【文章內(nèi)容簡介】 聚合級丙烯的規(guī)格要求，主要是因為丙烯中的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。因此必須經(jīng)過保安精制。 聚合級丙烯要求： 丙烯 %(min) 丙烷 平衡 不凝組分(H2，N2，CH4) 100PPM(max) 乙烷 200PPM(max) 氧 2PPM(max) CO (max) CO2 5PPM(max) COS (max) 總硫 1PPM(wt)(max) 水 2PPM(wt)(max) 砷 (max)167。 預(yù)聚合與液相本體聚合 預(yù)接觸罐（D201） 在催化劑配劑和計量單元送來的主催化劑以及給電子體和三乙基鋁按一定的比例送至催化劑預(yù)接觸罐D(zhuǎn)201。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。 ,操作溫度10℃，其溫度控制是通過夾套循環(huán)水的補充冷凍水量來實現(xiàn)的，由泵P203給夾套水提供循環(huán)動力。為了保證D201的密封性，引用了一股高壓沖洗填料密封沖洗油用量用一根毛細血管恒定，流量限定在200～300㎝3/hr,由于流量低不利于控制，故又引用冷凍水冷卻沖洗油以增大黏度，降低流速。 預(yù)聚合反應(yīng)器（R200）為了能使聚合物顆粒尺寸均勻，形狀達到要求，就需要催化劑顆粒形狀也均勻。由于以MgCL2為載體的TICL4催化劑，在溫度升高時會爆裂，因此不能直接將其加入到R200中，要先在較低溫度下進行預(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。而在溫度突然高升到反應(yīng)所需的70℃時不會爆裂，保證了顆粒粒度，防止了大量細粉的生成。R200的操作條件如下：溫度：20℃，壓力：,停留時間：約四分鐘 聚合反應(yīng)器（R201）聚合反應(yīng)條件 反應(yīng)溫度：70℃ 反應(yīng)壓力：～ 停留時間： 淤漿濃度：50%（以重量計）167。 聚合物閃蒸和脫氣 高壓閃蒸 從R201出來的漿液中含有大量的液體丙烯，為了使液相丙烯與聚丙烯粉末分離，本裝置采用了液相汽化并分離的方法將單體丙烯與聚丙烯粉末分離，并且回收丙烯。 低壓脫氣 為了將經(jīng)高壓閃蒸后的物料中的丙烯進一步脫除，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。 丙烯洗滌是回收的一部分，其目的是將丙烯凈化，洗去所帶有的粉末和少量三乙基鋁。 丙烯進料罐系統(tǒng) 丙烯進料罐系統(tǒng)D302既能接收回收丙烯,既能接收來自精制單元的丙烯，然后向聚合系統(tǒng)供料。在開車時，D302還能為裝置提供置換用氣相丙烯和充料用液相丙烯。 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。 PK301系統(tǒng) 是丙烯氣壓縮系統(tǒng)，所以在壓縮機系統(tǒng)收集到的油再返回T302。167。 汽蒸部分汽蒸器的主要作用是分解聚合物中的催化劑，殺死殘余活性。這對保證產(chǎn)品質(zhì)量具有一定的意義。因為在催化劑活性沒有完全失去時，造粒產(chǎn)品可能發(fā)黃，同時也可利用蒸汽的較高溫度盡可能地除去催化劑和給電子體分解后產(chǎn)生的氯化氫、甲醇等，這也能有效提高產(chǎn)品質(zhì)量。因此，對產(chǎn)品進行汽蒸處理是提高產(chǎn)品質(zhì)量的必要手段。 聚合物干燥部分聚合物離開汽蒸罐D(zhuǎn)501后進入干燥器D502，其中含有約3%wt的冷凝水，這對于后面的造粒過程是不允許的，因此本裝置采用熱氮循環(huán)干燥法除去水分。加熱的氮氣飽和濕度很大，它可以與聚合物進行物質(zhì)交換，帶走其中的水分。濕度增加的氮氣在干燥洗滌塔T502中進行冷卻洗滌，使氮氣在低溫下脫除水分，降低濕度后的氮氣再經(jīng)加熱后循環(huán)使用，%wt。167。 生產(chǎn)原材料的規(guī)格表11 原材料規(guī)格總表項目單位指標(biāo)一 原料（一）界區(qū)丙烯原料1 純度(mol)%≥2 丙烷(mol)ppm平衡3 乙炔(mol)ppm≤54 丙二烯(mol)ppm≤55 丙炔(mol)ppm≤56 丁二烯(mol)ppm≤507 氧氣(mol)ppm≤108 砷(mol)ppm≤9 含水量(wt)ppm≤40010 總硫(wt)ppm≤511 CO含量(mol)ppm≤1012 CO2含量(mol)ppm≤1013 乙烷(mol)ppm≤20014 乙烯(mol)ppm≤10015 戊烯(mol)ppm≤1016 丁烯(mol)ppm≤10017丁烷+戊烷(mol)ppm≤20018 COS含量(mol)ppm≤(二)精丙烯（進保安精制）1 總硫（mol）ppm≤32 含水量（mol）ppm≤10(三)聚合級丙烯（出保安精制）1 CO含量（mol）ppm≤2 CO2含量(mol)ppm≤53 O2含量(mol)ppm≤54 總硫(mol)ppm≤15 含水量(mol)ppm≤26 砷含量(mol)ppm報告(四)氫氣1 純度(mol)%≤2 含氧量(mol)ppm≤53 含水量(mol)ppm≤二 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)1 熔融指數(shù)g/10min 2 等規(guī)指數(shù)%3 總灰分ppm≤4004 抗張拉伸屈服強度MPa≥295 撈曲模量MPa≥14216 洛氏硬度R≥907 熱變形溫度℃≥868維卡軟化點℃≥1509 氯化物含量ppm≤5010 黃色指數(shù)≤4三 工藝操作條件1 預(yù)精制流量T/H2 M≤3 電解槽溫度℃80904 氫儲罐D(zhuǎn)993壓力MPa5 D201溫度TIC211℃9226 P200沖洗丙烯流量Kg/h360447 R210沖洗丙烯流量Kg/h7608408 R200進料丙烯流量Kg/h270033009 R200溫度℃122010 R200壓力MPa11 D202液位%354512 D202壓力MPa13 R201壓力MPa14 R201溫度℃697115 D301料位%155016 E201溫度℃91117 R201密度Kg/m356058518 D301頂部溫度℃687519 F301料位%205520 F301D501壓差MPa≥21 T301頂部壓力MPa22 T301液位%406023 D302液位%557524 P301出口壓力MPa25 D301頂部丙烯流量Kg/h70001000026 D501料位%206027 D502料位%206028 T701液位%406029 T701頂部壓力MPa30 PK705出口壓力MPa31工藝熱氮溫度℃8010032 EX801負荷T/h61333 EX801℃20026034 G/P入口壓力MPa35 S/C前后壓差MPa≤1036 PCW溫度℃508037 PCW溫度M3/h≥13038 熱油溫度℃26033039 每袋產(chǎn)品凈量Kg四 動力指標(biāo)1 循環(huán)水上水壓力MPa≥2 循環(huán)水上水溫度℃≤323 低壓蒸汽壓力MPa≥4 儀表風(fēng)壓力MPa≥5 新鮮水壓力MPa≥6 脫鹽水壓力MPa≥7 氮氣純度%≥8 氮氣含水量ppm≤109 氮氣含氧量ppm≤1010 氮氣壓力MPa五 環(huán)保指標(biāo)（一）裝置外派污水1 CODCrmg/l≤5002 懸浮物mg/l≤3003含油量mg/l≤1004 PH值（二）裝置邊溝廢水1 PH值2 含油量mg/l≤10（三）噪音DB(A)≤85第2章 物料衡算物料衡算的理論依據(jù)是質(zhì)量守恒定律。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(xué)反應(yīng)的過程來說，要將化學(xué)反應(yīng)的計量關(guān)系結(jié)合到質(zhì)量守恒定律中，寫成公式為： 流入量+反應(yīng)生成量=流出量+反應(yīng)消耗量+積累量+損失量[15]167。丙烯聚合生成聚丙烯的反應(yīng)方程式為：n CH3—CH==CH2 → [CHCH2]n + Q放 ∣ CH3 本次設(shè)計為連續(xù)生產(chǎn)，故計算基準(zhǔn)為：Kg/h或t/h 設(shè)計條件生產(chǎn)規(guī)模：年產(chǎn)10萬噸 生產(chǎn)時間：年工作時數(shù)7200小時 每噸聚丙烯消耗全額：（100％） 全裝置總收率按98％計算，損耗為2％，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 ％造粒工段PP損失 ％ PP每小時凈生產(chǎn)量：100000247。7200= ％，則實際生產(chǎn)中PP的產(chǎn)量為：247。（％）= t/h 需要100％丙烯：= t/h 按轉(zhuǎn)化率56％，則需要100％丙烯進料量為：247。56％= t/h ％，則原料量為：247。％=① 主催化劑 主催化劑活性：25～31KgPP/gcat 取：30 KgPP/gcat 則主催化劑用量為：103247。30= g/h ②其他 按主催化劑∶助催化劑∶Donor∶油脂=∶∶∶： Teal用量：247。= g/h Donor用量：247。= g/h 油脂用量：247。= g/h 則催化劑總量：+++= g/h H2消耗定額為：～ Kg/tPP，此處取： Kg/tPP 則H2用量為：= Kg/h167。 原材料消耗定額原料消耗定額表名稱單位消耗定額原料丙烯t/h氫氣g/h化學(xué)品固催化劑g/h三乙基鋁g/h給電子體g/hATMER163g/h烴油+脂g/h167。 CO汽提塔T701物料衡算損失丙烯T701％粗丙烯雜質(zhì)精丙烯圖21 T701物料平衡圖 進料：％ 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 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： 停留時間：約4分鐘預(yù)聚合R200催化劑丙烯原料催化劑丙烯聚丙烯圖22 R200物料平衡圖 進料：丙烯原料進料流量 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)聚時生成PP：30005％=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20℃時丙烯的密度為：400～700Kg/m3,取600 Kg/m3 停留時間約4分鐘 則預(yù)聚反應(yīng)器R200的體積為：V=（3000247。60）4247。600＝ 聚合反應(yīng)器R201物料衡算 此工段操作條件為[11]：反應(yīng)溫度：70℃ 反應(yīng)壓力：～ MPa 停留時間： 淤漿濃度：50％（以重量計）聚合R201來自R200丙烯來自R200聚丙烯丙烯原料去D301丙烯去D301聚丙烯圖23 R201物料平衡圖聚合轉(zhuǎn)化率為：56％ 進料：來自R200的丙烯：3000－150＝2850 Kg/h 來自D302的丙烯：－3＝丙烯總量：＋＝ t/h 聚丙烯：150 Kg/h 聚合工段生成聚丙烯：56％＝ t/h 出料