聚丙烯課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)

1、.高分子專業(yè)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目 :10 萬(wàn)噸 / 年聚丙烯液相本體法聚合釜工藝設(shè)計(jì)學(xué)院:班別:姓名:學(xué)號(hào):指導(dǎo)教師 :學(xué)院院長(zhǎng) :專業(yè) .專注.2014 年12月23日2015年1月9日專業(yè) .專注.目錄第一章緒論1.1 聚丙烯 (PP)的性能1.2 聚丙烯 (PP)的用途第二章 丙烯聚合工藝流程敘述第三章 工藝計(jì)算聚合釜物料 、熱料衡算和循環(huán)冷卻水流量的計(jì)算 ；聚合釜容積和外形尺寸的計(jì)算 ；聚合釜攪拌器的設(shè)計(jì)和電機(jī)的選擇 ；聚合釜傳熱計(jì)算 、夾套和冷卻管的設(shè)計(jì) 。附錄 1：聚合釜設(shè)計(jì)參數(shù)匯總表附錄 2：工藝流程圖聚合釜工藝參數(shù)丙烯、熱水、水進(jìn)入聚合釜的溫度為25、 75 、 25 ； 丙烯、熱

2、水、水進(jìn)入聚合釜的溫度為70 、 55 、 39 ； 丙烯利用熱水加熱至50， 利用反應(yīng)熱加熱至74。 丙烯純度97%， H2/ 丙烯（重量比） 120 ×10-6 ；三氯化鈦 / 丙烯 （重量比 ） 50 ×10 -6 ， AI/Ti=10 ：三氯化鈦純度80% ；投料系數(shù) 70%；高壓回收釜壓 1MPa 丙烯純度 97% ，H2 / 丙烯（重量比） 120 ×10-6 ；三氯化鈦 / 丙烯（重量比 ）40 ×10-6 ， AI/Ti=15 ：三氯化鈦純度80% ； 投料 系數(shù)70% ；高 壓回 收釜 壓 1MPa低壓回 收釜 壓0.8MPa ； 液相

3、丙烯密度 0.5 g/cm 2 ，聚丙烯的堆積密度 0.47g/cm 2 ，聚丙烯的真實(shí)密度0.91g/cm 2 ；低壓回收釜壓0.8MPa ；液相丙烯密度0.5專業(yè) .專注.g/cm 2 ，聚丙烯的堆積密度0.47g/cm 2 ，聚丙烯的真實(shí)密度0.91g/cm 2 。第一章緒 論高速增長(zhǎng)的消費(fèi)市場(chǎng) ，催生聚丙烯工業(yè)投資熱潮 。預(yù)計(jì) 2008 年前后，中國(guó)聚丙烯工業(yè)將進(jìn)入新一輪投資高峰期 ，屆時(shí)將有近 600 萬(wàn)噸年產(chǎn)能陸續(xù)投產(chǎn) ，其中 65% 分屬中石化和中石油兩大集團(tuán) 。而中石油這套世界級(jí)裝置的建成 ，揭開(kāi)了中國(guó)建設(shè)聚丙烯大型裝置的序幕 ，預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年中，更大規(guī)模的裝置將不斷列入建設(shè)計(jì)

4、劃。1.1聚丙烯 (PP) 的性能聚丙烯之所以能在工業(yè)化生產(chǎn)之后迅速地成為廣泛的通用塑料 ，原因之一是它的性能優(yōu)良 ，因而可以不斷擴(kuò)大應(yīng)用范圍 。甚至于在某些方面還可以和聚乙烯 、聚苯乙烯 、聚氯乙烯相競(jìng)爭(zhēng) ，因?yàn)榫郾┰谕庥^ 、化學(xué)性能、物理性能 、加工性能 、改性性能之間有良好的平衡 。（1） 聚丙烯的外觀聚丙烯樹(shù)脂為本色 、圓柱狀顆粒 ，顆粒光潔 ，粒子的尺寸在任意方向上為 2mm 5mm ，無(wú)機(jī)械雜質(zhì) 。粉料為本白色粉末 ，無(wú)結(jié)塊，合格品允許有微黃色 。（2）聚丙烯的化學(xué)性能PP 的化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異 ，對(duì)大多數(shù)酸 、堿、鹽、氧化劑都顯惰性 。 例如在 100 的濃磷酸 、鹽酸、40% 硫

5、酸及其它們的鹽類溶液中都是穩(wěn)定的 ，只有少數(shù)強(qiáng)氧化劑如發(fā)煙硫酸等才可能使其出現(xiàn)變化 。PP 是非極性化合物 ，對(duì)極性溶劑十分穩(wěn)定 ，如醇、酚、醛、酮和大多數(shù)羧酸都不會(huì)使其溶脹 ，但在部分非極性有機(jī)溶劑中容易溶解或溶脹 。（3） 聚丙烯的物理性能密度： PP 是所有合成樹(shù)脂中密度最小的 ，僅為 0.900.91g/cm3 ，是專業(yè) .專注.PVC 密度的 60% 左右 。這意味著用同樣重量的原料可以生產(chǎn)出數(shù)量更多同體積的產(chǎn)品 。表面硬度 ：PP 的表面硬度在五類通用塑料中屬低等，僅比 PE好一些。當(dāng)結(jié)晶度較高時(shí) ，硬度也相應(yīng)增加一些 ，但仍不及 PVC、PS、 ABS 等 。機(jī)械性能 ：PP 的

6、強(qiáng)度和剛性都比低壓 PE 好，它活動(dòng)鉸鏈 ，能承受 70000000 次以上的折疊彎曲 ，沒(méi)有損壞痕跡 ；但其缺口特別敏感 。熱性能： PP 有良好的耐熱性 ，熔點(diǎn)為 164170 ，耐 100 以上的溫度煮沸消毒 ，沒(méi)有外力下 ，溫度即使到 150 也不變形 ，在低負(fù)荷下亦可在 110 連續(xù)使用 。電性能： PP 是一種非常 優(yōu)良的電絕緣體 ，不吸水，不受空氣潮濕影響，擊穿電壓也高 。 是一種緩慢燃燒的材料 。（4）聚丙烯的加工性能PP屬于結(jié)晶型聚合物 ，不到一定溫度其顆粒不會(huì)熔融 ，不像 PE或 PVC 那樣在加熱過(guò)程中隨著溫度提高而軟化 。 一旦達(dá)到某一溫度 ，PP 顆粒迅速融化，在幾度

7、范圍內(nèi)就可全部轉(zhuǎn)化為熔融狀態(tài) 。PP 的熔體粘度比較低 ，因此成型加工流動(dòng)性良好 ，特別是當(dāng)熔體流動(dòng)速率較高時(shí)熔體粘度更小 ，適合于大型薄壁制品注塑成型 ，例如洗衣機(jī)內(nèi)桶 。PP 在離開(kāi)口模后 ，如果是在空氣中緩慢冷卻 ，就會(huì)生成較大的晶粒 ，制品透明度低 。至此，我們可以看出 PP的加工性能是由它的物理性能決定的 。 PP的物理性能是判斷其可加工性的重要指標(biāo) 。有什么樣的物理性能決定了 PP 有什么樣的加工性能 。同時(shí) ，PP 加工性能的好壞也直接影響到制品的物理性能、使用性能 。因此 ，物理性能與加工性能之間是互助互制的關(guān)系 。（5） 聚丙烯的改性性能隨著工藝的改進(jìn)和新型催化劑 （尤其是茂

8、金屬催化劑 ）的開(kāi)發(fā)，市場(chǎng)上出現(xiàn)了全新的 PP品種 。與傳統(tǒng) PP相比，它們?cè)诳箾_擊 、剛性、透明性、光澤、阻隔性能等方面的優(yōu)勢(shì) ，不僅在傳統(tǒng) PP 應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮作用 ，而且也向其他應(yīng)用領(lǐng)域滲透 。目前 ，PP 新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)主要包括高熔體強(qiáng)度 、高透明、高結(jié)晶度 、高流動(dòng) PP 等。1.2 聚丙烯 (PP) 的用途專業(yè) .專注.PP 主要用于生產(chǎn)編織制品 、注塑制品 、薄膜和纖維 。編織制品是 PP 的第一大消費(fèi)領(lǐng)域 , 由于聚丙烯的來(lái)源豐富 、價(jià)格低廉、故編織制品廣泛采用聚丙烯作為主要原料 ，主要用于糧食 、化肥、水泥的包裝 ,其次是糖 、鹽、蔬菜及其它工業(yè)包裝 。 今后編織制品一方面將向大

9、型、重型化包裝袋發(fā)展 ,即向集裝袋方向發(fā)展 ,另一方面將向低重 、低纖度包裝袋發(fā)展 。各種功能性編織袋如耐高溫 、抗靜電、耐老化等編織袋的需求也將有一定的發(fā)展 。注塑制品是 PP 的第二大消費(fèi)領(lǐng)域 ,由于 PP 其優(yōu)良的耐熱性 、力學(xué)性能、成本低和良好的環(huán)境適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)而倍受人們的青睞 ，主要用于硬包裝(容器、周轉(zhuǎn)箱、托盤(pán)、瓶蓋等 )、消費(fèi)用品 (廚具、家具、花盆、旅行箱等)、汽車配件 (汽車內(nèi)飾 、保險(xiǎn)杠、蓄電池等 )及醫(yī)療制品 (注射器、工具箱、料盆等 ),在這些應(yīng)用中 PP 將替代傳統(tǒng)材料如木材 、玻璃和金屬等 。由于 PP密度很低 ,加上具有良好的力學(xué)性能和加工性能 ,使它非常適宜于那

10、些考慮成本和自重的大排量汽車使用 。薄膜是 PP 的第三大消費(fèi)領(lǐng)域 ,包括雙向拉伸 PP 等。雙向拉伸 PP 由于具有防潮、力學(xué)強(qiáng)度高 、尺寸穩(wěn)定性好 、質(zhì)輕、無(wú)毒、無(wú)臭、印刷性能良好等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于印制 、涂布、香煙及食品包裝袋 、真空鍍鋁 、電容器等方面 。 PP 薄膜具有良好的光學(xué)透明性和低潮濕轉(zhuǎn)移性 ,所以主要用途有快餐食品包裝 、壓敏帶背襯和標(biāo)簽帶等 。 PP 薄膜的市場(chǎng)包括形形色色的小商品領(lǐng)域 ,如皺縮膜包裝 、細(xì)軟物品包裝 、攝影和繪畫(huà)用品包裝 、電容器和電子工業(yè)用薄膜 、一次性使用尿布扎帶和搭扣等 。纖維是 PP 的第四大消費(fèi)領(lǐng)域 , PP 纖維是所有合成纖維總相對(duì)密度最小

11、的品種，因此它質(zhì)量最輕 ，單位重量的纖維能覆蓋的面積最大 。 而且其強(qiáng)度與合成纖維中高強(qiáng)度品種滌綸 、錦綸相近 ，但在濕態(tài)時(shí)強(qiáng)度不變化 ，這一點(diǎn)優(yōu)于錦綸 。此外 ，PP 纖維同其它合成纖維一樣 ，不易發(fā)霉 、腐爛，不怕蟲(chóng)蛀 。PP 纖維主要用于地毯 （包括地毯底布和絨面 ）、裝飾布、土工布、無(wú)紡布、各種繩索 、條帶、漁網(wǎng)、建筑增強(qiáng)材料 、包裝材料等 。其中PP 纖維無(wú)紡布由于其在嬰兒尿布 、婦女衛(wèi)生巾的大量應(yīng)用而引人注目 。PP纖維還可與多種纖維混紡制成不同類型的混紡織物， 經(jīng)過(guò)針織加工制成外專業(yè) .專注.衣、運(yùn)動(dòng)衣等 。 由 PP 纖維中空纖維制成的絮被 ，質(zhì)輕、保暖、彈性良好。此外 ,在醫(yī)

12、療及衛(wèi)生材料方面的消費(fèi)增長(zhǎng)也很快 。PP 產(chǎn)品分為均聚級(jí) 、無(wú)規(guī)共聚級(jí) 、中抗沖共聚級(jí)和高抗沖共聚級(jí)等若干等級(jí) 。 均聚 PP 可擠出成型管材、管件、電線 / 電纜 ,而無(wú)規(guī)共聚 PP 主要用于層壓紙 、密封劑和粘合劑。第二章丙烯聚合工藝流程敘述2.1生產(chǎn)工藝技術(shù)聚丙烯的生產(chǎn)工藝按聚合類型可分為淤漿法 、溶液法、本體法和氣相法和本體法 -氣相法組合工藝 5 大類 。本體法工藝本體法工藝的研究開(kāi)發(fā)始于20 世紀(jì) 60 年代，1964 年美國(guó) Dart 公司采用釜式反應(yīng)器建成了世界上第一套工業(yè)化本體法聚丙烯生產(chǎn)裝置。1970 年以后，日本住友 、Phillips 、美國(guó) EI Psao 等公司都實(shí)

13、現(xiàn)了液相本體聚丙烯工藝的工業(yè)化生產(chǎn) 。 與采用溶劑的漿液法相比 ，采用液相丙烯本體法進(jìn)行聚合具有不使用惰性溶劑 ，反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)單體濃度高 ，聚合速率快 ，催化劑活性高，聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高 ，反應(yīng)器的時(shí) -空生產(chǎn)能力更大 ，能耗低，工藝流程簡(jiǎn)單 ，設(shè)備少，生產(chǎn) TodayHot 成本低，" 三廢 "量少；容易除去聚合熱，并使撤熱控制簡(jiǎn)單化 ，可以提高單位反應(yīng)器的聚合量 ；能除去對(duì)產(chǎn)品性質(zhì)有不良影響的低分子量無(wú)規(guī)聚合物和催化劑殘?jiān)?，可以得到高質(zhì)量的產(chǎn)品等優(yōu)點(diǎn) 。不足之處是反應(yīng)氣體需要?dú)饣?、冷凝后才能循環(huán)回反應(yīng)器 。反應(yīng)器內(nèi)的高壓液態(tài)烴類物料容量大 ，有潛在的危險(xiǎn)性 。 此外，反

14、應(yīng)器中乙烯的濃度不能太高 ，否則在反應(yīng)器中形成一個(gè)單獨(dú)的氣相 ，使得反應(yīng)器難以操作 ，因而所得共聚產(chǎn)品中的乙烯含量不會(huì)太高 。本體法不同工藝路線的區(qū)別主要是反應(yīng)器的不同 。反應(yīng)器可分為釜式反應(yīng)器和環(huán)管反應(yīng)器兩大類 。釜式反應(yīng)器是利用液體蒸發(fā)的潛熱來(lái)除去反應(yīng)熱，蒸發(fā)的大部分氣體經(jīng)循環(huán)冷凝后返回到反應(yīng)器 ，未冷凝的氣體經(jīng)壓專業(yè) .專注.縮機(jī)升壓后循環(huán)回反應(yīng)器。而環(huán)管反應(yīng)器則是利用軸流泵使?jié){液高速循環(huán)，通過(guò)夾套冷卻撤熱 ，由于傳熱面積大 ，撤熱效果好 ，因此其單位反應(yīng)器體積產(chǎn)率高 ，能耗低。本體法生產(chǎn)工藝按聚合工藝流程 ，可以分為間歇式聚合工藝和連續(xù)式聚合工藝兩種 。（1）間歇本體法工藝間歇本體法聚

15、丙烯聚合技術(shù)是我國(guó)自行研制開(kāi)發(fā)成功的生產(chǎn)技術(shù) 。 它具有生產(chǎn)工藝技術(shù)可靠 ，對(duì)原料丙烯質(zhì)量要求不是很高 ，所需催化劑國(guó)內(nèi)有保證，流程簡(jiǎn)單 ，投資省、收效快，操作簡(jiǎn)單 ，產(chǎn)品牌號(hào)轉(zhuǎn)換靈活 、三廢少，適合中國(guó)國(guó)情等優(yōu)點(diǎn) ，不足之處是生產(chǎn)規(guī)模小 ，難以產(chǎn)生規(guī)模效益；裝置手工操作較多 ，間歇生產(chǎn) ，自動(dòng)化控制水平低 ，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定；原料 HotTag 的消耗定額較高 ；產(chǎn)品的品種牌號(hào)少 ，檔次不高 ，用途較窄。目前 ，我國(guó)采用該法生產(chǎn)的聚丙烯生產(chǎn)能力約占全國(guó)總生產(chǎn)能力的 24.0% ；（2）連續(xù)本體法工藝該工藝主要包括美國(guó)Rexall 工藝、美國(guó) Phillips 工藝以及日本 Sumitimo工藝

16、 。Rexall 本體聚合工藝是介于溶劑法和本體法工藝之間的生產(chǎn)工藝，由美國(guó) Rexall 公司開(kāi)發(fā)成功 ，該工藝采用立式攪拌反應(yīng)器，用丙烷含量為10%-30% （質(zhì)量分?jǐn)?shù) ）的液態(tài)丙烯進(jìn)行聚合 。 Phillips 工藝是由美國(guó) Phillips 石油公司于 20 世紀(jì) 60 年代開(kāi)發(fā)成功 。其工藝特點(diǎn)是采用獨(dú)特的環(huán)管式反應(yīng)器 ，這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的環(huán)管反應(yīng)器具有單位體積傳熱面積大 ，總傳熱系數(shù)高 ，單程轉(zhuǎn)化率高 、流速快、混合好、不會(huì)在聚合區(qū)形成塑化塊 、產(chǎn)品切換牌號(hào)的時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn) 。Sumitimo 工藝是由日本 Sumitimo （住友）化學(xué)公司于 1974 年開(kāi)發(fā)成功 。 此工藝基本上與

17、Rexene 本體法相似 ，但 Sumitimo 本體法工藝包括除去無(wú)規(guī)物及催化劑殘余物的一些措施 。產(chǎn)品為球狀顆粒 ，剛性高，熱穩(wěn)定性好 ，耐油及電氣性能優(yōu)越 。專業(yè) .專注.2.3工藝流程的設(shè)計(jì)工藝流程方框圖工藝流程敘述原料精制1 丙烯流程從預(yù)分離車間來(lái)的粗丙烯經(jīng)過(guò)二套冷凝器 、聚結(jié)器脫水 ，經(jīng)過(guò)一套堿罐、精制 D 線脫水后進(jìn)入兩套粗丙烯貯罐 。此部分為原料收料流程 。如上工藝圖所示 ，對(duì)粗丙烯貯罐丙烯進(jìn)行精制 ，由粗丙烯貯罐經(jīng)丙烯泵送到脫硫塔脫硫 （現(xiàn)在不用 ，由于含硫量少了 ），氧化鋁脫水 ，脫氧劑脫氧（鎳觸媒），分子篩塔脫水后進(jìn)入精丙烯貯罐 。精丙烯貯罐丙烯按上述精制流程進(jìn)行打循環(huán)

18、，直至采樣分析合格后 ，可由丙烯投料泵向聚合釜投料。2 氮?dú)饬鞒檀值?jīng)界區(qū)減壓 （或經(jīng)副線 ）后分兩路 ，一路送到其它各崗位使用 ；另一路專供精制線再生使用 。3 氫氣流程煉廠（乙烯）氫氣界區(qū)減壓 （或經(jīng)副線 ）進(jìn)入脫硫塔脫硫后進(jìn)入兩套裝置三樓氫氣計(jì)量罐 ，供裝置聚合和精制再生使用 。聚合反應(yīng)精丙烯由精丙烯泵經(jīng)質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量后 ，通過(guò)活化劑加料罐和催化劑加料罐加入聚合釜內(nèi) ?；罨瘎┯苫罨瘎┡渲乒藁蚧罨瘎┻\(yùn)輸罐壓送到活化劑貯罐，經(jīng)活化劑計(jì)量罐壓到活化劑加料罐 ，用丙烯沖入釜內(nèi) 。催化劑在精氮保護(hù)下分裝 ，分裝好后的催化劑由操作人員投進(jìn)催化劑加料罐。專業(yè) .專注.DDS 由操作人沒(méi)用量筒量取丙烯沖

19、入釜內(nèi) ，用加入催化劑加料罐 。工業(yè)循環(huán)水分二路 ：一路經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)閥進(jìn)入熱水槽 ，經(jīng)蒸汽加熱后由調(diào)節(jié)閥、經(jīng)泵送至聚合釜底部進(jìn)口作聚合反應(yīng)升溫?zé)嵩?。二路經(jīng)調(diào)節(jié)閥 ，由泵送至聚合釜底部進(jìn)口 ，作聚合釜降溫水源 。聚合釜底部水源再分兩路 ：一路進(jìn)入聚合釜夾套 ，換熱后，經(jīng)調(diào)節(jié)閥流至工業(yè)循環(huán)下水管 。 另一路進(jìn)入釜內(nèi)指形管 ，聚合釜釜內(nèi)指形管又可走兩種水源 ；循環(huán)水和冷冰水 。聚合反應(yīng)結(jié)束后 ，丙烯由高壓回收閥經(jīng)旋風(fēng)分離器至冷凝器冷凝后流入丙烯計(jì)量罐 ，再經(jīng)溢流管線流回丙烯貯罐。為了進(jìn)一步降低釜內(nèi)殘壓，釜內(nèi)丙烯還可由中壓回收調(diào)節(jié)閥經(jīng)旋風(fēng)分離器進(jìn)入中壓回收貯罐和氣柜利用。閃蒸去活 、包裝聚合反應(yīng)完全后

20、，經(jīng)高中壓回收流程回收未反應(yīng)的丙烯，再分?jǐn)?shù)次向閃蒸罐噴料 。殘余的氣相丙烯經(jīng)過(guò)旋風(fēng)分離器和粉料沉降罐沉降聚丙烯粉塵后到氣柜 。閃蒸罐內(nèi)聚丙烯經(jīng)充氮?dú)庵脫Q（或抽真空置換 ）合格后，卸料到包裝間 ，聚丙烯粉料自然去活后包裝。尾氣回收氣柜中的氣相丙烯經(jīng)壓縮機(jī)二級(jí)壓縮后 ，經(jīng)冷凝器冷凝成液相丙烯進(jìn)入尾氣回收罐和分液罐 ?；厥毡┛捎杀猛说奖鄙角蚬迏^(qū) ，也可退至三預(yù)分離裝置 。溴化鋰制冷機(jī)把循環(huán)水降溫至 10 攝氏度左右 ，經(jīng)泵送到各套釜指形管和冷凝器作為冷卻水源使用 。聚合釜工藝參數(shù)丙烯、熱水、水進(jìn)入聚合釜的溫度為 25、 75、 25； 丙烯、熱水、水進(jìn)入聚合釜的溫度為 70 、 55 、 39；

21、丙烯利用熱水加熱至50， 利用反應(yīng)熱加熱至 74 。丙烯純度 97%，氫氣 / 丙烯（重量）120 × -6 ，丙烯純度 97%，H2/ 丙烯（重量比 ）120 ×10-6 ；三氯化鈦 /丙烯（重量專業(yè) .專注.比） 40×10-6 ，AI/Ti=15 ：三氯化鈦純度 80% ；投料系數(shù) 70%；高壓回收釜壓 1MPa 丙烯純度 97%， H2/ 丙烯（重量比） 120 ×10-6 ；三氯化鈦 / 丙烯（重量比 ） 40 ×10 -6 ， AI/Ti=15 ：三氯化鈦純度 80% ；投料系數(shù) 70% ；高壓回收釜壓 1MPa 低壓回收釜壓 0.

22、8MPa ； 液相丙烯密度 0.5 g/cm 2 ，聚丙烯的堆積密度 0.470g/cm 2 ，聚丙烯的真實(shí)密度 0.91g/cm 2；低壓回收釜 壓 0.8MPa ； 液 相 丙 烯 密 度 0.5 g/cm 2 ， 聚 丙 烯 的 堆 積 密 度 0.470g/cm 2 ，聚丙烯的真實(shí)密度 0.91g/cm 2。第三章 工藝計(jì)算3.1 聚合釜物料 、熱料衡算和循環(huán)冷卻水流量的計(jì)算物料衡算PP 的生產(chǎn)能力 :10 萬(wàn)噸 / 年系統(tǒng)聚丙烯損失 5%應(yīng) 得 PP:100000 × (1+0.05)=105000 噸 / 年 =105000 × 1000kg/7200h=145

23、83.33kg/h丙烯轉(zhuǎn)化率為 70%所需純丙烯原料量為 : 14583.33kg/h/70%=20833.33kg/h 又 液相丙烯密度 0.5 g/cm 2純丙烯原料量為41.667 m3 /h原料比（重量比）： H2/ 丙烯（重量比）：120 ×10-6 ；三氯化鈦 / 丙烯（重量比）： 50×10 -6 ，AI/Ti 為：10則H 2 量為： 2.500kg/h專業(yè) .專注.純?nèi)然仦?： 1.04167 kg/h純 AlEt 2Cl 為：10.4167kg/h又 三氯化鈦純度為 80% ，丙烯的純度為 97%三氯化鈦量 ：1.30209 kg/h丙烯量：2147

24、7.66kg/h加入釜內(nèi)的原料量等于從釜中放出物料量，即21477.66 2.500 1.04167 10.4167 14583.33 回收丙烯量回收丙烯量為 ：6908.29kg/hPP 產(chǎn)量噸/ 年100000PP 產(chǎn)量kg/h14583.33純丙烯所需量 kg/h20833.33純丙烯所需量 m3 /h41.667實(shí)際所需丙烯量 kg/h21477.66H 2 所需量為 kg/h2.500純?nèi)然佀枇?kg/h1.04167實(shí)際三氯化鈦所需量 kg/h1.30209AlEt 2 Cl 所需量 kg/h10.4167丙烯回收量 kg/h6908.29熱量衡算1）反應(yīng)放熱計(jì)算已知丙烯聚合

25、熱為2172.95kJ/kg. 根據(jù)絡(luò)合型 TiCl 3AlEt 3 Cl 催化體系的動(dòng)力學(xué)特征可知反應(yīng)高峰期每小時(shí)丙烯轉(zhuǎn)化率為38.46% （每轉(zhuǎn)化 10%的時(shí)間為 026h ） .（參考液相本體法聚丙烯生產(chǎn)及應(yīng)用P201 ）對(duì)于 12 m3 的聚合釜 ，每釜產(chǎn)量以3000kg 計(jì)，則反應(yīng)高峰期的反應(yīng)熱為 Qmax ：300038.46%2172 .95Qmax1.02507150 kJ / h專業(yè) .專注.10 3 kJ1w1J / s3.6kJ / h1h3600Q max2507150/ 3 .6 w696 .4 kw2）攪拌摩擦熱 Qa 的計(jì)算攪拌軸功率的消耗可近似的認(rèn)為都轉(zhuǎn)化為攪拌

26、葉與物料的摩擦熱Qa ，即QaP軸根據(jù)實(shí)測(cè)可知 ， 12 m3 的釜攪拌軸功率為50kw3）聚合高峰期總發(fā)熱量QT 計(jì)算QTQm a x Qa對(duì) 12 m3 的釜：QT696.410350103746.4kw4）撤熱量 QT/ 計(jì)算考慮聚合釜本身的熱損失為5%，則對(duì) 12 m3 的釜總撤熱量 QT/ 為：QT/1 0.05 QT 0.95 746.4 103709.11kw5)冷卻介質(zhì)的選擇及平均溫度差（ t）的求取間歇式液相本體法聚丙烯裝置12 m3 聚合釜，可以使用工業(yè)水或循環(huán)冷卻水作為冷卻介質(zhì) ，因?yàn)樗胙b置溫度為 25 ，出水溫度為 39，反應(yīng)溫度為 74， 以恒溫反應(yīng)為依據(jù) ，則平均

27、溫差計(jì)算如下 ：反應(yīng)溫度7474冷卻水溫度39253549t 49 35 420 C49ln356）總傳熱面積 FT 計(jì)算專業(yè) .專注.FTQT 'K t對(duì)于 122m3釜已知K,K=555 W mFT709 . 1110 325554230 . 42 m表 2-熱量衡算總匯反應(yīng)高峰期的反應(yīng)熱Qmax /kw696.4c攪拌摩擦熱 Qa /kw50聚合高峰期總發(fā)熱量QT /kw746.4撤熱量 QT ' /kw709.11傳熱系數(shù) K/ W m 2 K555平均溫度差 t/ 42總傳熱面積 FT / m 230.423.2 聚合釜容積和外形尺寸的計(jì)算設(shè)計(jì)之原始數(shù)據(jù) :(1)聚合

28、聚生產(chǎn)能力噸/ 年聚丙烯 ；(2)年生產(chǎn)時(shí)間7200h ；(3)丙烯轉(zhuǎn)化率70%；(4)聚合反應(yīng)溫度740C；(5)聚合反應(yīng)壓力3.4MPa ；(6)催化體系絡(luò)合 型（ TiCl3-AlEt 2Cl）；(7) 單釜操作周期8h （反應(yīng)時(shí)間 3.5h，升溫時(shí)間 35min ）(8) 丙烯、熱水、水入裝置溫度 25、75、250C；丙烯、熱水、水出裝置溫度 70 、55 、390C ；丙烯利用熱水加熱至 500 C,利用反應(yīng)熱加熱至 740C(9)投料：丙烯純度 97%， H2/ 丙烯（重量比）120 ×10-6 ；三氯化鈦 / 丙烯（重量比） 50×10 -6 ，AI/Ti=

29、10 ：三氯化鈦純度 80% ；投料系數(shù)70%；(10)高壓回收釜壓 1MPa ， 低壓回收釜壓0.8MPa ；專業(yè) .專注.(11)液相丙烯密度 0.5 g/cm 2 ，聚丙烯的堆積密度 0.470g/cm 2 ，聚丙烯的真實(shí)密度 0.91g/cm 2；(12)系統(tǒng)聚丙烯損失5%。聚合釜容積的確定聚合釜的容積設(shè)計(jì)主要取決于裝置單線設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力和投料系數(shù)1）設(shè)計(jì)依據(jù)聚合物生產(chǎn)能力 ：700 噸/ 年聚丙烯年生產(chǎn)時(shí)間 ：7200h ；丙烯轉(zhuǎn)化率 ：70% ；m聚合反應(yīng)溫度 ： 74 0C；聚合反應(yīng)壓力 ： 3.4MPa ；單釜操作周期 ： 8h （反應(yīng)時(shí)間 3.5h ，升溫時(shí)間 35min）2)

30、聚合釜容積的計(jì)算聚合釜設(shè)計(jì)容積可按下式計(jì)算：PVETCdK式中V- 聚合釜設(shè)計(jì)容積 ， m 3E-裝置單線年生產(chǎn)能力 ，t/a;P-單釜操作周期 ，h ；T-年操作時(shí)數(shù) ， h/a ；C-丙烯轉(zhuǎn)化率 ， %；d- 最高操作溫度 （740C）時(shí)液相丙烯的密度 t/ m3 ；K-聚合釜最高操作溫度條件下設(shè)計(jì)裝料系數(shù) ， %。以單線生產(chǎn)能力 2500t/a 為例計(jì)算聚合釜的設(shè)計(jì)容積。投料系數(shù)為 70%，V EP25008=11.3 m3T C7200 70% 0.5 70%d K可取 V=12 m3，所以 2500t/a裝置聚合釜設(shè)計(jì)容積取12 m 3 ，題中聚合物生產(chǎn)能力 700t/a ，所以 n

31、=40符合要求 .3）聚合釜外形尺寸的設(shè)計(jì)a聚合釜高徑比的選擇根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn) ， 12 m3 聚合釜的高徑比選擇（即 H=2.15D ）,可以滿專業(yè) .專注.足生產(chǎn)要求 .在設(shè)計(jì)上 、下橢圓封頭時(shí) ，一般可以去短軸直徑d 與釜直徑 D 的比為0.6（即 d=0.6D ）.b 釜直徑的求取根據(jù)聚合釜容積以及高、直徑等尺寸的相等關(guān)系，可以求取聚合釜的直徑 D( 指內(nèi)徑 )圓形筒體容積 ：V1D2H14H 1H0.6DH2.15DV1D2(H0.6D)D 2 (2.15D 0.6D) 1.217D344兩封頭容積 ：V24d ( D )2322V24(0.6D ) D 20.314D 3324聚合釜的

32、容積 ：VV1V21. 217D1. 531D3 0.314D 33式中V- 聚合釜容積 ， m3D- 聚合釜直徑 ， mV1 - 筒體部分容積 ， m 3V2 - 橢圓封頭容積 ， m3H 1 - 筒體部分高度 ， mH - 聚合釜高 ， md-橢圓封頭短軸直徑 ， m當(dāng)聚合釜容積為 12 m3 時(shí)D12131.986 m專1業(yè).531.專注.取 D=2.0mc釜高 H 的選取根據(jù)高徑比 H=2.15D ，可求得釜高H=2.15 ×2.0=4.30m圓筒體高 H 1 = H -0.6D= （2.15-0.6 ）D=1.55D=1.55 ×2.0=3.10 m d 橢圓封頭

33、直徑 d 的選取根據(jù) d=0.6D ，可求得 12 m 3 釜的橢圓封頭直徑為d=0.6 ×2.0=1.2橢圓封頭的高 r=d/2=1.2/2=0.6me.根據(jù)以上數(shù)據(jù)復(fù)算釜的實(shí)際容積：V1.531D 31.5312.0312.25m34）夾套的設(shè)計(jì)根據(jù)前面的討論 ，聚合釜的 高徑比 選取 2.15，直筒部分的高為釜徑的 1.55 倍，因此可知 ： 12 m3釜釜徑 2.0m ，直筒部分高為3.1m ，釜直筒部分夾套取3.0m ，下封頭高為 0.65m 。對(duì)于 12 m3 聚合釜，夾套總傳熱面積 ：FF 1F 2Dd4rR * 123.142 .03 .043 .1410.65 1.

34、0218 .844 .0822 . 9 m 2式中 D 聚合釜筒體直徑 ； mh 聚合釜直筒高 ；mR 聚合釜筒體半徑 ； mr 聚合釜下封頭短軸半徑 ；m3.3 聚合釜攪拌器的設(shè)計(jì)和電機(jī)的選擇專業(yè) .專注.經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)研究和生產(chǎn)時(shí)間的摸索表明 ，螺帶式攪拌器對(duì)于聚丙烯固體顆粒無(wú)聊的攪拌效果較好 ，而且消耗的功率也比較小 。螺帶式攪拌器的工藝設(shè)計(jì) ，主要是確定螺帶的外徑 D1 、內(nèi)徑 D 2 （從而確定螺帶寬度 b ）、螺距 s.a、螺帶外徑 D1螺帶外徑設(shè)計(jì)要考慮攪拌效果 ，攪拌功率設(shè)置的需要 ，對(duì)于攪拌效果來(lái)說(shuō) ，螺帶外徑選大一些好 ，即與釜壁的間隙適當(dāng)曉一些為好 。但間隙過(guò)小攪拌效果也

35、不好 ，物料無(wú)法返混 。另外螺帶外徑越大 ，攪拌軸功率越大 。因此螺帶外徑要選取適中 。 一般選取螺帶外徑 D1 = （ 0.70.8 ）D，則 12 m3聚合釜的釜徑 D=2.0m ，螺帶外徑 D1 =1.41.6m （實(shí)際為1.5m ，D1D0.75),螺帶與釜內(nèi)壁的間隙為 0.25m 。b、螺帶內(nèi)徑 D 2螺帶內(nèi)徑由螺帶外徑和螺帶葉片寬度 （b ）決定 。螺帶葉片寬度影響攪拌效果 。 一般來(lái)說(shuō) ，葉片寬度大一些 ，攪拌效果好些 ，但葉片太寬 ，使葉片與軸的間隙過(guò)小 ，也會(huì)影響物料的返混下落 。 如果螺帶葉片與釜內(nèi)壁及軸的間隙都很小 ，就會(huì)變成螺帶提升機(jī) 。 物料堆在螺帶上部下不來(lái)，顯然失

36、去了攪拌的意義 。 另外，螺帶葉片寬度在一定范圍內(nèi)對(duì)攪拌功率有一定的影響 ，但影響不是十分顯著 。12 m3 聚合釜攪拌螺帶寬度一般選取0.250.28m 。c、螺距設(shè)計(jì)螺距堆攪拌效果和攪拌功率都有一定影響 。 同樣的攪拌轉(zhuǎn)距 ，螺距越大，物料的上升速度越快 ，攪拌效果越好 ，但攪拌功率相應(yīng)也大 。 攪拌功率與螺距 S0.22 成正比 。 另外，當(dāng)螺距大于物料高度時(shí) ，功率與物料高度成直線關(guān)系 。 因此，一般情況下 ，螺距應(yīng)小于釜內(nèi)物料高度 。 12 m 3 聚合釜螺帶螺距與物料高度的比為 0.3，為釜直筒高度的 0.25 倍 . 12 m3 聚合釜直筒高度 3.1m ，物料高度為 2.34m

37、 ，螺帶螺距 S=0.72m.攪拌功率的計(jì)算攪拌功率一般可用功率準(zhǔn)數(shù)來(lái)描述專業(yè) .專注.P軸N P n 3 D15式中P- 攪拌軸功率 ，kw- 物料表觀密度 ， t/ m3n-攪拌轉(zhuǎn)速 ， r/minD1 -螺帶外徑 ，mNp- 功率準(zhǔn)數(shù)已知12 m3 聚合釜 ： D1 =1.5 ，0.28m ， S=0.72 ， n 可在45 、50、 55、60r/min 四種轉(zhuǎn)速選擇 ，每釜產(chǎn)量 3.0t.選擇轉(zhuǎn)速 n=50r/min ，即0.833r/s ，物料體積V=3.0/0.45=6.67m3 ，下封頭高 H 1 =065m ，下封頭V14rR 2 / 240.651.0 2 / 21.36m

38、 3容積33H 2 (直筒）6.671.361.692.0 24HH1H20.651.69 2.34mn 2 D 10.83321.5Fr9.810.106g條件驗(yàn)證 ： H/ D1 -=2.34/1.5=1.56b/ D1 =0.28/1.5=0.187S/ D1 =0.72/1.5=0.48Fr=0.106均在關(guān)聯(lián)式適用范圍內(nèi) ，可用關(guān)聯(lián)式計(jì)算 Np.N p 1 (1.64H0.13)F r11.25H(1.642.340.13) 0.106 11.252.342.49D1D 11.51.5專業(yè) .專注. .Np 21. 71( H )1. 340. 1060. 9526. 2D1P軸1N P1 n3 D1524.9 0.450.8333 1.5549.2kwP軸 2N P2 n 3 D1526.2 0.450.8333 1.5551.6kw實(shí)測(cè)時(shí)，配用電機(jī)功率 55kw ，n=50r/min，測(cè)得最大電流 i=80A ，取 cos0.8 ， 電機(jī)0.9 ， 傳動(dòng)0.9 ， P軸封1500 wP軸3UI cos·電機(jī) &