聚乙烯催化劑裝置方案和設(shè)計(jì)說明

乙烯聚合催化劑裝置方案設(shè)計(jì)說明書青島科大伊科思軟件技術(shù)有限公司

吉林聯(lián)力分公司2004年10月乙烯聚合催化劑裝置可行性研究報告一、概論氣相法聚乙烯由于具有工藝簡單、流程短、投資少、運(yùn)行費(fèi)用低和裝置柔性大等突出的優(yōu)點(diǎn)，所以自60年代實(shí)現(xiàn)工業(yè)化以來，已在世界聚乙烯工業(yè)的發(fā)展中占有極其重要的地位。在乙烯氣相聚合過程中，乙烯聚合催化劑始終是發(fā)展的核心問題之一。20世紀(jì)70年代后，由于眾多高效催化劑開發(fā)出來并在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用，PE生產(chǎn)技術(shù)也出現(xiàn)了快速的發(fā)展。我國有十二套LLDPE生產(chǎn)裝置中，其中UNIPOL工藝的LLDPE裝置有齊魯、天津、大慶、吉化、中原、茂名廣州、楊子八套UNIPOL工藝氣相法聚乙烯生產(chǎn)裝置。氣相法聚合已成為PE樹脂發(fā)展的主流，而氣相法聚乙烯催化劑的生產(chǎn)與開發(fā)，也是氣相法聚乙烯生產(chǎn)和發(fā)展的關(guān)鍵。目前，吉化聚乙烯裝置所用的催化劑主要依靠國內(nèi)其它聚乙烯催化劑生產(chǎn)廠家提供。長此下去，一則聚乙烯裝置的擴(kuò)能與生產(chǎn)受制于人；二則增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本；同時也制約了吉化聚乙烯產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)和創(chuàng)新。為了打破目前吉化聚乙烯裝置所使用的聚乙烯催化劑對外依賴，開發(fā)和生產(chǎn)出具有吉化特色的聚乙烯催化劑，以擺脫聚乙烯催化劑的對外依賴性，廠與龍山化工廠共同聯(lián)合開發(fā)和籌建一套年產(chǎn)50噸/年的聚乙烯催化劑生產(chǎn)裝置，以對吉化公司聚乙烯裝置為銷售方向。二、 工藝簡要說明首先將一定量的硅膠放入脫水器內(nèi)，以熱水加熱脫水，然后將脫水后的硅膠送入催化劑配制罐內(nèi)，再加入活性組分配制成產(chǎn)品。在助劑配制罐內(nèi)，加入的四氫呋喃溶液用熱水加熱，當(dāng)罐內(nèi)溫度達(dá)到60度時，向罐內(nèi)分別加入氯化鎂、氯化鈦原料混合攪拌，然后將混合好的氯化鎂、氯化鈦四氫呋喃溶液送至催化劑配制罐內(nèi)與活化好硅膠進(jìn)行混合攪拌，再將催化劑攪拌罐升溫。當(dāng)催化劑攪拌罐內(nèi)達(dá)到一定溫度時，蒸出回收四氫呋喃溶液，直到將配制罐內(nèi)的四氫呋喃全部蒸凈到四氫呋喃回收罐內(nèi)。再向催化劑配制罐內(nèi)加入異戊烷和三乙基鋁混合攪拌，之后用同樣方法將配制罐升溫，將異戊烷完全回收到異戊烷儲罐內(nèi)，配制罐內(nèi)存留的固體粉末物質(zhì)就是乙烯聚合催化劑產(chǎn)品。流程示意圖

三、產(chǎn)品和原料性能1、產(chǎn)品：乙烯聚合催化劑為黃色粉末，易氧化失活氧化時有微熱放出，不燃燒。2、化工生產(chǎn)原料及物性A、硅膠規(guī)格wt%SiO299.3（最?。〧eO230.05（最大）NaO20.12（最大硫化物0.10（最大Mg0.20（最大）Ca0.15（最大AlO230.20（最大）NaO+Mg+Ca總和0.322（最大）總揮發(fā)物（954C）10（最大）表面積（在538°C下活化）280?355m?/g孔體積 1.55?2.1cm3/g物性外觀：白色粉末狀態(tài)：無定形比重：2.1（HO=1）2氣味：無堆積密度：0.25?0.35g/cm3水中溶解度：不溶穩(wěn)定性：穩(wěn)定B：異戊烷物性沸點(diǎn)：27.8°C蒸汽壓：95.97kPa蒸汽密度：2.5（空氣=1）比重：0.62（HO=1）2在水中溶解度：不計(jì)外觀及氣味：白色透明，輕微汽油味，非粘性液體揮發(fā)性組分：100%（體積百分率）規(guī)格比重：0.619?0.629（在15.6C下）純度：95%wt（最小）其它烴類（包括正戊烷）總和5%wt（總和）酸度：2（最大）HO：2X10-6（最大）2C：三乙基鋁（TEAL）規(guī)格E丁基：wt%7.0最大（以正三丁基鋁計(jì)）氫化物：wt%0.8最大（以AlH）計(jì)3物性25°C下的狀態(tài)及顏色透明無色液體穩(wěn)定性與HO2劇烈反應(yīng)與空氣立即著火冰點(diǎn)（兩種晶態(tài)）-455C-46.8C熔點(diǎn)-58C沸點(diǎn)185C燃燒熱（25C下的凈燃燒熱）42383J/g與HO的反應(yīng)熱（25C下）24225J/g臨界溫度447C臨界壓力3.3MPa密度：25C下0.835g/cm閃點(diǎn)：自燃（在空氣中）D、三氯化鈦（TiClAA）3物性化學(xué)式：3TiCl1AlCl33分子量：596.15外觀：紫色粉末堆積密度：0.9612?1.0253g/cm3

晶體結(jié)構(gòu)：六方晶體立體密排規(guī)格TiCl3wt%76?78TiCl4wt%0.8（最大）總鐵wt%0.05（最大粒度V10微米20%wt最大V100微米94%最小、V150微米100%E、二氯化鎂物性：外觀：白色有光澤的六面晶體化學(xué)式：MgCl2分子量：95.2比重：2.316?2.33g/cm2溶解度g/100cm3HO54.25（2（20C下）72.7（100C）醇 7.40（30C）熔點(diǎn)：714 °C正常沸點(diǎn)（NBP）: 1437C腐蝕性：較強(qiáng)（液體）規(guī)格鈉1.0%最大

CaMgO1.0%0.5%最大F、四氫咲喃（THF）物性分子量72.108沸點(diǎn)66C冰點(diǎn)-108.5C比重（HO=1）（20°CT）20.898g/cm蒸汽密度（Air=1）2.49在水中溶解度幾乎不溶外觀及氣味水狀白色液體有脂味閃點(diǎn)-14.4C自然溫度321C在空氣中燃燒范圍（25C）2?11.8%反應(yīng)性：與空氣或O長期接觸成生過氧化物2規(guī)格過氧化物0.0150%wt（最大）丙酮0.05%wt最大）異丙醇0.05%wt最大）正丙醇0.05%wt最大）正丁醇0.05%（最大）HO0.03%wt（最大）2四、環(huán)保措施因?yàn)榇髿庵械乃脱鯕舛际蔷垡蚁┐呋瘎┑亩疚?，如果催化劑產(chǎn)品接觸了水和氧氣，催化劑就會失去活性，產(chǎn)品就會報廢，所以整個聚乙烯催化劑生產(chǎn)工藝都是在氮?dú)獗Ｗo(hù)下的密封系統(tǒng)內(nèi)完成的（包括催化劑產(chǎn)品的運(yùn)輸），絕對不允許設(shè)備及工藝管線的泄漏。從以上對催化劑產(chǎn)品的生產(chǎn)要求可知，催化劑生產(chǎn)的整個工藝特性，決定了不會對環(huán)保產(chǎn)生不良的影響。在催化劑的生產(chǎn)過程中因?yàn)楣に嚨男枰僮魃蠒M(jìn)行必要的升降壓操作和設(shè)備容器、管線的吹掃置換，在吹掃置換過程中，有微量的異戊烷和四氫呋喃殘液會被氮?dú)鈳С觯驗(yàn)榇呋瘎┭b置有火炬排放總管，所有被帶出的微量液體被送入火炬塔系統(tǒng)燃燒，不直接排入大氣，不會影響到環(huán)境。在催化劑生產(chǎn)過程中，難免會出現(xiàn)不合格的產(chǎn)品。以為催化劑產(chǎn)品中，有95%以上的成分是固體硅膠，其它5%的主要有鎂、鈦等物質(zhì)，對環(huán)境不會產(chǎn)生不良影響。為了絕對保護(hù)環(huán)境，催化劑裝置在設(shè)計(jì)施工中，專門設(shè)計(jì)了催化劑廢品處理池，將催化劑廢品統(tǒng)一放入處理池內(nèi)加水使催化劑失活、氧化、沉淀處理，沉淀下的廢催化劑送堆埋場堆埋。在生產(chǎn)過程中，絕大部分液體原料如四氫呋喃、異戊烷等都是循環(huán)利用。如果裝置需要檢修或根據(jù)生產(chǎn)要求，需要批量更換這些原料時，一般都是返回原料生產(chǎn)廠家或交給有處理能力的廠家代為處理，從而杜絕了因?yàn)楦鼡Q原料而造成的亂排亂放現(xiàn)象，而影響或破壞到環(huán)境。五、市場分析從目前氣相法聚乙烯催化劑市場來看，盡管國內(nèi)已有幾套催化劑生產(chǎn)裝置，聚乙烯催化劑的生產(chǎn)仍有較大的獲利空間。就吉化乙烯來看，吉化聚乙烯裝置生產(chǎn)能力為30萬噸聚乙烯樹脂/年，聚乙烯催化劑的需求量（固體）活性按4000--4500kg.PE/kg.CAT計(jì)算（冷凝態(tài)下），每年僅吉化聚乙烯生產(chǎn)裝置就需要聚乙烯催化劑（固體）68—75噸/年的用量。六、裝置投資及利潤分析1、裝置投資從市場利潤預(yù)測分析來看，盡管聚乙烯催化劑的利潤十分可觀，但是聚乙烯催化劑裝置的設(shè)備總投資卻并不是很高。根據(jù)目前聚乙烯催化劑市場需求情況分析，若建設(shè)一套50噸/年的催化劑生產(chǎn)裝置，總投資大約在800—900萬元。聚乙烯催化劑生產(chǎn)裝置總圖布置：見附圖聚乙烯催化劑生產(chǎn)裝置的設(shè)計(jì)、設(shè)備、儀表等裝置總投資建設(shè)費(fèi)用情況見下表：催化劑裝置項(xiàng)目建設(shè)預(yù)算表項(xiàng)目 "內(nèi)容價格（萬元）備注自動化儀表40

自動控制系統(tǒng)（DCS）55活化爐70配制罐60閥門50管線、管件、鋼結(jié)構(gòu)80脫氧催化劑及分子篩100防爆電子稱20其它容器設(shè)備150廠房、房屋、土建費(fèi)用100施工安裝費(fèi)用50其它費(fèi)用50總計(jì)825上表催化劑裝置的投資費(fèi)用約在825萬元，不包括蒸汽、氮?dú)狻x表風(fēng)等公用工程系統(tǒng)投資。聚乙烯催化劑（固體）的生產(chǎn)成本約為