采用國產化S-PP工藝建設而成[8]。聚丙烯的合成工藝可以概括為以下幾種 [9] ：1、溶劑聚合法工藝特點：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懸浮在溶劑中，采用釜式攪拌反應器。②有脫灰，脫無規物和溶劑回收工序，流程長，較復雜，裝置投資大，能耗高，但生產易控制，產品質量好。③以離心過濾方法分離聚丙烯顆粒再經氣流沸騰干燥和擠壓造粒。工藝條件：T=70～75℃ P=1.0MPa、溶液聚合法個人資料整理 僅限學習使用工藝特點：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，所得聚合物全部溶解在溶劑中呈均相分布。②高溫氣提方法蒸發脫除溶劑得熔融聚丙烯，再擠壓造粒得粒料產品。③生產廠家只有美國EastmanKodak公司一家。工藝條件：T=160～250℃、氣相本體法工藝特點：①系統不引入溶劑，丙稀單體以氣相狀態在反應器中進行氣相本體聚合。②流程簡短，設備少，生產安全，生產成本低。③聚合反應器有流化床<聯碳/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）。工藝條件：T=40～70℃ P=2.0 ～3.5MPa4、液相本體法<含液相氣相組合式）工藝特點：①系統中不加溶劑，丙稀單體以液相狀態在釜式反應器中進行液相本體聚合，乙烯丙稀在流化床反應器中進行氣相共聚。②流程簡單，設備少，投資省，動力消耗及生產成本低。③均聚采用釜式攪拌器<Hypol工藝），活環管反應器<Spheripol工藝），無規共聚和嵌段共聚均攪拌式流化床中進行。工藝條件：T=65～75℃ P=3.0 ～4.0MPa聚丙烯是合成樹脂中發展最快的一個品種，隨著丙稀聚合及催化劑技術的快速發展，聚丙烯的品種，牌號不斷增加，應用范圍不斷擴展，聚丙烯已經成為一種十分重要的合成材料。近年來，世界聚丙烯生產能力不斷增加，聚丙烯催化劑經歷幾代的發展不僅活性呈幾百倍甚至上千倍的提高，其等規度也達98%以上；聚丙烯生產工藝更加簡單，無需脫灰和脫無規物等；聚丙烯產品的表征手段進一步提高，牌號開發中微觀設計已可達分子水平，聚丙烯產品品種不斷增加；隨著聚丙烯改性研究的深入，聚丙烯的應用范圍更加廣泛[1]。目前，PP已被廣泛應用到化工、化纖、輕工、家電、建筑、包裝、農業、國防、交通運輸、民用塑料制品等各個領域，在聚丙烯樹脂中，是僅次于聚氯個人資料整理 僅限學習使用乙稀、聚乙烯之后的第三大塑料。由于PP良好的機械性能，可以用來制造各種機械設備的零附件，經改性后可制造工業管道、農用管道、電機風扇、基建模板等。在汽車制造業方面，改性PP可以制造汽車上的許多內外部件，如汽車方向盤、儀表盤等。在建筑業，PP用玻璃纖維增強改性或用橡膠、SBS改性后可制作建筑用模板，發泡后可用作裝飾材料。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桶，還可用作電線、電纜和其他電器絕緣材料。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，包括用于重包裝材料的雙向拉伸薄膜<BOPP>。在日常生產方面,PP可以制作家具,如桌、椅、板凳、菜藍、衛生間家用衛生設備如箱、盆、桶、盛水器等，還可用作各種其他擠出或注塑塑料制品。在紡織工業方面，PP是重要合成纖維——丙綸的原料。聚丙烯之所以是各種聚丙烯烴材料中發展最快的一種，關鍵在于其催化劑技術的飛速發展。從1954年Natta發明四氯化鈦，后來改用結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整結構的聚丙烯以來，開發研究活性更高、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，聚丙烯催化劑的發展已經經歷了好幾個不同的發展階段 [7]。按照Montell 公司的劃分方法，將目前為止聚丙烯催化劑的發展階段確定為六代。1、第一代催化劑聚丙烯最早是由 Montecatini 和Hercules 實現工業化的，它們在 1957年首先建成了工業生產裝置，所使用的催化劑是三氯化鈦和一氯二乙基鋁體系。該催化劑體系的產率和等規度都比較低，產品的等規指數大約只有 90%。為了使所得到的聚丙烯樹脂能作為正式產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）和無規聚合物組分 <脫無規），因此，此時個人資料整理 僅限學習使用的聚丙烯裝置工藝流程很長，工序多而復雜。Natta 的研究組和 Esso公司等通過研究發現，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。研究還發現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生共結晶的三氯化鋁。這種含有 1/3三氯化鋁的三氯化鈦稱為 AA-三氯化鈦催化劑<AA表示經鋁還原和活化的）。 1959年，Stauffer 化學公司采用這類催化劑進行了工業化。這就是第一代聚丙烯 Z-N催化劑。2、第二代催化劑關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公司開發成功的三氯化鈦催化劑。Solvay 公司的研究人員為了增加可接觸的鈦原子中心，引入了路易斯堿，由此開發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 30～2，提高到了2以上，活性增加了五倍，等規指數提高到約95%，采40m/g150m/g用一氯二乙基鋁<DEAC）為助催化劑于 1975年投入工業生產。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。雖然Solvay催化劑的活性得到了大幅度提高，但是此類催化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品的質量，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。3、第三代催化劑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，從年代就開始了研究，并且經多長時間的研究后首先在乙烯聚合催化劑上獲得成功，但是類似的催化劑用于丙稀聚合時效果不理想。研究發現，載體氯化鎂的活化是一個關鍵，必須采用經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整規性問題。其后的研究又發現，加入適當的給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、立構規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合使用。這個催化劑體系可以簡單的表示為[13]:個人資料整理 僅限學習使用MgCl2˙TiCl4˙PhCOOEt-AlEt3˙CH3PhCOOEt年代末，Montedision和三井油化分別將此體系的催化劑用于工業生產。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%的無規聚合物需要脫除，另外催化劑的顆粒性能也有待改進。4、第四代催化劑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成功。特別是發現了采用鄰苯二酸酯作為內給電子體，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規整度的聚丙烯。 Montell根據此催化體系使用的給電子體由單酯改變為雙酯，并且聚合性能有顯著提高，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]：MgCl2˙TiCl4˙Ph(COOiBu>2－AlEt3˙Ph2Si(OMe>2在第四代催化劑中，還有一種由 Himont公司開發的球形載體催化劑，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，可以不經造粒而直接供后加工使用，為開發無造粒工序的聚丙烯工藝創造了條件。5、第五代催化劑年代初的后半期，Montell公司發現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規整度的催化劑，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、外給電子體協同作用的限制，僅僅用內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。6、第六代催化劑——茂金屬催化劑Kaminsky 、Sinn兩位科學家發現，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活性，而且可以合成出具有各種立構規整度的等規或間規聚丙烯。這一發現不僅具有很高的科學價個人資料整理 僅限學習使用值，而且還有可能合成出現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。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合，例如把 Z-N鈦鎂催化劑和單活性中心催化劑結合起來，發揮幾種催化劑的優勢，以求合成出新的、性能更好的復合催化劑。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據。表1各代催化劑的性能各代催化劑的比較活性/㎏PP/gcat等規度形態控制工藝要求(㎏PP/gTi>/%1δ-TiCl30.33AlCl3+DEAC0.8～1.290～94不能脫灰，脫(3～5>無規物233～594～97可以脫灰δ-TiCl/Ether+DEAC(12～20>3TiCl4/Ester/MgCl2+AlR3/E5～1090～95可以脫無規，ster(～30>不脫灰4TiCl4/Diester/MgCl2+TEA/10～2595～99可以不脫灰，Silane(300～600>不脫無規5TiCl4/Diether/MgCl2+TEA/25～3595～99可以不脫灰，Silane(700～1200>不脫無規6茂金屬+MAO5×103～9×10390～99可能成功不脫灰，<以鋯計）不脫無規個人資料整理 僅限學習使用個人資料整理 僅限學習使用設計簡介在前言為大家簡要介紹了國內外聚丙烯的生產發展狀況，幾十多年來已有二十幾種生產聚丙烯的工藝技術路線，各種工藝技術按聚合類型可分為溶液法，漿液法<也稱溶劑法），本體法，本體和氣相組合法，氣相法生產工藝。按生產工藝的發展和年代劃分，可分為第一代工藝，生產過程包括脫灰和脫無規物，工藝過程復雜，主要是 70年代以前的生產工藝，采用第一代催化劑； 70年代開發了第二代催化劑，生產工藝中取消了脫灰過程，稱為第二代工藝；80年代以后，隨著高活性、高等規度<HY/HS）載體催化劑的開發成功和應用，生產工藝中取消了脫灰和脫無規物，稱為第三代工藝[1]。1、漿液法最早的漿液法工藝采用攪拌釜反應器，加入一種惰性液態烴溶劑<如已烷、庚烷），在溫度低于90℃和能夠在液態溶劑中溶解10％～20％丙烯單體的壓力下進行聚合反應。采用紫色結晶的TiCl3催化劑和AlEt2Cl助催化劑。顆粒狀的聚合物以20％～40％的漿液濃度排出反應器，閃蒸分離未反應的單體。聚合物中加入HCl和乙醇或其他極性有機溶劑以去活并溶解催化劑，通過離心分離、過濾或水相萃取從聚合物中分離出殘余催化劑。無定形聚丙烯溶解在液態烴中，通過蒸發溶劑而分離回收 [2]，催化劑的活性和產品的等規度都較低。漿液法工藝由于需要凈化和循環溶劑和乙醇而能耗大和投資高。副產品無定形聚丙烯，最早幾乎沒有用途，后來可用于某些領域，可作為產品銷售。與其他丙烯聚合工藝方法相比，漿液法工藝反應條件較溫和，能生產質量穩定、性能優越的產品，此法聚合反應壓力低，裝置操作簡單，設備維修容易。在某些產品應用領域如大部分特殊拉伸 PP膜，漿液法裝置生產的產品比一些更先進的裝置生產的產品更受歡迎。一般來說，漿液法工藝生產的產品等規度稍低，分子量分布較寬，因而需要拉成薄膜的力較小，有較高的熔融強度使擠出的穩定性較高。漿液法和使用的 TiCl3催化劑的局限性在于隨著溶解聚合物的增加，反應器易于結垢，因而生產高熔體流動速率的產品和高共聚單體含量的產品的經濟性較差。2、溶液法個人資料整理 僅限學習使用溶液法也是最老的聚丙烯工藝之一。工藝流程復雜，且成本較高，溶液法聚合溫度可高達140℃以上，結晶PP溶解在α-烯烴中。Eastman工藝是惟一工業化生產結晶PP的溶液法聚合工藝，它采用了一種特殊改進的催化劑體系——鋰化合物，如氫化鋰鋁，這種催化劑能適應高的溶液聚合溫度。這種工藝取消了使用乙醇和多步蒸餾的過程，主要用于生產一些與漿液法產品相比模量更低、韌性更高的特殊牌號產品。溶液法工藝之所以只有Eastman公司采用，這與Eastman公司豐富的溶液聚合經驗有關，該公司采用溶液聚合工藝大量生產用于照相膠片的醋酸纖維素，這種工藝雖然獨特但也有一定的靈活性，生產的產品與其他工藝相比更軟，熔點更低，由于采用特殊的高溫催化劑因而產品范圍有限。3、本體法本體法聚合工藝以液態丙烯作為聚合介質，液相本體聚合反應速率遠高于溶劑聚合反應速率，本體法由于沒有使用溶劑而減少了溶劑回收工序，流程短，易于操作。與采用溶劑的漿液法相比，采用液相丙烯本體進行聚合有很多優點：①因為在液相丙烯中聚合，不使用惰性溶劑，反應系統內單體濃度高，聚合速率快，催化劑活性高，反應器的時－空生產能力更大；②由于聚合過程不用溶劑，沒有溶劑的精制和循環，因而工藝流程簡單，設備少，生產成本低，“三廢”少；③顆粒本身的熱交換性好，反應器采用全凝冷凝器，容易除去聚合熱，并使撤熱控制簡單化，可以提高單位反應器體積的聚合量；④在液相丙烯中，能除去對產品性質有不良影響的低分子量無規聚合物和催化劑殘渣，因此，在產品潔凈度方面，可得到高質量的產品；⑤漿液粘度低，機械攪拌簡單，耗能小。本體法工藝的主要缺點在于反應氣體需氣化，冷凝后才能循環回反應器。反應器的高壓液態烴類物料容量大，有潛在的危險性，此外，反應器中乙烯的濃度不能太高，否則在反應器中形成一個單獨的氣相，使得反應器難以操作，因而共聚產品中的乙烯含量不會太高。4、本體和氣相組合法個人資料整理 僅限學習使用80年代初，隨著第三、四代載體高活性 /高立體選擇性<HY-HS）催化劑研制成功，Montedisom公司開發出采用環管反應器具有劃時代意義的本體法新工藝——Spheripol工藝，三井油化公司開發出采用釜式反應器的生產抗沖共聚物。下面以Spheripol工藝為例簡單介紹一下此工藝技術。由于高效載體第四代聚丙烯球形催化劑和硅烷給電子體開發成功，這種新的工藝技術具有以下特征[4]：①能生產市場所需的全范圍產品，包括均聚物、無規共聚物、抗沖共聚物，且能生產溶體流動速率更高的均聚物和更高橡膠相含量的高抗沖共聚物。②采用球形催化劑來控制聚合物的形態，使生產工藝更為簡單，并能充分獲得高生產率和高等規指數。③具有最小的停留時間，以降低牌號切換時的過渡成本。④使進入擠壓造粒的聚合物是完全惰性的，且不含輕質烴，可以避免危害下游操作并減少環境污染。Spheripol工藝是當今最先進可靠的聚丙烯工藝之一，與其他技術不同的是，其催化劑生產的粉料呈圓球形，顆粒大而均勻，此外，均聚反應采用液相環管反應器，多相共聚采用氣相法密相流化床反應器。Spheripol工藝采用的液相環管反應器有很多優點，前文的本體法工藝中已有所介紹，如：①有很高的反應器時－空產率 <可達 400kgPP/h·m3），因而反應器的容積較小，投資少。②反應器結構簡單，材質要求低，可用低溫碳鋼，設計制造簡單，由于管徑小<PN500或PN600），即使壓力較高，管壁也較簿。③帶夾套的反應器直腿部分可作為反應器框架的支柱，這種結構設計降低了投資。④由于反應器容積小，停留時間短，產品切換快，過渡料少。⑤聚合物顆粒懸浮于丙烯液體中，聚合物與丙烯之間有很好的熱傳遞。采用冷卻夾套撤出反應熱，單位體積的傳熱面積大，傳熱系數大，據稱環管反應器的總體傳熱系數高達1600W/(m2.℃>。⑥環管反應器內的漿液用軸流泵高速循環，流體流速達 7m/s，因此可使聚合物個人資料整理 僅限學習使用淤漿攪拌均勻，催化劑體系分布均勻，聚合反應條件容易控制而且可以控制得很精確，產品質量均一，而且不容易產生熱點，不容易粘壁，軸流泵的能耗也較低。⑦反應器內聚合物漿液濃度高〔>50%<質量分數）〕，反應器的單程轉化率高，均聚的丙烯單程轉化率為50％～65％。以上這些特點使環管反應器很適宜生產均聚物和無規共聚物。此外，Spheripol工藝采用模塊化設計方式可以滿足不同用戶的要求，易于分步建設，裝置的生產能力也容易擴大。Spheripol工藝有嚴格完善的安全系統設計，使裝置有很高的操作穩定性和安全性。Spheripol工藝過程包括原料精制、催化劑制備、預聚合及液相本體反應系統，氣相反應系統，聚合物脫氣及單體回收，聚合物汽蒸干燥、擠壓造粒等工序。5、氣相法[5，6]氣相法工藝中丙烯在氣相聚合，采用攪拌或流化床反應器，用部分丙烯液體氣化和冷卻循環氣撤出反應熱。氣相法技術的優點最早是建立在不脫灰，不脫無規物基礎上的，采用高效催化劑的氣相流化聚合工藝，具有一般高效本體法工藝的特點，不需要脫除催化劑殘渣，也不需要脫除無規物。由于是氣相聚合，生產過程中也不需閃蒸分離或離心干燥。氣相法生產工藝，與漿液法和本體法工藝相比，具有下列一些特點：①可在寬范圍內調節產品品種。②適宜抗沖聚丙烯的生產。③安全性好，開停車方便。④反應器是氣－固相出料，沒有液相單體需要氣化，蒸汽消耗量少，反應器出口可直接得到干燥的產品，而不需干燥工序。⑤氣相法工藝流程較短，設備臺數少，固定投資費用低。但氣相聚合工藝中也有其他工藝中沒有的技術困難和問題，如流化床反應器中氣體的分布，床層的均勻流化，控制露點使氣體在反應器中不致液化，聚合個人資料整理 僅限學習使用熱的移出及反應溫度的控制，如何防止聚合物結塊，適宜氣相聚合的催化劑的開發等。個人資料整理 僅限學習使用第一章 工藝流程確定前面介紹了五種聚丙烯工藝技術，但時至今日仍具競爭力和生命力的工藝技術主要是氣相法、本體法和兩者的組合技術。本體法工藝都有催化劑的預聚合過程，而氣相法工藝一般直接將催化劑加入聚合反應器，流程較簡單，設備臺數相對較少。有人在分析了現有的各種聚丙烯工藝后提出了如下的看法：最好的聚丙烯均聚物生產技術是環管反應器，但是流化床反應器對聚丙烯共聚技術有較大的靈活性[5]，因此，均聚物和無規共聚物生產的最佳方案是本體法環管式反應器，然后在壓力下閃蒸，高抗沖共聚物生產的最佳方案是混合型，均聚物閃蒸分離后進入流化床共聚反應器。根據以上比較及本次實習單位——荊門石化所采用的工藝技術，將本次畢業設計的聚丙烯合成工藝定為 Spheripol工藝<簡稱－S-PP工藝），采用液相預聚和液相均聚相結合的聚合工藝。S-PP工藝中聚丙烯生產的工藝流程如下：丙烯→預精制→精制→預聚合→聚合→閃蒸→汽蒸→干燥→擠壓造粒→包裝 <碼垛）→入庫下面具體介紹每個工段的基本情況：1.1催化劑的配置和計量1.1.1三乙基鋁的儲存和計量單元TEAL鋼瓶體積為

31m，在

N2保護下送到裝置，用

N2將

TEAL壓送到三乙基鋁儲罐

D111內，再用

N2將

TEAL壓送到計量罐

D101中。在

D111、D101加入

TEAL過程中，罐內密封用

N2經過安全罐

D103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，經過濾器

F101，由計量罐

P101A/B送到催化劑預接觸罐

D201。沖洗油從油桶由

P102將油打到要沖洗的管線和設備處，廢油匯集到廢油罐 D102中，再由P102打到廢油處理罐D607進行處理。1.1.2給電子體的配制和計量單元個人資料整理 僅限學習使用純度為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 D110A/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，經過 F104A/B過濾掉大于 10um的顆粒，由計量泵P104A/B送到D201中。整個回路上應有蒸汽拌熱。1.1.3主催化劑的配制和計量單元在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D105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上設有N2密封，由現場表FIC131控制N2封流量。D105

底部和油脂加料

<或循環）管線上設有蒸汽夾套，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，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。根據要配制的催化劑濃度，計量出要加入的油脂量，在 FQS131上設定，讓油脂經F105過濾后，經FV131A閥由泵P105打入D106中。D106中油脂加料結束后，啟動螺帶式攪拌器A106攪拌。A106上帶有密封系統，包括密封油罐Z106和油脂循環線，Z106頂部與D106頂部氮封系統相連，用于油罐的密封，油罐Z106上的LAL131低報時，應及時補油。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必須關閉。加料時D106溫度應保持在70℃，這時催化劑分散效果最佳。催化劑加完后HV136閥關閉。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。然后關閉N2封HV314，開D106中的催化劑冷至 10℃，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，就設置了加熱器E101，當D106溫度要維持70℃時，用蒸汽將由泵 P106打循環的夾套水加熱；當需要冷卻時，就關低壓蒸汽，向循環中加入冷凍水實現降溫，加壓

N2

在HV133打開后可使

D106中的壓力達到

10Kg/cm3，該壓力也是下游

D108中充填個人資料整理 僅限學習使用需要的壓力。催化劑膏在注入到 D108之前先取樣分析，確定催化劑濃度。催化劑經加壓N2壓出后，被送到催化劑計量系統 PK101，在該管線和 D108A/B上始終有夾套水冷卻，以確保催化劑膏的溫度為 10℃，而不受環境溫度的影響，防止催化劑沉降影響催化劑加料濃度的準確性。1.2丙烯預精制和丙烯保安精制及氫氣壓縮1.2.1丙烯預精制從氣分來到丙烯含有水及硫化物、 CO、CO2、O2、ASH3等雜質，其中大部分水及硫化物、CO2在預精制工段脫除，其雜質在保安精制工段脫除。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。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，然后關閉放空閥，加入一定量工業水稀釋，用堿液回收泵 P002送出界外。D003B備用。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 T002A出口丙烯水含量>10PPm時，使用T002B同時對T002A進行再生操作。精制合格的丙烯送入丙烯罐區。經預精制后的丙烯，其規格為：組分 mol%丙烯 99.5%(min>丙烷平衡不凝組分(H2，N2，CH4> 100PPM(max>乙烷 200PPM(max>氧10PPM(max>CO5PPM(max>個人資料整理 僅限學習使用CO2 10PPM(max>COS 0.2PPM(max>總硫 10PPM(wt>(max>水10PPM(wt>(max>1.2.2丙烯保安精制及氫氣壓縮經過預精制后的丙烯，雜志含量仍然較高，不能滿足聚合級丙烯的規格要求，主要是因為丙烯中的 H2O、COS、CO及砷等雜質對催化劑產生中毒作用，降低催化劑活性。因此必須經過保安精制。聚合級丙烯要求：組分 mol%丙烯 99.5%(m.h>丙烷平衡不凝組分(H2，N2，CH4> 100PPM(max>乙烷 200PPM(max>氧2PPM(max>CO 0.05PPM(max>CO 2 5PPM(max>COS 0.02PPM(max>總硫 1PPM(wt>(max>水2PPM(wt>(max>砷0.03PPM(max>來自罐區的液態丙 烯，在以 D302料位控制器<LIC331）控制的丙 烯流量<FQAC004）下送到丙烯保安精制單元。丙烯首先進入游離水分離器 D701，分離出丙烯中的游離水。 D701下部液包設有蒸汽加熱盤管，丙烯從上部出口引出，富集的水在

LIC714的控制下，排入水收集器

D702，通過

D702內蒸汽盤管的加熱，使水中少量的丙烯汽化到

BDL，D702下部還設有 N2管線，可以通過鼓泡充分帶走水中的丙烯，防止排放的水里丙烯含量過高。而水則通過 HV712定期排至地溝。然后從D701頂部出來的丙烯經 HV711進入T701進料/頂部出料換熱器 E703預個人資料整理 僅限學習使用熱<充分利用T701底部出料的熱量），之后，從T701頂部進入T701。脫除丙烯中所含的CO、CO2及其它少量的輕組分，T701的操作壓力通常是2.2MPa。在反應器緊急事故加入阻聚劑CO而失活的情況下，需打開P302A/B至E703管線上的手閥將來自P302A/B的含CO丙烯進入T701，將CO氣提出來，在這種情況下，其操作壓力應設定為2.0MPa。在冬季，進入T701之前，必須通過T701進料線上的蒸汽夾套對新鮮的原料丙烯進行預熱處理，使其溫度到達45℃左右。E703后還有一條來自E302的支線主要是為了對T701系統進行氣相丙烯置換。T701的氣相組分自塔頂流冷凝器E701，E701用冷卻水做冷介質，它保證了一定的冷凝量。氣相丙烯經E701冷凝后，靠重力流回T701，回流量由PIC713控制PV713來實現，目的是為了保證T701的操作壓力。在E701中大部分丙烯被冷卻下來，少量丙烯、丙烷和CO集聚在其中，當E701液位LI712低報時<說明惰性組分含量高），就可通過FV712排至界區，這樣就達到除去CO的目的。T701底部設有再沸器E702，E702以低壓蒸汽為加熱介質，通過控制返回的蒸汽冷凝液量保證一定的塔底溫度，從而保證一定的汽化量。從T701底部送出的丙烯再E703中冷卻，并在E704中進一步冷卻后，在T701的液位控制<LIC711）送望COS脫除塔T702A/B，在塔中將H2S和COS脫除，T702的操作壓力為2.2MPa左右。T702A/B兩塔內填充脫硫催化劑，與 COS反應生成穩定的絡合物，不能再生，因此 T702A/B需定時更換催化劑。除第一個塔中的催化劑達到飽和需要更換時采用第二個塔單獨操作外，正常情況兩塔串聯操作。根據每個塔的設計容量和丙烯中的最大 COS含量計，其設計操作周期約為半年，塔采用的催化劑為活性氧化鋅脫硫劑。更換催化劑后，更換后的塔串在未更換塔后面。 T702A/B塔頂有一條來自 E302的氣相丙烯線，它用于T702A/B的氣相丙烯置換。從T702A/B出來的丙烯進入丙烯干燥塔 T703A/B，對丙烯進行脫水干燥，以保證丙烯中水的含量小于

2PPM<wt），該塔所用的填料為

3Ao分子篩<可再生），設計操作周期

3—4

年。3Ao

分子篩吸附劑除去水分，若下游的濕度分析儀AT712報警，說明分子篩吸附的水分已飽和，這時需要再生。即將 E713加熱的氮氣從頂部和中部引入 T703A/B，熱氮就可把水汽帶走，這是一開路循環。只有一塔再生時才單塔操作，正常時兩塔串聯操作。兩塔塔頂有一條來自 E302的個人資料整理 僅限學習使用氣相丙烯線，用于 T703A/B的氣相丙烯置換。塔T703A/B和氮氣加熱器E713是干燥系統的組成部分。經過干燥后的丙烯進入AsH3脫除塔T704A/B兩塔通常也為串聯操作，只有當第一個塔中的催化劑飽和需要更換時，另一個塔才進行單獨操作，跟換后的塔串在未更換塔之后。T704A/B催化劑設計操作周期2－3年，催化劑初步定為R3－12。兩塔頂也有一條來自 E302的氣相丙烯線。最后，精制后的丙烯經 F701過濾后送到丙烯原料罐 D302中。F701上的PDI701可監視F701的工作情況，若PDAH751高報，說明F701堵，應及時處理。1.3預聚合與液相本體聚合1.3.1預接觸罐<D201）在催化劑配劑和計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接觸罐 D201。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中心活化。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水的補充冷凍水量來實現的，由泵 P203給夾套水提供循環動力。為了保證D201的密封性，引用了一股高壓沖洗填料密封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。1.3.2Z203 系統Z203A/B 是線型混合器，其作用就是將混合好的三種催化劑與冷丙烯充分混合，催化劑進料是插到 Z203A/底部的，保證了來自 E201的丙烯將催化劑及時帶走。并使催化劑均勻分散在丙烯中。為了保證預聚合反應進出物料管線的暢通，進入 Z203A/B的流量丙烯不得低于 2500Kg/hr,這股丙烯流量由 FIC204控制。1.3.3 預聚合反應器<R200）預聚合反應器<R200）體積為0.44m3.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，因此不能直個人資料整理 僅限學習使用接將其加入到 R200中，要先在較低溫度下進行預聚合，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。R200 的操作條件如下：溫度：20℃，壓力：304MPa,停留時間：約四分鐘。R200 主要有兩股進料：一股來自 Z203A/B，其中含有一定量的催化劑混合物和聚丙烯，這是反應主物料；另一股是沖洗泵 P200的機械密封面的丙烯。R200為滿環管操作，用軸流泵P200打循環以達到均勻混合的目的。反應器內物流的流速為4m/s.來自Z203A/B的物料經Z211A/B進入到R200，這兩根管懸互為備用，一旦運行線堵塞，可立即切至備用線，物料通過 HV223A/B排向R201，當發生緊急事故時，可通過 HV223/2將小環管中物料排至排放系統。R200頂部設有 PV201在R200進行吹掃，置換，氣密等操作時，可通過該閥向D601排放。在R200進液相丙烯時，可從此閥排出的丙烯溫度是否持續在 0℃以下，判斷R200內是否已充滿<TE223檢測）。R200 的反應熱是由泵 P204所建立的夾套冷卻水循環系統來撤除的。其循環水量保持恒定。R200的溫度控制是通過補充冷卻水的量來實現的。1.3.4 聚合反應條件反應溫度：70℃反應壓力：3.3～3.4MPa停留時間：1.5hr淤漿濃度：50%<以重量計）1.3.4.1 丙烯供料到聚合反應器 R201從丙烯過濾器F201A/B來的丙烯，在D201的密度控制DIC241與FIC203的串級控制下進入 R201。這部分丙烯分成五股：1）在FIC204控制下，經E201換熱至10℃的丙烯經Z203A/B進入R200。2）在FIC241控制下，丙烯去沖洗泵P201。3）在FIC221控制下，丙烯去沖洗泵P200。4）在PIC231控制下，液相丙烯經E203蒸發后由頂部進入D202。個人資料整理 僅限學習使用（5）在總流量控制下，液相丙烯經閥 FV203被直接送到R201。1.3.4.2 氫氣供料到聚合反應器 R201氫氣在一定加量范圍內能提高反應活性，而作為分子量調節劑，它主要控制產品的熔融指數。在本裝置中，氫氣經 F202A/B過濾后加入到總丙烯物流中，通過在線分析控制 AIC201分析丙烯中氫氣濃度。并根據產品牌號所要求的氫氣濃度與所分析的值相比較來調節氫氣加入量，這個調節是通過AI201與FIC201來串級控制的。為了滿足不同產品的牌號的需求的用量，設置了兩個不同量程的氫氣加入流量控制，分別為 FIC201A-FV201A，FIC201B-FV201B，使控制更加精確。1.3.4.3 反應系統的保壓反應通過保壓罐 D202來維持壓力，保證整個系統處于過冷態。 D202的壓力是通過

E203加熱蒸發丙烯得到的。這股丙烯是由

PIC231來控制的，若

D202中壓力升高，

PIC231

自動關小

PV231減少汽化量；反之，

PV231會開大。當D202

中壓力過高時，

PIC230

調節不能使壓力有效降低時，由

PIC230

來打開PV232向

BDL排放。D202還通過

FIC232

向閃蒸管線提供

200Kg/hr

的吹掃丙烯。D202上設置了液位測量變送系統，由

LIC231控制

R201的出料，D202底部還通過

HC2365與R201相連，這樣，實現了上述控制。1.3.4.4 反應器中的漿液密度控制反應器中聚合物的濃度僅僅是為了漿液循環的能量限制。工業經驗表明，在70℃的反應溫度下，反應器內的漿液濃度達到 560-565Kg/m3前，反應器軸流泵均可正常運行，超過這個密度，軸流泵 P201的功率消耗會迅速上升，漿液流速下降，漿液密度不均勻造成生產不穩定，難以控制。無國密度過低，則生產能力提不上去。且給后面工段回收丙烯增加了負荷。因此在生產中要獲得釋放較高的生產率，總是將漿液密度盡可能地設定高一些，這是由 DIC241串級控制丙烯進FIC203來實現的，漿液濃度維持在50%，一般情況下，進入反應器的單體是生成聚合物1.8～1.9倍。1.3.4.5 軸流泵<P201）泵P201和泵P200一樣，是槳式軸流泵，它是 R201內物料循環的唯一動力，也是實現該工藝的關鍵。為了使泵 P201正常工作，設置了丙烯沖洗，目的個人資料整理 僅限學習使用是要在軸流泵的軸承外部加入新鮮丙烯，形成新鮮丙烯屏障，防止聚丙烯粉末進入軸承，損壞設備。由于P201在較高壓力下工作，因此還設置了壓力密封油系統和安全密封系統。泵P201的壓力密封油是一個自循環系統，但有輔助外壓系統 Z201活塞對密封油進行加壓。 Z201活塞的壓力來自另一側的丙烯壓力，該丙烯的是從由FIV241控制的泵P201沖洗丙烯上引出的一股，大約有 3.4MPa左右的壓力，和P201壓力相當。1.3.4.6 反應器冷卻系統用夾套循環水來控制反應溫度，夾套水循環泵 P205A/B，使水流保持恒定流速，反應熱由板式換熱器 E202除去。由TIC241檢測環管溫度后，與夾套水回水溫度TIC242串級控制E202中去換熱的夾套水流量。當裝置不是滿負荷運行及沒有達到E202設計值時，只有部分夾套水經過 TV242A去E202換熱，而另一部分經TV242B直接去泵P205A/B。為保證R201夾套充滿水，防止泵 P205A/B發生氣蝕現象，設置了夾套水緩沖罐 D203，由于夾套水采用的是冷凝液， D203上部通氮氣封控制準確的 PH值。D203又可作儲水罐，由 LIC241來控制D203液位在50%左右。當LAL241報警時，LV241自動打開補水，當 LAH242報警時，LV241關閉，停止補水。1.3.4.7 環管反應器的接管在R201頂部的三個彎頭上各裝有兩個閥，其中有三個安全閥PSV241，PSV242，PSV243<設定壓力為3.75MPa）分別裝在三個彎頭上。 PV241，HV242和HV243可用于反應器進液相丙烯時的排氣操作。在 R201系統故障或閃蒸管線不通時，也可里利用這些閥緊急排放環管中的物料。在 R201底部彎頭上有三個緊急排放閥：HV244/1.2.3，在緊急停車時將物料排放到高壓排放罐 D601。另外有兩個正常出料閥：LV231A/B，由D202的液位LIC231控制R201的出料，此外，還有備用出料口 LV245和LV246也裝在無軸流泵的兩個底部彎頭上。經過LV231A/B和HV245，HV246的物料都通過閃蒸線去 D301。這些走漿液的管線都引有一股沖洗丙烯，防止排放時堵塞閥門和管線，又可在排放后清潔管線，避免緊急啟動時閥門打不開或排料不暢。1.3.4.8CO 終止系統個人資料整理 僅限學習使用在緊急情況發生時，為了及時使反應終止，設置了CO終止系統。該系統分兩部分。一部分在丙烯進料線上加CO，其意義之一是終止預聚合反應，其二是使整個供料系統失去被引發的可能性。這時CO濃度為10%，另一部分是直接將CO加入到R201底部料腿根部，CO濃度為2%，發生緊急事故時啟動連鎖I211，CO便可注入到R201中。1.4聚合物閃蒸和脫氣本單元主要包括丙烯的閃蒸脫氣工藝、氣體回收洗滌凈化工藝、低壓脫氣脫氣、除三乙基鋁工藝及低壓氣體壓縮回收工藝。1.4.1高壓閃蒸從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。1.4.1.1 閃蒸線為確保丙烯完全汽化和過熱，本工藝采用閃蒸線和閃蒸罐相結合的方法。工藝要求閃蒸前、后的溫度均為 70℃。因此，本工藝采用低壓蒸汽給閃蒸線加熱，以補償丙烯的汽化潛熱。閃蒸線位于 R201和閃蒸罐之間，閃蒸線直徑逐漸增大，以適應丙烯的膨脹和限速。通過控制從閃蒸罐頂部出來的氣相本工藝采用丙烯的溫度來串及控制閃蒸線夾套的蒸汽壓力，并根據裝置的生產負荷來調節閃蒸能力，且要使壁溫盡可能地低。1.4.1.2 閃蒸罐如果閃蒸罐故障，從環管反應器排出的物料通過閃蒸罐前的三通閥 HV301排向排放系統。經過閃蒸線的物料沿切線方向進入閃蒸罐進行閃蒸。閃蒸罐 D301是一個類似旋風分離器的錐形容器，外部有低壓蒸汽保溫，頂部排出的氣相丙烯進入丙烯洗滌塔T301。為了保證T301進料氣體量的穩定，在 D301頂部氣體排出管線上設有一個流量控制回路，通過調節沖洗 LV231A丙烯的量來保證 T301進料氣體量的穩定，也就穩定了T301的操作。D301的操作壓力是1.8MPa，這個壓力是由T301的操作壓力來保證的。個人資料整理 僅限學習使用在D301底部有一個取樣罐Z302，由指示系統壓力的壓力表，確認是否可以取樣。丙烯氣排放到火炬系統，然后，用氮氣進行徹底吹掃，從取樣罐底部閥排出安全的聚合物樣品。1.4.1.3 動力分離器由于從 D301頂部出來的氣體要回收利用，要盡可能地少夾帶或不夾帶粉末，因此D301頂部出口設置了一個動力分離器A301。用它將粉末盡可能分離掉，同時還應有較小的氣體流動阻力，因此，它具有較大的氣體流通面，其原理是通過高速旋轉一個將氣體出口封閉的柵欄結構產生一個動力屏障,使氣體中夾帶的粉末與其充分碰撞,失去與氣流同向的動力,回落動D301中,該動力分離器A301可使大部分粉末留在D301中,提高D301的分離效率.由于該動力分離器的工作介質的壓力是1.8MPa,因此要有壓力油密封系統以保證氣體不泄露,并保證動力機械密封的冷卻和潤滑.1.4.1.4閃蒸罐出料在D301頂部的氣相出料主要是丙烯、丙烷,同時還含有汽化的三乙基鋁和夾帶的聚丙烯粉末.這些雜質在洗滌塔T301中被洗掉,然后被塔底流出物帶走,進入袋式過濾器 F301,粉末在F301中沉降，三乙基鋁則在油洗塔 T302中被凡士林油粘附脫除 .其中的固體物料通過底部的料位閥 LV301排向袋式過濾器F301。從D301頂部的出氣管線設置了一條到 D301底部LV301出口處的吹掃管線，它可以對LV301以下的管線進行吹掃，以便在堵塞時得到即時清理。1.4.2低壓脫氣為了將經高壓閃蒸后的物料中的丙烯進一步脫除，設置了低壓脫氣部分，經過這部分處理后，粉末中丙烯含量將大大降低。1.4.2.1 袋式過濾器F301進料經高壓閃蒸后的粉末進入 F301。當F301故障時，可由三通閥 HV311將物料排向排放罐D601或D602。1.4.2.2 袋式過濾器F301F301上部裝有濾袋，濾袋可使氣體通過而將粉末擋住。由于大量粉末附在濾袋上，會使濾袋前后壓差增大 <氣流阻力增大）而使濾袋損壞，從而導致失去過濾作用。即使袋子不損壞，濾袋的分離效率也大大降低，因此該部分設置了反吹個人資料整理 僅限學習使用系統。反吹氣是經過T301洗滌后的丙烯，壓力為1.8MPa。為了保證氣量、氣壓，該系統設置了一個蓄氣罐D303，反吹氣減壓后進入D303。反吹氣定期反吹，可以保證濾袋正常工作，濾袋器的工作狀況<壓差）可由壓差計PDI312來監視。為了保證工藝過程的順利實現，保證氣體能達到分離要求，必須保證 F301的設計操作壓力。壓力過高或過低對氣體的分離及粉末的輸送都會產生很大的影響。粉末的傳送要依靠壓差，而氣體的回收需要有一定的氣體壓力才能進入壓縮機的入口。因此。為了達到回收單體的目的，設置了壓力調節系統。在正常操作時，由 D303提供丙烯氣，向袋濾器的粉末部分通入恒定的氣體丙烯 <同時在氣體排出線上設有向低壓系統排放的調節閥）。當 F301超壓時，由壓力控制回路PIC311控制通向火炬泄放管線的調節閥 PV311。1.4.2.3 袋式過濾器F301出料F301中的粉料在低部料位閥

LV311控制下，排向汽蒸罐

D501。F301頂部的氣相經循環氣安全過濾器

F302

后進入油洗塔

T302，最后再進入

PK301。在

F301中濾袋破裂后，F302可以起到保護 PK301的作用。1.4.3丙烯洗滌部分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。1.4.3.1T301 的進料T301的進料主要有兩部分。一是 D301丙烯閃蒸罐中經 A301分離的丙烯氣體。二是經袋濾器及安全過濾器過濾后，再經 PK301系統壓縮后的丙烯。一般情況下， T301的進料為氣態過熱丙烯，因為來自 D301的丙烯為70℃，1.8MPa。1.4.3.2T301 出料由塔頂出來的一股氣相丙烯，去D303作為F301的反吹氣和補充氣。塔底的出料，由流量控制回路FIC324進行自動控制。該出料線外設有低壓蒸汽夾套，其目的是使所含的丙烯全部氣化，再進入F301。這股丙烯含有在塔中被洗滌下來的聚丙烯粉末和三乙基鋁，聚丙烯粉末在F301中被分離，而三乙基鋁在T302中被除去。個人資料整理 僅限學習使用塔頂出來的氣相丙烯主要進入冷凝器E301中被冷卻，在E301頂部設有一采出線，通過對返回進料罐D302的回收丙烯進行氣相色譜分析排放出過量丙烷。這是因為原料丙烯中含有一定量的丙烷，而在本反應中丙烷是不參加反應的惰性組分。經反復回收累積，丙烷量將越來越大以致于影響正常反應，所以要不斷排除。經PK501在飽和條件下把丙烯和丙烷排出界區。這條氣相采出線的另一個作用是排除不凝組分，提高 E301的冷卻效果。從E301底部出來的液相丙烯進入泵P302A/B經PV323回收到D302，這股丙烯隨進料量而改變。1.4.3.3 循環丙烯洗滌塔 T301該塔的設置是為了洗滌從 D301頂部出來的氣相丙烯，該塔共有 21塊塔板，氣相丙烯從塔底進入，與回流的液體丙烯逆向接觸。在塔的底部設有再沸器 E303，為T301的操作提供熱量，同時也可保證裝置低負荷運轉下的最小回流量。 E303的操作熱負荷視回流量的大小而定，其目的是保證塔底的液位，塔頂的回流丙烯是從 E301底排出而由P302A/B打入的，回流量的大小決定著洗滌效果和塔的操作負荷。1.4.3.4 塔頂氣冷凝及回流系統塔頂的丙烯是由 E301來冷凝的，T301的操作負荷與該冷凝器有直接關系，而E301的冷凝能力是由 E301中冷凝室與丙烯氣的接觸面積決定，如果接觸面積大，則冷卻負荷大，反之則小。 E301中氣體的傳熱面積與冷凝液的貯量有關，貯量大則 LJ322液位高，傳熱面積就小，反之傳熱面積就大。操作中，E301的操作壓力一定，底部的出料一定，則液位一定。該塔的傳熱面積主要是回流泵 P302A/B，由于該傳熱面積至關重要，一旦故障將引起部分停車，因此設置兩臺泵，互為備用。1.4.4 丙烯進料罐系統丙烯進料罐系統 D302既能接收回收丙烯,既能接收來自精制單元的丙烯，然后向聚合系統供料。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。1.4.4.1 丙烯進料罐系統D302 的進料主要來自丙烯洗滌塔 T301的回流泵P302A/B的回收丙烯以及個人資料整理 僅限學習使用從精制單元經F701排出的液相丙烯。P302A/B 出口去D302的回收丙烯線上分出一條去 T701塔頂的管線，這條線是在緊急停車并向環管中打入一氧化碳后為了除去回收丙烯中的一氧化碳而設的。由于這時回收丙烯中一氧化碳含量較高，所以要先經精制系統精制后再回到D302。D302 的出料由丙烯進料泵 P301來實現，丙烯送至反應器。1.4.4.2 丙烯進料罐D302D302 是一個儲罐，設有液位控制，來調節界區丙烯進料量。 D302正常操作壓力是 2.0MPa，丙烯液體是處于過冷態的，它的壓力是由一個加壓系統來調節維持的，并設有兩條丙烯供料管線。1.4.4.3D302 的加壓部分D302 的加壓是通過蒸發器 E302來實現的，通過改變丙烯的蒸發量來得到所要求的壓力。E302除了維護 D302的正常操作壓力外，還向丙烯精制系統、聚合系統<D302）提供氣態丙烯，一是用于開車前的置換，二是用于停車時的倒料。1.4.4.4D302 的回流系統P301A/B是D302的出料泵，所有反應用液相丙烯均由它供給，并且丙烯的大循環也由它完成。如果 P301A/B同時故障全裝置需緊急排放并倒空。為了維護泵的穩定流量，在泵的出口設有流量控制回路，通過調節回流量來使得 P301出口流量保持恒定，同時也保持恒定的壓力，所以， P301也是D302的回流泵。回流丙烯由 P301出口經FV331進入E305冷卻后回到 D302，目的是降低D302中液體丙烯的溫度。1.4.5 低壓丙烯洗滌系統該系統的目的是洗去丙烯氣中所攜帶的三乙基鋁。1.4.5.1T302 的進、出料經F301過濾后，帶有少量三乙基鋁的氣相丙烯從底部進入低壓丙烯洗滌塔T302。丙烯氣洗去三乙基鋁后經

E304

冷卻再進入霧沫分離器

D304。上升到T302

頂部的丙烯氣中含有油滴和一些可凝物質，

E304

使一部分冷凝后回到T302，另一部分隨丙烯氣進入

D304。在

D304

中被分離的油滴被

P303

打回到個人資料整理 僅限學習使用T302底部，干凈的丙烯從 D304頂部排出，進入循環氣壓縮機系統 PK301。在頂部出料線上設有排放閥 HV341，可向低壓系統進行緊急排放。1.4.5.2T302 及回流T302 是板式洗滌塔，共 9層。洗滌液是凡士林油和 Atmer163以2：1的體積比混合成的液體，二者分別來自 P109和P110。洗滌液由頂部向下，丙烯氣由下而上，經過物質交換后，三乙基鋁及可能夾帶的粉末被洗掉。 Teal 是與Atmer163反應產生穩定的液態油溶性絡合物而洗去的，油必須每兩個月或當油中鋁含量超過 5%wt就要更換新的洗滌液。如果上游 F301、F302有破袋產生，聚合物粉末可能進入油中，這時洗滌液也要更換。更換時，洗滌液從 T302底部用P303抽出，排向D607進行處理，然后再重新向 T302中補充洗滌液。PK301 系統要有一定的入口壓力和穩定的操作壓力，因此設置了從 PK301出口到T302入口的補壓線，可通過 PV341來維持T302的操作壓力。1.4.6PK301 系統是丙烯氣壓縮系統，它可將 0.05MPa的氣體加壓至 2.0MPa，所以在壓縮機系統收集到的油再返回 T302。1.5聚合物的汽蒸和干燥本工序包括汽蒸和干燥。1.5.1 汽蒸部分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。這對保證產品質量具有一定的意義。因為在催化劑活性沒有完全失去時，造粒產品可能發黃，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生的氯化氫、甲醇等，這也能有效提高產品質量。因此，對產品進行汽蒸處理是提高產品質量的必要手段。1.5.1.1D501 系統從循環氣過濾器 F301來的聚合物靠重力進入汽蒸罐 D501，在這里使催化劑失活，并脫除留在聚合物中的烴類 <丙烯和丙烷）。經汽蒸后的聚合物靠重力進入干燥器D502。汽蒸罐D501是一個立式圓桶式容器，外部設有蒸汽夾套，已便使其溫度保個人資料整理 僅限學習使用持在105℃左右，這樣即保證了蒸汽罐內蒸汽不會冷凝，也保證了氯化氫、甲醇等不能與水一起殘留在粉料內。汽蒸罐 D501設有攪拌器 A501，他的作用是攪拌聚丙烯粉料，已便能均勻地與蒸汽接觸。同時，為了防止粉末進入攪拌器A501的機械密封，采用低壓蒸汽對 A501的近料部分進行沖洗。汽蒸用的蒸汽分兩部分加入，一部分從汽蒸罐的底部通入，另一部分從偏上的一點通入，這兩部分均為低壓蒸汽。低壓蒸汽分解催化劑和給電子體剩余物，并且分離出聚合物中殘留的丙烯和丙烷。由于所要求的汽蒸溫度低于低壓蒸汽的溫度，因此給這兩部分蒸汽通入蒸汽冷凝水，已便將蒸汽溫度調到120℃左右。同時，也可通過改變其操作溫度，隨時改變通入蒸汽溫度的設定值。所有保溫用的蒸汽都經過減壓處理，這由 PIC506調節PV506來實現，它可將壓力設定在0.05MPa。然后分別通入汽蒸罐 D501夾套和氣體排出管線夾套。1.5.1.2S501 系統S501為旋風分離器，由于汽蒸罐頂部排出的蒸汽帶有一定的聚丙郗粉末，這不僅會造成浪費，也可給后續系統的氣體處理帶來困難。因此，用旋風分離器S501將氣體中的聚合物粉料分離出來，并送會汽蒸罐D501中。純潔的氣體從旋風分離器頂部進入汽蒸罐洗滌塔T501<水洗塔）。聚合物粉末從旋風分離器的底部排入汽蒸罐D501。為了使粉末排出順利，在旋風分離器底部設有噴射器C503，通有蒸汽吹掃，借助C503，從S501底部排出聚合物細粉，將粉末送回D501。1.5.1.3T501 系統T501D是汽蒸罐洗滌塔，它可除去汽蒸氣中含有的聚丙烯粉末和水絡性物質，如甲醇、水蒸汽，同時也使氣體降溫，凈化降溫后的氣體從塔頂排至汽蒸罐尾氣壓縮機系