【正文】 40 凍水循環(huán)系統(tǒng)來撤除。 圖 32 R201 熱量平衡圖 表 34 R201 物料平衡表 物料名稱 物料質(zhì)量（ Kg/h） 總量（ Kg/h） 輸入 聚丙烯 丙烯（自 R200） 丙烯（自 D302） 輸出 聚丙烯 丙烯 R201 進(jìn)料 丙 烯 原 料（ 10℃ ） +料漿（ 20℃ ） 冷凍水（ 10℃ ） 循環(huán)水（ 30℃） 熱 損 失10％ 出料（ 70℃ ） 河南 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 42 表 35 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 數(shù)據(jù) 料漿進(jìn)口溫度 ／℃ t1=20 物料出口溫度 ／℃ t1180。℃ Cc3= 催化劑比熱 ／ kJ／ kg (Cw △ tw) =247。 K） Hc3＝ [（ 365－ T）247。 2＝ ／ mol 2＝ ／ mol＝ 247。 ＝ ／ kg K C2c3＝ J／ mol℃ Cp= 水的比熱 ／ kJ／ kg℃ Cw= 在聚合反應(yīng)器 R201 內(nèi)生成的聚丙烯為 ，則產(chǎn)生的聚合熱為： Q= = 千卡 ／小時(shí) =2634737207500kJ／ h 聚合過程中產(chǎn)生的聚合熱一部分用來維持反應(yīng)溫度，多余熱量則由冷凍水循環(huán)系統(tǒng)來撤除。=30 聚丙烯比熱 ／ kJ／ kg (Cw △ tw)= 247?！? Cc= 丙烯比熱 ／ kJ／ kg 圖 31 R200 熱平衡圖 表 31 R200 物料平衡表 物料名稱 物料質(zhì)量（ Kg/h） 總量（ Kg/h） 輸入 催化劑 丙烯原料 輸出 催化劑 聚丙烯 丙烯 R200 丙烯（ 10℃ ）+ 催 化 劑（ ℃ ） 進(jìn)料 出料（ 20℃ ） 冷凍水（ 0℃ ） 循環(huán)水（ 15℃ ） 熱 損 失10％ 河南 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 表 32 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 數(shù)據(jù) 丙烯進(jìn)料溫度 ／ ℃ t1=10 催化劑進(jìn)料溫度 ／ ℃ t2= 漿液出料溫度 ／ ℃ t3=20 夾套水進(jìn)口溫度 ／ ℃ t1180。 故本次設(shè)計(jì)是合理的 表 27 擠壓造粒單元物料平衡表 物料 名稱 物料質(zhì)量（ t/h） 總量（ t/h） 輸入 聚丙烯 輸出 損耗聚丙烯 產(chǎn)品 擠壓造粒單元 聚丙烯 損失聚丙烯 產(chǎn)品 河南 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 總物料平衡表 表 28 總物料平衡表 設(shè)計(jì)單元 總物料輸入（ t/h） 總物料輸出（ t/h） 保安精制 T701 預(yù)聚合 R200 300602594 液相本體聚合 R201 閃蒸罐 D301 汽蒸罐 D501 干燥塔 D502 擠壓造粒 第 3 章 熱量衡算 熱量衡算的依據(jù)是能量守恒定律。 560＝ 179。 主要設(shè)備物料衡算 CO 汽提塔 T701 物料衡算 圖 21 T701 物料平衡圖 進(jìn)料： ％的丙烯 損失丙烯： ％ = 雜質(zhì)： ％ =出料精丙烯 ： = 表 21 T701 物料平衡表 物料名稱 物料質(zhì)量（ t/h） 總量 （ t/h） 輸入 ％粗丙烯 輸出 損失丙烯 雜質(zhì) 精丙烯 T701 ％粗丙烯 雜質(zhì) 精丙烯 損失丙烯 河南 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 預(yù)聚合反應(yīng)器 R200 物料衡算 此工段操作條件為 [10]：溫度： 20℃ 壓力： 停留時(shí)間：約 4 分鐘 圖 22 R200 物料平衡圖 進(jìn)料：丙烯原料進(jìn)料 流量 2700～ 3300Kg/h[8]，取 3000Kg/h 主催化劑： 總催化劑： 小環(huán)管聚合率為 4～ 6％，取 5％ 則預(yù)聚時(shí)生成 PP： 3000 5％ =150Kg/h 未反應(yīng)的丙烯為： 3000150=2850Kg/h 表 22 R200 物料平衡表 物料名稱 物料質(zhì)量（ Kg/h） 總量（ Kg/h） 輸入 催化劑 丙烯原料 輸出 催化劑 聚丙烯 丙烯 預(yù)聚合 R200 催化劑 丙烯原料 催化劑 丙烯 聚丙烯 河南 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 20℃時(shí)丙烯的密度為： 400～ 700Kg/m3,取 600 Kg/m3 停留時(shí)間約 4 分鐘 則預(yù)聚反應(yīng)器 R200 的體積為： V=（ 3000247。 = g/h Donor 用量 ： 247。（ ％） = t/h 需要 100％ 丙烯 ： = t/h 按轉(zhuǎn)化率 56％ ，則需要 100％ 丙烯進(jìn)料量為： 247。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(jìn)入一個(gè)裝置的全部物料質(zhì)量等于離開這個(gè)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。加熱的氮?dú)怙柡蜐穸群艽?，它可以與聚合物進(jìn)行物質(zhì)交換，帶走其中的水分。這 對保證產(chǎn)品質(zhì)量具有一定的意義。 低壓丙烯洗滌系統(tǒng) 該系統(tǒng)的目的是洗去丙烯氣中所攜帶的三乙基鋁。 低壓脫氣 為了將經(jīng)高壓閃蒸后的物料中的丙烯進(jìn)一步脫除，設(shè)置了低壓脫氣部分，經(jīng)過這部分處理后，粉末中丙烯含量將大大降低。由于以 MgCL2 為載體的 TICL4 催化劑，在溫度升高時(shí)會爆裂，因此 河南 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 不能直接將其加入到 R200 中，要先在較低溫度下進(jìn)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。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。 經(jīng)預(yù)精制后的丙烯，其規(guī)格為： 丙烯 %(min) 丙烷 平衡 不凝組分 (H2， N2， CH4) 100PPM(max) 乙烷 200PPM(max) 氧 10PPM(max) CO 5PPM(max) CO2 10PPM(max) COS (max) 總硫 10PPM(wt)(max) 水 10PPM(wt)(max) 丙烯保安精制 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?yàn)楸┲械?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。D003B 備用。 氣分來的丙烯進(jìn)入固堿塔（ T001A/B），正常操作時(shí)，一臺使用，一臺備用。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)置了加熱器 E101，當(dāng) D106 溫度要維持 70℃ 時(shí)，用蒸汽將由泵 P106打循環(huán)的夾套水加熱；當(dāng)需要冷卻時(shí)，就關(guān)低壓蒸汽，向循環(huán)中加入冷凍水 河南 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 實(shí)現(xiàn)降溫，加壓 N2 在 HV133 打開后可使 D106 中的壓力達(dá)到 10Kg/cm3，該壓力也是下游 D108 中充填需要的壓力。加料時(shí) D106 溫度應(yīng)保持在 70℃ ，這時(shí)催化劑分散效果最佳。 D106 中油脂加料結(jié)束后，啟動螺帶式攪拌器 A106 攪拌。 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(shí)用 Z110 對 D105 鼓泡，以帶走氧氣和水分。 Donor 由 D110 底部抽出，經(jīng)過 F104A/B 過濾掉大于 10um的顆粒，由計(jì)量泵 P104A/B 送到 D201 中。 TEAL 從 D101 底部抽出，經(jīng)過濾器 F101，由計(jì)量罐 P101A/B 送到催化劑預(yù)接觸罐 D201。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)。這一發(fā)現(xiàn)不僅具有很高的科學(xué)價(jià)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。 第五代催化劑 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。 第四代催化劑 在給電子體方面研究工作的進(jìn)展，促使 80 年代初超高活性第三代催化劑的開發(fā)成功。聚合時(shí)，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。 第三代催化劑 采用將鈦化合物載負(fù)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(shí)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(shí)效果不 理想。 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(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(jīng)鋁還原和活化的）。該催 河南 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 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%。 從 1954 年 Natta 發(fā)明四氯化鈦，后來改用結(jié)晶三氯化鈦?zhàn)髦鞔呋瘎寐却榛X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(jìn)行。 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)。 在電氣用品方面，改性 PP 可用于制電視機(jī)、收錄機(jī)外殼及洗衣機(jī)內(nèi)桶，還可用作電線、電纜和其他電器絕緣材料。 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(yùn)輸、民用塑料制品等各個(gè)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。 ②流程簡單，設(shè)備少，投資省，動力消耗及生產(chǎn)成本低。 工藝條件： T=160～ 250℃ 氣相本體法 工藝特點(diǎn)：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(jìn)行氣相本體聚合。 ③以離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。 94 年我國 PP 產(chǎn)量接近 86 萬噸，進(jìn)口 81 萬噸， 95 年國產(chǎn)和進(jìn)口都超高 100 萬噸。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(dú)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。 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。 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 TiCl3R2O(正丁醚 )Al(C2H5)2Cl 催化劑。該公司于 1983 河南 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 年 11 月與美國 Hercules 公司合營，改稱 Himont（海蒙特）公司。 70 年代后， Phillips（菲利浦）石油公司首用環(huán)管式反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)了液相本體法PP 生產(chǎn)工業(yè)化。 1958～ 1962 年，德、美、法、日等國先后都實(shí)現(xiàn)了 PP 工業(yè)化生產(chǎn)。 1953 年，德國 Zigle（齊格勒）發(fā)明用 TiCl4金屬烷基 化合物作催化劑，以乙烯為原料進(jìn)行聚合得到聚乙烯。 PP 在光、紫外線、熱、氧存在的條件下會發(fā)生老化現(xiàn)象，使其變質(zhì)，失去原有的性質(zhì)。 聚丙烯的化學(xué)性質(zhì) 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)定性也好，在 100℃下，無機(jī)酸、堿、鹽溶液除具有強(qiáng)氧化性者外，其余對PP 幾乎都無破壞作用。 ③ 密度小 PP相對密度為 ～ ，是所有樹脂中最輕的。 廢渣 .............................................. 66 參考文獻(xiàn) ................................................................................................. 66 致 謝 ...................................................................................................