年产18万吨聚丙烯生产工艺设计论文.doc

PAGE 1 前言 伴随着世界聚丙烯工业的勃勃生机和迅猛发展，有报道指出世界聚丙烯产业重心东移，中印领跑，目前国内PP的产量仍未满足国内消费，面对目前形势，我国的聚丙烯工业生产需不断引进国外技术，并使工艺技术国产化以追赶国际先进技术的脚步。2010年初，天津石化年产450kt/a聚丙烯装置顺利开车，这代表着世界顶尖水平的Spherizone聚丙烯工艺多区循环反应器国产化的成功，国产化的聚丙烯工艺技术和工程设计极大地推动了我国聚丙烯工业的发展，为国家节省了大量外汇，为业主赢得了最佳的经济效益。 聚丙烯(Polypropylene，PP)是一种以丙烯为主单体、乙烯为次单体，在氢气调节下聚合而成的合成树脂，是一种无毒、无臭、无味的高结晶聚合物，它与聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)并称为目前世界上五大通用合成树脂。聚丙烯来源丰富，强度、刚性和透明性都比聚乙烯好，与其他通用热塑性塑料相比，还具有比重最轻（密度约为0.90g/cm3），易于加工，耐化学腐蚀，抗张强度较高，抗挠曲性、电绝缘性良好等优点，而且生产工艺简单、成本低廉，近年来其发展势头一直呈上升趋势，尤其以催化剂、新工艺、新产品的开发进一步扩大了应用领域，在机械、化工、电力和运输等领域中新用途的开发刺激了聚丙烯需求的增长。目前，在我国的聚烯烃树脂中，成为仅次于聚乙烯(PE)和聚氯乙烯(PVC)的第三大塑料。 第一章　设计的基础依据 1.1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。 1.2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）。 第二章　文献综述 2.1聚丙烯工业概述 聚丙烯(PP)是热塑性合成树脂中的后起之秀，相继1954年意大利蒙挨公司(Mentedison)的纳塔(G-Natta)公布了齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)催化剂成功生产出高等规度的聚丙烯树脂后，于1957年9月在意大利建成间歇式6000t/a聚丙烯装置，自此聚丙烯的研究实现了工业化，直至现今世界聚丙烯工业已经走过了近六十年的成长道路，在这历程里，世界聚丙烯工业无论是在工艺技术、催化剂方面，还是在社会消耗需求及装置能力等方面都取得了惊人的发展。同时，聚丙烯已成为通用热塑性塑料中历史最短、发展和增长最快的品种[1]。 2.2国内外聚丙烯的供求现状 2.2.1国外消费现状 自美国化学品市场协会(CMAI)统计显示，2003年全球聚丙烯需求量达3540万吨。有学者调查指出2006年全球PP的总消费量为4192万t，比2005年增长约5.1%，2007年全球聚丙烯的总消费量约为4435.1万t，比2006年增长约5.8%，2001年~2006年需求量的年均增长率约为5.5%。其中亚洲、北美和西欧地区是最主要的消费及生产国家和地区，2007年这3个地区的消费量合计达到约3636.8万t，约占世界总消费量的82.0%，同比增长约6.3%，其中北美地区的消费量约占总消费量的21.1%，西欧地区约占16.8%，亚洲地区约占44.1%。产品主要用于生产注塑制品、纤维以及薄膜等，其中薄膜对聚丙烯的需求量约占世界总消费量的17.3%，纤维约占31.9%，吹塑制品约占1.7%，注塑制品约占38.4%，挤出制品约占7.5%，其他方面约占3.2%[2-3]。 受全球经济衰退影响，2008年全球PP消费量为4486.7万t，同比2007年增幅仅为0.76%；而2009年全球PP消费开始出现回暖趋势，PP消费达到了4626.9t，同比2008年增幅为3.12%。美国汤森公司(Townsend S