丙烯液相本体聚合反应体系的物性计算方法
液相本体法生产聚丙烯
2
液相本体法工艺流程
精制
H2 催化剂 活化剂
粗丙烯→干燥塔→脱氧塔→分子筛干塔→脱水脱氧→精丙烯→聚合釜→
N2
空气
丙烯回收
闪蒸去活→有机气体置换→催化剂脱活→PP粉料→混炼→挤出造粒→混批
抽真空
尾气回收
→包装→入库
润滑剂 稳定剂
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原料及工艺参数
• 粗丙烯 • 催化剂:三氯化钛(固体粉末) • 分子量调节剂:氢气 • 活化剂:二乙基氯化铝(液相) • 其他:N2、空气 • 聚合温度:75℃ • 聚合釜压力:3.5MPa
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气相本体聚合反应器内容易形成 局部热点导致聚合物结块,从而 导致装臵停车,连续运行周期比 不上环管装臵
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淤浆聚合法工艺流程
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淤浆聚合法工艺参数
1.常规催化剂淤浆法
聚合条件:用溶液做催化剂,催化剂悬浮于反应介质中,丙 烯聚合生成的聚丙烯颗粒分散于反应介质中呈淤泥状。将丙 烯和催化剂加入到几个串联的反应器中。反应釜为附搅拌装 置的釜式压力反应器,容积10~30m³,最大者100m³。催化剂在 反应釜内的停留时间约1.3~3h。在50~80℃、1~2MPaG下进行 聚合。
精制:脱除丙烯中含有的水、硫、 氧、砷、CO、CO2 闪蒸:除去聚丙烯粉料中的挥发性 物质,并降低粉料的温度 回收:丙烯在一定的温度下对应一 定的蒸汽压,常温时,将气相丙烯 压缩到2.0MPa,冷却至32℃以下气 相丙烯变为液相丙烯,而在这一温 度下,N2不能液化,气液分离后得 到液相丙烯
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• 2.高效催化剂淤浆法 • 聚合条件:采用超高活性的高效催化剂。
液相本体法生产聚丙烯资料
聚合物和催化剂残渣,可以得到高质量的产品
缺点
反应气体需要气化、冷凝后才能 循环回反应器 反应器内的高压液态烃类物料容 量大,有潜在的危险性
省去了常规催化剂淤浆法中的脱灰、稀释剂、 和甲醇的回收等工序,无规物也大大减少,流 产品需脱催化剂残渣、无规物 淤浆聚合 程大大简化。
采用高效催化剂的气相聚合工艺,不需要脱除 催化剂残渣和无规物。 气相本体 由于是气相本聚合,生产过程中也不需闪蒸 分离或离心干燥。
淤浆聚合法工艺流程
淤浆聚合法工艺参数
1.常规催化剂淤浆法
聚合条件:用溶液做催化剂,催化剂悬浮于反应介质中,丙 烯聚合生成的聚丙烯颗粒分散于反应介质中呈淤泥状。将丙 烯和催化剂加入到几个串联的反应器中。反应釜为附搅拌装 置的釜式压力反应器,容积10~30m³,最大者100m³。催化剂在 反应釜内的停留时间约1.3~3h。在50~80℃、1~2MPaG下进行 聚合。
液相本体法生产聚丙烯
液相本体法工艺流程
精制
H2 催化剂 活化剂
粗丙烯→干燥塔→脱氧塔→分子筛干塔→脱水脱氧→精丙烯→聚合釜→
N2
空气
丙烯回收
闪蒸去活→有机气体置换→催化剂脱活→PP粉料→混炼→挤出造粒→混批
抽真空
尾气回收
→包装→入库
润滑剂 稳定剂
原料及工艺参数
• 粗丙烯 • 催化剂:三氯化钛(固体粉
末) • 分子量调节剂:氢气 • 活化剂:二乙基氯化铝(液
相) • 其他:N2、空气 • 聚合温度:75℃ • 聚合釜压力:3.5MPa
精制:脱除丙烯中含有的水、硫、 氧、砷、CO、CO2 闪蒸:除去聚丙烯粉料中的挥发性 物质,并降低粉料的温度 回收:丙烯在一定的温度下对应一 定的蒸汽压,常温时,将气相丙烯 压缩到2.0MPa,冷却至32℃以下气 相丙烯变为液相丙烯,而在这一温 度下,N2不能液化,气液分离后得 到液相丙烯
丙烯聚合反应的方程式
丙烯聚合反应引言丙烯聚合反应是一种重要的化学反应,用于制备聚丙烯。
聚丙烯是一种常见的塑料材料,具有广泛的应用领域,如包装材料、纤维、管道等。
本文将详细介绍丙烯聚合反应的方程式、反应机理、催化剂和影响因素等内容。
反应方程式丙烯聚合反应的化学方程式如下:nCH2=CH-CH3 → (-CH2-CH(CH3)-)n在这个反应中,n表示重复单元的数量,(-CH2-CH(CH3)-)表示重复单元。
反应机理丙烯聚合反应是一种链增长型聚合反应。
它主要分为以下几个步骤:1.起始步骤:在催化剂存在下,丙烯分子中的双键被打开,生成自由基。
这个自由基可以来自催化剂或者其他起始物质。
2.传递步骤:自由基与另一个丙烯分子发生反应,将自己的自由基转移给该分子。
3.分支步骤:自由基与其他物质发生反应,引发出分支链的生成。
4.终止步骤:自由基与其他物质发生反应,导致聚合链的终止。
整个聚合过程中,起始步骤和传递步骤是主要的反应步骤。
分支步骤和终止步骤对于聚合链的长度和分子量有重要影响。
催化剂丙烯聚合反应中常用的催化剂包括过渡金属配合物、锂化合物等。
其中,最常用的催化剂是Ziegler-Natta催化剂和Phillips催化剂。
Ziegler-Natta催化剂是一类由过渡金属配合物和铝烷组成的复合物。
它可以在低温下高效催化丙烯聚合反应,并控制聚合产物的结构和分子量。
这种催化剂具有高活性、高选择性和长寿命等优点。
Phillips催化剂是一类由钛氯化物和铝烷组成的复合物。
它可以在高温下进行丙烯聚合反应,并产生高分子量的聚丙烯。
这种催化剂具有较高的聚合速率和较长的催化寿命。
影响因素丙烯聚合反应的产率和聚合产物的性质受多种因素的影响,包括温度、催化剂浓度、起始物质浓度、溶剂选择等。
1.温度:温度是丙烯聚合反应中重要的控制因素。
较高的温度会提高聚合速率,但也可能导致副反应的发生。
较低的温度可以提高聚合产物的分子量。
2.催化剂浓度:催化剂浓度与聚合速率密切相关。
聚丙烯资料
聚丙烯生产技术知识与讲解资料一、工艺原理及工艺流程1、反应机理生产高效聚丙烯产品的装置是液相本体法聚丙烯装置,设计是采用高效催化剂为主催化剂,三乙基铝为活化剂,同时加入第三组分(二苯基二甲氧基硅烷简称DDS),氢气,加热增压反应生成的高效聚丙烯。
主催化剂与活化剂形成的络合物具有定向能力,能使丙烯分子上的甲基受催化剂作用而在一定方向主链上有规则排列得到坚韧的高结晶度的聚合物。
该反应属于配位阴离子反应,聚丙烯产品的等规度高低与所用催化剂有关,活化剂三乙基铝与主催化剂TiCl4/MgCl2·ED形成聚合活性中心,同时起到消除粉料中有害杂质的作用,加入DDS是为了在生产反应中提高聚丙烯的等规度。
2、丙烯聚合反应丙烯聚合反应可简单表示为:nC3H6 — ( CH2――CH)— n︱ CH33、影响聚合反应的因素1)原料杂质对聚合反应的影响水份的影响由于高效催化剂中TiCl4和活化剂Al(C2H5)3化学性质很活泼,能与水发生剧烈反应,当丙烯中H2O含量>20ppm时,反应时明显受到影响,当H2O>100ppm时,聚合反应基本不发生或清汤,但当H2O <20ppm以下时,聚丙烯等规度随水含量增加而略有提高。
这是因为H2O能抢先使催化剂中低定向能力的活性中心失活。
氧的影响氧对聚合反应的影响比水严重,特别是氧含量在20ppm以上时,随氧含量的增加,产品等规度下降明显。
硫的影响硫是丙烯中极有害的杂质,不论是无机硫还是有机硫对反应都是有危害的。
尤其是COS、CS2能使聚合反应链终止,使用高效催化剂,当S>10ppm以上时,反应明显受影响,催化剂活性下降,单釜产量降低,粉料中有小塑化块。
当硫含量达一定程度,造成堵釜无法正常生产。
催化剂加入量的影响每个反应釜加入的催化剂量,应视聚合釜的加料量及催化剂的活性而定,在其它条件不变时,催化剂加入量增多,则丙烯的转化率和聚丙烯的等规度有所提高,但随着催化剂量的增加,则催化剂得率相对降低。
219405448_高活性及高立体定向性丙烯聚合催化剂的合成与性能
研究与开发CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS合 成 树 脂 及 塑 料 , 2022, 39(5): 13DOI:10.19825/j.issn.1002-1396.2022.05.03*聚丙烯(PP )具有力学性能优良、加工性能和耐热性能好、化学性能稳定等特点,且原料价格低廉、来源丰富,被广泛应用于日常生活、包装、汽车、农业等领域。
自1957年工业化以来,PP已成为通用树脂中发展最快的品种之一[1-3]。
PP工业发展的关键在于催化剂及相应聚合工艺的发展,而催化剂则是PP发展的核心。
近些年,随着PP需求量的增长,我国的一些大型企业和研究院通过不断努力尝试已研制出性能良好的丙烯聚合催化高活性及高立体定向性丙烯聚合催化剂的合成与性能吴岩松1,高金龙2,丁 伟1,姜 涛2*(1. 东北石油大学 化学化工学院,黑龙江 大庆 163318;2. 天津科技大学 化工与材料学院,天津 300457)摘 要: 以MgCl 2、异辛醇为载体,9,9-双(羟基)甲基芴为内给电子体,苯酐为助析剂,在TiCl 4溶液中进行载钛反应,得到新型丙烯聚合催化剂,并研究了新型丙烯聚合催化剂与2种参比催化剂的元素含量、粒径及分布、催化剂形貌、聚合性能和氢调敏感性。
结果表明:苯酐在TiCl 4载钛过程中原位生成邻苯二甲酸二异辛酯,并与内给电子体复配使用,提高了催化剂活性及聚合物等规指数;3种催化剂的元素含量基本接近,新型丙烯聚合催化剂具有活性高、氢调敏感性好、得到的聚合物粒径分布更加集中且细粉含量更少的优点。
关键词: 丙烯聚合催化剂 颗粒形态 催化剂活性 氢调敏感性 等规指数中图分类号: TQ 325.1+4 文献标志码: B 文章编号: 1002-1396(2022)05-0013-04Synthesis and properties of high activity and stereotactic catalyst for polymerization of propyleneWu Yansong 1,Gao Jinlong 2,Ding Wei 1,Jiang Tao 2(1. School of Chemistry and Chemical Engineering ,Northeast Petroleum University ,Daqing 163318,China ;2. College of Chemical Engineering and Material Science ,Tianjin University of Science & Technology ,Tianjin 300457,China )Abstract : Isobutanol and MgCl 2 were used as carriers,9,9-bis (hydroxy )methyl fluorene as the internal electron donor,and phthalic anhydride as the co-precipitation agent,to carry out the titanium-loading reaction in TiCl 4 solution to obtain a new type of propylene polymerization catalyst. The element content,particle size and distribution,catalyst morphology,polymerization performance and hydrogen sensitivity of the new type of propylene polymerization catalyst and two reference catalysts were studied. The results show that phthalic anhydride in situ forms diisooctyl phthalate,which is used in combination with internal electron donor to improve catalyst activity and polymer isotacticity. The element content of three catalysts is basically similar,and the new propylene polymerization catalyst has the advantages of high catalytic activity,good hydrogen modulation sensitivity,particle size distribution of the obtained polymer more concentrated,and powder content less fine.Keywords : propylene polymerization catalyst; particle morphology; catalytic activity; hydrogen modulation sensitivity; isotacticity收稿日期: 2022-03-27;修回日期: 2022-06-26。
丙烯液相本体聚合反应体系的物性计算方法
2.1.2 氢气 氢气在聚合中的作用是链转移剂,其在反应相中的浓度准确性对聚合物分子量的模拟
USING THE PC-SAFT EQUATION OF STATE FOR PROPYLENE BULK POLYMERIZATION PROCESSES
FENG Lian-Fang1,LI Feng-Yong1,GU Xue-Ping1,TANG Zhi-Wu2 and LIU Bo2
(1 Zhejiang University, State Key Lab of Polymer Reaction Engineering, Hangzhou, 310027 2 Yangzi Petrochemical,Nanjing 210048)
引言
丙烯液相聚合过程以丙烯为单体,氢气为链转移剂,该体系中含有单体丙烯、链转移 剂氢气、聚合物聚丙烯以及微量催化剂。在工业液相丙烯聚合过程中,液相聚合釜的压力 大于 2.5Mpa,温度约为 70C,停留时间小于 1 小时,反应器采用半釜操作,聚合在液相丙 烯中进行,单体蒸发撤走聚合热。由于聚合物的存在对体系的平衡存在一定影响,而氢气 在液相中的浓度决定了聚丙烯聚合度的大小。如何得到液相丙烯中氢气的准确含量,是液 相丙烯聚合过程模拟的基础。
costas19991指出由于聚合物与小分子结构上的差别使含有聚合物的流体在相行为和热力学性质上面有所不同在中高压状态下状态方程模型能很好的处理含聚合物体系的相平衡和物性计算但是基于不同理论的状态方程模型有各自特定的范围
A010
丙烯液相本体聚合反应体系的物性计算方法
冯连芳* 黎逢泳 顾雪萍
(浙江大学 化学工程联合国家重点实验室聚合反应工程分室, 杭州, 310027)
2.1 纯组分参数确定
丙烯液相本体法聚合反应过程的优化控制
3 I 5 MP a耗 时 4 0 mi n左 右 , 是丙烯聚合反应 的关键阶段 , 直 接 影 响产 品的 质 量 , 也 是 控 制 过 程 的难 点 。 4 ) 恒 温恒 压 的 反应 维 持 阶段 。 当釜 温在 7 5 + 2  ̄、 釜 压 在3 . 5 士 0 . 1 MP a时 进 人 恒 温 恒 压 的反 应 维 持 阶 段 。 随 着 反 应 时 间 的延 长, 釜 内液 相丙 烯 逐 渐 减 少 , 聚丙 烯 颗 粒 随之 增 加 。 当液 相 丙 烯 基本 消失 , 釜 内 主要 是 聚 丙 烯 固体 颗 粒 和 未 反 应 的 气 相 丙 烯 时 , 釜压 下 降 , 反应 结 束 。此 阶 段 一 般持 续 ( 4 - 6 ) h , 其 过 程 直 接影 响
阶段 时 间短 、 反 应 升 温 阶段 控 制精 度 高 、 恒 温 恒压 阶段 超 调 小 , 达到设计要求。
关键词 : 聚合反应 , 优化控制 , 模 糊 控 制
Ab s t r a c t
Ai mi n g a t t he f e a t u r e s o f i n t er mi t t en t l i qui d—ph as e bu l k p ol y me r i z at i o n r e a ct i o n o f pr op y l e ne , e. g. , n on l i ne a r , t i me v a r yi ng an d pur e t i me d el a y. Ba s ed 0 n J X一3 0 0) ( DCS, t h e c on t r o l s t r a t e gy t h a t i s c o mp os e d o f PI D an d f uz z y c on t r ol i s gi v en. Th e f u z z y c on t r ol s t r a t e gy i n t h e h ea t i n g p h as e i s a l s o i n t r od uc e d i n de t ai i l n t hi s p ap er Th e r es u l t o f op er a t i on s h o ws t h a t t h e s t r a t e gy of f er s s h or t t i me i n P r e h ea t i n g ph a s e, h i gh c on t r o l a c cu r a c y i n h e at i n g ph a s e, a n d s mal o l v er s h o ot i n g i n c o ns t a n t
Spheripol本体法丙烯聚合过程研究
摘 要 通过对 Shro本体法聚丙烯生产工艺的分析,指出表征树脂质量的性能指标 ,进而分析各 pepl i
种操作变 量对 于树 脂性能指标 的影 响。
关 键 词 聚丙烯 性能指标 操作变量
聚丙 烯 ( P P )是重要 的热塑 料材料 之一 , 是重要的化工产品和化工原料。 自18 9 0年以来 , 世界聚丙烯 的消耗 以每年 9 5 .%的速度增长 ,使 得聚丙烯成为增长速度最快的热塑性树脂- 。生 1 J 产聚丙烯的工艺方法主要有溶剂法、溶液法 、液 相本体法和气相法 。溶剂聚合法和溶液聚合法都 是较早实 现工业化 的方 法 ,但溶 剂法生产 过程 长 ,需要进行溶剂 回收 , 操作复杂 ,能耗、物耗
图 1 S hr o工 艺 流 程 p e pl i
该工艺采用两种类型的聚合反应器 ,在第一 阶段采 用环管反 应器进行 聚合反应 ,生产 均聚 物 ,第二 阶段则 采用 流化床反应 器 ,生产共 聚 物。为减少环管中的反应剧烈程度 ,催化剂和丙
烯单体在预聚反应器中先进行预聚合反应 ,然后 进入环管反应器 。均聚反应在两个串联的环管反 应 器 中进行 ,催 化 剂淤 浆 与液态 丙烯 和氢 气 一 起 进到第一环管反应器 ,在催化剂颗粒上发生基元 反应。在液体丙烯单体 中形成的聚合物与作为稀 释剂的液体丙烯一起形成聚合物淤浆在反应器环 管 中循环 ,其中一部分从反应器环管基部连续排 出。从第一反应器 出来的淤浆和添加 的丙烯一起 进入第 二环管反应 器进一 步聚合。生 产共 聚物 时,则需将均聚物送到气相流化床反应器中并加 入 乙烯 、丙烯 和氢 气进 行 反应 。
Mg h上 的高效催化剂、三乙基铝 T A C E L和给电 子体 D N R,工艺流程简图见图 1 O O 。
聚丙烯工艺流程资料
间歇式液相本体法聚丙烯 工艺技术简介
2011年5月
绪论
液相本体法聚丙烯工艺
液相本体聚丙烯工艺
什么是液相本体法聚丙烯工艺? 是在反应体系中不加任何其他溶剂,将催化剂直接分散在液相丙 烯中,进行丙烯液相本体聚合反应。聚合物从液相丙烯中析出, 以细颗粒状悬浮在液相丙烯中,随着反应时间的增长,聚合物在 液相丙烯中的浓度增高,当丙烯转化率达到一定程度时,经闪蒸 回收来聚合的丙烯单体,即得到粉料聚丙烯产品,这是一种比较 简单和先进的聚丙烯工业生产法。
二、工艺原理及流程
聚丙烯生产工艺流程主要由精制系统、 聚合系统、闪蒸系统、丙烯回收系统、 循环水系统等几部分组成。
二、工艺原理及流程
聚丙烯工艺流程图
E101
R101
放空
P102 E301 真空压缩机
精 制 一
精 制 二
V201
V202
气 柜 C301
R102
V307
去罐区 放空
P201
丙烯至罐区来
1、精制系统
(2)丙烯脱硫 硫对聚合的影响很大,高效载体催化剂要求总硫含量 在1ppm以下。脱硫时,先采用三氧化二铝在微量水的 作用下将有机硫水解为无机硫,然后在脱硫剂的催化 作用下发生化学反应将无机硫脱去(固碱也有一定的脱 硫作用)。其水解反应式为:
Al2O3
COS+H2O
CO2+H2S
1、精制系统
〔Cat〕+--CH2─CH ( CH2─ CH )n R+H2 CH3 CH3 〔Cat〕+─--H+CH3─CH ( CH2─CH )n R CH3 CH3
2、聚合系统
总聚合反应式为:
TiCl4 Al(C2H5)3 H2 CMMS
间歇式液相本体法聚丙烯装置
间歇式液相本体法聚丙烯装置间歇式, 液相, 聚丙烯, 本体, 装置间歇式液相本体法聚丙烯装置间歇式液相本体法聚丙烯装置中压及负压回收技术探讨间歇式液相本体法(俗称小本体法)生产工艺是我国自行研制的一种聚丙烯生产方法,其特点是投资少,见效快,其缺点是能物耗较高。
但随着小本体厂家及相关技术人员的共同努力,其能物耗正逐年下降,从而大大提高了小本体聚丙烯产品在市场上的竞争力,使得整个行业呈现出一种欣欣向荣的状态。
在所有的技术中,因为丙烯消耗对成本的影响最大,所以降低丙烯消耗的技术也相对显得较为重要。
本文简要介绍其中的丙烯中压及负压回收技术。
现状现在的绝大多数装置所采用的丙烯回收路线为:聚合反应结束后,将未反应完的丙烯回收,回收丙烯经冷凝器冷凝为液体回收至丙烯回收罐重复利用,此过程称为高压回收,聚合釜内压力回收到与丙烯回收罐压力持平后,一般可进行到釜内压力达1.3Mpa左右(与冷凝器内冷却水温度有关,温度越低,此压力越低,但一般成本也越高)。
进行出料操作,进入尾气回收阶段,一般可以回收到闪蒸釜内压力至0.05Mpa左右(因气柜有背压)。
釜内剩余丙烯则用真空泵将之置换出闪蒸釜,反复充氮气抽真空至可燃物含量低于1.5%为止,以保证包装安全及控制产品挥发量。
气柜内丙烯则利用压缩机压缩后冷凝液化成液相丙烯。
这部分丙烯因出料过程中夹带了氮气,回收率受到了影响,并且因带水带氧等原因,丙烯质量差且不稳定,绝大部分厂家另行处理,少部分厂家进行回收后在聚合,但产品质量、生产过程都受到了很大的影响。
中压回收方案该方案工艺路线为:先单独建立一套中压丙烯回收系统,包括气相储罐(不采用湿式气柜以免将水带入丙烯内,增加后道处理压力)、控制系统、压缩机、冷凝系统、液相储罐、丙烯泵,另在聚合釜上配制与气相储罐相连的管线及阀门,其流程图如下:聚合釜气相罐控制系统压缩机原料罐丙烯泵储液罐冷凝器实际操作时,聚合釜先进行高压回收,直到釜内压力与丙烯回收罐内压力平衡时为止,接着停止高压回收,开始进行中压回收,一直进行到聚合釜内压力达到设定值。
纯丙烯酸酯聚合反应中的高聚物的分子量如何计算
纯丙烯酸酯聚合反应中的高聚物的分子量如何计算纯丙烯酸酯聚合反应是一种重要的化学反应,在合成高分子材料、涂料、胶黏剂、纤维等方面得到了广泛应用。
在此过程中,高聚物的分子量是关键性质之一。
但是,如何准确地计算高聚物的分子量却是一个复杂的问题。
本文将从分子量计算的理论基础、实验方法和影响因素等方面进行探讨,旨在为纯丙烯酸酯聚合反应中高聚物的分子量计算提供有益信息。
一、分子量计算的理论基础分子量是描述高聚物性质的重要物理量,通常使用聚合度来表示。
聚合度是由n个单体分子经过聚合反应形成的高聚物分子中单体分子的数量。
聚合度n可以使用离子色谱法、凝胶渗透色谱法(GPC)等手段来测定。
但是,聚合度并不能完全描述高聚物的性质,因为不同的高聚物在形态、结构等方面存在差异。
因此,需要借助分子量等更高级的物理量进行衡量。
在统计力学中,高聚物的平均分子量可以使用多重牛顿积分法来计算。
该方法由香农等人于1949年首次提出。
简单而言,即将高聚物分子中每个单体分子看作一条链,并计算每个链的平均长度,从而求得平均摩尔质量。
具体过程较为复杂,需要使用数学模型进行计算,其中涉及到分子大小、密度、排阻等物理参数。
二、实验方法以及相关问题实验方法是分子量计算的主要手段。
常见的实验方法包括GPC、粘度法、轻散射法等,其中GPC应用较为广泛。
GPC作为一种高效、准确、可重复性较好的分子量计算手段,其基本思想是将混合物溶于某一溶剂中,使高聚物能够在固定的填充柱中按照一定速率流过,然后通过检测高聚物流出柱后的相对浓度来计算分子量分布。
但是,GPC方法仍然存在一些问题,如不同品种、不同结构的高聚物的检测难度不同,需要使用不同类型的填料柱,而填料柱的选择也会影响分子量计算结果;溶剂选择也需要考虑高聚物和填料柱的特殊性质,如某些高聚物容易与某些溶剂形成聚合物,会影响分子量计算的准确性。
此外,在实验过程中还需要注意采样方式、样品浓度等因素对GPC结果的影响。
聚丙烯本体法—气相法组合工艺
聚丙烯本体法—气相法组合工艺聚丙烯是一种重要的合成树脂,在工业生产中有着广泛的应用。
而聚丙烯的制备过程中,聚丙烯本体法和气相法是两种常用的工艺方法。
本文将介绍聚丙烯本体法和气相法的原理及其组合工艺。
一、聚丙烯本体法聚丙烯本体法是指直接在液相中通过聚合反应得到聚丙烯的方法。
该方法主要包括以下几个步骤:1. 原料准备:将丙烯单体和催化剂等原料按照一定的配比准备好。
2. 反应器装载:将原料加入反应器中,同时加热至适当温度。
3. 聚合反应:在催化剂的作用下,丙烯单体发生聚合反应,形成聚丙烯。
4. 聚合物分离:将反应体系中的聚合物和副产物进行分离,得到纯净的聚丙烯。
聚丙烯本体法制备聚丙烯的优点是操作简单,生产成本较低,适用于大规模工业生产。
然而,该方法存在一些问题,如产物质量不稳定、分离困难等。
二、气相法气相法是指通过气相聚合反应制备聚丙烯的方法。
该方法主要包括以下几个步骤:1. 原料准备:将丙烯单体和催化剂等原料按照一定的配比准备好。
2. 反应器装载:将原料加入反应器中,并将反应器加热至适当温度。
3. 气相聚合:在催化剂的作用下,丙烯单体在气相中进行聚合反应,形成聚丙烯。
4. 聚合物分离:将反应体系中的聚合物和副产物进行分离,得到纯净的聚丙烯。
与聚丙烯本体法相比,气相法制备聚丙烯的优点是产物纯度高、分离简便。
然而,该方法也存在一些问题,如操作条件要求较高、生产成本较高等。
三、聚丙烯本体法—气相法组合工艺为了克服聚丙烯本体法和气相法各自的缺点,提高聚丙烯的产率和质量,研究人员将两种方法进行了组合,形成了聚丙烯本体法—气相法组合工艺。
该组合工艺主要包括以下几个步骤:1. 原料准备:将丙烯单体和催化剂等原料按照一定的配比准备好。
2. 反应器装载:将原料加入反应器中,并将反应器加热至适当温度。
3. 本体法聚合:在催化剂的作用下,丙烯单体在液相中进行聚合反应,形成部分聚丙烯。
4. 聚合物分离:将反应体系中的部分聚丙烯和副产物进行分离。
年产3万吨聚丙烯液相本体法聚合车间工艺设计分析解析
物料衡算⑴ 聚合时所用催化剂CS-2的用量计算催化剂CS-2外观褐色细颗粒,活性指标:> 20000Gpp/gTiCb,查R TCB/PP (质量)取值为(40~60ppm),即TiCI/PP < 50ppm 则由公式Wcat「、c3H6V K (R TCI3 ).0.8-500 12 0.8 50 10<0.8=330g上式中:Wcat 一催化剂的用量,kg;V聚合釜容积,m3;K—装料系数,0.75;匚此丙烯在30C时的密度,kg/m3;R TCI3—钛烯比,ppm;0.8—催化剂中TiCl3含量⑵聚合时活化剂的用量计算W A L =W)at 沁、AL R ALE C Ti ^-cat C AL=300 114 0.04 12/(134.5 0.98)= 124.543g上式中:W AL活化剂的用量,kg ;C Ti催化剂中TiCl3的含量,一般为80%的质量C AL—浓的活化剂中Al ( C2H5) 2CI含量,一般为98% ;J AL Al (C2H5) 2CI 的分子量,114;7at—TiCl3 的分子量,134.5; R ALE—活化剂与Ti之比,0.04。
因为活化剂为25g/100ml,所以应加三乙基铝:V AL =124.543/0.25 = 498.172ml⑶聚合时氢气用量计算H2在聚合过程中作分子量调节剂,产品熔融指数为M I =2.0~6.0g/10min,在这里取M i =3.8g/10min。
由加氢量与熔体流动速率关系知:IgM I =2.41g〔H2】2.3上式中:M|—熔体流动速率,g/10min ;[H 2] 液体丙烯中H的摩尔百分率。
代入数据得lg[H2]=(lg3.8 -2.3)/2.4一0.717[出]= 0.192=19.2%又由于[H 2】=n H2/ (n03 H6' n H2).n^ 二0.201kmol贝V V H2=0.201 22.^4.5024m3m H=门出2 = 0.402kg⑷聚合时第三组分DDS的用量密度f=1.070-1.080g/ml (25C),这里取片1.08,分子量为244.4。
聚丙烯合成公式
聚丙烯合成公式在当今社会,塑料制品已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分。
其中,聚丙烯作为一种重要的塑料材料,在各个领域都有广泛的应用。
聚丙烯的合成是一个复杂而精密的过程,通过合成公式可以清晰地揭示聚丙烯的化学结构和合成原理。
聚丙烯的合成过程主要是通过聚合反应实现的。
聚合反应是将单体分子经过一系列化学反应,逐步连接成高分子链的过程。
对于聚丙烯来说,其单体分子主要是丙烯。
聚合反应的基本原理是通过在适当的催化剂存在下,将丙烯分子上的双键发生开裂,然后连接在一起形成聚丙烯链。
聚合反应的表达式可以用以下简化的公式表示:CH2=CH-CH3 → -[CH2-CH(CH3)]n-在上述公式中,CH2=CH-CH3代表丙烯单体分子,中间的双键被打开形成自由基中间体,然后与其他丙烯分子发生连接,最终形成由n个重复单元组成的聚丙烯链。
在实际的聚丙烯合成过程中,通常需要添加催化剂来促进聚合反应的进行。
传统上采用的催化剂是金属类化合物,如氧化钛、氯化铝等。
这些催化剂在反应过程中起到引发聚合反应的作用,加速丙烯单体之间的结合,从而提高合成聚丙烯的效率和产率。
除了催化剂的作用外,温度和压力也是影响聚丙烯合成的重要因素。
适宜的温度和压力可以促进反应的进行,并控制聚丙烯链的长度和分子结构。
此外,溶剂的选择、反应时间等操作条件也会对聚丙烯的性能和产率产生影响。
聚丙烯作为一种重要的工业原料,在包装、建筑、医疗等领域具有广泛的应用前景。
随着科学技术的不断发展和进步,聚丙烯的合成方法也在不断优化和改进。
通过深入研究聚丙烯的合成公式和反应机理,可以更好地控制聚丙烯的物理化学性质,为其在不同领域的应用提供更好的支持和保障。
总之,聚丙烯的合成公式是揭示其分子结构和合成原理的重要工具,通过深入了解聚丙烯的合成机理,可以更好地应用和开发这种重要的塑料材料,促进塑料工业的持续发展和创新。
1。
环管式反应器中的丙烯聚合过程的介观尺度模拟论文
环管式反应器中的丙烯聚合过程的介观尺度模拟研究背景:工业上,通常可以采用搅拌釜、流化床或环管反应器(工艺)来生产聚丙烯(PP)产品。
其中,环管工艺具有结构简单、操作成本低和良好的散热效果的优点,目前已成为聚丙烯生产的主要工艺之一。
在我国,采用环管工艺的生产装置有十几套,约占聚丙烯总生产能力的35%。
然而,国内外对环管聚丙烯工艺的研究并不是很多,尤其在介观(颗粒)尺度上的模型研究就更少。
在环管反应器聚丙烯生产过程中,聚丙烯颗粒内部的丙烯浓度和温度分布直接影响聚丙烯的分子量分布和聚合反应速率,并影响反应器内的颗粒粒径分布;而聚丙烯颗粒粒径分布影响着反应器的气力输送、后处理工序生产成本和最终的聚丙烯物性,特别是对于环管反应器后连有流化床反应器的工艺有重要影响。
因此,有必要从介观(颗粒)尺度上对环管反应器进行研究,分析反应器内的聚丙烯颗粒内部的丙烯浓度、温度分布和颗粒增长情况,并对颗粒群的粒径分布情况进行研究,分析各种因素对颗粒粒径分布的影响。
国内聚丙烯工艺进展:中国陆续引进了先进的聚丙烯生产技术,而且还通过自身的努力来吸收和转化发展国内的聚丙烯生产技术和工艺。
上世纪80年代,中国石化上海公司聚丙烯工艺在综合国内和国外聚丙烯工艺优缺点深入研究,发展提出“丙烯液相本体聚合+卧式釜气象聚合”(SPG)这一创新的局和工艺路线。
辽河石化公司,又继承了中国石化上海工程有限公司工艺,经过多年的研究和发展,首次建成2×104t/a聚丙烯装置,经过三年的发展,改善,并成功的实现了连续化生产,弥补了我国在聚丙烯连续聚合工艺方面的空白。
在聚丙烯技术逐步国产化生产具有里程碑式意义。
Spheripol工艺是目前主要的聚丙烯生产工艺,在我国应用广泛。
该工艺的核心部分位环管反应器。
环管反应器一般由4根或6根带冷却水夹套的直筒和多段180°弯头闭环连接而成,安装在反应器内的轴流泵推动浆液作高速定向循环流动。
在正常操作状态下,反应器内的浆液的循环比(浆液的循环流量与出口流量之比)约为130,流速可达7~8m/s。
液相本体法生产聚丙烯
压力控制
聚合压力
液相本体法聚合压力通常在2-5MPa 之间,压力可以提高聚合反应速率和 聚合物分子量。
反应器压力控制
真空系统
在必要时使用真空系统,以降低残留 单体和溶剂的含量。
保持反应器内恒定的压力,有助于维 持稳定的聚合条件。
原料纯度与配比
02
聚丙烯具有优良的耐热性、耐化 学腐蚀性、电绝缘性和加工性能 ,且成本相对较低,因此在塑料 行业中占据重要地位。
液相本体法的定义和特点
液相本体法是一种聚丙烯生产工 艺,采用液态丙烯为原料,通过 催化剂作用在液相条件下进行聚
合反应。
液相本体法的特点包括:工艺流 程简单、投资少、操作简便、生 产灵活、对原料丙烯纯度要求低
副产物处理难度大
液相本体法生产聚丙烯过程中会产生一定量的副产物,处理难度较大, 可能影响产品质量和环保性能。
原料单一
该方法一般使用单一的丙烯原料,缺乏灵活性,难以适应市场需求的 变化。
05 液相本体法生产聚丙烯的 应用与前景
应用领域
包装材料
聚丙烯可用于生产食品包装袋 、饮料瓶、药品包装等,因其
良好的阻隔性能和耐热性。
单体纯度
确保丙烯单体的纯度,去除杂质和过氧化物,以提高 聚合产物的质量和性能。
溶剂选择
选择适当的溶剂,能够溶解单体和聚合物,同时不影 响聚合反应。
单体与溶剂配比
优化单体与溶剂的配比,以获得最佳的聚合效果和经 济性。
催化剂活性与用量
01
催化剂选择
选择高效、稳定的催化剂,能够 提高聚合反应速率和聚合物分子 量。
包装与储存
将制成的聚丙烯颗粒进行 包装和储存,以便于运输 和销售。
液相本体法制备聚丙烯的工艺条件和存在的问题
液相本体法制备聚丙烯的工艺条件和存在的问题摘要:介绍了液相本体法生产聚丙烯的工艺流程和特点。
在生产过程中,会存在着熔体质量流动速率不稳定、产品中细粉较多等问题。
因此,在生产过程中,可以使用一种合理的氢气计量方法,强化对设备的维护,从而降低氢气跑冒漏滴的情况,杜绝反应中前期回收造成的氢气损失。
实现对反应的平稳控制。
在生产过程中,通过对 Al/Ti比进行控制,保证聚合过程平稳,从而使生产出的产品熔体质量流动速率稳定性和产品中细粉等得到显著改善。
关键词:聚丙烯;熔体质量流动速率;粉末状当前,国内有很多用于生产聚丙烯产品的单位,其生产技术路线也存在差异。
根据工艺路线,可以将其分成两种类型,一种是连续式生产工艺,另一种是间歇式生产工艺。
在这篇文章中,将从炼油厂气体中分离出丙烯作为原材料,将丙烯间歇式液相本体法生产工艺作为研究对象,并指出了在生产过程中经常会遇到的两种问题,即熔体质量流动速率不稳定和产品细粉多。
间歇式液相本体法聚丙烯工艺是我国自主开发的一种聚丙烯生产方法,它具有流程简单,投资少,见效快,操作简单,产品牌号转换灵活,三废少等优势,所以,目前,国内有很多厂家还在使用这类生产工艺。
1.熔体质量流速的不稳定性作为聚丙烯产品质量的最重要的指标,熔体质量流动速率是指在温度230℃,负荷2.16 kg的情况下,每10分钟流出的质量。
在生产过程中,会受到仪表控制手段、计量数据误差、反应状态的变化、设备密封和换热情况等一系列复杂因素的影响,因此,生产同样牌号的聚丙烯,流动速率会有很大的差别,并且具有很差的稳定性。
利用氢气作为调整剂,在液相本构法制备聚丙烯的过程中,对其分子质量进行了调控,实现了产物的熔流速度的控制,并由此得到了不同牌号和不同用途的聚丙烯粉末;结果表明,在一定条件下,聚丙烯氢/聚丙烯比例越大,其聚合速率越快,其熔点也越高,而等规度则越小。
在当前的小体积法生产中,影响熔融产物得率的因素有:1.1加氢不准确计量目前,小型化工艺中,加氢计量多采用聚合釜压力差法,因受温度和测量仪误差等因素的影响,加氢计量不能准确控制。
丙烯液相本体聚合过程Polymers Plus建模与分析
丙烯液相本体聚合过程Polymers Plus建模与分析冯连芳;黎逢泳;顾雪萍;王嘉骏;汤志武;刘波【期刊名称】《石油化工》【年(卷),期】2005(034)003【摘要】依据聚合反应机理,采用ASPEN公司的Polymers Plus为软件平台,对Hypol工艺的丙烯液相本体聚合过程进行建模与流程模拟.聚合体系的物性以及相平衡采用含链扰动的统计流体理论(PC-SAFT)方法计算,参考文献值并结合工业装置的操作数据对丙烯聚合反应机理及其动力学参数进行修正.模拟分析表明,催化剂的氢活化速率常数、催化剂自失活速率常数以及链增长速率常数对单体转化率影响较大;氢气的链转移常数、活性中心向单体的链转移常数以及链增长速率常数对聚合度影响较大;催化体系的多活性中心导致相对分子质量分布加宽,对相对分子质量分布曲线进行解耦得到催化剂的活性位个数为6;反应器温度的变化不仅影响产量,同时也影响产品的相对分子质量.【总页数】5页(P237-241)【作者】冯连芳;黎逢泳;顾雪萍;王嘉骏;汤志武;刘波【作者单位】浙江大学,化学工程联合国家重点实验室聚合反应工程分室,浙江,杭州,310027;浙江大学,化学工程联合国家重点实验室聚合反应工程分室,浙江,杭州,310027;浙江大学,化学工程联合国家重点实验室聚合反应工程分室,浙江,杭州,310027;浙江大学,化学工程联合国家重点实验室聚合反应工程分室,浙江,杭州,310027;中国石化,扬子石化股份有限公司,江苏,南京,210048;中国石化,扬子石化股份有限公司,江苏,南京,210048【正文语种】中文【中图分类】TQ015【相关文献】1.液相本体法聚丙烯装置聚合过程控制方案的改进 [J], 尹冠宏2.工业丙烯液相本体聚合过程的稳态模拟 [J], 王炜;苏培林;罗正鸿3.小本体聚丙烯装置的丙烯液相常温精脱硫技术 [J], 彭振宇;王久文4.降低间歇式液相本体法聚丙烯装置丙烯消耗的技术探讨 [J], 李书晓5.本体法环管式丙烯聚合过程建模和MFR预报 [J], 蒋京波;徐用懋;范顺杰因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
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一般的,用于处理含聚合物的物性方法有 Sanchez-Lacombe、Soave-Redlich Kwong、 Statistical Associating Fluid Theory(SAFT)、Pertubed-Chain SAFT(PC-SAFT)等 方法。PC-SAFT 状态方程是 SAFT 的扩展,该两模型都基于流体扰动理论,认为流体的热力
(2001)
Enthalpy of Vaporization (J/kmol)
2.6x107 2.4x107 2.2x107 2.0x107 1.8x107 1.6x107 1.4x107 1.2x107 1.0x107 8.0x106 6.0x106
p=1atm Experimental data PC-SAFT(1) PC-SAFT(2) P-R Equation
Fig2 saturated pressure of propylene Data1:Data form 化学化工物性数据手册[4]; Data2:Data from NIST Chemistry WebBook (/cgi/cbook.cgi?ID=C115071&Units=SI)
USING THE PC-SAFT EQUATION OF STATE FOR PROPYLENE BULK POLYMERIZATION PROCESSES
FENG Lian-Fang1,LI Feng-Yong1,GU Xue-Ping1,TANG Zhi-Wu2 and LIU Bo2
(1 Zhejiang University, State Key Lab of Polymer Reaction Engineering, Hangzhou, 310027 2 Yangzi Petrochemical,Nanjing 210048)
Fig3 Comparison between experimental data and calculated data in saturated pressure
PC-SAFT(1):Parameters from regression PC-SAFT(2):Parameters from Joachim Gross (2001)
学性质为流体的基准项和扰动项的加和。扰动项中考虑了分子间的吸引力和排斥力。PC-
SAFT 方程中,将 SAFT 方程中球形分子的二阶扰动理论推广至链状分子,考虑了链段之间
小分子间的吸引力和排斥。PC-SAFT 方程认为引力项是一阶扰动和二阶扰动的和:
A pert = A1 + A2
(1)
RT RT RT
Temperature (K)
Fig6 Comparison between experimental data and calculated data in capacity of liquid
PC-SAFT(1):Parameters from regression PC-SAFT(2) : Parameters from Joachim Gross (2001)
Pressure (N/m2)
5x106 4x106 3x106
experimental data PC-SAFT(1) PC-SAFT(2) P-R Equation
2x106
1x106
0
180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 Temperature (K)
50 100 150 200 250 300 350 400
Temperature (K)
Fig5 Comparison between experimental data and
calculated data in enthalpy of vaporization PC-SAFT(1):Parameters from regression PC-SAFT(2) : Parameters from Joachim Gross (2001)
1 PC-SAFT 方法
热力学物性模型包括活度系数模型和状态方程模型两种。活度系数模型适用于非理想 体系,即极性分子和强氢键的组分,适用于低压系统(<20bar);而状态方程模型适用于 非极性体系,如烃类等,同时能处理中高压体系的热力学状态。Costas P. Bokis 等 (1999)[1] 指出由于聚合物与小分子结构上的差别,使含有聚合物的流体在相行为和热力 学性质上面有所不同,在中高压状态下,状态方程模型能很好的处理含聚合物体系的相平 衡和物性计算,但是基于不同理论的状态方程模型有各自特定的范围。
A010
丙烯液相本体聚合反应体系的物性计算方法
冯连芳* 黎逢泳 顾雪萍
(浙江大学 化学工程联合国家重点实验室聚合反应工程分室, 杭州, 310027)
汤志武 刘波
(中国石化扬子石化股份有限公司,南京 210048)
摘 要 丙烯液相本体聚合反应体系的组分包括丙烯、氢气、聚丙烯以及微量的催化剂。采用 PC-SAFT 物性方程对组分物性进行了研究。利用收集的组分的物性数据,采用 Aspen Plus 回归 得到了丙烯、氢气、聚丙烯纯组分的 PC-SAFT 方程参数,以及丙烯-氢气的二元组分交互参 数。结果表明,采用 PC-SAFT 方法计算丙烯、氢气物性的误差小于 Peng-Robinson 方程。该物 性计算方法能很好地计算丙烯液相本体聚合反应体系的物理性质及相平衡。
Gross 和 Sadowski (2001, 2002) [2,3]认为 PC-SAFT 比 SAFT 能更好的计算烯烃体系 以及聚合物/溶剂体系的汽液平衡;PC-SAFT 方法能很好的拟合组分的热容,尤其是高压下 含聚合物溶液的相平衡。因此,本文利用 PC-SAFT 方程对高压下含聚合物的丙烯液相聚合 过程的物性进行了计算,结果表明该物性方法对此体系有良好的适应性。
2 物性参数确定
纯组分采用 PC-SAFT 方法计算热力学性质的参数为链段数、链段直径 、能量参数, 对于混合物的热力学性质参数为二元交互参数。收集文献上的各组分的蒸汽压、液体摩尔 体积、相平衡数据等,采用 PC-SAFT 方程,拟合得到各组分的参数以及二元参数等,并与 文献值进行比较,确定丙烯、氢气、聚丙烯的纯组分参数及二元交互参数。
2.1.2 氢气 氢气在聚合中的作用是链转移剂,其在反应相中的浓度准确ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ对聚合物分子量的模拟
Abstract The perturbed-chain statistical associating fluid theory equation of state (PC-SAFT EOS) was applied to predict thermodynamic properties and phase equilibrium of propylene, hydrogen, and polypropylene in propylene bulk polymerization process. The above three purecomponent parameters and binary-interaction parameters were obtained by regressing according to literature data. PC-SAFT performed better than the Peng-Robinson EOS. A comparison with literature data showed that PC-SAFT did a very good job in describing the physical properties and phase equilibrium of the system.
2.1 纯组分参数确定
2.1.1 单体丙烯 在拟合 PC-SAFT 参数时需要饱和液体的摩尔体积(或饱和密度)的数据。收集文献
数据并进行比较,确定用于组分参数确定的数据。
Liquid density (kg/m3)
650
600
550
500
450
400
350
300
Data1
Data2
250
200 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380
其中 A 为 Helmholtz 自由能,A1、A2 组分的密度、分子尺寸等有关,可以通过纯组份
的物理性质得到。 在 PC-SAFT 状态方程模型中,每个组分有三个参数,链段数 m、链段直径 t、能量参
数 /KB。这些参数可通过组分的饱和蒸汽压和液体摩尔体积数据回归得到;对于二元交 互系数 kij 可通过两组份的相平衡数据得到。
Liquid Density of Propylene (kg/m3)
650
600
550
500
450
400
Experimental Data
350
PC-SAFT(1)
300
PC-SAFT(2) P-R Equation
250
180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380
回归得到丙烯的 PC-SAFT 三个参数:m、σ和 ε分别为 1.9926、205.26、3.5162。 丙烯物性的拟合结果见图 3~6。从图中可以看出,利用 PC-SAFT 方程回归得到的参 数计算丙烯的饱和蒸汽压、液体密度、蒸发焓以及丙烯液体的比热,与 NIST Webbook 的 物性数据能很好的吻合;采用 Joachim Gross(2001)得到的丙烯纯组分参数计算,在饱和 蒸汽压和丙烯液体密度和蒸发焓也能很好的拟合,但是对丙烯液体比热的拟合不尽人意, PR 方程也存在同样的问题。
Temperature T(K)