【正文】 正常排放的可燃?xì)怏w和有毒廢氣燃燒，該系統(tǒng)的處理能力應(yīng)滿足裝置緊急停車物料的最大排放量；為確保安全，設(shè)有事故越限報(bào)警信號和安全儀表聯(lián)鎖裝置等；在裝置布置上，將防火區(qū)與非防火區(qū)遠(yuǎn)離，以免相互影響；裝置的下水道設(shè)有水封、隔油、透氣管等，防止可燃?xì)怏w存積和到處散發(fā)；電纜溝內(nèi)充填沙子，以防止烴類氣體積存于低洼處；為控制火源 ，在生產(chǎn)區(qū)盡量避免大量貯存易燃易爆物品，并嚴(yán)禁攜帶火種、煙火等物進(jìn)入防火區(qū)；在連續(xù)法裝置生產(chǎn)過程中，聚丙烯粉末不直接與空氣接觸，而用氮?dú)膺M(jìn)行粉末輸送，并在設(shè)計(jì)中考慮了消除靜電的措施；界區(qū)內(nèi)設(shè)有消防水與泡沫消防設(shè)施，操作人員或進(jìn)場參觀人員必須嚴(yán)格遵守各項(xiàng)安全技術(shù)規(guī)程。℃ ) 72℃ )= 汽蒸消耗蒸汽 300kg/t，則一小時(shí)消耗汽蒸用 m 蒸汽 =300kg/t 干燥鼓風(fēng)用氮?dú)?30m3/t，則一小時(shí)消耗汽蒸用 V 氮?dú)?=30m3/t 24 水的汽化熱為 540kcal/kg=干燥汽化水消耗熱量： Q= 電能消耗量， E=Q2 總 /860η ，其中 電熱裝置的電工效率 η 一般取 ~， Q2 總=477220kJ++10839906kJ++= E=Q2 總 /860η E=(860 )= CP 水 △ T 聚合反應(yīng)熱： Q3Ⅰ =m℃ )[17]，則 Q1Ⅰ =m CP 水 干燥造粒工序 產(chǎn)物 損耗： % (%)=經(jīng)過汽蒸工序產(chǎn)物帶出水 3%： 3%=閃蒸脫氣工序過程產(chǎn)物增量： % (1+%)=閃蒸工序產(chǎn)物帶出丙烯 2%： 2%=預(yù)聚合物約 %： %=主反應(yīng)器生產(chǎn)均聚聚丙烯： 假 設(shè)兩環(huán)管反應(yīng)器的聚合反應(yīng)速率相等時(shí)，生產(chǎn)能力之比（環(huán)管Ⅱ :環(huán)管Ⅰ）最高可達(dá) %[雙環(huán)管反應(yīng)器生產(chǎn)能力影響因素分析及措施 ]， 考慮實(shí)際情況， 本衡算設(shè)定 兩環(huán)管生產(chǎn)能力之比（環(huán)管Ⅱ :環(huán)管Ⅰ） 約為 58%； 環(huán)管Ⅱ中生成 的均聚聚丙烯： ()=環(huán)管Ⅰ中生成 的均聚聚丙烯： 20 丙烯的單程轉(zhuǎn)化率為 55%65%，本衡算設(shè)定 55%， 預(yù)聚合反應(yīng)器的漿液濃度為 %，主 反應(yīng)器 漿液濃度 55%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 丙烯 循環(huán)量 ： (155%)/55%=由主反應(yīng)器漿液濃度 mPP/(mPP+mC3)=55%（忽略氫氣和雜質(zhì)的影響）得： 輸出 環(huán)管Ⅱ 的漿液 中含丙烯 單體的量： (155%)/55%=輸出環(huán)管Ⅰ的漿液中含丙烯單體的量： (155%)/55%=輸出預(yù)聚合反應(yīng)器的漿液中含丙烯單體的量： (%)/%= 已知 各反應(yīng)環(huán)節(jié)中氫氣消耗量與丙烯的添加量成一定的正比關(guān)系 ，由質(zhì)量守恒得均聚物聚合工段物料衡算圖 : 圖表 2 物料衡算圖 原料消耗定額以生產(chǎn) 1t 聚丙烯粉料計(jì)，見下表 表格 8 原料消耗定額 原料 消耗質(zhì)量比 消耗量 kg/h 催化劑 氫氣 丙烯 氫氣 丙烯 氫氣 丙烯 丙烯 聚丙烯 雜質(zhì) 1 丙烯 聚丙烯 雜質(zhì) 1 丙烯 聚丙烯 雜質(zhì) 1 預(yù)聚合 環(huán)管Ⅰ 環(huán)管Ⅱ 單位： kg/h 21 催化劑 /kg ~ 氫氣 /m3 ~2 丙烯單體 /t 能量衡算 綜合 考慮 產(chǎn)品的生產(chǎn)階段， 按照能量衡算的整體思路與方法， 把整個(gè) 聚丙烯 生產(chǎn)項(xiàng)目分為 多 個(gè)獨(dú)立衡算的子系統(tǒng) 。所以 ， 熔融指數(shù)是 每批 聚丙烯 產(chǎn)品 生產(chǎn)過程中必測的項(xiàng)目指數(shù)， 也是聚丙烯加工工藝的重要參考指標(biāo)。 15 第四章 總體 方案 及工藝?yán)碚? 生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品要求 根據(jù)國內(nèi)聚丙烯市場的供需情況，考慮 省內(nèi) 現(xiàn)有的丙烯原料情況，本項(xiàng)目 擬先 建設(shè)規(guī)模為均聚聚丙烯 180000 噸 /年 的聚丙烯項(xiàng)目，氣相共聚工程有待后期擴(kuò)能擴(kuò)產(chǎn)。 從第二環(huán)管反應(yīng)器底部連續(xù)排出漿液進(jìn)入閃蒸加熱管線，用蒸汽加熱以保證隨漿液排出的液相單體全部氣化，然后將氣態(tài)和固態(tài)的物料送到旋風(fēng)分離器式閃蒸罐，在約 壓力下將未反應(yīng)的丙烯閃蒸出去而與聚合物 分離。 14 預(yù)聚合反應(yīng)器是一個(gè)小的環(huán)管反應(yīng)器，配制好的催化劑絡(luò)合物與丙烯液體混合進(jìn)入預(yù)聚合環(huán)管反應(yīng)器，在聚合 溫度 20℃、壓力 下，停留約 4min，催化劑被生成的少量聚丙烯包裹，以提高催化劑顆粒的機(jī)械強(qiáng)度，避免在主反應(yīng)階段因高強(qiáng)度聚合反應(yīng)而使催化劑顆粒破碎。 工藝過程 Spheripol工藝過程分多個(gè)工序，包括原料精制及催化劑制備系統(tǒng)、預(yù)聚合及液 相本體反應(yīng)系統(tǒng)、氣相共聚反應(yīng)系統(tǒng)、聚合物閃蒸脫氣及單體回收、聚合物汽蒸干燥、擠壓造粒等工序 [14]。如要將脫氣倉排放的低壓尾氣中的烴類分離回收，需要采用復(fù)雜的膜分離技術(shù)，且不能完全分離，而送火炬燒掉則增加單體的消耗。這樣就為采用密相流化床反應(yīng)器創(chuàng)造了極有利的條件，從而可以縮小反應(yīng)器的體積，不需要在稀相流化床反應(yīng)器上留有很 大的氣 — 固分離空間，因而不但降低造價(jià)，節(jié)省能耗，同時(shí)也減少了掛壁的機(jī)會。 多相（抗沖）共聚物采用氣相法生產(chǎn)是各個(gè)工藝技術(shù)普遍的選擇： ①多相共聚反應(yīng)是在均聚反應(yīng)后進(jìn)行，聚合物顆粒來自均聚反應(yīng)器，在多相共聚反應(yīng)器中不再有催化劑組分的分布問題。 ②具有很高的時(shí) — 空產(chǎn)率（可達(dá) 400ksPP/h對于大規(guī)模生產(chǎn)裝置，各種工藝技術(shù)的水平趨于漸進(jìn)，有數(shù)據(jù)顯示，投資單條裝置規(guī)模為 20 萬 t/a 的聚合生產(chǎn)線及造粒生產(chǎn)線 ， Spheripol 工藝在上述工藝中的總現(xiàn)金成本最低，較前四種主要工藝技術(shù)界區(qū)內(nèi)投資最大相差 %，而生產(chǎn)成本僅相差 %，這也表明主流聚丙烯工藝技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性非常接近，無論再投資、消耗定額和主要產(chǎn)品的性能等方面的區(qū)別并不顯著。1~5mm的性能接近造粒料的球形聚丙烯顆粒由于高效催化劑和 Spheripol 工藝的結(jié)合基本上實(shí)現(xiàn)了聚丙烯“三高、四無”，即 :催化劑高效、高選擇性、產(chǎn)品高等規(guī)度；無脫灰、無脫無規(guī)、無溶劑、無造粒。 — 氣相法組合工藝簡介 本體 — 氣相法組合工藝是 80 年代初，隨著第三、四代載體 (HYHS)高活性 /高立體選擇性 TI 系聚丙烯催化劑（日本 三井 油化 商品名 TK，海蒙特公司的為 FT4S/GF2A）的研制成功 后 ，海蒙特公司開發(fā)出采用環(huán)管反應(yīng)器 生產(chǎn)均聚物 具有劃時(shí)代意義的本體法新工藝 —— Spheripol工 藝，三井油化公司開發(fā)出采用釜式反應(yīng)器的本體法工藝 —— Hypol工藝。 ③安全性好，開停車方 便。 1969 年，德國 BASF 公司首先開發(fā)出采用立式攪拌床氣體聚合反應(yīng)器的 Novolen 工藝，實(shí)現(xiàn)了氣相法聚丙烯生產(chǎn)工業(yè)化，由于高效催化劑的開發(fā)，氣相法工藝自 70 年代后期以來發(fā)展速度很快，被認(rèn)為是最有潛力的工藝 ， 該工藝的快速增加正挑戰(zhàn)居世界第一位的 Spheripol 工藝（本體 氣相法組合工藝）。該法采用三氯化鈦和烷基鋁為主要成分的催化劑體系 ,以對催化劑呈惰性的 C5~C7 烴類為溶劑 ， 在溫度為 50~80℃、壓力為 1MPa 左右的 工藝條件下進(jìn)行丙烯聚合。 聚丙烯生產(chǎn)工藝的研究進(jìn)展 聚丙烯的生產(chǎn)工藝主要有 溶液法、 淤漿法、液相本體法 、 氣相法 和 本體 氣相法組合工藝 5 大類。 建議在“十二五”期間，應(yīng)重點(diǎn)加快催化劑、生產(chǎn)工藝、設(shè)備等技術(shù)開發(fā)；調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)；淘汰 或 更新 落后產(chǎn)能，提高行業(yè)整體規(guī)模等 [23]。 我國聚 丙烯的工業(yè)生產(chǎn)始于 20 世紀(jì) 70 年代，經(jīng)過 30 多年的發(fā)展，目前已經(jīng)基本上形成了溶劑法、液相本體 氣相法、氣相法以及我國自主研發(fā)的間歇式液相本體法等多種生產(chǎn)工藝并舉，大中小型生產(chǎn)規(guī)模共存的生產(chǎn)格局。我國 PP 產(chǎn)品 廣泛應(yīng)用于包裝、電子與家用電器、汽車、纖維、建筑管材等領(lǐng)域。 預(yù)計(jì)今后幾年 ， 全球 PP的生產(chǎn)能力將 以年均約 %的速度增長 ， 到 20xx 年總生產(chǎn)能力將達(dá)到約 6 萬 t。產(chǎn)品主要用于生產(chǎn)注塑制品、纖維以及薄膜等，其中薄膜對聚丙烯的需求量約占世界總消費(fèi)量的 %，纖維約占 %，吹塑制品約占 %，注塑制品約占 %，擠出制品約占 %，其他方面約占 %[23]。 衡算原則 本設(shè)計(jì)以物料衡算和能量衡算為設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 3 目 錄 學(xué)生承諾書 ................................................................ 1 前言 ...................................................................... 1 第一章 設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)依據(jù) .................................................... 2 設(shè)計(jì)原則 ............................................................... 2 衡算原則 ............................................................... 2 能量守恒計(jì)算依據(jù) ..................................................... 2 第二章 文獻(xiàn)綜述 .......................................................... 3 聚丙烯工業(yè)概述 ......................................................... 3 國內(nèi)外聚丙烯的供求現(xiàn)狀 ................................................. 3 國外消費(fèi)現(xiàn)狀 ......................................................... 3 國外生產(chǎn)現(xiàn)狀 ......................................................... 3 國內(nèi)消費(fèi)現(xiàn)狀 ......................................................... 4 國內(nèi)生產(chǎn)現(xiàn)狀 ......................................................... 5 聚丙烯的分類 ........................................................... 5 聚丙烯生產(chǎn)工藝的研究進(jìn)展 ............................................... 6 溶液法工藝簡介 ....................................................... 6 淤漿法工藝簡介 ....................................................... 6 本體法工藝簡介 ....................................................... 7 氣相法工藝簡介 ....................................................... 7 氣相法工藝特點(diǎn) ............................................................ 7 本體 — 氣相法組合工藝簡介 ............................................. 8 生產(chǎn)工藝的選擇 ......................................................... 9 第三章 Spheripol 工藝 .................................................... 10 工藝特性介紹 .......................................................... 10 液相環(huán)管反應(yīng)器 ...................................................... 10 氣相密相流化床 ...................................................... 11 輔助工程系統(tǒng) ........................................................ 12 工藝的綜合優(yōu)勢 ............................................. 12 工藝過程 .............................................................. 12 4 原料精制及催化劑制備系統(tǒng) ............................................ 13 預(yù)聚合和液相反應(yīng)系統(tǒng) ...............................................