【正文】 設(shè)計(jì)范圍及深度 (1)設(shè)計(jì)范圍 本設(shè)計(jì)包括聚合 ,精制 ,干燥工段的設(shè)計(jì)。 生產(chǎn)方式 生產(chǎn)方式為連續(xù)自動化生產(chǎn)。 生產(chǎn)制度 開工時(shí)間每年 8000 小時(shí) ,采用連續(xù)自動化生產(chǎn) ,五班三運(yùn)轉(zhuǎn)。 工藝參數(shù)的選擇 (1)反應(yīng)器 (K201A/B/C) T=71℃ ， P=，停留時(shí)間： 4～ 5 小時(shí) 裝料系數(shù) ，漿料濃度 36% (2)反應(yīng)器夾套水 冷卻器及內(nèi)冷管冷卻器 反應(yīng)器循環(huán)用冷卻水 入口溫度： 35℃ 出口溫度： 60℃ (3)閃蒸罐 (R204) 頂部溫度 34℃ 壓力 底部溫度 71℃ 壓力 (4)己烷預(yù)熱器 (E204) 94℃ (5)吸入分離罐 (R206) 壓力 (6)中間罐 (R205) 溫度： 71℃ 液位 30% SL： 36% (7)離心機(jī) ( MS301C/D) 溫度： 40℃ 濾餅干基濕含量： 25% (8) 閃蒸干燥器 (MD301) 熱氮?dú)膺M(jìn)口溫度： 124℃ 入口壓力： 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 熱氮?dú)獬隹跍囟龋?110℃ 出口壓力： 工藝流程特點(diǎn) (1)本工藝使用高活性定向的三組分催化劑，有單獨(dú)的一套催化劑制備系統(tǒng)； (2)生產(chǎn)均聚物采用兩釜并聯(lián)操作，生產(chǎn)封端共聚物采用 A/B 兩釜并聯(lián)與 C釜串聯(lián)操作； (3)分離過程采用先進(jìn)的臥式雙鼓離心機(jī)，分離效果好，可使濾餅含濕率達(dá)20%； (4)采用兩級干燥即氣流干燥和流化床干燥器，使物料干燥充分； (5)聚合釜 散熱采用夾套和內(nèi)冷管兩種， 其中 40%的 散熱 由 夾套 完成 ， 60%由 內(nèi)冷管 完成 ； (6)副產(chǎn)品無規(guī)聚丙烯 可以回收再利用， 降低了生產(chǎn)成本； (7)聚合干燥階段采用微機(jī)控制，減少了工人的勞動強(qiáng)度，提高了工業(yè)的自動化水平，精 確 度 也得到了很大的提 高。 共聚合加入的乙烯量很少，產(chǎn)品中乙烯量只有 %～ %（ WT）。 由于無規(guī)聚丙烯溶解在己烷中，則用離心分離將等規(guī)聚合物和己烷 無規(guī)聚合物分離出來，從離心機(jī)出來的母液送至己烷回收，為了防止氧化，聚合物濾餅用熱氮?dú)膺M(jìn)行閃蒸和流化兩級干燥而得到純凈干燥的聚合物粉末。 (2)主催化劑 TK 的配制 主催化劑通過加料設(shè)施直接由 R257 加入預(yù)先注入己烷的預(yù)聚合釜 K251，兩種已稀釋的助催化劑定量的用泵打入預(yù)聚合釜，攪拌均勻并降至低溫（ T 15℃ ）定量加入新鮮的丙烯進(jìn)行預(yù)聚合反應(yīng)，反應(yīng)在低溫下進(jìn)行。 均聚物聚合：反應(yīng)器 K201A/B/C 并聯(lián)，兩釜操作。 從反應(yīng)器循環(huán)泵 P207A/B 來的循環(huán)丙烯經(jīng)過過濾器返回 K201，其流量由與循環(huán)罐 R207 上的 LIC 串級調(diào)節(jié)的 FRC 控制。反應(yīng)器夾套水循環(huán)泵 P202 從反應(yīng)器水罐R203 中抽出，經(jīng)反應(yīng)器夾套水冷卻器 E202，冷卻水出口溫度用 TIC控制在 35℃ 。脫鹽水需要是手動補(bǔ)充至R203 內(nèi)。來自己烷蒸發(fā)器 E204 的熱己烷氣體（ 94℃ ）從底部進(jìn)入 R204 內(nèi)，其流量用 R204 頂部出口氣體的 FRC 控制，使出口氣體維持在 34℃ ，進(jìn)入 E204 的己烷速率用 E204 的 LIC 控制， E204 內(nèi)己烷用低壓蒸氣加熱氣化，進(jìn)入 E204 內(nèi)低壓蒸氣的流量由蒸出的己烷蒸 氣的 PIC 調(diào)節(jié)使己烷蒸氣保持 ；從P112A/B 來的己烷經(jīng)己烷過濾器后噴入 R204 頂部，其流量用 FIC 控制以維持漿料濃度恒定并除去閃蒸器中帶走的聚合物。 離心分離 離心機(jī)進(jìn)料罐中的聚合物漿液通過進(jìn)料泵少量經(jīng)一回路返回罐頂，其余進(jìn)沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 入離心機(jī)。由此在液面控制下將它泵送至廢己烷罐。 聚合物在閃蒸干燥器內(nèi)的停留時(shí)間為 ，出干燥器的溫度為 70℃ ，干基濕含量為 %，聚合物粉末進(jìn)入第一袋式過濾器中，氣體由引風(fēng)機(jī)經(jīng)兩極冷卻器冷卻至 40℃ ，進(jìn)入氣液分離罐 R303 中，液體己烷被送至廢己烷罐，混合氣體則作為干燥氣體循環(huán)使用；袋式過濾器中的聚合物粉末則通過星型下料器進(jìn)入流化床干燥器內(nèi)。熱盤管還可防止騰泳，起擋風(fēng)板作用。 Qs(2)(6)聚合釜HATOFTKCWPR HEQ cR出料分離系統(tǒng)CW(1) (5)(4) (3)物料及熱量衡算圖 41 (1)新鮮丙烯進(jìn)料量 IPP= 1 A PP H E1 ? ? ??生 產(chǎn) 能 力 （ 產(chǎn) 品 中 百 分 含 量 產(chǎn) 品 中 百 分 含 量 ）開 工 時(shí) 間 （ 損 失 率 ） = ? ? ? ? ?????? ? %%% 7 APP= ? ? ? ? %% %% ??????IP Pkg/h PP= ? ? % ??IP Pkg/h IPP—等規(guī)聚丙烯 PR新鮮丙烯進(jìn)料量 PR= ?? 單耗開工時(shí)間生產(chǎn)能力 3 ?? 1030=新鮮丙烷進(jìn)料量 PA=PR? （ 1純度） =（ ） =新鮮純丙烯進(jìn)料量 PR純 =PRPA=－ ＝ (2)循環(huán)液及各組分量 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 進(jìn)入聚合釜的總丙烯量 PR總 =單?PP = % ＝ kg/h 循環(huán)丙烯 RPR = PR總 PR純 == kg/h R= PRPRR ? = % = kg/h RHE =R HE? = ? %=RPA =R PA? = ? %=(3)催化劑及各組分量 TK=PP/16400=因?yàn)?TK: AT: OF=1:: AT=TK=＝ OF=TK=＝ kg/h 隨 TK 帶入預(yù)聚物 PPcat PPcat =TK=? =PP總 = PP cat +PP=+=HEcat = )PPATOFTK( PPATOFTKc a tc a t ??????? = )( ??????? =(4)氫氣加入量 H2 =PR10 4? =104? = kg/h (5)新鮮己烷進(jìn)料量 HE= H2RPRCat 懸浮液 = － （ ++++） = (6)聚合釜出料及組成 出料漿液： SL= PP總 = = kg/h 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 出料丙烯量 = RPR +PR純 PP=+－ = kg/h 出料丙烷量 = RPA +PA=+=出料己烷量 = RHE +HE+ HEcat =++=出料聚丙烯 =TK、 AT、 OF 不變 聚合釜出料成分見表 41。 表 44 閃蒸器及吸入分離罐的物料組成 組成 閃蒸器（ %wt） 吸入分離罐（ %wt） 氣相 液相 氣相 液相 PA PR HE (2)計(jì)算項(xiàng)目 ① 閃蒸器氣 液相流量 V1， L1 及噴淋己烷量 S1 ② 氣提己烷用量 W1 ③ 吸入分離罐的氣液相流量 V2 ， L2 及噴淋己烷量 S2 ④ 中間罐出料量及組成（列表） ⑤ 尾氣流量 G 及組成 (3)計(jì)算 計(jì)算基準(zhǔn)：物料以㎏ /h 計(jì) 相態(tài)基準(zhǔn) 為液態(tài) 溫度基準(zhǔn)為 0℃ 物料焓值見表 45。1 = L1 PP總 F39。 =F PP總 == kg/h S1 = PP 總 40? =? ? 310? = kg/h +W1 = V1 +L39。1 ? 139。F+ H1S+ H1W= H1V+ H39。1 （ ? 39。1 （ %49+%120+%102） = L39。1 + PP 總 =+= L39。1LPA =%= L39。HE1 = L39。1 + L2 L39。1 = = L2 中各組分 L PA2 = L2 ? 2LPA =%= L PR2 = L2 ? 2LPR =%= L HE2 = L2 ? 2LHE =%= 對 R206 列物料平衡方程 V1 + S2 = V2+ L2 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 + S2 = V2+ 對 R206 列己烷平衡方程 V1 ? 1VHE + S2 =% V2+ L2 ? 2LHE + S2 = V2+ 由上得： V2= S2 = V2中各組分為 V PA2 = V2 ? 2VPA = %= V PR2 = V2 ? 2VPR = %= V HE2 = V2 ? 2VHE = %= ④ 中間罐出料量及組成 L3 =L39。 表 47 離心機(jī)的物料平衡表 組分 進(jìn)料 出料 F1 F3 F2 F4 PA PR HE 1920 IPP APP 合計(jì) 1920 核算 閃蒸干燥器的物料衡算 (1)計(jì)算依據(jù) ① 進(jìn)料及組成 ② 進(jìn)料溫度： 40℃ ，干基濕含量： 25% ③ 出料溫度： 70℃ ，干基濕含量： % ④ 干燥介質(zhì)為氮?dú)夂图和榈幕旌衔? 入口溫度： 140℃ ，壓力： （表壓） 出口溫度： 90℃ ， 壓力： （表壓） ⑤ 脈沖氮?dú)膺M(jìn)料量 ： 70 ㎏ /h ⑥ 氣液分離罐中冷凝液中含粉末： % 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 罐中壓力： 溫度： 40℃ ⑦ 機(jī)械損失為進(jìn)入物料的 % ⑧ 粉末的臨界濕含量： 4%（干基） ⑨ 粉末的平衡濕含量： %～ %(干基 ) ⑩ 干燥器熱損失： 5% (2)計(jì)算項(xiàng)目 ① 物料出干燥器的流量及組成 ② 干燥介質(zhì)的用量及出口干基濕含量 ③ 干燥介質(zhì)出干燥器的露點(diǎn)溫度 ④ 干燥廢氣排放量及組成 ⑤ E302 的熱負(fù)荷 (3)計(jì)算 計(jì)算基準(zhǔn)：物料基準(zhǔn)㎏ /h 相態(tài)基準(zhǔn)為液態(tài) 溫度基準(zhǔn)為 0℃ 閃蒸干燥 器物料衡算見示意圖 44。 10℃ 3MPaN 2 =30kg/hL SX 2 = %110℃H 1Q 1 =75℃X 1 = %124℃ 7MPa 流化床干燥器物料衡算示意圖 45 ① 干燥介質(zhì)入口干基濕含量 入口干基濕含量： X1 = ㎏ HE/㎏絕干物料 出口干基濕含量 ： X2 = ㎏ HE/㎏絕干物料 在 R303 中溫度為 10℃ ，可以推知此時(shí)己烷的露點(diǎn)溫度： Td =10℃ 查圖，得 P 0HE =9866Pa YHE = 9866?= Y2N=1 YHE = XHE = ??? ?= X2N= 1－ XHE ＝ H1 = 2NHEXX = 脫己烷量為： WHE =G0 （ X1 X2 ） =（ ） = ㎏ /h 粉末中含己烷量： W 粉末HE = G0 X 2 =? = ㎏ /h ② 干燥介質(zhì)用量及水蒸氣用量 己烷及氮?dú)獾撵手狄姳?49。 表 410 流化床干燥器物料平衡表 輸入 輸出 (1) (4) (3) (13) HE N2 PP 合計(jì) 核算 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 第 5 章 聚合釜 設(shè)備計(jì)算 設(shè)計(jì)依據(jù) (1)物料衡算（見表 41） (2)熱量衡算（見表 43） 計(jì)算項(xiàng)目 (1)聚合釜的體積 (2)確定夾道尺寸 (3)攪拌器設(shè)計(jì) 計(jì)算 （ 1）聚合釜的體積 出聚合釜的漿料流量 G= ㎏ /h 漿料密度 sl? =690kg/ 3m 漿料的體積流量 SLV=G/? = 3m /h 取停留時(shí)間為 5h RV