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UNIPOL聚丙烯工艺原理简述2009年11月13日基本概念聚合：含双键的小分子化合物打开双键合成大分子的过程。均聚产品：由丙烯分子聚合形成的大分子无规聚合物产品：由丙烯和乙烯聚合形成的大分子。抗冲产品：由均聚产品接支无规聚合物形成的大分子等规度：聚合物中的全同立构规程度，与二甲苯可溶物含量（XS）说法相反。MFR：产品的熔融指数ET:无规产品中的乙烯含量FC：聚合物中的橡胶体含量EC:橡胶体中的乙烯含量主催化剂：使丙烯能够发生聚合反应器的催化剂，主要成分为Ticl4，也叫主cat，本装置采用的是DOW化学公司提供的催化剂，牌号有SHAC™201、SHAC™205、SHAC™320。201主要用于生产均聚物；205主要用于生产无规物；320主要用于生产均聚物和抗冲共聚物。T2：反应的助催化剂，为纯三乙基铝，主要作用是使催化剂产生活性。SCA:选择性控制剂，主要成份为硅烷，用来控制聚合物的等规度，本装置采用的主要为N-donor；及部分ADT。化学吸附：气体和液体中的某些物质通过化学作用转移到催化剂表面上的化学过程。杂质首先吸附到精制床多孔材料上。球状或粒状形式的床层至少需要100℃才能发生化学反应，化学反应不影响催化剂颗粒本身的物性。其次，杂质与催化剂反应生成其它化合物。当床层表面全部覆盖上这种化合物后，就需要用其他介质如H2再生，使活性恢复到初始状态。物理吸附：在气体或液体分子与固体表面接触时，部分分子凝结在固体表面，如果固体与凝结的分子之间是弱相互作用，这个过程就叫做物理吸附；物理吸附主要依靠范德华力。当床层饱和时，吸附剂失去吸附能力，这时杂质不能脱除，导致反应器中发生质量或操作问题。一般使用热氮气流解吸分子筛上的吸附物，这个过程叫做再生。流化：在反应器中，通过向上流动的液体或气体使固体微粒组成的床层膨胀，达到流化状态。流化态的性质类似于液体的性质工艺流程说明1概述DOW化学公司的UNIPOL聚丙烯生产工艺采用气相流化床反应器技术生产聚丙烯产品，装置工艺技术特点如下：1、用一台反应器生产均聚和无规共聚产品，串连第二台反应器可生产抗冲共聚产品。2、气相流化床工艺简单、经济，具有高的可靠性、操作弹性、安全性及环境友好性。3、该工艺只用较少的设备就能生产出包括均聚、无规共聚和抗冲共聚物在内的全范围产品；工艺操作灵活，调节范围大；由于反应器具有良好的返混特性，使得产品的性能保持均一；因为装置设备较简单且数量少而使维护维修工作量小，可靠性提高。4、UNIPOL工艺可生产乙烯或橡胶体含量高的抗冲共聚产品而不需要降低产率或担心结垢。5、由于流化床反应动力学本身的限制，加上操作压力低使系统中物料的贮量减小，使得该工艺比其它工艺操作安全，不存在事故失控时设备超压的危险。此工艺没有液体废料排出，排放到大气的烃类也很少，因此对环境的影响非常小，与其它工艺相比，该工艺更容易达到环保、健康和安全的各种严格规范要求。6、原料丙烯或乙烯的消耗定额比其他工艺路线相对较低，原料消耗的典型值为均聚1.003t单体/t聚丙烯，无规共聚1.006t单体/t聚丙烯，抗冲共聚1.007t单体/t聚丙烯。该工艺可生产117个牌号聚丙烯产品，其中包括55个均聚、21个无规共聚和41个抗冲共聚牌号产品，应用范围覆盖了薄膜、纤维、管板材、注塑料、挤出和热成型的各个应用领域，完全满足国内市场对聚丙烯通用料和各种专用料的需求。UNIPOL聚丙烯装置由下列工艺单元组成:A.原料供给和精制B.丙烯精制C.反应D.树脂脱气E.排放气回收F.添加剂系统G.造粒H.掺混风送A1原料供给及精制丙烯，乙烯,氮气,和氢气管输到装置界区。主催化剂,T2,以钢瓶形式供给到装置界区内的设施中。界区来的乙烯一路经过乙烯压缩机K-1003压缩后达到4.207Mpag，通过乙烯过滤器(Y-1002或Y-1004)在进入第一反应器之前滤除颗粒污染物；另一路直接送到第二反应器。界区的低压氮气一部分经过滤器(Y-1101)后作为过滤氮气分布到各用户。另一部分低压氮气通过预热器(E-1108)和脱氧床(C-1109)以脱除氧，之后通过干燥器(C-1112)以脱除极性化合物.精制后的氮气通过过滤器(Y-1115)脱除颗粒污染物。精制后的氮气一部分经氮气压缩机(K-1102或K-1103)压缩到4.52MPag，之后经过滤器（Y-1115或Y-1116）后送入反应系统。界区来的氢气压力达到4.48MPag，之后在甲烷化预热器(E-1204)加热到250ºC，进入甲烷转化器(C-1205)，经反应后脱除氧,一氧化碳,二氧化碳.反应产生水，再经过冷却器(E-1206)冷却到40ºC。之后进入氢气干燥器(C-1207)以脱除氢气中的水.干燥器中装有分子筛通过物理吸附脱除极性杂质.分子筛床需要用热氮气定期再生.干燥后的氢气经过滤器(Y-1211或Y-1213)后分配到各用户。液体T2从输送容器中经氮气压送到TEAL进料泵(G-1503/G-1504/G-1505).该泵将TEAL加压到约3.96MPag后进料到反应系统，从TEAL系统出来的所有驰放都进入密封罐(C-1502)该罐用于除去夹带的TEAL.包含桶泵(G-1514)和吹出罐(C-1512)的矿物油系统用于拆修前的冲洗.小量的TEAL和矿物油可以从密封罐送入反应器，这样，可以用掉系统/设备冲洗过程中的的痕量TEAL。B2丙烯精制装置内设有液体丙烯精制设施及精制后丙烯进料到反应器的输送泵.痕量的反应毒物例如硫,水,氧,碳氧化物,氨,乙醇,丙酮都经精制系统后减少到可接受的水平。液体丙烯界区进料后直接进入脱气塔(C-2008).塔顶配有水冷器(E-2009)塔底配有再沸器(E-2010).冷却水由接力泵(G-2004或G-2007)打循环.塔顶脱出的小股轻组分物流(含O2,CO,CO2,等),送出界区.塔底丙烯流经冷却器(E-2011)之后，直接进入脱硫塔(C2001)然后进入丙烯干燥塔(C-2016或C-2018)以脱除催化剂毒物.丙烯脱硫塔(C-2001)配有旁路线，这样，在脱硫塔再生和置换时，整个精制系统的操作不受影响.精制丙烯经丙烯进料泵(G-2012/G-2013)升压送反应区。精制床内装有分子筛和其它催化剂，通过物理吸附脱除极性杂质。部分床层需要定期用热氮气进行再生，氮气经E-2114加热到要求的温度后对部分1和部分2中的精制床进行再生。脱除极性杂质后，丙烯经过泵(G-2012或G-2013)加压并经(Y-2020或Y-2022)过滤后送入反应区。丙烯精制区的设计上设有退料线，以允许在再生前、换剂前或检修前将精制塔内的丙烯推到脱气塔前，脱气塔设有到界区外的退料线，允许该塔退走丙烯，按照卖方标准，一般用高压丙烯推出设备内的丙烯。C1第一反应区聚合反应在流化床第一反应器(C-4001)进行，反应压力约3.38MPag、反应温度约67°C。催化剂和反应物连续送入反应器，粉状反应物间断移出反应器。反应器顶部气相反应物连续经第一循环压缩机(K-4003)和循环气冷却器(E-4002)后送回反应器底部，循环气用于使反应床层流化和反混；反应进料从反应器侧向进入，同时移除反应热。树脂性能由使用的催化剂以及循环气组分控制。反应器内的树脂性能由电脑调整变量进行闭环控制，树脂性能不随产率的变化而变化。反应器底部裙座支撑，反应器顶部带扩大段用于脱除循环气流带出的粉末。循环气压缩机是一单段、恒速、缓冲气密封的离心式压缩机，压缩机的典型出口压力为3.48MPag.循环气流量由压缩机的入口导叶控制.对所有产品，循环气压缩机的气速都保持一个优化的控制.循环气冷却器是一台单向、管壳式换热器。循环气走管程，循环水走壳程。通过控制换热器壳程热路出口回泵(G-4004)的水量来控制反应温度。在反应器开车时，该换热器也通过在循环水中注入蒸汽升温来用做开车加热器.反应压力由丙烯进料量控制，循环气中氢气、乙烯和丙烯浓度比值由一在线循环气分析仪测得，并自动控制其流量以维持所需的循环气组分。第一反应器停留时间约为1小时。主催化剂为罐装的混合有矿物油的浆料，催化剂使用前用翻桶器(S-4045)翻转以防止催化剂固体沉降，主催化剂罐用一倾桶器(S-4046)夹持，经卸料泵(G-4054)送入带搅拌器(Y-4041/Y-4048)的浆料进料罐(C-4040/C-4047)，并经浆料进料泵(G-4043/G-4044)送入反应器。反应产率用催化剂进料量控制，催化剂量通过控制进料泵的速度实现。矿物油经一矿物油空气泵（G-4055）抽送以冲洗催化剂进料系统。罐装的给电子体经给电子体卸料泵(G-4069)泵送至给电子体进料罐(C-4060/C-4062/C-4064)，然后经给电子体进料泵(G-4061/G-4063/G-4065)泵送至相应的反应区，送入循环气系统。第一反应器有四个出料系统，四个出料系统可以交替出料或单独出料。每一出料系统包含产品室和产品出料槽。粉料产品顺序从产品室(C-4101,C-4105,C-4106,C-4107)排入产品出料罐(C-4103,C-4108,C-4110,C-4112)，之后直接转送至产品接收仓（当生产均聚产品和无规共聚产品时）或直接送转移罐（当生产抗冲产品时）。当反应失常时，用中止系统停止或减缓聚合反应。中止剂CO被过量注入，以确保即便CO未完全混合时也能完全中止反应。杀死系统包括4个钢瓶(2个在用，2个备用)钢瓶内的杀死剂压力为13-15.2MPag，当杀死程序启动时，杀死剂通过分布管和电动阀注入反应系统.当失电时而失去循环气流量时，循环气透平(KT-4003)用于驱动循环气压缩机，使CO更好的混合。通过净化反应气至火炬后，重新注入催化剂可以快速建立反应。反应器的仪表管口通过吹入来自丙烯蒸发器(E-4005)的丙烯气保持干净。C2反应抗冲部分的聚合反应在流化床第二反应器(C-4301)进行，反应压力约2.07MPag、反应温度约70°C。间歇排除第一反应器的均聚物，带有催化剂，连续送入第二反应器，产生的抗冲反应物间断移出反应器。反应器顶部气相反应物连续经第二循环压缩机(K-4303)和循环气冷却器(E-4302)后送回反应器底部，循环气用于使反应床层流化和反混。反应进料从反应器侧向进入，同时移除反应热。在设计产能下，第二反应器的停留时间约为1小时。当反应失常时，用中止系统停止或减缓聚合反应。中止剂CO被过量注入，以确保即便CO未完全混合时也能完全中止反应。杀死系统包括4个钢瓶(2个在用，2个备用)钢瓶内的杀死剂压力为13-15.2MPag，当杀死程序启动时，杀死剂通过分布管和电动阀注入反应系统。D树脂脱气来自产品出料系统的树脂靠压力差密相输送至立式沉降式产品接收仓(C-5013)。输送气体为含碳氢化合物的氮气，在粉料仓顶部空间分离后，和来自两个反应部分的循环放空气一起，经产品接收仓过滤器(Y-5014)后送放空气回收系统。产品接收仓操作压力为0.0331MPag，温度为65°C。产品接收仓排料经流量控制，停留时间是通过维持正常的料位实现的。氮气或来自放空回收系统的回收轻组分从接收仓底部送入以净化空隙中的和溶解于树脂中的碳氢化合物。接收仓中树脂净化停留时间最少为10分钟。产品接收仓考虑有一附加容积以接受大约3～4小时的树脂产量。当生产均聚物或无规共聚物而反应中断24小时以上时，产品接收仓中的树脂要清空以防止长时间滞留产生结块。当生产抗冲物而发生任何原因的中断时，产品接收仓中的树脂必须在15分钟内排入净化仓。树脂自产品接收仓经产品接收仓旋转阀(S-5011)进入产品净化仓(C-5009)。产品净化仓也是经流量控制排出，使树脂有特定的停留时间以保证脱除溶解于树脂中的微量碳氢化合物。蒸汽＋氮气混合气从净化仓底部送入以脱除碳氢化合物并使残留催化剂失活。净化仓顶部放空气经产品净化仓过滤器(Y-5010)过滤后排至火炬产品净化仓设计最小停留时间1