聚丙烯工藝技術(shù)講座幻燈片課件

1、目 錄聚丙烯工藝概述 裝置概況原料、輔助原料的理化性質(zhì)、公用工程規(guī)格以及產(chǎn)品特點工藝流程裝置能耗情況生產(chǎn)瓶頸及聚丙烯工藝的發(fā)展方向 聚丙烯工藝概述 聚丙烯（PolyPropylene）簡稱PP樹脂是由丙烯單體聚合而成的一種熱塑性塑料，它是在20世紀50年代開發(fā)成功和實現(xiàn)工業(yè)化的，其加工方法分為：本體法、溶劑法和氣相法本體法工藝聚合反應(yīng)在液相丙烯中進行，有釜式反應(yīng)器（如Exxon、三井、住友）和管式反應(yīng)器（如Montell、Hoechst、Phillips和Solvay）兩類。溶劑法（漿液法）工藝是丙烯溶解在低碳烷烴溶劑中，反應(yīng)器有連續(xù)攪拌槽式反應(yīng)器（如Amoco、Montell、Hoechst

2、）、間歇攪拌槽式反應(yīng)器（如三井）和環(huán)管反應(yīng)器（Solvay）等。氣相法是氣相丙烯直接聚合，反應(yīng)器包括流化床（Ucc和住友）；臥式反應(yīng)器（Amoco/窒素）及立式反應(yīng)器（如Basf，現(xiàn)在為Tagro ）。液相本體氣相組合工藝是既有液相釜又有氣相釜的聯(lián)合工藝，一般為釜式和管式反應(yīng)器兩種。目前世界上約55%裝置能力采用本體法，25%采用氣相法，其余為溶劑法，溶劑法裝置的比例在不斷下降。國外聚丙烯發(fā)展史 溶劑法蒙特卡蒂尼索而維蒙埃/三井三井東壓赫格里斯 第二代絡(luò)合型催化劑1976年1975年1973年1957年第三代催化劑釜式反應(yīng)器 不脫灰 第一代 常規(guī)催化劑 第三代 常規(guī)催化劑 Hypol工藝 釜式

3、反應(yīng)器脫灰脫無規(guī)物氣相法巴斯夫阿莫科阿莫科/窒素聯(lián)碳/殼牌 第一代催化劑 HY-HS催化劑 立式攪拌反應(yīng)器 Novelen工藝1967年第三代催化劑臥式攪拌床反應(yīng)器第三代催化劑 臥式攪拌床反應(yīng)器流化床反應(yīng)器Unipol工藝1979年1985年液相本體法達特菲利浦住友三井東壓三井、海蒙特本體氣相法第三代催化劑釜式、環(huán)管反應(yīng)器Spheripol工藝1983年1974年1972年1964年1983年第一代催化劑釜式反應(yīng)器第二代催化劑環(huán)管反應(yīng)器第二代SCC絡(luò)合催化劑第三代SAC催化劑兩釜串聯(lián)反應(yīng)器（加預(yù)聚合）Hypol工藝國內(nèi)聚丙烯發(fā)展史 50年代末開始研發(fā)溶劑法聚合中間實驗裝置溶劑法實現(xiàn)工業(yè)化液相本

4、體氣相組合研發(fā)成功液相本體-氣相組合工藝正式投入工業(yè)化復(fù)旦大學(xué)中科院大連化物所上海醫(yī)藥設(shè)計院上海石化研發(fā)成功大連有機合成廠1965年1984年1989年1970年1978年間歇液相本體法實現(xiàn)工業(yè)化中科院大連化物所江蘇丹化集團裝置概況 工藝特點我公司的聚丙烯裝置為三井油化工藝技術(shù)，采用液相本體氣相組合工藝，反應(yīng)器為兩液一氣的釜式反應(yīng)器，該裝置由BPEC公司自行工程設(shè)計，中國石化建設(shè)集團第十建設(shè)公司安裝施工。于1997年破土動工，于1999年10月23日一次投料試車成功。本工藝采用了高效催化劑，催化劑具有活性高（70100萬克PP/克Ti）、聚合物等規(guī)度高（一般大于95%）的優(yōu)點，整個工藝過程不需

5、要脫灰和脫無規(guī)物，采用了組合式流程，從節(jié)約能耗，提高產(chǎn)品綜合性能來看，流程較合理，整個流程排出物較少。 生產(chǎn)能力本裝置按年運轉(zhuǎn)7200小時計，公稱生產(chǎn)能力為年產(chǎn)4萬噸聚丙烯均聚物本色粒料。本裝置由一條生產(chǎn)線組成，能夠生產(chǎn)22種牌號，有注塑型9個，薄膜型4個，吹塑型1個，纖維型5個，扁平帶3個。產(chǎn)品牌號如下：注塑型：J300 J400 J600 J700 J900G J401 J402 J403薄膜型：F300 F600 F605 F705吹塑型：B200纖維型：S400 S600 S700 S800 S900扁平帶：F301 F401 F601我裝置由以下6個主要工段組成 丙烯精制工段（000

6、工段）催化劑配制工段（100工段） 聚合工段（200工段）干燥工段（300工段） 造粒工段（500工段） 包裝工段（600工段）自動化水平 本裝置采用以微機處理機為基礎(chǔ)的集中分散控制系統(tǒng)（DCS），全裝置的控制集中在控制室，由控制室對生產(chǎn)裝置進行集中監(jiān)視、操作、管理。擠壓機、包裝機系統(tǒng)部分為就地設(shè)置儀表盤進行控制操作，主要運轉(zhuǎn)信號引入控制室，并在操作臺的彩色屏幕上顯示。 為確保生產(chǎn)安全，本裝置設(shè)有報警聯(lián)鎖系統(tǒng)。 聚丙烯粒料全部采用25公斤袋裝，采用自動包裝、稱重、金屬檢測、復(fù)查重量的過程。成品袋用碼垛機自動碼成一垛，每垛為40袋（一噸）。設(shè)備情況本裝置共有設(shè)備292臺（套）。大型機組如：擠壓造

7、粒機、包裝碼垛機、冷凍機組。進口設(shè)備占三分之一。轉(zhuǎn)動設(shè)備類別多、數(shù)量多，有高速風(fēng)機、透平風(fēng)機、羅茲風(fēng)機、高速泵、屏蔽泵、低氣蝕量的離心泵、輸送固體顆粒的單隔膜和雙隔膜計量泵、特殊材料無油潤滑往復(fù)式壓縮機等。 聚合級原料的質(zhì)量要求（表1）項目精制前精制后丙烯純度99.6% 99.6% CO5ppm0.2CO210ppm5.0O210ppm2.0總硫10ppm1.0水100ppm2.0砷1.7ppm0.03丙炔5ppm2.0乙炔3.0ppm1.0丁烯+丁二烯10ppm1.0氮氣質(zhì)量指標（表2）項目指標純度99.99純度% (無油)氧10ppm露點-50催化劑理化性質(zhì) 主催化劑：我裝置所用的CS-1

8、型催化劑，其主要成分是TiCl4，與空氣接觸將產(chǎn)生鹽酸所特有的刺激性氣味，本身不自燃，但其中含有部分可燃物，必須遠離火源。目前國內(nèi)市場有： 中科院研發(fā)的營口向陽科化集團生產(chǎn)的CS系列，如：CS-1、 CS-2等。 北京化工研究院研發(fā)的北京奧達生產(chǎn)的N型催化劑?；罨瘎├砘再|(zhì) 助催化劑： 助催化劑又稱活化劑,代號AT,化學(xué)名稱三乙基鋁,分子式AL(CH2CH3)3,活化劑的作用主要是與主催化劑TiCL4/MgCL2ED 一起形成活性中心,同時起消除原料及系統(tǒng)中有害雜質(zhì)、保護主催化劑的作用。分子量為114.2，比重0.8，沸點：187，粘度2.58CP，AT-Cat遇空氣著火，遇水強烈燃燒，ATC

9、at燃燒或分解時產(chǎn)生一種刺激性氣味的化合物對人體有害，同時還產(chǎn)生鹽酸。 第三組分理化性質(zhì)OF催化劑 第三組份代號OF,按化學(xué)組成分為：DDS（二苯基二甲氧基硅烷）和CMMS（二環(huán)已基二甲氧基硅烷），其主要作用是提高催化劑體系的定向能力,以提高產(chǎn)品的等規(guī)度。這是因為第三組份可以使催化劑活性中心的無規(guī)活性中心選擇性中毒。OF催化劑是透明或淡黃色液體，具有水解性，常溫下生成甲醇，對主催化劑的活性有影響。OF催化劑濺到皮膚上，應(yīng)用大量水進行沖洗。分子量：188，沸點：196。造粒添加劑紫外線吸收劑有兩種：分主抗氧劑（1010）和輔抗氧劑（168）。 主抗氧劑（1010）：白色或淡黃色粉末，化學(xué)名稱：四

10、（3.5二叔丁基4羥基）氫化肉桂酸亞甲脂甲烷，熔點：110123灰分：0.1Wt%，揮發(fā)份0.5Wt%、透光率：425nm92% 500nm96%。 輔抗氧劑（168）：白色粉末，化學(xué)名稱：三壬基苯基亞磷酸脂和三（二壬笨基）亞磷酸酯混合物，熔點：182186 揮發(fā)份：0.5%，甲笨溶解性：合格（無乳色光），透光率：425nm94% 500nm96%。鹵素吸收劑HA：化學(xué)名稱硬脂酸鈣，熔點1523（鹵素吸收劑）白色粉末，游離酸（如硬脂酸）0.1Wt%，鈣含量：6.50.5%（Wt），松密度0.2g/m，加熱后減量2.0%。產(chǎn)品聚丙烯分子量：平均2030萬比重：0.890.91（粒料）熔點：164

11、170具有優(yōu)良的電絕緣性能。芳烴和氯化烴在80以上對聚丙烯有溶解的作用。F-401（PPH-T-022）質(zhì)量標準如表：序號類別項目PP-H-T-022優(yōu)級一級合格1清潔度個/Kg0-56-1011-202熔體流動速率g/10min1.72.91.72.91.43.2(2.5-3.2)3等規(guī)指數(shù)， %9696964粉末灰份， %0.020.030.045拉伸屈服強度， Mpa313028聚丙烯的應(yīng)用領(lǐng)域聚丙烯產(chǎn)品主要應(yīng)用于包裝、纖維和汽車零部件行業(yè)，其中按品種可分為幾個等級：均聚級、無規(guī)共聚級、中抗沖和高抗沖共聚級。注塑PP主要用于包裝、汽車、電子、家用器皿、玩具和行李箱等領(lǐng)域。薄膜級PP主要用

12、于包裝食品、香煙、電子薄膜和電容器；分為BOPP和CPP膜。PP纖維主要用于地毯、衣服和無紡織物。共聚級PP主要用于汽車零部件（保險杠）和醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域，PP能擠出成管材、管道、電線/電纜，如PPR管。無規(guī)共聚PP主要用于層壓紙、密封劑和粘合劑。工藝流程簡述丙烯精制（000）工段丙烯自氣體來D001A/B丙烯去聚合工段D203D004A/BD002A/BT001D005A/BD006A/BD101主催化劑催化劑預(yù)聚合（100）工段第三組分D102D103P103D104P104D105P105去D201去D201D209聚合（200）工段粉料去300工段活化劑主催化劑精制出口丙烯P208D208

13、D203D202D201P209干燥（300）工段D203來粉料粉料去 造 粒D206M301M302TK507TK504造粒（500）工段P502粒料 去料倉TK501Z501Z504Z503TK502Z509穩(wěn)定劑粉料自300來D502M501Z502TK601包裝（600）工段粒料自料倉來 成 品 庫 房包裝機碼垛機基 本 概 念丙烯單耗：即生產(chǎn)一噸聚丙烯樹脂需要原料丙烯的量。設(shè)計單耗：1.06t丙烯/t聚丙烯樹脂 ，國內(nèi)先進水 平1.016t丙烯/t聚丙烯樹脂， 我裝置最好水平為1.029t丙烯/t聚丙烯樹脂，現(xiàn)在為1.05t丙烯/t聚丙烯樹脂。熔融指數(shù)：指熱塑性塑料在一定溫度和負荷下

14、，每十分鐘通過標準口模的重量。它是衡量聚丙烯樹脂分子量大小的參數(shù)，熔融指數(shù)大，分子量則小。等規(guī)度：聚丙烯是長鏈高分子聚合物，它包含有三種不同立體結(jié)構(gòu)，即等規(guī)、間規(guī)和無規(guī)聚丙烯。等規(guī)度就是等規(guī)聚丙烯在整個聚合物中的含量，用重量百分比表示。等規(guī)度高，結(jié)晶度高，樹脂拉伸屈服強度高，硬度大。灰份：聚丙烯中所含有的在高溫灼燒（一般規(guī)定為850度左右）后仍然不能揮發(fā)而殘留下來的雜質(zhì)在整個樣品中的含量稱為聚丙烯的灰份含量，一般用重量百分比或重量PPm表示?；曳菰礁?，加工性能越差。裝置能耗情況統(tǒng)計表 名稱單位設(shè) 計消耗量公司定額消 耗 量270當前實際水 平電Kw.h/tPP540365.5蒸汽t/tPP0.

15、80.30.3循環(huán)水t/tPP258230113.79脫鹽水t/tPP0.30.30.3新鮮水t/tPP1.40.20.2綜合能耗KgEo/tpp321130.2138.57裝置的節(jié)能措施 節(jié) 水：系統(tǒng)包括：新鮮水、除鹽水水 、循環(huán)水、熱水、間接冷卻水系統(tǒng)。節(jié) 電：停用設(shè)備：P-001、P-002、P-941、P-931、C-310、C-208節(jié) 汽：本裝置的3S蒸汽有相當一部分用于裝置的伴熱，根據(jù)裝置的實際情況，我們停用了一部分伴熱管線： PW線10處 PR-0039線4處 WHX線4處 D-902伴熱線1處 IW線1處節(jié)風(fēng)：本裝置有儀表風(fēng)和工業(yè)用風(fēng)兩種。除一些常規(guī)措施外，我們還加大現(xiàn)場的管理工作，使跑、冒、滴、漏現(xiàn)象及時發(fā)現(xiàn)，及時解決。 新技術(shù)的應(yīng)用 DDS改為CMMS 先進控制的試驗投用膜分離技術(shù)生產(chǎn)瓶頸 裝置低負荷運行外購原料質(zhì)量不穩(wěn)定系統(tǒng)工程影響大設(shè)備維護難度大聚丙烯的發(fā)展方向 生產(chǎn)規(guī)模要擴大：今年8月份大慶石化30萬噸P