年產(chǎn)13萬(wàn)噸聚丙烯課程設(shè)計(jì)

1、高分子合成工藝學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)學(xué) 院： 化 學(xué) 化 工 學(xué) 院 題 目：年產(chǎn)13萬(wàn)噸聚丙烯（環(huán)管法）運(yùn)行方案的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 李 博 專業(yè)班級(jí)： 高分子材料與工程1201班 指導(dǎo)教師： 劉芝芳 單德才 2015年 06 月 26日 目 錄設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求3聚丙烯的介紹4溶液法工藝 4淤漿法工藝 5本體法工藝6氣相法工藝6 本體法-氣相法組合工藝  7目前發(fā)展7環(huán)管法氣液組合聚合工藝的介紹 8多釜串聯(lián)與環(huán)管法兩種工藝的評(píng)價(jià) 12環(huán)管法生產(chǎn)聚丙烯運(yùn)行方案的設(shè)計(jì)14物料平衡表16實(shí)驗(yàn)裝置圖17聚丙烯生產(chǎn)開(kāi)車(chē)方案18裝置正常操作19裝置正常停工

2、20參考資料21小結(jié)22設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求一、設(shè)計(jì)題目 年產(chǎn)13萬(wàn)噸聚丙烯（環(huán)管法）運(yùn)行方案的設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)任務(wù)1、設(shè)計(jì)項(xiàng)目：聚丙烯生產(chǎn)運(yùn)行方案的設(shè)計(jì)；2、設(shè)計(jì)工藝：環(huán)管法液相本體聚合工藝；3、設(shè)計(jì)產(chǎn)能：年產(chǎn)13萬(wàn)噸；4、設(shè)計(jì)范圍：生產(chǎn)工藝的正常開(kāi)車(chē)，正常運(yùn)行，正常停車(chē)。三、設(shè)計(jì)工藝條件 進(jìn)料比R200：R201=1：10預(yù)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(shí)間=4min。聚合釜R201：T=70，P=3.2MPa環(huán)管高H=40m，體積V=60m3，物料流速=78m/s，停留時(shí)間=1.5 hr，終點(diǎn)用密度控制射線檢測(cè)，轉(zhuǎn)化率55%-

3、65%。四、設(shè)計(jì)內(nèi)容1、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(shí)驗(yàn)；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(píng)價(jià)。2、環(huán)管法生產(chǎn)聚丙烯運(yùn)行方案的設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)重點(diǎn)密度控制范圍；2.2設(shè)計(jì)原料的進(jìn)料量；2.3設(shè)計(jì)聚丙烯生產(chǎn)開(kāi)車(chē)、停車(chē)方案；2.4設(shè)計(jì)聚丙烯生產(chǎn)運(yùn)行方案。五、設(shè)計(jì)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(diǎn)；3、給出環(huán)管法聚合工藝流程及終點(diǎn)控制、原料流量等工藝參數(shù)；4、給出完整的開(kāi)機(jī)方案、運(yùn)行方案及停機(jī)方案。聚丙烯的介紹聚丙烯，英文名稱:Polypropylene，簡(jiǎn)稱:PP，日文名稱

4、:由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹(shù)脂。按甲基排列位置分為等規(guī)聚丙烯（isotaeticPolyProlene）、無(wú)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(shù)脂中，等規(guī)結(jié)構(gòu)的含量為95%，其余為無(wú)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(wú)色固體，無(wú)臭無(wú)毒。由于結(jié)構(gòu)規(guī)整而高度結(jié)晶化,故熔點(diǎn)高達(dá)167,耐熱,制品可用蒸汽消毒是其突出優(yōu)點(diǎn)。密度0.90g/cm3,是最輕的通用塑料。耐腐蝕,抗張強(qiáng)度30MPa，強(qiáng)度、剛性和透明性都比聚乙烯好。缺點(diǎn)是耐低溫

5、沖擊性差，較易老化，但可分別通過(guò)改性和添加抗氧劑予以克服。 其特點(diǎn)是：無(wú)毒、無(wú)味，密度小，強(qiáng)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(shí)變脆、不耐磨、易老化.適于制作一般機(jī)械零件,耐腐蝕零件和絕緣零件 。常見(jiàn)的酸、堿有機(jī)溶劑對(duì)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(lèi)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(lèi)。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(dú)有。該工藝采用一種特殊改進(jìn)的催化劑體系-鋰化合物

6、（如氫化鋰鋁）來(lái)適應(yīng)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(yīng)器，未反應(yīng)的單體通過(guò)對(duì)溶劑減壓而分離循環(huán)。額外補(bǔ)充溶劑來(lái)降低溶液的粘度，并過(guò)濾除去殘留催化劑。溶劑通過(guò)多個(gè)蒸發(fā)器而濃縮，再通過(guò)一臺(tái)能夠除去揮發(fā)物的擠壓機(jī)而形成固體聚合物。固體聚合物用庚烷或類(lèi)似的烴萃取進(jìn)一步提純，同時(shí)也除去了無(wú)定形聚丙烯，取消了使用乙醇和多步蒸餾的過(guò)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(hào)產(chǎn)品。該方法工藝流程復(fù)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(yīng)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 &#

7、160;    淤漿法工藝（Slurry Process）又稱漿液法或溶劑法工藝，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(jì)80年代中后期，淤漿法工藝在長(zhǎng)達(dá)30年的時(shí)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(guó)Hercules工藝、日本三井東壓化學(xué)工藝、美國(guó)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(kāi)發(fā)都基于當(dāng)時(shí)的第一代催化劑，采用立式攪拌釜反應(yīng)器，需要脫灰和脫無(wú)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(lái)，傳統(tǒng)的淤漿法工藝在生產(chǎn)中

8、的比例明顯減少，保留的淤漿產(chǎn)品主要用于一些高價(jià)值領(lǐng)域，如特種BOPP薄膜、高相對(duì)分子質(zhì)量吹塑膜以及高強(qiáng)度管材等。近年來(lái)，人們對(duì)該方法進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)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(wú)規(guī)聚合物的產(chǎn)生，可用于生產(chǎn)均聚物、無(wú)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(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(lèi)。釜式反應(yīng)器是利用液體蒸發(fā)的潛熱來(lái)除去

9、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。 4   氣相法工藝  氣相法聚丙烯工藝的研究和開(kāi)發(fā)始于20世紀(jì)60年代，1967年BASF公司在Ludwigshafen建成一套采用立式攪拌床反應(yīng)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(guó)Wesseling采用立式攪拌床反應(yīng)器建成世界上第一套2.5萬(wàn)噸/年氣相聚丙烯工業(yè)裝置，命名為Novolen

10、工藝。20世紀(jì)70年代，美國(guó)Amoco公司開(kāi)發(fā)出采用接近活塞流的臥式攪拌床氣相反應(yīng)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(kāi)發(fā)出采用氣相流化床的氣相法工藝。目前，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(xué)公司的Sumitomo工藝等。 5 本體法-氣相法組合工藝      

11、      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(xué)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(diǎn)在于采用高效載體催化劑，革除了脫灰和脫無(wú)規(guī)聚丙烯工序。Spheripol工藝由巴塞爾（Basell）聚烯烴公司開(kāi)發(fā)成功。該技術(shù)自1982年首次工業(yè)化以來(lái)，是迄今為止最成功、應(yīng)用最為廣泛的聚丙烯生產(chǎn)工藝。Hypol工藝由日本三井化學(xué)公司于20世紀(jì)80年代初期開(kāi)發(fā)成功，該工藝采用HY-HS-II催化劑（TK-II）,是一種多級(jí)聚合工藝。Borealis公司（北歐化工）的 

12、60;Borstar工藝(北星雙峰)PP工藝是1998年才開(kāi)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(yīng)器，設(shè)計(jì)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。目前發(fā)展 我國(guó)PP生產(chǎn)現(xiàn)狀與國(guó)外相比,在聚合技術(shù)、生產(chǎn)成本、產(chǎn)品數(shù)量、品種牌號(hào)以及產(chǎn)品售前售后的技術(shù)服務(wù)等方面都存在著較大差距,這也說(shuō)明我國(guó)PP樹(shù)脂的發(fā)展?jié)摿薮?市場(chǎng)前景廣闊.當(dāng)前,我們當(dāng)在以下幾個(gè)方面加緊開(kāi)展工作:催化劑及聚合工藝對(duì)樹(shù)脂結(jié)構(gòu)和性能影響的研究;現(xiàn)有牌號(hào)樹(shù)脂的改性研究;成型加工過(guò)程對(duì)制品高級(jí)結(jié)構(gòu)和性能的影響.從而盡快縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距,趕上世界樹(shù)脂技術(shù)

13、進(jìn)步的步伐.      隨著科技進(jìn)步日新月異,合成樹(shù)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(fù)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(diǎn).并且能適應(yīng)于現(xiàn)有的聚丙烯聚合裝置和工藝,無(wú)需大的改動(dòng),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(SPP)等已開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng),有關(guān)茂

14、金屬及其聚丙烯的專利已達(dá)數(shù)百項(xiàng),其重要性在國(guó)際上已得到共識(shí),對(duì)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(kāi)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(chē)、醫(yī)療器械和包裝領(lǐng)域.  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(yīng)器生產(chǎn)聚丙烯均聚物和無(wú)規(guī)共聚物，再串聯(lián)一個(gè)或兩個(gè)氣相反應(yīng)器生產(chǎn)抗沖共聚物。S

15、pheripol工藝是一種液相預(yù)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(kāi)發(fā)成功。該技術(shù)自1982年首次工業(yè)化以來(lái)，是迄今為止最成功、應(yīng)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(wú)規(guī)共聚產(chǎn)品的特點(diǎn)是凈度高，光學(xué)性能好，無(wú)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(yīng)器的第一代技術(shù)相比，第二代技術(shù)使用雙環(huán)管反應(yīng)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

16、-N高效催化劑，增加了氫氣分離和回收單元，改進(jìn)了聚合物的高壓和低壓脫氣設(shè)備，汽蒸、干燥和丙烯事故排放單元也有所改進(jìn)，增加了操作靈活性，提高了效率，原料單體和各項(xiàng)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(dòng)指數(shù)范圍更寬（0.3-1600.0g/10min），可生產(chǎn)高剛性、高結(jié)晶度和低熱封溫度的新PP牌號(hào)。Spheripol工藝的抗沖共聚反應(yīng)采用氣相法生產(chǎn)，反應(yīng)器是一個(gè)或兩個(gè)串聯(lián)的密相流化床反應(yīng)器。反應(yīng)器采用氣相法密相流化床。采用一個(gè)氣相反應(yīng)器系統(tǒng)可以生產(chǎn)乙烯含量在8%-12%（質(zhì)量分?jǐn)?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(gè)以上分散相的特殊抗沖共聚物（如低應(yīng)力發(fā)

17、白產(chǎn)品），則需要設(shè)計(jì)兩個(gè)氣相反應(yīng)能夠器系統(tǒng)，保持兩個(gè)氣相反應(yīng)器系統(tǒng)中的氣相組成和操作條件獨(dú)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(lèi)單體，能夠完全回收利用尾氣中的烴類(lèi)，降低單體的消耗。閉路氮?dú)飧稍锵到y(tǒng)也降低了裝置的氮?dú)庀牧俊４送?，Spheripol工藝采用模塊化設(shè)計(jì)方式，可以滿足不同用戶的要求，易于分步建設(shè)（如先上均聚物生產(chǎn)系統(tǒng)，在適時(shí)增加氣相反應(yīng)系統(tǒng)），裝置的生產(chǎn)能力也容易擴(kuò)大。Spheripol工藝有嚴(yán)格完善的安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使

18、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(wú)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(dá)到1860g/10min（特殊的不造粒產(chǎn)品），高剛性產(chǎn)品的彎曲模量達(dá)到2300MPa。工業(yè)化生產(chǎn)的無(wú)規(guī)共聚物產(chǎn)品中乙烯含量高達(dá)4.5%（質(zhì)量分?jǐn)?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

19、氣相法工藝生產(chǎn)的高乙烯含量無(wú)規(guī)共聚競(jìng)爭(zhēng)。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(dá)25%（40%橡膠相），并已具有達(dá)到40%乙烯含量（60%橡膠相）的能力。此外，Spheripol工藝可通過(guò)添加過(guò)氧化物和雙環(huán)管反應(yīng)器靈活地根據(jù)產(chǎn)品需要在聚合物分散指數(shù)（PI）3.2-12之間調(diào)節(jié)產(chǎn)品的分子量分布，可以在反應(yīng)器內(nèi)直接生產(chǎn)MFR高達(dá)1800g/10min的產(chǎn)品以及大顆粒無(wú)需造粒產(chǎn)品，使Spheripol工藝具有極強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。Spheripol工藝的另外一個(gè)特點(diǎn)是先進(jìn)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(lèi)型的產(chǎn)品，如MC-GF2A催

20、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(wú)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(jiǎn)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(cè)了多項(xiàng)專利的二醚類(lèi)催化劑也已經(jīng)有商業(yè)化產(chǎn)品，如MC-126、MC-127。二醚類(lèi)催化劑具有很高的聚合活性（可達(dá)100Tpp/kg cat）和長(zhǎng)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(wàn)噸/年，約占世界聚丙烯總生產(chǎn)能力的36.8 %

21、。其中北美地區(qū)的生產(chǎn)能力為403萬(wàn)噸/年，亞洲地區(qū)合計(jì)為419萬(wàn)噸/年，西歐地區(qū)的生產(chǎn)能力為 410.5萬(wàn)噸/年，中歐和東歐地區(qū)的生產(chǎn)能力為62萬(wàn)噸/年，中東和非洲地區(qū)的生產(chǎn)能力為 131.5萬(wàn)噸/年。 多釜串聯(lián)與環(huán)管法兩種工藝的評(píng)價(jià) 多釜串聯(lián)工藝的特點(diǎn)如下： （1） 主催化劑需要進(jìn)行預(yù)聚合處理。預(yù)聚合處理采用間歇批量法，在通過(guò)預(yù)聚合和動(dòng)態(tài)過(guò)濾使全部催化劑顆粒都能處理得非常均勻。預(yù)處理和進(jìn)料系統(tǒng)有很高的可靠性。 （2） 串聯(lián)的多級(jí)反應(yīng)系統(tǒng)可有效降低催化劑的“短路現(xiàn)象”。 （3） 在液相反應(yīng)器和氣

22、相反應(yīng)器沒(méi)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(yīng)熱進(jìn)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(dá)106gPP/gTi,且具有很長(zhǎng)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(lái)說(shuō)，在工藝過(guò)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(dòng)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(yīng)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

23、窄，而且平均顆粒大小可以控制，能穩(wěn)定工廠操作。采用HY-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的光學(xué)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(dòng)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(diǎn)：   （1）有很高的反應(yīng)器時(shí)-空產(chǎn)率（可達(dá)400kgPP/h·m3），反應(yīng)器的容積較小，投資少

24、；   （2）反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材質(zhì)要求低，可用低溫碳鋼，設(shè)計(jì)制造簡(jiǎn)單，由于管徑?。―N500或DN600），即使壓力較高，管壁也較薄；       （3）帶夾套的反應(yīng)器直腿部分可作為反應(yīng)器框架的支柱，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)降低了投資；   （4）由于反應(yīng)器容積小，停留時(shí)間短，產(chǎn)品切換快，過(guò)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(yīng)熱單位體積的傳熱面積大，傳熱系數(shù)大，

25、環(huán)管反應(yīng)器的總體傳熱系數(shù)高達(dá)1600W/（m2·）；   （6）環(huán)管反應(yīng)器內(nèi)的漿液用軸流泵高速循環(huán)，流體流速高達(dá)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(yīng)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(diǎn)，不容易粘壁，軸流泵的能耗也較低；   （7）反應(yīng)器內(nèi)聚合物漿液濃度高（質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于50%），反應(yīng)器的單程轉(zhuǎn)化率高，均聚的丙烯單程轉(zhuǎn)化率為50%-60%。以上這些特點(diǎn)使環(huán)管反應(yīng)器很適宜生產(chǎn)均聚物和無(wú)規(guī)共聚物。Spheripol工藝一開(kāi)始使用GF-2A、FT-4S、UCD-104等高效催化

26、劑，催化劑活性達(dá)到40kgPP/gcat，產(chǎn)品等規(guī)度為90%-99%，可不脫灰、不脫無(wú)規(guī)物。   2、環(huán)管法生產(chǎn)聚丙烯運(yùn)行方案的設(shè)計(jì) 2.1密度控制范圍 密度控制范圍： 設(shè)液態(tài)丙烯和聚丙烯的混合質(zhì)量為m,混合密度為， 查資料知70時(shí)，PP=0.91g/cm3, RP=0.447g/cm3當(dāng)轉(zhuǎn)化率為55%時(shí)：  min=0.621g/cm3當(dāng)轉(zhuǎn)化率為65%時(shí)： max=0.668g/cm3故可得反應(yīng)終點(diǎn)密度范圍為：0.621g/cm30.668g/cm3原料進(jìn)料量聚丙烯年產(chǎn)量為13萬(wàn)噸，按每年300天計(jì)算,

27、則t/h根據(jù)反應(yīng)方程式取轉(zhuǎn)化率為60%，則液態(tài)丙烯的進(jìn)料為18.0556/0.6=30.0926t/h再由進(jìn)料比R200：R201=1：10，得R200的進(jìn)料量為：R201的進(jìn)料量為：取催化劑的催化效率為：550kgPP/gTi,則需要Ti的量為：主催化劑TiCl4的量為： 氫氣用量為液態(tài)丙烯量的0.5%（體積），則物料平衡表進(jìn)料量 t/h出料量t/hR200：2.7357聚丙烯：18.0556R201：27.357液態(tài)丙烯：12.0373.3實(shí)驗(yàn)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(dá)到實(shí)驗(yàn)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

28、操作的催化劑注入器加入反應(yīng)器系統(tǒng)。助催化劑和給電子體分別用計(jì)量泵加入預(yù)聚合反應(yīng)器，4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（給電子體）、D（路易斯堿載于氯化鎂載體）組成。在進(jìn)入預(yù)聚合反應(yīng)器之前先在D200內(nèi)與接觸混合活化，使不同的催化劑顆粒和單個(gè)催化劑顆粒內(nèi)部具有相同的催化活性，然后用經(jīng)換熱器E200降溫的低溫丙烯將催化劑混合物帶入預(yù)聚合反應(yīng)器R200。R200預(yù)聚合反應(yīng)器是一個(gè)小的環(huán)管反應(yīng)器，在溫度<18oC，壓力為3.5Mpa左右下，催化劑被生成的少量聚丙烯包裹，以提高催化劑顆粒的機(jī)械強(qiáng)度，避免在主反應(yīng)階段因強(qiáng)度聚合反應(yīng)而使催化劑顆粒破碎。預(yù)聚合也能顯著提高

29、催化劑的活性。預(yù)聚合后的催化劑淤漿進(jìn)入環(huán)管反應(yīng)器R201，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(jìn)行了聚合，余下的丙烯仍為液態(tài)而作為固體聚合物的稀釋劑。循環(huán)泵P201使淤漿高速循環(huán)并混合均勻，以防止固體沉積和改進(jìn)傳熱效果。P202輸送循環(huán)水，控制聚合反應(yīng)溫度為70左右，反應(yīng)的壓力為3.2Mpa，。3.4聚丙烯生產(chǎn)開(kāi)車(chē)方案3.4.1 丙烯置換1）R200置換(1)現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)氣態(tài)丙烯進(jìn)料閥P0P2010(2)開(kāi)FIC200閥，將氣態(tài)丙烯引入R200(3)當(dāng)PI達(dá)0.5MPa時(shí)，關(guān)FIC200閥(4)開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)火炬A0A2200和P0P2000放空(5)放至0.05MPa,關(guān)現(xiàn)場(chǎng)火炬A0A220

30、0和P0P20002）R201置換(1)開(kāi)FIC201閥，將氣態(tài)丙烯引入D201(2)當(dāng)PIC201達(dá)0.5MPa時(shí)，關(guān)FIC201(3)開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)火炬A0A2010和P0P2010放空(4)放至0.05MPa,關(guān)現(xiàn)場(chǎng)火炬A0A2010和P0P20103.4.2 升壓1）.R200升壓(1)開(kāi)FIC200引氣相丙烯(2)PI指示為0.7MPa后，關(guān)FIC2002）.R201升壓(1)開(kāi)FIC201引氣相丙烯(2)PIC201指示為0.7MPa后，關(guān)FIC2013.4.3 加液態(tài)丙烯1）.向R200加液態(tài)丙烯（1）現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)液態(tài)丙烯進(jìn)料閥P0P2000(2)開(kāi)FIC200，向R200進(jìn)液態(tài)丙烯(3)啟動(dòng)R200攪拌(4)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)E200BW入口閥(5)啟動(dòng)P200(6)控制釜溫為小于182）. 向R201加液態(tài)丙烯(1)開(kāi)FIC201，向R201進(jìn)液相丙烯(2)啟動(dòng)R201攪拌 (3)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)E201CWR入口閥(4)釜底TIC201升溫，控制釜溫為70（5）啟動(dòng)P202循環(huán)泵3.4.4 給RD201加入H2，循環(huán)至R200中3.4.5 向系統(tǒng)加催化劑(1)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)C-Cat進(jìn)反應(yīng)釜D200(3)現(xiàn)場(chǎng)