年产3万吨聚丙烯车间基本工艺设计.doc

第一章 文 献 综 述1.聚丙烯概述1.1概述聚丙烯是一种构造规整结晶性聚合物，为白色粒料、无味、无毒、质轻热塑性树脂。密度0.900.91g/cm,表观密度0.38 g/cm。机械性能优良，抗拉伸屈服强度打（22MPa），表面硬度大，弹性好，耐磨性能好。耐热性能良好，具备160以上熔点和120以上软化点。化学稳定性好，聚丙烯基本不吸水，与大多数化学药物不发生作用，耐酸碱和有机溶剂。聚丙烯具备良好绝缘性。聚丙烯缺陷是易脆化，低温冲击强度差，但可以用添加剂、共混或共聚等办法来改进。聚丙烯（Polypropylene，PP）是热塑性塑料中发展最快一种，当前产量规模已经超过聚乙烯和聚氯乙烯。（一） 发展过程国内聚丙烯工业化生产始于1971年，当时兰州化学工业公司从英国维克斯吉玛公司引进5kt/a浆液法聚丙烯装置投产，而后燕山石化公司从日本三井油化公司引进80kt/a浆液法聚丙烯装置和辽阳石油化纤公司从美国阿莫科（Amoco）公司引进35kt/a浆液法聚丙烯装置；80年代引进了日本三井油化公司Hypol工艺（液相-气相本体法）在扬子石化公司建设140kt/a聚丙烯装置，又引进了意大利海蒙特（Himont）公司Spheripol工艺（液相-气相本体法）在齐鲁石化公司和上海石化股份公司分别建设70kt/a聚丙烯装置，使国内聚丙烯生产技术达到比较先进水平。与此同步，80年代采用国内自行开发技术和催化剂，运用炼厂催化裂化装置丙烯建设了一批规模较小间歇式液相本体法聚丙烯装置；进入90年代国内聚丙烯发展更快，运用蒸汽裂解装置和炼厂丙烯建设了20多套聚丙烯装置，其中最大为燕山石化200kt/a采用阿莫科公司气相本体法工艺，普通生产能力为70kt/a，使聚丙烯成为国内发展最快一种合成树脂。到1998年终，全国共有聚丙烯生产公司50多家，总生产能力已达到2620kt/a，成为国内合成树脂中生产能力最大一种品种。在这些生产能力中采用Spheripol工艺约占45%，采用Hypol工艺约占21%，采用国内自行开发间歇式液相本体法工艺约占25%，采用其她工艺约占9%。当前国内已能自行设计液相-气相本体法（釜式或环管式）聚丙烯装置，开发了能用于上述工艺催化剂，并向外国转让了聚丙烯催化剂专利技术。（二） 国内聚丙烯生产重要问题（1） 装置规模偏小 当前国内聚丙烯装置规模最大为北京燕山石化公司聚丙烯装置，生产能力200kt/a，普通生产能力在4070kt/a，相称一某些聚丙烯装置，生产能力只有310kt/a。因而除了某些规模较大聚丙烯装置生产成本稍低外，别的中型聚丙烯装置由于单位生产能力投资较大，生产成本较高。采用国内间歇式本体法聚丙烯装置由于投资低，原料丙烯来自炼厂副产，价格低，因而当前尚有一定竞争能力，但由于产品品种单一，只生产均聚物，质量差，消耗高，且生产都是粉料，应用上受到一定限制。（2） 抗冲共聚产品、专用料等高档产品生产较少 由于各种因素，如生产控制规定严格，产品市场开拓难度大，技术开发滞后，因而多数公司生产都是通用料和大路货，而市场短缺洗衣机专用料、BOPP薄膜料、汽车专用料等几乎所有依赖进口。（3） 产品质量不稳定，售后服务差 国内生产聚丙烯注塑料重要为均聚物，只能用于生产日用品等对性能规定不高产品。也有某些通过改性产品用于生产家用电器部件，但嵌段共聚物抗冲击性能较差，特别如洗衣机内桶专用树脂，在流动性和抗冲击性能等方面不能满足规定，因而国外聚丙烯就乘虚而入。 又如BOPP料，成膜性及熔体强度较差，只能用于生产普通光膜和某些珠光膜，能用于生产烟膜和电工膜不多。用于宽幅、高速BOPP生产线原料都要依赖进口。 此外，国内生产聚丙烯纤维料不能满足高档无纺布和运动服装用料规定，重要是灰分和可纺性差。（三） 国内聚丙烯消费状况 40年来，以聚合物为基本丙烯已经成为为顾客提供价格优惠、性能优良树脂家庭中一员。聚丙烯以其浓度低、拉力强；焊接温度高；刚性和撞击强度平衡好；应力裂缝阻力强；化学抗阻性高；承受温度不变形等特性为顾客提供了经济实惠效用。聚丙烯树脂有三种类型：均聚物，无规共聚物和抗振共聚物。树脂可适应于许多不同纺丝工艺，如挤压，热成型，注入成型，吹模成型。聚丙烯广泛用于生产绳、索所用纤维和长丝；地毯背面和发货麻袋打包包裹等所用机织织物；消耗品如菱形花纹盖布和医用服装所用非机织织物；用于卷烟和食品包装弹性模；汽车内部装潢，家庭用品，小型器具，洗碟机衬里，冷冻机衬里，箱包和玩具吹膜部件。聚丙烯树脂不断寻找着适合各种经营市场新应用，替代成本较高材料，如ABS、尼龙、热塑高弹体（TPE）等。由于其价格、性能规定，树脂这个家庭已经很满意其在近来产品每年增长近10%成绩，并且1996年全球产量达22.7百万吨优秀成绩。进入新千年，聚丙烯前程以其高于GNP增长速度成长还会是很光明。亚洲东南部地区和太平洋周边国家具备巨大增长潜力，由于其人口密集，市场辽阔，经济增长迅速，平均收入和消费水平等方面都很有潜力。在亚洲东南部地区（不涉及日本）人均聚丙烯消费大概为1.85kg，而欧洲西部为11.2kg，日本为19.6kg，美国为20.9kg。全球聚丙烯年需求量增长为6%，亚洲南部地区增长速度更高某些（10%）。在中华人民共和国，1996年，聚丙烯需求为220万吨，中华人民共和国为世界第三大市场，仅次于美国和日本，进口大概44%。中华人民共和国既有大多数聚丙烯工厂生产规模不大，并且重要生产均聚物。今年来，工厂建设规模扩大，均聚物，无规共聚物和抗冲共聚物产量大幅增长。虽然国内聚丙烯工业发展迅速，但仍不能满足国内市场对聚丙烯需求。从80年代初开始，国内每年都要进口几十万吨聚丙烯树脂，到90年代，聚丙烯进口量以平均每年11.3%速度增长。1995年国内聚丙烯进口量突破100万吨，1999年达到147.3万吨。预测，聚丙烯生产能力将达到400万吨/年，产量为370万吨，需求量为540万吨，缺口170万吨；到聚丙烯生产能力将达到510万吨/年，产量为480万吨，需求量为670万吨，预测缺口190万吨。国内聚丙烯消费以编织袋和捆扎绳为主，注塑、薄膜、纤维等所占比较小，阐明国内聚丙烯消费市场还不成熟。预测将来十年中，国内聚丙烯应用构造将逐渐接近发达国家水平，用于工业、汽车、家电制品注塑级聚丙烯将有明显增长，纤维级聚丙烯、BOPP、家用电器专用料、汽车专用料需求将会有较大增长，编织袋消费比例将下降。同步丙纶纤维及无纺布将是国内聚丙烯树脂发展潜力最大一种市场，并且在医疗卫生材料方面消费增长将大幅度地增长。80年代后来，世界聚丙烯生产技术发展有如下特点：（1） 本体法MontellSpheripol工艺和Amoco、UCC气相法工艺占有优势，生产工艺趋向简化，建设投资及生产成本逐渐减少。（2） 茂金属催化剂技术使产品性能得到明显改进，将会进一步扩大聚丙烯应用领域。改进Ziegler-Natta催化剂也使聚丙烯产品性能得到很大改进。（3） 聚丙烯催化剂发展已经导致以聚丙烯为基本工程塑料发展，如HimontCatalloy和Hivalloy工艺，通过这些技术生产聚合物大大拓宽了产品应用范畴。（4） 新开发丙烯/乙烯嵌段共聚PP、高乙烯含量抗冲PP共聚物，高熔体强度热成型PP、超高流动性PP等共聚物改进了聚丙烯性能，开辟了新市场，许多高增长率聚丙烯应用都规定采用共聚物，共聚物性能比均聚物好并且稳定，共聚物应用领域正在逐渐扩大。（5） 聚丙烯改性产品消耗量正在不断增长，改性可使聚丙烯在很宽应用范畴内适应市场规定。（6） 近年来国内聚丙烯行业也得到了十分迅猛发展，并且潜在市场空间仍十分辽阔。随着石化行业发展，国内聚丙烯技术必将迅速达到世界领先水平。（四） 国内聚丙烯发展前景 随着国内国民经济迅速增长，预测到下世纪初国内聚丙烯应用构造将向发达国家应用构造靠拢，即注塑级聚丙烯将有明显增长，纤维级聚丙烯、BOPP、家用电器、汽车等专用料需求会有较大增长，编织袋应用比例将有所下降。但编织制品仍将是国内聚丙烯消费第一大领域，其重要顾客是粮食、化肥、水泥包装，另一方面是糖、盐、蔬菜及其她工业用包装。此后编织制品一方面将向大型、重型化包装袋发展。各种功能性编织袋，如耐高温、耐老化等编织袋需求也将有一定发展。注塑制品为聚丙烯第二大消费领域，重要用于硬包装（如容器、周转箱、托盘、瓶盖等）、消费用品（如厨具、家具、花盆、旅行箱等）、运送（如汽车内装饰、保险杠、蓄电池壳等）、器械及医疗制品（如注射器、工具箱、料盆等），在这些应用中聚丙烯将代替老式材料如木材、玻璃和金属等。薄膜是聚丙烯第三消费领域，涉及BOPP、CPP等，其中BOPP由于其具备防潮、机械强度高、尺寸稳定性好、质轻、无毒、无臭、印刷性能良好而广泛用于印刷、涂布、香烟及食品包装袋、真空镀铝、电容器等方面，预测到仅BOPP需求量将达到630660kt。丙纶将是聚丙烯发展潜力最大品种，除用作服用纤维外，产业用丙纶是最活跃市场。随着对工程质量注重，聚丙烯无纺布将在道路、水库、堤坝建设等方面应用将迅速增长。此外，在医疗及卫生材料方面消费增长也会变不久。预测到了，丙纶需求量将达到550600kt。据初步预测，国内聚丙烯需求将以年均7%左右速度增长，到全国聚丙烯消费量将达到6000kt左右。依照关于建设筹划报道，1999新增聚丙烯生产能力有大庆石化总厂100kt/a，荆门石化总厂70kt/a，前郭炼油厂40kt/a，华北化学药剂厂50kt/a，全国聚丙烯生产能力将达到2900kt左右。“十五”期间，依照当前安排，预测可新增聚丙烯生产能力有扬子石化公司200kt/a，上海石化股份公司200kt/a，广东惠州壳牌项目240kt/a，此外大庆、吉化、茂名等乙烯及几套140kt/a乙烯扩建，预测可新增聚丙烯生产能力约600kt/a，共计新增聚丙烯生产能力1240kt/a。如果这些筹划可以顺利实行，则到全国聚丙烯生产能力将达到4100kt/a左右，产量约3700kt，与需求相比，差距很大，自给率仍维持在60%左右。由此可见，“十五”期间必要进一步加快发展国内石化工业，否则大量进口石化产品不可避免。（五） 此后发展和对策 a.国内烯烃聚合技术当前发展方向应从减少成本和提高产品性能入手。研究简化工艺流程，开发并采用新型催化剂、反映器和新工艺，提高设备运用率，减少功能物耗。同步，要提高既有产品物理机械性能和加工性能，研究开发新品种、新牌号。 b.过去，国内公司引进技术大多采用外商总承包、成套装置引进方式。据理解，引进相似类型生产装置，国内工程建设投资往往高于国外，这是由于国外普通只引进软件及自己不能生产核心设备，由自己工程公司总承包。建议国内此后引进技术也采用国外方式，这样既可以减少投资费用20%25%，同步又能加快提高队伍技术水平，增强自行开发能力。 c.聚烯烃行业应设立和增长风险基金，以加速成果转化和工业推广应用进程。 d.逐渐变化以单纯追求数量、增长速度、产值外延式扩大再生产思想，转向追求以质量、效益、提高技术和管理水平为主内涵式经济增长方式思想观念。 e.由于近年来对科技投入欠债太多，应当有选取地加大对引进技术消化、吸取、开发和创新投入，保证在设备、条件、人员培养方面有足够经费，同时又要强调有所为有所不为，避免力量分散。 f.组织产学研合伙，科研、设计、生产单位共同攻关。，中华人民共和国石化决定由上海石化公司、北京石化工程公司和北京化工研究院共同开发具备国际水平新一代环管200kt/aPP装置，并将其列为核心技术之一，规定在产品牌号、催化剂、工艺流程、能耗、投资费用等方面达到国际同类装置相似水平。当前第一套新一代环管200kt/aPP装置已于建成并运转正常，第二套生产装置也将于建成开车，这是国内聚烯烃技术开发新里程碑。 g.制定适应市场经济条件下奖励政策，勉励关于单位通力合伙，特别是在信息，大型仪器与中试设备共同使用方面，避免各单位都搞“大而全、小而全”，挥霍人力、物力与财力。 h.由于国内聚烯烃工业技术、管理水平与国外大公司相差较大，应加大对外开放力度，与国外采用各种合伙方式，如引进技术、合资办厂、共同开发、引进和培养人才等，以达到互惠互利和提高国内聚烯烃行业水平目。2. 聚丙烯生产工艺技术2.1 概述 从上个世纪至今40近年来，已有二十几种生产聚丙烯工艺技术路线，各种工艺技术按聚合类型可分为溶液法、浆液法、本体法、本体和气相组合法、气相生产工艺。按生产工艺发展和年代划分，可分为第一代工艺，工艺过程复杂，重要是70年代此前生产工艺、采用第一代催化剂；70年代开发了第二代催化剂，生产工艺中取消了脱灰过程，称为第二代工艺；80年代后来，随着高活性，高等规度载体催化剂开发成功和应用，生产工艺中取消了脱灰和脱无规物，称为第三代工艺。2.2 工艺简介（一）浆液法工艺浆液法工艺也称为淤浆法或溶剂法工艺，是最早聚丙烯生产工艺。从1957年第一套工业化装置始终到80年代中后期，浆液法工艺在长达近30年时间里始终是最重要聚丙烯生产工艺。虽然由于催化剂进展使聚丙烯生产工艺发展成为更加简朴气相法和本体工艺，但是当前世界上有许多老浆液法PP生产装置仍在生产某些高质量聚丙烯产品，某些厂家对老装置进行技术改造而不是废弃原有装置，使装置继续发挥作用。此流程普通涉及如下环节：（1）Z-N催化剂配制（2）在规定操作条件下，丙烯在乙烷或庚烷等烃类溶剂中在催化剂存在下进行均聚，或在乙烯及其她无规共聚或嵌段共聚。（3）闪蒸回收并循环使用未反映丙烯。（4）讲甲醇或其她醇直接加入浆液中，分解聚合物所包裹催化剂或其残存物，并用水洗涤浆液，俗称脱灰。从甲醇溶液中回收甲醇循环使用。（5）经脱灰浆液进行沉降离心分离，除去溶剂和无规物。然后将所得聚合物干燥，加入添加剂混炼和造粒，最后得到产品即为聚丙烯树脂造粒料。（6）含无规物溶剂通过薄膜蒸发器分离无规物，溶剂经精制后循环使用。（二）溶液法聚合工艺溶液法工艺流程复杂，且成本较高，溶液法聚合温度可高达140以上，结晶PP溶解在-烯烃中，在这个温度下，聚合热可以转化成一种有用能量，如蒸汽热等。Eastman工艺是唯一工业化生产结晶PP溶液法聚合工艺。（三）本体聚合工艺此法全流程分为原料精制、聚合反映、闪蒸去活、造粒包装、丙烯回收等五个某些，本工艺不许脱灰、脱无规物，亦无溶剂回收工序、工艺流程短，操作简朴。（四）本体法-气相法组合工艺此法工艺过程涉及原料精制、催化剂制备、预聚合及液相本体反映系统、气相反映系统、聚合物脱气及单体、聚合物气蒸干燥、挤压造粒等工序。2.3工艺选取本次设计重要选取液相本体法聚丙烯工艺，由于比起其她几种工艺，液相本体法有如下特点：（1） 由于在液相丙烯中聚合，不使用惰性溶剂，反映系统内单体浓度高，聚合速度快，催化剂活性高，并且聚合反映转化率高，反映器时空生产能力更大。（2） 由于聚合过程不用溶剂，没有溶剂精制和循环，因而工艺流程简朴，设备少，采用单釜间歇式操作。（3） 原料适应性强，可以用炼厂丙烯为原料进行生产。（4） 颗粒自身热互换性好，反映器采用全凝器，容易除去聚合热，并使测热控制简朴化，可以提高单位反映器体积聚合量。（5） 无溶剂回收和脱灰，脱无规物后解决工序，生产中所产生三废少，对环境污染不严重。（6） 在液相丙烯中，能除去对产品性质有不良影响低分子量无规聚合物和催化剂残渣，因而，在产品干净度方面，可得到高质量产品。（7） 浆粘度低，机械搅拌简朴，耗能少。 虽然液相本体法有上述如此长处，但是也存在某些缺陷，如装置规模小，单线生产能力低，规模稍大需采用多釜并联操作，操作麻烦，占地面积大，装置自动化水平低，当前尚未推广微机使用，产品质量较差等。 但是，综述整个领域聚合工艺特点，相比较而言，间歇式液相本体聚合工艺还是比较适合国内聚丙烯生产，其地位越来越重要，因而本次选取间歇式液相本体法聚合工艺。第二章 设 计 说 明 书1.绪言本次设计为3万吨/年聚丙烯车间工艺设计，咱们以荆门石化为参照范例。通过运用图书馆进行必要地文献调研和数据补充。在此基本上进行工艺路线选取，聚合实行办法拟定，物料衡算，热量衡算，设备选型与计算以及车间平面设计。其设计重要根据及设计原则如下：1.1设计根据 1. 设计任务书； 2. 指引教师提供数据，资料； 3. 毕业实习有关资料； 4. 图书馆所查资料。1.2设计原则 1. 满足设计任务书及产品规划规定； 2. 预留有工厂扩建余地，并考虑其长远规划； 3. 在不影响生产基本上尽量选取国内技术和配套设备，以节约投资，减少成本； 4. 为提高产品质量，采用国外先进技术和设备以增强竞争力； 5. 大量采用本地原料和燃料，做到因地制宜，经济合理； 6. 土建及公用工程既要满足生产规定，又要结合本地实际状况，力求做到省时省力，安全合用。 7. 满足绿化和环保规定，注意“三废”解决，注意排烟、除尘、减少噪音等。依照以上原则及计算成果，我设计选取一种车间，两条平行生产线，八个聚合釜和四个闪蒸釜，共计四层楼，车间长36m，宽24m。本设计按荆门石化小聚为蓝本，在工艺设计有所拓展。2.工艺流程设计2.1工艺设计原则工艺设计基本原则：（一） 安全可靠，经济合理，技术先进。（二） 合理地选取工艺 流程和设计指标。（三） 为生产挖掘潜力和为发展留有余地。（四） 合理考虑机械化、自动化装备水平。机械化水平应与工厂规模和装备水平相适应。（五） 注意环保，减少污染。设计应严格执行国家环保，工业卫生等方面关于规定。（六） 考虑土建、公用等设计规定，并为之提供可靠根据。2.2工艺流程选取（1） 选取工艺流程原则 1.保证产品质量规定； 2.尽量缩短生产周期，简化流程； 3.先进、可靠、使用、合理； 4.提高机械化限度，减少劳动强度； 5.生产调节具备灵活性。（2） 拟定工艺流程根据 1.原料构成和性质； 2.初试和工业性实验； 3辅助材料和燃料供应状况； 4.产品品种及质量规定； 5.工厂规模及技术装备水平； 6.建厂地区气候条件。2.3催化剂选取 Z-N催化剂是由主催化剂和助催化剂两某些构成。主催化剂是一种过渡金属盐类，多为卤化物，而助催化剂是一种主族金属烃基化物，也称为活化剂。 当前，重要沿着三大方向努力研发新类型单活性中心催化剂复合催化剂高温催化剂。 本次设计选用CS-1型高效催化剂CS-1型高效催化剂是一种载体催化剂，它由主体、载体和第三组份构成，主体是TiCl4，常温下为液态。载体采用结晶构造，阳离子半径与TiCl3相近MgCl2，常温下为固态。第三组份普通为芳香族羧酸脂。 CS-1型高效载体催化剂有如下几种长处： 1.高活性 2.高定向能力 3.产品质量好 4.氢调敏捷 5.载钛量低 6.粒度均匀 7.聚合动力学行为此外，CS-1型高效载体催化剂热稳定性比络合-型催化剂好。2.4工艺流程论述 间歇液相本体法生产聚丙烯产品阐明、工艺阐明及技术特点如下：1. 产品阐明产品名称及构造 产品名称：聚丙烯（英文全称：Polypropylene,简称：PP） 分子量：30万左右装置生产能力 有8个12立方米聚合釜，年生产能力3万吨。产品性质PP由等规、间规及无规物构成，普通规定其等规物含量在92%以上，PP是比重较轻一种聚烯烃树脂，熔点为170-172，耐热性高，可在100-120长期使用，在150无外力作用下也不会变形，不失去结晶性，模塑品表面光滑，透气性透水性低。2.5等规聚丙烯（iPP）物理性能：表2.1等规聚丙烯物理性能表类 别 性 能 数 值一 比重，0920.94般 粉料表面密度， kg/L 0.380.48物 吸水率， % 0.030.48性 成型收缩率， % 1.02.0 线膨胀系数， 610热 热变形温度（负荷18.6kg）性 (负荷0.45MPa)能 马丁耐热， 44持续耐热 121脆化温度 -3515玻璃化温度 -10.0比热（Cp）， Kj/(g.k) 1.8423导热系数， Kw/(mK) 3.817机 抗张屈服强度 MPa 2737械 伸长率， % 200性 拉伸弹性模量， MPa （1.11.6）103能 弯曲强度， MPa 4256冲击强度（缺口）， MPa 0.220.5 （无缺口） 不断弯曲强度模量， MPa （0.120.16）103压缩模量， MPa 3956硬度（洛氏）， R85110比劳强度（round）， MPa 11.022.0断裂伸长率， % 200600PP具备优良突出性能：优良耐酸碱、耐极性物质腐蚀性质（发烟硝酸和发烟硫酸除外），刚性延伸性好，耐应力开裂性比聚乙烯好，耐磨性比聚苯乙烯好，不及聚氯乙烯和丙烯酸甲酯。可溶于十氢化奈、1.2.4-三氯代苯中。但PP存在低温脆性，冲击强度，拉伸强度及硬度低，成型收缩率大，易老化等缺陷，好在可在加工过程进行改性，以扩大产品应用范畴。2.6iPP化学性质（1） 受热易降解为低档烃；（2） 在空气空230附近浮现氧气影响，温度愈高，影响愈明显，反映产物热分解；（3） 除发烟硝酸和发烟硫酸外，耐其她化学药物性较好。2.7产品规格（荆门石化公司原则） 外观：白色、无结块微球粉粒 等规度：92% 灰分：0.05% 氯含量：0.25% 表观密度：0.40g/cm 熔融指数：1.94.2g/10min 抗张屈服强度：27.0MPa2.8产品用途由于PP树脂有许多优良特性和良好加工性能，有广泛用途，仅次于PE和PVC，是塑料制品第三大品种。三分之一用于合成纤维，三分之二用于塑料。在汽车配件，电器配件，各种机器外壳，各种管道薄膜等方面有广泛使用。2. 生产原理（1） 丙烯精制原理由于间歇式液相本体法工艺流程简朴，动力消耗和生产成本低，装置投资少，见效快，三废少，污染小等长处，本装置采用该工艺。但该工艺对于原料质量较高，外进丙烯必要精制才可用于聚合。丙烯精制采用固碱粗脱水和酸性物质，催化水解COS，ZNO脱硫，活性三氧化二铝和分子筛吸附水，催化脱氧和一氧化碳。（2） 聚合反映原理该工艺采用Z-N型催化剂，PP等规高低和所用催化剂体系关于，现采用CS-1型催化体系，主催化剂晶体对催化剂性能特别是定向性有明显影响。其反映机理如下：丙烯聚合过程涉及链引起、链增长、链转移和链终结。 链引起CatRCH2CHCatCH2CHR CH3 CH3 链增长Cat-CH2CHRnCH2CHCat-CH2CH(CH2CH)nR CH3 CH3 CH3 CH3 链转移 向单体转移CatCH2CH(CH2CH)nRCH2CHCat-CH2CH2CH2=C(CH2CH)nR CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 向氢气转移Cat-CH2CH(CH2CH)nRH2Cat-H+CH3CH(CH2CH)nR CH3 CH3 CH3 CH3 向烷基铝转移Cat-CH2CH(CH2CH)nRAl(C2H5)3Cat-C2H5+ CH3 CH3(C2H5)2AlCH3CH(CH2CH)nR CH3 CH3 链终结CatCH2CH(CH2CH)nRCatHCH2C(CH2CH)nR CH3 CH3 CH3 CH3丙烯聚合反映机理相称复杂，普通来说，可以划分为4个基本反映环节：活化反映，形成活性中心；链引起；链增长及链终结。对于活性中心，重要有两种理论：单金属活性中心模型理论和双金属活性中心模型理论。普遍接受是单金属活性中心理论。该理论以为活性中心是呈八面配位并存在一种空位过渡金属原子。以TiCl3作为催化剂为例子，一方面单体与过渡金属配位，形成TI化合物，削弱了Ti-C键，然后单体插入过渡金属和碳原子之间，随后空位与增长链互换位置，下一种单体又在空位上继续插入。如此重复进行，丙烯分子上甲基就依照一定方向在主链上有规则排列，即发生阴离子配位定向聚合，形成等规或间规PP，间规单体插入立构化学则由链终结端控制。pheripol工艺是一种液相预聚合同液相均聚和气相共聚相结合聚合工艺，工艺采用高效催化剂(Spheripol工艺一开始使用GF-2A、FT-4S、UCD-104等高效催化剂，催化剂活性达到40kgPP/gcat，产品等规度为90%-99%，可不脱灰、不脱无规物)，生成PP粉料粒度呈圆球形，颗粒大而均匀，分布可以调节，既可宽又可窄，可以生产全范畴、多用途各种产品。预聚合反映是在均聚反映之前先将催化剂组分同少量丙烯预先进行聚合反映，以保护催化剂和聚合产品颗粒度。预聚合是液相聚合，采用一组由两根管构成环管反映器。均聚反映也是液相聚合，普通都采用两组串连环管反映器，每组反映器由四根管子构成。当前改进Spheripol工艺环管反映器由一组环管构成，通过对立管根数及其直径不同设计来适应不同解决能力，反映热通过环管外壁夹套内循环流动水来撤除。嵌段共聚反映则采用气相法，反映器是一种或两个串联密相流化床反映器。该工艺采用独特环管式反映器，具备单位体积传热面积大，总传热系数高，单程转化率高、流速快、混合好、不会在聚合区形成塑化块、产品切换牌号时间短等长处，并且构造简朴，材质采用低温碳钢即可。环管反映器则是运用轴流泵使浆液高速循环，通过夹套冷却撤热，由于传热面积大，撤热效果好，因而其单位反映器体积产率高，能耗低。Spheripol工艺经济性好，原料和公用工程消耗低，人工费和三废解决等费用也少，生产成本较低，因而Spheripol工艺成为当今世界最为先进和流行PP生产工艺之一。(二） 影响聚合反映因素： （1）原料杂质 高效催化剂中所含钛化合物和MgCl2及活化剂三乙基铝化学性质都非常活泼，遇到水或氧时，会发生反映，容易失去活性，活化剂能在空气中自燃，与水、醇、醛、酮、羧酸、酰氯等发生反映。因而，丙烯中具有少量杂质会破坏催化剂体系活性。 普通，使用高效催化剂时，丙烯中含水量应控制在510-6如下。 硫是丙烯中极具备害杂质，特别是羰基硫（COS）、二硫化碳（CS2)能使聚合反映发生链终结。使用高效催化剂时，丙烯中CO含量普通控制在110-6如下。 微量炔烃与二烯烃对釜内转化为聚丙烯丙烯所占比例（丙烯转化率）、产品等规度也均有明显影响，使它们下降。 丙烯中一氧化碳将影响催化剂定向能力。CO、CO2能使聚合反映发生链终结，减少催化剂活性，使用高效催化剂时，丙烯总CO含量普通控制在110-6如下。 在反映系统管线中物质如醛、酮等，漏入聚合釜内，也对聚合反映起破坏作用，微量醛、酮就会是活性大大减少。因而，要防止这些物质进入反映系统。高效催化剂与络合-型催化剂相比，对丙烯原料规定更高：COS和CO规定均少于1ppm，同步输送活化剂和保护催化剂精氮以及调节分子量氢气杂质规定越少越好，水和氮气量均应少于10ppm。 （2） 高效催化剂体系高效催化剂体系由CS-1，三乙基铝和DDS（二甲氧基二苯基硅烷）三某些构成。A. CS-1：用量增长，反映速率增长，反映时间相应缩短，但催化剂得率和转化率减少，用量过高时由于CS-1初活性很高，聚合釜散热相称困难，易发生超温超压，产生暴聚，形成塑化块。用量过少时，反映时间长，甚至不反映。本装置规定12立方米聚合釜为40-100g。B. 三乙基铝：其重要作用是将四氯化钛还原成三氯化钛，使三氯化钛烷基化，形成活性中心，同步破坏原料及系统有害杂质，保护催化剂活性中心。活化剂用量过多，产品中灰分增高而影响产品质量。本装置规定12立方米加入量为600-1500ml。C. DDS：作为第三组分，重要作用是提高催化剂体系定向能力。由于DDS可使催化剂活性中心选取性中毒，从而提高定向能力和产品等规度。其加入量少，产品等规度低，甚至产生粘料导致堵釜；但加入量越多，会减少催化剂活性，抑制聚合反映。同步使灰分增长。本装置规定12立方米釜加入量为50-250ml。（3） 反映温度 液相丙烯临界温度为91.89。在此温度以上为气相。温度越接近临界点，蒸发潜热越小，不利于蒸发潜热散热。同步，温度愈高，液态丙烯比重下降大，致使在温度低时正常投料系数变为高投料系数而不安全，导致设备超压。因而，本体聚合中，聚合温度绝对不要高于80。此外，温度过高或升温过快，反映速度太快，在传热不好状况下，容易引起局部暴聚，塑化结块，出不了料甚至出安全事故。温度低，又延长反映时间，普通控制在75左右为宜，控温和升温都要平稳。（4） 反映时间 延长反映时间，催化剂得率和转化率会明显提高，但反映速率急剧下降。同步，一经“干锅”继续反映，则塑化结块明显增多，影响产品质量，并导致出料困难。反映过早结束，一则丙烯转化率低，催化剂得率低，导致原料消耗高；二则影响产品质量，使产品灰分，挥发过高。（5） 氢气 氢气作为分子量调节剂，无氢气时，分子量很高，达150万以上，无法做成塑料制品，当氢量达到100-200ppm时，分子量在30万左右，氢量继续增长，对分子量影响变小，氢浓度可视产品分子量高低规定而定，随着H2/丙烯比增大，聚丙烯分子量相应变小，熔体流动速率增大，此时，催化剂和单釜产量会有所提高，聚合物等规度会有所下降，但当氢气加入量较大时使用高效催化剂时，单聚合釜产量有时会减少。2.9后解决原理 因反映副产物少，加入助剂少分解残渣甚微，故只需闪蒸未聚合丙烯，丙烯等挥发组分，接触空气使催化剂和活化剂失活就可得到产品。无溶剂回收和精制，无脱灰脱无规物。工艺流程简朴。2.10.尾气回收原理2.10.1生产原理 本车间尾气含丙烯90%以上，含氮约5-10%，另含少量丙烷、氧等。该装置采用冷凝法回收丙烯丙烷，基本原理是运用丙烷丙烯比氧氮临界温度高多，而临界压力低得多。当压缩至1.5-2.0MPa时，用循环水和-7盐水冷却丙烯丙烷足以冷凝成液体而回收。氧气氮气作为不凝气排至气分车间。2.10.2影响因素（1） 氮气含量影响由于在2.0MPa，40如下状态下，氮气呈气体状态，故聚丙烯尾气中氮气含量高，需要排放氮气量也多，故带走丙烯也越多，同步尾气中氮气含量影响压缩机正常工作。本装置规定聚丙烯尾气中氮气含量8%。（2） 不凝气排放压力 在排放点温度一定期，不凝气排放压力越高，排放不凝气中丙烯含量越少；反之，丙烯含量越高。故不凝气排放压力越高，丙烯排放量就越少。考虑到设备耐压级别，本装置规定不凝气排放压力为1.952.0MPa。（3） 冷凝温度 在一定排放压力下，冷凝温度越低，丙烯在不凝气中含量就越低。 3.工艺操作流程（1） 精制过程： 液相丙烯自液