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1 装置简介 1.1 概述 本装置采用意大利HIMONT公司的SPHERIPOL工艺，该工艺采用的聚合反应器为液相环管反应器，用于聚丙烯均聚物的生产。 工艺名称：SPHERIPOL液相本体法 承包商：北京石化工程公司（BPEC） 装置占地面积：3.3公顷 设备总台数：354台 管道总长约：40km 装置年生产能力：7×104t/a PP均聚物本色颗粒 装置年操作时间：7200h 装置h生产能力：9.7吨 装置产品牌号：25种牌号 装置生产线：1条 装置包装线：2条 1.2 装置组成 本装置由下列工艺操作单元组成 100单元：主催化剂、三乙基铝、给电子体和防结垢剂的配制和计量 200单元：催化剂预接触、丙烯预聚合和丙烯聚合 300单元：聚合物的闪蒸脱气和丙烯单体回收 500单元：聚合物的汽蒸和干燥 600单元：排放系统、废油处理和工艺辅助设施 700单元：丙烯精制 800单元：聚合物添加剂的加入和挤出造粒 900单元：聚合物颗粒的掺混、储存、包装和码垛 另外装置还包括丙烯的预精制和消防系统 1.3 工艺简述 从界区来经过预精制的丙烯经丙烯精制单元脱除杂质后进入丙烯储罐，再经丙烯进料泵分别进入预聚合和聚合反应器，氢气由氢压机送入丙烯总管与丙烯混合。配制后的主催化剂、活化剂和给电子体经计量连续加入预聚反应器，少量聚合的聚丙烯包裹着催化剂颗粒随大部分丙烯连续地从预聚反应器进入聚合反应器，反应器内的物料在轴流泵的作用下强制高速循环，进行较均匀的液相本体聚合，聚合热由反应器夹套冷却水带走。流出反应器的淤浆经一蒸汽套管加热后依次进入高低压闪蒸罐，未反应的气态丙烯与聚合物分离后经压缩、冷凝后循环使用。闪蒸后的聚丙烯经过汽蒸脱活和氮气干燥后，加入一定量添加剂，经挤压造粒，产品颗粒掺混后送去包装、码垛和贮存。 1 装置简介 1.1 概述 本装置采用意大利HIMONT公司的SPHERIPOL工艺，该工艺采用的聚合反应器为液相环管反应器，用于聚丙烯均聚物的生产。 工艺名称：SPHERIPOL液相本体法 承包商：北京石化工程公司（BPEC） 装置占地面积：3.3公顷 设备总台数：354台 管道总长约：40km 装置年生产能力：7×104t/a PP均聚物本色颗粒 装置年操作时间：7200h 装置h生产能力：9.7吨 装置产品牌号：25种牌号 装置生产线：1条 装置包装线：2条 1.2 装置组成 本装置由下列工艺操作单元组成 100单元：主催化剂、三乙基铝、给电子体和防结垢剂的配制和计量 200单元：催化剂预接触、丙烯预聚合和丙烯聚合 300单元：聚合物的闪蒸脱气和丙烯单体回收 500单元：聚合物的汽蒸和干燥 600单元：排放系统、废油处理和工艺辅助设施 700单元：丙烯精制 800单元：聚合物添加剂的加入和挤出造粒 900单元：聚合物颗粒的掺混、储存、包装和码垛 另外装置还包括丙烯的预精制和消防系统 1.3 工艺简述 从界区来经过预精制的丙烯经丙烯精制单元脱除杂质后进入丙烯储罐，再经丙烯进料泵分别进入预聚合和聚合反应器，氢气由氢压机送入丙烯总管与丙烯混合。配制后的主催化剂、活化剂和给电子体经计量连续加入预聚反应器，少量聚合的聚丙烯包裹着催化剂颗粒随大部分丙烯连续地从预聚反应器进入聚合反应器，反应器内的物料在轴流泵的作用下强制高速循环，进行较均匀的液相本体聚合，聚合热由反应器夹套冷却水带走。流出反应器的淤浆经一蒸汽套管加热后依次进入高低压闪蒸罐，未反应的气态丙烯与聚合物分离后经压缩、冷凝后循环使用。闪蒸后的聚丙烯经过汽蒸脱活和氮气干燥后，加入一定量添加剂，经挤压造粒，产品颗粒掺混后送去包装、码垛和贮存。 1.4 技术特点 1.4.1 海蒙特Spheripol 工艺是无脱灰、无脱无规物、无溶剂工艺 1.4.2 聚合采用FT4S 和GF--2A 两种高立体定向能力催化剂（属第三代高效催化剂），催化剂活 性高（70～100×104gpp/gTi ），聚合物等规度高（典型值＞97％保证值93～97％），用FT4S 催 化剂生产的聚丙烯为较大颗粒；用GF---2A 催化剂生产的聚丙烯为细小颗粒，FT4S 的活性略高于 GF2A ，但GF2A 生产的聚丙烯等规度略高于FT4S 。在聚合温度低于80℃的情况下，催化剂活性、产品等规度与温度成正比。 1.4.3 本工艺采用环管反应器，它与釜式反应器相比有更多的优点： 1.4.3.1 传热系数大，高达2000kcal/m 2.℃.hr 1.4.3.2 单位体积传热面积大，通常为6.5m 2/m 3，聚合热容易由环管反应器夹套冷却水取走。 1.4.3.3 反应器内物料流速快，可达78m/s ，使聚合物混合均匀，催化剂体系分布均匀，撤热能 力强，反应温度能保持均一、稳定，因此能有效地防止爆聚。 1.4.3.4 反应器满管操作，不易粘壁，不需清理内表面，工作周期长；反应器结构简单，材质要 求低，可用低温碳钢制造，环管反应器操作比釜式反应器简单，易于掌握。 1.4.3.5 单位体积产率高，大于400kgPP/m 3.hr 1.4.3.6 单程转化率高，均聚物单程转化率为55～65％。 1.4.3.7 聚合时间短，单环反应器液相聚合约1.5h ，产品牌号转换快、时间短，转换时间只需1.5h 或稍长一些时间。 1.4.3.8 占地少，其操作平台由环管本身支承，不需另外设置。 2 聚合机理及工艺流程简述 2.1 聚合机理 对聚丙烯定向聚合机理的研究表明，丙烯在齐格勒－纳塔催化剂作用下的聚合反应是非均相 配位阴离子聚合反应，采用第三代高效催化剂体系的丙烯聚合反应机理与普通的齐格勒－纳塔催 化剂体系的反应机理相同。第三代高效催化剂体系由主催化剂、三乙基铝和给电子体三部分组成，其中主催化剂提供聚合反应中心，三乙基铝的作用主要是激活TiCl 4而形成聚合反应中心，给电 子体的作用则是屏蔽非定向反应中心，从而保证聚丙烯产品的高等规度。 丙烯的聚合反应机理分为链的引发、链的增长及链的终止，反应式如下： 2.1.1 链引发 [Cat]+—－R ＋CH 2＝CH —→ [Cat]+—CH 2—CH —R (a) C |H 3 C | H 3 2.1.2 链增长 [Cat]+—－CH 2—CH —R ＋nCH 2＝CH → [Cat]+—－ CH 2—CH —( CH 2—CH —) n R (b) C |H 3 C |H 3 C |H 3 C | H 3 2.1.3 链终止 2.1. 3.1 自动终止即单分子链终止： [Cat]+—－CH 2—CH —( CH 2—CH —) n R kt → [Cat]+—－ H ＋CH 2＝C —( ( CH 2—CH —) n R (c) C |H 3 C |H 3 C |H 3 C | H 3 2.1. 3.2 活性中心向单体转移使链终止： [Cat]+—－CH 2—CH —( CH 2—CH —) n R ＋CH 2＝CH →[Cat]+—－ CH 3—CH 2＋CH 2＝C —( CH 2—CH —) n R (d) C |H 3 C |H 3 C |H 3 C |H 3 C |H 3 C | H 3 2.1. 3.3 与烷基铝作用而使链终止： [Cat]+—－CH 2—CH —( CH 2—CH —) n R ＋AlR 3→[Cat]+—R － ＋R 2Al —CH 2—CH —( C H 2—CH —) n R (e) C |H 3 C |H 3 C |H 3 C | H 3 R 2Al —CH 2—CH —( CH 2—CH —) n R →R 2AlH ＋CH 2＝C —( CH 2—CH —) n R (f) C |H 3 C |H 3 C |H 3 C | H 3 2.1. 3.4 活性链与H 2发生链转移反应而使链终止 [Cat]+—－CH 2—CH —( CH 2—CH —) n R ＋H 2→[Cat]+—－ H ＋CH 3—CH —( C H 2—CH —) n R (g) C |H 3 C |H 3 C |H 3 C | H 3 在聚合过程中，常用氢气来调节聚合物分子量。 2.2 工艺流程简述 2.2.1 100单元：催化剂制备和计量 2.2.1.1 主催化剂 桶装烃油，由齿轮泵P105送入油脂混合罐D105，桶装的烃脂也由P105按比例(油70％，脂30％) 加进D105中。向D105夹套通入蒸汽将D105加热到70℃，用搅拌器A105搅匀并经鼓氮除潮后用泵 P105经过滤器F105送入主催化剂配制罐D106，桶装主催化剂用起吊机Z104提到D106的顶部，连 接卸料管线，接通氮封后，起动振荡器Z102并打开卸料阀，在搅拌器A106搅拌下把主催化剂卸 入D106，在以上操作中D106温度均保持在70℃，使固体主催化剂分散在油/脂混合物中。向D106 夹套内通入冷水，使D106降温至30℃，油脂开始形成浆料，催化剂均匀分散在油脂浆料中，恒 温一段时间后，将D106继续降温至10℃。配制过程中，用真空泵C101抽出催化剂浆料中的微量 湿气及轻烃组分。 配制好的催化剂浆料用N 2压入注射器D108A(B)，当D108A(B)进主催化剂时，D108A(B)内的液 压油就泄压返回液压油缓冲罐D107，D108A 充满主催化剂浆料后即停止充料，D108A 处于备用状 态。若D108A 准备往聚合区送料，则启动计量泵P108A(B)，液压油缓冲罐D107的液压油经过滤器 F107由P108A(B)计量泵计量排至D108A 压缩腔，将D108A 中的催化剂浆料压进预接触罐D201。 D108A 与D108B 互为备用。 2.1. 3.1 自动终止即单分子链终止： [Cat]+—－CH 2—CH —( CH 2—CH —) n R kt → [Cat]+—－ H ＋CH 2＝C —( ( CH 2—CH —) n R (c) C |H 3 C |H 3 C |H 3 C | H 3 2.1. 3.2 活性中心向单体转移使链终止： [Cat]+—－CH 2—CH —( CH 2—CH —) n R ＋CH 2＝CH →[Cat]+—－ CH 3—CH 2＋CH 2＝C —( CH 2—CH —) n R (d) C |H 3 C |H 3 C |H 3 C |H 3 C |H 3 C | H 3 2.1. 3.3 与烷基铝作用而使链终止： [Cat]+—－CH 2—CH —( CH 2—CH —) n R ＋AlR 3→[Cat]+—R － ＋R 2Al —CH 2—CH —( C H 2—CH —) n R (e) C |H 3 C |H 3 C |H 3 C | H 3 R 2Al —CH 2—CH —( CH 2—CH —) n R →R 2AlH ＋CH 2＝C —( CH 2—CH —) n R (f) C |H 3 C |H 3 C |H 3 C | H 3 2.1. 3.4 活性链与H 2发生链转移反应而使链终止 [Cat]+—－CH 2—CH —( CH 2—CH —) n R ＋H 2→[Cat]+—－ H ＋CH 3—CH —( C H 2—CH —) n R (g) C |H 3 C |H 3 C |H 3 C | H 3 在聚合过程中，常用氢气来调节聚合物分子量。 2.2 工艺流程简述 2.2.1 100单元：催化剂制备和计量 2.2.1.1 主催化剂 桶装烃油，由齿轮泵P105送入油脂混合罐D105，桶装的烃脂也由P105按比例(油70％，脂30％) 加进D105中。向D105夹套通入蒸汽将D105加热到70℃，用搅拌器A105搅匀并经鼓氮除潮后用泵 P105经过滤器F105送入主催化剂配制罐D106，桶装主催化剂用起吊机Z104提到D106的顶部，连 接卸料管线，接通氮封后，起动振荡器Z102并打开卸料阀，在搅拌器A106搅拌下把主催化剂卸 入D106，在以上操作中D106温度均保持在70℃，使固体主催化剂分散在油/脂混合物中。向D106 夹套内通入冷水，使D106降温至30℃，油脂开始形成浆料，催化剂均匀分散在油脂浆料中，恒 温一段时间后，将D106继续降温至10℃。配制过程中，用真空泵C101抽出催化剂浆料中的微量 湿气及轻烃组分。 配制好的催化剂浆料用N 2压入注射器D108A(B)，当D108A(B)进主催化剂时，D108A(B)内的液 压油就泄压返回液压油缓冲罐D107，D108A 充满主催化剂浆料后即停止充料，D108A 处于备用状 态。若D108A 准备往聚合区送料，则启动计量泵P108A(B)，液压油缓冲罐D107的液压油经过滤器 F107由P108A(B)计量泵计量排至D108A 压缩腔，将D108A 中的催化剂浆料压进预接触罐D201。 D108A 与D108B 互为备用。 2.1. 3.1 自动终止即单分子链终止： [Cat]+—－CH 2—CH —( CH 2—CH —) n R kt → [Cat]+—－ H ＋CH 2＝C —( ( CH 2—CH —) n R (c) C |H 3 C |H 3 C |H 3 C | H 3 2.1. 3.2 活性中心向单体转移使链终止： [Cat]+—－CH 2—CH —( CH 2—CH —) n R ＋CH 2＝CH →[Cat]+—－ CH 3—CH 2＋CH 2＝C —( CH 2—CH —) n R (d) C |H 3 C |H 3 C |H 3 C |H 3 C |H 3 C | H 3 2.1. 3.3 与烷基铝作用而使链终止： [Cat]+—－CH 2—CH —( CH 2—CH —) n R ＋AlR 3→[Cat]+—R － ＋R 2Al —CH 2—CH —( C H 2—CH —) n R (e) C |H 3 C |H 3 C |H 3 C | H 3 R 2Al —CH 2—CH —( CH 2—CH —) n R →R 2AlH ＋CH 2＝C —( CH 2—CH —) n R (f) C |H 3 C |H 3 C |H 3 C | H 3 2.1. 3.4 活性链与H 2发生链转移反应而使链终止 [Cat]+—－CH 2—CH —( CH 2—CH —) n R ＋H 2→[Cat]+—－ H ＋CH 3—CH —( C H 2—CH —) n R (g) C |H 3 C |H 3 C |H 3 C | H 3 在聚合过程中，常用氢气来调节聚合物分子量。 2.2 工艺流程简述 2.2.1 100单元：催化剂制备和计量 2.2.1.1 主催化剂 桶装烃油，由齿轮泵P105送入油脂混合罐D105，桶装的烃脂也由P105按比例(油70％，脂30％) 加进D105中。向D105夹套通入蒸汽将D105加热到70℃，用搅拌器A105搅匀并经鼓氮除潮后用泵 P105经过滤器F105送入主催化剂配制罐D106，桶装主催化剂用起吊机Z104提到D106的顶部，连 接卸料管线，接通氮封后，起动振荡器Z102并打开卸料阀，在搅拌器A106搅拌下把主催化剂卸 入D106，在以上操作中D106温度均保持在70℃，使固体主催化剂分散在油/脂混合物中。向D106 夹套内通入冷水，使D106降温至30℃，油脂开始形成浆料，催化剂均匀分散在油脂浆料中，恒 温一段时间后，将D106继续降温至10℃。配制过程中，用真空泵C101抽出催化剂浆料中的微量 湿气及轻烃组分。 配制好的催化剂浆料用N 2压入注射器D108A(B)，当D108A(B)进主催化剂时，D108A(B)内的液 压油就泄压返回液压油缓冲罐D107，D108A 充满主催化剂浆料后即停止充料，D108A 处于备用状 态。若D108A 准备往聚合区送料，则启动计量泵P108A(B)，液压油缓冲罐D107的液压油经过滤器 F107由P108A(B)计量泵计量排至D108A 压缩腔，将D108A 中的催化剂浆料压进预接触罐D201。 D108A 与D108B 互为备用。 2.2.4.2 聚合物粉末干燥 经D501汽蒸后的聚丙烯粉末下流到干燥器D502中，D502为一立式桶状容器，上部为扩径结构，容器内装有一半高3/4圆筒，底部装有氮气分布板，不饱和氮气由D502底部加入与D502内聚丙烯粉末逆流接触保持流化状态，不饱和氮气从聚丙烯粉末中吸收夹带的水份，以干燥聚丙烯粉末。干燥后的聚丙烯在料位控制下，从D502底部排入料斗D801A/B，经风送系统PK801送进粉末料仓D802。 从D502顶部出来的湿氮气先进入旋风分离器S502以分离夹带的聚丙烯粉末，分离出的粉末由粉末接受器D507用氮气间断排入风送系统PK801，进入粉料仓D802。 从S502出来的湿氮气进入干燥器洗涤塔T502。在T502中，塔底凝液一部分由回流泵P502A/B 经冷却器E502冷却后，回流至T502顶部，与上L的湿氮气逆流接触，以洗去氮气中夹带的水份和聚丙烯细粉。多余的水则经塔底溢流管流入下水道排往废水池，夹带的细粉也随同排出。经洗涤后的氮气从T502塔顶出来，与补充的氮气一起由氮气循环压缩机C502A/B补充压力，再经氮气加热器E503加热重新变得不饱和后，回到D502继续干燥聚丙烯粉末。 2.2.5 600单元：排放系统、废油处理及工艺辅助设施 2.2.5.1 排放系统 本装置设有高压排放罐D601,第一低压排放罐D602, 第二低压排放罐D603,旋风分离器S601。D601用于紧急状态时接受来自予聚合反应器 R200的安全阀 PSV221，顶部排放阀PV221，底部排放阀HV223/2的排放物料；来自反应器R201的安全阀PSV241、PSV242、PSV243，顶部排放阀PV241、HV242、HV243，底部排料阀HV244/1,2,3的排放物料；来自HV301，HV311的排放物料。D601的正常操作压力为火炬背压,在紧急排放时可高达1.6Mpa,D601内的物料靠压差可直接排入D602。D602用于接受从R2OO顶部PV221，底部排放阀HV223/2来的排放物料；从R201顶部排放阀PV241、HV242、HV243来的排放物料；来自HV301、HV311的排放物料。 从D601和D602顶部出来的丙烯经S601分离其夹带的聚丙烯粉末后排入火炬总管。S601收集的聚丙烯粉末从底部阀排入D603中。 D602和D603中的粉末经蒸气脱活和N2脱除残余丙烯后排出。 2.2.5.2 冷冻水 桶装乙二醇用卸料泵P602抽进冷冻水收集罐D604,按比例加入脱盐水使D604中脱盐水的乙二醇含量为20%（wt）。从用户返回的低温水经冰机PK601冷冻后温度降至降至2℃，再进入D604。冷冻水泵P601A/B将冷冻水送至各用户。 2.2.5.3 氮气压缩 从制氮来的氮气进入氮气压缩机组PK602，经压缩后的氮气进入缓冲罐D611，压力为1.1Mpa。这种氮气用于把D106的催化剂浆料压到注射器D108A/B。从压缩机出口冷凝器E607B后有一条高高氮管线，可从压缩机后直接引出高压氮气对设备进行试压。 2.2.5.4 低压蒸汽冷凝液回收 装置中回收的所有冷凝液收集在蒸汽冷凝液罐D606中，由蒸汽冷凝液泵P603A/B把冷凝液的一部分送到D501、PK501、E202和Z602。另一部分冷凝液在D606的液位控制下由P603A/B送到界区。 2.2.5.5 废油处理 由TEAL系统废油罐D102、低压丙烯洗涤塔T302和D201预接触罐送来的废油进入废油处理罐D607。当D607内废油需要处理时，从P110A/B按5Kg ATMER163/1Kg 100% TEAL的比例将ATMER163加到D607中，ATMER163将与TEAL发生络合反应生成溶于油的稳定络合物，从而消除TEAL的危险性。 该络合反应为放热反应。处理废油的过程中，由D607夹套冷却水控制D607中废油温度不超过100℃。反应完毕后，D607放油时，罐中料温应降到40℃以下。处理后的油装桶再作处理。 2.2.5.6 废水系统 T501和T502塔底排出的废水汇集到界区内的污水池Z601,聚合区的雨水、冲洗水和消防水由明沟流进Z601的分流箱再进入池内。Z601设有截流挡板，废水从挡板底部流到池的另一端，由废水泵P606A/B送往污水处理场统一处理。 造粒厂房的楼面冲洗水，屋顶雨水以及造粒水槽来的排放物一起收集于造粒区的中间水槽，由人工筛除聚合物颗粒后，由地下水管排入普通下水道。 落在道路、三乙基铝棚、料仓区、控制室、配电间和化验室的污水排入普通下水管道。 2.2.6 丙烯预精制及丙烯精制 从气分出来的粗丙烯先进入预精制单元，经固碱和分子筛两级脱水后再进入丙烯精制单元。在精制单元中，粗丙烯先进入汽提塔T701脱除CO、O2、和CO2后，送入T702A/B以脱除COS和H2S，然后再进入T703A/B进行干燥脱水，干燥后的丙烯进入T704A/B脱胂。精制后的丙烯进入反应器供料罐D302。 2.2.7 800单元:聚合物添加剂的加入及挤压造粒 袋装的添加剂在Z805上称重后，经添加剂料斗Z801A/B进入混合器M801A/B，在此添加剂与来自D802的聚合物混合，配制成添加剂母料。混合后的添加剂母料经W802计量后进入混合器M802。 来自D802的聚合物粉料经W801计量后连续地按比例进入混合器M802，与添加剂母料混合均匀，然后去挤压机。 在挤压机EX801中，聚合物粉料和添加剂经均化、熔融、挤压后在水下切粒。 聚合物粒子由切粒机提L进入D805离心干燥器与水分离后，去颗粒分离器S803筛分除去粗细粒子。粒径合适的聚丙烯粒料，经PK802气流输送系统进入D901A～D聚丙烯储存和均化料仓。 切粒水被收集到D806中，然后用P801A/B经过滤器F801A/B过滤和E803冷却后进入挤压机切粒水室。 各加料料斗处的氮封管线均被接到由空气过滤器F804和排风扇C805A/B组成的粉尘收集系统。 2.2.8 900单元:产品的储存、均化及包装码垛 来自挤压机的粒料,被送到D901A～D中进行重力掺合,D901A～D用作储存料仓.用PK901气流输送系统使D901A～D内的粒料,保持循环，人而达到使产品均化的目的。 PK901也用于将均化后的产品送至包装料仓.本色聚丙烯粒料从储存料仓送入包装料仓D902后，送入包装机组。 聚丙烯粒料经包装机自动称重、装袋和封口后，再经重量检测和金属检测送入皮带输送机输送至码垛进行自动码垛，由叉车运进仓库贮存。
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发表于 2023-6-7 06:17:11
