北京理工大学珠海学院化工工艺课程设计
5 设备选型
本次设计的设备工艺计算是在确定了设备的操作工艺参数及进行了物料衡算、热量衡算的基础上进行的。其内容主要是确定设备的类型、规格、主要工艺尺寸、设备台数等，其目的是为设备机械设计、车间平面布置、配管设计等提供设计依据。
5.1 R200小环管的选型 5.1.1 R200小环管的工艺参数
操作/设计温度：20℃ / -45℃～150℃（夹套 170℃ ） 操作/设计压力：3.4 / 4.7 Mpa 介质：丙烯、催化剂、聚丙烯 浆液浓度：420~430 kg(pp)/m3 (SL)
5.1.2主要作用
为丙烯和活化后的催化剂提供预聚合的场所，并使之在3.4Mpa，20℃的环境下停留一定时间。
5.1.3选型
R200容积为0.44m3，反应停留时间为4min，由能量衡算知需要的换热面积为 23.27m2。
R200与R201基本类似，采用S.S材料，有2根直管，通过一个180°的弯管连接起来。环管内径152.44mm，设备高11.4m，壁厚7.1mm，容积0.44m3，每根直管长度25m，反应器的直管部分带有夹套，夹套材质为C.S直径 10″，为防止介质粘壁，内表面需要抛光处理，粗糙度Ea=1.0。
R200表面积π?d?h=3.14?0.1524?25?2=24.003m2，而所需换热面积为23.27m2，则设备选取合适。
5.2大环管反应器的选型 5.2.1大环管反应器的工艺参数
操作/设计温度：70℃/ -45℃～150℃（夹套150℃）
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操作/设计压力：3.4/4.7 Mpa (夹套0.8Mpa) 介质：丙烯、聚丙烯、催化剂 浆液浓度：560kg(pp)/m3（SL）
5.2.2特点
a) R201内的物料流动速度高，传热好，壁面速度高，滞流层薄； b) 聚合速率高，单体体积产率高（>400kgPP/h.m3）； c) R201内各点催化剂分布均匀； d) 循环能量少，设备简单；
e) 结构简单，占地少，在地面支撑容易，布置紧凑，操作平台由环管本身支撑，不
需要另外的设施。
5.2.3选型及结构
进料80040kg丙烯体积：80040/(0.52?103 ) =153.92 m3 进料64.92kg聚丙烯体积： 151.48/(0.9?103 )=0.1683m3 进料总体积：153.92+0.1683=154.088 m3 取155 m3 反应停留时间为 1.5h，则累积量为155?1.5=232.5m3 故选择R201的总容积为232.5m3 选取环管直径25''，即635mm
则大环管的总高度：232.5/(0.25?D2?π)= m≈734.52m 选择六根直管，选用10个大环管，则每根直管高度：12.87m 每个环管容积为23.25 m3，约24m3
直管部分表面积：π?d?h=3.14?0.635?6?128.73=1 540m3，而所需换热面积为： 1533.55 m3，故设计合理，选择的大环管合适。
R201采用独特的环管结构形式，它有6根直管，通过5个1800的弯管把他们连接起来，环管直径635mm，每跟直管高12.87m，外部夹套直径720mm；环管总容积145m3，环管采用低温碳钢。为了防止粘壁，内表面需抛光处理，表面粗糙度Ea=2.5。
环管反应器的直管部分装有夹套，夹套材质为C.S。在夹套的上下两处有夹套水出入口，根据配管要求，这两部分的直径被加大。由于环管与夹套温差较大，因此在夹套上还装有膨胀节。
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在R201下部装有轴流泵P201，它的作用就是使物料高速循环起来。使加入的催化剂分布均匀，并提高传热系数，反应热通过夹套中的循环冷却水撤走。
5.3设备一览表
表5-1 设备一览表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
容器名称 小环管 大环管 闪蒸罐 循环丙烯洗涤塔 袋式过滤器 油洗塔 气蒸罐 干燥器 水洗塔 冷凝器 CO气提塔 预聚反应加料冷却器 R201夹套水加热器
T301再沸器 T302再沸器
容器编号 R200 R201 D301 T301 F301 T302 D501 D502 T501 T502 T701 E201 E301 E303 E304
容器规格V/m3
0.44 10 5.1 11 5.9 5.6 11.7 9.0
操作条件 温度℃ 20 70 70 44.5 80 70 105 90 70 45/7 41 61 61
设备
压力Mpa 数目 3.4 3.4 1.8 1.8 0.1 0.25 0.02 0.01 0.25 3.50/0.4 1.8 1.8 1.8
1 10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
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6 三废治理
6.1聚丙烯生产中的三废来源
液相本体法聚丙烯生产中存在着废水、废气、废渣、噪声、粉尘等物种环境污染，主要来源于以下几方面：
6.1.1废水来源
1、含少量聚丙烯细粉污水：主要是气蒸流化床所用蒸汽、气蒸洗涤塔顶产生的冷凝水，以及洗涤塔、尾气压缩机级间和出口的洗涤水，从气蒸罐来的含氯污水，其中含有氯化物、油等有害物质，用桶装送装置外处理。
2、含油污水：主要是机泵冷却水、汽包连排、生活用水及工艺水等。
3、造粒工段用于冷却聚丙烯颗粒的切粒用水：因不断置换，置换出的切粒水作为工艺废水，含有少量固体悬浮物，撤除悬浮固体后排至污水厂处理。
6.1.2废气来源
主要是在装置异常状态下，设备静密封泄露至大气中，以及气压机出入口和各塔顶、容器安全阀起跳泄露出来的烃类气体，还包括闪蒸釜出料时排出的尾气，闪蒸釜闪蒸时的尾气。
6.1.3废渣来源
液相本体法聚丙烯生产中无废渣排出，只有催化剂、活性剂某种原因失活导致无法使用时，才需要进行销毁。
6.1.4粉尘污染来源
采用人工包装、密封性差，是聚丙烯粉尘会进入空气时粉尘的主要来源。
6.2三废处理 6.2.1废水治理
改循环水替代新鲜水，针对各排放点的排放量，本着满足生产需要，确保安全生产的宗旨，在实际生产中我们队各生产工艺作出调整，优化操作，降低排放量。在优化前，闪蒸真空泵供水为新鲜水，经过摸索，循环水完全可满足生产需要，可用循环水替代新鲜水，这样每吨可节约大量成本。对真空泵排放量的大小进行生产试验，逐渐调小真空泵供水量。这样，在原来的基础上就降低了排放。
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废水减排措施包括：
1、对于真空泵逐渐调小供水量，即减少了排放量； 2、轴封冷却水收回重复利用；
3、维持热水罐的水位稳定，不会产生溢流。上述措施在满足生产要求的同时，最大限度地减少废水排放；
4、通过对聚丙烯工业废水各排放源的工艺优化达到了降低排放量，减少废水处理量，水重复利用的目的。
6.2.2废气治理
1、闪蒸净化时放空气体为氮气和空气混合气体，属于无害气体，可以高空现场排放； 2、聚合釜喷了时闪蒸釜内气体为高浓度丙烯尾气排入气柜；
3、闪蒸釜闪蒸后排出的尾气，由于至含氮气和微量的可燃气体，直接排入大气； 4、丙烯干燥器再生时置换的尾气含有大量的丙烯气体，排至气柜，再生时，由于尾气中只含有少量的丙烯及微量硫化氢、有机硫等有害物质，引至高位进行排放； 5、反吹气体为丙烯气体，排至气柜。
6.2.3废渣治理
1、废催化剂运至偏僻的无可燃物的安全地带，敲破玻璃瓶让其自然氧化，予以销毁。 2、废活性剂用溶剂油稀释，然后运至偏僻的无可燃物的安全地带，远距离操纵缓慢向外排放，让其自然氧化分解，在处理这类废渣时，必须有专人在现场监护，直至处理完毕。
6.2.4粉尘治理
在聚丙烯粉料包装场所设有良好的通风条件，必要时佩戴防尘用具。能源的开发利用是环境污染和生态破坏的重要根源，按照可是续发展的要求，建立一套完善的可持续能源法律保障体系，确保能源与社会经济、环境的协调发展，是当今世界各国在实现可持续发展战略中的共同选择。
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