【正文】 CP水△T聚合反應(yīng)熱：Q3Ⅰ=mHfPP==設(shè)備向四周散失的熱量：Q6=∑FαT(twt)τ103當(dāng)tw150℃是，管壁隔熱層外有公式：αT=(twt)，則設(shè)定隔熱套外表溫度為65℃時，αT=(6525)=(m2℃)設(shè)直管長60m，忽略彎管散熱情況：Q6Ⅰ=(60m4)(m2℃)(65℃25℃)3600s103=能量守恒得：Q2Ⅰ=Q1ⅠQ3Ⅰ+Q6Ⅰ==，所需補足10℃冷卻水的質(zhì)量：m水Ⅰ=(Q2Ⅰ△Q)/△T=[(kg℃)10℃]=Ⅱ聚合工序衡算新鮮丙烯的顯熱變化：Q1Ⅱ= mCP丙烯(T2T1)=(kg℃)(70℃25℃)=環(huán)管Ⅱ溫度控制在70℃左右，按10%的損失計算，設(shè)所需冷卻水的質(zhì)量為m水Ⅱ，則Q2Ⅱ=ⅡCP水△T聚合反應(yīng)熱：Q3Ⅱ==同理設(shè)備向四周散失的熱量：Q6Ⅱ=Q6Ⅰ=能量守恒得Q2Ⅱ=Q1ⅡQ3Ⅱ+Q6Ⅱ=+=10839906kJ所需冷卻水的質(zhì)量：m水Ⅱ=Q2Ⅱ/△T=10839906kJ/[(kg℃)10℃]=286770kg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。70℃液體丙烯熱焓Hl=400Btu/lb，72℃丙烯氣熱焓Hv=512Btu/lb。則:△H=512400=112Btu/lb=考慮管壁散熱等因素，按15%的損失計算，汽化丙烯量所需熱量:Q汽化=m△H=()==100℃~110℃的蒸汽熱焓值△H蒸汽=640kcal/kg=，用間接蒸汽加熱是蒸汽的用量：G蒸汽=Q汽化/(△H蒸汽CP丙烯tn)= ((kg℃)72℃)=汽蒸消耗蒸汽300kg/t，則一小時消耗汽蒸用m蒸汽=300kg/t干燥鼓風(fēng)用氮氣30m3/t，則一小時消耗汽蒸用V氮氣=30m3/t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，~，Q2總=477220kJ++10839906kJ++=E=Q2總/860ηE=(860)=h表格 9　動力消耗一覽表序號動力名稱單位規(guī)格成品單耗量/t每小時消耗量每年消耗量使用情況1蒸汽kg／ 107連續(xù)2電kWh380V 108連續(xù)3循環(huán)水t10℃溫差 106連續(xù)4氮氣m3工業(yè)級 106連續(xù)設(shè)備的計算和選型是根據(jù)物料衡算以及能量衡算的數(shù)據(jù)，結(jié)合選址環(huán)境情況選擇合適的材質(zhì)和計算設(shè)備的大小等數(shù)據(jù)。[16]反應(yīng)器總體結(jié)構(gòu)簡單，由四條直管和成180176。彎管組成。已知環(huán)管反應(yīng)器中物料密度約為560g/L，由物料衡算可知，設(shè)計以每小時最大處理量40000kg為目標，，則需要4條管長60m。簡單的結(jié)構(gòu)對材質(zhì)要求低，可用低溫碳鋼，主要管殼以SA516 GR70（SA671/G RCC）。表格 10　設(shè)備一覽表設(shè)備名稱數(shù)量設(shè)備名稱數(shù)量預(yù)聚合反應(yīng)器1鼓風(fēng)機1聚合反應(yīng)器2混合器1夾套水冷卻器3進料料斗1原料進料泵5稱重進料器1貯罐5液體進料器1循環(huán)泵1擠出機2加熱器1模面切粒機1單體冷凝器1離心脫水器1高壓脫氣罐1顆粒輸送機1催化劑注入泵2篩分器1共聚反應(yīng)器2摻混貯存料倉1循環(huán)鼓風(fēng)機1包裝機料斗3壓縮機3包裝機3低壓閃蒸罐1稱重料斗3第六章　生產(chǎn)安全及環(huán)境保護生產(chǎn)聚丙烯所用的原材料(如丙烯、乙烯、氫氣)等都是易燃易爆物質(zhì)；三氯化欽與空氣接觸會分解放出HCl，影響人體健康與腐蝕設(shè)備；三乙基鋁暴露于空氣中會發(fā)生劇烈氧化而自燃；聚丙烯粉塵在空氣中達到一定限度后會產(chǎn)生粉塵爆炸。所以，操作人員必須提高警惕，并對他們進行必要的安全教育。在裝置設(shè)計中，應(yīng)充分考慮到不正常時的安全技術(shù)措施，建設(shè)項目必須配有火炬系統(tǒng)，將不正常排放的可燃氣體和有毒廢氣燃燒，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，防止可燃氣體存積和到處散發(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，并嚴禁攜帶火種、煙火等物進入防火區(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，而用氮氣進行粉末輸送，并在設(shè)計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，操作人員或進場參觀人員必須嚴格遵守各項安全技術(shù)規(guī)程。鑒于化學(xué)工業(yè)的特點，化學(xué)工業(yè)建設(shè)項目存在潛在環(huán)境危害和環(huán)境風(fēng)險較大，因此，化工建設(shè)項目實施過程中，嚴格按《環(huán)境影響評價法》規(guī)定執(zhí)行環(huán)境保護，以下是該項目環(huán)境保護設(shè)計的法律法規(guī)依據(jù)：①《化工建設(shè)項目環(huán)境保護設(shè)計規(guī)范 GB504832009》②《地面水環(huán)境質(zhì)量標準 GB383898》③《大氣環(huán)境質(zhì)量標準 GB309596》④《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計標準 GB309693》⑤《污水綜合排放標準 GB897896》⑥《鍋爐煙塵排放標準 GB384183》Spheripol工藝生產(chǎn)聚丙烯過程產(chǎn)生的“三廢”少，對環(huán)境影響較少。其廢水主要來源于原料精制過程及閃蒸用真空泵排出水、化驗室廢水。這些廢水與裝置其他工業(yè)生產(chǎn)廢水混合后即可達到排放標準。廢氣主要來源于閃蒸汽蒸去活過程中排出的尾氣等。目前裝置都配置有單體循環(huán)回收系統(tǒng)和尾氣回收系統(tǒng)，不但可以提高原料利用率，少量尾氣均可經(jīng)過處理后引至高空火炬排放。其廢渣只有少量因操作不當(dāng)而失效變質(zhì)的催化劑、活化劑，廢渣需統(tǒng)一隔離可燃物進行銷毀。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。本項目在工程設(shè)計中盡量選用了低噪聲的設(shè)備，但所采用的換熱器和粉碎機難免產(chǎn)品一定震動及噪聲，為此采取一些必要措施，如：管道包扎隔聲、吸聲的材料、設(shè)置隔聲膜等。第七章　總結(jié)與展望聚丙烯性能優(yōu)異，新產(chǎn)品的不斷開發(fā)，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域用，是近40年來生產(chǎn)發(fā)展速度較快的通用塑料品種之一，聚丙烯生產(chǎn)技術(shù)研究一直是學(xué)術(shù)界和工程界關(guān)注的領(lǐng)域。目前，中國擁有的聚丙烯生產(chǎn)裝置生產(chǎn)工藝以環(huán)管反應(yīng)器本體聚合工藝技術(shù)居多，擁有國產(chǎn)第二代環(huán)管自有技術(shù)，本文在綜述聚丙烯生產(chǎn)技術(shù)文獻基礎(chǔ)上，選取參考Spheripol工藝作工藝設(shè)計主要總結(jié)如下：①國內(nèi)外聚丙烯的供求現(xiàn)狀仍處于不平衡狀態(tài)，尤其以國內(nèi)高性能的聚丙烯專用料短缺為主要矛盾，推動研究發(fā)展。②聚丙烯工藝技術(shù)的不斷創(chuàng)新、改進，使聚丙烯工業(yè)迅猛發(fā)展。③通過技術(shù)、經(jīng)濟的初步分析比較，選取目前全球生產(chǎn)能力占有率最高Spheripol工藝進行學(xué)習(xí)、設(shè)計。④Spheripol工藝主要以液相環(huán)管反應(yīng)器和氣相密相流化床反應(yīng)器的結(jié)合，并利用雙峰技術(shù)、特殊不造粒技術(shù)生產(chǎn)多個牌號產(chǎn)品。⑤本設(shè)計工藝流程清晰，設(shè)計計算力求做到科學(xué)嚴謹。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，面對國內(nèi)聚丙烯工業(yè)中的兩個不平衡，引進及開發(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。一方面要和催化劑研究單位相結(jié)合，使工藝和新的催化劑結(jié)合開發(fā)高端高性能高附加值的PP產(chǎn)品；另一方面關(guān)注關(guān)鍵設(shè)備的大型化研究，提高裝置的生產(chǎn)能力，進一步減低PP產(chǎn)品的能耗和單耗，降低生產(chǎn)成本，提高工藝的市場競爭力。附錄：圖表 3　帶控制點的工藝流程圖 致　　　　謝二十二年以來，我沒有經(jīng)過寒窗苦讀，沒有挨過饑寒交迫的生活，最苦的莫過于小時候因調(diào)皮挨了兩下看似很重，卻是很“痛”的藤條，幾根柔弱的竹藤擰在一起，揉結(jié)成他們對我真真實實的愛……十多年后的今天，祂依然如此堅實，靜靜地鞭策著我。一年前，我進入廣石化化工二部生產(chǎn)實習(xí)旅途，隨后在陳偱軍導(dǎo)師的指導(dǎo)下，以及老師提供的廣闊的發(fā)揮自主能力的空間里，我可以不受約束地研究我感興趣的問題，表達自己的學(xué)術(shù)見解。在這種良好的學(xué)術(shù)氛圍里，我能夠輕易地糾正心態(tài)從事反復(fù)、枯燥的設(shè)計衡算，并通過與老師和同學(xué)的交流，常常得到不少意外的啟發(fā)，避免了實際工作中一些可能出現(xiàn)的彎路。在此，感謝陳偱軍老師和化學(xué)化工學(xué)院的所有老師，感謝您們對工作熱忱與負責(zé)的態(tài)度。感謝同窗學(xué)習(xí)的同學(xué)、師兄師姐、師弟師妹們。想告訴你們一句心底話：“學(xué)習(xí)，因你們的陪伴而多姿多彩?！苯K于等到了這樣第一天，稍稍停頓一下，總結(jié)一下前陣子的學(xué)習(xí)，雖然說這陣子不長，十幾年，但在我日漸成長的過程中，可見他們盼得若顯蒼老了，歲月累痕印證著他們的愛，現(xiàn)借最神圣的學(xué)術(shù)殿堂，致以我最真誠的感謝和祝福，感謝他們一直以來對我學(xué)習(xí)上和生活上的支持與鼓勵，祝福他們。