北京理工大学珠海学院化工工艺课程设计
2 工艺流程设计
2.1 催化剂的选定
配合Spheripol工艺，选择第四代超高活性的CS-Ⅱ型和DQ-型球型催化剂。球型催化剂可以控制聚丙烯粒子的形态，具有反应器颗粒技术的特点，有利于生产高性能的聚丙烯。同时“反应器颗粒技术”可以免除造粒过程，所以在提高了反应效率的同时，又大大的降低了生产成本。
2.2生产工艺的选定
本次设计选择Spheripol工艺。该技术自1982年首次工业化以来，是迄今为止最成功、应用最为广泛的聚丙烯生产工艺。Spheripol工艺是一种液相预聚合同液相均聚和气相共聚相结合的聚合工艺，工艺采用高效催化剂，生成的PP粉料粒度呈圆球形，颗粒大而均匀，分布可以调节，既可宽又可窄，可以生产全范围、多用途的各种产品。该工艺采用独特的环管式反应器，具有单位体积传热面积大，总传热系数高，单程转化率高、流速快、混合好、不会在聚合区形成塑化块、产品切换牌号的时间短等优点，而且结构简单，材质采用低温碳钢即可。环管反应器则是利用轴流泵使浆液高速循环，通过夹套冷却撤热，由于传热面积大，撤热效果好，因此其单位反应器体积产率高，能耗低。Spheripol工艺经济性好，原料和公用工程消耗低，人工费和三废处理等费用也少，生产成本较低，因此Spheripol工艺成为当今世界最为先进和流行的PP生产工艺之一。
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2.3工艺流程草图
图2-1 工艺流程草图
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2.4工艺流程概述
本设计使用的催化剂分为主催化剂和助催化剂三乙基铝（TEAL）、给电子体（DONOR）。主催化剂、TEAL、DONOR在D201中被混合均匀，温度控制在10℃。主催化剂在D201中被活化。催化剂混合物通过D201下部管道进入预聚合反应器R200。预聚合的目的在于使催化剂表面包裹上一层聚丙烯薄层，当催化剂进入环管反应器时，这个薄层起保护催化剂的作用，防止催化剂在突遇高温时发生爆裂，生成大量细粉。经过预聚的催化剂再进入到环管反应器R201中。
氢气在本设计中的作用是分子量调节剂，由制氢站供给，并储存在D993；使用的丙烯由中转罐区送来，并储存在D302.
D302中的丙烯通过丙烯进料泵P301送往环管反应器R201。为保持P301出口压力的稳定，多余的丙烯通过FV331返回D302。
R201的丙烯主要有两个来源，一个由P301直接送入，另一个由R200后进入R201。 R201需要严格控制其反应条件：温度70℃，压力3.4MPa，密度560-580kg/m3。 R201带有一台轴流泵P201，用来维持物料在反应器内的循环。聚合反应放出的热量由反应器夹套水带走，夹套水通过E202与循环冷却水进行热交换来实现夹套水温度的稳定。
R201的压力控制是通过与之相连的D202的压力控制来实现的。D202的压力控制主要是通过调节进入E203蒸发的液相丙烯流量来实现，另外从D202顶部出来的气相丙烯，也具有一定的调节作用。
R201的出料由D202的液位控制。
从R201中流出的浆料在闪蒸线内完全汽化后，进入闪蒸罐D301。当后续系统故障时，可以从D301前的三通阀HV301，将物料排向排放系统。
物料在D301中进行气、固分离，粉料从D301底部进入袋滤器F301，气相丙烯由D301顶部进入丙烯洗涤塔T301。D301顶部的动力分离器A301可以使粉料尽可能不被带走。丙烯在T301内经冷却和循环洗涤后，由丙烯泵P302送回D302。另有一股丙烯从T301底部排出，在小闪蒸线内汽化后，与D301底部流出的物料一起进入F301，目的是将洗涤下来的粉料排出。T301系统中的E301可将不凝气排放到尾气回收系统。
物料在F301内再次减压至0.05-0.08MPa，闪蒸出来的丙烯气经滤袋和安全过滤器F302过滤后，进入低压丙烯洗涤塔T302。T302内的循环液由白油和添加剂Atmer163
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按2：1混合而成。气相丙烯中夹带的粉料和TEAL被洗涤下来。当油中的TEAL含量超过8%时，T302需换油，每次更换一半。废油由齿轮泵P303送往D607，进行废油处理。
从T302顶部出来的丙烯，经E304冷却，D304缓冲后，进入循环气压缩机PK301，PK301将丙烯压缩至1.6-1.8MPa后，返回到T301入口。
F301内的粉料向下进入汽蒸罐D501。汽蒸的目的是为了提高产品的质量，降低产品灰份和氯含量。D501是一个带搅拌器的流化床。蒸汽由底部进入，将粉料中的残余催化剂分解后，由D501顶部出来进入水洗塔T501。蒸汽中带有少量的丙烯、油、HCl、粉料等。粉料、HCl和蒸汽在T501中被洗涤下来，由塔底排出。少量的丙烯和油被T501顶部的E501冷却后进入尾气压缩机PK501。PK501将残余丙烯压缩至0.4MPa后进入尾气回收系统。少量的油贮存在废油罐D506中，最后排至油桶。
D501中的物料依靠重力进入干燥罐D502。D502内有螺旋筛板，可以使物料不发生混流。热氮气从D502底部进入，对物料进行干燥后，由顶部出来进入水洗塔T502，N2在T502中被冷却，并降低湿度后，进入鼓风机C502。从C502出来的N2在E503中加热至80-100℃，又从D502底部进入。T502的循环液在E502中进行冷却，以稳定T502的操作温度。
从D502底部排出的合格粉料，由粉料输送系统PK801送至聚丙烯粉料缓冲仓D802，等待造粒。
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3 物料衡算
物料衡算是对进出生产装置、生产工序或单台设备的物料进行平衡计算。物料衡算的主要内容是根据各种物料之间的定量转化关系，计算进出整个生产装置、生产工序或单台设备的各股物料的数量及组成[11]。
物料衡算的理论依据是质量守恒定律。对于没有化学反应的生产过程来说，质量守恒定律为：进入一个装置的全部物料质量等于离开这个装置的全部物料质量再加上装置内积累起来的物料质量。写成公式为：
流入量=流出量+积累量+损失量
对于有化学反应的过程来说，要将化学反应的计量关系结合到质量守恒定律中，写成公式为：
流入量+反应生成量=流出量+反应消耗量+积累量+损失量
3.1设计名称
年产35万吨环管法聚丙烯合成车间工艺设计
3.2设计条件
3.2.1全套装置工艺参数
生产规模：年产35万吨
生产时间：年工作时数8000小时
每吨聚丙烯消耗丙烯理论量：1.02吨丙烯（100%）
全装置总收率按98%计算，提耗为2%（以1.02吨100%丙烯为基准计算收率和损耗），损耗分配如下：
精制工段丙烯损失 0.5% 闪蒸工段丙烯损失 0.5% 汽蒸工段丙烯损失 0.8%
PP粉料损失 汽蒸工段 0.1%，造粒工段 0.1%
3.2.2丙烯的进料量（按每小时算）
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