年产2万吨聚丙烯车间生产工艺设计
制成功，Montedisom公司开发出采用环管反应器具有划时代意义的本体法新工艺——Spheripol工艺，三井油化公司开发出采用釜式反应器的生产抗冲共聚物。 下面以Spheripol工艺为例简单介绍一下此工艺技术。
由于高效载体第四代聚丙烯球形催化剂和硅烷给电子体开发成功，这种新的工艺技术具有以下特征[4]：
①能生产市场所需的全范围产品，包括均聚物、无规共聚物、抗冲共聚物，且能生产溶体流动速率更高的均聚物和更高橡胶相含量的高抗冲共聚物。 ②采用球形催化剂来控制聚合物的形态，使生产工艺更为简单，并能充分获得高生产率和高等规指数。
③具有最小的停留时间，以降低牌号切换时的过渡成本。
④使进入挤压造粒的聚合物是完全惰性的，且不含轻质烃，可以避免危害下游操作并减少环境污染。
Spheripol工艺是当今最先进可靠的聚丙烯工艺之一，与其他技术不同的是，其催化剂生产的粉料呈圆球形，颗粒大而均匀，此外，均聚反应采用液相环管反应器，多相共聚采用气相法密相流化床反应器。
Spheripol工艺采用的液相环管反应器有很多优点，前文的本体法工艺中已有所介绍，如：
①有很高的反应器时－空产率（可达400kgPP/h·m3），因而反应器的容积较小，投资少。
②反应器结构简单，材质要求低，可用低温碳钢，设计制造简单，由于管径小（PN500或PN600），即使压力较高，管壁也较簿。
③带夹套的反应器直腿部分可作为反应器框架的支柱，这种结构设计降低了投资。
④由于反应器容积小，停留时间短，产品切换快，过渡料少。
⑤聚合物颗粒悬浮于丙烯液体中，聚合物与丙烯之间有很好的热传递。采用冷却夹套撤出反应热，单位体积的传热面积大，传热系数大，据称环管反应器的总体传热系数高达1600W/(m2.℃)。
⑥环管反应器内的浆液用轴流泵高速循环，流体流速达7m/s，因此可使聚合物淤浆搅拌均匀，催化剂体系分布均匀，聚合反应条件容易控制而且可以控制
14
年产2万吨聚丙烯车间生产工艺设计
得很精确，产品质量均一，而且不容易产生热点，不容易粘壁，轴流泵的能耗也较低。
⑦反应器内聚合物浆液浓度高〔>50%（质量分数）〕，反应器的单程转化率高，均聚的丙烯单程转化率为50％～65％。
以上这些特点使环管反应器很适宜生产均聚物和无规共聚物。
此外，Spheripol工艺采用模块化设计方式可以满足不同用户的要求，易于分步建设，装置的生产能力也容易扩大。
Spheripol工艺有严格完善的安全系统设计，使装置有很高的操作稳定性和安全性。
Spheripol工艺过程包括原料精制、催化剂制备、预聚合及液相本体反应系统，气相反应系统，聚合物脱气及单体回收，聚合物汽蒸干燥、挤压造粒等工序。 5、气相法[5，6]
气相法工艺中丙烯在气相聚合，采用搅拌或流化床反应器，用部分丙烯液体气化和冷却循环气撤出反应热。
气相法技术的优点最早是建立在不脱灰，不脱无规物基础上的，采用高效催化剂的气相流化聚合工艺，具有一般高效本体法工艺的特点，不需要脱除催化剂残渣，也不需要脱除无规物。由于是气相聚合，生产过程中也不需闪蒸分离或离心干燥。
气相法生产工艺，与浆液法和本体法工艺相比，具有下列一些特点： ①可在宽范围内调节产品品种。 ②适宜抗冲聚丙烯的生产。 ③安全性好，开停车方便。
④反应器是气－固相出料，没有液相单体需要气化，蒸汽消耗量少，反应器出口可直接得到干燥的产品，而不需干燥工序。
⑤气相法工艺流程较短，设备台数少，固定投资费用低。
但气相聚合工艺中也有其他工艺中没有的技术困难和问题，如流化床反应器中气体的分布，床层的均匀流化，控制露点使气体在反应器中不致液化，聚合热的移出及反应温度的控制，如何防止聚合物结块，适宜气相聚合的催化剂的开发等。
15
年产2万吨聚丙烯车间生产工艺设计
第一章 工艺流程确定
前面介绍了五种聚丙烯工艺技术，但时至今日仍具竞争力和生命力的工艺技
术主要是气相法、本体法和两者的组合技术。本体法工艺都有催化剂的预聚合过程，而气相法工艺一般直接将催化剂加入聚合反应器，流程较简单，设备台数相对较少。
有人在分析了现有的各种聚丙烯工艺后提出了如下的看法：最好的聚丙烯均聚物生产技术是环管反应器，但是流化床反应器对聚丙烯共聚技术有较大的灵活性[5]，因此，均聚物和无规共聚物生产的最佳方案是本体法环管式反应器，然后在压力下闪蒸，高抗冲共聚物生产的最佳方案是混合型，均聚物闪蒸分离后进入流化床共聚反应器。
根据以上比较及本次实习单位——荆门石化所采用的工艺技术，将本次毕业设计的聚丙烯合成工艺定为Spheripol工艺（简称－S-PP工艺），采用液相预聚和液相均聚相结合的聚合工艺。
S-PP工艺中聚丙烯生产的工艺流程如下：
丙烯→预精制→精制→预聚合→聚合→闪蒸→汽蒸→干燥→挤压造粒→包装（码垛）→入库
下面具体介绍每个工段的基本情况：
1.1 催化剂的配置和计量
1.1.1三乙基铝的储存和计量单元
TEAL钢瓶体积为1m3，在N2保护下送到装置，用N2将TEAL压送到三乙基铝储罐D111内，再用N2将TEAL压送到计量罐D101中。在D111、D101加入TEAL过程中，罐内密封用N2经过安全罐D103进入TEAL密封罐Z103后从罐顶放空，所携带的TEAL留在Z103中。TEAL从D101底部抽出，经过滤器F101，由计量罐P101A/B送到催化剂预接触罐D201。冲洗油从油桶由P102将油打到要冲洗的管线和设备处，废油汇集到废油罐D102中，再由P102打到废油处理罐D607进行处理。
1.1.2给电子体的配制和计量单元
16
年产2万吨聚丙烯车间生产工艺设计
纯度为100%的Donor和烃油用200L的桶送到装置，由容积式气动泵P103送到给电子体储罐D110A/B，加N2密封。这两个罐加不同的给电子体，提高了操作的灵活性。Donor由D110底部抽出，经过F104A/B过滤掉大于10um的颗粒，由计量泵P104A/B送到D201中。整个回路上应有蒸汽拌热。 1.1.3主催化剂的配制和计量单元
在E102中用蒸汽加热脂使之融化，然后和油一起先后用齿轮泵P105打入到油脂混合罐D105中，油脂比例为2：1，加料至D105液位的80%，开启搅拌器A105，使油脂混合均匀。D105上设有N2密封，由现场表FIC131控制N2封流量。D105底部和油脂加料（或循环）管线上设有蒸汽夹套，由TIC131控制TV131阀开度，使D105温度保持在70℃，油脂混合均匀后，用泵P105打循环，同时用Z110对D105鼓泡，以带走氧气和水分。鼓泡至少两小时，直到从P105出口取样分析含水量小于20ppm为止。达到要求即可将油脂送往D106，若D105中液位低于30%，就要另行加料。
根据要配制的催化剂浓度，计量出要加入的油脂量，在FQS131上设定，让油脂经F105过滤后，经FV131A阀由泵P105打入D106中。D106中油脂加料结束后，启动螺带式搅拌器A106搅拌。A106上带有密封系统，包括密封油罐Z106和油脂循环线，Z106顶部与D106顶部氮封系统相连，用于油罐的密封，油罐Z106上的LAL131低报时，应及时补油。约80Kg的催化剂桶称重后，用提升机Z104提升到一定高度，用N2吹扫催化剂进料管线，连接催化剂桶与D106的进料口，在N2封情况下，打开HV136，催化剂粉末在振荡中加到D106中。在该操作中，D106上的N2封阀HV314必须打开以平衡D106中的压力，而加压N2阀HV133、放空阀HV315和抽真空阀HV132必须关闭。加料时D106温度应保持在70℃，这时催化剂分散效果最佳。催化剂加完后HV136阀关闭。搅拌分散好后，用D106的夹套水冷却，冷却至30℃时，催化剂体系已冻成膏。然后关闭N2封HV314，开D106中的催化剂冷至10℃，打开HV133破坏真空。这样催化剂膏就配制好了，由于D106的夹套既用于加热，又用于冷却，就设置了加热器E101，当D106温度要维持70℃时，用蒸汽将由泵P106打循环的夹套水加热；当需要冷却时，就关低压蒸汽，向循环中加入冷冻水实现降温，加压N2在HV133打开后可使D106中的压力达到10Kg/cm3，该压力也是下游D108中充填需要的压力。催化剂膏在
17
年产2万吨聚丙烯车间生产工艺设计
注入到D108之前先取样分析，确定催化剂浓度。催化剂经加压N2压出后，被送到催化剂计量系统PK101，在该管线和D108A/B上始终有夹套水冷却，以确保催化剂膏的温度为10℃，而不受环境温度的影响，防止催化剂沉降影响催化剂加料浓度的准确性。
1.2 丙烯预精制和丙烯保安精制及氢气压缩
1.2.1 丙烯预精制
从气分来到丙烯含有水及硫化物、CO、CO2、O2、ASH3等杂质，其中大部分水及硫化物、CO2在预精制工段脱除，其杂质在保安精制工段脱除。
气分来的丙烯进入固碱塔（T001A/B），正常操作时，一台使用，一台备用。丙烯从塔的底部侧面进，塔顶出。固碱吸附丙烯中的水而形成碱液，碱液在塔底沉降与丙烯分离，每隔8小时手动放入碱液收集器（D003A）中，塔顶装有采样阀，当T001A出口丙烯水含量>500PPm时使用T001B，并冲洗T001A中由于吸附硫而变黄的固碱，同时补充由于吸附水而溶解的固碱。
D003A静止24小时后，丙烯与碱分离，打开放空阀泄压，通气氮气吹扫，然后关闭放空阀，加入一定量工业水稀释，用碱液回收泵P002送出界外。D003B备用。
固碱塔顶出来的丙烯进入装填3Ao分子筛的丙烯脱水塔T002A/B，正常时，一台使用，一台备用，丙烯从塔底进，塔顶出。塔顶装有采样阀，当T002A出口丙烯水含量>10PPm时，使用T002B同时对T002A进行再生操作。 精制合格的丙烯送入丙烯罐区。 经预精制后的丙烯，其规格为： 组分 mol% 丙烯 99.5%(min) 丙烷 平衡
不凝组分(H2，N2，CH4) 100PPM(max) 乙烷 200PPM(max) 氧 10PPM(max) CO 5PPM(max)
18