年产3万吨聚丙烯液相本体法聚合车间工艺设计分析解析 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/11/1 7:26:44星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

物料衡算

⑴ 聚合时所用催化剂CS-2的用量计算

催化剂CS-2外观褐色细颗粒,活性指标:≥20000Gpp/gTiCl3,查RTiCl3/PP(质量)取值为(40~60ppm),即TiCl3/PP≤50ppm,则由公式

Wcat??C3H6?V?K?(RTiCl3)0.8 ?500?12?0.8?50?10?60.8?330g

上式中:Wcat?催化剂的用量,kg;

V?聚合釜容积,m3; K?装料系数,0.75;

?CH?丙烯在30℃时的密度,kg/m3;

36 RTiCl3?钛烯比,ppm; 0.8?催化剂中TiCl3含量 ⑵ 聚合时活化剂的用量计算

WAL?Wcat??AL?RAL/Ti?CTi/?cat?CAL

?300?114?0.04?12/(134.5?0.98)

?124.543g上式中:WAL?活化剂的用量,kg;

CTi?催化剂中TiCl3的含量,一般为80%的质量

CAL?浓的活化剂中Al(C2H5)2Cl含量,一般为98%; ?AL?Al(C2H5)2Cl的分子量,114; ?cat?TiCl3的分子量,134.5; RAL/Ti?活化剂与Ti之比,0.04。

因为活化剂为25g/100ml,所以应加三乙基铝:

VAL?124.543/0.25?498.172ml

⑶ 聚合时氢气用量计算

H2在聚合过程中作分子量调节剂,产品熔融指数为MⅠ=2.0~6.0g/10min,在这里取MⅠ=3.8g/10min。由加氢量与熔体流动速率关系知:

lgMI?2.41g?H2??2.3

上式中:MI?熔体流动速率,g/10min;

[H2] ?液体丙烯中H的摩尔百分率。 代入数据得

lg[H2]?(lg3.8?2.3)/2.4??0.717

?[H2]?0.192?19.2%

又由于[H2]?nH2/(nC3H6?nH2)

?nH2?0.201kmol

则 VH2?0.201?22.4?4.5024m3

mH2?nH2?2?0.402kg

⑷ 聚合时第三组分DDS的用量

密度?=1.070-1.080g/ml(25℃),这里取?=1.08,分子量为244.4。一般来说丙烯为8m3

时,DDS为250ml,则丙烯为9-10m3时,DDS为281.5ml。

故 质量为M???V?1.08?281.5?304.02g ⑸ 进入聚合釜反应丙烯的质量

在30℃时,?C3H6?500kg/m时,

3mC3H6??C3H6VK?98%?500?12?0.8?99%?4752kg

(其中K为装料系数,V为反应釜体积) ⑹ 聚合回收损失的丙烯气体

投入丙烯的理论量为4410kg,则生成聚丙烯的量m1为

m1?4410?70%?3087kg 其中70%为转化率

聚合回收损失的丙烯气体(损失的丙烯气体)为m2:

m2?m1?[2%/(91%?1.6%?1.8%?1.8%)]

?3292.8?2%/96.2%

?68.743kg⑺ 进入闪蒸釜中的丙烯

查《化学工艺设计手册》知:等规聚丙烯的密度?:0.92?0.94,这里取

??0.92g/cm3?920kg/m3,则聚合釜内PP的体积V1为

V1?3087/920?3.355m3

而聚合釜的总体积V0为12m3,则聚合釜剩余的体积V2为

V2?V0?V1?12?3.355?8.645m3

采用高压回收,聚合釜中回收后,压力为1.2MPa,温度为50℃通过闪蒸釜后残压为0.3MPa,温度为40℃,由PV?nRT知

故进入闪蒸釜的丙烯的量n散为n散?PV22/RT2?PV11/RT1

?4075.59?1843.65 ?2231.94mol

进入闪蒸釜中的丙烯m3为m3?nM3?2231.94?42?93.741kg ⑻ 聚合高低压回收的丙烯气体的量

回收的气体丙烯的质量m4为m4?mC3H6?(1?70%)?m2 ?4752?(1?70%)-64.178 =1361.422kg

则 聚合高低压回收的气体丙烯m5为

m5?m4?m3?1361.422??kg

⑼ 聚合过程损失的聚丙烯的量

由设计任务书知,全装置总收率按91%计,聚合及回收等损失:聚丙烯?1.6%;闪蒸聚丙烯?1.8%;包装损失聚丙烯?1.8%。故聚丙烯的实际产量m6为

m6?m1?(91%(91%?1.6%?1.8%?1.8%))

?3087?91?.2% ?2920.135kg

聚合过程损失的聚丙烯的量m7为

m7?m1?(1.6%(91%?1.6%?1.8%?1.8%))

?3087?1.6%/96.2% ?51.343kg

⑽ 聚合生成的聚丙烯的量(即进入闪蒸釜的聚丙烯的量)m8为

m8?m1?m7?3087?51.343?3035.657kg

综上所述,聚合釜物料衡算结果如表4-1所示。

表4-1 聚合釜物料衡算表 物料名称 丙烯 催化剂 活化剂 DDS H2

釜内生成的聚丙烯 高压回收丙烯

进料(kg) 4752 0.2815 0.124543 0.30402 0.402

出料(kg)

0.2815 0.124543 0.30402 0.402 3035.657