气相聚丙烯装置工艺介绍(精品)

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1、新建20万吨/年气相聚丙烯装置 工艺介绍 工艺流程总体介绍 装置简介 装置组成单元 重点设备 工艺流程示意图 催化剂 进料系统 第一聚合 反应单元 反应器粉料 输送单元 第二聚合 反应单元 粉料脱活 及干燥单元 造粒单元 主催化剂 助催化剂 改性剂 丙烯回收 单元 尾气回收丙烯 原料精制单元 PP粉料 PP粉料PP粉料 丙烯 乙烯 氢气 丙烯 乙烯 氢气 液体过氧 化物系统 助剂 粒料储存 单元 粒料 粒料包装 粉料 脱活后 装置主要包括两个卧式搅拌床气相反应器，三种催化剂加入 第一反应器，原料丙烯加入两个反应器，乙烯和氢气根据牌 号不同加入第一反应器和第二反应器。聚合反应之后，粉料 在袋滤器

2、中与气体分离，在脱气仓中干燥并脱除活性，进入 挤压造粒系统，加入稳定剂，进行混炼和造粒，成型的粒料 被送去掺合，进行均化处理后送至贮罐包装。 工艺流程简图工艺流程简图 气相法聚丙烯装置由催化剂进料单元，第一聚合反应单元 ，反应器粉料输送单元，第二聚合反应单元，粉料脱 活及干燥单元，丙烯回收单元，挤压造粒单元，500单 元粒料掺合及贮存单元，原料精制单元，公用工程单 元等10个单元构成。各单元作用分别介绍如下： （1）催化剂进料单元 主催化剂、三乙基铝和改性剂以一定的比例加入到第一聚 合单元，进行聚合反应，同时进行改性剂的稀释，矿 物油的进料以及废催化剂的中和。 （2）第一聚合反应单元 卧式搅拌

3、床反应器在一定的温度和压力下，以丙烯为主要 原料，以氢气为分子量调节剂，在催化剂体系的作用 下，经气相反应聚合生成聚丙烯粉料。 装置单元组成与工艺流程 （3）反应器粉料输送单元 两套气锁系统把第一反应器产生的粉料输送到第二反应器，并夹 带的气体分离后返回第一聚合反应单元，同时还能隔离两个反应 器系统之间的循环气物流。 （4）第二聚合反应单元 其设置及控制方法基本与第一聚合反应单元相同，目的是提高催 化剂的利用效率，同时利用第二聚合反应单元与第一聚合反应单 元的串联特点，加入乙烯，生产抗冲共聚物。 （5）粉料脱活和干燥单元 粉料中的气体与粉料分离，将粉料中的残余催化剂水解脱除活性 ，同时带走挥发

4、组份。并将脱活及干燥后的聚丙烯粉料输送到造 粒单元。 （6）丙烯回收系统单元 尾气中的氮气与丙烯气等的混合气通过选择性高分子膜进行分离 ，氮气可以回收再度用于粉料的脱活与干燥，丙烯气体则回收到 裂解装置再利用。 （7）挤压造粒单元 干燥后的聚丙烯粉料中加入稳定剂等各种添加剂，以改善产 品的物化性能，并混炼机加工成合格形状粒料。 （8）粒料掺合和贮存单元 将粒料送至掺合料仓，进行粒料的掺合，改善每批产品物性 的均匀程度，并将掺合合格的粒料输送到包装车间料仓。 （9）原料精制单元 原料丙烯进行脱硫、脱砷、脱氧和脱水处理后输送至各个用 户，同时，提供聚合反应抑制剂和原料丙烯。 （10）公用工程单元

5、蒸汽、氮气、仪表风、工厂风、盐水、循环水、工艺水的引 入，蒸汽冷凝液进行回收处理，进行火炬气的收集与排放。 催化剂组分 气相法聚丙烯工艺采用的Amoco CD高效催化剂（HAC） 体系由下述组分组成： 主催化剂：Amoco CD 催化剂 助催化剂：三乙基铝（TEAL） 改性剂：二异丁基二甲氧基硅烷（DIBDMS）或二异丙 基二甲氧基硅烷（DIPDMS）： Amoco CD催化剂包括TiCl4和载于MgCl2之上的二正 丁基酞酸酯（DNBP），DNBP作为一种内部立体定向 控制改性剂加入催化剂。 三乙基铝（TEAL）作为助催化剂使用，在没有TEAL 的情况下聚合反应将不能发生。除了作为助催化剂

6、，TEAL还起到净化剂的作用，对于单体、矿物油和 所有其它原料，TEAL还用于脱除其中痕量的催化剂 抑制剂。 DIBDMS和DIPDMS是作为外部改性剂使用，其 能够为催化剂颗粒中的内部改性剂提供附加 的立体定向控制，在没有DIBDMS或DIPDMS的 情况下，聚合反应将生成过量的无规组份， 硅烷的另一个有利作用是抑制催化剂的衰减 ，使反应可以持续更长的时间。 在生产均聚物（HP）和无规共聚物（RCP） 时使用的外部改性剂是DIBDMS，生产抗冲共 聚物（ICP）时使用的外部改性剂是DIPDMS ，DIPDMS能生成具有较高韧性的抗冲共聚材 料。 重点部位 从装置的平稳生产和安全角度考虑，聚丙

7、 烯装置共有液体丙烯储罐、第一反应器顶部 分离器、第二反应器顶部分离器、第一反应 器、第二反应器等五个危险部位。其中液体 丙烯储罐储存来自界区的液体丙烯、第一反 应器顶部分离器、第二反应器顶部分离器分 别储存两个反应器的原料丙烯和循环丙烯， 这三个储罐如果发生泄漏或者火灾，将产生 巨大危害。在第一反应器、第二反应器中存 在大量粉料和气相丙烯，反应器是在高压条 件下操作，聚合反应是剧烈的放热反应，一 旦反应器失控，会发生严重的安全事故。 （二）重点设备 气相法聚丙烯装置重点设备主要为循环气压缩机、 丙烯加料泵、急冷液加料泵、沉降器顶部压缩机、 尾气压缩机、粉料输送风机、挤压造粒机组、粒料 输送压

8、缩机等设备。除此之外，还有一些重要阀门 如：两反应器的温度控制调节阀、压力控制调节阀 、气锁器系统的阀门、粉料出料线上的阀门、粉料 输送旋转加料阀、粒料输送旋转加料阀等，一旦这 些设备和阀门出现故障，会引起装置生产波动或者 减产停产，处理不当会引起恶性事故的发生。 1.循环气压缩机 气相法聚丙烯装置在两个反应器都有循环气压缩 机，循环气通过位于反应器底部的9个循环气喷嘴 向反应器通入循环气，循环气中加入氢气控制产品 MFR，来保持反应器床层的悬浮程度，循环气压缩 机出现故障停止，反应器失去循环气，只能短时间 维持生产，必须立即启动备台，如果备台不能启动 ，装置只能进行停工处理。 2.急冷液泵

9、两个反应器通过加入液体丙烯汽化带走热量 从而达到控制反应器的温度。急冷液通过12个注入 口喷洒在粉料床层上, 急冷液加入反应器中后,汽化 带走聚合反应放出的反应热。急冷液通过急冷液泵 输送至反应器进行温度控制，如果反应器温度过低 会造成冷凝液增多,影响粉料的混合均匀性和流动性 。反应器温度过高又会引起聚合物熔融,堵塞反应器 出口管线,从而使反应器停车。因此急冷液泵是聚合 单元的重要设备，一旦急冷液泵故障，反应器失去 撤热，温度会迅速上升，需要立即中止反应。 3.沉降器顶部压缩机、尾气压缩机 气锁器系统出料后粉料夹带大量气相丙烯， 这些气相丙烯通过沉降器顶部压缩机压缩后冷凝回 收利用，此压缩机设

10、计单台操作，如果发生故障， 气锁器系统无法运行，第二反应器进行停车，单反 应器维持生产。 尾气压缩机将第二反应器出料过程中粉料夹 带的气相丙烯压缩后冷凝回收，如果发生故障，整 个聚合单元必须全线停车。 4.粉料输送风机 聚合单元生产的粉料，经过氮气和蒸汽混 合气体脱除剩余活性后，经过粉料输送压缩机由 脱气仓输送至挤压造粒单元，粉料输送风机发生 故障后，聚合单元生产的粉料无法输送至造粒单 元，挤压造粒单元只能停车待料，聚合单元粉料 脱气仓可以维持三个小时的粉料缓冲量，如果长 时间不能恢复，聚合单元必须停车。 5.挤压造粒机组 挤压造粒机组把聚合单元经过脱气脱活、脱挥 发份处理的粉料加入助剂进行稳

11、定，然后熔融、过滤 ，造成粒料。挤压造粒机组主要由混炼机、齿轮泵、 切粒机、震动筛、干燥器和辅助系统构成，聚丙烯粉 料和助剂在混炼机中充分混炼、熔融和均化，熔融聚 丙烯经齿轮泵增压，熔融聚丙烯经过切粒机进入切粒 室，旋转的切刀将聚丙烯切成小颗粒。聚丙烯颗粒经 过脱水、干燥、筛分后输送至包装单元，挤压造粒机 组是聚丙烯装置的最后一道工序，也是最重要的工序 之一，如果挤压造粒机组发生故障，无法生产聚丙烯 粒料，只能生产聚丙烯粉料。 6.重要阀门 气相法聚丙烯装置自动化程度非常高，装置大 量使用调节阀和电磁阀，这些阀门工作状态对生产 的影响非常大，温度、压力调节阀直接决定生产的 平稳控制；每个气锁器

12、系统由十几个电磁阀组成， 通过程序控制电磁阀来完成粉料的输送，其中的部 分阀门发生故障后，输送系统无法运行；出料管线 上的电磁阀发生故障后，粉料无法从反应器排出； 粉料输送旋转阀和粒料输送旋转阀故障后，分别会 造成聚合单元和造粒单元的停车。 催化剂进料单元 催化剂体系简介 催化剂体系的作用 催化剂系统的进料 催化剂的性质 不同改性剂的性质 催化剂对物性影响 催化剂的串级原理 设备 位号设备 名称 A-101 催化剂储 罐搅拌器 A-104 改性剂混合器罐搅拌器 A-109 中和反应罐搅拌器 G-101 A/B 催化剂进 料泵 G-102 A/B 烷基铝进 料泵 G-103 A/B 改性剂进 料

13、泵 G-106 催化剂/助催化剂废 料泵 G-107 替换改性剂卸料泵 G-108 矿物油卸料泵 G-109 氢氧化钠卸料泵 D-101 催化剂储 罐 D-103 A/B 改性剂储 罐 D-104 改性剂搅 拌罐 D-105 替换改性剂储 罐 D-106 TEAl 密封罐 D-107 烷基铝中间罐 D-108 矿物油储存罐 D-109 中和罐 主催化剂的储存形式： 主催化剂装在220升的可回收罐（压力贮罐）中 ）。每一桶催化剂大约含有35kg的催化剂，浓度大约 为30wt%，催化剂用氮气保护，如果与空气中的水、 氧接触会失活，贮存于矿物油中。这种浓度下，混合 物呈一种浆液状态，一旦在矿物油中形

14、成悬浮液，催 化剂沉降就很缓慢，处理也非常容易。另外，在聚合 物的生产中，矿物油相对而言加入量很小，它留在产 品中，并不影响聚合物的性能。 催化剂自A泵 催化剂自B泵 D2 D3 F1006 F1007 备用丙烯冲洗 备用丙烯冲洗 每台催化剂泵都配有各自的冲洗管线，可以通过现场阀 门的开关进行不同的组合，切换主催化剂的喷嘴和冲洗 管线。 催化剂丙烯冲洗的作用： 1.防止固体沉降和快速输送到催化剂到反应器 ; 2.有助于催化剂良好的喷洒状态，更好地分散 催化剂; 3.推荐值为450kg/hr; 4.在催化剂引入管线前就应建立丙烯冲洗； 5.如果喷嘴没有使用，仍用少量冲洗（备用冲 洗），防止催化剂

15、喷嘴堵塞； 6.催化剂泵停后仍需冲洗几分钟； 主催化剂在使用前的要求： 催化剂在加入催化剂储罐之前必须充 分均匀状态，如果温度高于15，转动 催化剂罐6小时。 如果温度低于4，加热到15以上， 并保证放置48小时，然后转动6小时。 助催化剂 ：三乙基铝 分子式：Al(C2H5)3 M.W.=114.2 助催化剂的作用： 1. 烷基铝活化催化剂，进行聚合反应 ，没有烷基铝 ，聚合反应不能发生 ； 2. 烷基铝是催化剂毒性物质的净化剂 ，如果水，氧 气，甲醇和二氧化碳在系统中以ppm级存在，烷基 铝和它们反应，消除其毒害作用 ，因此，烷基铝 可用于在开车前净化分离器系统中的氧气和水 ， 但是烷基铝

16、不会和其它有毒物质反应，如硫化物 ，一氧化碳或砷。 l硅烷的类型和分子式 DIBDMS （二甲氧基二异丁基规烷） 生产均聚物和无轨共聚物 CH3O CH2CH(CH3)2 Si M.W. = 204.4 CH3O CH2CH(CH3)2 DIPDMS （二甲氧基二异丙基规烷） l生产抗冲共聚物 CH3O CH(CH3)2 SiM.W. = 176.3 CH3O CH(CH3)2 硅烷的作用: l硅烷包围在活性催化剂周围，使得丙烯分子只 能从一个方向插入，生成长链，形成等规聚丙烯; l毒化可生成无规物的催化剂活性中心; l降低催化剂衰变速率，延长聚合持续时间; l如果反应中没有硅烷，就会产生粘性粉料（ 20wt无规物)。 TEAl 硅烷 Y1 Y2C3= 冲洗 备用冲洗 备用冲洗 硅烷和