聚丙烯合成工艺课设参考资料

15万吨/年聚丙烯生产工艺设计---- 计算部分、用户手册目录第一章概述1.1 聚丙烯概述1.2 聚丙烯的性质1.3 聚丙烯工艺发展过程1.4 几种主要聚丙烯工艺1.5 中国聚丙烯工业1.6 展望第二章工艺流程设计............................................................................................. - 2 -2.1工艺原理 (2)2.2催化剂的选定 (3)2.3生产工艺的选定 (3)2.4工艺流程草图 (5)2.5工艺流程概述 (5)2.5.1 聚合区工艺………………………………………………………………………...- 5 -2.5.2 造粒区……………………………………………………………………………...- 8 -2.5.3 包装区……………………………………………………………………………...- 8 -2.5.4 循环水场.......................................................................................- 9 - 第三章物料衡算..................................................................................................... - 9 -3.1设计名称 (9)3.2设计条件 (9)3.2.1 全套装置工艺参数………………………………………………………………...- 9 -3.2.2 丙烯进料量（按小时计算）.............................................................- 10 - 3.3催化剂用量 (10)3.4R200小环管的物料衡算 (11)3.5氢气用量 (11)3.6R201大环管反应器的物料衡算 (12)3.7D301闪蒸罐的物料衡算 (12)3.8F301布袋过滤器的物料衡算 (13)3.9T301循环丙烯洗涤塔的物料衡算...................................................... 错误！未定义书签。

3.10D501汽蒸罐的物料衡算 (15)3.11T501水洗塔的物料衡算 (15)3.12D502干燥塔的物料衡算 (16)3.13造粒 (16)第四章热量衡算................................................................................................... - 17 -4.1计算依据 (17)4.2R200小环管的热量衡算 (17)4.3R201大环管反应器的热量衡算 (19)4.4D301闪蒸罐的热量衡算 (20)4.5D501气蒸罐的热量衡算 (20)4.6D502干燥罐的热量衡算 (21)第五章设备选型....................................................................... 错误！未定义书签。

5.1R200小环管的选型 ............................................................................. 错误！未定义书签。

5.1.1 R200小环管的工艺参数…………………………………………………………..错误！未定义书签。

5.1.2 主要作用…………………………………………………………………………...错误！未定义书签。

5.1.3 选型………………………………………………………………………………...错误！未定义书签。

5.2R201大环管反应器的选型 ................................................................. 错误！未定义书签。

5.2.1 R201大环管反应器的工艺参数…………………………………………………..错误！未定义书签。

5.2.2 特点………………………………………………………………………………...错误！未定义书签。

5.2.3 选型及结构………………………………………………………………………...错误！未定义书签。

5.3设备一览表 (22)第6章经济技术分析............................................................. 错误！未定义书签。

6.1市场分析和建设规模........................................................................... 错误！未定义书签。

6.2工艺技术 .............................................................................................. 错误！未定义书签。

参考文献..................................................................................... 错误！未定义书签。

致谢..................................................................................... 错误！未定义书签。

第二章工艺流程设计2.1 工艺原理从中转罐区送来的丙烯需经过预精制、保安精制后才能成为精丙烯进入反应系统。

其中T001为固碱塔，脱除大量水和无机硫2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O2NaOH+H2S=Na2S+2H2ONaOH+nH2O=NaOH.nH2OT002为分子筛塔，利用分子筛的吸附原理[10]，脱除微量的水，该塔可以再生。

T701为汽提塔，利用汽提塔的操作原理脱除丙烯中的轻组分，尤其是一氧化碳。

T702为脱硫塔，主要是脱除羰基硫。

COS+H2O=H2S+CO2ZnO+H2S=ZnS+H2OT703为3Å分子筛塔，继续脱除微量的水。

该塔可以再生。

T704为脱砷塔，主要是脱除砷化氢。

2AsH3+2CuO=2CuAs+2H2O+H22AsH3+Al2O3=2AlAs+3H2O丙烯聚合的过程包括链引发、链增长、链转移和链终止。

⑴链引发[Cat]＋－－R＋CH2＝CH→[Cat]＋－－CH2－CH－R∣∣CH3CH3⑵链增长[Cat]＋-―CH2－CH－R＋nCH2＝CH→[Cat]＋-―CH2－CH(CH2－CH)nR∣∣∣∣CH3CH3CH3CH3⑶链转移①向单体转移[Cat]＋－CH2－CH(CH2－CH)nR＋CH2＝CH→[Cat]＋-－CH2－CH2＋CH2=C(CH2－CH)nR ∣∣∣∣∣∣CH3CH3CH3CH3CH3CH3②向氢气转移[Cat]＋-―CH2－CH(CH2－CH)nR＋H2→[Cat]＋-―H+CH3－CH(CH2－CH)nR∣∣∣∣CH 3 CH 3 CH 3 CH 3③ 向烷基铝转移[Cat]＋-－CH 2－CH(CH 2－CH)nR ＋Al(C 2H 5)3→[Cat]＋-－C 2H 5+∣ ∣CH 3 CH 3(C 2H 5)2Al －CH 3－CH(CH 2－CH)nR∣ ∣CH 3 CH 3④ 链终止[Cat]＋――CH 2－CH －nR→[Cat]＋――H ＋CH 2＝C －(CH 2－CH)－nR ∣ ∣ ∣ ∣CH 3 CH 3 CH 3 CH 32.2 催化剂的选定配合Spheripol 工艺，选择第四代超高活性的CS-Ⅱ型和DQ-型球型催化剂[3]。

球型催化剂可以控制聚丙烯粒子的形态，具有反应器颗粒技术的特点，有利于生产高性能的聚丙烯。

同时“反应器颗粒技术”可以免除造粒过程，所以在提高了反应效率的同时，又大大的降低了生产成本。

2.3 生产工艺的选定在综述中对聚丙烯的生产工艺已经做了详细的比较，在这里选择Spheripol 工艺。

该技术自1982年首次工业化以来，是迄今为止最成功、应用最为广泛的聚丙烯生产工艺。

Spheripol 工艺是一种液相预聚合同液相均聚和气相共聚相结合的聚合工艺，工艺采用高效催化剂(Spheripol 工艺一开始使用GF-2A 、FT-4S 、UCD-104等高效催化剂，催化剂活性达到40kgPP/gcat ，产品等规度为90%-99%，可不脱灰、不脱无规物)，生成的PP 粉料粒度呈圆球形，颗粒大而均匀，分布可以调节，既可宽又可窄，可以生产全范围、多用途的各种产品。

预聚合反应是在均聚反应之前先将催化剂组分同少量丙烯预先进行聚合反应，以保护催化剂和聚合产品的颗粒度。

预聚合是液相聚合，采用一组由两根管组成的环管反应器。

均聚反应也是液相聚合，一般都采用两组串连的环管反应器，每组反应器由四根管子组成。

目前改进的Spheripol 工艺的环管反应器由一组环管组成，通过对立管根数及其直径的不同设计来适应不同的处理能力，反应热通过环管外壁夹套内循环流动的水来撤除。

嵌段共聚反应则采用气相法，反应器是一个或两个串联的密相流化床反应器。

该工艺采用独特的环管式反应器，具有单位体积传热面积大，总传热系数高，单程转化率高、流速快、混合好、不会在聚合区形成塑化块、产品切换牌号的时间短等优点，而且结构简单，材质采用低温碳钢即可。

环管反应器则是利用轴流泵使浆液高速循环，通过夹套冷却撤热，由于传热面积大，撤热效果好，因此其单位反应器体积产率高，能耗低。

Spheripol工艺经济性好，原料和公用工程消耗低，人工费和三废处理等费用也少，生产成本较低，因此Spheripol工艺成为当今世界最为先进和流行的PP生产工艺之一。

表2-1 几种聚丙烯工艺对比工艺名称工艺特点淤浆法工艺1.丙烯单体溶解在惰性液相溶剂中（如己烷中），在催化剂作用下进行溶剂聚合，聚合物以固体颗粒状态悬浮在溶剂中，采用釜式搅拌反应器；2.有脱灰、脱无规物和溶剂回收工序，流程长，较复杂，装置投资大，能耗高，但生产易控制，产品质量好；3.以离心过滤方法分离聚丙烯颗粒，再经气流沸腾干燥和挤压造粒；溶液法工艺1.使用高沸点自链烃作溶剂，在高于聚丙烯熔点的温度下操作，所得聚合物全部融解在溶剂中呈均相分布；2.高温气提方法蒸发脱除溶剂得熔融聚丙烯，再挤出造粒得粒料产品；3.方法工艺流程复杂，且成本较高，聚合温度高，采用特殊的高温催化剂使产品应用范围有限;气相法1.系统不引入溶剂，丙烯单体以气相状态在反应器中进行气相本体聚合；2.流程简短，设备少、生产安全、生产成本低；3.聚合反应器有流化床、立式搅拌床及卧式搅拌床等；液相本体法（含液相气相组合式）1.系统中不加溶剂，丙烯在反应器中进行液相本体聚合，乙烯丙烯在流化床反应器中进行气相共聚；2.流程简单、设备少、投资省、动力消耗及生产成本低；3.均聚采用釜式搅拌反应器，或环管反应器，无规共聚和嵌段共聚在搅拌式流化床中进行；2.4 工艺流程草图图2.1 工艺流程草图2.5 工艺流程概述全装置的工艺流程分为聚合区、造粒区、包装区和循环水场。