聚丙烯环管法生产运行方案设计研究

摘 要：一般生产的聚丙烯树脂中，等规结构的含量为95%，其余为无规或间规聚丙烯。工业产品以等规物为主要成分。聚丙烯也包括丙烯与少量乙烯的共聚物在内。通常为半透明无色固体，无臭无毒。由于结构规整而高度结晶化，故熔点高达167℃，耐热，制品可用蒸汽消毒是其突出优点。目前，聚丙烯的生产工艺按聚合类型可分为溶液法、淤浆法、本体法和气相法和本体法-气相法组合工艺5大类。

关键词：聚丙烯；环管法；生产运行；设计研究

0.前言

聚丙烯，英文名称：Polypropylene，简称：PP，日文名称：ポリプロピレン。由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。按甲基排列位置分为等规聚丙烯（isotaeticPolyProlene）、无规聚丙烯（atacticPolyPropylene）和间规聚丙烯（syndiotaticPolyPropylene）三种。密度0.90g/cm3，是最轻的通用塑料。耐腐蚀，抗张强度30MPa，强度、刚性和透明性都比聚乙烯好。缺点是耐低温冲击性差，较易老化，但可分别通过改性和添加抗氧剂予以克服。

其特点是：无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯，可在100度左右使用.具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响，但低温时变脆、不耐磨、易老化.适于制作一般机械零件，耐腐蚀零件和绝缘零件。常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。

1.环管法生产聚丙烯运行方案的设计

1.1密度控制范围

密度控制范围：由任务书给出生产能力为年产10万t，每年按300天的生产量来计算，即每小时的生产量为105/（300*24）=13.8t/h，查资料知70℃时，液态丙烯ρ1=500kg/m3，聚丙烯的密度ρ2=910kg/m3。出料的下限密度：

ρ=m/（V1+V2）=m/（m*45%/ρ1+m*55%/ρ2）=665kg/m3

出料的上限密度：

ρ=m/（V1+V2）=m/（m*35%/ρ1+m*65%/ρ2）=665kg/m3=703kg/m3

则最终出料的密度范围为665kg/m3～703kg/m3。

1.2原料的进料量

原料丙烯进料，由总生产量13.89t/h，又由转化率为55%～65%取转化率60%进行计算可算出总的丙烯进料=13.8t/h/60%=23.15t/h，又由进料比：R200：R201=1：10算出：R200的丙烯进料量为23.15t/h*（1/11）=2.10t/h；R201的丙烯进料量为23.15t/h-2.10t/h=21.05t/h；主催化剂Ticl4的进料，由催化剂的催化效率为300～800kg聚丙烯/gTi，取催化效率600kg聚丙烯/gTi进行计算则有主催化剂TiCl4的进料=13890kg/h=23.2g/h。钛的相对分子质量为47.87g/mol，则TiCl4的量91.94g/h。分子量调节剂H2的进料：由分子量调节剂H2的进料量为单体丙烯进料的0.05%～1%（体积分数）取0.5%进行计算，可算出分子量调节剂H2的进料量为21.05t/h/ρ（液态态丙，70℃）*5%=0.212m3/h。

1.3实验装置

先用气态丙烯置换出系统中的氧气，降低系统中氧气浓度已达到实验条件要求。桶装的固体催化剂在装置内要用烃油和脂配制成混合均匀的催化剂膏，然后用液压操作的催化剂注入器加入反应器系统。助催化剂和给电子体分别用计量泵加入预聚合反应器，3种催化剂高效载体催化剂系统由A（Ti催化剂）、B（三乙基铝）及C（硅烷）组成。在进入预聚合反应器之前先在D200内与接触混合活化，是不同的催化剂颗粒和单个催化剂颗粒内部具有相同的催化活性，然后注入预聚合反应釜Z200，同时加入经换热器E200降温的低温丙烯。Z200预聚合反应器是一个小的环管反应器，在温度

2.聚丙烯生产开车方案

2.1丙烯置换

R200置换：（1）现场启动气态丙烯进料阀P0P2010；（2）开FIC200阀，将气态丙烯引入R200；（3）当PI达0.5MPa时，关FIC200阀；（4）开现场火炬A0A2200和P0P2000放空；（5）放至0.05MPa，关现场火炬A0A2200和P0P2000。

R201置换（1）开FIC201阀，将气态丙烯引入D201；（2）当PIC201达0.5MPa时，关FIC201；（3）开现场火炬A0A2010和P0P2010放空；（4）放至0.05MPa，关现场火炬A0A2010和P0P2010。

2.2升压

R200升压：（1）开FIC200引气相丙烯；（2）PI指示为0.7MPa后，关FIC200。

R201升压：（1）开FIC201引气相丙烯；（2）PIC201指示为0.7MPa后，关FIC201。

2.3加液态丙烯

向R200加液态丙烯：（1）现场启动液态丙烯进料阀P0P2000；（2）开FIC200，向R200进液态丙烯；（3）启动R200搅拌；（4）现场开E200BW入口阀；（5）启动P200；（6）控制釜温为小于18℃。

向R201加液态丙烯：（1）开FIC201，向R201进液相丙烯；（2）启动R201搅拌；（3）现场开E201CWR入口阀；（4）釜底TIC201升温，控制釜温为70℃；（5）启动P202循环泵。

3.装置操作

R200：T

3.1装置正常停工过程

停催化剂进料：（1）停催化剂A；（2）停催化剂B；（3）停催化剂C；（4）停催化剂D；（5）停止氢进入D201。

维持两环管的平稳操作：（1）控制R200温度在小于18℃；（2）R201夹套CW切换至HW；（3）控制R201温度在70℃左右。

R201，R202排料：（1）关闭液态丙烯进料P0P2000；（2）停E200，R200冷冻水；（3）停P200；（4）从R200向R201卸料；（5）当R200倒空后，停止R200出料（6）停P201；（7）开FIC202放料；（8）当R201倒空后，停止R201出料。

放空：（1）开D200放空阀；（2）开R200放空阀；（3）开R201放空阀。

参考文献：

[1]赵德仁，张慰盛，《高聚物合成工艺学》第二版，化学工业出版社，1996.

[2]潘祖仁，《高分子化学》第五版，化学工业出版社，2011.

[3]王静康，《化工过程设计》第二版，化学工业出版社，2006.