【文章內(nèi)容簡介】 蓋板、底座 渦輪均由PP制得。目前國產(chǎn)洗衣機內(nèi)桶專用料在數(shù)量和質(zhì)量上都無法滿足國內(nèi)市場的求，原料基本上全部依賴進口。尤其是洗衣機內(nèi)桶料屬于嵌段共聚料，生產(chǎn)難度大。這類專用樹脂要求沖擊強度高、表面抗劃性能和熔體流動性好的多相共聚產(chǎn)品 一般可由共聚反應獲得，也可在反應擠出機組內(nèi)加優(yōu)良改性劑改性制得。這種樹脂成型收縮率調(diào)節(jié)范圍寬，可在ABS或HIPS使用的模具上注塑成型而無需更換模具，制品表面能制成消光、珠光或直接噴涂，因此也可用于制作家電和電器電子的殼體。 早期，PP管材主要用作農(nóng)用輸水管，但是由于早期產(chǎn)品性能還存在一些問題，市場未能打開。隨著上海塑料建材廠首家引進國外先進技術，采用進口PP—R料生產(chǎn)的輸送冷、熱水用的管材得到市場認可后，目前已有不少廠家建設PP R管材生產(chǎn)線，價格也不斷回落，但PPR管材在塑料管材市場上的占有率仍然很低。據(jù)反映，目前國產(chǎn)PPR料與進口料比較還有一定差距，質(zhì)量有待改進和提高。塑料管材是我 國化學建材推廣應用的重點產(chǎn)品之一，建設部曾于2001年發(fā)出“ 關于加強共聚聚丙烯 (P P—R、P P—B) 管材生產(chǎn)管理和推廣應用工作的通知”，要求有關部門共同做好從原 料、加工、質(zhì)量以至管材使用、安裝等工作，要嚴格把好 P P管材質(zhì)量關，以利更好地做好我國PP管材的生產(chǎn)、應用和推廣工作。 展望 隨著科技發(fā)展，對聚丙烯的需求量及品種將會進一步增加。因此，科研人員應開拓聚丙烯的新的應用范圍，同時不斷開發(fā)新品種。由于催化劑的性能和質(zhì)量使決定聚丙烯品種和質(zhì)量的關鍵的因素，因此，目前美、日、意和德等國對催化劑的研究皆特別重視，并取得了很多成果。就活性而言，日本三井油化的HYHSⅡ高效高立體定向催化劑的活性高達1t聚丙烯/s鈦，皆高于其他幾家公司的催化劑，我國目前引進的幾套大型聚丙烯裝置都使用進1:1的催化劑。所以，加快研制國產(chǎn)的高活性催化劑是擺在我國科研人員面前的一項緊迫任務。要增加聚丙烯種類，提高聚丙烯質(zhì)量，夸大應用范圍，必須注重開發(fā)新型添加劑和改進劑。雖然在這方面已取得不少成果，但仍需繼續(xù)努力。并要開發(fā)更多的新型催化劑。尋求不造粒工藝，就造粒工藝而言，耗電多，設備昂貴。若能開發(fā)出使粉片狀讓丙烯存放時間延長而不變質(zhì)的工藝，省掉照例的工序，則能大大降低成本，提高經(jīng)濟效益，為提高聚丙烯產(chǎn)量，增加品種，創(chuàng)造有利條件。2 工藝流程設計 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。球型催化劑可以控制聚丙烯粒子的形態(tài)，具有反應器顆粒技術的特點，有利于生產(chǎn)高性能的聚丙烯。同時“反應器顆粒技術”可以免除造粒過程，所以在提高了反應效率的同時，又大大的降低了生產(chǎn)成本。本次設計選擇Spheripol工藝。該技術自1982年首次工業(yè)化以來，是迄今為止最成功、應用最為廣泛的聚丙烯生產(chǎn)工藝。Spheripol工藝是一種液相預聚合同液相均聚和氣相共聚相結合的聚合工藝，工藝采用高效催化劑，生成的PP粉料粒度呈圓球形，顆粒大而均勻，分布可以調(diào)節(jié)，既可寬又可窄，可以生產(chǎn)全范圍、多用途的各種產(chǎn)品。該工藝采用獨特的環(huán)管式反應器，具有單位體積傳熱面積大，總傳熱系數(shù)高，單程轉化率高、流速快、混合好、不會在聚合區(qū)形成塑化塊、產(chǎn)品切換牌號的時間短等優(yōu)點，而且結構簡單，材質(zhì)采用低溫碳鋼即可。環(huán)管反應器則是利用軸流泵使?jié){液高速循環(huán)，通過夾套冷卻撤熱，由于傳熱面積大，撤熱效果好，因此其單位反應器體積產(chǎn)率高，能耗低。Spheripol工藝經(jīng)濟性好，原料和公用工程消耗低，人工費和三廢處理等費用也少，生產(chǎn)成本較低，因此Spheripol工藝成為當今世界最為先進和流行的PP生產(chǎn)工藝之一。 圖21 工藝流程草圖本設計使用的催化劑分為主催化劑和助催化劑三乙基鋁（TEAL）、給電子體（DONOR）。主催化劑、TEAL、DONOR在D201中被混合均勻，溫度控制在10℃。主催化劑在D201中被活化。催化劑混合物通過D201下部管道進入預聚合反應器R200。預聚合的目的在于使催化劑表面包裹上一層聚丙烯薄層，當催化劑進入環(huán)管反應器時，這個薄層起保護催化劑的作用，防止催化劑在突遇高溫時發(fā)生爆裂，生成大量細粉。經(jīng)過預聚的催化劑再進入到環(huán)管反應器R201中。氫氣在本設計中的作用是分子量調(diào)節(jié)劑，由制氫站供給，并儲存在D993；使用的丙烯由中轉罐區(qū)送來，并儲存在D302.D302中的丙烯通過丙烯進料泵P301送往環(huán)管反應器R201。為保持P301出口壓力的穩(wěn)定，多余的丙烯通過FV331返回D302。R201的丙烯主要有兩個來源，一個由P301直接送入，另一個由R200后進入R201。R201需要嚴格控制其反應條件：溫度70℃，密度560580kg/m3。R201帶有一臺軸流泵P201，用來維持物料在反應器內(nèi)的循環(huán)。聚合反應放出的熱量由反應器夾套水帶走，夾套水通過E202與循環(huán)冷卻水進行熱交換來實現(xiàn)夾套水溫度的穩(wěn)定。R201的壓力控制是通過與之相連的D202的壓力控制來實現(xiàn)的。D202的壓力控制主要是通過調(diào)節(jié)進入E203蒸發(fā)的液相丙烯流量來實現(xiàn)，另外從D202頂部出來的氣相丙烯，也具有一定的調(diào)節(jié)作用。R201的出料由D202的液位控制。從R201中流出的漿料在閃蒸線內(nèi)完全汽化后，進入閃蒸罐D301。當后續(xù)系統(tǒng)故障時，可以從D301前的三通閥HV301，將物料排向排放系統(tǒng)。物料在D301中進行氣、固分離，粉料從D301底部進入袋濾器F301，氣相丙烯由D301頂部進入丙烯洗滌塔T301。D301頂部的動力分離器A301可以使粉料盡可能不被帶走。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。另有一股丙烯從T301底部排出，在小閃蒸線內(nèi)汽化后，與D301底部流出的物料一起進入F301，目的是將洗滌下來的粉料排出。T301系統(tǒng)中的E301可將不凝氣排放到尾氣回收系統(tǒng)。，閃蒸出來的丙烯氣經(jīng)濾袋和安全過濾器F302過濾后，進入低壓丙烯洗滌塔T302。T302內(nèi)的循環(huán)液由白油和添加劑Atmer163按2：1混合而成。氣相丙烯中夾帶的粉料和TEAL被洗滌下來。當油中的TEAL含量超過8%時，T302需換油，每次更換一半。廢油由齒輪泵P303送往D607，進行廢油處理。從T302頂部出來的丙烯，經(jīng)E304冷卻，D304緩沖后，進入循環(huán)氣壓縮機PK301，返回到T301入口。F301內(nèi)的粉料向下進入汽蒸罐D501。汽蒸的目的是為了提高產(chǎn)品的質(zhì)量，降低產(chǎn)品灰份和氯含量。D501是一個帶攪拌器的流化床。蒸汽由底部進入，將粉料中的殘余催化劑分解后，由D501頂部出來進入水洗塔T501。蒸汽中帶有少量的丙烯、油、HCl、粉料等。粉料、HCl和蒸汽在T501中被洗滌下來，由塔底排出。少量的丙烯和油被T501頂部的E501冷卻后進入尾氣壓縮機PK501。少量的油貯存在廢油罐D506中，最后排至油桶。D501中的物料依靠重力進入干燥罐D502。D502內(nèi)有螺旋篩板，可以使物料不發(fā)生混流。熱氮氣從D502底部進入，對物料進行干燥后，由頂部出來進入水洗塔T502，N2在T502中被冷卻，并降低濕度后，進入鼓風機C502。從C502出來的N2在E503中加熱至80100℃，又從D502底部進入。T502的循環(huán)液在E502中進行冷卻，以穩(wěn)定T502的操作溫度。從D502底部排出的合格粉料，由粉料輸送系統(tǒng)PK801送至聚丙烯粉料緩沖倉D802，等待造粒。3 物料衡算 物料衡算是對進出生產(chǎn)裝置、生產(chǎn)工序或單臺設備的物料進行平衡計算。物料衡算的主要內(nèi)容是根據(jù)各種物料之間的定量轉化關系，計算進出整個生產(chǎn)裝置、生產(chǎn)工序或單臺設備的各股物料的數(shù)量及組成[11]。物料衡算的理論依據(jù)是質(zhì)量守恒定律。對于沒有化學反應的生產(chǎn)過程來說，質(zhì)量守恒定律為：進入一個裝置的全部物料質(zhì)量等于離開這個裝置的全部物料質(zhì)量再加上裝置內(nèi)積累起來的物料質(zhì)量。寫成公式為： 流入量=流出量+積累量+損失量對于有化學反應的過程來說，要將化學反應的計量關系結合到質(zhì)量守恒定律中，寫成公式為：流入量+反應生成量=流出量+反應消耗量+積累量+損失量年產(chǎn)35萬噸環(huán)管法聚丙烯合成車間工藝設計生產(chǎn)規(guī)模：年產(chǎn)35萬噸生產(chǎn)時間：年工作時數(shù)8000小時每噸聚丙烯消耗丙烯理論量：（100%）全裝置總收率按98%計算，提耗為2%（%丙烯為基準計算收率和損耗），損耗分配如下：精制工段丙烯損失 %閃蒸工段丙烯損失 % 汽蒸工段丙烯損失 %PP粉料損失 汽蒸工段 %，造粒工段 %（按每小時算）PP每小時凈生產(chǎn)量：350000/8000=需要100%丙烯：=扣除損耗的則參加反應的丙烯：(%%%)=按轉化率55%，則需要100%丙烯進料量為：%，則原料量為：①.主催化劑（CSⅡ型和DQⅠ型）主催活性：25~31kgPP/gcat，取30 kgPP/gcat。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催化劑進料：丙烯進料流量 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則預聚合生成PP：=151480g=未反應的丙烯：=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)管反應器的物量衡算R201R200D302丙烯80040kgD301氫氣