目录

前言

1、聚丙烯的物理性质

2、聚丙烯的化学性质

1、国外聚丙烯生产工艺发展史。

2、国内聚丙烯生产发展状况

第一章　设计的基础依据

1.1衡算原则

1.2.1能量守恒计算依据：∑Q_进=∑Q_出

1.2 设计原则

第二章　文献综述

2.1聚丙烯工业概述

2.2国内外聚丙烯的供求现状

2.2.1国外消费现状

2.2.2国外生产现状

2.2.3国内消费现状

2.2.4国内生产现状

表格 2　近几年我国PP的供需情况

2.3聚丙烯的分类

2.4聚丙烯生产工艺的研究进展

2.4.1溶液法工艺简介

2.4.2淤浆法工艺简介

2.4.3本体法工艺简介

2.4.4气相法工艺简介

2.4.5本体—气相法组合工艺简介

2.5生产工艺的选择

第三章　Spheripol工艺

3.1工艺特性介绍

3.1.1液相环管反应器

3.1.2气相密相流化床

3.1.3辅助工程系统

3.1.4Spheripol工艺的综合优势

3.2工艺过程

3.2.1原料精制及催化剂制备系统

3.2.2预聚合和液相反应系统

3.2.3闪蒸脱气

3.2.4气相共聚反应系统

3.2.5干燥挤压造粒系统

第四章　总体方案及工艺理论

4.1生产规模及产品要求

4.1.1生产规模

4.1.2产品牌号及指标

4.2反应机理

向烷基铝转移

4.3熔融指数（MI）对产品质量的控制

第五章　设计计算

5.1.1丙烯的物化性质

5.1.2原料规格^[16]

5.2物料衡算

5.2.1计算基准

5.2.2工艺衡算

5.2.3均聚物物料衡算图

5.2.4原料消耗定额

5.3能量衡算

5.3.1总体思路

5.3.2计算基准

5.3.3预聚合工序的能量衡算

5.3.4环管Ⅰ聚合工序衡算

5.3.5环管Ⅱ聚合工序衡算

5.3.6闪蒸体系衡算

5.3.7公用工程衡算

5.4设备选型

5.4.1设备选型基准

5.4.2环管反应器设计^[16]

5.4.3设备一览表

第六章　生产安全及环境保护

6.1安全要求

6.2环境保护

6.2.1三废治理

6.2.2噪声控制

第七章　总结与展望

7.1总结

7.2展望

致　　　　谢

前言

聚丙烯（Polypropylene，常缩写为PP）是丙烯（Proplylene，缩写为PR）单体聚合而形成的高分子聚合物，是一种通用合成树脂（或通用合成塑料）。

    聚丙烯的有关性质如下：

    1、聚丙烯的物理性质

①　可塑性

    PP是一种典型的热塑性塑料，它受热时易熔化，冷却时固化成型，且这一过程可以多次重复进行。由于这一特性，使聚丙烯加工成型十分方便，可以很容易用挤出、注塑、吹塑等方法直接加工成型。

②　耐热性

    PP熔点较高，为164～170℃（纯等规物熔点达176℃），软化点为150℃以上，是通用树脂中耐热性能最好的一种。

③　密度小

    PP相对密度为0.90～0.91，是所有树脂中最轻的。

④　良好的物理机械性能

    PP拉伸屈服强度一般可达30～38MPa，这也是通用合成树脂中最高的品种之一，它表面强度大，弹性较好，耐磨性良好。

⑤　介电性能优良

⑥　吸水性小

⑦　抗冲击强度较低

    这是PP的最大缺点，特别是在低温下其抗冲击强度急剧下降。但是可以通过共聚或共混攻性来改善它的耐低温冲击性能。

    2、聚丙烯的化学性质

    PP具有优良的化学稳定性，它与绝大多数化学品接触几乎不发生作用，其热化学稳定性也好，在100℃下，无机酸、碱、盐溶液除具有强氧化性者外，其余对PP几乎都无破坏作用。

    PP是非极性有机化合物，对极性有机溶剂都很稳定，醇类、酚类、醛类、酮类和大多数羧酸都不易使其发生溶胀。只有芳烃和氯代烃（如苯、四氯化碳、氯仿等）在80℃以下时对聚丙烯有溶解作用。

    由于聚丙烯结构中存在叔碳原子，因此易被氧化性介质侵蚀。PP在光、紫外线、热、氧存在的条件下会发生老化现象，使其变质，失去原有的性质。要是PP不老化是不可能的，只有通过添加抗氧剂、紫外线吸收剂、防老剂等来减缓PP的老化速度，改善其抗老化性能。

    下面简要为大家介绍一下国内外聚丙烯的生产发展状况。

    1、国外聚丙烯生产工艺发展史。

    1953年，德国Zigle（齐格勒）发明用TiCl₄金属烷基化合物作催化剂，以乙烯为原料进行聚合得到聚乙烯。

    1954年，意大利Natta (纳塔)教授在Zigle发明的催化剂基础上，发展了烯烃聚合催化剂，用具有定向能力的TiCl₃为催化剂，以丙烯为原料进行聚合，成功制得了高结晶性高立构规整性（等规）的聚丙烯^[2]，并创立了定向聚合理论。

    1957年，根据 Natta 教授的研究成果，意大利Montecatini(蒙特卡蒂尼)公司在Frara首建世界上第一套间歇式PP工业生产装置（6Kt/a）。同年，美国Hercules(大力神)公司也建成了一套9Kt /aPP装置^[3]。

        1958～1962年，德、美、法、日等国先后都实现了PP工业化生产。

    1964年，美国Dart（达特）公司的Rexall（雷克萨尔分公司）首用第一代催化剂及釜式反应器开创了液相本体法PP生产工艺。

    1969年，Bsaf（巴斯夫公司）开发了立式搅拌床气相聚合Novolen工艺。

    1971年，以Solvay（索尔维）公司开发的TiCl₃-R₂O（异戊醚）-TiCl₄-Al(C₂H₅)₂Cl络合型催化剂为典型代表的第二代催化剂（络合Ⅰ型催化剂）使液相本体法PP有了很大发展。

    70年代后，Phillips（菲利浦）石油公司首用环管式反应器实现了液相本体法PP生产工业化。

    1980年，美国Amoco（阿莫科）公司采用自己的高效催化剂，选用卧式搅拌床，开发了新的气相聚合工艺，并建成世界上最大的气相法PP生产装置（135kt/a）。

    1983年，美国UCC（联合碳化物）公司借鉴流化床聚乙烯工程放大生产经验，和成功开发超高活性PP催化剂(Shac)的Shell（壳牌）公司合作共同开发了“Unipol”PP气相流化床聚合工艺，于1985年在Texas（德克萨斯）建立了80kt/a装置，这是世界上第一个把高效催化剂与气相流化床相结合的新工艺。同年，意大利的Montecatini公司（即现在的蒙埃公司）也开发了“Spheripol”本体聚合新工艺，在意大利Brindise（希林迪西）建成投产80kt/aPP装置。该公司于1983年11月与美国Hercules公司合营，改称Himont（海蒙特）公司。Himont公司均聚反应采用液相法环管反应器，而嵌段共聚反应采用气相法密相流化床反应器^[8]。

    2、国内聚丙烯生产发展状况

    六十年代末，兰州化学工业公司石油化工厂从英国引进了采用Vickers-Zimmer（维克－吉玛）工艺技术及常规催化剂体系的5kt/a溶剂法PP生产装置。

1973年，北京燕山石化公司向阳化工厂利用国内研制的催化剂和溶剂法工艺，建成投产了一套5kt/a国产溶剂法PP生产装置。

    1979年，北京化工研究院等单位在络合Ⅰ型催化剂的基础上研制成活性定向能力更好的络合Ⅱ型催化剂即TiCl₃-R₂O(正丁醚)-Al(C₂H₅)₂Cl催化剂。络合Ⅱ型催化剂不但可以用于溶剂法聚丙烯工艺，而且由于它的高活性合高定向能力，也为用于液相本体法PP工艺打下了良好基础。

    1975年，辽宁瓦房店纺织厂与大连物化所协作，建立了一套300t/a(1.5m³)聚合釜间歇式液相本体PP中间试验装置。随后，江苏省丹阳化肥厂于1978年首先建成一套4m³聚合釜千吨液相本体法PP装置，同年试车成功，在我国首先实现了液相本体法PP生产工业化。

    国内液相本体法（习惯称之为小本体法）PP工艺是间歇式单釜操作工艺，该工艺以液相丙稀为原料，采用络合Ⅱ型三氯化钛为催化剂，以一氯二乙基铝为活化剂，以H₂为聚合物分子量调节剂。到1995年，全国已在约50个厂中建立近七十套国内液相本体法聚丙烯生产装置。

    80年代末，我国开始引进国外液相－气相组合式本体法聚丙烯工艺，使我国的聚丙烯生产技术达到了比较先进的水平。1989年扬子石化公司引进日本三井油化Hypol工艺建成140kt/aPP装置，1990年和1991年齐鲁石化公司和上海石化总厂先后采用Himont公司S-PP工艺建成70kt/aPP装置。其后，92－96年，抚顺石化公司乙烯化工厂，洛阳石化总厂，广州石化总厂，独山子乙烯工程，中原乙烯工程，茂名石化公司，大连西太平洋石化公司先后建成了这两种工艺的大型装置。与此同时，国内不断消化吸收世界先进工艺、设备技术，加紧实现催化剂、工艺技术设计与设备制造的国产化。

    随着聚丙烯产品应用开发及PP后加工生产的迅速发展。国内市场对PP的需求量越来越大。94年我国PP产量接近86万吨，进口81万吨，95年国产和进口都超高100万吨。在这种形势下，原中国石化总公司决定在“九五”期间利用炼厂气丙稀资源建设一批大型PP生产装置，包括九江石化总厂、长岭炼化总厂、武汉石化厂、福建炼化股份公司、济南炼油厂及荆门石化总厂等6家企业的70kt/aPP装置，这6套装置均由中国石化北京石油化工工程公司(简称BPEC)承担设计采用国产化S-PP工艺建设而成^[8]。

第一章　设计的基础依据

1.1衡算原则

本设计以物料衡算和能量衡算为设计的基础。根据设计项目的年产量，运用质量守恒定律，通过对全过程和单元过程的物料衡算，计算出原料的消耗量、过程的损耗量及三废的生产量；在此基础上作能量衡算，能量衡算要求遵循能量守恒原则计算出蒸汽、水、电的消耗定额。

1.2.1能量守恒计算依据：∑Q_进=∑Q_出

Q₁+Q₂+Q₃=Q₄+Q₅+Q₆

式中：

Q₁——所处理的物料带到设备中去的热量（kJ）；

Q₂——由加热剂（或冷却剂）传给设备的热量或加热与冷却物料所需的热量（kJ），符号规定：输入（加热）为“+”，输出（冷却）为“-”；

Q₃——过程的热效应（kJ）；符号规定：放热为“-”，吸热为“+”；

Q₄——反应产物由设备中带出的热量（kJ）；

Q₅——消耗在加热设备各个部件上的热量（kJ）；

Q₆——设备向四周散失的热量（kJ）。

1.2 设计原则

化工设计大体根据《化工工艺设计手册》进行相关的专业设计，设计过程遵循以下设计原则：

①符合国家的经济政策和技术政策，合理运用国家的财富和资源；

②设定合理的产品数量和质量指标；

③选择先进可靠的工艺技术，同时兼顾经济合理性；

④保证生产安全，堤防各种明显或潜在的危险；

⑤符合国家和各级地方政府制定的环境保护法规，对排放的三废进行处理。