聚丙烯環(huán)管法課程設計

1、 高分子合成工藝學課程設計題目學院名稱指導教師班級學號學生姓名目錄綜合設計任務書 (21.聚丙烯合成工藝 (31.1緒論 (31.2多釜串聯(lián)氣液組合生產(chǎn)聚丙烯的仿真實驗 (61.3環(huán)管法氣液組合聚合工藝的介紹 (71.4多釜串聯(lián)與環(huán)管法兩種工藝的評價 (82.環(huán)管法生產(chǎn)聚丙烯運行方案的設計 (92.1密度控制范圍 (92.2原料進料量 (102.3實驗裝置圖 (112.4聚丙烯生產(chǎn)開車方案 (122.5裝置正常操作 (132.6裝置正常停工過程 (132.7聚丙烯生產(chǎn)運行方案 (143.參考文獻 (14綜合設計任務書設計內(nèi)容及要求:一、設計目的讓學生所學的聚丙烯合成工藝理論與聚丙烯的生產(chǎn)實際相

2、聯(lián)系,使學生得到動手操作能力、故障處理能力、工藝協(xié)調(diào)及工藝管理能力的綜合訓練。二、設計任務1、設計項目:聚丙烯生產(chǎn)運行方案的設計;2、設計工藝:環(huán)管法液相本體聚合工藝;3、設計產(chǎn)能:年產(chǎn)10萬噸;4、設計范圍:生產(chǎn)工藝的正常開車,正常運行,正常停車。三、設計工藝條件進料比R200:R201=1:10預聚釜R200:T=18,P=3.5MPa環(huán)管高H=9m,體積V=0.46m3,物料流速=4m/s,停留時間=4min。聚合釜R201:T=70,P=3.2MPa環(huán)管高H=30m,體積V=45m3,物料流速=78m/s,停留時間=1.5h,終點用密度控制射線檢測,轉(zhuǎn)化率55%-65%。四、設計內(nèi)容1

3、、聚丙烯的合成工藝1.1概述;1.2多釜串聯(lián)氣液組合生產(chǎn)聚丙烯的仿真實驗;1.3環(huán)管法氣液組合聚合工藝的介紹;1.4多釜串聯(lián)與環(huán)管法兩種工藝的評價。2、環(huán)管法生產(chǎn)聚丙烯運行方案的設計2.1設計重點密度控制范圍;2.2設計原料的進料量;2.3設計聚丙烯生產(chǎn)開車、停車方案;2.4設計聚丙烯生產(chǎn)運行方案。五、設計要求1、給出聚合工藝的歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展史;2、給出多釜串聯(lián)與環(huán)管法聚合工藝的差異及優(yōu)缺點;3、給出環(huán)管法聚合工藝流程及終點控制、原料流量等工藝參數(shù);4、給出完整的開機方案、運行方案及停機方案。1、聚丙烯合成工藝1.1緒論聚丙烯,英文名稱:Polypropylene,簡稱:PP,日文名稱:結(jié)構(gòu)

4、式:CH2CHCH3nCAS 登錄號:9003-07-0。由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹脂。按甲基排列位置分為等規(guī)聚丙烯(isotaeticPolyProlene、無規(guī)聚丙烯(atacticPolyPropylene和間規(guī)聚丙烯(syndiotaticPolyPropylene三種。一般生產(chǎn)的聚丙烯樹脂中,等規(guī)結(jié)構(gòu)的含量為95%,其余為無規(guī)或間規(guī)聚丙烯。工業(yè)產(chǎn)品以等規(guī)物為主要成分。聚丙烯也包括丙烯與少量乙烯的共聚物在內(nèi)。通常為半透明無色固體,無臭無毒。由于結(jié)構(gòu)規(guī)整而高度結(jié)晶化,故熔點高達167,耐熱,制品可用蒸汽消毒是其突出優(yōu)點。密度0.90g/cm3,是最輕的通用塑料。耐腐蝕,抗張強度30M

5、Pa,強度、剛性和透明性都比聚乙烯好。缺點是耐低溫沖擊性差,較易老化,但可分別通過改性和添加抗氧劑予以克服。其特點是:無毒、無味,密度小,強度、剛度、硬度耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯,可在100度左右使用.具有良好的電性能和高頻絕緣性不受濕度影響,但低溫時變脆、不耐磨、易老化.適于制作一般機械零件,耐腐蝕零件和絕緣零件。常見的酸、堿有機溶劑對它幾乎不起作用,可用于食具。目前,聚丙烯的生產(chǎn)工藝按聚合類型可分為溶液法、淤漿法、本體法和氣相法和本體法-氣相法組合工藝5大類。1溶液法工藝溶液法生產(chǎn)工藝是早期用于生產(chǎn)結(jié)晶聚丙烯的工藝路線,由Eastman公司所獨有。該工藝采用一種特殊改進的催化劑體系-鋰化合物

6、(如氫化鋰鋁來適應高的溶液聚合溫度。催化劑組分、單體和溶劑連續(xù)加入聚合反應器,未反應的單體通過對溶劑減壓而分離循環(huán)。額外補充溶劑來降低溶液的粘度,并過濾除去殘留催化劑。溶劑通過多個蒸發(fā)器而濃縮,再通過一臺能夠除去揮發(fā)物的擠壓機而形成固體聚合物。固體聚合物用庚烷或類似的烴萃取進一步提純,同時也除去了無定形聚丙烯,取消了使用乙醇和多步蒸餾的過程,主要用于生產(chǎn)一些與漿液法產(chǎn)品相比模量更低、韌性更高的特殊牌號產(chǎn)品。該方法工藝流程復雜,且成本較高,聚合溫度高,加上由于采用特殊的高溫催化劑使產(chǎn)品應用范圍有限,目前已經(jīng)不再用于生產(chǎn)結(jié)晶聚丙烯。2 淤漿法工藝淤漿法工藝(Slurry Process又稱漿液法或

7、溶劑法工藝,是世界上最早用于生產(chǎn)聚丙烯的工藝技術(shù)。從1957年第一套工業(yè)化裝置一直到20世紀80年代中后期,淤漿法工藝在長達30年的時間里一直是最主要的聚丙烯生產(chǎn)工藝。典型工藝主要包括意大利的Montedison工藝、美國Hercules工藝、日本三井東壓化學工藝、美國Amoco工藝、日本三井油化工藝以及索維爾工藝等。這些工藝的開發(fā)都基于當時的第一代催化劑,采用立式攪拌釜反應器,需要脫灰和脫無規(guī)物,因采用的溶劑不同,工藝流程和操作條件有所不同。近年來,傳統(tǒng)的淤漿法工藝在生產(chǎn)中的比例明顯減少,保留的淤漿產(chǎn)品主要用于一些高價值領(lǐng)域,如特種BOPP薄膜、高相對分子質(zhì)量吹塑膜以及高強度管材等。近年來,

8、人們對該方法進行了改進,改進后的淤漿法生產(chǎn)工藝使用高活性的第二代催化劑,可刪除催化劑脫灰步驟,能減少無規(guī)聚合物的產(chǎn)生,可用于生產(chǎn)均聚物、無規(guī)共聚物和抗沖共聚物產(chǎn)品等。目前世界淤漿法PP的生產(chǎn)能力約占全球PP總生產(chǎn)能力的13%。3 本體法工藝本體法不同工藝路線的區(qū)別主要是反應器的不同。反應器可分為釜式反應器和環(huán)管反應器兩大類。釜式反應器是利用液體蒸發(fā)的潛熱來除去反應熱,蒸發(fā)的大部分氣體經(jīng)循環(huán)冷凝后返回到反應器,未冷凝的氣體經(jīng)壓縮機升壓后循環(huán)回反應器。而環(huán)管反應器則是利用軸流泵使?jié){液高速循環(huán),通過夾套冷卻撤熱,由于傳熱面積大,撤熱效果好,因此其單位反應器體積產(chǎn)率高,能耗低。4氣相法工藝氣相法聚丙烯

9、工藝的研究和開發(fā)始于20世紀60年代,1967年BASF公司在Ludwigshafen建成一套采用立式攪拌床反應器的氣相聚丙烯工藝中試裝置。1969年BASF和Shell的合資ROW公司在德國Wesseling采用立式攪拌床反應器建成世界上第一套2.5萬噸/年氣相聚丙烯工業(yè)裝置,命名為Novolen工藝。20世紀70年代,美國Amoco公司開發(fā)出采用接近活塞流的臥式攪拌床氣相反應器的氣相法PP生產(chǎn)工藝。80年代初期,UCC公司將其成熟的氣相流化床Unipol聚乙烯工藝用于聚丙烯生產(chǎn)中,推出了Unipol氣相聚丙烯工藝。日本的Sumitomo 公司也于同期開發(fā)出采用氣相流化床的氣相法工藝。目前,

10、世界上氣相法PP生產(chǎn)工藝主要有BP公司的Innovene工藝、Chisso工藝、聯(lián)碳公司的Unipol工藝、BASF公司的Novolen工藝以及住友化學公司的Sumitomo工藝等。5本體法-氣相法組合工藝本體法-氣相法組合工藝主要包括巴塞爾公司的Spheripol工藝、日本三井化學公司的Hypol工藝、北歐化工公司的Borstar工藝等。本生產(chǎn)工藝的特點在于采用高效載體催化劑,革除了脫灰和脫無規(guī)聚丙烯工序。Spheripol工藝由巴塞爾(Basell聚烯烴公司開發(fā)成功。該技術(shù)自1982年首次工業(yè)化以來,是迄今為止最成功、應用最為廣泛的聚丙烯生產(chǎn)工藝。Hypol工藝由日本三井化學公司于20世紀

11、80年代初期開發(fā)成功,該工藝采用HY-HS-II催化劑(TK-II,是一種多級聚合工藝。Borealis公司(北歐化工的 Borstar工藝(北星雙峰PP 工藝是1998年才開發(fā)成功的PP新型生產(chǎn)工藝,該工藝源于北星雙峰聚乙烯工藝,工藝采用與北星雙峰聚乙烯工藝相同的環(huán)管和氣相反應器,設計基于Z-N催化劑,也能使用正在中試中的單活性中心催化劑。我國PP生產(chǎn)現(xiàn)狀與國外相比,在聚合技術(shù)、生產(chǎn)成本、產(chǎn)品數(shù)量、品種牌號以及產(chǎn)品售前售后的技術(shù)服務等方面都存在著較大差距,這也說明我國PP樹脂的發(fā)展?jié)摿薮?市場前景廣闊.當前,我們當在以下幾個方面加緊開展工作:催化劑及聚合工藝對樹脂結(jié)構(gòu)和性能影響的研究;現(xiàn)有

12、牌號樹脂的改性研究;成型加工過程對制品高級結(jié)構(gòu)和性能的影響.從而盡快縮小與發(fā)達國家的差距,趕上世界樹脂技術(shù)進步的步伐.隨著科技進步日新月異,合成樹脂及塑料的性能不斷得到提高,新的品種不斷出現(xiàn).繼Ziegler-Natta催化劑和高效負載型催化劑之后的茂金屬聚合催化劑(由一種茂金屬與助催化劑甲基鋁氧烷或硼系化合物組成將逐步部分取代傳統(tǒng)催化劑.茂金屬催化劑體系具有催化活性高、單一活性中心、聚合物結(jié)構(gòu)可精確調(diào)控等特點.并且能適應于現(xiàn)有的聚丙烯聚合裝置和工藝,無需大的改動,可以用在現(xiàn)有的任何一種聚合工藝裝置上.目前,具有優(yōu)異性能的茂金屬等規(guī)聚丙烯(IPP和環(huán)烯烴共聚物(COC以及茂金屬間規(guī)聚丙烯(SP

13、P等已開始進入市場,有關(guān)茂金屬及其聚丙烯的專利已達數(shù)百項,其重要性在國際上已得到共識,對聚丙烯工業(yè)發(fā)展將產(chǎn)生巨大影響.目前世界上從事茂金屬聚丙烯(MPP開發(fā)的大公司約有12家,其中領(lǐng)先的有:Exxon、BASF、Hoechst、Montell 、公司以及 Fina 和三井東壓公司.MPP目前主要用于纖維、注塑產(chǎn)品、汽車、醫(yī)療器械和包裝領(lǐng)域.自1957年聚丙烯漿液法工業(yè)化生產(chǎn)以來,40余年內(nèi)生產(chǎn)工藝不斷發(fā)展.20世紀60年代出現(xiàn)了本體聚合工藝,解決了無溶劑問題;70年代又開發(fā)了高效載體催化劑,在漿液法聚合裝置上得到了應用,實現(xiàn)了無脫灰的工藝流程;80年代高效載體催化劑,實現(xiàn)了在本體聚合裝置上的應

14、用,省去了脫無規(guī)物工序,降低了成本;此后,日本三井油化和意大利蒙埃公司又開發(fā)出高等規(guī)度、高活性的催化劑,并用于本體聚合裝置,在用本體環(huán)管法生產(chǎn)均聚物時省去了造粒工序.前人預想的無溶劑、無脫灰、無脫無規(guī)物和無造粒的目標得到了實現(xiàn),極大地節(jié)省了建設投資,提高了產(chǎn)品質(zhì)量和降低了生產(chǎn)成本.Himont 公司的 Speripo 工藝及三井油化的Hypo工藝采用了高效載體催化劑,并以液相均相均聚及氣相共聚相結(jié)合為特征,屬目前先進的生產(chǎn)技術(shù)之一.近年來氣相法以其工藝流程簡單、單線生產(chǎn)能力大、投資省而獲得青睞,如BASF公司的 Novolep 工藝、Union Carbon/Shell 公司的 Unipol

15、工藝以及 Aomco/Shisso 等工藝.現(xiàn)有聚丙烯生產(chǎn)工藝中,傳統(tǒng)的溶劑法工藝所占的比例在明顯下降,本體法工藝依然保持著優(yōu)勢,而氣相法工藝發(fā)展迅速,液氣相組合工藝也發(fā)展起來了。本體法氣相法組合工藝也是最先進的聚丙烯工藝之一。1.2多釜串聯(lián)氣液組合生產(chǎn)聚丙烯的仿真實驗 工藝流程說明000單元:原料丙烯經(jīng)D001A/B固堿脫水器粗脫水,D002羰基硫水解器、D003脫硫器掊去羰基硫及SH2,然后進入二條可互相切換的脫水、脫氧、再脫水的精制線: D004A/B氧化鋁脫水器,D005A/B Ni 催化劑脫氧器、D006A/B分子篩脫水器,經(jīng)上述精制處理后的丙烯中水份脫至10PPm以下,硫脫至0.1

16、PPm以下,然后進入丙烯罐D(zhuǎn)007,經(jīng)P002A/B丙烯加料泵打入聚合釜。100單元:高效載體催化劑系統(tǒng)由A(Ti催化劑、B(三乙基鋁及C(硅烷組成。A 催化劑由A催化劑加料器Z101A/B加入D200預聚釜。B催化劑存放在D101B催化劑計量罐中,經(jīng)B催化劑計量泵P101A/B加入D200予聚合釜,B催化劑以100%濃度加入D200。這樣做的好處是可以降低干燥器入口揮發(fā)分的含量,但安全上要特別注意,管道的安裝、驗收要特別嚴格,因為一旦泄漏就會著火。C催化劑的加入量非常小,必須先在D110A/B、C催化劑計量罐中配制成15%的已烷溶液,然后用C催化劑計量泵P104A/B打入D200。200單元

17、:丙烯、A、B、C催化劑先在D200預聚釜中進行預聚合反應,預聚壓力3.1-3.96MPa,溫度低于20,然后進入第1、2反應器(D201、D202在液態(tài)丙烯中進行淤漿聚合,聚合壓力3.1-3.96MPa,溫度70-67。由D民02排出的淤漿直接進入第3反應器D203進行氣相聚合,聚合壓力2.8-3.2MPa,溫度80。300單元:聚合物與丙烯氣依靠自身的壓力離開第3反應器D203進入旋風分離器D301、D302-1、-2,分離聚合物之后的丙烯氣相經(jīng)油洗塔T301洗去低聚物、烷基鋁、細粉料后經(jīng)壓縮機C301加壓與D203未反應丙烯一起,進入高壓丙烯洗滌塔T302,分離去烷基鋁、氫氣之后的丙烯回

18、至丙烯罐D(zhuǎn)007,T302塔底的含烷基鋁、低分子聚合物、已烷及丙烷成分較高的丙烯送至氣分以平衡系統(tǒng)內(nèi)的丙烯濃度,一部分重組分及粉料氣化后回至T301入口,T302的氣相進丙烯回收塔T收丙烯,1.3環(huán)管法氣液組合聚合工藝的介紹Spheripol工藝采用一組或兩組串聯(lián)的環(huán)管反應器生產(chǎn)聚丙烯均聚物和無規(guī)共聚物,再串聯(lián)一個或兩個氣相反應器生產(chǎn)抗沖共聚物。Spheripol工藝是一種液相預聚合同液相均聚和氣相共聚相結(jié)合的聚合工藝,Spheripol工藝由巴塞爾(Basell聚烯烴公司開發(fā)成功。該技術(shù)自1982年首次工業(yè)化以來,是迄今為止最成功、應用最為廣泛的聚丙烯生產(chǎn)工藝。工藝采用高效催化劑,生成的PP

19、粉料粒度其催化劑生產(chǎn)的粉料呈園球形,顆粒大而均勻,分布可以調(diào)節(jié),既可寬又可窄?？梢陨a(chǎn)全范圍、多用途的各種產(chǎn)品。其均聚和無規(guī)共聚產(chǎn)品的特點是凈度高,光學性能好,無異味。目前該技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到第二代。與采用單環(huán)管反應器的第一代技術(shù)相比,第二代技術(shù)使用雙環(huán)管反應器,操作壓力和溫度都明顯提高,可生產(chǎn)雙峰聚丙烯。催化劑體系采用第四代或第五代Z-N高效催化劑,增加了氫氣分離和回收單元,改進了聚合物的高壓和低壓脫氣設備,汽蒸、干燥和丙烯事故排放單元也有所改進,增加了操作靈活性,提高了效率,原料單體和各項公用工程消耗也顯著下降。所得產(chǎn)品顆粒度更加均勻,產(chǎn)品的熔體流動指數(shù)范圍更寬(0.3-1600.0g/10m

20、in,可生產(chǎn)高剛性、高結(jié)晶度和低熱封溫度的新PP牌號。Spheripol工藝的抗沖共聚反應采用氣相法生產(chǎn),反應器是一個或兩個串聯(lián)的密相流化床反應器。反應器采用氣相法密相流化床。采用一個氣相反應器系統(tǒng)可以生產(chǎn)乙烯含量在8%-12%(質(zhì)量分數(shù)的抗沖共聚物,如果需要生產(chǎn)橡膠相含量更高且可能具有一個以上分散相的特殊抗沖共聚物(如低應力發(fā)白產(chǎn)品,則需要設計兩個氣相反應能夠器系統(tǒng),保持兩個氣相反應器系統(tǒng)中的氣相組成和操作條件獨立,可以獲得兩種不同的共聚物添加到均聚物中。采用汽蒸和干燥兩步法處理聚合物,可以很容易將汽蒸尾氣中的蒸氣冷凝而分離出純烴類單體,能夠完全回收利用尾氣中的烴類,降低單體的消耗。閉路氮氣

21、干燥系統(tǒng)也降低了裝置的氮氣消耗量。此外,Spheripol工藝采用模塊化設計方式,可以滿足不同用戶的要求,易于分步建設(如先上均聚物生產(chǎn)系統(tǒng),在適時增加氣相反應系統(tǒng),裝置的生產(chǎn)能力也容易擴大。Spheripol工藝有嚴格完善的安全系統(tǒng)設計,使裝置有很高的操作穩(wěn)定性和安全性。新一代Spheripol工藝采用純的添加劑加入系統(tǒng),使產(chǎn)品質(zhì)量更加均一穩(wěn)定,而且方便產(chǎn)品切換。Spheripol工藝技術(shù)能提供全范圍的產(chǎn)品,包括均聚物、無規(guī)共聚物、抗沖共聚物、三元共聚物(乙烯-丙烯-丁烯共聚物。其均聚物產(chǎn)品的MFR范維0.1-2000g/10min,工業(yè)化產(chǎn)品的MFR達到1860g/10min(特殊的不造粒

22、產(chǎn)品,高剛性產(chǎn)品的彎曲模量達到2300MPa。工業(yè)化生產(chǎn)的無規(guī)共聚物產(chǎn)品中乙烯含量高達4.5%(質(zhì)量分數(shù),并有乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物產(chǎn)品,薄膜封焊起始溫度低至110,可與氣相法工藝生產(chǎn)的高乙烯含量無規(guī)共聚競爭。抗沖共聚產(chǎn)品具有很好的剛性和抗沖擊性的綜合性能,產(chǎn)品乙烯含量可高達25%(40%橡膠相,并已具有達到40%乙烯含量(60%橡膠相的能力。此外,Spheripol工藝可通過添加過氧化物和雙環(huán)管反應器靈活地根據(jù)產(chǎn)品需要在聚合物分散指數(shù)(PI3.2-12之間調(diào)節(jié)產(chǎn)品的分子量分布,可以在反應器內(nèi)直接生產(chǎn)MFR高達1800g/10min的產(chǎn)品以及大顆粒無需造粒產(chǎn)品,使Spheripol工藝具有

23、極強的競爭力。Spheripol工藝的另外一個特點是先進的催化劑技術(shù)。Basell公司有多種催化劑體系可用于Spheripol工藝生產(chǎn)不同類型的產(chǎn)品,如MC-GF2A催化劑用于生產(chǎn)均聚物,MC-M1用于生產(chǎn)大球形的抗沖共聚物及均聚物和無規(guī)共聚物,而一些高模量的均聚物則要使用D-給電子體(二環(huán)戊基-二甲氧基-硅烷,簡稱DCPMC,一些高乙烯含量的特殊抗沖共聚物也要使用專用的催化劑。Basell公司注冊了多項專利的二醚類催化劑也已經(jīng)有商業(yè)化產(chǎn)品,如MC-126、MC-127。二醚類催化劑具有很高的聚合活性(可達100Tpp/kg cat和長壽命,很好的等規(guī)指數(shù)控制,高的氫氣敏感性,產(chǎn)品有較窄的的分

24、子量分布。目前,世界上采用Spheripol工藝生產(chǎn)的聚丙烯裝置有近百套,總生產(chǎn)能力約為1460萬噸/年,約占世界聚丙烯總生產(chǎn)能力的36.8 %。其中北美地區(qū)的生產(chǎn)能力為403萬噸/年,亞洲地區(qū)合計為419萬噸/年,西歐地區(qū)的生產(chǎn)能力為 410.5萬噸/年,中歐和東歐地區(qū)的生產(chǎn)能力為62萬噸/年,中東和非洲地區(qū)的生產(chǎn)能力為 131.5萬噸/年。1.4多釜串聯(lián)與環(huán)管法兩種工藝的評價多釜串聯(lián)工藝的特點如下:(1主催化劑需要進行預聚合處理。預聚合處理采用間歇批量法,在通過預聚合和動態(tài)過濾使全部催化劑顆粒都能處理得非常均勻。預處理和進料系統(tǒng)有很高的可靠性。(2串聯(lián)的多級反應系統(tǒng)可有效降低催化劑的“短路

25、現(xiàn)象”。(3在液相反應器和氣相反應器沒有發(fā)現(xiàn)影響連續(xù)操作的聚合物掛壁現(xiàn)象。(4大量液態(tài)丙烯依靠氣相聚合的反應熱進行氣化,降低蒸汽的消耗量。(5立體選擇性的催化劑HY-HS-具有極高的活性,其轉(zhuǎn)化率高達106gPP/gTi,且具有很長的持續(xù)活性,到第四釜仍有足夠活性,能保證第四釜正常生產(chǎn)。(6聚合物的顆粒大小控制,從工藝操作性來說,在工藝過程中控制聚合物粉粒的性能非常重要。因此聚合物顆粒必須具有很好的剛性、球狀、大小均勻、很好的流動性(不粘連、不潔塊,不僅在均聚工藝中,而且在共聚工藝中也應如此。如果使聚合物的形狀變?yōu)榫鶆虻那驙?則顆粒尺寸分布很窄,而且平均顆粒大小可以控制,能穩(wěn)定工廠操作。采用H

26、Y-HS-催化劑可生產(chǎn)出滿足全部上述條件并具有很高堆密度的高質(zhì)量的球狀聚合物顆粒。(7聚合物的物理性能,具有很高的立體規(guī)整度和剛性;制成的薄膜具有很好光學性能(透明度和光澤度;定向品種如單絲、條帶和纖維有很好的加工性(定向性,能使成品具有很好的性能;熔體流動速率很快,用于高速注塑的品種可直接聚合得到,而不需要熱處理措施。環(huán)管法工藝具有以下特點:(1有很高的反應器時-空產(chǎn)率(可達400kgPP/h·m3,反應器的容積較小,投資少;(2反應器結(jié)構(gòu)簡單,材質(zhì)要求低,可用低溫碳鋼,設計制造簡單,由于管徑小(DN500或DN600,即使壓力較高,管壁也較薄;(3帶夾套的反應器直腿部分可作為反應

27、器框架的支柱,這種結(jié)構(gòu)設計降低了投資;(4由于反應器容積小,停留時間短,產(chǎn)品切換快,過渡料少;(5聚合物顆粒懸浮于丙烯液體中,聚合物與丙烯之間有很好的熱傳遞。采用冷卻夾套撤出反應熱單位體積的傳熱面積大,傳熱系數(shù)大,環(huán)管反應器的總體傳熱系數(shù)高達1600W/(m 2·(6環(huán)管反應器內(nèi)的漿液用軸流泵高速循環(huán),流體流速高達7m/s ,因此可以使聚合物淤漿攪拌均勻,催化劑體系分布均勻,聚合反應條件容易控制而且可以控制得很精確,產(chǎn)品質(zhì)量均一,不容易產(chǎn)生熱點,不容易粘壁,軸流泵的能耗也較低;(7反應器內(nèi)聚合物漿液濃度高(質(zhì)量分數(shù)大于50%,反應器的單程轉(zhuǎn)化率高,均聚的丙烯單程轉(zhuǎn)化率為50%-60%

28、。以上這些特點使環(huán)管反應器很適宜生產(chǎn)均聚物和無規(guī)共聚物。Spheripol 工藝一開始使用GF-2A 、FT-4S 、UCD-104等高效催化劑,催化劑活性達到40kgPP/gcat ,產(chǎn)品等規(guī)度為90%-99%,可不脫灰、不脫無規(guī)物。缺點:管路多而復雜,工藝反應系統(tǒng)和工藝流程設計較復雜,因較高的投資使之難以適宜大規(guī)模的裝置的建設要求,具有一定的局限性。2、環(huán)管法生產(chǎn)聚丙烯運行方案的設計2.1密度控制范圍密度控制范圍:由任務書給出生產(chǎn)能力為年產(chǎn)10萬t,每年按300天的生產(chǎn)量來計算,即每小時的生產(chǎn)量為t/h 13.8924/(300105=,查資料知70時,液態(tài)丙烯1=500kg /m

29、79; ,聚丙烯的密度2=910kg /m ³: 出料的下限密度V m/(V 21+=3216655545kg/m %/m %/m/(m =+ 出料的上限密度 V m/(V 21+=3217036535 kg/m %/m %/m/(m =+ 則最終出料的密度范圍為665kg/m ³703kg/m ³2.2原料的進料量原料丙烯進料:由總生產(chǎn)量13.89t/h 又由轉(zhuǎn)化率為55%65%取轉(zhuǎn)化率60%進行計算, 可算出: 總的丙烯進料=23.15t/h 60%/13.89t/h = 又由進料比:10:1R201:R200=算出: R200的丙烯進料量為 2.104t/h

30、 (1/1123.15t/h=; R201的丙烯進料量為21.05t/h 2.104t/h-(23.15t/h =;主催化劑Ticl 4的進料:由催化劑的催化效率為300800kg 聚丙烯/gTi,取催化效率600kg 聚丙烯/gTi 進行計算,則有;主催化劑4iCl T 的進料=23.2g/h 600/13890kg/h = 鈦的相對分子質(zhì)量為47.87g/mol,則4iCl T 的量91.94g/h分子量調(diào)節(jié)劑H 2的進料:由分子量調(diào)節(jié)劑H 2的進料量為單體丙烯進料的0.05% 1%(體積分數(shù),取0.5%進行計算,可算出分子量調(diào)節(jié)劑H 2的進料量為/h 0.212m 0.5%C70, 液態(tài)

31、態(tài)丙(/21.05t/h 3= 物料衡算表:進料出料 R200液態(tài)丙烯進料:2.104t/h 聚丙烯出料13.89t/hR201液態(tài)丙烯進料:21.046t/h 液態(tài)丙烯出料9.4t/h2.3實驗裝置圖 先用氣態(tài)丙烯置換出系統(tǒng)中的氧氣,降低系統(tǒng)中氧氣濃度已達到實驗條件要求。桶裝的固體催化劑在裝置內(nèi)要用烴油和脂配制成混合均勻的催化劑膏,然后用液壓操作的催化劑注入器加入反應器系統(tǒng)。助催化劑和給電子體分別用計量泵加入預聚合反應器,3種催化劑高效載體催化劑系統(tǒng)由A(Ti催化劑、B(三乙基鋁及C(硅烷組成。在進入預聚合反應器之前先在D200內(nèi)與接觸混合活化,是不同的催化劑顆粒和單個催化劑顆粒內(nèi)部具有相同

32、的催化活性,然后注入預聚合反應釜Z200,同時加入經(jīng)換熱器E200降溫的低溫丙烯。Z200預聚合反應器是一個小的環(huán)管反應器,在溫度<18o C,壓力為3.5Mpa 左右,較低溫度下,催化劑被生成的少量聚丙烯包裹,以提高催化劑顆粒的機械強度,避免在主反應階段因強度聚合反應而使催化劑顆粒破碎。預聚合也能顯著提高催化劑的活性。預聚合后的催化劑淤漿進入環(huán)管反應器D201,在此加入單體丙烯和調(diào)節(jié)分子量的氫氣。一部分的丙烯進行了聚合,余下的丙烯仞為液態(tài)而作為固體聚合物的稀釋劑。循環(huán)泵使淤漿高速循環(huán)并混合均勻,以防止固體沉積和改進傳熱效果。P202輸送循環(huán)水,控制聚合反應溫度為70左右,反應的壓力為

33、3.2Mpa。與老工藝相比,該工藝的聚合溫度有所提高,催化劑的活性更高,產(chǎn)品的結(jié)晶度和等規(guī)度指數(shù)更高。用冷卻水夾套導出反應熱,通過板式換熱器用循環(huán)冷卻水將聚合熱撤出反應系統(tǒng)。反應的壓力、溫度和淤漿濃度都是自動監(jiān)測和自動控制的。若要生產(chǎn)抗沖擊性的聚丙烯一般在經(jīng)D201流出的聚丙烯漿液經(jīng)加熱器加熱后送入第一個閃蒸器,由第一閃蒸器流出的含有催化劑的聚丙烯,進入氣相的反應器,它由一個或兩個串聯(lián)的密相流化床組成,在此反應器中具有活性的聚丙烯與送入的乙烯,丙烯以及分子量調(diào)節(jié)劑氫氣進入嵌段共聚。2.4聚丙烯生產(chǎn)開車方案1 丙烯置換1.R200置換(1現(xiàn)場啟動氣態(tài)丙烯進料閥P0P2010(2開FIC200閥,將氣態(tài)丙烯引入R200(3當PI達0.5MPa時,關(guān)FIC200閥(4開現(xiàn)場火炬A0A2200和P0P2000放空(5放至0.05MPa,關(guān)現(xiàn)場火炬A0A2200和P0P20002.R201置換(1開FIC201閥,將氣態(tài)丙烯引入D201(2當PIC201達0.5MPa時,關(guān)FIC201(3開現(xiàn)場火炬A0A2010和P0P2010放空(4放至0.05MPa,關(guān)現(xiàn)場火炬A0A2010和P0P20102 升壓1.R200升壓(1開FIC200引氣相丙烯(2PI指示為0.7MPa后,關(guān)FIC2002.R201升壓(1開FIC201引氣相