年产3万吨聚丙烯的工艺设计实现项目可行性方案.docx

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年产3万吨聚丙烯的工艺设计实现项目可行性方案

年产3万吨聚丙烯的工艺设计项目可行性方案

绪论3

第一章工艺流程确定16

1.1催化剂的配置和计量16

1.2丙烯预精制和丙烯保安精制及氢气压缩18

1.3预聚合与液相本体聚合21

1.4聚合物闪蒸和脱气25

1.5聚合物的汽蒸和干燥30

1.6挤压造粒33

1.7产品均化和包装码垛37

1.8生产原材料的规格37

第二章物料衡算42

2.1计算基础（2.1.1-2.1.4郑伟玲）42

2.1.1设计条件42

2.1.2丙烯进料量42

2.1.3催化剂用量43

2.1.4氢气用量43

2.2原材料消耗定额43

2.3主要设备物料衡算44

2.3.1CO汽提塔T701物料衡算（2.3.1-2.3.4陈思东）44

2.3.2预聚合反应器R200物料衡算45

2.3.3聚合反应器R201物料衡算45

2.3.4闪蒸罐D301物料衡算47

2.3.5汽蒸罐D501物料衡算（2.3.5-2.3.8黄允胜）48

2.3.6干燥器D502物料衡算49

2.3.7挤压造粒单元物料衡算49

2.3.8总物料平衡表50

第三章热量衡算51

3.1主要设备热量衡算51

3.1.1预聚合反应器R200热量衡算（3.1.1-3.1.3沈扬华）51

3.1.2聚合反应器R201热量衡算53

3.1.3闪蒸罐D301热量衡算55

3.1.4汽蒸罐D501热量衡算（3.1.4-3.1.6文豪）57

3.1.5干燥器D502热量衡算59

3.1.6总热量平衡表61

第四章设备选型61

4.1主要设备选型61

4.1.1预聚合反应器R20061

4.1.2聚合反应器R20162

4.1.3汽蒸罐D50163

4.1.4干燥器D50267

4.2设备一览表71

第五章聚丙烯装置的安全生产76

5.1静电的危害与防范76

5.1.1静电危害76

5.1.2静电的防范措施76

5.2其他安全措施77

第六章“三废”处理与环境保护77

6.1废水78

6.2废气78

6.3废渣78

参考文献79

摘要：

聚丙烯是丙烯单体聚合而形成的高分子聚合物，是一种通用合成树脂。

它作为一种高分子塑料，在现代化工生产中占有重要的地位，是五大工程塑料之一。

聚丙烯之所以是各种聚丙烯烃材料中发展最快的一种，关键在于其催化剂技术的飞速发展。

本设计中就详细介绍了聚丙烯随催化剂的发展而发展的情况。

本设计是以荆门石化的S-PP工艺为设计基础，设定年产量为两万吨，然后进行物料衡算、热量衡算、设备选型等过程，最终完成的一份比较完整的设计说明书。

另外聚丙烯来源丰富，价格便宜，易于加工成型，产品综合性能优良，因此被广泛地应用于化工、化纤、轻工、家电、建筑、包装、农业、国防、交通运输、民用塑料制品等各个领域，在聚烯烃树脂中，是仅次于聚氯乙烯、聚乙烯之后的第三大通用塑料。

关键词：

聚丙烯S-PP工艺液相本体聚合催化剂

Abstract：

Polypropyleneisagenericsyntheticresin,whichispolymerizatedbypropylenemonomer.Asapolymerplastic,inthemodernchemicalproductionitoccupiesanimportantpositionandwasoneofthefivemajorengineeringplastics.

Polypropyleneisthefastestdevelopingmaterialinvarietyofhydrocarbonmaterials.Thekeyreasonisthecatalyst’srapiddevelopment.Thisdesignintroducedpolypropylene’sdevelopmentwiththedevelopmentofcatalyst.

ThedesignisbasedontheJingmenPetrochemicalS-PPtechnologyandsetfor20,000tonsofannualoutput.Thenproceedtothematerialbalance、energybalanceandequipmentselection,Finallyreachedamorecompletedesignspecification.

Another,Becauseofitsrichresource,lowprice,easytoprocesstakesshape,fineproductoverallperformance,thereforeitiswidelyappliedtochemical,thechemicalfiber,thelightindustry,theelectricalappliances,thebuilding,thepacking,agricultural,thenationaldefense,thetransportation,thecivilplasticproductandsoon.Inthepolyolefineresin,itisonlyinferiorafterthePVC、PEthethirdgeneralplastic.

Keywords:

PolypropylenS-PPcraftliquidphasepolymerizationcatalyst

绪论

聚丙烯（Polypropylene，常缩写为PP）是丙烯（Proplylene，缩写为PR）单体聚合而形成的高分子聚合物，是一种通用合成树脂（或通用合成塑料）。

聚丙烯的有关性质如下：

1、聚丙烯的物理性质

1　可塑性

PP是一种典型的热塑性塑料，它受热时易熔化，冷却时固化成型，且这一过程可以多次重复进行。

由于这一特性，使聚丙烯加工成型十分方便，可以很容易用挤出、注塑、吹塑等方法直接加工成型。

2　耐热性

PP熔点较高，为164～170℃（纯等规物熔点达176℃），软化点为150℃以上，是通用树脂中耐热性能最好的一种。

3　密度小

PP相对密度为0.90～0.91，是所有树脂中最轻的。

4　良好的物理机械性能

PP拉伸屈服强度一般可达30～38MPa，这也是通用合成树脂中最高的品种之一，它表面强度大，弹性较好，耐磨性良好。

5　介电性能优良

6　吸水性小

7　抗冲击强度较低

这是PP的最大缺点，特别是在低温下其抗冲击强度急剧下降。

但是可以通过共聚或共混攻性来改善它的耐低温冲击性能。

2、聚丙烯的化学性质

PP具有优良的化学稳定性，它与绝大多数化学品接触几乎不发生作用，其热化学稳定性也好，在100℃下，无机酸、碱、盐溶液除具有强氧化性者外，其余对PP几乎都无破坏作用。

PP是非极性有机化合物，对极性有机溶剂都很稳定，醇类、酚类、醛类、酮类和大多数羧酸都不易使其发生溶胀。

只有芳烃和氯代烃（如苯、四氯化碳、氯仿等）在80℃以下时对聚丙烯有溶解作用。

由于聚丙烯结构中存在叔碳原子，因此易被氧化性介质侵蚀。

PP在光、紫外线、热、氧存在的条件下会发生老化现象，使其变质，失去原有的性质。

要是PP不老化是不可能的，只有通过添加抗氧剂、紫外线吸收剂、防老剂等来减缓PP的老化速度，改善其抗老化性能。

下面简要为大家介绍一下国内外聚丙烯的生产发展状况。

1、国外聚丙烯生产工艺发展史。

1953年，德国Zigle（齐格勒）发明用TiCl4金属烷基化合物作催化剂，以乙烯为原料进行聚合得到聚乙烯。

1954年，意大利Natta（纳塔）教授在Zigle发明的催化剂基础上，发展了烯烃聚合催化剂，用具有定向能力的TiCl3为催化剂，以丙烯为原料进行聚合，成功制得了高结晶性高立构规整性（等规）的聚丙烯[2]，并创立了定向聚合理论。

1957年，根据Natta教授的研究成果，意大利Montecatini（蒙特卡蒂尼）公司在Frara首建世界上第一套间歇式PP工业生产装置（6Kt/a）。

同年，美国Hercules（大力神）公司也建成了一套9Kt/aPP装置[3]。

1958～1962年，德、美、法、日等国先后都实现了PP工业化生产。

1964年，美国Dart（达特）公司的Rexall（雷克萨尔分公司）首用第一代催化剂及釜式反应器开创了液相本体法PP生产工艺。

1969年，Bsaf（巴斯夫公司）开发了立式搅拌床气相聚合Novolen工艺。

1971年，以Solvay（索尔维）公司开发的TiCl3-R2O（异戊醚）-TiCl4-Al（C2H5）2Cl络合型催化剂为典型代表的第二代催化剂（络合Ⅰ型催化剂）使液相本体法PP有了很大发展。

70年代后，Phillips（菲利浦）石油公司首用环管式反应器实现了液相本体法PP生产工业化。

1980年，美国Amoco（阿莫科）公司采用自己的高效催化剂，选用卧式搅拌床，开发了新的气相聚合工艺，并建成世界上最大的气相法PP生产装置（135kt/a）。

1983年，美国UCC（联合碳化物）公司借鉴流化床聚乙烯工程放大生产经验，和成功开发超高活性PP催化剂（Shac）的Shell（壳牌）公司合作共同开发了“Unipol”PP气相流化床聚合工艺，于1985年在Texas（德克萨斯）建立了80kt/a装置，这是世界上第一个把高效催化剂与气相流化床相结合的新工艺。

同年，意大利的Montecatini公司（即现在的蒙埃公司）也开发了“Spheripol”本体聚合新工艺，在意大利Brindise（希林迪西）建成投产80kt/aPP装置。

该公司于1983年11月与美国Hercules公司合营，改称Himont（海蒙特）公司。

Himont公司均聚反应采用液相法环管反应器，而嵌段共聚反应采用气相法密相流化床反应器[8]。

2、国内聚丙烯生产发展状况

六十年代末，兰州化学工业公司石油化工厂从英国引进了采用Vickers-Zimmer（维克－吉玛）工艺技术及常规催化剂体系的5kt/a溶剂法PP生产装置。

1973年，北京燕山石化公司向阳化工厂利用国内研制的催化剂和溶剂法工艺，建成投产了一套5kt/a国产溶剂法PP生产装置。

1979年，北京化工研究院等单位在络合Ⅰ型催化剂的基础上研制成活性定向能力更好的络合Ⅱ型催化剂即TiCl3-R2O（正丁醚）-Al（C2H5）2Cl催化剂。

络合Ⅱ型催化剂不但可以用于溶剂法聚丙烯工艺，而且由于它的高活性合高定向能力，也为用于液相本体法PP工艺打下了良好基础。

1975年，辽宁瓦房店纺织厂与大连物化所协作，建立了一套300t/a（1.5m3）聚合釜间歇式液相本体PP中间试验装置。

随后，江苏省丹阳化肥厂于1978年首先建成一套4m3聚合釜千吨液相本体法PP装置，同年试车成功，在我国首先实现了液相本体法PP生产工业化。

国内液相本体法（习惯称之为小本体法）PP工艺是间歇式单釜操作工艺，该工艺以液相丙稀为原料，采用络合Ⅱ型三氯化钛为催化剂，以一氯二乙基铝为活化剂，以H2为聚合物分子量调节剂。

到1995年，全国已在约50个厂中建立近七十套国内液相本体法聚丙烯生产装置。

80年代末，我国