10萬噸聚丙烯裝置概況

10萬噸聚丙烯裝置概況1.1裝置簡介寧夏石化公司10萬噸/年聚丙烯裝置承受意大利Basell公司的Spheripol-H代聚丙烯工藝技術(shù)，設(shè)計生產(chǎn)力量為10萬噸/年聚丙烯，年操作時間8000小時，可生產(chǎn)均聚物37個牌號。該工程的技術(shù)由中國寰球工程公司供給，操作彈性60%-110%。1.1.1工藝特點本裝置承受國產(chǎn)化雙環(huán)管工藝技術(shù)，向BASELL購置專利許可。它與單環(huán)管工藝技術(shù)相比較，有了較大的改進(jìn)與提高。該工藝承受第四代催化劑體系，通過應(yīng)用雙環(huán)管構(gòu)造的聚合反響器，可生產(chǎn)一些牌號的產(chǎn)品。提高預(yù)聚合和聚合反響器的設(shè)計壓力等級，使牌號的產(chǎn)品性能更好，老牌號的產(chǎn)品性能得以改進(jìn)，也更利于對聚合物形態(tài)、等規(guī)度和分子量的掌握。(1)催化劑ZN-GF2A： 適用于生產(chǎn)均聚、無規(guī)共聚產(chǎn)品ZN-M1：適用于生產(chǎn)均聚物、無規(guī)共聚物和三元共聚物特別催化劑：適用于高剛性均聚產(chǎn)品國產(chǎn)N型、CS-1型、CS-2型催化劑(2)雙環(huán)管工藝特點一使用第四代催化劑體系，可生產(chǎn)雙峰聚丙烯和高剛性、高結(jié)晶性、高凈度的產(chǎn)品?！岣哳A(yù)聚合和聚合反響的壓力等級，可以使環(huán)管反響器中的氫氣含量增高，擴(kuò)大了MFR的范圍，提高了產(chǎn)品強(qiáng)度，改善產(chǎn)品性能。一以雙環(huán)管反響器構(gòu)型為根底，可以生產(chǎn)寬分子量分布的“雙峰”產(chǎn)品。也可以生產(chǎn)窄分子量分布的產(chǎn)品，利用環(huán)管反響器和液相本體聚合，可使傳熱掌握得更好，反響更均勻。假設(shè)將來使用茂金屬催化劑，也不需要對現(xiàn)有裝置做重大改造。一停留時間削減，更好地利用了反響體積。一改進(jìn)了聚合物的高壓和低壓脫氣、汽蒸、枯燥系統(tǒng)和事故排放單元；提高了效率和操作敏捷性。一環(huán)管反響器構(gòu)造簡潔，材質(zhì)可用低溫碳鋼。帶夾套的反響器直腿局部可作為反響器框架的支柱，降低了投資。承受冷卻夾套撤出反響熱，單位體積的傳熱面積大，環(huán)管反響器

的總體傳熱系數(shù)高達(dá)1600w/m2-C。環(huán)管反響器內(nèi)的聚合物漿液用軸流泵高速循環(huán)，流體流速達(dá)7m/s,使聚合物漿液混合均勻，催化劑體系分布均勻，聚合反響條件簡潔掌握而且可以掌握得很準(zhǔn)確，產(chǎn)品質(zhì)量均一，不簡潔產(chǎn)生熱點，不簡潔粘壁，軸流泵的能耗較低。承受DCS.STS.PLC掌握系統(tǒng)，設(shè)置有可燃?xì)怏w、火焰探測設(shè)施，生產(chǎn)安全牢靠LL2生產(chǎn)力量、產(chǎn)品方案和操作彈性（1）設(shè)計力量和操作時間①聚合生產(chǎn)力量：10萬噸/年聚丙烯按均聚物MFR>（）.7g/l（）min考慮反響器臺數(shù)：3臺〔1臺預(yù)聚合反響器，2臺串聯(lián)的環(huán)管反響器。）年操作時間：8000小時年操作時間：8000小時產(chǎn)量：12.5t/h②擠壓造粒：一條生產(chǎn)線設(shè)計力量：12.5t/h0.2<MFR<0.4設(shè)計力量：14t/h0.4<MFR<1設(shè)計力量：16t/hMFRNl③包裝碼垛包裝和碼垛力量：包裝和碼垛線：每周操作：每班：產(chǎn)品外形：（2）產(chǎn)品方案產(chǎn)品類型：產(chǎn)品牌號：其中：擠出熱成型：注塑成型：13BOPP膜:5流延膜和管式膜：2纖維：11（3）催化劑主催化劑〔固體）：（MFR在23（）℃和2L6N條件下）（MFR在230℃和21.6N條件下）（MFR在230℃和21.6N條件下）1000袋/小時?線，每袋25kg2線7天8小時（包裝時間），每天：2班粒料丙烯均聚物共37個（其中包括3個高剛性）ZN-GF2A：適用于生產(chǎn)均聚、無規(guī)共聚產(chǎn)品ZN-MI（Basell,進(jìn)口）：適用于生產(chǎn)均聚物、無規(guī)共聚物和三元共聚物N或DJD、CS、系列(國產(chǎn))特別催化劑：適用于高剛性均聚產(chǎn)品助催化劑1：給電子體(DonorC)給電子體fDonorD)(用于高剛性產(chǎn)品)助催化劑2：三乙基鋁［TEAL)(4)裝置操作彈性從單體凈化單元到枯燥單元的操作彈性范圍：60-110%反響器操作壓力：3.4MPa(g)、4.5MPa(g)兩種工況1.2工藝原理1954年意大利Natta教授在德國Ziegler教授爭論的根底上用改進(jìn)的Z-N催化劑成功合成高等規(guī)度聚丙烯產(chǎn)品。1957年Montecatini公司在意大利Ferrara建成世界上第一套聚丙烯生產(chǎn)裝置，使得聚丙烯實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。該裝置承受Mopen間歇漿液法生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)力量為6kt/a。承受常規(guī)催化劑〔TiC13-AlEt2Cl),活性、立體選擇性較低，等規(guī)度只有90%左右，需要脫灰、脫無規(guī)物。丙烯聚合機(jī)理格外簡單，目前沒有完全弄清楚，普遍認(rèn)為丙烯聚合屬于配位陰離子聚合范疇，一般大致劃分為四個根本階段：活化反響，形成活性中心；鏈引發(fā)；鏈增長及鏈終止。丙烯聚合反響速率：RP=Kp［C*］［M］RP為反響速率；Kp為聚合反響速率常數(shù)；［C*］為活性中心濃度；［M］為丙烯單體濃度。RP與Kp、［C*］、［M］成正比。RP隨時間變化，先增加后衰減，最終到達(dá)穩(wěn)態(tài)。第一代丙烯定向聚合的Z-N催化劑由主催化劑3TiC13(含有0.33的A1C13)助催化劑AlEt2Cl或AlEt3組成，催化劑活性及產(chǎn)品等規(guī)度較低,聚合產(chǎn)品需要脫灰及脫無規(guī)物，聚合工藝后處理流程較長。七十年月初在第一代催化劑的根底上引入給電子體［路易斯堿)，成功開發(fā)了其次代催化劑。雖然催化劑的活性得到了大幅度的提高，但是此類催化劑中大局部的鈦鹽仍舊是非活性的，它們會以殘渣的形式殘留在聚合物中，因此仍需要脫灰及脫無規(guī)物，故承受此類催化劑的聚合工藝仍需要有后處理系統(tǒng)。在我國與此催化劑類型一樣的催化劑稱之為絡(luò)合催化齊上六十年月開頭爭論將鈦化合物載負(fù)在高比外表的載體上以提高催化劑效率的方法，爭顏：察載體氯化鎂的活化是一個關(guān)鍵，必需承受經(jīng)過活化的活性氯化鎂作為載體才有可能獲得高活性的催化劑；參加適當(dāng)?shù)慕o電子體化合物可以提高催化劑的定向力量。這個催化劑體系可以簡潔地表示為：MgC12TiC14PhCOOEt-AlEt3CH3PhCOOEt七十年月末，Montedision和三井油化分別將此體系的催化劑用于工業(yè)生產(chǎn)，該催化劑就是第三代催化劑，也是第一種載體催化劑。我國第三代催化劑的爭論是從七十年月末開頭的，先后進(jìn)展了研磨法催化劑和研磨浸漬法催化劑的開發(fā)爭論工作。承受鄰苯二酸酯作為內(nèi)給電子體，用烷氧基硅烷〔或硅烷)為外給電子體的催化體系，提高了催化劑活性和立構(gòu)規(guī)整度。通過掌握催化劑的構(gòu)造來掌握聚合物的分子構(gòu)造，具有高活性，高定位力量，實現(xiàn)了聚合物分子量分布和顆粒分布及顆粒形態(tài)的可控，使得聚丙烯的平均粒徑到達(dá)l-5mm,粒徑分布窄，顆粒呈球形，可省去造粒。使得聚丙烯生產(chǎn)工藝和設(shè)備簡化，極大地促進(jìn)了聚丙烯生產(chǎn)工藝的革和進(jìn)展。催化劑可表示為：MgC12TiC14Ph(COOiBu)2-AlEt3Ph2Si(OMe)2現(xiàn)在很多聚丙烯工生產(chǎn)裝置正在使用的就是這種催化劑。我國從八十年月初開頭，開發(fā)出了多個聚丙烯第四代催化劑，如中石化的N催化劑和中科院化學(xué)所的CS系列催化劑等。依據(jù)催化劑的生成反響及其動力學(xué)推想，TiCL和烷基鋁化合物在聚合過程中參與構(gòu)成活性中心。試驗說明在TiCl3中加少量烷基鋁就有聚合活性，不加則無聚合活性，在Ti和A1之間以橋的形式連接起來的烷基，便是活性場。如以下圖所示：CH.ITOC\o"1-5"\h\zClch9C9Hs\/ \/TiAl/\ /\Clch9 C凡三乙基鋁的主要作用是與主催化劑絡(luò)合反響形成Ti-C鏈，以[Cat]+R—表示上述TiCyA1(C2HJ3絡(luò)合催化劑。絡(luò)合催化劑是非均相的，丙烯單體是插入Ti+-C—鍵之間進(jìn)展反響的，而且增長鏈?zhǔn)顷庪x子，其反響式如下：[Cat]+R-+NCH=CH—>[Cat]+—CH—CH+CH—CH十CH

. 2 2 . 2In25[Cat]+—R+CH=CH—

[Cat]+—R+CH=CH—

2ICH3[Cat]+—CH—CH—R2ICH3CH3鏈增長[Cat]+—CH—CH—CH—R+nCH=CH2(CH—CH)R-?[Cat]+CH3CH3鏈增長[Cat]+—CH—CH—CH—R+nCH=CH2(CH—CH)R-?[Cat]+—CH—CH——2CH3CH3CH3CH3鏈終止1）自動終止：（單分子鏈終止）[Cat]+—CH—CH—eCH—CH R-[Cat][Cat]+—CH—CH—eCH—CH R-[Cat]+—H+CH2I2(CH—CH)RCH3CH3CH3CH3CH3CH32)單體轉(zhuǎn)移：與單體作用發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移使鏈終止。[Cat]+—CHCH-(CH—CH十R+CH=CH—CH->TOC\o"1-5"\h\z2?2 ?n2 3CHCH3 3[Cat]+—CH—CH—CH+CH=C—CH—CH^-R2 2 3 2I I2 nCHCH3 33）向H轉(zhuǎn)移：聚合過程中，常用氫氣來調(diào)整分子量，其反響是與H發(fā)2 2生鏈轉(zhuǎn)移而使鏈終止。[Cat]--CH—CH--(CH—CHIR2 *n[Cat]--CH—CH--(CH—CHIR2 *nCH3CH-€H12CH3R+H?[Cat]+—H+CH—CHn2 3CH34）向烷基鋁轉(zhuǎn)移：與烷基鋁作用而使鏈終止。[Cat]+[Cat]+—CH—CH-eCH—CH-)(CH—dH")R2 1n 1R+A1R?[Cat]+R+RA1_CH—CHn 3 2 .2ch3ch31.3工藝前程說明ch3 ch31.3.1100單元（催化劑儲存、制備和計量）再生〔1〕三乙基鋁（TEAL）儲存和計量三乙基鋁（TEAL）做為高效催化劑的助催化劑，存放于惰性氣體密封的分裝罐中，分裝罐體積約為Inn。通過N2氣將三乙基鋁從分裝罐壓送至三乙基鋁儲罐D(zhuǎn)ili。TEAL分裝罐、TEAL儲罐D(zhuǎn)ill、TEAL計量罐D(zhuǎn)101和TEAL計量泵P101A/B被安置在鋼筋混凝土防爆間內(nèi)。由于分裝罐與工藝管線的連接是手動操作的，所以配置火警檢測報警聯(lián)鎖，一旦TEAL發(fā)生泄漏，馬上切斷出料。5氣和TEAL輸送線及TEAL分裝罐的連接是唯一需手動在混凝土防爆間內(nèi)完成的。全部加壓N2氣管線、M封管線和TEAL輸送線上的閥門必需安裝于防爆間外，并由安裝于室外的就地掌握盤氣動掌握。通過$氣加壓，將TEAL由儲罐D(zhuǎn)ili輸送至計量罐D(zhuǎn)101中，再由計量泵P101A/B將TEAL送入聚合反響系統(tǒng)。泵出口線上設(shè)有質(zhì)量流量計，通過調(diào)整泵的沖程來計量和掌握TEAL流量。在泵的入口，安裝有一過濾器F101,阻擋粒徑大于10〃m的固體顆粒進(jìn)入泵內(nèi)損壞設(shè)備。泵是否輸送TEAL也可通過LI1151核查（LI1151通過HV1102獨立于D101,在肯定時間范圍內(nèi)LI1151液位的下降，可指示出泵是否運行正常）。D101必封管線接到裝有白油的密封罐D(zhuǎn)103上。D103的作用是充填操作中，在N2排放大氣前，對排放N2進(jìn)展油洗過濾除去其中的微量TEAL0D103設(shè)有低液位報警LAL1105、高液位報警LAH1106和就地液位指示LI1153o翻開FV1113向D103中注入白油，通過流量累加器FQIS1113進(jìn)展掌握，當(dāng)?shù)竭_(dá)掌握設(shè)定值時關(guān)閉FV1113,停頓輸送白油。全部TEAL單元的N2封放空線通過安全密封罐Z103連接到D1（）3,Z1（）3用于收集攜帶的TEAL液體。Z103通過底部常關(guān)閥HV1108和頂部平衡管線與D103連接。假設(shè)Z103中的液位高，液位開關(guān)LAH1104動作停頓TEAL向D101輸送（LAH1104觸發(fā)SIS104,掌握關(guān)閉HV1005、HV1109A/B）,液體通過HS1108翻開HV1108排入D103中。翻開或關(guān)閉PCV1001、PCV1104、PCV1105能夠確保TEAL系統(tǒng)處于N2封狀態(tài)。泵、輸送線、儀表進(jìn)展拆卸前，必需先用沖洗油進(jìn)展洗滌。通過P606A/B,白油從中心油罐D(zhuǎn)6U送入D101的底部管線、F101的進(jìn)出口、P101的入口，F(xiàn)T1102>D103以及TEAL儲罐卸料連接線。被TEAL污染的沖洗油收集到廢油罐D(zhuǎn)102中，然后利用P102送入廢油處理罐D(zhuǎn)607處理。留意：純TEAL或高濃度TEAL在接觸到空氣時燃燒，而接觸到水時發(fā)生爆炸（伴隨洪亮爆炸聲的燃燒）。TEAL的儲存和處理設(shè)施都是以有害物質(zhì)根本脫除干凈為前提的，但由于潛在危急的存在,全部操作必需嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程和安全操作標(biāo)準(zhǔn)。TEAL處理設(shè)施中的全部容器、儲罐以及管線必需處于氮氣保護(hù)下，日常操作時制止空氣進(jìn)入。沖洗油系統(tǒng)和氮氣吹掃系統(tǒng)可使泵、輸送管線和儀表在拆開時，不至于把TEAL暴露于空氣中，發(fā)生危急。操作人員在拆卸TEAL系統(tǒng)的設(shè)備及管線時，應(yīng)穿戴特制防火金屬套裝，佩戴安全帽、防護(hù)面罩、手套、靴子、長褲和夾克（防火材料制成）。假設(shè)TEAL暴露于空氣中，并發(fā)生著火時，切記不行用水進(jìn)展撲滅（TEAL與水猛烈反響，發(fā)生爆炸），可用干粉滅火劑進(jìn)展撲滅。此處串級掌握可承受以下任一方式：D、通過HIC1113設(shè)置CAT/TEAL的比例，承受CAT流量掌握器FIC1503進(jìn)展串級掌握。2、通過HIC1114設(shè)置TEAL/g=,承受丙烯流量掌握器FIC2023進(jìn)展串級掌握。（2）DONOR儲存和計量DONOR作為等規(guī)度調(diào)整劑與高效催化劑協(xié)作使用。缺乏DONOR時，聚合反響將產(chǎn)生大量的無規(guī)聚合物，與等規(guī)聚合物不同，無規(guī)聚合物格外粘稠（類似橡膠），產(chǎn)生很多生產(chǎn)問題，并且很難處理。最終產(chǎn)品中肯定量的無規(guī)成分可防止脆性，提高抗沖擊強(qiáng)度，所以對于均聚和無規(guī)共聚的生產(chǎn)，通常保持2?4%的無規(guī)成分。最終產(chǎn)品等規(guī)度通常掌握在96?98%。DONOR做為一種純化學(xué)物質(zhì)，裝載于200L的桶中。通過P103,DONOR被注入儲罐D(zhuǎn)110A/B/C,DUO有三個一樣體積的罐，其中一個儲存被油稀釋的DONOR,其余的儲存純DONORoD110A/B/C的液位通常保持在40~80%,假設(shè)D110液位低于40%時，需再次注入,此時，關(guān)閉D110底部閥門,隔離P104進(jìn)口,預(yù)接觸罐D(zhuǎn)201的DONOR由LI1252（LI1254或LI1256）中存留的DONOR供給。D110上裝有液位低報（LAL120KLAL1203、LAL1205）和現(xiàn)場液位指示（LI1251、LI1253、LI1255）oDUO通過FIC1202、FIC1204、FIC1206進(jìn)展N2封，凡封排放線出口連接在油封保護(hù)罐D(zhuǎn)114上。通過P104A/B,DON