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20万吨/年聚丙烯生产项目设备设计说明书目录20万吨/年聚丙烯生产项目设备设计说明书第一电便料及辅助物防1.1 原料1.1.1 原料简介41.1.2 助伟化剂41.1.3 助催化剂51.1.4主催化剂51.1.5 添加剂6第二取计算方法的选择62.1 计算方法的选择62.1.1 11>>'去ft'J”“”.62.1.2 软件的优势6第三章物料衡算73.1 概论73.2 物符衡算原则73.3 总项目核算83.3.1 工艺流程图83.3.2物料衡算任务83.3.3总流程物料衡算83.3.3.1计算基础83.3.3.2设计条件93.3.3.3丙烯进料量93.3.3.4催化3及其他辅料的用录93.3.3.5级气的用量103.3.3.6原材料消耗定额103.3.4主要设备的物料衡算IO3.3.4.1CO汽提塔T701物料衡算103.3,4.2预聚反应器R200的物料衡算I1.3.3.4.3预聚反应零R201的物料衡算123.3.4.4闪蒸域的物料衡算133.3.4.5气然罐D50I的物料所算143.3.4.6干燥器D502的物料衡算153.3.4.7挤压造粒单元的物料衡算153. 3.4.8总物料平衡表16第四章热最衡算163.1 概述163.2 能量衡算的原则173.3 热限衡算任务173.4 热城衡口184. 4.1物料流股数据185. 4.2计算基准温度计热力学数据186. 4.3各工段热量衡算184.4,3.1预聚反应器R200热仪衡算184.4.3.2聚合反应器R201热量衡算214.4.3.3闪蒸MfD301热量衡舞224.4.3.4汽蒸窿D501热J衡算244.4.3.5f：煤器D501热情密算264.4,3.6总热量平衡表28第五雍设招选型及典型设备设计295.1 塔设备设计295.1.1 设计规范295.1.2 设计目标295.1.3 塔设备选型原则295.1.3.1 塔类型的选择295132塔选型原则315.133板式塔内构件选型原则315.1.4 板式塔设计原则315.1.4.1 塔板布置和漉动类型315.1.4.2 降液管设计315.1.4.3 浮阀板设计325.1.5 塔设备选型结果335.2换热器选型345.2.1 慨述345.2.2 选型规范355.2.3 选型原则355.2.4 换热器的选型结果355.2.4.1 设计方案355.2.4.2 换热器的主要结构尺寸和计算结果365.3家选型395.3.1泵的分类39532工业用泵的选用要求和相关标准405.3.2.1 工业用泵的特点和选用要求405.3.2.2 工业装置对泵的要求4053.33选型原则415334泵的选型结果415.3.2.3 型435.4.1 概述435.4.2 反应器的基本类型445.4.3 反应器设计的基本方法445.4.4 反应器设计数学模皇的组成445.4.5 反应器的选型结果445.4.5.1 预聚合反应器R2(X)的设计455.4,5.2聚合反应器R2OI.R2O2的设计455.5其他设备的选型461. 5.1气蒸提D501的设计485. 5.1.1,蒸瑞D50I高度的计算506. 5.1.2气热罐D5O1直径的计算5I7. 5.1,3气蒸猫D5O!容枳的计算518. 5.2干燥器D502的设计519. 5.2.1干燥器D5O2高度的计尊:5310. 5.2.2千馒器D5O2容积的计算54第六章物料性质546.1 概述546.1.1 助催化剂的理化性质54612给电子的理化性质556.1.3 主催化剂556.1.4 添加剂55第一章原料及辅助物质1.1 原料1.1.1 原料K介本过程的原料丙烯来自青岛工业园区大炼油项目，通过采购得到,纯度为99.5%以上，含少量杂质丙烷（0.5%以下）和乙烷（0.1%以下）杂质，其余杂质均为PPm级，可以稍作处理后直接进料，1.1.2 助催化剂本工艺采用的助催化剂是三乙基铝（TEA1.）.以卜.为TEA1.的基本物理性质参数：分子式C6H15AI；（CH3CH2）3A外观与性状无色透明液体，具有强烈的毒烂气味分子册114.17蒸汽压053kPa83C闪点：（-52焙点-52.5C沸点：194C溶解性溶于苯密度相对密度（水=1）0.84稳定性不稳定危险标记9（自燃物品）主要用途用于有机合成，也用作火箭燃料1.1.3 «MK化剂给电了体（DONOR）是作为等规度阔节剂与高效催化剂配合使用的。如果没有给电子体，用高效催化剂进行聚合会产生育浓度无规聚合物.与等规物所不同的是，这种无规物（或称橡胶组分）是很粘的，并能造成严重的输送和质量问题。最终产品中有少量的橡胶组分是必要的，这能防止产品发脆和提高抗冲强度，无规物含量一般保持在14条（即等规度为9699%）,最终产品的无规物含量是通过调节给电子体的加入量来控制的。目前，环管工艺的给电子体有两种：C给电子体（CmMS）和D给电子体（DCRYS）.装置中有三个完全一样的给电子体储罐D110BC:一个用来存放用油稀释的给电子体，个存放纯的给电子体，第三个存放第二种给电子体。本装置所采用的给电子体是一种比重接近T水的透明液体，应贮存在干燥凉爽的地方，避免阳光直射。给电子体与水反应放出甲醇，因此不能用水灭火，而应使用化学干粉或二氧化碳进行灭火。1.1.4 主催化剂本装置所采用的主催化剂是以MgCk为载体的钛系催化剂，它是一种深褐色粉末，遇水或暴露于空气中将产生盐酸所特有的刺激气味，在贮存和运输过程中应始终保持氮封状态。由于它是固态，所以工艺上采用了油/脂混合物悬浮液，将其悬浮在其中，以便于其分散和输送。主催化剂对空气、水和酹类等杂质非常敏感，必须除去与催化剂接触的系统中任何可能存在的杂质.1.1.5 添加剂A1.merI63是一种液体抗静电剂、防结垢剂。在装置开停车阶段，把少量Atmer163加到靠近环管反应器的出料管1.V231出口处，目的是与相对较小的聚丙烯颗粒上的TEA1.反应，使这些微粒失活，以减少聚合物在后序系统及气体循环管道和换热器管壁上结垢。.A1.mer1.63的另一个用途是加入到折流板式塔T302中，目的是同TEA1.反应，生成稳定的溶于油的络合物，降低TEA1.的危险性，以保护循环气压缩机PK301.Atmor163也加入到废油处理罐D607中,用于中和废油中微量的TEA1.I）再一个用途是加入挤压造粒单元，作为一种添加剂,其流量与加入挤压机粉料成定比例，质量流量计F1C152计量并调节泵PU2的冲程。第二章计算方法的选择2.1 计售方法的选择2.1.1 计算方法的选择本工艺流程的设备主要是反应罂，包括个预聚反应器和两个串联的环管反应器.因为本设计中，已知的只有进料组成和质量流率，最终产品的质量潦量和产品纯度，通过手算完成整个过程的热量和物料衡算是不可能的。因此，必须借助些高端的孜件进行模拟计算。在众多的软件中选择ASPENP1.US进行模拟计兑模拟计舞，它是市场领先的过程建模工具，可以为油气生产、气体加工、石油分高提供概念设计、优化、业务规划、资产管理和性能控制。它具有强大的物性数据库和强大的物性计算工具可以进行反应器的计算和换热器的计算等。2.1.2 软件的优势AspcnPIus和其.他的模拟软件相比有以下突出优势：（I）可以导出计犯过程中的所有计算结果和图表，方便快槌：（2）具有完备的物性数据库。人们普遍认为ASPenP1.US具有最适用工业、且最完备的物性系统。许多公司为J'使其物性计算方法标准化而采用ASPCnPIUS的物性系统，并与其自身的工程计算软件相结合。第三章物料衡算3.1 概论在已确定化学生产工艺和流程后，由定性阶段转向定量阶段，通过对整个生产系统、生产车间，以及部分重要的生产单元进行物料衡算计算出产品的产fit,原材料的消耗定额、“三废”排放屐及组成,以及产品收率等各项经济技术指标，从而定量地评述初步设计所选择的工艺路线、生产方法及工艺流程在经济上是否合理，技术上是否先进，为后阶段的设计提供数据。化学工程中，常需要设计或改造工艺流程和设备，了解和控制工生产操作过程，核算生产过程的经济效益，确定生产过程的损耗量，对现有的工艺过程进行分析，选择故有效的工艺路线，对设备进行最佳设计以及酹定最佳操作条件等都要进行物料衡和。而且，化学工程的开发与放大都是以物料衡算为基咄的.物料衡算是侦量守恒定律的种表现形式。凡引入某一设备的物料成分、质S1.或体积比等于操作后所得产物的成分、质量或体枳加上物料损失。3.2 物料衡算原则物料衡算是根据质量守恒定律，利用某进出化工过程中某些已知物流的流域和组成，通过建立有关物料的平衡式和约束式，求出其他未知物流的流量和组成的过程。系统中物料衡算一般表达式为：系统中的积累=输入-输出+生成-消耗式中，生成或消耗项是由于化学反应而生成或消耗的量：积累垃可以是正值，也可以是负值，当系统中积累量不为零时成为非稔定状态过程:积累量为零时，成为稳定状态过程。桎定状态过程时，可以简化为：输入=输出-生成+消耗对无化学反应的稳定过程，又可以表示为：输入=输出物料衡算包括总物料衡算、组分衡算和元素衡算。各种衡算方法的适用情况如卜.表3”所示：表3.1物料衡算式使用范围类别物料衡算式无化学反应有化学反应总衡算式总质量衡算式适用适用总物质的属衡律式适用不适用组分衡算式组分质量衡算式适用不适用组分物质的量衡算式适用适用元素原子衡算式元素原子质量衡兑式适用适用元素原子物质的量衡算式适用适用我们的过程中有化学反应，所以以上只有几种物料衡算形式可以适用.为了简便和直观，我们选择总质抗衡免式，整个流程及流程中的主要设备都进行物料衡算。3.3 总项目核算3.3.1 工艺流程图图3-3-1生产步骤简图3.3.2 物料雷璋任务本工艺为利用BASE1.1.双环管反应器以丙烯作原料生产聚丙烯的装巴.装置设计能力年产聚丙烯20万吨。物料衡算的主要任务是：（1）确定聚丙烯的实际产室及痂量指标，反应器和预聚反应器的尺寸和规格：（2）确定添加剂的消耗量，指导经济核算;（3）物料衡算是热量衡算的基础，明确了每一股物流的潦量和组成以及流向，才能确定热流的流向，从而进行热量衡算：（4）确定工艺中的三废排放量等公共经济指标：（5）各主要单元过程的物料衡尊,并指导工艺设备的尺寸确定：（6）汇总全流程物料衡算，数据用于完成物料流程图等后续设计任务。3.3.3 总流程物料育算总流程通过P1.US模拟、优化和母终数据导出，得到整个流程中的物料衡算数据表。3.3.3.1 计Ma丙烯聚合生成聚丙烯的反应方程式为：nCFb-CH=CH2-CH-CH2n-+QaICHi本次设计为连续生产，故计算基准为：KgZh或Uh出料精丙烯：259436-OO723-O1297=25.7416ih表(2)T701物料平衡表物料名称物料质Ia(Uh)总量(