【正文】 設(shè)計(jì)，編制計(jì)算說(shuō)明書(shū)。典型標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備——換熱器的選型設(shè)計(jì)，編制計(jì)算說(shuō)明書(shū)。設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)編制對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容匯總，按正規(guī)格式編寫(xiě)《初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)》。三、進(jìn)度安排第15周：課程設(shè)計(jì)動(dòng)員，下達(dá)任務(wù)書(shū)；第1517周（業(yè)余時(shí)間）：查閱文獻(xiàn)、綜述設(shè)計(jì)項(xiàng)目的目的和意義；確定生產(chǎn)方法和生產(chǎn)工藝流程。3．自覺(jué)遵守教室使用的相關(guān)規(guī)則，定期打掃課程設(shè)計(jì)工作現(xiàn)場(chǎng)的衛(wèi)生，保持良好的工作環(huán)境。在本文中比較詳細(xì)的計(jì)算出來(lái)了原料的單位用量、產(chǎn)品的單位產(chǎn)量，由算得的換熱面積選擇出來(lái)適合本工藝的各種設(shè)備，按照選擇的工藝，設(shè)計(jì)出了工藝流程圖和生產(chǎn)車間圖樣。合成樹(shù)脂是用人工合成的方 法，由各種單體聚合或由天然高分子化合物經(jīng)化學(xué)加工而制得的一類高分子化合物的總稱。 聚丙烯也包括丙烯與少量乙烯的共聚物在內(nèi)。耐腐蝕,抗張強(qiáng)度30MPa，強(qiáng)度、剛性和透明性都比聚乙烯好。德國(guó)化學(xué)家Ziegler于1953年用三氯化鈦三乙基鋁作催化劑，在低壓下使乙烯聚合得到高密度聚乙烯樹(shù)脂。 我國(guó)聚丙烯工業(yè)起步較晚。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)也得到了巨大發(fā)展。 目前聚丙烯的生產(chǎn)工藝主要有淤漿法、液相本體法和氣相法工藝。 Spheripol二代工藝 Basell公司的Spheripol二代工藝采用第四代催化劑體系，通過(guò)應(yīng)用雙環(huán)管結(jié)構(gòu)的聚合反應(yīng)器，可生產(chǎn)一些新牌號(hào)的產(chǎn)品。 ( 3 )以雙環(huán)管反應(yīng)器構(gòu)型為基礎(chǔ)，可以生產(chǎn)寬分子量分布的“ 雙峰” 產(chǎn)品，也可以生產(chǎn)窄分子量分布的產(chǎn)品，利用環(huán)管反應(yīng)器和液相本體聚合，可使傳熱控制得更好，反應(yīng)均勻。 Spherizone工藝 Sphefizone工藝是Basell公司刨新開(kāi)發(fā)的聚丙烯生產(chǎn)技術(shù)，它是一種以氣相、非茂金屬催化劑來(lái)生產(chǎn)聚丙烯的工藝， 其特點(diǎn)是在一個(gè)多區(qū)循環(huán)反應(yīng)釜中就可制備雙峰聚丙烯樹(shù)脂。 Borstar生產(chǎn)工藝 Borealis公司(北歐化工) 的Borstar工藝源于北星雙峰聚乙烯生產(chǎn)工藝，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)一臺(tái)或兩臺(tái)氣相反應(yīng)器則可生產(chǎn)抗沖共聚物產(chǎn)品。 ( 2 )采用環(huán)管反應(yīng)器和氣相流化床反應(yīng)器組合工藝路線，可以靈活地控制產(chǎn)品的相對(duì)分子質(zhì)量分布、等規(guī)指數(shù)和共聚單體含量。 自20世紀(jì)50年代z—N催化劑問(wèn)世以來(lái)，PP催化劑經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)得到了很大的發(fā)展，目前已經(jīng)從需要脫灰、脫無(wú)規(guī)物的第1代催化劑發(fā)展到高活性、高立構(gòu)規(guī)整性的高效第 5代催化劑。 Z—N催化劑 目前世界上 P P生產(chǎn)所用的大多數(shù)催化劑仍是基于Z— N催化體系，即TiC13。早在第1代催化劑出現(xiàn)后，就發(fā)現(xiàn)添加第三組分對(duì)烯烴聚合行為和聚合物性能都會(huì)產(chǎn)生很大的影響。只有改變催化劑中的給電子體，才能最大可能地改變催化劑活性中心的性質(zhì)，從而最大程度地改變催化劑的性能?，F(xiàn)在工業(yè)上最常用的是鄰苯二甲酸 酯為內(nèi)給電子體、 有機(jī)硅氧烷為外給電子體的催化劑。這種化合物具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，能與過(guò)渡金屬進(jìn)行配位， 對(duì)烯經(jīng)聚 合具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。而以環(huán)芳烴的硅氧烷取代物為外給電子體，催化劑的立構(gòu)選擇性明顯提高而活性變化較 小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與有機(jī)硅氧烷相比，雖以氨基硅烷為外給電 子體的催化體系活性有所下降，但可在未降低 P P 等規(guī)度的情況下，加寬PP的相對(duì)分子質(zhì)量分布。目前，這種催化劑已經(jīng)獲得工業(yè)應(yīng)用。混合催化劑生產(chǎn)的PP產(chǎn)品綜合了傳統(tǒng) PP的可加工性和茂金屬 P P的性能特點(diǎn)。聚丙烯薄膜主要包括 BOPP薄膜 、CPP薄膜及其它包裝膜(OPP)。 汽車工業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)汽車塑料化的進(jìn)程，PP用于汽車工業(yè)具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，但因其模量和耐熱性較低，沖擊強(qiáng)度較差，因此不能直接用作汽車配件，轎車中使用的均為改性PP產(chǎn)品， 其耐熱性可由 8 0 ~ C 提高到145℃～15O℃，并能承受高溫 7 5 O ～1 0 0 0 h后不老化、不龜裂。這類專用樹(shù)脂要求沖擊強(qiáng)度高、表面抗劃性能和熔體流動(dòng)性好的多相共聚產(chǎn)品 一般可由共聚反應(yīng)獲得，也可在反應(yīng)擠出機(jī)組內(nèi)加優(yōu)良改性劑改性制得。據(jù)反映，目前國(guó)產(chǎn)PPR料與進(jìn)口料比較還有一定差距，質(zhì)量有待改進(jìn)和提高。由于催化劑的性能和質(zhì)量使決定聚丙烯品種和質(zhì)量的關(guān)鍵的因素，因此，目前美、日、意和德等國(guó)對(duì)催化劑的研究皆特別重視，并取得了很多成果。雖然在這方面已取得不少成果，但仍需繼續(xù)努力。2 工藝流程設(shè)計(jì) 催化劑的選定 配合Spheripol工藝，選擇第四代超高活性的CSⅡ型和DQ型球型催化劑。該技術(shù)自1982年首次工業(yè)化以來(lái)，是迄今為止最成功、應(yīng)用最為廣泛的聚丙烯生產(chǎn)工藝。Spheripol工藝經(jīng)濟(jì)性好，原料和公用工程消耗低，人工費(fèi)和三廢處理等費(fèi)用也少，生產(chǎn)成本較低，因此Spheripol工藝成為當(dāng)今世界最為先進(jìn)和流行的PP生產(chǎn)工藝之一。催化劑混合物通過(guò)D201下部管道進(jìn)入預(yù)聚合反應(yīng)器R200。為保持P301出口壓力的穩(wěn)定，多余的丙烯通過(guò)FV331返回D302。聚合反應(yīng)放出的熱量由反應(yīng)器夾套水帶走，夾套水通過(guò)E202與循環(huán)冷卻水進(jìn)行熱交換來(lái)實(shí)現(xiàn)夾套水溫度的穩(wěn)定。從R201中流出的漿料在閃蒸線內(nèi)完全汽化后，進(jìn)入閃蒸罐D(zhuǎn)301。丙烯在T301內(nèi)經(jīng)冷卻和循環(huán)洗滌后，由丙烯泵P302送回D302。T302內(nèi)的循環(huán)液由白油和添加劑Atmer163按2：1混合而成。從T302頂部出來(lái)的丙烯，經(jīng)E304冷卻，D304緩沖后，進(jìn)入循環(huán)氣壓縮機(jī)PK301，返回到T301入口。蒸汽由底部進(jìn)入，將粉料中的殘余催化劑分解后，由D501頂部出來(lái)進(jìn)入水洗塔T501。少量的油貯存在廢油罐D(zhuǎn)506中，最后排至油桶。從C502出來(lái)的N2在E503中加熱至80100℃，又從D502底部進(jìn)入。物料衡算的主要內(nèi)容是根據(jù)各種物料之間的定量轉(zhuǎn)化關(guān)系，計(jì)算進(jìn)出整個(gè)生產(chǎn)裝置、生產(chǎn)工序或單臺(tái)設(shè)備的各股物料的數(shù)量及組成[11]。則主催用量：②其它按主催：助催TEAL：給電子體DONOR：烴油十脂=：：：助催TEAL用量:()/=8836g給電子體DONOR用量：()/=烴油十脂：8836g則催化劑總量：+8836++8836=, R200小環(huán)管的物料衡算圖31 R200物料平衡圖表31 R200物料平衡表物料名稱物料質(zhì)量（kg）總量（kg）輸入丙烯3000催化劑輸出丙烯PP催化劑進(jìn)料：丙烯進(jìn)料流量 2700~3300kg/h，取3000kg/h主催化劑： 催化劑總量：主催化劑：100~150gPP/gcat，取100gPP/gcat則預(yù)聚合生成PP：=151480g=未反應(yīng)的丙烯：=出料：PP 丙烯： 催化劑： 氫氣用量H2消耗定額：~,此處取值：則H2用量: = R201大環(huán)管反應(yīng)器的物量衡算R201R200D302丙烯80040kgD301氫氣圖32 R201物料平衡圖轉(zhuǎn)化率55%進(jìn)料：丙烯 =83040kgPP 生成PP：8304055%=45672kg出料：PP 45672+=丙烯 =表32 R201物料平衡表物料名稱物料質(zhì)量（kg）總量（kg）輸入丙烯（R200）83040丙烯（D302）80040PP輸出丙烯83040PP D301閃蒸罐的物料衡算 進(jìn)料：PP 丙烯： D301PP+丙烯丙烯+ PPPP+丙烯R201T301F301圖33 D301物料平衡圖D301頂部丙烯帶走粉塵為10%，底部粉塵帶走丙烯10%D301塔頂出料為：丙烯：%=PP：%=D301塔底出料為：PP：%=丙烯：%=表33 D301物料平衡表物料名稱物料質(zhì)量（kg）總量（kg）輸入丙烯83040PP輸出丙烯（D301頂）83040PP（D301頂）丙烯（D301底）PP（D301底） F308布袋過(guò)濾器的物料衡算D301→F301 PP粉： 丙烯氣：T301→F301 丙烯： 2860kg PP粉： 進(jìn)料：則D301 丙烯：2860+= 〉→F301 T301 PP：+= F301T301D301丙烯+PP丙烯+PP回收T301丙烯D501丙烯+PP圖34 F301物料平衡圖%：%=357kg則從F301頂部出丙烯：=出料：F301頂部（T301）： F301底部（D501）：PP 丙烯357kg表34 F301物料平衡表物料名稱物料質(zhì)量（kg）總量（kg）輸入丙烯（D301）PP（D301）PP（T301）丙烯（T301）2860輸出丙烯（F301底部）357回收丙烯（F301頂部）PP（F301底部） T301循環(huán)丙烯洗滌塔的物料衡算T301的液位50%，體積11m179。在化工過(guò)程中，各種熱量之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系可以用熱平衡方程表示：∑Q=∑H出 ∑H進(jìn)其中 ∑Q設(shè)備或系統(tǒng)與外界環(huán)境交換熱量之和，通常包括熱損失，kJ；∑H出離開(kāi)設(shè)備或系統(tǒng)各股物料的焓之和，kJ； ∑H進(jìn)進(jìn)入設(shè)備或系統(tǒng)各股物料的焓之和，kJ； 計(jì)算依據(jù)丙烯聚合熱：表41 水的比熱℃20