聚丙烯課程設(shè)計任務(wù)書

1、高 分 子 專 業(yè) 課 程 設(shè) 計設(shè)計題目:10萬噸/年聚丙烯液相本體法聚合釜工藝設(shè)計學(xué) 院: 班 別: 姓 名: 學(xué) 號: 指導(dǎo)教師: 學(xué)院院長: 2014年12月23日2015年1月9日 目 錄第一章 緒論1.1聚丙烯(PP)的性能1.2聚丙烯(PP)的用途第二章 丙烯聚合工藝流程敘述第三章 工藝計算聚合釜物料、熱料衡算和循環(huán)冷卻水流量的計算；聚合釜容積和外形尺寸的計算；聚合釜攪拌器的設(shè)計和電機的選擇；聚合釜傳熱計算、夾套和冷卻管的設(shè)計。附錄1：聚合釜設(shè)計參數(shù)匯總表附錄2：工藝流程圖聚合釜工藝參數(shù)丙烯、熱水、水進入聚合釜的溫度為25、75、25；丙烯、熱水、水進入聚合釜的溫度為70、55、

2、39；丙烯利用熱水加熱至50，利用反應(yīng)熱加熱至74。丙烯純度97%，H2/丙烯（重量比）12010-6；三氯化鈦/丙烯（重量比）5010-6 ，AI/Ti=10：三氯化鈦純度80%；投料系數(shù)70%；高壓回收釜壓1MPa丙烯純度97%，H2/丙烯（重量比）12010-6；三氯化鈦/丙烯（重量比）4010-6 ，AI/Ti=15：三氯化鈦純度80%；投料系數(shù)70%； 高壓回收釜壓1MPa 低壓回收釜壓0.8MPa； 液相丙烯密度0.5 g/cm2 ，聚丙烯的堆積密度0.47g/cm2 ，聚丙烯的真實密度0.91g/cm2；低壓回收釜壓0.8MPa；液相丙烯密度0.5 g/cm2 ，聚丙烯的堆積密度

3、0.47g/cm2 ，聚丙烯的真實密度0.91g/cm2。第一章 緒 論高速增長的消費市場，催生聚丙烯工業(yè)投資熱潮。預(yù)計2008年前后，中國聚丙烯工業(yè)將進入新一輪投資高峰期，屆時將有近600萬噸年產(chǎn)能陸續(xù)投產(chǎn)，其中65%分屬中石化和中石油兩大集團。而中石油這套世界級裝置的建成，揭開了中國建設(shè)聚丙烯大型裝置的序幕，預(yù)計在未來幾年中，更大規(guī)模的裝置將不斷列入建設(shè)計劃。 1.1 聚丙烯(PP)的性能聚丙烯之所以能在工業(yè)化生產(chǎn)之后迅速地成為廣泛的通用塑料，原因之一是它的性能優(yōu)良，因而可以不斷擴大應(yīng)用范圍。甚至于在某些方面還可以和聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯相競爭，因為聚丙烯在外觀、化學(xué)性能、物理性能、加

4、工性能、改性性能之間有良好的平衡。（1） 聚丙烯的外觀聚丙烯樹脂為本色、圓柱狀顆粒，顆粒光潔，粒子的尺寸在任意方向上為2mm5mm，無機械雜質(zhì)。粉料為本白色粉末，無結(jié)塊，合格品允許有微黃色。（2） 聚丙烯的化學(xué)性能PP的化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異，對大多數(shù)酸、堿、鹽、氧化劑都顯惰性。例如在100的濃磷酸、鹽酸、40%硫酸及其它們的鹽類溶液中都是穩(wěn)定的，只有少數(shù)強氧化劑如發(fā)煙硫酸等才可能使其出現(xiàn)變化。PP是非極性化合物，對極性溶劑十分穩(wěn)定，如醇、酚、醛、酮和大多數(shù)羧酸都不會使其溶脹，但在部分非極性有機溶劑中容易溶解或溶脹。（3） 聚丙烯的物理性能密度：PP是所有合成樹脂中密度最小的，僅為0.900.91g/

5、cm3，是PVC密度的60%左右。這意味著用同樣重量的原料可以生產(chǎn)出數(shù)量更多同體積的產(chǎn)品。表面硬度：PP的表面硬度在五類通用塑料中屬低等，僅比PE好一些。當(dāng)結(jié)晶度較高時，硬度也相應(yīng)增加一些，但仍不及PVC、PS、ABS等。機械性能：PP的強度和剛性都比低壓PE好，它活動鉸鏈，能承受70000000次以上的折疊彎曲，沒有損壞痕跡；但其缺口特別敏感。熱性能： PP有良好的耐熱性，熔點為164170 ，耐100以上的溫度煮沸消毒，沒有外力下，溫度即使到150也不變形，在低負荷下亦可在110連續(xù)使用。電性能： PP是一種非常 優(yōu)良的電絕緣體，不吸水，不受空氣潮濕影響，擊穿電壓也高。是一種緩慢燃燒的材料

6、。（4） 聚丙烯的加工性能PP屬于結(jié)晶型聚合物，不到一定溫度其顆粒不會熔融，不像PE或PVC那樣在加熱過程中隨著溫度提高而軟化。一旦達到某一溫度，PP顆粒迅速融化，在幾度范圍內(nèi)就可全部轉(zhuǎn)化為熔融狀態(tài)。PP的熔體粘度比較低，因此成型加工流動性良好，特別是當(dāng)熔體流動速率較高時熔體粘度更小，適合于大型薄壁制品注塑成型，例如洗衣機內(nèi)桶。PP在離開口模后，如果是在空氣中緩慢冷卻，就會生成較大的晶粒，制品透明度低。至此，我們可以看出PP的加工性能是由它的物理性能決定的。PP的物理性能是判斷其可加工性的重要指標(biāo)。有什么樣的物理性能決定了PP有什么樣的加工性能。同時，PP加工性能的好壞也直接影響到制品的物理性

7、能、使用性能。因此，物理性能與加工性能之間是互助互制的關(guān)系。（5） 聚丙烯的改性性能隨著工藝的改進和新型催化劑（尤其是茂金屬催化劑）的開發(fā)，市場上出現(xiàn)了全新的PP品種。與傳統(tǒng)PP相比，它們在抗沖擊、剛性、透明性、光澤、阻隔性能等方面的優(yōu)勢，不僅在傳統(tǒng)PP應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮作用，而且也向其他應(yīng)用領(lǐng)域滲透。目前，PP新產(chǎn)品的開發(fā)主要包括高熔體強度、高透明、高結(jié)晶度、高流動PP等。 1.2 聚丙烯(PP)的用途PP主要用于生產(chǎn)編織制品、注塑制品、薄膜和纖維。編織制品是PP的第一大消費領(lǐng)域, 由于聚丙烯的來源豐富、價格低廉、故編織制品廣泛采用聚丙烯作為主要原料，主要用于糧食、化肥、水泥的包裝,其次是糖、鹽、

8、蔬菜及其它工業(yè)包裝。今后編織制品一方面將向大型、重型化包裝袋發(fā)展,即向集裝袋方向發(fā)展,另一方面將向低重、低纖度包裝袋發(fā)展。各種功能性編織袋如耐高溫、抗靜電、耐老化等編織袋的需求也將有一定的發(fā)展。注塑制品是PP的第二大消費領(lǐng)域,由于PP其優(yōu)良的耐熱性、力學(xué)性能、成本低和良好的環(huán)境適應(yīng)性等優(yōu)點而倍受人們的青睞，主要用于硬包裝(容器、周轉(zhuǎn)箱、托盤、瓶蓋等)、消費用品(廚具、家具、花盆、旅行箱等)、汽車配件(汽車內(nèi)飾、保險杠、蓄電池等)及醫(yī)療制品(注射器、工具箱、料盆等),在這些應(yīng)用中PP將替代傳統(tǒng)材料如木材、玻璃和金屬等。由于PP密度很低,加上具有良好的力學(xué)性能和加工性能,使它非常適宜于那些考慮成本

9、和自重的大排量汽車使用。薄膜是PP的第三大消費領(lǐng)域,包括雙向拉伸PP等。雙向拉伸PP由于具有防潮、力學(xué)強度高、尺寸穩(wěn)定性好、質(zhì)輕、無毒、無臭、印刷性能良好等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于印制、涂布、香煙及食品包裝袋、真空鍍鋁、電容器等方面。PP薄膜具有良好的光學(xué)透明性和低潮濕轉(zhuǎn)移性,所以主要用途有快餐食品包裝、壓敏帶背襯和標(biāo)簽帶等。PP薄膜的市場包括形形色色的小商品領(lǐng)域,如皺縮膜包裝、細軟物品包裝、攝影和繪畫用品包裝、電容器和電子工業(yè)用薄膜、一次性使用尿布扎帶和搭扣等。纖維是PP的第四大消費領(lǐng)域, PP纖維是所有合成纖維總相對密度最小的品種，因此它質(zhì)量最輕，單位重量的纖維能覆蓋的面積最大。而且其強度與合成

10、纖維中高強度品種滌綸、錦綸相近，但在濕態(tài)時強度不變化，這一點優(yōu)于錦綸。此外，PP纖維同其它合成纖維一樣，不易發(fā)霉、腐爛，不怕蟲蛀。PP纖維主要用于地毯（包括地毯底布和絨面）、裝飾布、土工布、無紡布、各種繩索、條帶、漁網(wǎng)、建筑增強材料、包裝材料等。其中PP纖維無紡布由于其在嬰兒尿布、婦女衛(wèi)生巾的大量應(yīng)用而引人注目。PP纖維還可與多種纖維混紡制成不同類型的混紡織物， 經(jīng)過針織加工制成外衣、運動衣等。 由PP纖維中空纖維制成的絮被，質(zhì)輕、保暖、彈性良好。此外,在醫(yī)療及衛(wèi)生材料方面的消費增長也很快。PP產(chǎn)品分為均聚級、無規(guī)共聚級、中抗沖共聚級和高抗沖共聚級等若干等級。均聚PP可擠出成型管材、管件、電線

11、/電纜,而無規(guī)共聚PP主要用于層壓紙、密封劑和粘合劑。第二章 丙烯聚合工藝流程敘述2.1 生產(chǎn)工藝技術(shù)聚丙烯的生產(chǎn)工藝按聚合類型可分為淤漿法、溶液法、本體法和氣相法和本體法-氣相法組合工藝5大類。 本體法工藝本體法工藝的研究開發(fā)始于20世紀(jì)60年代，1964年美國Dart公司采用釜式反應(yīng)器建成了世界上第一套工業(yè)化本體法聚丙烯生產(chǎn)裝置。1970年以后，日本住友、Phillips、美國EI Psao等公司都實現(xiàn)了液相本體聚丙烯工藝的工業(yè)化生產(chǎn)。與采用溶劑的漿液法相比，采用液相丙烯本體法進行聚合具有不使用惰性溶劑，反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)單體濃度高，聚合速率快，催化劑活性高，聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高，反應(yīng)器的時-空生產(chǎn)能

12、力更大，能耗低，工藝流程簡單，設(shè)備少，生產(chǎn)TodayHot成本低，三廢量少；容易除去聚合熱，并使撤熱控制簡單化，可以提高單位反應(yīng)器的聚合量；能除去對產(chǎn)品性質(zhì)有不良影響的低分子量無規(guī)聚合物和催化劑殘渣，可以得到高質(zhì)量的產(chǎn)品等優(yōu)點。不足之處是反應(yīng)氣體需要氣化、冷凝后才能循環(huán)回反應(yīng)器。反應(yīng)器內(nèi)的高壓液態(tài)烴類物料容量大，有潛在的危險性。此外，反應(yīng)器中乙烯的濃度不能太高，否則在反應(yīng)器中形成一個單獨的氣相，使得反應(yīng)器難以操作，因而所得共聚產(chǎn)品中的乙烯含量不會太高。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。釜式反應(yīng)器是利用液體蒸發(fā)的潛熱來除去反應(yīng)熱，蒸發(fā)的大部分氣

13、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。本體法生產(chǎn)工藝按聚合工藝流程，可以分為間歇式聚合工藝和連續(xù)式聚合工藝兩種。（1）間歇本體法工藝間歇本體法聚丙烯聚合技術(shù)是我國自行研制開發(fā)成功的生產(chǎn)技術(shù)。它具有生產(chǎn)工藝技術(shù)可靠，對原料丙烯質(zhì)量要求不是很高，所需催化劑國內(nèi)有保證，流程簡單，投資省、收效快，操作簡單，產(chǎn)品牌號轉(zhuǎn)換靈活、三廢少，適合中國國情等優(yōu)點，不足之處是生產(chǎn)規(guī)模小，難以產(chǎn)生規(guī)模效益；裝置手工操作較多，間歇生產(chǎn)，自動化控制水平低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定

14、；原料HotTag的消耗定額較高；產(chǎn)品的品種牌號少，檔次不高，用途較窄。目前，我國采用該法生產(chǎn)的聚丙烯生產(chǎn)能力約占全國總生產(chǎn)能力的24.0%；（2）連續(xù)本體法工藝該工藝主要包括美國Rexall工藝、美國Phillips工藝以及日本Sumitimo工藝。Rexall本體聚合工藝是介于溶劑法和本體法工藝之間的生產(chǎn)工藝，由美國Rexall公司開發(fā)成功，該工藝采用立式攪拌反應(yīng)器，用丙烷含量為10%-30%（質(zhì)量分數(shù)）的液態(tài)丙烯進行聚合。Phillips工藝是由美國Phillips石油公司于20世紀(jì)60年代開發(fā)成功。其工藝特點是采用獨特的環(huán)管式反應(yīng)器，這種結(jié)構(gòu)簡單的環(huán)管反應(yīng)器具有單位體積傳熱面積大，總傳

15、熱系數(shù)高，單程轉(zhuǎn)化率高、流速快、混合好、不會在聚合區(qū)形成塑化塊、產(chǎn)品切換牌號的時間短等優(yōu)點。Sumitimo工藝是由日本Sumitimo（住友）化學(xué)公司于1974年開發(fā)成功。此工藝基本上與Rexene本體法相似，但Sumitimo本體法工藝包括除去無規(guī)物及催化劑殘余物的一些措施。產(chǎn)品為球狀顆粒，剛性高，熱穩(wěn)定性好，耐油及電氣性能優(yōu)越。2.3 工藝流程的設(shè)計2.3.1 工藝流程方框圖2.3.2 工藝流程敘述2.3.2.1 原料精制1丙烯流程從預(yù)分離車間來的粗丙烯經(jīng)過二套冷凝器、聚結(jié)器脫水，經(jīng)過一套堿罐、精制D線脫水后進入兩套粗丙烯貯罐。此部分為原料收料流程。如上工藝圖所示，對粗丙烯貯罐丙烯進行精

16、制，由粗丙烯貯罐經(jīng)丙烯泵送到脫硫塔脫硫（現(xiàn)在不用，由于含硫量少了），氧化鋁脫水，脫氧劑脫氧（鎳觸媒），分子篩塔脫水后進入精丙烯貯罐。精丙烯貯罐丙烯按上述精制流程進行打循環(huán)，直至采樣分析合格后，可由丙烯投料泵向聚合釜投料。2氮氣流程粗氮經(jīng)界區(qū)減壓（或經(jīng)副線）后分兩路，一路送到其它各崗位使用；另一路專供精制線再生使用。3氫氣流程煉廠（乙烯）氫氣界區(qū)減壓（或經(jīng)副線）進入脫硫塔脫硫后進入兩套裝置三樓氫氣計量罐，供裝置聚合和精制再生使用。2.3.2.2 聚合反應(yīng)精丙烯由精丙烯泵經(jīng)質(zhì)量流量計計量后，通過活化劑加料罐和催化劑加料罐加入聚合釜內(nèi)?；罨瘎┯苫罨瘎┡渲乒藁蚧罨瘎┻\輸罐壓送到活化劑貯罐，經(jīng)活化劑計量

17、罐壓到活化劑加料罐，用丙烯沖入釜內(nèi)。催化劑在精氮保護下分裝，分裝好后的催化劑由操作人員投進催化劑加料罐。DDS由操作人沒用量筒量取丙烯沖入釜內(nèi)，用加入催化劑加料罐。工業(yè)循環(huán)水分二路：一路經(jīng)過調(diào)節(jié)閥進入熱水槽，經(jīng)蒸汽加熱后由調(diào)節(jié)閥、經(jīng)泵送至聚合釜底部進口作聚合反應(yīng)升溫?zé)嵩?。二路?jīng)調(diào)節(jié)閥，由泵送至聚合釜底部進口，作聚合釜降溫水源。聚合釜底部水源再分兩路：一路進入聚合釜夾套，換熱后，經(jīng)調(diào)節(jié)閥流至工業(yè)循環(huán)下水管。另一路進入釜內(nèi)指形管，聚合釜釜內(nèi)指形管又可走兩種水源；循環(huán)水和冷冰水。聚合反應(yīng)結(jié)束后，丙烯由高壓回收閥經(jīng)旋風(fēng)分離器至冷凝器冷凝后流入丙烯計量罐，再經(jīng)溢流管線流回丙烯貯罐。為了進一步降低釜內(nèi)殘壓

18、，釜內(nèi)丙烯還可由中壓回收調(diào)節(jié)閥經(jīng)旋風(fēng)分離器進入中壓回收貯罐和氣柜利用。2.3.2.3 閃蒸去活、包裝聚合反應(yīng)完全后，經(jīng)高中壓回收流程回收未反應(yīng)的丙烯，再分數(shù)次向閃蒸罐噴料。殘余的氣相丙烯經(jīng)過旋風(fēng)分離器和粉料沉降罐沉降聚丙烯粉塵后到氣柜。閃蒸罐內(nèi)聚丙烯經(jīng)充氮氣置換（或抽真空置換）合格后，卸料到包裝間，聚丙烯粉料自然去活后包裝。2.3.2.4 尾氣回收氣柜中的氣相丙烯經(jīng)壓縮機二級壓縮后，經(jīng)冷凝器冷凝成液相丙烯進入尾氣回收罐和分液罐。回收丙烯可由泵退到北山球罐區(qū)，也可退至三預(yù)分離裝置。溴化鋰制冷機把循環(huán)水降溫至10攝氏度左右，經(jīng)泵送到各套釜指形管和冷凝器作為冷卻水源使用。聚合釜工藝參數(shù)丙烯、熱水、水

19、進入聚合釜的溫度為25、75、25；丙烯、熱水、水進入聚合釜的溫度為70、55、39；丙烯利用熱水加熱至50，利用反應(yīng)熱加熱至74。丙烯純度97%，氫氣/丙烯（重量）120-6，丙烯純度97%，H2/丙烯（重量比）12010-6；三氯化鈦/丙烯（重量比）4010-6 ，AI/Ti=15：三氯化鈦純度80%；投料系數(shù)70%；高壓回收釜壓1MPa丙烯純度97%，H2/丙烯（重量比）12010-6；三氯化鈦/丙烯（重量比）4010-6 ，AI/Ti=15：三氯化鈦純度80%；投料系數(shù)70%； 高壓回收釜壓1MPa 低壓回收釜壓0.8MPa； 液相丙烯密度0.5 g/cm2 ，聚丙烯的堆積密度0.47

20、0g/cm2 ，聚丙烯的真實密度0.91g/cm2；低壓回收釜壓0.8MPa；液相丙烯密度0.5 g/cm2 ，聚丙烯的堆積密度0.470g/cm2 ，聚丙烯的真實密度0.91g/cm2。第三章 工藝計算3.1聚合釜物料、熱料衡算和循環(huán)冷卻水流量的計算物料衡算PP的生產(chǎn)能力:10萬噸/年 系統(tǒng)聚丙烯損失5% 應(yīng)得PP:100000(1+0.05)=105000噸/年=1050001000kg/7200h=14583.33kg/h 丙烯轉(zhuǎn)化率為70% 所需純丙烯原料量為: 14583.33kg/h/70%=20833.33kg/h又液相丙烯密度0.5 g/cm2純丙烯原料量為41.667/h原料

21、比（重量比）：H2/丙烯（重量比）：12010-6；三氯化鈦/丙烯（重量比）：5010-6 ，AI/Ti為：10 則 量為： 2.500kg/h 純?nèi)然仦椋?.04167 kg/h 純?yōu)椋?0.4167kg/h又 三氯化鈦純度為80%，丙烯的純度為97% 三氯化鈦量：1.30209 kg/h 丙烯量：21477.66kg/h 加入釜內(nèi)的原料量等于從釜中放出物料量，即21477.66 2.5001.0416710.416714583.33回收丙烯量 回收丙烯量為：6908.29kg/hPP產(chǎn)量 噸/年100000PP產(chǎn)量 kg/h14583.33純丙烯所需量 kg/h20833.33純丙烯所

22、需量/h41.667實際所需丙烯量 kg/h 21477.66所需量為kg/h2.500純?nèi)然佀枇縦g/h1.04167實際三氯化鈦所需量kg/h1.30209所需量kg/h10.4167丙烯回收量kg/h6908.29熱量衡算1）反應(yīng)放熱計算 已知丙烯聚合熱為2172.95kJ/kg.根據(jù)絡(luò)合型催化體系的動力學(xué)特征可知反應(yīng)高峰期每小時丙烯轉(zhuǎn)化率為38.46%（每轉(zhuǎn)化10%的時間為026h）.（參考液相本體法聚丙烯生產(chǎn)及應(yīng)用） 對于12的聚合釜，每釜產(chǎn)量以3000kg計，則反應(yīng)高峰期的反應(yīng)熱為： 2）攪拌摩擦熱的計算攪拌軸功率的消耗可近似的認為都轉(zhuǎn)化為攪拌葉與物料的摩擦熱，即根據(jù)實測可知

23、，12的釜攪拌軸功率為50kw3）聚合高峰期總發(fā)熱量計算 對12的釜： 4）撤熱量計算考慮聚合釜本身的熱損失為5%，則對12的釜總撤熱量為：5)冷卻介質(zhì)的選擇及平均溫度差（t）的求取間歇式液相本體法聚丙烯裝置12聚合釜，可以使用工業(yè)水或循環(huán)冷卻水作為冷卻介質(zhì)，因為水入裝置溫度為25，出水溫度為39，反應(yīng)溫度為74，以恒溫反應(yīng)為依據(jù)，則平均溫差計算如下： 反應(yīng)溫度 7474 冷卻水溫度 3925 35 49 6）總傳熱面積計算對于12釜,已知K=555 表2- 熱量衡算總匯反應(yīng)高峰期的反應(yīng)熱/kw696.4c攪拌摩擦熱/kw50聚合高峰期總發(fā)熱量/kw746.4撤熱量/kw709.11傳熱系數(shù)K

24、/555平均溫度差t/42總傳熱面積/30.423.2聚合釜容積和外形尺寸的計算設(shè)計之原始數(shù)據(jù): (1) 聚合聚生產(chǎn)能力 噸/年聚丙烯； (2) 年生產(chǎn)時間 7200h； (3) 丙烯轉(zhuǎn)化率 70%； (4) 聚合反應(yīng)溫度 740C； (5) 聚合反應(yīng)壓力 3.4MPa； (6) 催化體系 絡(luò)合型（TiCl3-AlEt2Cl）； (7) 單釜操作周期 8h （反應(yīng)時間3.5h，升溫時間35min ） (8) 丙烯、熱水、水入裝置溫度 25、75、250C；丙烯、熱水、水出裝置溫度70、55、390C ；丙烯利用熱水加熱至500C,利用反應(yīng)熱加熱至740C (9)投料：丙烯純度97%，H2/丙烯

25、（重量比）12010-6；三氯化鈦/丙烯（重量比）5010-6 ，AI/Ti=10：三氯化鈦純度80%；投料系數(shù)70%； (10)高壓回收釜壓1MPa ， 低壓回收釜壓0.8MPa； (11)液相丙烯密度0.5 g/cm2 ，聚丙烯的堆積密度0.470g/cm2 ，聚丙烯的真實密度0.91g/cm2； (12)系統(tǒng)聚丙烯損失5%。 3.2.1聚合釜容積的確定 聚合釜的容積設(shè)計主要取決于裝置單線設(shè)計生產(chǎn)能力和投料系數(shù)1） 設(shè)計依據(jù)聚合物生產(chǎn)能力：700噸/年聚丙烯年生產(chǎn)時間 ： 7200h； 丙烯轉(zhuǎn)化率 ： 70%； m 聚合反應(yīng)溫度 ： 740C； 聚合反應(yīng)壓力 ： 3.4MPa； 單釜操作周

26、期 ： 8h （反應(yīng)時間3.5h，升溫時間35min ）2)聚合釜容積的計算聚合釜設(shè)計容積可按下式計算：式中 V-聚合釜設(shè)計容積， E-裝置單線年生產(chǎn)能力，t/a; P-單釜操作周期，h； T-年操作時數(shù)，h/a； C-丙烯轉(zhuǎn)化率，%；d-最高操作溫度（740C）時液相丙烯的密度t/；K-聚合釜最高操作溫度條件下設(shè)計裝料系數(shù)，%。以單線生產(chǎn)能力2500t/a為例計算聚合釜的設(shè)計容積。投料系數(shù)為70%， =11.3可取V=12，所以2500t/a裝置聚合釜設(shè)計容積取12，題中聚合物生產(chǎn)能力700t/a，所以n=40符合要求. 3）聚合釜外形尺寸的設(shè)計a聚合釜高徑比的選擇根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，12聚合釜的

27、高徑比選擇（即H=2.15D）,可以滿足生產(chǎn)要求.在設(shè)計上、下橢圓封頭時，一般可以去短軸直徑d與釜直徑D的比為0.6（即d=0.6D）.b釜直徑的求取根據(jù)聚合釜容積以及高、直徑等尺寸的相等關(guān)系，可以求取聚合釜的直徑D(指內(nèi)徑)圓形筒體容積： 兩封頭容積： 聚合釜的容積：式中 V-聚合釜容積， D-聚合釜直徑， -筒體部分容積， -橢圓封頭容積， -筒體部分高度， -聚合釜高， d-橢圓封頭短軸直徑，當(dāng)聚合釜容積為12時 取D=2.0mc釜高H的選取根據(jù)高徑比H=2.15D，可求得釜高 H=2.152.0=4.30m圓筒體高=-0.6D =（2.15-0.6）D=1.55D=1.552.0=3.

28、10 md橢圓封頭直徑d的選取根據(jù)d=0.6D，可求得12釜的橢圓封頭直徑為 d=0.62.0=1.2橢圓封頭的高r=d/2=1.2/2=0.6m e.根據(jù)以上數(shù)據(jù)復(fù)算釜的實際容積： 4）夾套的設(shè)計 根據(jù)前面的討論，聚合釜的 高徑比 選取2.15，直筒部分的高為釜徑的1.55倍，因此可知：12釜釜徑2.0m，直筒部分高為3.1m，釜直筒部分夾套取3.0m，下封頭高為0.65m。 對于12聚合釜，夾套總傳熱面積： 式中 D 聚合釜筒體直徑；m h 聚合釜直筒高；m R 聚合釜筒體半徑；m r 聚合釜下封頭短軸半徑；m3.3聚合釜攪拌器的設(shè)計和電機的選擇經(jīng)過大量的試驗研究和生產(chǎn)時間的摸索表明，螺帶

29、式攪拌器對于聚丙烯固體顆粒無聊的攪拌效果較好，而且消耗的功率也比較小。螺帶式攪拌器的工藝設(shè)計，主要是確定螺帶的外徑、內(nèi)徑（從而確定螺帶寬度b）、螺距s.a、螺帶外徑螺帶外徑設(shè)計要考慮攪拌效果，攪拌功率設(shè)置的需要，對于攪拌效果來說，螺帶外徑選大一些好，即與釜壁的間隙適當(dāng)曉一些為好。但間隙過小攪拌效果也不好，物料無法返混。另外螺帶外徑越大，攪拌軸功率越大。因此螺帶外徑要選取適中。一般選取螺帶外徑=（0.70.8）D，則12聚合釜的釜徑D=2.0m，螺帶外徑=1.41.6m（實際為1.5m， ,螺帶與釜內(nèi)壁的間隙為0.25m。b、螺帶內(nèi)徑螺帶內(nèi)徑由螺帶外徑和螺帶葉片寬度（b）決定。螺帶葉片寬度影響攪

30、拌效果。一般來說，葉片寬度大一些，攪拌效果好些，但葉片太寬，使葉片與軸的間隙過小，也會影響物料的返混下落。如果螺帶葉片與釜內(nèi)壁及軸的間隙都很小，就會變成螺帶提升機。物料堆在螺帶上部下不來，顯然失去了攪拌的意義。另外，螺帶葉片寬度在一定范圍內(nèi)對攪拌功率有一定的影響，但影響不是十分顯著。12聚合釜攪拌螺帶寬度一般選取0.250.28m。c、螺距設(shè)計螺距堆攪拌效果和攪拌功率都有一定影響。同樣的攪拌轉(zhuǎn)距，螺距越大，物料的上升速度越快，攪拌效果越好，但攪拌功率相應(yīng)也大。攪拌功率與螺距成正比。另外，當(dāng)螺距大于物料高度時，功率與物料高度成直線關(guān)系。因此，一般情況下，螺距應(yīng)小于釜內(nèi)物料高度。12聚合釜螺帶螺距與物料高度的比為0.3，為釜直筒高度的0.25倍. 12聚合釜直筒高度3.1m，物料高度為2.34m，螺帶螺距S=0.72m.攪拌功率的計算攪拌功率一般可用功率準(zhǔn)數(shù)來描述 式中 P-攪拌軸功率，kw -物料表觀密度，t/ n-攪拌轉(zhuǎn)速，r/min -螺帶外徑，m Np-功率準(zhǔn)數(shù)已知12聚合釜：=1.5，