【正文】 已知飽和蒸汽溫度 tL＝ ℃，查表可知其汽化焓 HL＝ 2304 kJ／ kg 則系統(tǒng)可提供熱量為： Q－ ＝（ wL＋ wS） HL＋ Cw（ wL＋ wS） △ tL ＝ [2304＋ （ － 72） ]（ wL＋ wS） 畢業(yè)設(shè)計（論文） 46 ＝ （ wL＋ wS） 令 D301 總熱損失為 10％，則當(dāng)系統(tǒng)可提供熱量滿足丙稀汽化所需熱量時， D301 傳熱能力即滿足設(shè)計要求。 2＝ ／ mol＝ 247。 ＝ ／ kg 2＝ ／ mol K C2c3＝ J／ mol K） Hc3＝ [（ 365－ T）247?！? Cp= 水的比熱 ／ kJ／ kg (Cw △ tw) =247?！? Cw= 在聚合反應(yīng)器 R201 內(nèi)生成的聚丙烯為 ，則產(chǎn)生的聚合熱為： Q= = 千卡 ／小時 =2634737207500kJ／ h 聚合過程中產(chǎn)生的聚合熱一部分用來維持反應(yīng)溫度，多余熱量則由冷凍水循環(huán)系統(tǒng)來撤除。℃ Cc3= 催化劑比熱 ／ kJ／ kg=30 聚丙烯比熱 ／ kJ／ kg 圖 32 R201 熱量平衡圖 表 34 R201 物料平衡表 物料名稱 物料質(zhì)量（ Kg/h） 總量（ Kg/h） 輸入 聚丙烯 丙烯（自 R200） 丙烯（自 D302） 輸出 聚丙烯 丙烯 R201 進料 丙 烯 原 料（ 10℃ ） +料漿（ 20℃ ） 冷凍水（ 10℃ ） 循環(huán)水（ 30℃） 熱損失10％ 出料（ 70℃ ） 畢業(yè)設(shè)計（論文） 42 表 35 設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 項目 數(shù)據(jù) 料漿進口溫度 ／℃ t1=20 物料出口溫度 ／℃ t1180。 (Cw △ tw)= 247。℃ Cw= 查相關(guān)資料知，液態(tài)丙烯聚合時產(chǎn)生的聚合熱為 479 千卡 ／公斤（ 25℃），501 千卡／公斤（ 0℃），假設(shè)聚丙烯的聚合熱與溫度呈線性關(guān)系，則聚合熱與溫度的關(guān)系可表達為： Qc3=+501 則丙烯在 20℃聚合時放出的反應(yīng)熱為： Q1= 20+501= 千卡 ／公斤 在 70℃聚合時放出的反應(yīng)熱為： Q2= 70+501= 千卡 ／公斤 在小環(huán) 管 R200 中，進料丙烯流量為 3000 Kg/h，生成的聚丙烯為 150 Kg/h 則在此過程中，產(chǎn)生的聚合熱為： Q= 150=72510 千卡 ／小時 = 72510= kJ／ h 預(yù)聚過程中產(chǎn)生的反應(yīng)熱一部分用來維持操作溫度，多余的熱量則由冷 畢業(yè)設(shè)計（論文） 40 凍水循環(huán)系統(tǒng)來撤除?！? Cc= 丙烯比熱 ／ kJ／ kg=15 聚丙烯比熱 ／ kJ／ kg 圖 31 R200 熱平衡圖 表 31 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 R200 丙烯（ 10℃ ）+ 催化劑（ ℃ ） 進料 出料（ 20℃ ） 冷凍水（ 0℃ ） 循環(huán)水（ 15℃ ） 熱損失10％ 畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 表 32 設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 項目 數(shù)據(jù) 丙烯進料溫度 ／ ℃ t1=10 催化劑進料溫度 ／ ℃ t2= 漿液出料溫度 ／ ℃ t3=20 夾套水進口溫度 ／ ℃ t1180。 對于流動系統(tǒng)與間歇系統(tǒng)均可適用的普遍的熱量衡算式為： 隨物料流入的熱量 +反應(yīng)過程的熱效應(yīng) =隨物料流出的熱量 +反應(yīng)系統(tǒng)與外界交換的熱量 +積累的熱量 [16] 167。 故本次設(shè)計是合理的 表 27 擠壓造粒單元物料平衡表 物料 名稱 物料質(zhì)量（ t/h） 總量（ t/h） 輸入 聚丙烯 輸出 損耗聚丙烯 產(chǎn)品 擠壓造粒單元 聚丙烯 損失聚丙烯 產(chǎn)品 畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 表 28 總物料平衡表 設(shè)計單元 總物料輸入（ t/h） 總物料輸出（ t/h） 保安精制 T701 預(yù)聚合 R200 300602594 液相本體聚合 R201 閃蒸罐 D301 汽蒸罐 D501 干燥塔 D502 擠壓造粒 第 3 章 熱量衡算 熱量衡算的依據(jù)是能量守恒定律。在閃蒸操作中又 98％的丙烯汽化后進入丙烯洗滌塔進行循環(huán)利用， 2％的丙烯隨聚丙烯粉料一起進入汽蒸罐。 560＝ 179。 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） 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 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 畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 出料：聚丙烯： ＋ ＝ 丙烯 ： － ＝ 表 23 R201 物料平衡表 物料名稱 物料質(zhì)量（ t/h） 總量（ t/h） 輸入 聚丙烯 丙烯（自 R200） 丙烯（自 D302） 輸出 聚丙烯 丙烯 在 70℃的反應(yīng)溫度下。 主要設(shè)備物料衡算 CO 汽提塔 T701 物料衡算 圖 21 T701 物料平衡圖 進料： ％的丙烯 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 T701 ％粗丙烯 雜質(zhì) 精丙烯 損失丙烯 畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 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 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： 3000 5％ =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 預(yù)聚合 R200 催化劑 丙烯原料 催化劑 丙烯 聚丙烯 畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 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。 = g/h 則催化劑總 量： +++= g/h 氫氣用量 H2消耗定額為 ： ～ Kg/tPP， 此處取 ： Kg/tPP 則 H2用量為： = Kg/h 167。 = g/h Donor 用量 ： 247。 ％ = 催化劑用量 ① 主催化劑 主催化劑活性： 25～ 31KgPP/gcat ?。?30 KgPP/gcat 則主催化劑用量為： 103247。（ ％） = 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。 計算基礎(chǔ) 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： 噸丙烯（ 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 ％ 畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 閃蒸工段丙烯損失 ％ 汽蒸工段丙烯損失 ％ 造粒工段 PP 損失 ％ 丙烯進料量 PP 每小時凈生產(chǎn)量： 100000247。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。 167。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。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。這 對保證產(chǎn)品質(zhì)量具有一定的意義。 167。 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。 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。 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。 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。由于以 MgCL2 為載體的 TICL4 催化劑，在溫度升高時會爆裂，因此 畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 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。 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。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。 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) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 氧 2PPM(max) CO (max) CO2 5PPM(max) COS (max) 總硫 1PPM(wt)(max) 水 2PPM(wt)(max) 砷 (max) 167。 經(jīng)預(yù)精制后的丙烯，其規(guī)格為： 丙烯 %(min) 丙烷 平衡 不凝組分 (H2， N2， CH4) 100PPM(max) 乙烷 200PPM(max) 氧 10PPM(max) CO 5PPM(max) CO2 10PPM(max) COS (max) 總硫 10PPM(wt)(max) 水 10PPM(wt)(max) 丙烯保安精制 經(jīng)過預(yù)精制后的丙烯，雜志含量仍然較高，不能滿足聚合級丙烯的規(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