聚丙烯课程设计任务书

高分子专业课程设计

设计题目:10万吨/年聚丙烯液相本体法聚合釜工艺设计

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2014年12月23日~2015年1月9日

目录

第一章绪论

1.1聚丙烯(PP)的性能

1.2聚丙烯(PP)的用途

第二章丙烯聚合工艺流程叙述

第三章工艺计算

聚合釜物料、热料衡算和循环冷却水流量的计算；聚合釜容积和外形

尺寸的计算；聚合釜搅拌器的设计和电机的选择；聚合釜传热计算、夹套

和冷却管的设计。

附录1：聚合釜设计参数汇总表

附录2：工艺流程图

聚合釜工艺参数

丙烯、热水、水进入聚合釜的温度为25℃、75℃、25℃；丙烯、热水、水进入聚合釜的温度为70℃、55℃、39℃；丙烯利用热水加热至50℃，利

/丙烯（重量比）120×10-6；三氯用反应热加热至74℃。丙烯纯度97%，H

2

化钛/丙烯（重量比）50×10-6，AI/Ti=10：三氯化钛纯度80%；投料系数

/丙烯（重量比）120×10-6；三氯70%；高压回收釜压1MPa丙烯纯度97%，H

2

化钛/丙烯（重量比）40×10-6，AI/Ti=15：三氯化钛纯度80%；投料系数70%；高压回收釜压1MPa 低压回收釜压0.8MPa；液相丙烯密度0.5 g/cm2 ，聚丙烯的堆积密度0.47g/cm2 ，聚丙烯的真实密度0.91g/cm2；低压回收釜压0.8MPa；液相丙烯密度0.5 g/cm2 ，聚丙烯的堆积密度0.47g/cm2 ，聚丙烯的真实密度0.91g/cm2。

第一章绪论

高速增长的消费市场，催生聚丙烯工业投资热潮。预计2008年前后，中国聚丙烯工业将进入新一轮投资高峰期，届时将有近600万吨／年产能陆续投产，其中65%分属中石化和中石油两大集团。而中石油这套世界级装置的建成，揭开了中国建设聚丙烯大型装置的序幕，预计在未来几年中，更大规模的装置将不断列入建设计划。

1.1 聚丙烯(PP)的性能

聚丙烯之所以能在工业化生产之后迅速地成为广泛的通用塑料，原因之一是它的性能优良，因而可以不断扩大应用范围。甚至于在某些方面还可以和聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯相竞争，因为聚丙烯在外观、化学性能、物理性能、加工性能、改性性能之间有良好的平衡。

（1）聚丙烯的外观

聚丙烯树脂为本色、圆柱状颗粒，颗粒光洁，粒子的尺寸在任意方向上为2mm～5mm，无机械杂质。粉料为本白色粉末，无结块，合格品允许有微黄色。

（2）聚丙烯的化学性能

PP的化学稳定性优异，对大多数酸、碱、盐、氧化剂都显惰性。例如在100℃的浓磷酸、盐酸、40%硫酸及其它们的盐类溶液中都是稳定的，只有少数强氧化剂如发烟硫酸等才可能使其出现变化。PP是非极性化合物，对极性溶剂十分稳定，如醇、酚、醛、酮和大多数羧酸都不会使其溶胀，但在部分非极性有机溶剂中容易溶解或溶胀。

（3）聚丙烯的物理性能

密度：PP是所有合成树脂中密度最小的，仅为0.90~0.91g/cm3，是PVC 密度的60%左右。这意味着用同样重量的原料可以生产出数量更多同体积的产品。

表面硬度：PP的表面硬度在五类通用塑料中属低等，仅比PE好一些。当结晶度较高时，硬度也相应增加一些，但仍不及PVC、PS、ABS等。

机械性能：PP的强度和刚性都比低压PE好，它活动铰链，能承受70000000次以上的折叠弯曲，没有损坏痕迹；但其缺口特别敏感。

热性能： PP有良好的耐热性，熔点为164~170℃，耐100℃以上的温度煮沸消毒，没有外力下，温度即使到150℃也不变形，在低负荷下亦可在110℃连续使用。

电性能： PP是一种非常优良的电绝缘体，不吸水，不受空气潮湿影响，击穿电压也高。是一种缓慢燃烧的材料。

（4）聚丙烯的加工性能

PP属于结晶型聚合物，不到一定温度其颗粒不会熔融，不像PE或PVC 那样在加热过程中随着温度提高而软化。一旦达到某一温度，PP颗粒迅速融化，在几度范围内就可全部转化为熔融状态。PP的熔体粘度比较低，因此成型加工流动性良好，特别是当熔体流动速率较高时熔体粘度更小，适合于大型薄壁制品注塑成型，例如洗衣机内桶。PP在离开口模后，如果是在空气中缓慢冷却，就会生成较大的晶粒，制品透明度低。

至此，我们可以看出PP的加工性能是由它的物理性能决定的。PP的物理性能是判断其可加工性的重要指标。有什么样的物理性能决定了PP有什么样的加工性能。同时，PP加工性能的好坏也直接影响到制品的物理性能、使用性能。因此，物理性能与加工性能之间是互助互制的关系。

（5）聚丙烯的改性性能

随着工艺的改进和新型催化剂（尤其是茂金属催化剂）的开发，市场上出现了全新的PP品种。与传统PP相比，它们在抗冲击、刚性、透明性、光泽、阻隔性能等方面的优势，不仅在传统PP应用领域发挥作用，而且也向其他应用领域渗透。目前，PP新产品的开发主要包括高熔体强度、高透明、高结晶度、高流动PP等。

1.2 聚丙烯(PP)的用途

PP主要用于生产编织制品、注塑制品、薄膜和纤维。

编织制品是PP的第一大消费领域, 由于聚丙烯的来源丰富、价格低廉、故编织制品广泛采用聚丙烯作为主要原料，主要用于粮食、化肥、水泥的包装,其次是糖、盐、蔬菜及其它工业包装。今后编织制品一方面将向大型、

重型化包装袋发展,即向集装袋方向发展,另一方面将向低重、低纤度包装袋发展。各种功能性编织袋如耐高温、抗静电、耐老化等编织袋的需求也将有一定的发展。

注塑制品是PP的第二大消费领域,由于PP其优良的耐热性、力学性能、成本低和良好的环境适应性等优点而倍受人们的青睐，主要用于硬包装(容器、周转箱、托盘、瓶盖等)、消费用品(厨具、家具、花盆、旅行箱等)、汽车配件(汽车内饰、保险杠、蓄电池等)及医疗制品(注射器、工具箱、料盆等),在这些应用中PP将替代传统材料如木材、玻璃和金属等。由于PP密度很低,加上具有良好的力学性能和加工性能,使它非常适宜于那些考虑成

本和自重的大排量汽车使用。

薄膜是PP的第三大消费领域,包括双向拉伸PP等。双向拉伸PP由于具有防潮、力学强度高、尺寸稳定性好、质轻、无毒、无臭、印刷性能良好等优点而被广泛应用于印制、涂布、香烟及食品包装袋、真空镀铝、电容器等方面。PP薄膜具有良好的光学透明性和低潮湿转移性,所以主要用途有快餐食品包装、压敏带背衬和标签带等。PP薄膜的市场包括形形色色的小商品领域,如皱缩膜包装、细软物品包装、摄影和绘画用品包装、电容器和电子工业用薄膜、一次性使用尿布扎带和搭扣等。

纤维是PP的第四大消费领域, PP纤维是所有合成纤维总相对密度最小的品种，因此它质量最轻，单位重量的纤维能覆盖的面积最大。而且其强度与合成纤维中高强度品种涤纶、锦纶相近，但在湿态时强度不变化，这一点优于锦纶。此外，PP纤维同其它合成纤维一样，不易发霉、腐烂，不怕虫蛀。PP纤维主要用于地毯（包括地毯底布和绒面）、装饰布、土工布、无纺布、各种绳索、条带、渔网、建筑增强材料、包装材料等。其中PP纤维无纺布由于其在婴儿尿布、妇女卫生巾的大量应用而引人注目。PP纤维还可与多种纤维混纺制成不同类型的混纺织物，经过针织加工制成外衣、运动衣等。由PP纤维中空纤维制成的絮被，质轻、保暖、弹性良好。

此外,在医疗及卫生材料方面的消费增长也很快。PP产品分为均聚级、无规共聚级、中抗冲共聚级和高抗冲共聚级等若干等级。均聚PP可挤出成型管材、管件、电线/电缆,而无规共聚PP主要用于层压纸、密封剂和粘合剂。