【正文】 . 14 閃蒸脫氣 ............................................................ 14 氣相共聚反應(yīng)系統(tǒng) .................................................... 14 干燥擠壓造粒系統(tǒng) .................................................... 14 第四章 總體方案及工藝?yán)碚? ............................................... 15 生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品要求 .................................................... 15 生產(chǎn)規(guī)模 ............................................................ 15 產(chǎn)品牌號(hào)及指標(biāo) ...................................................... 15 反應(yīng)機(jī)理 .............................................................. 15 熔融指數(shù)（ MI）對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的控制 ........................................ 17 第五章 設(shè)計(jì)計(jì)算 ......................................................... 17 丙烯的物化性質(zhì) ...................................................... 17 原料規(guī)格 ............................................................ 17 物料衡算 .............................................................. 19 計(jì)算基準(zhǔn) ............................................................ 19 工藝衡算 ............................................................ 19 均聚物物料衡算圖 .................................................... 20 原料消耗定額 ........................................................ 20 能量衡算 .............................................................. 21 總體思路 ............................................................ 21 計(jì)算基準(zhǔn) ............................................................ 21 預(yù)聚合工序的能量衡算 ................................................ 21 環(huán) 管Ⅰ聚合工序衡算 .................................................. 22 環(huán)管Ⅱ聚合工序衡算 .................................................. 23 閃蒸體系衡算 ........................................................ 23 公用工程衡算 ........................................................ 23 設(shè)備選型 .............................................................. 24 設(shè)備選型基準(zhǔn) ........................................................ 24 環(huán)管反應(yīng)器設(shè)計(jì) ...................................................... 24 5 設(shè)備一覽表 .......................................................... 24 第六章 生產(chǎn)安全及環(huán)境保護(hù) ............................................... 25 安全要求 .............................................................. 25 環(huán)境保護(hù) .............................................................. 25 三廢治理 ............................................................ 26 噪聲控制 ............................................................ 26 第七章 總結(jié)與展望 ....................................................... 26 總結(jié) .................................................................. 26 展望 .................................................................. 27 參考文 獻(xiàn) ................................................................. 28 英文摘 要 ................................................................. 29 附錄 ..................................................................... 30 致 謝 ..................................................................... 31 1 前言 聚丙烯 (Polypropylene， PP)是 一種以丙烯為主單體、乙烯為次單體，在氫氣調(diào)節(jié)下聚合而成的合成樹脂，是一種無毒、無臭、無味的高結(jié)晶聚合物，它與聚乙烯 (PE)、聚氯乙烯 (PVC)、聚苯乙烯 (PS)、 丙烯腈 苯乙烯 丁二烯共聚物 (ABS)并稱為目前 世界上 五大通用合成樹脂 。 仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 年產(chǎn) 18萬噸聚丙烯生產(chǎn)線設(shè)計(jì) 1 學(xué)生承諾書 本人聲明所呈交的學(xué)位 論文 《年產(chǎn) 18 萬噸聚丙烯生產(chǎn)線設(shè)計(jì)》 是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及 設(shè)計(jì)成果 。最后，用收 集的工藝參數(shù)科學(xué)地進(jìn)行工藝物料衡算、能量衡算、主要生產(chǎn)設(shè)備選型、制定生產(chǎn)安全和環(huán)境保護(hù)的規(guī)條、繪制出帶控制點(diǎn)的工藝流程圖。 2 第一章 設(shè)計(jì) 的基礎(chǔ) 依據(jù) 設(shè)計(jì)原則 化工設(shè)計(jì)大體根據(jù)《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》進(jìn)行相關(guān)的專業(yè)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過程遵循以下設(shè)計(jì)原則： ①符合國家的經(jīng)濟(jì)政策和技術(shù)政策，合理運(yùn)用國家的財(cái)富和資源； ② 設(shè)定合理的產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量指標(biāo)； ③選擇先進(jìn)可靠的 工藝 技術(shù) ， 同時(shí)兼顧 經(jīng)濟(jì)合理 性 ； ④保證生產(chǎn)安全，堤防各種明顯或潛在的危險(xiǎn)； ⑤符合國家和各級(jí)地方政府制定的環(huán)境保護(hù)法規(guī)，對(duì)排放的三 廢進(jìn)行處理。 其中亞洲、北美和西歐地區(qū)是最主要的消費(fèi) 及生產(chǎn) 國家和地區(qū)， 20xx 年這 3 個(gè)地區(qū)的消費(fèi)量合計(jì)達(dá)到約 萬 t，約占世界總消費(fèi)量的 %，同比增長(zhǎng)約 %，其中北美地區(qū)的消費(fèi)量約占總消費(fèi)量的 %，西歐地區(qū)約占 %，亞洲地區(qū)約占 %。其中巴塞爾 公司是目前全球最大的 PP 生產(chǎn)商 ， 20xx年生產(chǎn)能力達(dá)到 萬 t/a， 約占全球 PP 總生產(chǎn)能力的 %； 其次是中國石油化工集團(tuán)公司 ,生產(chǎn)能力為 萬 t/a， 約占總生產(chǎn)能力的 %。 20xx 年我國聚丙烯的表觀消費(fèi)量超過美國，成為世界上最大的聚丙烯消費(fèi)國家。 20xx 年以來，中國宏觀經(jīng)濟(jì)逐漸回暖，家用電器、電子、包裝及建材家具等下游行業(yè)的繁榮有力推進(jìn)我國聚丙烯市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)。 表格 2 近幾年我國 PP 的供需情況 年份 20xx 年 20xx 年 20xx 年 20xx 年 20xx 年 產(chǎn)量 /萬 t 凈進(jìn)口量 /萬 t 出口量 /萬 t 表觀消費(fèi)量 /萬 t 自給率 /% % % % % % 未來我國 PP 自給率再現(xiàn)偏低局面，由于我國 PP 產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平與國際水平存在一定差距，主要體現(xiàn)在生產(chǎn)規(guī)模小，布局分散，集約化程度低，產(chǎn)品檔次和附加值低 等方面 。 ⑤ 按聚合工藝，可分為淤漿法、本體法、溶液法和氣相法，或根據(jù)產(chǎn)品開發(fā)的需要，通過反應(yīng)器串聯(lián)采用組合工藝，將本體法與氣 相法有機(jī)結(jié)合起來應(yīng)用。其 工藝成熟 ,產(chǎn)品性能優(yōu)越 ， 在目前多個(gè)老 PP 漿液法裝置仍生產(chǎn)一些高質(zhì)量的聚丙烯產(chǎn)品 。 氣相法工藝中丙烯在氣相聚合，采用攪拌床或流化床反應(yīng)器，用部分丙烯液體汽化和冷卻循環(huán)氣撤出反應(yīng)熱。因而氣相法是最適宜生產(chǎn)抗沖聚丙烯的生產(chǎn)工藝。 如流化床反應(yīng)器中氣體的分布、床層的均勻流化、控制露點(diǎn)是氣體在反應(yīng)器中不致液化，聚合熱的移出及反應(yīng)溫度的控制、如何防止聚合物結(jié)塊、適宜氣相聚合的催化劑的開發(fā)等，不同的氣相法工藝都有各自的專利或?qū)Ｓ屑夹g(shù)。它采用高效，高選擇性催化劑，在聚合反應(yīng)過程中直接得到 248。本體法工藝都有催化劑的預(yù)聚合過程，而氣相法工藝一般直接將催化劑加入聚合反應(yīng)器，流程較簡(jiǎn)單，設(shè)備臺(tái)數(shù)相對(duì)較少。 ①反應(yīng)器內(nèi)聚合物漿液濃度高 [50%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） ]，反應(yīng)器的單程轉(zhuǎn)化率高，均聚的丙烯單程轉(zhuǎn)化率為 50%65%。 Spheripol工藝的抗沖共聚反應(yīng)采用氣相法生產(chǎn)，反應(yīng)器是一個(gè)或兩個(gè)串聯(lián)的密相流化床反應(yīng)器。 至于 Spheripol工藝的多相共聚反應(yīng)器為什么采用氣相法密相流化床，這是基于其催化劑的粒徑大而且圓，因此所生成的聚合物顆粒大（粒徑 2mm左右），且粒徑分布窄，顆粒呈球形，流動(dòng)性好，堆積密度高（ 450ks/m3），不像細(xì)粉那樣容易被氣流吹走。閉路氮?dú)飧稍锵到y(tǒng)還降低了裝置的氮?dú)庀牧俊? ⑤ Spheripol 工藝采用模塊化設(shè)計(jì)方式可以滿足不同用戶的要求，易于分步建設(shè)（如先上均聚物生產(chǎn)系統(tǒng)，再適時(shí)增加氣相反應(yīng)系統(tǒng)），裝置的生產(chǎn)能力也容易擴(kuò)大 [1213]。助催化劑和給電子體分別用計(jì)量泵加入預(yù)聚合反應(yīng)器， 3 種催化劑顆粒內(nèi)部具有相同的催化活性，然后用低溫丙烯將催化劑混合物帶入預(yù)聚合反應(yīng)器。 每組反應(yīng)器有 4 或 6（取決于裝置的生產(chǎn)能力）根管組成 2 或 3 個(gè)環(huán)，反應(yīng)器底部配有一臺(tái)軸流循環(huán)泵以保證漿液高速循環(huán)，反應(yīng)熱靠夾套冷卻水撤除。 粉料料倉的純聚合物粉料經(jīng)計(jì)量后連續(xù)送入擠壓機(jī)，在此與添加劑混合、熔融、塑化，再經(jīng)水下切粒，并經(jīng)干燥、篩分后，送到摻混料倉。 當(dāng)樹脂的分子量 越小 時(shí)， MI 值越大 ，一般認(rèn)為熱塑性樹脂的熔融流動(dòng)性能越好；反之亦然。按開工因子約為 ，全年 330 天、 24 小時(shí)連續(xù)開工計(jì)算，單位衡算量以生產(chǎn)均聚聚丙烯 ?！?)，設(shè)所需冷卻水的質(zhì)量為 m 水 預(yù) ，按 10%的損失計(jì)算，則 Q2 預(yù)=m 水 預(yù) ℃ )*10℃ ]= Ⅰ聚合工序 衡算 顯熱變化，查文獻(xiàn)得 CP 聚丙烯 =(kg CP 水 ℃ ) (70℃ 25℃ )= 環(huán)管Ⅱ溫度控制在 70℃左右，按 10%的損失計(jì)算，設(shè)所需冷卻水的質(zhì)量為 m 水 Ⅱ ，則Q2Ⅱ = 水 Ⅱ tn) = ((kg所以，操作人員必須提高警惕，并對(duì)他們進(jìn)行必要的安全教育。其中，廢催化劑可自然氧化予以銷毀，廢活化劑可先用溶劑油稀釋，讓其自然緩慢氧化分解。 27 展望 國內(nèi)聚丙烯工業(yè)中呈現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量、數(shù)量的不平衡， 面對(duì)國內(nèi)聚丙烯工業(yè)中 的兩個(gè)不平衡，引進(jìn)及開發(fā) 高性 能聚丙烯專用料的生產(chǎn)技術(shù)以及生產(chǎn)裝置大型化或?qū)ΜF(xiàn)有裝置增產(chǎn)減能，成為 PP 成套技術(shù)的發(fā)展方向。 ②聚丙烯工藝技術(shù)的 不斷創(chuàng)新、改進(jìn) ，使聚丙烯工業(yè)迅猛發(fā)展。這些廢水與裝置其他工業(yè)生產(chǎn)廢水混合后即可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。彎管組成?！?) 10℃ ]=286770kg 衡算 液相丙烯由高壓閃蒸為氣相丙烯，經(jīng)袋濾器分離，此過程是液相丙烯釋放出潛熱使自身汽化的相變化過程?！?) (65℃ 25℃ ) 3600s103= 能量守恒得： Q2Ⅰ =Q1Ⅰ Q3Ⅰ +Q6Ⅰ ==，所需補(bǔ)足10℃冷卻水的質(zhì)量： 23 m 水 Ⅰ =(Q2Ⅰ △ Q)/ 水 (T2T1)+ m’ MPP= 計(jì)算丙烯的聚合反應(yīng)熱除了計(jì)算鍵能差還要計(jì)算構(gòu)型和晶體排