年产18万吨聚丙烯生产线设计.docx

仲恺农业工程学院年产18万吨聚丙烯生产线设计学生承诺书本人声明所呈交的学位论文年产18万吨聚丙烯生产线设计是本人在导师指导下进行的研究工作及设计成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果.与本人一同工作的同志对本研究设计所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意.摘要聚丙烯树脂是由丙烯聚合而成的一种热塑性塑料。聚丙烯性能优异，用途广范，是近40年来，生产发展速度最快的通用塑料品种之一。本文主要概述了国内外聚丙烯工业的研究发展，包括聚丙烯市场的供求情况，聚丙烯的分类及其生产工艺的筒单介绍，从中选定SPheriPol工艺作年产18万吨聚内烯生产线设计项目的参考。主要介绍了SPheriPol工艺的工艺流程、主要特征和技术指标，阐述了聚丙烯聚合反应过程和重要的熔融指数对产物的影响。最后，用收集的工艺参数科学地进行工艺物料衡并、能量衡算、主要生产设备选型、制定生产安全和环境保护的规条、绘制出带控制点的工艺流程图。目录学生承诺书1BU百1第一章设计的基础依据21,1.设计原则21.2衡算原则212J能量守恒计算依据,.2第二章文献综述32.1聚内烯工业概述32.2国内夕卜聚丙烯的供求现状3221国外消费现状32.2.2国外生产现状32,2.3国内消费现状42.2.4国内生产现状.52.3聚丙烯的分类52.4聚丙烯生产工艺的研究进展62.4.1溶液法工艺简介62,4.2淤浆法工艺简介6243本体法工艺简介72.4.4气相法工艺简介7气相法工艺特点.72.4.5本体一气相法组合工艺简介82,5生产工艺的选择9第三章Spheripol工艺103.1工艺特性介绍103.1.1液相环管反应器1()3,1,2气相密相流化床,113.1.3辅助工程系统123.1.4Spheripo工艺的综合优势.W.MW.M.WM.W.123.2工艺过程133.2.1原料精制及催化剂制备系统143.2.2预聚合和液相反应系统15一%杵J'sl,t.1W"I”*."”一.*”'.,*"*15PI-I工里"V»4bnUaBauaBBiI>aaUUbkBibuIBBBaBasaiiaiMisanaBaIBaBlKiauBa1641生产规模及产品要求164.1.1生产规模164.2产品牌号及指标164.3熔融指数（MD对产品质量的控制18jIr=r=rrrstb-ibrn三-Brinr三r三r=rsr=rff三r=nrtBTalHn-三birir三r-三r三ff三-s=rr三FiT=TBTrir185J.1丙烯的物化性质18sj；2I计算基准205.3能量衡算225*313ImBansn>RaarvanilrarBHflvaaVK-Iaj-vnnvv-bi>anr2f2-5.3.5环管n聚合工序衡算245=3；6I囚jV'J'fT=E*m,*,”EI*5=EE"T=F=E=T=*=,*。EE”*EEP+=*=F一一E*,5137/,孑主255*42,环管反应器设计W.255.4.3设备一览表26第六章生产安全及环境保护266.1安全要求2662环境保护2762.1三废治理27'6*s2Ilr|lU.“*"*.,bb.isa.a,H*"a-«.uIIiu<uuu>nIauauI"U27第七章总结与展望277.1总结277.2展望28参考文献29英文摘要30前甫聚丙烯(POIyPrOPylene,PP)是一种以丙烯为主单体、乙烯为次单体，在氢气调节卜聚合而成的合成树脂，是一种无毒、无奥、无味的高结晶聚合物，它4聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、丙烯睛-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)并称为目前世界上五大通用合成树脂。聚丙烯来源丰富，强度、刚性和透明性都比聚乙烯好，与其他通用热塑性塑料相比，还具有比重最轻(密度约为090g/cu3),易于加工，耐化学腐蚀，抗张强度较高，抗挠曲性、电绝缘性良好等优点，而且生产工艺简单、成本低廉，近年来其发展势头一直呈上升趋势，尤其以催化剂、新工艺、新产品的开发进-步扩大了应用领域，在机械、化工、电力和运输等领域中新用途的开发刺激了聚丙烯需求的增长。目前，在我国的聚烯煌树脂中，成为仅次于聚乙烯(PE)和聚筑乙烯(PVC)的第三大塑料。伴随着世界聚丙烯工业的勃勃生机和迅猛发展，有报道指出世界聚丙烯产业重心东移，中卬领跑，目前国内PP的产量仍未满足国内消费，面对目前形势，我国的聚丙烯工业生产需不断引进国外技术，并使工艺技术国产化以追赶国际先进技术的脚步。2010年初，天津石化年产450kt/a聚丙烯装置顺利开车，这代表着世界顶尖水平的SPheriZone聚丙烯工艺多区循环反应器国产化的成功，国产化的聚丙烯工艺技术和工程设计极大地推动了我国聚丙烯工业的发展，为国家节省了大量外汇，为业主赢得了最佳的经济效益。在国内外如火如茶的研究发展势态推动3本科毕业生在毕业课程中进行聚丙烯生产工艺设计具有特殊意义。其内容包括回顾生产实习过程，熟悉化工生产的特性，了解先进的聚丙烯生产技术，选取适合的聚丙烯生产工艺流程，收集数据，完成物料衡算、能量衡算，并掌握几种化工设备的性能等，最后绘制带控制点的工艺流程图。第一章设计的基础依据1.1设计原则化工设计大体根据化工工艺设计手册进行相关的专业设计，设计过程遵循以下设计原则:符合国家的经济政策和技术政策，合理运用国家的财富和资源：设定合理的产品数量和质量指标：选择先进可靠的工艺技术，同时兼顾经济合理性；保证生产安全，堤防各种明显或潜在的危险：符合国家和各级地方政府制定的环境保护法规，对排放的三废进行处理。1.2衡算原则本设计以物料衡算和能量衡算为设计的基础。根据设计项目的年产量，运用质量守恒定律，通过对全过程和单元过程的物料衡算，计算出原料的消耗量、过程的损耗量及三废的生产量：在此基础上作能量衡算，能量衡算要求遵循能量守恒原则计算出蒸汽、水、电的消耗定额。121能量守恒计弟依据：ZQ=ZQQI也也Wi+Q式中：Q所处理的物料带到设备中去的热量（口）；Q2由加热剂（或冷却剂）传给设备的热量或加热与冷却物料所需的热量（kJ）符号规定：输入（加热）为"+”,输出（冷却）为"'；Q3过程的热效应（kJ）;符号规定：放热为“,吸热为"+"；Qi反应产物由设备中带出的热量（kJ）;Q5消耗在加热设备各个部件上的热量（kJ）;Q6设备向四周散失的热量（kJ）,第二章文献综述2.】聚丙烯工业概述聚丙烯(PP)是热塑性合成树脂中的后起之秀，相继1954年意大利蒙挨公司(MemedkOn)的纳塔(G-Natta)公布了齐格勒.纳塔亿iegler-Natta)催化剂成功生产出高等规度的聚因烯树脂后，于1957年9月在意大利建成间歇式600Ota聚丙烯装置，自此聚丙烯的研究实现了工业化，直至现今世界聚丙烯工业己经走过了近六十年的成长道路，在这历程里，世界聚丙烯工业无论是在工艺技术、催化剂方面，还是在社会消耗雷求及装置能力等方面都取得了惊人的发展。同时，聚丙烯己成为通用热塑性塑料中历史最短、发展和增长最快的品种。2.2国内外聚丙烯的供求现状221国外消费现状自英国化学品市场办会(CMAD统计显示，2003年全球聚丙烯需求量达3540万吨C有学者调杳指出2006年全球PP的总消费量为41927Jt,比2005年增长约5.1%,2007年全球聚丙烯的总消费量约为4435.1万t,比2006年增长约5.8%,2001年2006年否求量的年均增长率约为5.5%。其中亚洲、北美和西欧地区是最主要的消费及生产国家和地区，2007年这3个地区的消践量合计达到约3636S万3约占世界总消费量的82.0%,同比增长约6.3%.其中北美地区的消费量约占总消费量的21.1%,西欧地区约占16.8%,亚洲地区约占44.1%。产品主要用于生产注塑制品、纤维以及薄膜等，其中薄膜对聚丙烯的需求量约占世界总消费量的17.3%,纤维约占31.9%,吹塑制品约占1.7%,注塑制品约占38.4%,挤出制品约占7.5%,其他方面约占32%2-3受全球经济衰退影响，2008年全球PP消费量为4486.7万t,同比2007年增幅仅为0.76%;而2009年全球PP消费开始出现回暖趋势，PP消费达到了4626.9，同比2008年增幅为3.12%。美国汤森公司(TOwnSendSOIUt)颉计，在今后5年内，全球PP消费将以年均3.7%速率增长4。2.2.2国外生产现状2000年全球聚丙傩的产量达到了2820万吨，超过了聚氯乙烯的2600万吨跃居第二，2007年，全球PP的总生产能力达到约469827Jt,同比增长约1.1%,其中亚洲地区的生产能力为1890.9万va,约占全球PP总生产能力的40.25%,成为主要的产销地。2009年，全球PP产能达到了5600万。然而，受到技术人才缺乏及原料乙烷和丙烷短缺的影响，普遍开工不顺利，全球PP生产商的数量在逐渐减少，生产装置越来越集中在少数世界前IO家PP生产企业的生产能力达到3055.8万va,约占世界总生产能力的52.70%（见表1）5L,其中巴塞尔公司是目前全球最大的PP生产商，2009年生产能力达到710.4万"a.约占全球PP总生产能力的12.25%;其次是中国石油化工集团公司，生产能力为402.3万t/a,约占总生产能力的6.94%。预计今后几年，全球PP的生产能力将以年均约7.3%的速度增长，到2011年总生产能力将达到约6097.8万J近几年，世界PP市场的重心正在东移。中东新增加的丙烯和PP将改变全球的供需平衡"1全球十大Pp生产商及其产能2007年2008年2009年公司产能/占全球产能/占全球产能/占全球(kt*a-T）比例，%(kta-l)比例，%(kt-a-l)比例，%策昂撼尔巴寒尔公司76016.17666912.87710412.25中国石油化工集闭公司33d7JQ35106.8340236.94道达尔石化公司185工9425304.8825804.45英力士石油化学公司2555.4322954.4323304.02萨比克公可1713,6422054.2528804.97埃克森美孚化学公司1873.9821254.IQ21253.66信任工业21054.0627804.79中国石油天然气集团公司1603,.4120683.9926894.64台电集团公司1683.5719833.S3