气相聚丙烯装置工艺介绍(精品)

工艺流程简图
装置单元组成与工艺流程 气相法聚丙烯装置由催化剂进料单元，第一聚合反应单元， 反应器粉料输送单元，第二聚合反应单元，粉料脱活 及干燥单元，丙烯回收单元，挤压造粒单元，500单元 粒料掺合及贮存单元，原料精制单元，公用工程单元 等10个单元构成。定的比例加入到第一聚 合单元，进行聚合反应，同时进行改性剂的稀释，矿 物油的进料以及废催化剂的中和。 （2）第一聚合反应单元 卧式搅拌床反应器在一定的温度和压力下，以丙烯为主要 原料，以氢气为分子量调节剂，在催化剂体系的作用 下，经气相反应聚合生成聚丙烯粉料。
（3）反应器粉料输送单元 两套气锁系统把第一反应器产生的粉料输送到第二反应器，并夹 带的气体分离后返回第一聚合反应单元，同时还能隔离两个反应 器系统之间的循环气物流。 （4）第二聚合反应单元 其设置及控制方法基本与第一聚合反应单元相同，目的是提高催 化剂的利用效率，同时利用第二聚合反应单元与第一聚合反应单 元的串联特点，加入乙烯，生产抗冲共聚物。 （5）粉料脱活和干燥单元 粉料中的气体与粉料分离，将粉料中的残余催化剂水解脱除活性， 同时带走挥发组份。并将脱活及干燥后的聚丙烯粉料输送到造粒 单元。 （6）丙烯回收系统单元 尾气中的氮气与丙烯气等的混合气通过选择性高分子膜进行分离， 氮气可以回收再度用于粉料的脱活与干燥，丙烯气体则回收到裂 解装置再利用。

硅烷的类型和分子式 – DIBDMS （二甲氧基二异丁基规烷） 生产均聚物和无轨共聚物 CH3O CH2CH(CH3)2
Si
CH3O CH2CH(CH3)2
M.W. = 204.4
– DIPDMS （二甲氧基二异丙基规烷）

生产抗冲共聚物 CH(CH3)2 Si M.W. = 176.3 CH(CH3)2
3.沉降器顶部压缩机、尾气压缩机
气锁器系统出料后粉料夹带大量气相丙烯， 这些气相丙烯通过沉降器顶部压缩机压缩后冷凝回 收利用，此压缩机设计单台操作，如果发生故障， 气锁器系统无法运行，第二反应器进行停车，单反 应器维持生产。 尾气压缩机将第二反应器出料过程中粉料夹 带的气相丙烯压缩后冷凝回收，如果发生故障，整 个聚合单元必须全线停车。
粒料包装粒料储存 单元
E-206 D-201 沉降器 G-201 气锁器
E-256 新鲜丙烯 乙烯 D-251
G-251 催化剂泵
R-201
M
M
R-251 氢气
氢气 N2/O2产率控制系统
C-201 c-251 F-412 M-301 P-301 P-401 M-304 粒料去掺和、包装
P-304 造粒机系统 C-303
主催化剂装在 220 升的可回收罐（压力贮罐） 中）。每一桶催化剂大约含有35kg的催化剂，浓度大 约为 30wt%，催化剂用氮气保护，如果与空气中的水、 氧接触会失活，贮存于矿物油中。这种浓度下，混合 物呈一种浆液状态，一旦在矿物油中形成悬浮液，催 化剂沉降就很缓慢，处理也非常容易。另外，在聚合 物的生产中，矿物油相对而言加入量很小，它留在产 品中，并不影响聚合物的性能。
（7）挤压造粒单元 干燥后的聚丙烯粉料中加入稳定剂等各种添加剂，以改善产 品的物化性能，并混炼机加工成合格形状粒料。 （8）粒料掺合和贮存单元 将粒料送至掺合料仓，进行粒料的掺合，改善每批产品物性 的均匀程度，并将掺合合格的粒料输送到包装车间料仓。 （9）原料精制单元 原料丙烯进行脱硫、脱砷、脱氧和脱水处理后输送至各个用 户，同时，提供聚合反应抑制剂和原料丙烯。 （10）公用工程单元 蒸汽、氮气、仪表风、工厂风、盐水、循环水、工艺水的引 入，蒸汽冷凝液进行回收处理，进行火炬气的收集与排放。
4.粉料输送风机 聚合单元生产的粉料，经过氮气和蒸汽混 合气体脱除剩余活性后，经过粉料输送压缩机由 脱气仓输送至挤压造粒单元，粉料输送风机发生 故障后，聚合单元生产的粉料无法输送至造粒单 元，挤压造粒单元只能停车待料，聚合单元粉料 脱气仓可以维持三个小时的粉料缓冲量，如果长 时间不能恢复，聚合单元必须停车。
CH3O CH3O
硅烷的作用:
1.
2. 3. 4.
硅烷包围在活性催化剂周围，使得丙烯分子只能 从一个方向插入，生成长链，形成等规聚丙烯 ; 毒化可生成无规物的催化剂活性中心; 降低催化剂衰变速率，延长聚合持续时间; 如果反应中没有硅烷，就会产生粘性粉料 （>20wt％无规物)。
硅烷和烷基铝的输送形式：
重点部位
从装置的平稳生产和安全角度考虑，聚丙 烯装置共有液体丙烯储罐、第一反应器顶部 分离器、第二反应器顶部分离器、第一反应 器、第二反应器等五个危险部位。其中液体 丙烯储罐储存来自界区的液体丙烯、第一反 应器顶部分离器、第二反应器顶部分离器分 别储存两个反应器的原料丙烯和循环丙烯， 这三个储罐如果发生泄漏或者火灾，将产生 巨大危害。在第一反应器、第二反应器中存 在大量粉料和气相丙烯，反应器是在高压条 件下操作，聚合反应是剧烈的放热反应，一 旦反应器失控，会发生严重的安全事故。
6.重要阀门 气相法聚丙烯装置自动化程度非常高，装置大 量使用调节阀和电磁阀，这些阀门工作状态对生产 的影响非常大，温度、压力调节阀直接决定生产的 平稳控制；每个气锁器系统由十几个电磁阀组成， 通过程序控制电磁阀来完成粉料的输送，其中的部 分阀门发生故障后，输送系统无法运行；出料管线 上的电磁阀发生故障后，粉料无法从反应器排出； 粉料输送旋转阀和粒料输送旋转阀故障后，分别会 造成聚合单元和造粒单元的停车。
1.循环气压缩机 气相法聚丙烯装置在两个反应器都有循环气压缩 机，循环气通过位于反应器底部的9个循环气喷嘴 向反应器通入循环气，循环气中加入氢气控制产品 MFR，来保持反应器床层的悬浮程度，循环气压缩 机出现故障停止，反应器失去循环气，只能短时间 维持生产，必须立即启动备台，如果备台不能启动， 装置只能进行停工处理。
脱粉 活料 后
氢乙丙 气烯烯
原料精制单元
液体过氧 化物系统
助剂
造粒单元
粒 料
装置主要包括两个卧式搅拌床气相反应器，三种催化剂加入 第一反应器，原料丙烯加入两个反应器，乙烯和氢气根据牌 号不同加入第一反应器和第二反应器。聚合反应之后，粉料 在袋滤器中与气体分离，在脱气仓中干燥并脱除活性，进入 挤压造粒系统，加入稳定剂，进行混炼和造粒，成型的粒料 被送去掺合，进行均化处理后送至贮罐包装。
催化剂进料单元
催化剂体系简介 催化剂体系的作用 催化剂系统的进料 催化剂的性质 不同改性剂的性质 催化剂对物性影响 催化剂的串级原理

设备位号 A-101 A-104 A-109 G-101 A/B G-102 A/B G-103 A/B G-106 G-107 G-108 G-109 D-101 D-103 A/B D-104 D-105 D-106 D-107 D-108 D-109
新建20万吨/年气相聚丙烯装置 工艺介绍
工艺流程总体介绍
装置简介
装置组成单元
重点设备
催化剂 进料系统
改助 性催 剂化 剂 主 催 化 剂
工艺流程示意图
回 收 丙 烯
丙烯回收 单元尾
气
第一聚合 反应单元
PP粉料反应器粉料 输送单元
PP粉料 第二聚合 反应单元
氢乙丙 气烯烯
PP粉料 粉料脱活 及干燥单元
5.挤压造粒机组 挤压造粒机组把聚合单元经过脱气脱活、脱挥 发份处理的粉料加入助剂进行稳定，然后熔融、过滤， 造成粒料。挤压造粒机组主要由混炼机、齿轮泵、切 粒机、震动筛、干燥器和辅助系统构成，聚丙烯粉料 和助剂在混炼机中充分混炼、熔融和均化，熔融聚丙 烯经齿轮泵增压，熔融聚丙烯经过切粒机进入切粒室， 旋转的切刀将聚丙烯切成小颗粒。聚丙烯颗粒经过脱 水、干燥、筛分后输送至包装单元，挤压造粒机组是 聚丙烯装置的最后一道工序，也是最重要的工序之一， 如果挤压造粒机组发生故障，无法生产聚丙烯粒料， 只能生产聚丙烯粉料。
每台催化剂泵都配有各自的冲洗管线，可以通过现场 阀门的开关进行不同的组合，切换主催化剂的喷嘴和 冲洗管线。
催化剂自A泵 F1006 催化剂自B泵 F1007 备用丙烯冲洗 D3
备用丙烯冲洗 D2
催化剂丙烯冲洗的作用：
1. 防止固体沉降和快速输送到催化剂到反应器; 2. 有助于催化剂良好的喷洒状态，更好地分散 催化剂; 3. 推荐值为450kg/hr; 4. 在催化剂引入管线前就应建立丙烯冲洗； 5. 如果喷嘴没有使用，仍用少量冲洗（备用冲 洗），防止催化剂喷嘴堵塞； 6. 催化剂泵停后仍需冲洗几分钟；
催化剂组分
气相法聚丙烯工艺采用的Amoco CD高效催化剂（HAC） 体系由下述组分组成：

主催化剂：Amoco CD 催化剂 助催化剂：三乙基铝（TEAL） 改性剂：二异丁基二甲氧基硅烷（DIBDMS）或二异丙 基二甲氧基硅烷（DIPDMS）：
Amoco CD催化剂包括TiCl4和载于MgCl2之上的二正 丁基酞酸酯（DNBP），DNBP作为一种内部立体定向 控制改性剂加入催化剂。
三乙基铝（TEAL）作为助催化剂使用，在没有TEAL 的情况下聚合反应将不能发生。除了作为助催化剂， TEAL还起到净化剂的作用，对于单体、矿物油和所 有其它原料，TEAL还用于脱除其中痕量的催化剂抑 制剂。
DIBDMS和DIPDMS是作为外部改性剂使用，其 能够为催化剂颗粒中的内部改性剂提供附加 的立体定向控制，在没有DIBDMS或DIPDMS的 情况下，聚合反应将生成过量的无规组份， 硅烷的另一个有利作用是抑制催化剂的衰减， 使反应可以持续更长的时间。 在生产均聚物（HP）和无规共聚物（RCP） 时使用的外部改性剂是DIBDMS，生产抗冲共 聚物（ICP）时使用的外部改性剂是DIPDMS， DIPDMS能生成具有较高韧性的抗冲共聚材料。
主催化剂在使用前的要求： • 催化剂在加入催化剂储罐之前必须充 分均匀状态，如果温度高于15℃，转动 催化剂罐6小时。 •如果温度低于4℃，加热到15℃以上， 并保证放置48小时，然后转动6小时。