【正文】 相法組合工藝是80年代初，隨著第三、四代載體(HYHS)高活性/高立體選擇性TI系聚丙烯催化劑（日本三井油化商品名TK，海蒙特公司的為FT4S/GF2A）的研制成功后，海蒙特公司開發(fā)出采用環(huán)管反應(yīng)器生產(chǎn)均聚物具有劃時(shí)代意義的本體法新工藝——Spheripol工藝，三井油化公司開發(fā)出采用釜式反應(yīng)器的本體法工藝——Hypol工藝。但氣相聚合工藝中也有其他工藝中沒有的技術(shù)困難和問題。④反應(yīng)器是氣—固想出料，沒有液相單體需要?dú)饣?，蒸汽消耗量少，反?yīng)器出口可直接得到干燥的產(chǎn)品，而不需干燥工序。所以當(dāng)出現(xiàn)突然事故（如供電事故）時(shí)，只需安全排出反應(yīng)體系中的氣體使反應(yīng)器泄壓，反應(yīng)就可在短時(shí)間內(nèi)停止，不會(huì)引起任何異常反應(yīng)。③安全性好，開停車方便。在漿液法工藝中，溶劑會(huì)溶解在反應(yīng)過程中生成的無規(guī)物，因而使反應(yīng)器內(nèi)物料黏度增加，以致影響攪拌、混合，特別是生產(chǎn)高抗沖共聚物時(shí)，橡膠相會(huì)部分溶解在溶劑中。聚合反應(yīng)沒有液相存在，易于控制丙烯產(chǎn)物的分子量和共聚單體含量，這樣就易于生產(chǎn)分子量分布和共聚單體含量范圍比其他工藝寬的產(chǎn)品；因?yàn)橹灰淖兎磻?yīng)器內(nèi)的氣體組成，就可以改變產(chǎn)物的組成，所以可以縮短產(chǎn)品牌號切換的過渡時(shí)間，且減少過渡產(chǎn)品。目前，世界上氣相法PP生產(chǎn)工藝主要有BP公司的Innovene工藝、聯(lián)碳公司的Unipol工藝、BASF公司的Novolen工藝、住友化學(xué)公司的Sumitomo工藝以及Basell公司開發(fā)的Spherizone工藝等。1969年，德國BASF公司首先開發(fā)出采用立式攪拌床氣體聚合反應(yīng)器的Novolen工藝，實(shí)現(xiàn)了氣相法聚丙烯生產(chǎn)工業(yè)化，由于高效催化劑的開發(fā)，氣相法工藝自70年代后期以來發(fā)展速度很快，被認(rèn)為是最有潛力的工藝，該工藝的快速增加正挑戰(zhàn)居世界第一位的Spheripol工藝（本體氣相法組合工藝）。本體法工藝技術(shù)在70年代發(fā)展較快，70年代后期至二十世紀(jì)末改造、新建工廠大多基于此法。這類最早于1964年美國Dart公司實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，采用串聯(lián)三臺立式攪拌釜反應(yīng)器，利用丙烯蒸發(fā)冷凝撤出反應(yīng)熱。本體法聚合工藝以液態(tài)丙烯作為聚合介質(zhì)，液相本體聚合反應(yīng)速率遠(yuǎn)高于溶劑聚合反應(yīng)速率。該法采用三氯化鈦和烷基鋁為主要成分的催化劑體系,以對催化劑呈惰性的C5~C7烴類為溶劑，在溫度為50~80℃、壓力為1MPa左右的工藝條件下進(jìn)行丙烯聚合。從1957年第一套工業(yè)化裝置一直到80年代中后期，淤漿法工藝在長達(dá)近30年的時(shí)間里一直是最主要的聚丙烯生產(chǎn)工藝。此法需用高壓容器，回收聚丙烯和脫除無規(guī)物流程復(fù)雜，設(shè)備投資大，成本高，故該技術(shù)早已過時(shí)，只有美國Eastman公司由于對無定形聚丙烯的內(nèi)部需要而采用該技術(shù)。溶液法是最老的聚丙烯工藝之一。聚丙烯的生產(chǎn)工藝主要有溶液法、淤漿法、液相本體法、氣相法和本體氣相法組合工藝5大類?；瘜W(xué)改性包括共聚改性、交聯(lián)改性和接枝改性；物理改性具體包括填充改性、填料的表面改性和增強(qiáng)改性等。③按參與聚合的單體種類分為均聚聚丙烯(PPH)和共聚聚丙烯，后者又可分為嵌段共聚聚丙烯(PPB)和無規(guī)共聚聚丙烯(PPR)。一般生產(chǎn)的聚丙烯樹脂中，等規(guī)結(jié)構(gòu)的含量(稱等規(guī)度)約為95%，其余為無規(guī)或間規(guī)聚丙烯。建議在“十二五”期間，應(yīng)重點(diǎn)加快催化劑、生產(chǎn)工藝、設(shè)備等技術(shù)開發(fā)；調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)；淘汰或更新落后產(chǎn)能，提高行業(yè)整體規(guī)模等[23]。我國聚丙烯近幾年的供需情況見表2。國家發(fā)改委產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)司消息顯示，2010年，聚丙烯產(chǎn)量達(dá)到917萬噸，%，而且聚丙烯價(jià)格上升了約15%，產(chǎn)品銷售率接近100%，產(chǎn)銷基本平衡，行業(yè)盈利水平提高。截至2008年底，我國聚丙烯（PP）的生產(chǎn)廠家有90多家，生產(chǎn)裝置有近120套，成為僅次于美國的世界第二大PP生產(chǎn)國。我國聚丙烯的工業(yè)生產(chǎn)始于20世紀(jì)70年代，經(jīng)過30多年的發(fā)展，目前已經(jīng)基本上形成了溶劑法、液相本體氣相法、氣相法以及我國自主研發(fā)的間歇式液相本體法等多種生產(chǎn)工藝并舉，大中小型生產(chǎn)規(guī)模共存的生產(chǎn)格局。其次，預(yù)計(jì)到2012年中國生產(chǎn)汽車超1250萬輛，；至2012年中國生產(chǎn)約4550臺洗衣機(jī)，；至2012年，中國線纜工業(yè)的PP消費(fèi)年增長率超過6%，但國內(nèi)產(chǎn)品不能滿足其苛刻的規(guī)格性能要求，線纜工業(yè)用PP仍需進(jìn)口。我國最大的PP市場是主要應(yīng)用于化肥、水泥和谷物包裝的無紡布，2007年占國內(nèi)消費(fèi)量近50%。中投顧問指出：2009年前7月我國聚丙烯(PP)進(jìn)口量比上年同期增長60%。我國PP產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于包裝、電子與家用電器、汽車、纖維、建筑管材等領(lǐng)域。a1)占全球比例，%萊昂德爾巴塞爾公司76066697104中國石油化工集團(tuán)公司33435404023道達(dá)爾石化公司18525302580英力士石油化學(xué)公司25522952330薩比克公司17122052880埃克森美孚化學(xué)公司18721252125信任工業(yè)21052780中國石油天然氣集團(tuán)公司16020682689臺塑集團(tuán)公司16819832102北歐石油化工公司16518801945合計(jì)23852740030558近年來，我國聚丙烯市場的需求量增長很快。a1)占全球比例，%產(chǎn)能/(kt中東新增加的丙烯和PP將改變?nèi)虻墓┬杵胶?。預(yù)計(jì)今后幾年，%的速度增長，到2011年總生產(chǎn)能力將達(dá)到約6 。然而，受到技術(shù)人才缺乏及原料乙烷和丙烷短缺的影響，普遍開工不順利，全球PP生產(chǎn)商的數(shù)量在逐漸減少，生產(chǎn)裝置越來越集中在少數(shù)幾家大的跨國公司手中，%（見表1）[5]。2007年，%，%，成為主要的產(chǎn)銷地。美國湯森公司(Townsend Solut)預(yù)計(jì)，在今后5年內(nèi)，%速率增長[4]。產(chǎn)品主要用于生產(chǎn)注塑制品、纖維以及薄膜等，%，%，%，%，%，%[23]。有學(xué)者調(diào)查指出2006年全球PP的總消費(fèi)量為4192萬t，%，%，2001年~%。同時(shí)，聚丙烯已成為通用熱塑性塑料中歷史最短、發(fā)展和增長最快的品種[1]。：∑Q進(jìn)=∑Q出Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6式中：Q1——所處理的物料帶到設(shè)備中去的熱量（kJ）；Q2——由加熱劑（或冷卻劑）傳給設(shè)備的熱量或加熱與冷卻物料所需的熱量（kJ），符號規(guī)定：輸入（加熱）為“+”，輸出（冷卻）為“”；Q3——過程的熱效應(yīng)（kJ）；符號規(guī)定：放熱為“”，吸熱為“+”；Q4——反應(yīng)產(chǎn)物由設(shè)備中帶出的熱量（kJ）；Q5——消耗在加熱設(shè)備各個(gè)部件上的熱量（kJ）；Q6——設(shè)備向四周散失的熱量（kJ）。本設(shè)計(jì)以物料衡算和能量衡算為設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。目前，在我國的聚烯烴樹脂中，成為僅次于聚乙烯(PE)和聚氯乙烯(PVC)的第三大塑料。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。前言伴隨著世界聚丙烯工業(yè)的勃勃生機(jī)和迅猛發(fā)展，有報(bào)道指出世界聚丙烯產(chǎn)業(yè)重心東移，中印領(lǐng)跑，目前國內(nèi)PP的產(chǎn)量仍未滿足國內(nèi)消費(fèi)，面對目前形勢，我國的聚丙烯工業(yè)生產(chǎn)需不斷引進(jìn)國外技術(shù)，并使工藝技術(shù)國產(chǎn)化以追趕國際先進(jìn)技術(shù)的腳步。2010年初，天津石化年產(chǎn)450kt/a聚丙烯裝置順利開車，這代表著世界頂尖水平的Spherizone聚丙烯工藝多區(qū)循環(huán)反應(yīng)器國產(chǎn)化的成功，國產(chǎn)化的聚丙烯工藝技術(shù)和工程設(shè)計(jì)極大地推動(dòng)了我國聚丙烯工業(yè)的發(fā)展，為國家節(jié)省了大量外匯，為業(yè)主贏得了最佳的經(jīng)濟(jì)效益。聚丙烯來源豐富，強(qiáng)度、剛性和透明性都比聚乙烯好，與其他通用熱塑性塑料相比，還具有比重最輕（），易于加工，耐化學(xué)腐蝕，抗張強(qiáng)度較高，抗撓曲性、電絕緣性良好等優(yōu)點(diǎn)，而且生產(chǎn)工藝簡單、成本低廉，近年來其發(fā)展勢頭一直呈上升趨勢，尤其以催化劑、新工藝、新產(chǎn)品的開發(fā)進(jìn)一步擴(kuò)大了應(yīng)用領(lǐng)域，在機(jī)械、化工、電力和運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域中新用途的開發(fā)刺激了聚丙烯需求的增長。第一章　設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)依據(jù)化工設(shè)計(jì)大體根據(jù)《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》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符合國家和各級地方政府制定的環(huán)境保護(hù)法規(guī)，對排放的三廢進(jìn)行處理。根據(jù)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的年產(chǎn)量，運(yùn)用質(zhì)量守恒定律，通過對全過程和單元過程的物料衡算，計(jì)算出原料的消耗量、過程的損耗量及三廢的生產(chǎn)量；在此基礎(chǔ)上作能量衡算，能量衡算要求遵循能量守恒原則計(jì)算出蒸汽、水、電的消耗定額。第二章　文獻(xiàn)綜述聚丙烯(PP)是熱塑性合成樹脂中的后起之秀，相繼1954年意大利蒙挨公司(Mentedison)的納塔(GNatta)公布了齊格勒納塔(ZieglerNatta)催化劑成功生產(chǎn)出高等規(guī)度的聚丙烯樹脂后，于195