聚丙烯装置工艺讲义

PP 装 置 工 艺 讲 解第一讲目录一、主要产品简介二、产品性能指标三、工艺流程简介1、一线聚合（ 7310、 7320） 2.粉料卸料及净化（ 7330）3、膜回收单元（ 7340）4、粉料输送和料仓（ 7350）5、挤出单元（ 7360）6、切粒水分离（ 7370）7、解析（仅用于饮用水管牌号 7380）8、真空脱气、废液（ 7390）9、载气压缩（ 7600）10、载气分离塔（ 7610）11、冷冻单元（ 7620）l 粒料输送（ 7700）l 一线粒料掺混仓（ 7710）l 二 线粒料掺混仓（ 7720）l 包装储存（ 7750）l 包装码垛及仓库（ 7800）l 蒸汽凝液系统 (7910)l 废水收集系统（ 7920）l 火炬系统（ 7930）、l 冷却水系统（ 7940）l 工业水、脱盐水、饮用水系统（ 7950）l 氮气分配（ 7960）l 工厂风和仪表风（ 7970）l 消防水系统（ 7980）主要产品及生产 一、产品方案 均聚物： 50%（ X万吨 /年） 无规共聚物： 20%（ X万吨 /年） 抗冲共聚物： 30%（ X万吨 /年） 1线：抗冲共聚物（ X万吨 /年）和均聚物 （ X万吨 /年） 2线：均聚物（ X万吨 /年）和无规共聚物（ X万吨 /年） 二、各类产品的生产 均聚物：一种单体聚合，即丙烯聚合（单台反应器） 抗冲共聚物；两种单体聚合（乙烯，丙烯）形成含有橡胶 弹性体的高立体规整性的共聚物（两台串联反应器） 无规共聚物：两种单体聚合（乙烯，丙烯）立体规整性较低产品性能指标 1、等规度 :等规聚丙烯在整个聚合物中的含量，是聚丙烯分子结构规整性的的指标。 等规度高，结晶度高，树脂拉伸屈服强度高，硬度大，冲击强度尤其是低温冲击强度低。 等规度低，产品法粘，流动性差，包装储存时易结块。 等规度过低会影响正常生产和操作 一般情况下等规度高一些好。 2、熔体速率：即熔融指数，指热塑性树脂在熔体流动速率测定仪上，在一定温度和负荷下熔体 10min通过标准口模的重量，以 g/min表示。 用途不同，要求不同的熔融速率。 挤出，注塑： 0.5-2；扁丝： 1.0-6.0； 丙纶纤维： 10-20 3、分子量：一般所述分子量为统计的平均分子量，分为，数均分子量，重均分子量， Z均分子量，粘均分子量；用粘度法测得的分子量为粘均分子量，一般来说只测粘均分子量。 聚丙烯分子量大小直接影响它的熔体流动速率。 4、分子量分布：表示高分子化和物中分子量的分散程度。是重均分子量和数均分子量的比值。 5、拉伸力学性能；屈服强度，断裂强度。 6、冲击强度：规定尺寸式样在冲击实验机上受到冲击力而使其破坏的最大冲击负荷。 7、密度和表观密度： 8、硬度：布氏，洛氏，肖氏硬度。 9、热性能指标 ;a,热变形温度； b,维卡软化点； c,脆化温度。 10、其他指标 ;灰分，钛，氯离子。第 1条线的两台聚合反应器 A 和 B (R-310和 R-320)是串联操作方式 ,生产均聚和抗冲产品。生产无规和均聚产品在反应器的停留时间是 1-1.5小时，生产抗冲产品时的停留时间是 2小时 。来自丙烯过滤器 F-71101A/B的 新鲜丙烯和所需的催化剂、助催化剂、氢气和硅烷 一起进料到聚合反应器R-73101中，通过流量来控制进料速率。1线聚合单元 :7310+7320主要产品及生产 一、产品方案 二、各类产品的生产 均聚物：一种单体聚合，即丙烯聚合（单台反应器） 抗冲共聚物；两种单体聚合（乙烯，丙烯）形成含有橡胶 弹性体的高立体规整性的共聚物（两台串联反应器） 无规共聚物：两种单体聚合（乙烯，丙烯）立体规整性较低主要产品及生产 一、产品方案 二、各类产品的生产 均聚物：一种单体聚合，即丙烯聚合（单台反应器） 抗冲共聚物；两种单体聚合（乙烯，丙烯）形成含有橡胶 弹性体的高立体规整性的共聚物（两台串联反应器） 无规共聚物：两种单体聚合（乙烯，丙烯）立体规整性较低 聚合反应热由 液态丙烯的蒸发 撤走，丙烯的转化率大约是新鲜进料的 75% 85%，也会随着聚合物形态发生变化。 反应器中气相物料通过顶部不断撤走，带走反应热，经过旋风分离器和过滤器后，过滤下来的粉料颗粒又回到反应器，循环气通过冷却，压缩后，冷凝下来的液相由丙烯循环泵循环回反应器，不凝气由循环气压缩机加压送入反应器 .粉料通过插底管间歇进入第二反应器 第二反应器中仍然有丙烯，乙烯，和氢气进料，异丙醇 也从底部加入到循环气中来控制乙烯的转化率和产生的橡胶量。 此台反应器不加入催化剂、助催化剂和立体规整剂。 作为串联的聚合反应器 B R-320 的操作压力大约比第一台聚合反应器 A R-310要低 1.0MPa，温度控制在 65C 85C之间。反应器的冷却气从反应器顶部离开，被循环气过滤器 F-320A/B过滤后送到冷却回路首先，循环气在循环气冷却器 E-73211中预冷，通过循环气压缩机吸入罐 D-321到循环气体压缩单元 PU-320。在循环气冷凝器 E-73221部分冷凝后，混合相物流被减压到 2.5 MPa (表压 )。因此液相和气相在循环气分离器 D-320分离后都送到反应器中。如果需要保持循环气中的乙烯含量，可将一部分液相驰放至液体排放缓冲罐 D-611中。循环气分离器 D-320的液位控制在一定液位，也使随后到反应器的循环气体成分保持稳定。反应器的温度通过冷凝的循环气速率来控制。 粉料和载气间歇性地从第二台反应器中送到排放仓 D-73301。1线粉料泻放净化单元 (7330) 粉料从聚合反应器 B R-320泄放到排放仓 D-73301，在这里粉料与载气分离。随着系统压力的降低吸附在粉料中的丙烯被释放出来。释放气被送到粉料排放仓旋风分离器 F-73301中。粉料间歇地送到排放仓。系统的进口阀是关闭的，含有粉料的管线被来自聚合反应器 A (R-310)和 B( R-320)的循环气加压后送到排放仓。 来自旋风分离器的载气经袋式脉冲载气过滤器 F-73302过滤后进入到载气冷却器 E-76001中。 来自过滤器的脉冲式粉料，通过一个类似于进入排放仓旋风分离器的卸料系统送到净化仓 D-73311：系统进口阀间歇性地关闭，含有粉料的管线被氮气加压后送到净化仓中。对于特殊的高等级产品的粉料还要送到 D-73302中（当等外品卖或焚烧） 来自排放仓 D-73301的粉料通过排放仓的料位控制，经排放仓的旋转阀 XR-73301AB到净化仓 D-73311。在粉料净化仓内，用回收系统回收的氮气使粉料中的丙烯浓度降到很低。 仓内有一个低速的搅拌器帮助脱除气体。来自净化仓的废气回到膜回收单元使单体和氮气得到回收。 净化后的粉料通过氮气输送系统输送到粉料仓 D-73511。输送通过净化仓的料位和旋转阀 XR-73311的速率来控制。 粉料泻放仓操作压力 0.12MPA,净化仓 0.05MPA,操作温度 60到 70度膜分离单元（ 7340） 来自于，线的净化仓过滤器的来自第 1、 2条线的净化仓过滤器 F-73311、 F-74311AB的废气被送到膜回收单元回收氮气和单体。回收的氮气通过粉料风送系统 PU-73501循环回第 1、 2条线的净化仓 D-73311、 D-74311AB中。回收的单体被送到载气回收系统的载气分离器 D-76101中。 膜分离单元的作用是将吹扫罐顶部出来的气相中的丙烯和氮气进行分离后分别回收。其中的丙烯回收单元 PU-73401主要由压缩机、冷却器、冷凝器、气液分离罐、膜分离部分等设备组成。从粉末净化仓 D-73311或 D-74311A B来的吹扫气首先经过压缩机压缩，并与来自冷剂压缩机 C-76201A/B的冷丙烯进行换热冷却后进入气液分离罐进行气液分离，分离出的单体丙烯送到 C3分离塔进行单体回收。分离罐顶部的气相经过一个凝聚过滤器之后进入膜系统将其中的液相丙烯从氮气中分离出来。在膜系统中，烃类对膜的渗透性要大于氮气对其渗透性，因此，通过膜系统可以将气流分离成纯氮气和富含丙烯的两部分。分离出的富丙烯气流循环回压缩机入口，分离出的纯氮气送至粉料气力输送系统 PU-73501 PU-74501，一小部分分离出的含烃气流送至火炬燃烧。整个膜单元可使得对 回收丙烯的纯度达到 98，回收率 90；氮气的纯度达到 99.5，回收率 60。线粉料风送和粉料仓（ 7350） 粉料仓是聚合段和挤出工艺段之间的缓冲仓。 第 1条线有一个粉料仓 D-73511，装有一个粉料循环线。 来自净化仓旋转阀 XR-73311的粉料进入到粉料仓 D-73511。粉料通过粉料仓旋转阀 XR-73511送到称重单元 XW-73601，再到挤出机。挤出机进料速率取决于粉料仓旋转阀 XR-73511的速率。 输送用氮气在返回到循环气过滤器 F-73501之前，被料仓顶部的脉冲袋式过滤器 F-73511过滤。聚合物颗粒回到料仓内。另外，粉料仓含有一个防止粉料 “搭桥 ”的辅助结构。线挤出单元 (7360) 在挤出单元，通过粉料仓旋转阀 XR-73511进入的聚丙烯粉料在混入添加剂后被熔融挤出再进行脱气和造粒，以达到最终产品的预期性质 挤出机的进料速率是通过粉料称重单元 XW-73601来测量的。固体添加剂粉末，滑石粉和粒状添加剂，他们使产品的稳定性和包装性增强，它们的进料都与粉料进料呈一定比例。软化水不断进到挤出机喉部来分解催化剂和助催化剂。如果需要，过氧化物也可以从这点加入。两者进料都与挤出机粉料速率呈一定比例。 在第一节机筒中吹入氮气防止空气进入到挤出机。吹入的氮气和在挤出机进料端粉料加压中释放的氮气通过过滤器 F-73611排放到大气中。 对挤出机 K-73601的初始加热可以通过对机筒的电加热来完成。在正常操作下，挤出机的第一节机筒用冷却水冷却来防止半熔粘性材料的生成。在脱气段下游，这些机筒被雾状的软化水冷却。 在挤出机脱气工段，通过深度真空脱除低聚物和氮气。尾气排到挤出机排气口液体分离器 D-73611中。液体被收集到挤出机排放气分液罐 D-73612中，定期用氮气压送到到相分离器 D-73911。如果需要液体添加剂，将在脱气筒下游加入，通过挤出机的进料来控制 融熔态聚丙烯粉料的造粒是在水下造粒机上进行的，热油用来加热挤出机下游工段的模板 (螺杆的尾部 )。为了控制粒料的流变性能，在挤出机末段安装了一个在线分析仪。粒料与切料水送到预分级筛 F-73711。线粒料水分离（ 7370） 来自水下切割造粒机 Z-73601的粒料在进入到粒料 /水分离单元之前被冷却到 65C(如果随后要到解吸器，则冷却到 105 115C)。 首先一个滤网将物料与大块料分离。其次，粒料预分离单元的离心干燥器 D-73721分离出大部分的水。然后由装有排气风机 C-73721的离心干燥机通过吸入空气脱去残存的水分，这样粒料表面的水含量可以降到 500ppm。粒料在分级筛 F-73731过滤除去过小或者过大的粒料，然后在大约 65C风送到掺混仓 D-77101A-F。因为聚丙烯产品需要额外的解吸处理，粒料也可以通过解吸器给料旋风分离器 F-73801到解吸器中去。这样的话，就要利用平行安置的卸料管道的长度将粒料温度调整到 105 115C 。 开车阶段，当离心干燥器还没有在线操作时，来自水下造粒机的粒料 /水通过简单分离后直接回到切粒水箱。 原始开车时水箱可以用低压蒸汽来加热。 离心干燥器来的水返回到切粒水箱 TK-73701。从这儿，水通过板式冷却器 E-73701回到水下造粒机 Z-73601。通过加入软化水来补偿水的损失。解吸器（ 7380） 在解吸器里，粒料要用蒸汽或者氮气来汽提，大概停留三个小时来除去挥发分。然后经颗粒冷却装置 PU-73811降温到大约 65 C。 来自离心干燥器旋转阀 XR-73701的粒料在解吸器旋风分离器 F-73801中与载气得到了分离。通过两个气锁旋转阀（ XR-73801A/B），粒料进到解吸器 D-73801，而载气直接排放到大气中。 在粒料汽提中使用低压蒸汽。蒸汽在低温过滤器 F-73821过滤后，被来自解吸器低压蒸汽减温器 Z-73801降温。低温避免了粒料变粘，所以在蒸汽中加入氮气来保持操作温度在蒸汽的露点之上。通过解吸器加热套防止蒸汽在器壁上的冷凝。 在容器底部，通过料位控制出口的旋转阀 XR-73811，将粒料排至粒料冷却器 E-73811。粒料通过旋转阀 XR-73821风送至掺混仓D-77101A-F。 解吸器中的气体排到了解吸器脱气系统的解吸器尾气冷却器 E-73821。解吸器真空单元 PU-73851为解吸器 D-73801提供了真空。必需的真空是由水环真空泵 C-73851提供的。 解吸器中大部分水蒸汽是在压缩机上游的解吸器尾气冷却器 E-73821中冷凝后脱除的。冷凝后的蒸汽，主要是水和一些汽提得到的碳氢化合物经重力流到相分离器 D-73911。 残留的水蒸汽被水环真空泵除去。在 D-73851中分离的水经重力流到相分离器 D-73911。 在背压控制下气体被排入火炬 解吸器单元只在生产饮用水牌号产品时使用 (1线 )真空脱气，液体废弃物（ 7390） 为第 1、 2条线挤出机要配备一个公用的脱气单元，真空由水环真空泵 C-73921提供 大部分来自 D-73611 和 D-74611的尾气中的水蒸汽在挤出机尾气冷却器 E-73901中被冷凝下来。冷凝液在重力作用下流到相分离器 D-73911。 残留的水蒸汽被水环真空泵除去。在罐 D-73921中水分从压缩气中释放，在重力作用下流到相分离器中去。尾气在背压阀控制下排入火炬。 来自相分离器不含油类的水分通过液位控制进入到废水池 Z-79201。油类和低聚物间歇性地送出处理。载气压缩单元（ 7600） 第 1条线和第 2条线分别配有三级载气压缩机 C-76001和 C-76051。 来自载气过滤器 F-73302的载气首先在载气冷却器 E-76001中冷却，然后经载气压缩单元 PU-76001加压后送到载气分离塔 T-76101回收丙烯 来自载气过滤器 F-74302的载气首先在载气冷却器 E-76001中冷却，然后在吸入侧过滤器 F-76051中过滤，最后经载气压缩单元 PU-76051加压后送到循环气冷凝器 E-74101和 E-74201。载气分离（ 7610） 在载气分离单元，乙烷、乙烯和氢气都从丙烯 /丙烷组分中分离出来 来自第 1条线压缩单元的载气在载气冷凝器 E-76111冷凝后，和来自膜回收单元 PU-73401的单体一起到载气分离罐 D-76101。从聚合反应器 C 和 D (R-74101, R-74201) 以及 D-73201流出的液体一起进料到液体排放缓冲罐 D-76111，来自 D-76111和 D-76101的液体与 D-76101的气体在压力作用下到达载气分离塔 T-76101。 T-76101是一个装有丙烯分馏塔冷凝器 E-76131的低压蒸汽再沸塔。 塔内的蒸汽被安装在塔顶的分馏塔冷凝器 E-76131部分冷凝，剩余的气体被送往界区外。 塔底的产品 (丙烯、丙烷和重冷凝物 ) 的一部分被地送往界区外，另外一部分送回到循环气冷却器 E-73101, E-74101 和 E-74201的上游。冷冻单元（ 7620） 用丙烯作制冷剂的闭合制冷系统为分馏塔冷凝器 E-76131和膜回收单元 PU-73401.提供冷媒。 制冷回路中的物流是通过二级制冷压缩机 C-76201来维持的。 冷剂冷凝器 E-76201将