毕业论文：12kta聚丙烯装置的工艺设计

年扬子石化公司引进日本三井油化工艺建成装置，年和年齐鲁石化公司和上海石化总厂先后采用公司工艺建成装置。

其后，年，抚顺石化公司乙烯化工厂，洛阳石化总厂，广州石化总厂，独山子乙烯工程，中原乙烯工程，茂名石化公司，大连西太平洋石化公司先后建成了这两种工艺的大型装置。

与此同时，国内不断消化吸收世界先进工艺设备技术，加紧实现催化剂工艺技术设计与设备制造的国产化。

随着聚丙烯产品应用开发及后加工生产的迅速发展。

国内市场对的需求量越来越大。

年我国产量接近万吨，进口万吨，年国产和进口都超高万吨。

在这种形势下，原中国石化总公司决定在九五期间利用炼厂气丙稀资源建设批大型生产装置，包括九江石化总厂长岭炼化总厂武汉石化厂福建炼化股份公司济南炼油厂及荆门石化总厂等家企业的装置，这套装置均由中国石化北京石油化工工程公司简称承担设计采用国产化工艺建设而成。

聚丙烯的合成工艺可以概括为以下几种溶剂聚合法工艺特点丙稀单体溶解在惰性液相溶剂中如乙烷中，在催化剂的作用下进行溶剂聚合，聚合物以固体颗粒状态悬浮在溶剂中，采用釜式搅拌反应器。

有脱灰，脱无规物和溶剂回收工序，流程长，较复杂，装置投资大，能耗高，但生产易控制，产品质量好。

以离心过滤方法分离聚丙烯颗粒再经气流沸腾干燥和挤压造粒。

工艺条件溶液聚合法工艺特点使用高沸点直链烃作溶剂，在高于聚丙烯熔点的温度下操作，所得聚合物全部溶解在溶剂中呈均相分布。

高温气提方法蒸发脱除溶剂得熔融聚丙烯，再挤压造粒得粒料产品。

生产厂家只有美国公司家。

工艺条件气相本体法工艺特点系统不引入溶剂，丙稀单体以气相状态在反应器中进行气相本体聚合。

流程简短，设备少，生产安全，生产成本低。

聚合反应器有流化床联碳壳牌工艺立式搅拌床巴斯夫工艺及卧式搅拌床阿莫科埃尔帕索工艺。

工艺条件液相本体法含液相气相组合式工艺特点系统中不加溶剂，丙稀单体以液相状态在釜式反应器中进行液相本体聚合，乙烯丙稀在流化床反应器中进行气相共聚。

流程简单，设备少，投资省，动力消耗及生产成本低。

均聚采用釜式搅拌器工艺，活环管反应器工艺，无规共聚和嵌段共聚均搅拌式流化床中进行。

工艺条件聚丙烯是合成树脂中发展最快的个品种，随着丙稀聚合及催化剂技术的快速发展，聚丙烯的品种，牌号不断增加，应用范围不断扩展，聚丙烯已经成为种十分重要的合成材料。

近年来，世界聚丙烯生产能力不断增加，聚丙烯催化剂经历几代的发展不仅活性呈几百倍甚至上千倍的提高，其等规度也达以上聚丙烯生产工艺更加简单，无需脱灰和脱无规物等聚丙烯产品的表征手段进步提高，牌号开发中微观设计已可达分子水平，聚丙烯产品品种不断增加随着聚丙烯改性研究的深入，聚丙烯的应用范围更加广泛。

目前，已被广泛应用到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，在聚丙烯树脂中，是仅次于聚氯乙稀聚乙烯之后的第三大塑料。

由于良好的机械性能，可以用来制造各种机械设备的零附件，经改性后可制造工业管道农用管道电机风扇基建模板等。

在汽车制造业方面，改性可以制造汽车上的许多内外部件，如汽车方向盘仪表盘等。

在建筑业，用玻璃纤维增强改性或用橡胶改性后可制作建筑用模板，发泡后可用作装饰材料。

在电气用品方面，改性可用于制电视机收录机外壳及洗衣机内桶，还可用作电线电缆和其他电器绝缘材料。

在包装材料方面，更显示其独特的作用。

最适合于拉制扁丝织成编织袋，编织袋广泛用于各种固体物体的包装。

制作的打包带捆扎带比铁皮打包带更好。

还可以制各种薄膜，包括用于重包装材料的双向拉伸薄膜。

在日常生产方面，可以制作家具，如桌椅板凳菜蓝卫生间家用卫生设备如箱盆桶盛水器等，还可用作各种其他挤出或注塑塑料制品。

在纺织工业方面，是重要合成纤维丙纶的原料。

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

从年发明四氯化钛，后来改用结晶三氯化钛作主催化剂，用氯代二烷基铝为助催化剂制备立体规整结构的聚丙烯以来，开发研究活性更高性能更好的聚丙烯催化剂的工作就直在全世界进行。

到目前为止，聚丙烯催化剂的发展已经经历了好几个不同的发展阶段。

按照公司的划分方法，将目前为止聚丙烯催化剂的发展阶段确定为六代。

第代催化剂聚丙烯最早是由去的丙烯表物料平衡表物料名称物料质量总量输入聚丙烯丙烯低压蒸汽输出损耗丙烯绝干聚丙烯粉料聚丙烯夹带冷凝水去丙烯水蒸气干燥器物料衡算图物料平衡图经过干燥处理后的聚合物中水分应低于，取进料湿聚丙烯热氮气干燥塔湿聚丙烯热氮气干聚丙烯湿氮气出料绝干聚丙烯粉料夹带少量水分热氮气带走水分湿氮气表物料平衡表物料名称物料质量总量输入湿聚丙烯热氮气输出绝干聚丙烯聚丙烯夹带少量水分湿氮气挤压造粒单元物料衡算图挤压造粒单元物料平衡图进料聚丙烯损耗聚丙烯产品则年生产聚丙烯量为挤压造粒单元聚丙烯损失聚丙烯产品与设计任务年产万吨相当。

故本次设计是合理的表挤压造粒单元物料平衡表物料名称物料质量总量输入聚丙烯输出损耗聚丙烯产品总物料平衡表表总物料平衡表设计单元总物料输入总物料输出保安精制预聚合液相本体聚合闪蒸罐汽蒸罐干燥塔挤压造粒第章热量衡算热量衡算的依据是能量守恒定律。

化学反应对温度通常有很大的依赖关系，因为反应速率与温度条件有关，而温度条件则取决于产生或吸收的热量，以及换热条件，通过热量衡算可以确定反应器的温度条件和换热面积。

对于流动系统与间歇系统均可适用的普遍的热量衡算式为随物料流入的热量反应过程的热效应随物料流出的热量反应系统与外界交换的热量积累的热量主要设备热量衡算预聚合反应器热量衡算操作条件反应温度操作压力停留时间约分钟管内由丙烯催化剂聚丙烯组成的浆液浓度为，反应器直管部分带有夹套，夹套内通冷冻水，使内温度保持在之间。

图热平衡图丙烯催化剂进料出料冷冻水循环水热损失表物料平衡表物料名称物料质量总量输入催化剂丙烯原料输出催化剂聚丙烯丙烯表设计基础数据项目数据丙烯进料温度催化剂进料温度浆液出料温度夹套水进口温度夹套水出口温度聚丙烯比热催化剂比热丙烯比热水的比热查相关资料知，液态丙烯聚合时产生的聚合热为千卡公斤，千卡公斤，假设聚丙烯的聚合热与温度呈线性关系，则聚合热与温度的关系可表达为则丙烯在聚合时放出的反应热为千卡公斤在聚合时放出的反应热为千卡公斤在小环管中，进料丙烯流量为，生成的聚丙烯为则在此过程中，产生的聚合热为千卡小时预聚过程中产生的反应热部分用来维持操作温度，多余的热量则由冷冻水循环系统来撤除。

浆料要吸收热量为令总传热损失为，即热量损耗为损则夹套水撤除的热量为因为则夹套冷冻水用量为表热量平衡表项目热量总量流入热量产生的聚合热流出热量浆料吸收的热量冷冻水撤除热量传热损失的热量聚合反应器热量衡算操作条件反应温度反应压力停留时间淤浆浓度以重量计环管反应器直管部分装有夹套，夹套水使温度维持在左右。

图热量平衡图表物料平衡表物料名称物料质量总量输入聚丙烯进料丙烯原料料浆冷冻水循环水热损失出料丙烯自丙烯自输出聚丙烯丙烯表设计基础数据项目数据料浆进口温度物料出口温度丙烯原料进口温度夹套水进口温度夹套水出口温度聚丙烯比热丙烯比热催化剂比热水的比热在聚合反应器内生成的聚丙烯为，则产生的聚合热为千卡小时聚合过程中产生的聚合热部分用来维持反应温度，多余热量则由冷冻水循环系统来撤除。

反应物料所需吸收热量为令总热损失为，则损失热量为损则夹套水撤除的热量为因为则夹套冷冻水的用量为表热量平衡表项目热量总量流入热量产生的聚合热流出热量反应物料吸收热量冷冻水撤除热量传热损失热量闪蒸罐热量衡算热损失蒸汽气态丙稀聚丙烯液态丙稀聚丙烯出料进料图热量平衡图表物料平衡表物料名称物料质量总量输入聚丙烯丙烯输出损耗丙烯聚丙烯丙烯去丙烯去表设计基础数据项目数据丙稀得率丙稀单程转化率浆料进入时的温度浆料离开时的温度聚丙烯的比热水的比热聚丙烯单位时间产量中未反应的丙稀量资料表明，丙稀气体热容和汽化焓分别为饱和蒸汽计算进出口物料热容和汽化焓，这里只是进行简单的算术平均，于是将，代入上述两式可得由此可得内物料平均热容和热焓为含有丙稀和聚丙烯的浆料从出料至出料时，聚丙烯吸收的热量为丙稀吸收的热量为即浆料吸收的总热量为在系统中，热量主要由闪蒸线夹套蒸汽和盘管蒸汽提供，上述蒸汽均为饱和蒸汽，压力保持在。

已知饱和蒸汽温度，查表可知其汽化焓则系统可提供热量为令总热损失为，则当系统可提供热量满足丙稀汽化所需热量时，传热能力即满足设计要求。

即取此时则总热损失为损表热量平衡表项目热量总量流入热量饱和蒸汽流出热量聚丙烯吸收的热量丙稀吸收的热量总热损失汽蒸罐热量衡算冷凝水热损失图热量平衡图表设计基础数据项目数据饱和水蒸气得汽化焓冷凝水的汽化潜热物料初始湿含量物料最终湿含量绝干物料质量物料进入的温度物料离开的温度低压饱和蒸汽入口温度水的比热聚丙烯的比热系统主要是冷凝水和聚合物吸收热量，首先根据进出的物料所含水分变化得到冷凝水，然后分别计算冷凝水和聚合物吸收的热量。

物料进入时所含水分满足下式物料离开时所含水分满足下式进料出料低压饱和蒸汽由此得物料进出时汽蒸获得冷凝水为则冷凝水吸收得热量为而聚合物吸收得热量为则系统吸收总热量为系统汽蒸所需热量由蒸汽所提供，般分两股股从下部进入，蒸汽流量设为，股从中部进入，蒸汽流量设为。

则系统供热令总热损失为，当系统可提供热量满足系统所需热量时，传热能力即满足设计要求，即即取此时系统供热则总热损失为损表热量平衡表项目热量总量流入热量低压饱和蒸汽流出热量冷凝水吸收的热量聚合物吸收的热量总热损失干燥器热量衡算图热量平衡图进料出料冷凝水冷凝水热氮氮气热损失聚丙烯装置的工艺设计摘要聚丙烯是丙烯单体聚合而形成的高分子聚合物，是种通用合成树脂。

它作为种高分子塑料，在现代化工生产中占有重要的地位，是五大工程塑料之。

聚丙烯之所以是各种聚丙烯烃材料中发展最快的种，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。

本设计是以中原石化的工艺为设计基础，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。

关键词聚丙烯工艺液相本体聚合催化剂目录前言第章工艺流程确定催化剂的配置和计量丙烯预精制和丙烯保安精制及氢气压缩预聚合与液相本体聚合聚合物闪蒸和脱气聚合物的汽蒸和干燥生产原材料的规格第章物料衡算计算基础设计条件丙烯进料量催化剂用量氢气用量原材料消耗定额主要设备物料衡算汽提塔物料衡算预聚合反应器物料衡算聚合反应器物料衡算闪蒸罐物料衡算汽蒸罐物料衡算干燥器物料衡算挤压造粒单元物料衡算总物料平衡表第章热量衡算主要设备热量衡算预聚合反应器热量衡