工艺说明书

方
聚丙烯
75
3000
267
8.01
聚合釜丙烯回收
15
600
（53.4）
（1.602）
闪蒸釜丙烯回收
5.5
220
（19.58）
（0.5874）
损失
4.5
180
16.02
0.4806
合计
100
4000
356
10.68
表观丙烯用量10.68×104t/a,扣除直接回收丙烯1.602×104t/a，压缩回收丙烯0.5874×104t/a，实耗原料丙烯为8.4906×104t/a，实得聚丙烯 8.01×104t/a。
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1.概述
1.1.设计依据
1)《宝塔石化集团宁东技术改造可研报告及技术改造合同》。
2)宝塔石化集团六厂提供的基础资料。
3)有关会议纪要。
1.2.装置概况
本工程采用我国自主开发的成熟可靠的间歇式液相本体法聚合工艺，使用高效催化剂，新建一套8×104聚丙烯装置。自动控制方式采用天津市奥邦科技发展有限公司与天津市集散自动化研究所合作开发的，专用于间歇PP装置的工艺控制软件包智能控制系统：SDT-2000DCS智能控制系统。装置主要包括以下几部分：丙烯精制、丙烯聚合和丙烯气回收。丙烯进料采用批量控制，升温、聚合为程序控制。
5
氯含量
≯100mg/kg
6
拉伸屈服强度
≮31.5MPa
3. 装置物料平衡
3.1 聚丙烯部分物料平衡
表3.1-2物料平衡表（年开工7200h）
名称
收率(m％)
流 量
（kg/釜）
（kg/釜）
流 量
（吨/日）
流量
（×104吨/年）
入
方
丙烯
100
4000
356
10.68
合计
100
4000
356
10.68
出
因生产方法不同，产品质量标准亦不同，本设计中选用级别较低的。
表2.3-1 固碱规格
指标名称
指标
隔膜法
苛化法
级别
二级
二级
氢氧化钠%≥
95
96
碳酸钠%≤
1.8
2.5
氯化钠%≤
3.3
1.5
三氧化二铁%≤
0.02
0.01
2.3.2COS水解剂
表2.3-2水解剂规格
指标名称
质量指标
型号
T503
外观
白色无定形块状物
2.1.2氢气（外购钢瓶）
指 标 名 称
质 量 指 标
氢气，％（体积）＞
99.99
氧，ppm（体积）＜
10
硫化氢，ppm（体积）＜
5
一氧化碳＋二氧化碳，ppm（体积）＜
10
水，ppm（体积）＜
5
2.1.3粗氮
指标名称
质量指标
氮气，％（体积）＞
99.9
氧气，％（体积）＜
0.1
2.1.4精氮
指标名称
质量指标
1）表2.2-1 产品牌号：
序
号
DQ催化剂
牌号
催化剂
粒度分布
D(50),um
聚丙烯细粉含量，
<80目
催化活性
KgPP/gcat
等规度
%
所使用的
聚丙烯工艺
1
N-Ⅰ
16～22
1.8
50
98
釜式连续法
2
N-Ⅱ
12～16
1.8
50
96易调
环管连续法
3
N-Ⅲ
16～22
1.8
50
95～96易调
间歇本体法
4
N-Ⅳ
指标名称
质量指标
指标名称
质量指标
形状
球形
孔率
3.2～3.3 A0（10-8㎝）
粒度
Φ4～6㎜
比表面
800㎡/g
堆密度
0.82 g/㎝3
孔容
0.128ml/g
吸水率
≥0.21 g/ g
PH值
8～9
耐磨强度
〉95%
2.4产品聚丙烯树脂粉料的规格
聚丙烯树脂分子式：（C3H6）n，粉料为白色粉末，无结块，合格品允许有微黄色。聚丙烯树脂无毒，密度为0.90 g/ml～0.91 g/ml，是通用塑料中最轻的一种。聚丙烯树脂具有优良的机械性能和耐热性能，使用温度范围-30℃～140℃。同时具有优良的电绝缘性能和化学稳定性，几乎不吸水，与绝大多数化学品接触不发生作用。与发烟硫酸、发烟硝酸、铬酸溶液、卤素、苯、四氯化碳、氯仿等接触有腐蚀作用。
质量指标
DDS：（C6H5）2Si(OCH3)2
>99 %（体）
密度
1.06～1.10g/ml
DDS为无色透明或淡黄色液体，溶于有机溶剂，不溶于水，潮湿空气下水解释放出甲醇。
2.3丙烯精制剂
2.3.1 固碱
固碱，即固体氢氧化钠，无色透明结晶体，有块状、片状、棒状或粒状，熔点318.4℃，密度2.13g/㎝3,强碱性，易溶于水，且放出大量的热，吸水后溶成粘稠状液体，腐蚀性极强，能破坏纤维及有机组织。储存于干燥通风处 ，远离有机物、引火物，铁桶包装。
本装置产品聚丙烯树脂粉料（高效cat）符合《间歇液相本体法聚丙烯树脂粉料》（中国石油化工总公司企业标准）（Q/SHC001-1998）标准。
表2.4-1聚丙烯树脂粉料的规格
序号
指标名称
技术标准
1
等规度
≮94%
2
熔融流动指数（可调）
2～19g/10min
3
灰份
≯350mg/kg
4
堆积比重
0.4～0.5g/cm3
烷基化合物
无
密度ຫໍສະໝຸດ Baidu
0.836g/ml
沸点
194℃
闪点、自然点
<52.5℃
2.2.3助催化剂（给电子体DDS）
给电子体DDS是二苯基二甲氧基硅烷，分子式（C6H5）2Si(OCH3)2,为保证纯度必须在惰性气保护下运输。产品应在干燥、清洁、通风的室内储存，避免阳光直射。
表2.2-2 DDS的规格
指标名称
4.2丙烯聚合部分
精丙烯经质量流量计准确计量后，分三次加入丙烯聚合釜（R101A/1-8、R101B/1-8）中（经同一流量计不能两釜同时投料）。在催化剂、活化剂、给电子体DDS的存在下，加入定量氢气，氢气由钢瓶经减压到2.5MPa后，经氢气干燥器进入氢气缓冲罐(V206)缓冲后进入聚合釜（R101A/1-8、R101B/1-8）中。然后开始升温，用90℃热水循环升温，当聚合釜温度上升到65℃时，聚合反应开始，此时，将热水升温切换为循环水降温，保持反应温度为75±2℃，反应压力为3.5MPa左右，使反应顺利进行。注意釜压和釜温的变化，当反应出现干锅现象，可以认为反应结束，此时开始该釜的丙烯一次回收工作，回收路线是聚合釜（R101A/1-8、R101B/1-8）——丙烯冷凝器（E101A、B）.回收丙烯经过滤器过滤，再经丙烯冷凝器（E101A、B）冷凝后流至精丙稀罐（V201、V202）中循环使用。
4)空压站及变压吸附制氮装置作为预留，不在本次设计范围以内，拟由全区系统供给。
5)装置共用新厂区的循环水厂，不在本次设计范围以内，拟由全区系统供给。
与装置配套的变压器室、控制室、化验室、办公室等设施集中布置在综合楼内。
装置配套其他公用工程依托新厂区设施或向社会外购。
1.3.装置工艺技术特点
1)生产方法采用国内自行开发的成熟可靠的间歇式液相小本体法聚合工艺，使用高效催化剂，投资省、见效快、综合效益好。
粒度
3～6㎜
堆比重
0.95g/㎝3
磨耗损失
≤3%
比表面积
211㎡/ g
AL2O3含量
81%
81%
烧失量
14%
2.3.3氧化锌脱硫剂
表2.3-3 氧化锌脱硫剂规格
指标名称
质量指标
型号
T307
外观
白色柱状颗粒物
粒度
Φ5×5～10㎜
强度
>0.5MPa(测压)
堆比重
1.15 g/㎝3
活性组分
主要成份ZnO及少量MgO、MnO
2)丙烯聚合部分
选用12m3聚合釜，10 m3闪蒸釜，一对一操作，使用高效催化剂。建设规模为年产8万吨聚丙烯树脂粉料，聚丙烯树脂粉料成品按自动包装设计，不设造粒设施。
3)丙烯气回收部分
丙烯气回收部分新建一座2500m3气柜代替回收气罐V301A、B，其他配套丙烯气压缩机等设施新建。丙烯气柜回收的是聚合部分闪蒸釜闪蒸释放的低压丙烯气体，年回收丙烯气约5874吨。
堆密度
1.1±0.1g/㎝3
活性组份：金属锰
附：BH型脱氧剂
表2.3-6(2) BH型脱氧剂规格
指标名称
质量指标
指标名称
质量指标
型号
BH
测压强度
70～80%
外观、形状
黑色、圆柱形
比表面
≥1.0MPa
堆密度
1.1～1.6g/㎝3
主要孔分布
60～110A0
粒度
4×5㎜
活性组分
Ni
2.3.73A0分子筛
表2.3-73A0分子筛规格
氮气，％（体积）＞
99.99
氧，ppm（体积）＜
5
水，ppm（体积）＜
5
2.1.5固碱
指标名称
质量指标
固碱，％（质量）＞
98
2.2 催化剂、化学品的规格
2.2.1 固体催化剂的规格
N型催化剂是由中石化北京化工研究院开发的新一代聚丙烯高效催化剂，已取得中、美、日以及欧洲等多国专利，广泛应用于丙烯釜式连续、环管连续、气相连续、及间歇本体等聚合工艺。N型催化剂现有4个牌号。
2.1原材料的主要技术规格
2.1.1聚合级丙烯指标（丙烯精制后要求达到的指标）
指 标 名 称
质 量 指 标
丙烯，％（体积）≥
99.5
烷烃，％（体积）≤
0.45
乙烯ppm（体积）≤
10
甲基乙炔＋丙二烯ppm（体积）≤
5
氧，ppm（体积）≤
5
一氧化碳，ppm（体积）≤
0.5
二氧化碳，ppm（体积）≤
5
氢，ppm（重量）≤
2.3.5脱砷剂
表2.3-5脱砷剂规格
指标名称
质量指标
外观、形状
黑色带光泽、圆柱体
堆密度
1.4～1.6g/㎝3
粒径
Φ5×4.5～5.5㎜
主要化学成份：氧化铜+氧化锌
70～80%
水
≤3%
2.3.6PPP型高效脱氧剂
表2.3-6(1) PPP型高效脱氧剂规格
指标名称
质量指标
型号
PPP
外观、形状
棕黑色、球状
2.2.2 活化剂
是国内市场上易于买到的100%浓度的三乙基铝：Al(C2H5)3,为无色透明液体，遇水爆炸，在空气中能自然，120℃左右开始分解，200℃时完全分解，由于分解可使压力升高而爆炸。
表2.2-2 活化剂的规格
指标名称
质量指标
三乙基铝：Al(C2H5)3
>99.5%（体）
Cl
<1%（体）
聚合反应所需热水是用装置外送入的凝结水和0.8MPa蒸汽在热水罐（V108）中直接混合加热产生的约90℃左右的热水，经热水泵（P101A、B、C）送入聚合釜夹套中循环使用。
2.3.4活性氧化铝
活性氧化铝，白色或微红色棒状物，密度3.5～3.9 g/㎝3，比表面积200～400㎡/g,储存于干燥通风库房，严防受潮。
表2.3-4 活性氧化铝规格
指标名称
质量指标
吸湿量（20℃RH100%）
>20%
视密度
650～800 g/㎝3
测压强
18×105Pa
氧化钠
<0.3%
粒径
Φ5㎜
2)装置设计在工艺流程、控制方案、设备选型、材料选择等方面采用先进、成熟、可靠、经济实用的技术。
3)自动控制方式采用专用于间歇聚丙烯装置的DCS智能控制系统。
2.原料及产品性质
本装置聚合原料是气体分馏装置生产的纯度≥99.5（mol%）的高浓度粗丙烯，并经过各精制填料塔吸附脱除了丙烯中微量的酸性物质、水分、硫、砷和氧等杂质，达到聚合级精丙烯。
8～12
1.8
50
96易调
淤浆法工艺
2） 物性数据：
外观：土灰黄色、有时有浅紫色的细颗粒物；
组成：钛、镁、氯、酯及少量挥发份等；
粒径及粒度分布，催化剂平均粒径可在8～30μm范围内根据需要控制，粒径分布窄。
N型催化剂在氮气保护下密封保存在碳钢镀锌圆筒内，保持内压0.04MP。在运输过程中，应轻搬轻放，不撞击、不开盖、不接触空气及水。产品应在干燥、清洁、通风的环境下室内储存，避免阳光直射。
5
COS，ppm（重量）≤
0.1
总硫，ppm（重量）≤
1
指 标 名 称
质 量 指 标
乙炔，ppm（体积）≤
1
丁二烯，ppm（体积）≤
1
丁烯，ppm（体积）≤
1
氯（以HCL计），ppm（体积）≤
1
醇（以甲醇计），ppm（重量）≤
1
水，ppm（重量）≤
2.5
精制条件
温度：常温
压力：1.8～2.3MPa（表压）
1)丙烯精制部分
丙烯精制部分处理丙烯的能力为10.68×104t/a。自气体分馏装置或丙烯储罐来的粗丙烯由管道输送进本装置，经固碱干燥塔、水解塔、脱硫塔、氧化铝干燥塔、脱砷塔、脱氧塔及分子筛干燥塔脱除丙烯中微量的酸性物质、水分、硫、砷和氧等杂质，精制后的丙烯与聚合釜高压回收的丙烯一起贮存在精丙烯罐，供聚合用。丙烯精制各塔在正常生产时可实现一路串联或切换操作。为了安全，氧化铝干燥塔、脱氧塔及分子筛干燥塔在再生时必须先用盲板隔断、置换合格后，一个塔一个塔再生；固碱干燥塔只补充耗去的碱，不再生；水解塔、脱硫塔、脱砷塔精制剂不再生，失效后更新。
4.工艺流程简述
4.1 丙烯精制部分
粗丙烯原料由气体分馏装置或丙烯罐区用泵送入精制系统，经计量后进入固碱干燥塔（C201A、B）,脱除微量的酸性物质和水分，再经水解塔（C202），脱硫塔（C203），氧化铝干燥塔（C204A、B）脱除硫和水，然后进入脱氧塔（C206A、B）脱除微量的氧气，进入脱砷塔（C207）脱除微量的砷，最后进入分子筛干燥塔（C205A、B）进一步脱除丙烯中的杂质，精制后的丙烯与聚合釜高压回收的丙烯一起贮存在精丙烯罐（V201、V202）,由丙烯输送泵（P201A、B、C）送入丙烯聚合部分。丙烯精制各塔在正常生产时实现一路串联，对装可再生精制剂的塔可采用一塔投运，一塔再生，切换操作。