【聚丙烯生產(chǎn)工藝流程的節(jié)能策略5700字（論文）】

聚丙烯生產(chǎn)工藝流程的節(jié)能策略TOC\o"1-3"\h\u18401第一章緒論 第一章緒論聚丙烯（PolyPropylene，PP）是一種基于丙烯聚合而得到的半結(jié)晶性、高分子熱塑性樹脂材料。具有卓越的機(jī)械性能，耐受多種酸堿與有機(jī)溶劑，超強(qiáng)的韌性能夠承受較強(qiáng)的沖擊性與機(jī)械性，化學(xué)穩(wěn)定性非常強(qiáng)等優(yōu)勢，在機(jī)械制造，汽車工業(yè)，日常用品等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。但是，由于紫外線容易分解、容易氧化、難以接合的缺點(diǎn)，一般聚丙烯在各個領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用受到限制。普通聚丙烯因天然性能與不足，在很多領(lǐng)域無法應(yīng)用，因此人們不斷地尋找新的方法，有的嘗試加入填料六鈦酸鉀，有的嘗試制備為塑鋼纖維。但由此也對聚丙烯工藝的節(jié)能效果造成影響，本文主要通過對聚丙烯裝置工藝物耗和能耗消耗過高的原因進(jìn)行研究，加強(qiáng)對設(shè)備改造、工藝技術(shù)、節(jié)電、節(jié)氣、節(jié)水等節(jié)能措施進(jìn)行研究，有效降低聚丙烯工藝的能耗，提高聚丙烯工藝的節(jié)能效果。第二章聚丙烯的發(fā)展?fàn)顩r及催化劑的研究20世紀(jì)60年代，我國開始生產(chǎn)聚丙烯，所有聚丙烯生產(chǎn)設(shè)備首先在甘肅建成。隨著需求的增加，我國引進(jìn)了先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備和精湛的生產(chǎn)工藝，對處理這一緊急問題起到了重要作用。在2000年之后，國內(nèi)聚丙烯設(shè)備和聚丙烯工廠迅速增加，工業(yè)發(fā)展迅速。同時，完善小型低效聚丙烯的安裝技術(shù)，預(yù)計(jì)到2025年，聚丙烯產(chǎn)量將達(dá)到較高水平，近年來，由于中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，促進(jìn)了消費(fèi)的增長，使各領(lǐng)域更加繁榮，各種化工原料的消耗量逐年增加。我國是聚丙烯消費(fèi)大國，國內(nèi)聚丙烯主要用于農(nóng)業(yè)和生活，用于生產(chǎn)塑料袋、捆扎繩、包裝箱等；隨著聚丙烯研究和改性的不斷深入，聚丙烯在化工、化纖、民生、基建、各類包裝、農(nóng)業(yè)、國防、交通運(yùn)輸、民用塑料用品等各個領(lǐng)域都有著至關(guān)重要的地位。隨著國內(nèi)聚丙烯的產(chǎn)值不斷增高，卻出現(xiàn)了消費(fèi)量提升不上去的困擾：許多新布置的設(shè)備開工率在下降，導(dǎo)致聚丙烯行業(yè)競爭激烈。2009年，由于各種產(chǎn)業(yè)百家齊鳴的快速增長，全球各大聚丙烯生產(chǎn)商和供應(yīng)商的實(shí)力和影響力發(fā)生了變化；2012年，中國石油聚丙烯生產(chǎn)能力暴漲；北歐化工企業(yè)的產(chǎn)能也有了很大提高，在世界聚丙烯產(chǎn)能排名中的排名也有所提高。聚丙烯的主要生產(chǎn)能力和消費(fèi)地基本靠著中國一己支撐。2013年，中國聚丙烯市場發(fā)展良好，消費(fèi)量超過1300萬噸，約占世界的四分之一。加快聚丙烯生產(chǎn)，減少對進(jìn)口聚丙烯的依賴，是今后不斷追求的目標(biāo)。在未來的發(fā)展中，聚丙烯的生產(chǎn)能力將不斷提高。高效催化劑的使用促進(jìn)了加氫反應(yīng)；在催化劑體系中可以消除外部給電子體，降低灰分，降低成本；結(jié)果表明：預(yù)聚后的PP粒徑飽滿；制備工藝簡單；催化劑效率高；各部件調(diào)整均勻；生產(chǎn)中浪費(fèi)少；添加材料和添加劑方便。新型催化劑的研究不容忽視。應(yīng)加強(qiáng)國家對新型催化劑研究的投入。聚丙烯生產(chǎn)過程中新催化劑的加入，強(qiáng)化了氫反應(yīng)，使聚丙烯生產(chǎn)過程中均聚、嵌段共聚和無規(guī)共聚的聚合區(qū)域更大。將先進(jìn)的催化劑體系與新的工藝技術(shù)相結(jié)合，增高了聚丙烯的等規(guī)度、分子量分布和抗沖擊性能。該產(chǎn)品具有較高的結(jié)晶度、硬度、透明度和光澤度。這種新型催化劑結(jié)合了新的先進(jìn)技術(shù)，使產(chǎn)品具有更高的分子量和等規(guī)規(guī)整性。我們可以得到更多的高端聚丙烯，從而擴(kuò)大高端聚丙烯市場。僅用一種新的催化劑或新的雙峰技術(shù)是不可能生產(chǎn)這種產(chǎn)品的。新型催化劑與雙峰技術(shù)相結(jié)合，增加了產(chǎn)品的分子量，提高了均聚產(chǎn)品的剛性，這在某些電阻器的開發(fā)中可能更有用。熱性能、光學(xué)性能和薄膜表面設(shè)計(jì)也很好。新的催化劑體系降低了產(chǎn)品的灰分指數(shù)，大大增加了大規(guī)模生產(chǎn)電容器薄膜的可能性。第三章聚合工藝聚丙烯俗稱PP，通過丙烯單體在特定條件下聚合而成的--種塑料。分子模型與聚乙烯相近，但其碳鏈有甲基（-CH3）。分子結(jié)構(gòu)式為：，工業(yè)產(chǎn)品大多數(shù)為等規(guī)物為主。聚丙烯性能十分優(yōu)秀，加工成型十分方便，是化工行業(yè)首選的原料。聚丙烯內(nèi)部結(jié)晶度很高，這使得它的熔點(diǎn)很高。它會在167℃點(diǎn)溶解.它耐高溫。聚丙烯具有耐高溫、密度低、重量輕、剛性高、性價比高、易于加工等優(yōu)異特點(diǎn)。聚丙烯制品的缺點(diǎn)是透明度差、外觀美觀、耐老化性差，可通過添加聚苯乙烯、抗氧劑、水楊酸鹽等加以改善。由于密度低，聚丙烯在塑料市場上是最輕的，它具有良好的穩(wěn)定性和耐水性，對人沒有刺激、無異味，不容易變形。熔點(diǎn)高，聚丙烯產(chǎn)品可以用高溫來殺菌消毒；聚丙烯具有良好的抗應(yīng)力松弛性能，耐摩擦，不易變形。由于其高結(jié)晶度，腐蝕只發(fā)生在濃硫酸或濃硝酸的存在。根據(jù)這一特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于化工管道和實(shí)驗(yàn)設(shè)備中，防腐效果良好。聚丙烯在水中不發(fā)生變化，對電有良好的屏蔽性能，其介電系數(shù)比其它塑料高。通常用于制備絕緣產(chǎn)品或各種附件。對丙烯單體采用Ziegler-Nat催化劑進(jìn)行催化聚合，得到高分子聚丙烯（PP）。PP擁有等規(guī)、無規(guī)和間規(guī)三種構(gòu)型。聚合法的生產(chǎn)方法多種多樣，本文采用也想本體法聚合。而氣相本體組合工藝也同樣受到人們的喜愛，其使用量也在持續(xù)上升。采用氣相批量生產(chǎn)工藝的制造商數(shù)量正在迅速增加。氣相法的快速發(fā)展，改變了聚丙烯生產(chǎn)工藝的使用排名，威脅著多晶硅工藝的地位。在未來的聚丙烯生產(chǎn)中，氣相法可能會進(jìn)一步增加。液相本體聚合：其實(shí)質(zhì)是液態(tài)丙烯的本體聚合。該方法的特點(diǎn)是在液態(tài)丙烯中加入催化劑，丙烯分子以催化劑為中心聚合生成聚丙烯。催化劑與液態(tài)丙烯接觸的時間越長，聚丙烯的粒徑越飽滿，聚丙烯的質(zhì)量越高。反應(yīng)過程中的反應(yīng)熱從夾套冷卻水中排出。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)裝置少，操作方便，首廠建設(shè)成本低，經(jīng)濟(jì)效益高；幾乎不產(chǎn)生三廢，處理方便；其缺點(diǎn)是能耗高，但在廠家和技術(shù)人員的共同努力下，其能耗應(yīng)該逐步降低。本體法與氣相法相結(jié)合：本生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)是在氣態(tài)丙烯中加入催化劑，氣態(tài)丙烯分子自行聚合，剩余不參與反應(yīng)的丙烯可回收利用，反應(yīng)過程中的聚合熱隨著丙烯的汽化而分散。生產(chǎn)效率高，丙烯利用率高。氣相本體聚合反應(yīng)溫度波動不大，方便操控，可用電腦系統(tǒng)自動控制。該設(shè)備生產(chǎn)能力強(qiáng)，傳熱穩(wěn)定。然而，它消耗了大量的能量，需要大量的動力來進(jìn)行丙烯循環(huán)；不利于達(dá)到節(jié)能的目的，對技術(shù)人員要求高。Polisher工藝：該生產(chǎn)工藝大致可分為以下生產(chǎn)步驟：主催化劑和輔助催化劑的制備、聚合、粉末分離、干燥、單體循環(huán)、粉末儲存、造粒和包裝。在生產(chǎn)過程中，所有原料加入環(huán)管反應(yīng)器后，采用環(huán)管反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，設(shè)備采用自動監(jiān)控。在生產(chǎn)過程中，采用金屬探測器進(jìn)行檢測，選出不合格品，合格品送倉庫儲存。這個過程是迄今為止使用最多的一個。穩(wěn)定性好，產(chǎn)品質(zhì)量高，自動化操作，適用范圍廣。世界上大多數(shù)聚丙烯都是用這種方法生產(chǎn)的，具有良好的聲譽(yù)。Hypo工藝：該生產(chǎn)工藝大致可分為以下生產(chǎn)步驟：原料制取、催化劑制取、反應(yīng)聚合、將產(chǎn)物分離干燥、造粒、檢驗(yàn)、包裝。該工藝是一步聚合工藝，綜合了各種工藝的優(yōu)點(diǎn)。反應(yīng)過程中的反應(yīng)熱由蒸發(fā)冷凝回流系統(tǒng)排出。液態(tài)丙烯進(jìn)入反應(yīng)器后溫度升高，蒸發(fā)成氣體。反應(yīng)過程中使用的氣體可以回收利用。反應(yīng)器還具有閃蒸功能，反應(yīng)器全過程無污垢，清潔環(huán)保，無需清洗。通過篩板選擇聚合物后，進(jìn)入擠出過程。安裝自動稱重系統(tǒng)。造粒后裝袋。對包裝好的球團(tuán)進(jìn)行檢測，選出不合格產(chǎn)品。符合標(biāo)準(zhǔn)的袋子用托盤裝上，送到倉庫集中存放。介紹了hypo-l法聚丙烯生產(chǎn)中選用的高活性催化劑。該工藝簡單、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，可促進(jìn)非造粒工藝的研究。漿態(tài)法：稀釋劑聚合是第一個用于制備聚丙烯的方法。淤漿法生產(chǎn)的聚丙烯為淤漿法，即在反應(yīng)罐中同時加入催化劑和丙烯。操作簡單，聚合條件易于控制，反應(yīng)生成的聚丙烯懸浮，易于取出。聚合后的漿料經(jīng)分離、干燥、脫水、造粒、檢測、碼垛儲存。由于制漿工藝過于復(fù)雜，技術(shù)要求高，經(jīng)濟(jì)性低，適用范圍小，逐漸被淘汰。氣相法：這種方法的特點(diǎn)是丙烯在氣體環(huán)境中聚合。上世紀(jì)60年代，首次開展了氣相法生產(chǎn)聚丙烯的研究與開發(fā)。目前，氣相法被廣泛應(yīng)用。In-novene工藝：該工藝生產(chǎn)設(shè)備上選擇和安裝的反應(yīng)器與以往不同。這種獨(dú)特的反應(yīng)器可以提高聚丙烯的剛性和抗沖擊性，所生產(chǎn)的聚丙烯產(chǎn)品在建筑行業(yè)具有良好的發(fā)展前景。其中一個反應(yīng)器的生產(chǎn)函數(shù)與四個串聯(lián)的返混反應(yīng)器的生產(chǎn)函數(shù)相同。因此，該聚合工藝操作簡單，易于自動化，中間產(chǎn)物少，節(jié)能，產(chǎn)品收率高；在聚合過程中，在第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器的連接處安裝了氣鎖系統(tǒng)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。Nonviolent工藝：該工藝在生產(chǎn)過程中采用獨(dú)特的反應(yīng)器，使固體丙烯和氣態(tài)丙烯之間的催化劑充分混合，氣態(tài)丙烯被回收利用，以散發(fā)反應(yīng)熱。工藝流程包括原料制備、催化劑制備、聚合、干燥、檢測、裝袋、檢驗(yàn)和保存。該工藝可生產(chǎn)各種聚丙烯產(chǎn)品，但比其他工藝需要更多的設(shè)備和場地，需要更多的人力監(jiān)督和更多的維護(hù)人員?？紤]到各種因素，決定采用多晶硅工藝進(jìn)行聚合。Polisher工藝是巴塞爾公司開發(fā)和研究的。是目前最完善、應(yīng)用最廣泛的聚丙烯生產(chǎn)工藝。由于采用了高效、高選擇性催化劑和多晶硅工藝，使裝置的生產(chǎn)效率得到了很大的提高，多晶硅工藝逐漸成為應(yīng)用最廣泛、最流行的生產(chǎn)工藝。第四章聚丙烯工藝流程節(jié)能措施目前我國的聚丙烯生產(chǎn)企業(yè)中，常用的聚丙烯催化劑為Ziegler-Natta催化劑，這種催化劑是由三乙基鋁與四氯化鈦組成的一種具有良好定向聚合作用的催化劑，Ziegler-Natta催化劑分為主催化劑、助催化劑和給電子體三個部分，在新型催化劑技術(shù)的研發(fā)上，主要從給電子體技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新。內(nèi)給電子技術(shù)是聚丙烯催化劑新技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域的重點(diǎn)研究方向，內(nèi)給電子技術(shù)的程序是在制作和準(zhǔn)備應(yīng)用固體催化劑時，在催化劑內(nèi)加入內(nèi)給電子體，通過內(nèi)給電子體的加入激發(fā)催化劑的性能，通過這樣的方式提升催化劑的聚合作用，這是內(nèi)給電子技術(shù)最重要的應(yīng)用；在內(nèi)給電子技術(shù)的應(yīng)用過程中，還需要對內(nèi)給電子體的電子效應(yīng)和空間位阻進(jìn)行調(diào)節(jié)，提高催化劑的活性，從而達(dá)到在最大范圍內(nèi)提高催化劑性能，加強(qiáng)聚合效果的目的。目前常用的內(nèi)給電子體以鄰苯二甲酸酯為原料，其在Ziegler-Natta催化劑中的應(yīng)用，可以有效提升聚丙烯催化劑的活性，優(yōu)化了傳統(tǒng)催化劑技術(shù)的弊端。但由于這種物質(zhì)具有一定的毒性，因此對該物質(zhì)替代材料的研發(fā)是目前內(nèi)給電子技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域的核心問題，目前已經(jīng)有一些公司研發(fā)出了非鄰苯二甲酸酯類的新型內(nèi)給電子體，可以利用新材料和新催化技術(shù)對內(nèi)給電子技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，從而生產(chǎn)出環(huán)保、無毒無味的新型內(nèi)給電子體。外給電子技術(shù)也是聚丙烯催化中的重要技術(shù)手段，該技術(shù)是在制作聚丙烯的過程中，將外給電子體與主催化劑、助催化劑一同加入，外給電子技術(shù)在Ziegler-Natta催化劑中的主要作用就是可以提高聚丙烯的等規(guī)度，從而達(dá)到在共同反應(yīng)中提高聚丙烯催化劑的催化作用的目的。外給電子技術(shù)在Ziegler-Natta催化劑中的應(yīng)用可以影響催化系統(tǒng)的聚合能力，還可以干擾催化劑的氫調(diào)敏感性，通過刺激催化劑聚合能力的提升使得聚丙烯的等規(guī)度不斷提高，增加聚丙烯材料的力學(xué)性能，獲得性狀更為穩(wěn)定、更加結(jié)實(shí)耐用的聚丙烯材料。Spherizone工藝技術(shù)所采用的主反應(yīng)器是單一區(qū)循環(huán)反應(yīng)器，其與氣相共聚反應(yīng)器相配合，使得聚丙烯在反應(yīng)中實(shí)現(xiàn)相互連接的效果，提升聚丙烯生產(chǎn)加工的聚合反應(yīng)；而多區(qū)循環(huán)反應(yīng)器又可以分為上升段和下降段兩部分的反應(yīng)區(qū)，聚丙烯粒子在上下兩個反應(yīng)區(qū)內(nèi)進(jìn)行不斷的循環(huán)，上升段反應(yīng)區(qū)中的聚丙烯粒子通過不斷循環(huán)的體系進(jìn)行快速流動，直接進(jìn)入下降段反應(yīng)區(qū)頂端位置的旋風(fēng)分離器，通過旋風(fēng)分離器的作用將反應(yīng)中的氣體和固體分離，同時下降段反應(yīng)區(qū)內(nèi)在設(shè)計(jì)了阻隔區(qū)域，通過阻隔區(qū)完成了上升段和下降段反應(yīng)區(qū)不同的反應(yīng)，阻隔區(qū)將氣體和聚合粒子進(jìn)行分離后，聚合粒子不斷向下運(yùn)動，直至下沉段最底部后再進(jìn)行上升，從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)。Unipol工藝技術(shù)是聚丙烯生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的重要里程碑，它的出現(xiàn)代表了聚丙烯生產(chǎn)加工技術(shù)的重大創(chuàng)新，具有重要的研究和利用價值。Unipol工藝技術(shù)與以往的聚丙烯生產(chǎn)工藝相比具有很大的優(yōu)勢，工作過程簡單，使用方法更靈活，成本更低，生產(chǎn)過程安全、無毒、有效。丙烯聚合物、無規(guī)共聚物和抗沖共聚物產(chǎn)品覆蓋面廣，大大提高了聚丙烯產(chǎn)品生產(chǎn)加工的效率和規(guī)模，降低了投資成本，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。聚丙烯加工，該工藝比重低，無需大量備料，操作安全，降低聚丙烯生產(chǎn)加工過程中設(shè)備超壓的安全風(fēng)險。用于聚丙烯生產(chǎn)過程中，不會產(chǎn)生大量的液體和氣體廢物，因此生產(chǎn)過程更加環(huán)保，減少環(huán)境污染，達(dá)到綠色、環(huán)保、安全、健康的生產(chǎn)要求。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與人民生活水平的不斷提升，聚丙烯催化劑與高性能聚丙烯產(chǎn)品的應(yīng)用將會越來越廣泛。在未來一段時間內(nèi)，我國仍將致力于聚丙烯催化劑與高性能產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)，順應(yīng)我國可持續(xù)發(fā)展與節(jié)能減排的戰(zhàn)略方針，不斷提升該項(xiàng)技術(shù)與產(chǎn)品的研發(fā)力度，以更新的技術(shù)，更加節(jié)能環(huán)保的產(chǎn)品形式，更加簡化的操作與更低的成本，帶動聚丙烯生產(chǎn)加工企業(yè)的快速發(fā)展。

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