【正文】 6 保險杠，比以 TPO 為原料生產(chǎn)的同類產(chǎn)品成本降低 30%，改性 PP 用作汽車配件具有十分廣闊的開發(fā)前 景。目前，我國一些塑料原料廠商已經(jīng)開發(fā)出洗衣機(jī)專用料如 PP 1947 系列、 K7726 系列等，受到了洗衣機(jī)制造廠商的歡迎。 ⑤ 管材用聚丙烯 2021 年全國塑料管材總產(chǎn)量突破 180 萬 t，同比增長 23%。隨著上海塑料建材廠首家引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，采用進(jìn)口 PPR料生產(chǎn)的輸送冷、熱水用的管材得到市場認(rèn)可后，目前已有不少廠家建設(shè) PPR 管材生產(chǎn)線，價格也由投產(chǎn)初期的 2萬 ~3 萬元 /t 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)報道，目前韓國開發(fā)出一種耐高壓給水管用無規(guī)共聚聚丙烯 PPR 112 新牌號，使用該牌號生產(chǎn)的管材可在 20℃ 和 的超高壓狀態(tài)下使用 50 年。目前國內(nèi)透明 PP 專用料與國外差距較大，透明 PP 樹脂及其制品的生產(chǎn)、應(yīng)用仍有待加強(qiáng)?；仡檹?0212021年間，全球聚丙烯產(chǎn)能平均增速達(dá)到 %，同期消費(fèi)增速為 %。 20212021年間全球?qū)⑿陆?1020萬噸聚丙烯產(chǎn)能。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 2021 年中國聚丙烯進(jìn)口量同比增長 4%，達(dá)到 300 萬噸，但 2021 年的進(jìn)口量將在去年的基礎(chǔ)上減少了 4%，因?yàn)橹袊鴩鴥?nèi)大量聚丙烯新增產(chǎn)能陸續(xù)投產(chǎn)。 在新增產(chǎn)能中，中石化為 253 萬噸 /年 ，中石油為 135 萬噸 /年。中國聚丙烯分為南北兩大市場，并且呈現(xiàn)明顯的“南重北輕”態(tài)勢， 70%左右的消費(fèi)量集中在華南和華東地區(qū)。在東北、華北及西北市場，華北市場處于成長期，占全國市場份額 12%左右，發(fā)展勢頭迅猛；東北和西北市場容量過小，僅分別占 5%和 2%，大部分聚丙烯要南運(yùn)。根據(jù)中國聚丙烯市場情況，中石化選擇在三大需求市場腹地新建產(chǎn)能，是基于降低運(yùn)輸成本、提升競爭力的考慮。在新建裝置中，除了少數(shù)幾套規(guī)模 20萬噸級外，絕大多數(shù)超過 30 萬噸級，達(dá)到全球級規(guī)模，抗風(fēng)險能力明顯增強(qiáng)。 設(shè)計(jì)原則依據(jù)及范圍 設(shè)計(jì)原則 本設(shè)計(jì)按以下原則進(jìn)行： (1)遵循國家有關(guān)法律及法規(guī)； (2)立足生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn) ,經(jīng)濟(jì)合理 ,實(shí)施可行 ,安全可靠； (3)立足國內(nèi) ,吃透和消化國外引進(jìn)的設(shè)備和工藝； (4)防止環(huán)境污染 ,保護(hù)生態(tài)平衡。 (4)原材料 ,半成品 ,成品規(guī)格 ,質(zhì)量指標(biāo)參照遼化企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行； 設(shè)計(jì)范圍及深度 (1)設(shè)計(jì)范圍 本設(shè)計(jì)包括聚合 ,精制 ,干燥工段的設(shè)計(jì)。 生產(chǎn)規(guī)模 本裝置生產(chǎn)規(guī)模 本裝置生產(chǎn)規(guī)模為 107千克 /年聚丙烯粉末。 生產(chǎn)方式 生產(chǎn)方式為連續(xù)自動化生產(chǎn)。 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 輔助生產(chǎn)設(shè)施 包括控制室 ,配電室 ,實(shí)驗(yàn)室及辦公室。 生產(chǎn)制度 開工時間每年 8000 小時 ,采用連續(xù)自動化生產(chǎn) ,五班三運(yùn)轉(zhuǎn)。液相本體法最大的優(yōu)點(diǎn)是原料來源豐富；氣相聯(lián)合法生產(chǎn)的牌號多于氣 相 法；氣相法生產(chǎn)能力大，設(shè)備簡單，能耗低，產(chǎn) 品不用脫灰干燥；而液相本體法是國內(nèi)自行開發(fā)的方法，由于原料來自煉廠氣，價格便宜，但成品質(zhì)量不是很好，所以應(yīng)用很少 ]2[ 。 工藝參數(shù)的選擇 (1)反應(yīng)器 (K201A/B/C) T=71℃ ， P=，停留時間： 4～ 5 小時 裝料系數(shù) ，漿料濃度 36% (2)反應(yīng)器夾套水 冷卻器及內(nèi)冷管冷卻器 反應(yīng)器循環(huán)用冷卻水 入口溫度： 35℃ 出口溫度： 60℃ (3)閃蒸罐 (R204) 頂部溫度 34℃ 壓力 底部溫度 71℃ 壓力 (4)己烷預(yù)熱器 (E204) 94℃ (5)吸入分離罐 (R206) 壓力 (6)中間罐 (R205) 溫度： 71℃ 液位 30% SL： 36% (7)離心機(jī) ( MS301C/D) 溫度： 40℃ 濾餅干基濕含量： 25% (8) 閃蒸干燥器 (MD301) 熱氮?dú)膺M(jìn)口溫度： 124℃ 入口壓力： 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 熱氮?dú)獬隹跍囟龋?110℃ 出口壓力： 工藝流程特點(diǎn) (1)本工藝使用高活性定向的三組分催化劑，有單獨(dú)的一套催化劑制備系統(tǒng)； (2)生產(chǎn)均聚物采用兩釜并聯(lián)操作，生產(chǎn)封端共聚物采用 A/B 兩釜并聯(lián)與 C釜串聯(lián)操作； (3)分離過程采用先進(jìn)的臥式雙鼓離心機(jī)，分離效果好，可使濾餅含濕率達(dá)20%； (4)采用兩級干燥即氣流干燥和流化床干燥器，使物料干燥充分； (5)聚合釜 散熱采用夾套和內(nèi)冷管兩種， 其中 40%的 散熱 由 夾套 完成 ， 60%由 內(nèi)冷管 完成 ； (6)副產(chǎn)品無規(guī)聚丙烯 可以回收再利用， 降低了生產(chǎn)成本； (7)聚合干燥階段采用微機(jī)控制，減少了工人的勞動強(qiáng)度，提高了工業(yè)的自動化水平，精 確 度 也得到了很大的提 高。聚合反應(yīng)器的正常操作條件是 71℃ 和 （表壓）在聚合反應(yīng)中使用TKOFAT 催化劑系統(tǒng) ??4 。 共聚合加入的乙烯量很少，產(chǎn)品中乙烯量只有 %～ %（ WT）。 從聚合釜中出來的漿液經(jīng)閃蒸，將未反應(yīng)的丙烯用丙烯壓縮機(jī)壓縮后返回聚合釜，尾氣放至火炬 ，進(jìn)行燃燒處理 。 由于無規(guī)聚丙烯溶解在己烷中，則用離心分離將等規(guī)聚合物和己烷 無規(guī)聚合物分離出來，從離心機(jī)出來的母液送至己烷回收，為了防止氧化，聚合物濾餅用熱氮?dú)膺M(jìn)行閃蒸和流化兩級干燥而得到純凈干燥的聚合物粉末。 生產(chǎn)流程說明 催化劑配制 (1)AT 與 OF 的配制 ① 助催化劑 AT 通過計(jì)量系統(tǒng)由氮?dú)鈮喝胍炎⑷爰和榈馁A罐 R201，并用己烷稀釋到 15%，此后部分的 AT 由泵打入預(yù)聚合釜 K201，部分進(jìn)入 AT 貯罐 R255，并由己烷稀釋到 1%（此時 R255 內(nèi)壓力和液位分別為 和 70%）通過P254A/B/C/D 送到聚合釜 K201A/B/C。 (2)主催化劑 TK 的配制 主催化劑通過加料設(shè)施直接由 R257 加入預(yù)先注入己烷的預(yù)聚合釜 K251，兩種已稀釋的助催化劑定量的用泵打入預(yù)聚合釜，攪拌均勻并降至低溫（ T 15℃ ）定量加入新鮮的丙烯進(jìn)行預(yù)聚合反應(yīng)，反應(yīng)在低溫下進(jìn)行。物料排入預(yù)聚合物貯罐 R251A/B，通過加料罐 R252A/B/C 和加料泵 P254A/B/C/D 送往聚合釜 K201A/B/C。 均聚物聚合：反應(yīng)器 K201A/B/C 并聯(lián)，兩釜操作。 來自 P215A/B 的干己烷經(jīng)高壓己烷過濾器在 FRC 的控制下進(jìn)入到反應(yīng)器中。 從反應(yīng)器循環(huán)泵 P207A/B 來的循環(huán)丙烯經(jīng)過過濾器返回 K201，其流量由與循環(huán)罐 R207 上的 LIC 串級調(diào)節(jié)的 FRC 控制。 用柱塞泵 P251A/B/C/D 來的丙烯預(yù)聚物，泵 P254A/B/C/D 來的助催化劑 AT和由 P253A/B/C/D 來的第三組分 OF，三者一起由中下部進(jìn)入聚合釜中。反應(yīng)器夾套水循環(huán)泵 P202 從反應(yīng)器水罐R203 中抽出，經(jīng)反應(yīng)器夾套水冷卻器 E202，冷卻水出口溫度用 TIC控制在 35℃ 。從內(nèi)冷管的夾套出來的冷卻水溫度為 60℃ 。脫鹽水需要是手動補(bǔ)充至R203 內(nèi)。在偶然情況下反應(yīng)器系統(tǒng)失控時引起反應(yīng)溫度急劇上升時，則用來自高壓氮?dú)馄康?8kg/cm3氮?dú)獍讯疚锕?R201 內(nèi)的二甲醚壓入 K201 內(nèi)，使反應(yīng)很快停止。來自己烷蒸發(fā)器 E204 的熱己烷氣體（ 94℃ ）從底部進(jìn)入 R204 內(nèi)，其流量用 R204 頂部出口氣體的 FRC 控制，使出口氣體維持在 34℃ ，進(jìn)入 E204 的己烷速率用 E204 的 LIC 控制， E204 內(nèi)己烷用低壓蒸氣加熱氣化，進(jìn)入 E204 內(nèi)低壓蒸氣的流量由蒸出的己烷蒸 氣的 PIC 調(diào)節(jié)使己烷蒸氣保持 ；從P112A/B 來的己烷經(jīng)己烷過濾器后噴入 R204 頂部，其流量用 FIC 控制以維持漿料濃度恒定并除去閃蒸器中帶走的聚合物。 (4)循環(huán)氣體壓縮 從 R201 排出的氣體在進(jìn)入壓縮機(jī) C201 之前先通過吸入分離器 R206，經(jīng)過濾后的己烷在 FIC 的控制下噴入 R206 內(nèi)洗滌上升的氣體，含有 聚合物的液體己烷重力自流至 R205，被洗滌后的氣體離開 R206 進(jìn)入三段往復(fù)式壓縮機(jī) C201 吸入口， R206 罐頂用 PRC 調(diào)整從第一級間罐 R216 頂部返回氣體的速率控制閃蒸系統(tǒng)壓力為 。 離心分離 離心機(jī)進(jìn)料罐中的聚合物漿液通過進(jìn)料泵少量經(jīng)一回路返回罐頂，其余進(jìn)沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 入離心機(jī)。各自離心機(jī)需要用己烷連續(xù)沖洗，其目的主要是使離心機(jī)進(jìn)了區(qū)機(jī)械部分保持清潔。由此在液面控制下將它泵送至廢己烷罐。 干燥 (1)閃蒸干燥 來自離心機(jī)的濕濾餅經(jīng)螺旋輸送器進(jìn)入到閃蒸干燥器內(nèi)。 聚合物在閃蒸干燥器內(nèi)的停留時間為 ，出干燥器的溫度為 70℃ ，干基濕含量為 %，聚合物粉末進(jìn)入第一袋式過濾器中，氣體由引風(fēng)機(jī)經(jīng)兩極冷卻器冷卻至 40℃ ，進(jìn)入氣液分離罐 R303 中，液體己烷被送至廢己烷罐，混合氣體則作為干燥氣體循環(huán)使用；袋式過濾器中的聚合物粉末則通過星型下料器進(jìn)入流化床干燥器內(nèi)。流化床以質(zhì)量比為 3:1 的氮?dú)夂图和榈?混合氣體為干燥氣體，氣體的進(jìn)口溫度為 125℃ ，由連接的 TRC 控制。熱盤管還可防止騰泳，起擋風(fēng)板作用。 出流化床的聚合物粉末溫度為 110℃ ，干基濕含量為 %，從流化 床排至完成工段的氣體輸送線，由羅茨風(fēng)機(jī)送至料倉 S401。 Qs(2)(6)聚合釜HATOFTKCWPR HEQ cR出料分離系統(tǒng)CW(1) (5)(4) (3)物料及熱量衡算圖 41 (1)新鮮丙烯進(jìn)料量 IPP= 1 A PP H E1 ? ? ??生 產(chǎn) 能 力 （ 產(chǎn) 品 中 百 分 含 量 產(chǎn) 品 中 百 分 含 量 ）開 工 時 間 （ 損 失 率 ） = ? ? ? ? ?????? ? %%% 7 APP= ? ? ? ? %% %% ??????IP Pkg/h PP= ? ? % ??IP Pkg/h IPP—等規(guī)聚丙烯 PR新鮮丙烯進(jìn)料量 PR= ?? 單耗開工時間生產(chǎn)能力 3 ?? 1030=新鮮丙烷進(jìn)料量 PA=PR? （ 1純度） =（ ） =新鮮純丙烯進(jìn)料量 PR純 =PRPA=－ ＝ (2)循環(huán)液及各組分量 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 進(jìn)入聚合釜的總丙烯量 PR總 =單?PP = % ＝ kg/h 循環(huán)丙烯 RPR = PR總 PR純 == kg/h R= PRPRR ? = % = kg/h RHE =R HE? = ? %=RPA =R PA? = ? %=(3)催化劑及各組分量 TK=PP/16400=因?yàn)?TK: AT: OF=1:: AT=TK=＝ OF=TK=＝ kg/h 隨 TK 帶入預(yù)聚物 PPcat PPcat =TK=? =PP總 = PP cat +PP=+=HEcat = )PPATOFTK( PPATOFTKc a tc a t ??????? = )( ??????? =(4)氫氣加入量 H2 =PR10 4? =104? = kg/h (5)新鮮己烷進(jìn)料量 HE= H2RPRCat 懸浮液 = － （ ++++） = (6)聚合釜出料及組成 出料漿液： SL= PP總 = = kg/h 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 出料丙烯量 = RPR +PR純 PP=+－ = kg/h 出料丙烷量 = RPA +PA=+=出料己烷量 = RHE +HE+ HEcat =++=出料聚丙烯 =TK、 AT、 OF 不變 聚合釜出料成分見表 41。 表 42 物料焓值 溫度 /℃ △ HPR △ HPA △ HHE △ H OH2 20 35 40 60