内容发布更新时间 : 2024/11/8 3:42:19星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
∣ ∣ CH3 CH3 ⑵ 链增长
[Cat]＋-―CH2－CH－R＋nCH2＝CH→[Cat]＋-―CH2－CH(CH2－CH)nR ∣ ∣ ∣ ∣ CH3 CH3 CH3 CH3 ⑶ 链转移 ① 向单体转移
[Cat]＋－CH2－CH(CH2－CH)nR＋CH2＝CH→[Cat]＋-－CH2－CH2＋CH2=C(CH2－CH)nR ∣ ∣ ∣ ∣
∣ ∣ CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 ② 向氢气转移
[Cat]＋-―CH2－CH(CH2－CH)nR＋H2→[Cat]＋-―H+CH3－CH(CH2－CH)nR ∣ ∣ ∣ ∣ CH3 CH3 CH3 CH3 ③ 向烷基铝转移
[Cat]＋-－CH2－CH(CH2－CH)nR＋Al(C2H5)3→[Cat]＋-－C2H5+
∣ ∣ CH3 CH3
(C2H5)2Al－CH3－CH(CH2－CH)nR
∣ ∣ CH3 CH3
④ 链终止
2－CH)－nR→[Cat]＋――H＋CH2＝C－(CH2－CH)－[Cat]＋――CH2－CH－(CHnR ∣ ∣ ∣ ∣
CH3 CH3 CH3 CH3
2.2 催化剂的选定
配合Spheripol工艺，选择第四代超高活性的CS-Ⅱ型和DQ-型球型催化剂[3]。球型催化剂可以控制聚丙烯粒子的形态，具有反应器颗粒技术的特点，有利于生产高性能的聚丙烯。同时“反应器颗粒技术”可以免除造粒过程，所以在提高了反应效率的同时，又大大的降低了生产成本。
2.3 生产工艺的选定
在综述中对聚丙烯的生产工艺已经做了详细的比较，在这里选择Spheripol工艺。该技术自1982年首次工业化以来，是迄今为止最成功、应用最为广泛的聚丙烯生产工艺。Spheripol工艺是一种液相预聚合同液相均聚和气相共聚相结合的聚合工艺，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)，生成的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，可以生产全范围、多用途的各种产品。预聚合反应是在均聚反应之前先将催化剂组分同少量丙烯预先进行聚合反应，以保护催化剂和聚合产品的颗粒度。预聚合是液相聚合，采用一组由两根管组成的环管反应器。均聚反应也是液相聚合，一般都采用两组串连的环管反应器，每组反应器由四根管子组成。目前改进的Spheripol工艺的环管反应器由一组环管组成，通过对立管根数及其直径的不同设计来适应不同的处理能力，反应热通过环管外壁夹套内循环流动的水来撤除。嵌段共聚反应则采用气相法，反应器是一个或两个串联的密相流化床反应器。该工艺采用独特的环管式反应器，具有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、产品切换牌号的时间短等优点，而且结构简单，材质采用低温碳钢即可。环管反应器则是利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，因此其单位反应器体积产率高，能耗低。Spheripol工艺经济性好，原料和公用工程消耗低，人工费和三废处理等费用也少，生产成本较低，因此Spheripol工艺成为当今世界最为先进和流行的PP生产工艺之一。
表2-1 几种聚丙烯工艺对比
工艺名
称
工艺特点
1.丙烯单体溶解在惰性液相溶剂中（如己烷中），在催化剂作用下进行溶剂聚合，聚合物以固体颗粒状态悬浮在溶剂中，采用釜式搅拌反应器； 2.有脱灰、脱无规物和溶剂回收工序，流程长，较复杂，装置投资大，能耗高，但生产易控制，产品质量好；
3.以离心过滤方法分离聚丙烯颗粒，再经气流沸腾干燥和挤压造粒； 1.使用高沸点自链烃作溶剂，在高于聚丙烯熔点的温度下操作，所得聚合物全部融解在溶剂中呈均相分布；
2.高温气提方法蒸发脱除溶剂得熔融聚丙烯，再挤出造粒得粒料产品； 3.方法工艺流程复杂，且成本较高，聚合温度高，采用特殊的高温催化剂使产品应用范围有限;
1.系统不引入溶剂，丙烯单体以气相状态在反应器中进行气相本体聚合； 2.流程简短，设备少、生产安全、生产成本低；
3.聚合反应器有流化床、立式搅拌床及卧式搅拌床等； 1.系统中不加溶剂，丙烯在反应器中进行液相本体聚合，乙烯丙烯在流化床反应器中进行气相共聚；
2.流程简单、设备少、投资省、动力消耗及生产成本低； 3.均聚采用釜式搅拌反应器，或环管反应器，无规共聚和嵌段共聚在搅拌式流化床中进行；
淤浆法工艺
溶液法工艺
气相法 液相本体法（含液相气相组合式）
2.4 工艺流程草图
图2.1 工艺流程草图
2.5 工艺流程概述
全装置的工艺流程分为聚合区、造粒区、包装区和循环水场。
聚合区分为000#、100#、200#、300#、500#、600#、700#、制氢站等工段。 2.5.1 聚合区工艺
本装置使用的催化剂分为主催化剂和助催化剂三乙基铝（TEAL）、给电子体（DONOR）。TEAL密封在钢瓶内贮存和运输。首先利用N2将TEAL从钢瓶压送到TEAL贮罐D111，再分批压送到TEAL计量罐D101。D101中的TEAL按照一定的流量控制
通过计量泵P101精确地输送到催化剂混合罐D201。
DONOR对产品的等规度调节具有重要的作用。使用时先将100% DONOR溶液通过气动泵P103送至给电子体贮罐D110A/B。为了方便计量，并根据产品性能的不同要求，再向D110A/B中加入一定量的白油，配成不同浓度的DONOR溶液。本装置一般使用10%和30%两种，配制好的DONOR溶液按照一定的流量控制通过P104精确地输送到D201。DONOR系统必须在N2封状态下使用和保存。
配制主催化剂膏体所需要的脂先在E102中进行加热，熔化后通过齿轮泵P105送至油脂混合罐D105，再按照油：脂为2：1的比例向D105中加入白油。通过Z110鼓泡排气后待用。使用时需将D105升温至70℃，按需要量通过P105将加热好的油脂混合物送到催化剂分散罐D106中，主催化剂从D106上部的HV136振动加入。通过严格的配制程序，最后将主催化剂混合在10℃的油膏中，以保证主催化剂能均匀地加入反应系统。
使用时，先用N2将主催化剂油膏压至催化剂计量罐D108A/B。从催化剂计量泵P108打出的油进入D108顶部，通过对活塞的压力，将D108中的催化剂送出至D201，通过对油的计量可以精确地计量催化剂的加入量。
主催化剂、TEAL、DONOR在D201中被混合均匀，温度控制在10℃。主催化剂在D201中被活化。催化剂混合物通过D201上部的溢流管进入到催化剂在线混合器Z203中，同时由FV204控制的、流量为3300kg/h的一股丙烯也同时加入，并一起进入预聚合反应器R200。预聚合的目的在于使催化剂表面包裹上一层聚丙烯薄层，当催化剂进入环管反应器时，这个薄层起保护催化剂的作用，防止催化剂在突遇高温时发生爆裂，生成大量细粉。经过预聚的催化剂再进入到环管反应器R201中。
氢气在本装置的作用是分子量调节剂。装置内使用的氢气由制氢站供给，制氢站包括水电解制氢装置和氢气纯化装置两部分。由水电解产生的氢气经过催化脱氧、吸附干燥后得到高纯度的氢气，进入到氢气贮罐D993中。D993的压力控制在1.2-1.3MPa，当D993的压力超高时，需要将氢气放空。D993中的氢气被压缩机PK705压缩至5.0MPa，经F202过滤后进入到丙烯总管。
本装置使用的丙烯由中转罐区送来。丙烯先进入固碱塔T001和分子筛塔T002，除去其中大量的水分，精制合格后的丙烯进入丙烯球罐Q-1/2，两个球罐可以切换使用。球罐中的丙烯通过P-1送往保安精制。
保安精制主要包括汽提塔T701、脱硫塔T702、脱水塔T703、脱胂塔T704，它们分别可以脱除丙烯中的轻组分（乙烷、一氧化碳、氢气）、硫、水、胂等主催化剂“毒素”。
从T701系统中的E701排出的轻组分，进入尾气回收系统。从保安精制出来的丙烯被称为“精丙烯”，经F701过滤后进入到丙烯进料罐D302中。
D302中的丙烯通过丙烯进料泵P301送往环管反应器R201。为保持P301出口压力的稳定，多余的丙烯通过FV331返回D302。
R201的丙烯主要有两个来源，一个由P301直接送入，另一个由P301经E201、Z203和R200后进入R201。
R201需要严格控制其反应条件：温度70℃，压力3.4MPa，密度560-580kg/m3。 R201带有一台轴流泵P201，用来维持物料在反应器内的循环。聚合反应放出的热量由反应器夹套水带走，夹套水通过E202与循环冷却水进行热交换来实现夹套水温度的稳定。
R201的压力控制是通过与之相连的D202的压力控制来实现的。D202的压力控制主要是通过调节进入E203蒸发的液相丙烯流量来实现，另外从D202顶部出来的气相丙烯，也具有一定的调节作用。
R201的出料由D202的液位控制。
从R201中流出的浆料在闪蒸线内完全汽化后，进入闪蒸罐D301。当后续系统故障时，可以从D301前的三通阀HV301，将物料排向排放系统。
物料在D301中进行气、固分离，粉料从D301底部进入袋滤器F301，气相丙烯由D301顶部进入丙烯洗涤塔T301。D301顶部的动力分离器A301可以使粉料尽可能不被带走。丙烯在T301内经冷却和循环洗涤后，由丙烯泵P302送回D302。另有一股丙烯从T301底部排出，在小闪蒸线内汽化后，与D301底部流出的物料一起进入F301，目的是将洗涤下来的粉料排出。T301系统中的E301可将不凝气排放到尾气回收系统。
物料在F301内再次减压至0.05-0.08MPa，闪蒸出来的丙烯气经滤袋和安全过滤器F302过滤后，进入低压丙烯洗涤塔T302。T302内的循环液由白油和添加剂Atmer163按2：1混合而成。气相丙烯中夹带的粉料和TEAL被洗涤下来。当油中的TEAL含量超过8%时，T302需换油，每次更换一半。废油由齿轮泵P303送往D607，进行废油处理。
当低压闪蒸系统故障时，可由F301前的三通阀HV311将物料排放至排放系统。 从T302顶部出来的丙烯，经E304冷却，D304缓冲后，进入循环气压缩机PK301，PK301将丙烯压缩至1.6-1.8MPa后，返回到T301入口。
F301内的粉料向下进入汽蒸罐D501。汽蒸的目的是为了提高产品的质量，降低产