基于Polymer plus等規(guī)聚丙烯預(yù)聚工藝的模擬與優(yōu)化 化學(xué)工程與工藝專業(yè)

1、摘要本文主要使用polymer plus 化工軟件，對上海石化1PP法聚合等規(guī)聚丙烯聚合工藝開展模擬研究，創(chuàng)建科學(xué)模型。通過改變催化劑、物料進(jìn)料量、溫度、壓力等方式，對聚丙烯的重均分子量、多分散性指數(shù)、產(chǎn)率的影響進(jìn)行靈敏度分析。模擬結(jié)果表明：模擬結(jié)果與實際生產(chǎn)參數(shù)影響的趨勢一致，雖有一定差異但結(jié)果具有一定的參考價值，為實際生產(chǎn)提供了有效的數(shù)據(jù)證明。關(guān)鍵詞：等規(guī)聚丙烯，polymer plus, 模型建立，靈敏度分析，聚合模擬AbstractBased on the polymer plus chemical software, this paper simulates and analyzes

2、 the isotactic polypropylene polymerization process of Shanghai Petrochemical 1PP polymerization, and establishes a simulation model. By changing the catalyst, material feed, temperature, pressure, etc., the sensitivity analysis of the influence of the weight average molecular weight, polydispersity

3、 index, and yield of polypropylene was carried out. It shows that the results of simulation are basically consistent with the trend of the industrial productions influence. Although there are certain differences, the results have certain reference values and provide effective data for actual product

4、ion.Keywords: Isotactic polypropylene, Polymer Plus, model establishment, sensitivity analysis, simulation目錄1 前言錯誤!未定義書簽。1.1研究背景錯誤!未定義書簽。1.2聚丙烯預(yù)聚工藝介紹錯誤!未定義書簽。1.3國內(nèi)外聚丙烯生產(chǎn)裝置及工藝介紹錯誤!未定義書簽。1.4聚丙烯催化劑錯誤!未定義書簽。1.5聚丙烯生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展方向錯誤!未定義書簽。1.6技術(shù)路線錯誤!未定義書簽。2工藝流程模型建立182.1 Aspen Plus軟件簡介182.2裝置流程圖192.3建立模型212.4等規(guī)聚丙

5、烯的建模過程223.結(jié)果與討論錯誤!未定義書簽。3.1 催化劑的用量對預(yù)聚反應(yīng)裝置R200產(chǎn)品性能的影響錯誤!未定義書簽。3.2 催化劑的用量對反應(yīng)合成裝置R202產(chǎn)品性能的影響錯誤!未定義書簽。73.3 原料丙烯的預(yù)聚加入量對反應(yīng)合成裝置R202產(chǎn)品性能的影響303.4 預(yù)聚裝置溫度對反應(yīng)合成裝置R202產(chǎn)品性能的影響323.5 預(yù)聚裝置壓力對反應(yīng)合成裝置R202產(chǎn)品性能的影響344總結(jié)37參考文獻(xiàn)39IV基于Polymer plus等規(guī)聚丙烯預(yù)聚工藝的模擬與優(yōu)化 461前言1.1 研究背景聚丙烯，主要是通過丙烯聚合生產(chǎn)得到的樹脂。按照不同標(biāo)準(zhǔn)被劃分成不同的類型。我國此工業(yè)制造源自二十世紀(jì)七

6、十年代，通過三十多年的研究，逐漸產(chǎn)生溶劑法、氣相法等不同類型的生產(chǎn)工藝，目前各種生產(chǎn)規(guī)模共同存在的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。我國規(guī)模龐大的生產(chǎn)設(shè)備主要是購買國外技術(shù)，其他類型的生產(chǎn)設(shè)備主要是我國科技。我國聚丙烯在未來的一段時間內(nèi)產(chǎn)量不斷增加，但是制造依然不能達(dá)到現(xiàn)實需求，國內(nèi)開始成為全球規(guī)模較大的凈進(jìn)口國。然而因為我國產(chǎn)量漲幅較高，進(jìn)口依賴度開始出現(xiàn)降低在特點。我國聚丙烯此后的發(fā)展中，使用量依舊會維持較快增長，進(jìn)口量也會增加，其在我國發(fā)展空間較大1。伴隨大眾生活質(zhì)量的持續(xù)提升，也會促使文化、娛樂、食品、醫(yī)療、材料、房屋裝飾等多個部分出現(xiàn)明顯的改變，有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)苛，行業(yè)內(nèi)眾多物品也開始采用透明原料。所以，研發(fā)

7、此類PP專用料是未來重要的發(fā)展走勢，特別是透明性良好、流動效果顯著，成型效率高的材料，便于設(shè)計制造成大眾認(rèn)可的產(chǎn)品。此類PP比一般PP、PVC、PET、PS更好，具備諸多優(yōu)勢以及良好的發(fā)展空間。近期，其他國家透明PP市場發(fā)展較快，比如韓國把其當(dāng)做PET取代品投放到行業(yè)中；德國企業(yè)使用其取代PVC；美國此類產(chǎn)品的漲幅超過一般PP制品8%左右；日本近期PP成核透明劑的年用量大概是2000t，假如按照添加量0.25%計算，日本此類原料的年產(chǎn)量超過80萬t。根據(jù)日本理化株式會社敘述，該國此材料使用在微波炊具和家具兩部分的損耗量最多。預(yù)估，2005年其他國家的市場對此材料的使用量大概超過500萬t?，F(xiàn)在

8、我國此材料和國外差異較多，透明PP樹脂和相關(guān)產(chǎn)品制造、使用依舊需要深入研究2。PP是由丙烯聚合而生產(chǎn)得到的熱塑性樹脂。也是此類重要的聚合物，在塑料行業(yè)內(nèi)得到普遍使用，因為使用催化劑和具體工藝有所差異，得到的具體功能，用途也各不相同 2。聚丙烯表現(xiàn)出無毒、無味，密度小等特征，主要強度、剛度、硬度、耐熱性等都明顯好于其他類型，能在一百攝氏度應(yīng)用。聚丙烯具備較好的電性能和高頻絕緣性，不會受到濕度影響，然而在低溫時期，會出現(xiàn)容易變脆、老化等相關(guān)問題。主要被使用在普通設(shè)備零件，耐腐與絕緣零件，普遍的酸、堿有機溶劑對其基本上沒有任何影響，因此也可以被使用在餐具上。聚丙烯是現(xiàn)在全球使用最為寬泛，產(chǎn)量增加較多

9、的樹脂，表現(xiàn)出密度小、來源寬泛、便于回收、機械功能顯著，耐高溫，耐腐蝕和電性能以及化學(xué)平穩(wěn)性好等優(yōu)勢。一般是利用丙烯單體聚合得到，所以未來發(fā)展和相關(guān)技術(shù)緊密相關(guān)，伴隨此類技術(shù)的持續(xù)研發(fā)，未來使用范圍也開始持續(xù)擴(kuò)張，在此后也會得到更為寬泛的應(yīng)用3?，F(xiàn)在，世界聚丙烯工藝內(nèi)，本體法工藝依舊具備較大優(yōu)點，大概占據(jù)48；氣相法工藝憑借自身程序簡單、單線生產(chǎn)水平投資少，漲幅較快，大概占據(jù)36；原本淤漿法比值也開始降低，大概占據(jù)16。近期，伴隨催化劑科技的發(fā)展與行業(yè)對全新產(chǎn)品需求的增多，其他國家企業(yè)也開始持續(xù)改善工藝，此外也設(shè)計出眾多具備創(chuàng)新性的全新技術(shù)。近期，較多的需求量促進(jìn)聚丙烯產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。從全球范

10、圍進(jìn)行分析，1994年P(guān)P總產(chǎn)量是17.8Mt，占五大通用樹脂15.38，到1997年三年時間內(nèi)，綜合產(chǎn)量超過22Mt，占據(jù)主要樹脂的16.4，平均年凈增產(chǎn)量l.59 Mt，年增長率8.93。大概十年內(nèi)，國內(nèi)此產(chǎn)品消費量以年均17.59的漲幅，在一定程度上高于全球平均水平。不斷增加的現(xiàn)實需求促使聚丙烯產(chǎn)能與產(chǎn)量不斷增多，在主要塑料中只次于聚乙烯與聚氯乙烯，我國消費量只低于聚乙烯位于前兩位。國內(nèi)逐漸變成全球規(guī)模龐大的消費國?，F(xiàn)在國內(nèi)聚丙烯的消費大多數(shù)用來生產(chǎn)塑料制品，大概占據(jù)綜合消費量的94，其次少部分被使用在生產(chǎn)丙綸纖維。在此類塑料產(chǎn)品中，編織制品(包含打包帶與捆扎繩等)大概在占據(jù)55。注塑產(chǎn)

11、品大概占據(jù)l8，薄膜大概占據(jù)l2。2006年國內(nèi)塑料制品綜合產(chǎn)量大概是2802萬噸，和上年相比漲幅是27.4，創(chuàng)造最高產(chǎn)量。2000年之后，國內(nèi)塑料制品產(chǎn)量接連多年維持兩位數(shù)漲幅，2006年之前的六年時間內(nèi)年均漲幅是l7.8。2007年國內(nèi)塑料產(chǎn)品產(chǎn)量增加1471.81萬噸，和去年相比漲幅是15%。2000年國內(nèi)聚丙烯產(chǎn)量第一次超過三百萬噸，2005年也超過五百萬噸，2006年增長到584.15萬噸，比上年增長l1.7。2002年之后接連五年漲幅位于高位水平。2006年產(chǎn)量占據(jù)塑料樹脂綜合產(chǎn)量的23左右。2006年國內(nèi)產(chǎn)能增多160萬噸。我國供給水平明顯提高，對于緩和旺季需求負(fù)擔(dān)提供較大的幫助

12、。國內(nèi)聚丙烯在未來的一段時間內(nèi)依舊會維持良好的增長，然而生產(chǎn)依舊無法滿足現(xiàn)實需求，國內(nèi)逐漸變成世界規(guī)模龐大的凈進(jìn)口國。然而因為我國產(chǎn)量增加加快，進(jìn)口依賴度不斷降低，從1995年的49左右降低到2006年的34左右。2006年國內(nèi)產(chǎn)品進(jìn)口一般源自周圍國家與區(qū)域，此處韓國占據(jù)30，依次是我國臺灣、新加坡、美國、泰國與日本?，F(xiàn)在國內(nèi)每年大概出現(xiàn)三百萬噸的缺口，此后一點時間，表觀消費量依舊會維持很高的漲幅，進(jìn)口量不斷增多。尤其是高規(guī)格產(chǎn)品國內(nèi)不能順利生產(chǎn)。隨著我國聚丙烯市場日趨成熟，加快我國聚丙烯產(chǎn)業(yè)意義重大。聚丙烯是目前我們俗稱的PP。根據(jù)結(jié)構(gòu)差異，PP被劃分成不同規(guī)格、間規(guī)（也就是茂金屬PP）和無

13、規(guī)三部分?，F(xiàn)在使用的一般是等規(guī)PP，用量大概占據(jù)90%左右。無規(guī)PP無法被使用在塑料中，一般用來改性載體。間規(guī)PP是低晶聚合物，用茂金屬催化劑生產(chǎn)，最初出現(xiàn)在二十世紀(jì)八十年代。主要表現(xiàn)出透明、韌性和柔韌性高等屬性，然而其他部分功能并不突出。此外可以進(jìn)行硫化，得出彈性體的力學(xué)性能高于一般產(chǎn)品。PP主要優(yōu)勢是具備良好的綜整體性能。和HDPE進(jìn)行比較，PP不只具備相對高的拉伸強度、剛度、硬度等，此外也具備較好的延展性與抗彎曲疲勞性，成型加工功能相對較好，主要不足是低溫脆性大，耐老化功能需要提高。PP在改性之后可以使用在工程行業(yè)，具有良好的發(fā)展前景。聚丙烯最重要的通用樹脂的品種之一，無論是在電子電器、

14、醫(yī)療、包裝還是建材等方面都具有極其廣闊的應(yīng)用。聚丙烯的易加工性能、高抗沖能力、耐熱耐腐蝕性能加之其生產(chǎn)成本低，無毒無味，通過一系列的加工手段加工成各種塑料制品。科技的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使得聚丙烯產(chǎn)品的需求量日益增加，與此同時，聚丙烯生產(chǎn)工藝也得以快速發(fā)展。現(xiàn)今，聚丙烯的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，對于不同的應(yīng)用需求，與之相適應(yīng)的聚乙烯產(chǎn)品也相繼開發(fā)出來。自上世紀(jì)九十年代來，聚丙烯的生產(chǎn)工藝技術(shù)從淤漿法逐步向氣相本體法、液相本體等方法轉(zhuǎn)變。尤其是氣相工藝法，Basell企業(yè)Spheriol工藝位于全球領(lǐng)先隊列，另外， 眾多類型的氣相工藝也開始使用在現(xiàn)實中。 與其他材料相比，聚丙烯有明顯的優(yōu)勢，在其生產(chǎn)過程中

15、聚丙烯可塑性強并且可以代替其他的樹脂材料。因此我國生產(chǎn)材料中，聚丙烯有著十分重要的作用。即使相關(guān)生產(chǎn)工藝科技水平持續(xù)提升，供應(yīng)不足的問題頻繁出現(xiàn)。顯然，改善具體生產(chǎn)工藝和對有關(guān)問題開展分析非常重要。聚丙烯是重要的熱塑性樹脂，被普遍使用在家用電器、包裝、建材、汽車等眾多行業(yè)。二十世紀(jì)五十年代意大利在費拉拉創(chuàng)建全球首個間歇式PP工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，PP生產(chǎn)工藝與科技開始持續(xù)研發(fā)。按照聚合種類PP工藝科技可以被劃分成不同的類型。本體法聚合工藝主要將液態(tài)丙烯當(dāng)做主要介質(zhì)，在60左右、2.5 到3.5 MPa環(huán)境中開展聚合反應(yīng)，在反應(yīng)全部完結(jié)之后，需要把漿液減壓閃蒸 也就是可脫除單體以及稀釋劑。本體法因為并未

16、采用溶劑而避免溶劑回收環(huán)節(jié)，環(huán)節(jié)較少，方便執(zhí)行。此部分技術(shù)最初使用在二十世紀(jì)中期由美國Dart企業(yè)進(jìn)行工業(yè)化，使用串聯(lián)三臺立式攪拌釜反應(yīng)器，使用丙烯蒸發(fā)冷凝撤出反應(yīng)熱。預(yù)聚合表示在溫和時期，在主要時期之前出現(xiàn)的聚合。其對PP顆粒類型、動力學(xué)、產(chǎn)品作用與設(shè)備使用都產(chǎn)生關(guān)鍵作用4。1.2 聚丙烯預(yù)聚工藝介紹1.2.1聚丙烯工藝技術(shù)介紹聚丙烯生產(chǎn)工藝基本上被劃分成四部分，接下來進(jìn)行具體分析。溶劑法：典型工藝是Eastman企業(yè)的高溫溶液技術(shù)。聚合條件：160170、2.87.0MPaG。特征：1、分子量分布便于管控；2、無規(guī)物高大概是25，需要脫催化劑殘渣與脫無規(guī)物。漿液法：1、一般催化劑漿液法 ：

17、典型性工藝是意大利設(shè)計的技術(shù)，在1957年聚丙烯第一次使用的技術(shù)。 聚合環(huán)境：使用溶劑當(dāng)做催化劑，把丙烯與催化劑添加到多個串聯(lián)反應(yīng)器內(nèi)。在50到80、1到2MPaG下完成聚合。特征：產(chǎn)品需脫催化劑殘渣、無規(guī)物。2、高效催化劑漿液法 ：主要工藝是三井油化的高效淤漿法。聚合環(huán)境：使用超高活性的催化劑。特征：節(jié)約一般催化劑漿液法內(nèi)的脫灰、稀釋劑、與甲醇回收等環(huán)節(jié)，無規(guī)物也隨之縮減，環(huán)節(jié)更少。本體聚合工藝：特征：丙烯不只是聚合單體，此外還是反應(yīng)物稀釋溶劑，在特定環(huán)境中完成聚合反應(yīng)。劃分：按照使用反應(yīng)器差異，被劃分成不同類型。1、 連續(xù)釜式聚合工藝 ：最初源自二十世紀(jì)五六十年代開展的工業(yè)化。主要技術(shù)是三

18、井油化的Hypol技術(shù)。特點：主要使用高效、高立構(gòu)定向性催化劑TK-II。2、連續(xù)管式聚合工藝 ：Phillips企業(yè)環(huán)管工藝 等 （1）Phillips公司環(huán)管工藝：主要是接連管式聚合工藝的代表，是最初本體聚合工藝。主要使用環(huán)管型反應(yīng)器，一般催化劑制造。2、連續(xù)管式聚合工藝（2）Basell的Spheripol工藝：主要是環(huán)管液相本體與氣相技術(shù)之間的融合，也是Montedison企業(yè)1982年開發(fā)且使用的，目前歸Shell與BASF合并產(chǎn)生的聚烯烴企業(yè)所有。也是世界使用最普遍的聚丙烯工藝 ，主要使用單個或多個環(huán)管本體反應(yīng)器與單個或多個串聯(lián)的氣相流化床反應(yīng)器，在前者開展均聚與無規(guī)共聚，在氣相流

19、化床內(nèi)開展抗沖擊共聚物的制造。主要使用高效球形催化劑，不需要脫灰和脫無規(guī)物，最終回收率是40000kg/kg負(fù)載催化劑5。主催化劑與兩類助催化劑 Teal、Donor，在通過泵加壓之后，在三劑混合罐內(nèi)形成絡(luò)合反應(yīng)，隨后一股液相沖洗丙烯共同步入預(yù)聚反應(yīng)器，在下 出現(xiàn)細(xì)微的聚合反應(yīng)，進(jìn)而提高催化劑本身強度，避免其進(jìn)入主反應(yīng)器時在高溫高壓條件下，出現(xiàn)猛烈反應(yīng)之后產(chǎn)生眾多細(xì)粉，導(dǎo)致后續(xù)單元運作受到阻礙。從 預(yù)聚反應(yīng)器出來之后進(jìn)入單個或多個串聯(lián)的主反應(yīng)器，在MPa、70條件下，和液相丙烯完成聚合反應(yīng)，沒有反應(yīng)的液相丙烯和反應(yīng)得到的聚丙烯粉 料在主反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生固、液融合的淤漿。此外遠(yuǎn)離反應(yīng)器，通過具有蒸汽

20、夾套的閃蒸管線，把液相丙烯進(jìn)行閃蒸汽化，之后氣相丙烯由分離器頂部操作之后經(jīng)過丙烯回收單元，循環(huán)丙烯進(jìn)料設(shè)施。粉料通過分離器底部出料，隨之進(jìn)入袋式過濾器，之后回收摻雜在粉料呢你的少部分氣相丙烯和烴類，前者由袋式過濾器頂部產(chǎn)生，通過壓縮之后，和旋風(fēng)分離器 得出的氣相丙烯共同被回收且循環(huán)進(jìn)入進(jìn)料系統(tǒng)。假如出現(xiàn)抗沖共聚產(chǎn)品，此時粉料由旋風(fēng)分離器底部提前步入氣相反應(yīng)器之后再進(jìn)入袋式過濾器。粉料從過濾器底部流入汽蒸失活系統(tǒng)，進(jìn)而把其中殘余的少量烴類實施汽提，此外把其中剩余三劑的活性殺死，之后物質(zhì)再進(jìn)入單個干燥系統(tǒng)，通過熱氮氣對其中的水蒸汽進(jìn)行干燥，最終把經(jīng)過處理的粉料運送到下個環(huán)節(jié)6。（3）Boreali

21、s的Borstar工藝技術(shù) ：主要是由Borealis企業(yè)設(shè)計的雙峰聚丙烯工藝，2000年在奧地利Schwechat創(chuàng)建成全球首套雙峰生產(chǎn)設(shè)備，主要能力是200kt/a。特征：環(huán)管反應(yīng)器在超臨界時期進(jìn)行，溫度是90左右、壓力5.0到6.0MPaG，丙烯與從環(huán)管反應(yīng)器得出的聚合物在流化床氣相反應(yīng)器經(jīng)常處理，其中處理要素是85、壓力2.5到3.5MPaG7。 氣相聚合工藝：二十世紀(jì)七十年代由BASF公司完成工業(yè)化。按照使用的不同種類被劃分成各個類型8。 1.2.2預(yù)接觸預(yù)接觸表示催化劑淤漿、給電子體與三乙基鋁在大概10下在催化劑預(yù)接觸罐內(nèi)進(jìn)行處理，產(chǎn)生活性中心。1.2.3預(yù)聚合主要條件：溫度：15

22、-20 ，壓力：3.4-4.4MPa，暫停時間：十分鐘主要功能：預(yù)聚反應(yīng)器屬于一單環(huán)管反應(yīng)器，在催化劑顆粒四周產(chǎn)生聚合物薄層，防止在R201出現(xiàn)高速反應(yīng)促使催化劑顆粒破碎而出現(xiàn)眾多細(xì)粉。主要工藝：在滿含液體環(huán)境中處理，容積0.9m3，利用軸流泵P200循環(huán)反應(yīng)，其中主要漿液速度大概是4m/s，產(chǎn)生的熱主要利用冷凍水來全面去除9。1.2.4 環(huán)管聚合均聚物和無規(guī)共聚物的所有反應(yīng)在不同串聯(lián)的液相環(huán)管反應(yīng)器中完成。聚合溫度為70-80，壓力3.4-4.4MPa，總停留時間1.5hr（其中R201：1hr，R202：0.5hr），反應(yīng)比是65%：35%，漿液密度560565kg/m3。產(chǎn)品熔融指數(shù)（分

23、子量）：通過增減氫氣增加量開展管控，氫氣是重要的調(diào)節(jié)劑。等規(guī)指數(shù)利用轉(zhuǎn)變?nèi)一X/給電子體的重量比結(jié)束調(diào)整。溫度主要由增減添加量來確定，調(diào)整水溫度來管控。壓力主要利用調(diào)整穩(wěn)壓罐D(zhuǎn)202壓力來管控。環(huán)管漿液濃度控制在560kg/m3（約含50%wt固體）左右，通過加入到R201、R202的丙烯量來控制。反應(yīng)器循環(huán)泵P201與P202促使?jié){液不斷循環(huán)，速度是7m/s，對確保穩(wěn)定的壓力和溫度非常關(guān)鍵。其中溫度主要利用夾套內(nèi)循環(huán)水來管控，循環(huán)泵P205與P206促使水流量穩(wěn)定。本文主要使用板式換熱器E208與E209。在需要馬上暫停反應(yīng)時，需要將氮氣與一氧化碳的混合氣添加到不同反應(yīng)器中。阻聚操作在控制

24、室中進(jìn)行。不同彎管都安裝閥門，在反應(yīng)器進(jìn)料時期頂部閥門用來排出氣體。彎管中需要設(shè)定緊急排放閥，把物料轉(zhuǎn)移到其他部分。1.2.5 閃蒸閃蒸設(shè)施主要包含眾多部分。主要目標(biāo)是分割與回收聚合物內(nèi)摻雜的眾多丙烯。閃蒸管線通過蒸汽加熱夾套供給熱量，通過降壓（3.4-4.4MPa降到1.8MPa、閃蒸管線管徑持續(xù)擴(kuò)張來閃蒸出丙烯。閃蒸罐是一立式圓錐形容器，外面有蒸汽盤管，丙烯和丙烷從淤漿中蒸發(fā)出來，從頂部出來進(jìn)入到高壓丙烯洗滌塔T301，D301氣體出口的分離器A301能避免氣流夾雜眾多固體。其中底部籌集固體在液位管控下進(jìn)入到后續(xù)過濾器F301。1.2.6 低壓脫氣通過袋式過濾器F301將來自閃蒸罐D(zhuǎn)301

25、（生產(chǎn)均聚物和無規(guī)共聚物產(chǎn)品）或來自氣相反應(yīng)器R401（生產(chǎn)抗沖共聚物）的聚合物和單體與T301底部排氣一起進(jìn)入F301，F(xiàn)301的頂部是圓形的，底部是圓錐形的，頂部裝有聚丙烯的過濾袋。F301壓力需要超過D501壓力，避免蒸汽回流。低壓脫氣主要目標(biāo)是避免氣體夾帶細(xì)粉進(jìn)入到后續(xù)的洗滌塔。過濾之后氣體需要進(jìn)行相應(yīng)操作。過濾器F302A/B避免之前過袋子破裂時眾多粉末進(jìn)入設(shè)備。1.2.7 汽蒸和干燥汽蒸器D501中利用蒸汽促使催化劑殘留物失活，此外去除其中剩余的丙烯與丙烷氣體（11.5%wt），避免異味與烴油。其中洗滌塔T501可以洗滌和冷卻經(jīng)過處理的氣體。干燥器D502將D501粉料中摻雜2.5

26、%wt的水份，通過流化床干燥器干燥，其熱量來自兩部分：一是熱氮，二是聚合物本身在干燥器中由100（汽蒸罐中達(dá)到的溫度）冷卻至7580放出。T502塔的可以洗滌來自干燥器D502中的N2，冷卻并洗去N2中夾帶的粉塵和水分，從而使N2成為較低溫度的飽和含水N2，在E503系統(tǒng)加熱到110，成為高度不飽和含水N2后，可以循環(huán)干燥PP粉料。1.2.8 氣相共聚主要目標(biāo)是將包含乙烯-丙烯共聚物的橡膠增加到源自環(huán)管本體聚合的均聚物內(nèi)，提升產(chǎn)品抗沖擊效果。操作壓力為1.4MPaG，溫度八十度，平均時間0.5h（最大生產(chǎn)能力下），平均流化床密度300350kg/m3。1.3 國內(nèi)外聚丙烯生產(chǎn)裝置及工藝介紹1.

27、3.1 燕山石化 PP 裝置詳細(xì)介紹 燕山石化主要包含兩套不同的PP制造設(shè)備，第一是十四萬噸/年設(shè)備，第二是五十五萬噸/年設(shè)備。第一套設(shè)備在 1976 年順利生產(chǎn)，預(yù)估年產(chǎn)量是八萬 噸，是目前我國規(guī)模龐大的生產(chǎn)裝設(shè)備，主要使用日本三井油化的漿液法生產(chǎn)技法，經(jīng)過 86 年、 87 年兩技術(shù)改善之后，設(shè)備可制造 47 個牌號，年產(chǎn)提升到 11 萬噸左右。 2004 年 ，該公司對一聚設(shè)備開展改善，主要從研發(fā)工藝、提升產(chǎn)量、減少損耗

28、三部分著手； 2005 年 7 月正式結(jié)束，改善之后的設(shè)備年產(chǎn)聚丙烯從 11 萬噸提高到 12 萬噸，主要工藝使用 BP 單釜氣相法聚合工藝技術(shù)，和目前第三聚丙烯設(shè)施（ 二十 萬噸年產(chǎn)）大致類似，具備技術(shù)程序短暫，損耗少，穩(wěn)定性高、方便開停車與牌號轉(zhuǎn)換、過渡產(chǎn)品不多等優(yōu)勢，年操作時間是 8000 小時，可以生產(chǎn)不同類型大概四十個牌號的產(chǎn)品10。第二聚丙烯設(shè)備在 1994 年正式投產(chǎn)，年設(shè)計水平是四萬噸，使用日本釜式本液氣相混合工藝，目前

29、每年產(chǎn)量大概是 5 萬噸，可以生產(chǎn)三十多個牌號。具備我國領(lǐng)先的連續(xù)制造共聚物產(chǎn)品的優(yōu)勢，在我國變成萬噸級的洗衣機制造線。  第三套設(shè)備在 1998 年順利生產(chǎn)，預(yù)估年產(chǎn)量是二十 萬噸，是現(xiàn)在亞洲單線制造水平最高的設(shè)備，主要使用美國 AMOCO 企業(yè)氣相法生產(chǎn)工藝，也是現(xiàn)在全球領(lǐng)先的工藝，具備工藝時間短暫、損耗少、產(chǎn)品種類齊全等諸多優(yōu)勢，可制造多種產(chǎn)品，主要包含注塑、纖維和薄膜類 五十多個產(chǎn)品。此處，具體白度、沖擊強度等較好、優(yōu)勢明顯，具備良好的發(fā)展競爭實力11。 1.3.2 上海石化PP裝置詳細(xì)

30、介紹 上海石化主要在 1990 年與1991 建設(shè) 1 號、 2 號聚丙烯設(shè)備，不同線的年設(shè)計產(chǎn)能都是 7 萬噸，之后通過擴(kuò)建產(chǎn)能為十萬噸，現(xiàn)在上述產(chǎn)能總共超過二十萬噸。其中主要進(jìn)口意大利海蒙特（himont）企業(yè)的spheripol工藝，也是進(jìn)口國外的產(chǎn)品。2002年，為應(yīng)對70萬噸年乙烯改擴(kuò)建項目，企業(yè)創(chuàng)建年產(chǎn)二十萬噸項目，設(shè)備規(guī)模追趕全球水平，此外也是進(jìn)口意大利海蒙特（himont）企業(yè)的spheripol（球形）工藝，主要使用中石化自主設(shè)計的設(shè)施。企業(yè)目前年產(chǎn)高于45萬噸，產(chǎn)品類型眾多，

31、涉及多個部分，具備生產(chǎn)類型較多、灰分不高、質(zhì)量穩(wěn)定等諸多優(yōu)勢12。1.3.3 茂名石化PP裝置詳細(xì)介紹茂名石化現(xiàn)在 PP 裝置是 1996 年 正式使用，主要使用意大利海蒙特企業(yè) (Himont) 的技術(shù)，預(yù)估產(chǎn)能是 14 萬噸 / 年，目前現(xiàn)實產(chǎn)量在 17 萬噸 / 年。另外， 2004 年 8 月 15 日，我國石化工程建設(shè)企業(yè)與茂名石化企業(yè)在國內(nèi)共同簽署 EPC 

32、;總承包合約，提出茂名石化 80 萬噸 / 年乙烯改善項目與創(chuàng)建裝置正式開啟。 三十 萬 PP 裝置預(yù)估在 2006 年 正式投料使用，也是現(xiàn)在我國同類設(shè)備生產(chǎn)規(guī)模龐大的設(shè)施，一般是在國產(chǎn)化聚丙烯科技基礎(chǔ)上通過改善得到的工藝技術(shù)，綜合投資超過 7 億元。1.3.4 揚子石化PP裝置詳細(xì)介紹  該企業(yè)聚丙烯原本設(shè)備使用日本三井油化公企業(yè)工藝，原本預(yù)估年產(chǎn)量14 萬噸 / 年， 1987 年順利生產(chǎn)。 

33、;1996 年之后，該公司設(shè)計院（ YPDI ）和生產(chǎn)廠共同進(jìn)行，通過長久的技術(shù)研發(fā)、研究設(shè)計、突破阻礙與項目設(shè)計，1999年裝置生產(chǎn)水平提高到17萬噸/年。在未來的一點時間內(nèi)，設(shè)備產(chǎn)能通過改開始提高到二十萬噸。1999年底，中石化聯(lián)合眾多公司，在北京簽訂揚子石化企業(yè)新建二十萬噸/年聚丙烯裝置技術(shù)轉(zhuǎn)讓合約。二十萬噸/年P(guān)P設(shè)備是該企業(yè)65萬噸/年乙烯改造項目內(nèi)的重要部分，也是由BP阿莫科企業(yè)提供專業(yè)技術(shù)，法國德希尼布企業(yè)進(jìn)行主要設(shè)計，和全球水平相接軌。設(shè)備具備環(huán)節(jié)少、設(shè)施少、損耗少、投資少、產(chǎn)品質(zhì)量好和行業(yè)覆蓋面廣泛等優(yōu)勢。2002年全部完成，且順利進(jìn)行生產(chǎn)。新設(shè)

34、備一般生產(chǎn)我國比較少年的產(chǎn)品，比如高速紡絲纖維等國內(nèi)明顯缺乏的重要產(chǎn)品，進(jìn)而降低對其他國家的依賴度13。1.3.5Basell公司的Spheripol工藝Spheripol工藝的突出特征是使用多組串聯(lián)的環(huán)管反應(yīng)器制造聚丙烯均聚物與無規(guī)共聚物，之后串聯(lián)其他氣相反應(yīng)器制造抗沖共聚物，所有環(huán)節(jié)包含催化劑進(jìn)料、反應(yīng)、單體閃蒸等部分。此工藝可以使用單環(huán)管反應(yīng)器制造基本上全部產(chǎn)品，然而設(shè)備一般使用兩個環(huán)管反應(yīng)器串聯(lián)制造雙峰產(chǎn)品來提升綜合設(shè)備效能，假如制造抗沖共聚物就需要繼續(xù)對設(shè)備進(jìn)行串聯(lián)15。Sheripol工藝使用兩步復(fù)合工藝來制造嵌段聚丙烯：首先使用環(huán)管反應(yīng)器完成丙烯液相均聚反應(yīng)；其次使用氣相全混流流

35、化床反應(yīng)器開展丙烯均聚物和乙烯單體氣相共聚反應(yīng)，也就是在氣相反應(yīng)器內(nèi)，使用源自環(huán)管反應(yīng)器內(nèi)的均聚物剩余催化劑活性，增加乙烯與丙烯和氫氣，制造乙一丙共聚橡膠物。生產(chǎn)出產(chǎn)品抗沖性能穩(wěn)定提升，特別是低溫時期的抗沖功能。1.3.6 三井化學(xué)公司的Hypol氣相法聚丙烯工藝技術(shù)一般包含催化劑進(jìn)料、反應(yīng)系統(tǒng)等多個部分。反應(yīng)系統(tǒng)一般使用一個或兩個環(huán)管反應(yīng)器之后串聯(lián)氣相流化床反應(yīng)器構(gòu)成，一般使用在制造抗沖無規(guī)共聚物。執(zhí)行條件因產(chǎn)品差異而存在一定的不同點，具備主要特征是環(huán)節(jié)少，容易制造出均一球形粒子16。HYPOLII工藝全新進(jìn)展一般是：設(shè)備向靈活與可執(zhí)行部分進(jìn)發(fā)；不斷分析使用效果較好的產(chǎn)品；改善內(nèi)部工藝提高單

36、體收率；改善環(huán)節(jié)與設(shè)備，減少綜合投資；改善控制系統(tǒng)提升可操作性和最終效果；提高在眾多產(chǎn)品中的分析力度；繼續(xù)研發(fā)第五代催化劑，根據(jù)研究上述催化劑活性更高，上述催化劑大多數(shù)可以使用在本體，淤漿與氣相聚合工藝；此外產(chǎn)品功能齊全，效果突出。1.3.7Dow公司的Unipol氣相法聚丙烯工藝Dow企業(yè)的Unipol氣相法聚丙烯工藝生產(chǎn)科技是全球領(lǐng)先的技法，也是不容忽視的關(guān)鍵部分1217，Unipol氣相法把使用在聚乙烯生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)的流化床工藝轉(zhuǎn)移給工藝制造中，且得到良好的成果。Unipol工藝的主要優(yōu)勢是：可以適應(yīng)超冷凝態(tài)操作，也就是超冷凝態(tài)氣相流化床工藝(SCM)，因為此類操作可以高效轉(zhuǎn)移反應(yīng)熱，所以在

37、不增加反應(yīng)器體積的時候提升生產(chǎn)水平，比如利用把反應(yīng)器內(nèi)液相比例提升到45，促使目前生產(chǎn)能力提升到200；使用沸騰床主反應(yīng)器就能制造均聚物、無規(guī)共聚物，執(zhí)行彈性高；工藝環(huán)節(jié)減少，對材質(zhì)并不存在獨特要求，設(shè)備占地體積不大，生產(chǎn)水平高，產(chǎn)品費用少、功能好，具備強大的競爭水平。1.3.8 ABB公司的Novolen工藝ABB企業(yè)Novolen工藝的主要優(yōu)勢是使用兩個并聯(lián)串聯(lián)立式攪拌床反應(yīng)器，合理反應(yīng)溫度75左右，合理反應(yīng)壓力22到32MPa；聚合反應(yīng)熱依賴循環(huán)的液相冷凝丙烯蒸發(fā)轉(zhuǎn)移；可制造不同類型的眾多牌號產(chǎn)品。Novolen工藝全新分析方向一般是中心催化劑設(shè)計，消除時期主要使用在催化劑淤漿進(jìn)料的庚烷

38、溶劑，改善反應(yīng)器的循環(huán)冷卻系統(tǒng)，促使小顆?？梢栽俅芜M(jìn)入聚合釜，進(jìn)而縮減原料損耗，此外減少灰分1819。另外，改善聚合釜攪拌方式，提升整體效率；使用高效氣體膜回收系統(tǒng)就是未來發(fā)展潮流。1.3.9 Amoco 公司的Amoco氣相法工藝美國Amoco企業(yè)(目前是BP企業(yè))擁有美國首套獨自設(shè)計的聚丙烯連續(xù)生產(chǎn)工藝設(shè)備(34kta，3條生產(chǎn)線)。在六十年代初期位于全球頂尖水平。1974年初期，國內(nèi)遼陽石油化纖企業(yè)化工三廠從該企業(yè)進(jìn)口完善的34kt/ a的設(shè)備，1979年底創(chuàng)建完成，制造均聚物。Amoco企業(yè)主要使用不同摧化系統(tǒng)。丙烯聚合使用催化劑在單獨配制槽內(nèi)生產(chǎn)。生產(chǎn)好的產(chǎn)品與其他材料共同進(jìn)入聚臺釜

39、。分子量調(diào)節(jié)劑氫氣的流量參考實際氣相氫氣濃度來調(diào)整，最終管控分子量。聚臺釜使用兜套、盤管與物料循環(huán)等形式散熱，把聚合溫度確保在70。反應(yīng)壓力大概是2MPa。聚合之后漿渡濃度大概是30(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，之后從聚合釜排放，進(jìn)入閃蒸釜。經(jīng)過此操作的未反應(yīng)丙烯經(jīng)壓縮之后再次應(yīng)用；聚合物漿液主要從泵送入醇解釜增加無水甲醇促使催化劑喪失活性，之后在中和罐內(nèi)增加堿中與酸性催化劑殘余。從中和罐溢流的聚臺物漿液包含己烷、甲醇、聚合物等多種物質(zhì)。在管道混合器內(nèi)和水混雜，通過后續(xù)處理分割之后，聚合物漿液送進(jìn)入離心分離機。分離得到的濾餅使用氮氣干燥成大量粉末，接連進(jìn)入造粒工段，增加對應(yīng)添加劑進(jìn)行操作12 13。Amoco

40、漿液法工藝主要特征是：不同牌號的產(chǎn)品都可以使用相同催化劑系統(tǒng)；均聚、無規(guī)共聚物使用兩臺聚臺釜并聯(lián)執(zhí)行，嵌段共聚時使用聚合爺串聯(lián)操作；聚合釜散熱使用夾套，盤管與物料循環(huán)三類形式，效率更高；使用蒸餾法得到己烷與去除不需要的物質(zhì)。1.4 聚丙烯催化劑聚丙烯工藝科技發(fā)展始終和催化劑科技緊密關(guān)聯(lián)，每次工藝技術(shù)的變革均源自催化劑科技的研發(fā)。七十年代以前的所有催化劑，因為催化劑活性與產(chǎn)品等規(guī)度不高，工藝內(nèi)要去除灰分與無規(guī)物，工藝環(huán)節(jié)長，投入多。二十世紀(jì)七十年代，Montedison企業(yè)設(shè)計出活性MgCl2載體催化劑，之后通過大概十年的分析，二十世紀(jì)八十年代，Montedison企業(yè)與三井油化配合設(shè)計出超高活

41、性、高等規(guī)格的高質(zhì)量催化劑，加快工藝領(lǐng)域的全面發(fā)展和轉(zhuǎn)型202122。此后，催化劑高活性、長時間，高等規(guī)度等全部變成實際。在八十年代到現(xiàn)在的二十年內(nèi)，全新生產(chǎn)技藝的出現(xiàn)與普遍使用促使聚丙烯產(chǎn)業(yè)得到全新的發(fā)展，促使其變成二十年內(nèi)最具發(fā)展積極性、漲幅較高的重要材料。1.4.1 ZieglerNatta聚丙烯催化劑ZieglerNatta聚丙烯催化劑已從需脫灰、脫無規(guī)物的首代工藝發(fā)展到目前高活性、高立構(gòu)選擇性的重要工藝。在二十世紀(jì)八十年代設(shè)計出ZieglerNatta聚丙烯催化劑之后，此類催化劑的設(shè)計逐漸從原本只關(guān)注提升活性變成提升整體性能上，尤其是提升所得聚合物的功能。對于目前ZieglerNat

42、ta聚丙烯催化劑系統(tǒng)，主要使用通式MgCl2· ID·TiCI4A1Et3ED代表(ID與ED主要代表內(nèi)給與外給電子體)。從通式中我們就能知道，提升此類催化劑性能一般存在不同的分析方向，也就是給電子體的設(shè)計與固體催化劑MgCl2·ID·TiCl4。生產(chǎn)工藝的改善。2002年，Basel企業(yè)報道全新琥珀酸酯給電子體化合物，典型性化合物是2，3二異丙基琥珀酸二乙基酯。2003年6月，該企業(yè)逐漸向外界供應(yīng)全新ZN聚丙烯催化劑26。其和其他類型的催化劑進(jìn)行比較，活性不斷提升，所得聚合物的相對分子質(zhì)量劃分寬泛，制造的聚丙烯樹脂的剛度和加工性能都得到一定的提高，制造

43、的低熔體流動速率(MFR)多相共聚物具備良好的功能和效果。此類產(chǎn)品主要使用在大多數(shù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，主要包含本體法等。1.4.2 茂金屬聚丙烯催化劑茂金屬催化劑表現(xiàn)出單活性中心的特點，可以精準(zhǔn)管控此類產(chǎn)品的相對分子質(zhì)量和具體分布、晶體結(jié)構(gòu)等眾多部分21。制造得到的產(chǎn)品也體現(xiàn)在相對分子質(zhì)量分布狹窄、結(jié)晶度不高、微晶不大、透明性高、沖擊強度與韌性優(yōu)異等優(yōu)勢，耐輻射與絕緣功能好，與普通樹脂的相容性更好。近期茂金屬催化劑在制造時期的使用更多，現(xiàn)在mPP逐漸確保工業(yè)化制造。1.4.3 非茂金屬聚丙烯催化劑在自主促進(jìn)茂金屬催化劑工業(yè)化的時候，大部分企業(yè)與分析組織繼續(xù)探究更經(jīng)濟(jì)的催化劑。和原本的ZN與茂金屬催化劑

44、進(jìn)行比較，其具備下述優(yōu)勢：活性高，具備高于普通催化劑的活性；可以利用改善配體與調(diào)整具體條件完成對內(nèi)部相對分子質(zhì)量與支化度的管理；主催化劑容易合成、功能齊全、成本不高；助催化劑使用較少，甚至不需要使用，便于減少生產(chǎn)費用；親氧性不高，能完成烯烴和極性單體的共聚，制造出功能較好的材料。1.5 聚丙烯生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展方向二十世紀(jì)九十年代的聚丙烯工藝技術(shù)主要方向是減少綜合費用，當(dāng)時主要發(fā)展設(shè)計并沒有較大改變，然而利用對催化劑的改善與使用其他設(shè)施，此類設(shè)備單線生產(chǎn)水平提升，費用較少。在產(chǎn)品部分，一般設(shè)計出眾多高效益產(chǎn)品等。在全新時期，聚丙烯科技依舊會得到明顯的發(fā)展，齊格勒一納塔催化劑會不斷發(fā)展且在未來時間內(nèi)

45、維持較大的發(fā)展，茂金屬單活性中心催化劑不斷衍生市場，逐漸進(jìn)入到通用產(chǎn)品市場。在重要技術(shù)部分，目前工業(yè)化科技開始持續(xù)健全、綜合費用降低，新設(shè)備單線生產(chǎn)水平不斷提升，設(shè)計出領(lǐng)先的管理、預(yù)估模型，生產(chǎn)設(shè)備和公司技術(shù)系統(tǒng)的結(jié)合更加緊密14。1.5.1 催化劑技術(shù)創(chuàng)新是推動PP技術(shù)進(jìn)步的主要動力催化劑在此領(lǐng)域內(nèi)具備領(lǐng)先的引導(dǎo)功能，引導(dǎo)聚丙烯的科技發(fā)展。在此類催化劑分析設(shè)計上，原本發(fā)展趨勢是提升效率與定向水平，現(xiàn)在就是提升整體功能與改善制造的經(jīng)濟(jì)性。高效ZN催化劑依舊是未來分析關(guān)鍵點15。現(xiàn)在，催化劑開始持續(xù)向高定向水平、高功能化等趨勢發(fā)展，希望得到更全面的性能，設(shè)計更多全新產(chǎn)品。單活性中心催化劑表現(xiàn)出特

46、殊之處16。其關(guān)鍵優(yōu)勢是多功能性與結(jié)構(gòu)控制，可以在一定程度上按照用戶需求制作聚合物產(chǎn)品。此類產(chǎn)品功能質(zhì)量高，提升綜合經(jīng)濟(jì)價值。此類產(chǎn)品需求在2009年也許會增多三倍，然而所占比值依舊不高15。1.5.2 不斷改進(jìn)和完善的工藝技術(shù)促進(jìn)了PP工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)在，世界聚丙烯工藝中，本體法工藝依舊獨樹一幟，大概占據(jù)48；氣相法工藝憑借自身環(huán)節(jié)較少、單線生產(chǎn)水平高、投入少，發(fā)展加快，大概占據(jù)36 ；傳統(tǒng)淤漿法比值也開始減少，大概占據(jù)16。近期，伴隨催化劑科技的進(jìn)步以及市場對全新產(chǎn)品需求的增加，其他國家大企業(yè)開始改善工業(yè)化技術(shù)，此外也設(shè)計出全新技術(shù)。1.5.3 聚丙烯共聚物、配混物和合金發(fā)展迅速共聚合技術(shù)與共

47、聚物發(fā)展加快，抗沖共聚物發(fā)展是現(xiàn)實與相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展的主要動力，近期樹脂快速發(fā)展，通常是因為上述兩個領(lǐng)域的融合發(fā)展。共聚物取代與開拓部分全新市場，特別是在注塑成型行業(yè)、薄膜行業(yè)與吹塑成型行業(yè)。因為聚丙烯容易和眾多其他材料共混或合金化，近期不同共混物/合金產(chǎn)品的用量持續(xù)增多。共混與合金化延伸此類產(chǎn)品的功能范疇，讓其在更寬泛的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)依照用戶要求供應(yīng)其性價比高的產(chǎn)品。伴隨市場競爭更激烈，全球部分大企業(yè)開始關(guān)注此行業(yè)設(shè)計與發(fā)展。納米聚丙烯復(fù)合材料是此領(lǐng)域填充增強材料的主要潮流。在其中增加納米粒子只需要增加少部分量(通常是百分之五)就能在不損害主要功能的基礎(chǔ)上改善材料現(xiàn)實性能，比如所具備的平穩(wěn)性等16。

48、1.5.4 積極開發(fā)雙峰聚丙烯技術(shù)大部分企業(yè)比如北歐化工、?？松乳_始自主開發(fā)機械性能與可加工性能較好的雙峰聚丙烯樹脂，通常使用：(a)雙催化劑系統(tǒng)；(b)多段反應(yīng)或多反應(yīng)器串聯(lián)或并聯(lián)方式得到雙峰聚丙烯。比如國外企業(yè)設(shè)計此類技術(shù)使用獨有的環(huán)管反應(yīng)器與氣相反應(yīng)器串聯(lián)的主要流程制造功能齊全、低費用的產(chǎn)品，目前機設(shè)備功能和加工效果較好，可使用在非織造布、管材與汽車等眾多行業(yè)17。1.5.5 高附加值、高性能產(chǎn)品的開發(fā)成為提高競爭力的一個重要手段伴隨工藝改善與全新催化劑(特別是茂金屬催化劑)的設(shè)計，部分新的高端產(chǎn)品得到較好發(fā)展，全新產(chǎn)品持續(xù)出現(xiàn)。和原本PP進(jìn)行比較，其在眾多部分具備明顯優(yōu)勢，考試向其余

49、部分滲透。現(xiàn)在，此類產(chǎn)品設(shè)計一般包含高熔體強度等眾多優(yōu)勢19，上述產(chǎn)品普遍使用在房屋裝修、家電和建筑等眾多行業(yè)18。1.5.6 裝置大型化仍是發(fā)展趨勢聚丙烯生產(chǎn)設(shè)備依舊會向規(guī)模化趨勢進(jìn)發(fā)，二十世紀(jì)九十年代之后伴隨眾多設(shè)備投產(chǎn)與對傳統(tǒng)設(shè)備開展脫瓶頸改善，眾多工藝技術(shù)的一般規(guī)模都超過15萬t/a，BP阿莫科企業(yè)技術(shù)的一般規(guī)模逐漸高于二十萬?，F(xiàn)在運作中設(shè)備的最高單線水平(單擠出機)在制造抗沖共聚物時是三十二萬，制造均聚物時超過三十五萬t/a19。利用改善設(shè)計減少投資與運作費用逐漸變成此產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展趨勢。近期三井化學(xué)為了提升工藝技術(shù)的競爭水平而進(jìn)行一定的改善，設(shè)計出Hypol工藝，綜合投資費用減少大

50、概10，造成費用減少的重要改善是：(1)利用采用高活性催化劑提升產(chǎn)率；(2)減少設(shè)備綜合費用，比如改善主要環(huán)節(jié)順序，減少成本項(蒸汽、電等)BP阿莫科企業(yè)改善主要攪拌系統(tǒng)，增加使用時間20。?？松梨谄髽I(yè)近期把聚丙烯工藝技術(shù)增加到企業(yè)可提供技術(shù)許可、具有知識產(chǎn)權(quán)的工藝科技中。此工藝重要特征是其把時效性與生產(chǎn)水平融合起來，在生產(chǎn)水平不斷提高的時候，利用產(chǎn)品分級得到應(yīng)用寬泛、功能齊全的產(chǎn)品。主要工藝包含預(yù)聚合、兩段環(huán)管聚合與氣相共聚，是長久以來聚丙烯單線生產(chǎn)水平最高的技術(shù)，設(shè)計創(chuàng)建的全新設(shè)施表現(xiàn)出較高的經(jīng)濟(jì)效益。埃克森美孚企業(yè)使用此工藝，提高泉州石化和沙特阿美合資創(chuàng)建的石化聯(lián)合公司年產(chǎn)量；近期，三

51、井工程與造船企業(yè)簽署重要合約，為新加坡裕廊島的PP設(shè)備開展早期工程設(shè)計，綜合產(chǎn)量是四十萬噸/年21。1.6 Aspen Plus軟件簡介Aspen Plus是復(fù)雜且龐大的流程模擬系統(tǒng)，最早出現(xiàn)在美國能源部麻省理工學(xué)校（MIT）組織的會戰(zhàn)，設(shè)計全新且完善的模擬軟件。也就是“過程工程的領(lǐng)先系統(tǒng)”（換言之ASPEN），在二十世紀(jì)八十年代順利結(jié)束。此后對其進(jìn)行商品化，創(chuàng)建Aspen Tech企業(yè)，變成Aspen Plus。Polymer Plus是Aspen-Tech設(shè)計的模擬軟件包,傳承企業(yè)雙方的功能,可以確保從反應(yīng)器到單體回收、聚合物分離整個過程的穩(wěn)態(tài)、動態(tài)模擬?？梢允褂迷诒姸嗑酆瞎に嚨哪M，主要

52、是Ziegler-Natta、自由基、離子聚合等工藝,然而不針對實際設(shè)備，對某實際過程依舊需要開展相應(yīng)的二次開發(fā)。軟件通過二十多年的持續(xù)改善、提升與發(fā)展，逐漸推出眾多版本，變成各界工人的標(biāo)準(zhǔn)模擬軟件，現(xiàn)實案例不斷增多。主要特征1.組分特點：Polymer Plus使用單獨鏈段來體現(xiàn)主要特點。其被敘述成有相應(yīng)數(shù)目的結(jié)構(gòu)單元，也就是鏈段構(gòu)成，此方式供應(yīng)靈活自主的結(jié)構(gòu)與一般框架，利用鏈段和其余分子結(jié)構(gòu)屬性融合來追蹤其主要結(jié)構(gòu)特點。軟件也提供利用鏈增長動力學(xué)模型來預(yù)估產(chǎn)品分子量分布（MWD）的方式，利用流程內(nèi)所有物流來查訪MWD。2.物性方式：Polymer Plus在統(tǒng)計聚合物單體混合物的物性與相平

53、衡部分具備較強的功能。包括有：I.活性系數(shù)模型：Flory-Huggins，聚合物NRTL，UNIFAC與UNIFAC自由體積；II.狀態(tài)方程模型：Sanchez-Lacombe，聚合物Soave-Redlich-Kwong與統(tǒng)計流動理論（SAFT），和POLYPCSF；III.摩爾體積模型：熱容，生成熱，焓，粘度，Tg，Tm；IV.聚合物、單體、鏈段和官能團(tuán)的物性方法數(shù)據(jù)庫；3. 聚合動力學(xué)：Polymer Plus是關(guān)鍵的環(huán)節(jié)和過程，具有充分的動力學(xué)機理。上述方式促使單個反應(yīng)機理使用在眾多反應(yīng)器或把不同反應(yīng)機理融合起來使用在所有反應(yīng)器。4.單元操作與環(huán)節(jié)：Polymer Plus與Aspe

54、n Plus與Aspen Custom Modeler共同，供應(yīng)了較高的模擬能力，主要包含單元操作模型，收斂算法等。5. Windows用戶界面：直接清晰的用戶界面是Polymer Plus的主要特點，進(jìn)而全面激發(fā)出所有能力。其也供應(yīng)充分的與互聯(lián)網(wǎng)交互的實力，且指出眾多類型的結(jié)構(gòu)。軟件也具有眾多模擬工具，一般是：（1）靈敏度分析轉(zhuǎn)變某些模型輸入標(biāo)準(zhǔn),通過表圖形式體現(xiàn)出其對模型輸出的作用。比如通過溫度與壓力對反應(yīng)率的作用作圖。（2）設(shè)計規(guī)定調(diào)節(jié)模型輸入進(jìn)而促使結(jié)果誤差符合標(biāo)準(zhǔn),比如調(diào)節(jié)溫度進(jìn)而得到正常轉(zhuǎn)化率。（3）數(shù)據(jù)擬合調(diào)整各個模型輸入數(shù)據(jù)以使某個或多個模型計算值達(dá)到實測值。（4）特性分析以物

55、性（如密度）對溫度等成分作圖，可作PTV圖或相變圖。（5）特性數(shù)據(jù)回歸根據(jù)某一或多系列特性數(shù)據(jù)進(jìn)行物性參數(shù)回歸（6）優(yōu)化通過約束條件改變某模型輸入促使目標(biāo)值發(fā)生改變。2工藝流程模型建立在建立模型之前首先需要對1PP工藝本身具有一定的了解，本次模擬實驗在polymer plus軟件的7.1版本下進(jìn)行，通過ASPEN公司本身強大的數(shù)據(jù)庫與模型模擬功能，結(jié)果與實際情況基本符合，具有一定的參考價值。下文主要通過介紹建模時的參數(shù)與設(shè)備代號與軟件模型內(nèi)的各原料代號與實際進(jìn)行對照, 簡述建模方法，軟件具體的操作方式不再詳細(xì)闡述。2.1技術(shù)路線2.1.1 主要物料(1) 原料聚合單體：丙烯共聚改性劑：乙烯、丁

56、烯(2) 輔料聚丙烯生產(chǎn)所使用輔料見表2.1表2.1 聚丙烯生產(chǎn)輔料表輔料種類名稱聚丙烯催化劑DQ-3、DQ-5、DQ-6、CS-2、N助催化劑TEAL、DONOR抗氧劑1010、168、215、225、561、1330、3114、9226、XT600鹵素吸收劑硬脂酸鈣、JX-1開口劑二氧化硅爽滑劑GMS、芥酸酰胺、硬脂酸酰胺成核劑NA21、3988、GX-3、GX-4、GRH128、GRH21、YS688抗靜電劑163、918油劑M006(3) 組分模擬PP建模過程中主要組分見表2.2表2.2 聚丙烯建模過程中的主要組分組分Polymer Plus ID分子式作用催化劑CATTiCl4催化助

57、催化劑COCATC6H15Al助催化氫氣H2H2鏈增長終止劑給電子體DONORC9H2O-1控制聚合物的等規(guī)度聚合單體PRC3H6-2聚合單體聚合物鏈段PR-SEGC3H6-R聚合物重復(fù)單元聚合物PPPP聚合物1.6.2 聚丙烯生產(chǎn)工藝流程(1)工藝流程700單元400單元環(huán)管反應(yīng)300單元200單元 擠出風(fēng)送包裝氣相反應(yīng)精制單元原料回收單元(2)工藝流程圖圖2-1聚丙烯生產(chǎn)工藝流程圖（借鑒上海石化股份有限公司塑料事業(yè)部聚丙烯車間正在實施的工藝條件）(3) 反應(yīng)機理對當(dāng)前定向聚合機理進(jìn)行深入研究我們就可以知道，丙烯在齊格勒納塔催化劑影響下纏粉非均相配位陰離子聚合反應(yīng)，使用第三代高效催化劑系統(tǒng)的丙烯聚合反應(yīng)機理和一般齊格勒納塔催化劑系統(tǒng)的反應(yīng)機理類似。此類系統(tǒng)主要包含三方面，主要功能是確保聚合反應(yīng)中心，三乙基鋁功能則是激活22。TiCl