聚丙烯工藝流程資料PPT課件

1、緒論液相本體法聚丙烯工藝第1頁/共43頁液相本體聚丙烯工藝液相本體聚丙烯工藝 什么是液相本體法聚丙烯工藝？ 是在反應(yīng)體系中不加任何其他溶劑，將催化劑直接分散在液相丙烯中，進(jìn)行丙烯液相本體聚合反應(yīng)。聚合物從液相丙烯中析出，以細(xì)顆粒狀懸浮在液相丙烯中，隨著反應(yīng)時(shí)間的增長，聚合物在液相丙烯中的濃度增高，當(dāng)丙烯轉(zhuǎn)化率達(dá)到一定程度時(shí)，經(jīng)閃蒸回收來聚合的丙烯單體，即得到粉料聚丙烯產(chǎn)品，這是一種比較簡單和先進(jìn)的聚丙烯工業(yè)生產(chǎn)法。第2頁/共43頁液相本體聚丙烯工藝液相本體聚丙烯工藝1、間歇式液相本體法聚內(nèi)烯工藝的優(yōu)點(diǎn)：F工藝流程簡單，采用單釜間歇式操作F原料來源廣泛，可以用煉廠丙烯為原料進(jìn)行生產(chǎn) F動力消耗成

2、本低 F裝置投資省，見效快，經(jīng)濟(jì)效益好 F產(chǎn)品可滿足中、低檔制品需要F三廢少、環(huán)境污染小第3頁/共43頁液相本體聚丙烯工藝液相本體聚丙烯工藝 聚丙烯的用途由于聚丙烯樹脂具有許優(yōu)良的特性和良好的加工性能，因此它的用途很廣。目前聚丙烯已滲透到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、國防及民用塑料制品等各個(gè)領(lǐng)域。由于聚丙烯良好的機(jī)械性能，使它可以用來制造各種機(jī)器設(shè)備的零附件，經(jīng)改后可制造工業(yè)管道、農(nóng)用水管、電機(jī)風(fēng)扇、基建模板等。在汽車制造業(yè)方面，改性聚丙烯可以制汽車上的許多內(nèi)外部件，如汽車方向盤、儀表盤、保險(xiǎn)杠等。在建筑業(yè)，聚丙烯玻璃纖維增強(qiáng)改性或用橡膠改性后可制作建筑用模板，發(fā)泡后可用作裝飾材料。聚丙烯噴涂材料可代

3、替家用鍍鉻的水管、水龍頭等金屬制品。在電氣用品方面，改性聚丙烯可用于制電視機(jī)、收錄機(jī)外殼及洗衣機(jī)內(nèi)膽，還可用作電線、電纜和其他電器絕緣材料。第4頁/共43頁液相本體聚丙烯工藝液相本體聚丙烯工藝 聚丙烯的用途在印刷方面，聚丙烯可用于塑料印刷，印刷出的畫面特別光亮、色澤鮮艷、美觀。在農(nóng)業(yè)、漁業(yè)方面，聚丙烯可用來制勝溫室的氣蓬、地膜、蘑菇培養(yǎng)瓶、魚網(wǎng)等。在食品工業(yè)方面，聚丙烯可用來制作食品周圍箱、食品袋、飲料包裝瓶等。在包裝材料方面，聚丙烯更顯示出其獨(dú)特的作用。聚丙烯最適合于拉制扁絲織成編織袋，編織袋已廣泛用于各咱固體物料的包裝。聚丙烯制作的打包帶（捆扎帶）比鐵皮打包帶更好。聚丙烯還可制各種薄膜，包

4、括用于重包裝材料的雙向拉伸薄膜。另外，聚丙烯還可用于制作全透明的玻璃紙。第5頁/共43頁液相本體聚丙烯工藝液相本體聚丙烯工藝 聚丙烯的用途在日常生活用品方面，聚丙烯可以制作家具，如桌、椅、板凳、菜藍(lán)，家用衛(wèi)生設(shè)備如箱、盆、浴盆、盛水器等，還可用于制作各種其他擠出或注射塑料制品。在紡織工業(yè)，聚丙烯樹脂是重要合成纖維-丙綸的原料，丙綸可制作工作用布、工作服、地毯、蚊帳、被面、窗簾布、臺布、毛巾襪、護(hù)膝、各種裝飾布等，既輕巧又美觀。丙綸纖維具有質(zhì)輕、強(qiáng)度好、耐腐蝕防蟲蛀的特點(diǎn)，特別是丙綸原液著色技術(shù)開發(fā)成功克服了染色性差的缺點(diǎn)后，應(yīng)用更為廣泛。在醫(yī)療衛(wèi)生方面，由于聚丙烯有耐高溫蒸煮的優(yōu)點(diǎn)，因此可制用

5、醫(yī)療器具。聚丙烯樹脂的用途日益廣泛，它在現(xiàn)代化建設(shè)和現(xiàn)代生活中起著十分重要的作用，可以說，現(xiàn)代化建設(shè)離不開聚丙烯樹脂，現(xiàn)代生活也離不開聚丙烯樹脂。第6頁/共43頁聚丙烯裝置全貌第7頁/共43頁一、裝置簡介一、裝置簡介 聚丙烯裝置建于2000年，由青島化工設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，一期設(shè)計(jì)規(guī)模為10，000噸/年，后經(jīng)技改和投用高效催化劑，裝置生產(chǎn)規(guī)模增加至20，000噸/年，2003年二期擴(kuò)建兩條生產(chǎn)線，現(xiàn)裝置規(guī)模已達(dá)到30，000噸/年，在同行業(yè)中處于中等規(guī)模。聚丙烯裝置現(xiàn)生產(chǎn)十二個(gè)牌號的通用料和專用料，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)于行業(yè)考核標(biāo)準(zhǔn)，“恒昌”牌聚丙烯在2005年度獲山東省名牌產(chǎn)品稱號。第8頁/共43頁一、

6、裝置簡介一、裝置簡介 2003年裝置擴(kuò)建時(shí)，采用了國內(nèi)先進(jìn)的SDT智能自控系統(tǒng)，使整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)了自動控制，裝置生產(chǎn)能力和技術(shù)水平都有了很大的提高，能物耗、收率等指標(biāo)處于同行領(lǐng)先地位，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)、高效、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 2005年經(jīng)過裝置技改，增加了膜法丙烯回收系統(tǒng)及負(fù)壓回收系統(tǒng)等項(xiàng)目，使本裝置的丙烯單耗達(dá)到行業(yè)先進(jìn)水平。 2007年對生產(chǎn)控制系統(tǒng)進(jìn)行了DCS改造，使裝置的自動化程度得到了很大提高. 2008年新上設(shè)計(jì)循環(huán)水能力25003/的專用循環(huán)水場，徹底解決了影響裝置運(yùn)行的水量不足和設(shè)備腐蝕等狀況。第9頁/共43頁二、工藝原理及流程二、工藝原理及流程 聚丙烯生產(chǎn)工藝流程主要由精制系統(tǒng)、聚合

7、系統(tǒng)、閃蒸系統(tǒng)、丙烯回收系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)等幾部分組成。第10頁/共43頁二、工藝原理及流程二、工藝原理及流程聚丙烯工藝流程圖精制二V202去罐區(qū)放空R101R102P201P102C301真空壓縮機(jī)放空V307V201E101膜回收E301丙烯至罐區(qū)來氣柜PP下料口精制一第11頁/共43頁1、精制系統(tǒng)、精制系統(tǒng) 精制的目的精制的目的：由氣分裝置出來的丙烯仍含有水、硫、氧、砷、一氧化碳、二氧化碳等對聚合或產(chǎn)品質(zhì)量有害的雜質(zhì)。這些雜質(zhì)的存在會破壞活性中心或者加成到聚合鏈中，從而影響聚合反應(yīng)或者影響產(chǎn)品質(zhì)量，使產(chǎn)品等規(guī)度降低，揮發(fā)份增加，嚴(yán)重的可導(dǎo)致聚合反應(yīng)無法進(jìn)行。所以，聚合用的丙烯需要將這些有害

8、雜質(zhì)脫除。 第12頁/共43頁精制區(qū)位置第13頁/共43頁1、精制系統(tǒng)、精制系統(tǒng)精制后達(dá)到的質(zhì)量要求：純度99.5% 氧含量 1ppm 總硫 1ppm 一氧化碳0.2ppm 乙 烯 10ppm 二氧化碳 5ppm 水含量 10ppm AsH3 0.03ppm第14頁/共43頁1、精制系統(tǒng)、精制系統(tǒng)精制流程：T201T202T203T204T206T205T207丙烯自罐區(qū)來 V201至聚合釜 P201 固堿塔 水解塔 脫硫塔 氧化鋁塔 脫氧塔 分子篩塔 脫砷塔第15頁/共43頁1、精制系統(tǒng)、精制系統(tǒng)流程說明： 來自罐區(qū)的原料丙烯經(jīng)調(diào)節(jié)流量不大于6m3/h，送入固堿干燥塔(T201A、B)，利用

9、固堿(NaOH)的吸水性和強(qiáng)堿性脫除原料丙烯中的大部分水和無機(jī)硫后進(jìn)入水解塔(T202) ，水解塔中的三氧化二鋁在微量水存在下將丙烯中的有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無機(jī)硫(H2S)和CO2，生成的無機(jī)硫及丙烯中的硫經(jīng)脫硫塔(T203)脫除；經(jīng)脫除大部分水及硫的丙烯進(jìn)入氧化鋁干燥塔(T204)進(jìn)一步干燥，然后進(jìn)入脫氧塔T206脫除其中的微量氧，從T206出來的丙烯再經(jīng)分子篩干燥塔(T205) 脫除丙烯中的微量水,然后進(jìn)入脫砷塔（T207）脫除丙烯中的砷。第16頁/共43頁1、精制系統(tǒng)、精制系統(tǒng)流程說明： 經(jīng)T201T201、T202T202、T203T203、T204T204、T206T206、T205T205

10、、T207T207處理合格后的丙烯送至精丙烯貯罐(V201(V201、V202)V202)，用丙烯泵(P201)(P201)送至聚合釜(R101)(R101)用于聚合反應(yīng)。若丙烯不合格可用丙烯泵經(jīng)返罐區(qū)線打回罐區(qū)或在精制系統(tǒng)中打循環(huán)直至合格。第17頁/共43頁1、精制系統(tǒng)、精制系統(tǒng)（1）丙烯干燥 丙烯先經(jīng)固堿脫除部分水及酸性雜質(zhì)后，剩余微量水分和微氧采用吸附法脫除。 吸附劑采用具有較大吸附表面積和微孔的活性氧化鋁和分子篩。第18頁/共43頁1、精制系統(tǒng)、精制系統(tǒng)（2）丙烯脫硫 硫?qū)酆系挠绊懞艽?，高效載體催化劑要求總硫含量在1ppm以下。脫硫時(shí)，先采用三氧化二鋁在微量水的作用下將有機(jī)硫水解為無

11、機(jī)硫，然后在脫硫劑的催化作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)將無機(jī)硫脫去(固堿也有一定的脫硫作用)。其水解反應(yīng)式為： Al2O3 COSH2O CO2+H2S第19頁/共43頁1、精制系統(tǒng)、精制系統(tǒng)（3）丙烯脫氧：氧對聚合反應(yīng)的影響也很大，少量的氧就可導(dǎo)致聚合反應(yīng)終止或者聚合反應(yīng)根本無法引發(fā)，因此必須將丙烯中的微量氧除去，氧含量一般控制在1ppm以下。氧的脫除采用錳系脫氧劑脫除，原理是錳的低價(jià)氧化物遇到丙烯中的氧被氧化為高價(jià)氧化物，從而消耗丙烯中的氧將其脫除。脫氧劑脫氧過程反應(yīng)式為： MnOxnO2 MnOx+2n第20頁/共43頁1、精制系統(tǒng)、精制系統(tǒng)脫氧劑的再生：脫氧劑吸氧失活后便失去脫氧作用，必須將其活化

12、再生方能恢復(fù)脫氧作用，再生時(shí)用氫氣在200C的溫度下將高價(jià)錳的氧化物還原為低價(jià)氧化物，使其恢復(fù)脫氧的活性。脫氧劑再生過程反應(yīng)式為： MnOx+2n2nH2 MnOx+2nH2O第21頁/共43頁1、精制系統(tǒng)、精制系統(tǒng)（4）丙烯脫砷：在小本體聚丙烯工藝中，原料丙烯中的砷（As）對聚合反應(yīng)影響很大。它可以使催化劑活性降低，甚至中毒失去活性，導(dǎo)致不能正常生產(chǎn)。 因此，必須將丙烯中的砷（主要是AsH3）去除，砷含量一般控制在30ppb以下。砷的脫除采用銅系脫砷劑，其原理是液態(tài)丙烯中的砷化氫（AsH3）與氧化銅反應(yīng)生成砷化亞銅、單質(zhì)銅，一部分生成新的銅、砷合金，從而達(dá)到脫除原料中AsH3的目的。其脫砷反

13、應(yīng)式為： 3CuO+2AsH3 Cu3As+As+3H2O 3CuO+2AsH3 3Cu+2As+3H2O第22頁/共43頁2、聚合系統(tǒng)、聚合系統(tǒng) 聚合系統(tǒng)流程簡述： 精丙烯罐中的精丙烯由丙烯投料泵 (P201)升壓后經(jīng)質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量后分為兩路：一路經(jīng)活化劑加料罐(V107)入聚合釜，一路經(jīng)催化劑加料罐(V103)入釜。釜內(nèi)丙烯在主催化劑、助催化劑和第三組分的作用下，維持在3.23.8MPa、7078條件下反應(yīng)1.52.5小時(shí)，接近“干鍋”時(shí)，將未反應(yīng)完的丙烯回收，回收丙烯經(jīng)冷凝器(E101)冷凝為液體回收至V201、V202重復(fù)利用。第23頁/共43頁聚合區(qū)位置第24頁/共43頁2、聚合系統(tǒng)

14、、聚合系統(tǒng)第25頁/共43頁2、聚合系統(tǒng)、聚合系統(tǒng)聚合DCS操系統(tǒng)第26頁/共43頁2、聚合系統(tǒng)、聚合系統(tǒng)（1）聚合用主催化劑、助催化劑、第三組分及分子量調(diào)節(jié)劑： 聚合用催化體系主催化劑采用的是過渡金屬鈦的四氯化物，并以MgCl2為載體的載體型催化劑，具有較高的表觀密度和良好的流動性，并且化學(xué)性質(zhì)活潑，易與氧氣和水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。目前使用的主催化劑主要有CS-I、DJDZ、N型等系列催化劑。第27頁/共43頁2、聚合系統(tǒng)、聚合系統(tǒng) 催化體系助催化劑為三乙基鋁，外觀為無色透明的液體，其主要作用是與主催化劑配位形成活性中心，并消除聚合反應(yīng)體系中對催化劑有毒的物質(zhì)，其化學(xué)性質(zhì)及其活潑，遇空氣著火，遇水

15、爆炸。 第28頁/共43頁2、聚合系統(tǒng)、聚合系統(tǒng) 第三組分環(huán)己基甲基二甲氧基硅烷（CMMS）為外給電子體，其主要作用為消除活性中心中的非等規(guī)活性中心，提高聚合物的規(guī)整性。 聚合反應(yīng)過程中以氫氣為分子量調(diào)節(jié)劑來調(diào)節(jié)聚丙烯分子量。若不加分子量調(diào)節(jié)劑將會使聚丙烯分子量太大而無法加工應(yīng)用，隨著加入氫氣的比例增大，聚丙烯分子量相應(yīng)地減小，熔融指數(shù)(MI)相應(yīng)增大。常溫下氫氣為易燃易爆的氣體。第29頁/共43頁2、聚合系統(tǒng)、聚合系統(tǒng)（2）鏈引發(fā)反應(yīng)： 分散在液相丙烯中的主催化劑、助催化劑在一定條件下進(jìn)行烷基交換并發(fā)生配位反應(yīng)形成活性中心，丙烯分子在活性中心進(jìn)行空穴配位，然后在Ti-C鍵上插入，形成單體活性

16、中心。用反應(yīng)式表示為：Cat+ -RCH2CHCat+ CH2-CH- R CH3 CH3第30頁/共43頁2、聚合系統(tǒng)、聚合系統(tǒng)（3）鏈增長反應(yīng) 單體活性中心形成后，多個(gè)丙烯單體依次在空穴上配位插入，并且每配位插入一次，空穴與生長鏈進(jìn)行一次調(diào)位使活性中心復(fù)原，從而形成等規(guī)立構(gòu)的大分子聚丙烯活性鏈，用反應(yīng)式表示為： Cat+CH2CH RnCH2CHCat+CH2CH-(-CH2CH-)-nR CH3 CH3 CH3 CH3第31頁/共43頁2、聚合系統(tǒng)、聚合系統(tǒng)（4）鏈終止反應(yīng) 大分子聚丙烯活性鏈會發(fā)生自動終止（單分子終止）、向單體轉(zhuǎn)移終止、向烷基鋁轉(zhuǎn)移終止、向氫氣轉(zhuǎn)移終止等鏈終止反應(yīng)，使大

17、分子聚丙烯活性鏈與催化劑脫離，大分子鏈停止增長，活性中心重新與單體形成單體活性中心，繼續(xù)與丙烯單體發(fā)生鏈增長反應(yīng)。以向氫氣轉(zhuǎn)移終止為例，其鏈終止反應(yīng)式為：Cat+CH2CH ( CH2 CH )n RH2 Cat+-HCH3CH ( CH2CH )n R CH3 CH3 CH3 CH3第32頁/共43頁2、聚合系統(tǒng)、聚合系統(tǒng)總聚合反應(yīng)式為： TiCl4 Al(C2H5)3 H2 CMMS nCH3CHCH2 ( CHCH2 )n 744 3.50.3MPa CH3第33頁/共43頁3、閃蒸系統(tǒng)、閃蒸系統(tǒng) 原理：閃蒸就是在突然減壓的情況下除去聚丙烯粉料中的揮發(fā)性物質(zhì)，并降低粉料的溫度。聚合后得到

18、的聚丙烯粉料，在壓力下噴入閃蒸釜，這時(shí)粉料中含有較多的丙烯單體、少量的丙烷等揮發(fā)性物質(zhì)，這些物質(zhì)的存在嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)粉料溫度也較高，不利于包裝及存放。 第34頁/共43頁3、閃蒸系統(tǒng)、閃蒸系統(tǒng) 操作：聚合釜（R101）內(nèi)氣相丙烯回收到其壓力與高壓丙烯回收罐(V202)壓力平衡后，釜內(nèi)聚丙烯粉料噴入閃蒸釜（R102）。夾帶出來的氣體經(jīng)旋風(fēng)分離器(M102)和袋式過濾器（M103）除去大部分的聚丙烯粉塵后進(jìn)入氣柜(V302)，分離下來的聚丙烯粉塵定期回收。閃蒸釜排氣柜后的余氣由真空壓縮機(jī)抽真空后送入氣柜。壓縮機(jī)抽真空至-0.05-0.07Mpa時(shí)，向閃蒸釜內(nèi)充氮?dú)庵廖⒄龎?，然后在由真空?/p>

19、(P102)抽走排至大氣，反復(fù)操作至釜內(nèi)可燃物含量合格。閃蒸置換合格后的聚丙烯粉料達(dá)到安全包裝條件后，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下出料包裝。第35頁/共43頁3、閃蒸系統(tǒng)、閃蒸系統(tǒng)閃蒸崗位流程圖去氣柜壓縮機(jī)閃蒸釜去氣柜去真空泵閥旋分器真空緩沖罐第36頁/共43頁4、回收系統(tǒng)、回收系統(tǒng) 原理：丙烯在一定的溫度下對應(yīng)一定的蒸汽壓，常溫時(shí)，將氣相丙烯壓縮到2.0MPa，冷卻至32以下氣相丙烯變?yōu)橐合啾?，而在這一溫度下，氮?dú)獠荒芤夯瑲庖悍蛛x后便得到液相丙烯。第37頁/共43頁4、回收系統(tǒng)、回收系統(tǒng) 操作：低壓回收丙烯氣經(jīng)丙烯氣入口水封罐(V301)進(jìn)入氣柜(V302)，氣柜內(nèi)的丙烯及少量氮?dú)饨?jīng)出口水封罐V(303)進(jìn)壓縮機(jī)入口分液罐(V304)除去氣體中夾帶的液態(tài)水，進(jìn)入壓縮機(jī)(C301)一段，壓縮至0.45MPa，經(jīng)冷卻后進(jìn)入級間分液罐(V305)除去液體。然后進(jìn)