15萬噸聚丙烯生產工藝設計說明書畢業設計-資料下載頁

【導讀】物料衡算、能量衡算，設備選型，安全環保和經濟技術評價。在本文中比較詳細的計算。研究報告、商業規劃書和用戶手冊。和了解，了解到環管法聚丙烯合成的基本流程。

　　

【正文】 體 DONOR：烴油十脂 =： ： ： 助催 TEAL 用量 :(*)/=3787g 給電子體 DONOR 用量： (*)/= 烴油十脂： 3787g 則催化劑總量： +3787++3787=,即 R200 小環管的物料衡算 主催化劑去聚合TE AL預聚合DON ORD30 2 丙烯原料 圖 R200 物料平衡圖 表 32 R200 物料平衡表 物料名稱 物料質量（ kg） 總量（ kg） 輸入 丙烯 3000 催化劑 輸出 丙烯 PP 催化劑 進料： 丙烯進料流量 2700~3300kg/h，取 3000kg/h 主催化劑 催化劑總量 主催化劑： 100~150gPP/gcat，取 100gPP/gcat 則預聚合生成 PP： *100=64920g= 未反應的丙烯： = 出料： PP 丙烯 催化劑 氫氣用量 H2 消耗定額： ~,此處取值： 則 H2 用量： *= R201 大環管反 應器的物料衡算 圖 R201 物料平衡圖 轉化率 55% 進料：丙烯 *= PP 生成 PP： *55%= 出料： PP += 丙烯 *= 表 33 R201 物料平衡表 物料名稱 物 料質量（ kg） 總量（ kg） 輸入 丙烯（ R200） 35590 丙烯（ D302） 32590 PP(R200) 輸出 丙烯 35590 PP R201 R200 丙烯 催化劑 Kg D302 丙烯 32590Kg 丙烯 D301 氫 氣 D301 閃蒸罐的物料衡算 進料： PP 丙烯 圖 D301 物料平衡圖 D301 頂部丙烯帶走粉塵為 10%，底部粉塵帶走丙烯 10% D301 塔頂出料為： 丙烯： *90%= PP： *10%= D301 塔底出料為： PP： *90%= 丙烯： *10%= 表 34 D301 物料平衡表 物料名稱 物料質量（ kg） 總量（ kg） 輸入 丙烯 35590 PP 輸出 丙烯（ D301 頂） 35590 PP(D301 頂 ) 丙烯（ D301 底） PP(D301 底） F301 布袋過濾器的物料衡算 D301→F301 PP 粉： 丙烯氣： D301 PP+丙烯 丙烯 + PP PP+丙烯 R201 T301 F301 T301→F301 丙烯： 2860kg PP 粉： 進料：則 D301 丙烯： 2860+= 〉 →F301 T301 PP： += 圖 F301 物料平衡圖 D501 損失丙烯 %： *1000*%=153kg 則從 F301 頂部出丙烯： = 出料： F301 頂部（ T301）：丙烯氣 F301 底部（ D501）： PP 丙烯 153kg 表 35 F301 物料平衡表 物料名稱 物料質量（ kg） 總量（ kg） 輸入 丙烯（ D301） PP(D301) PP(T301) 丙烯（ T301） 2860 輸出 丙烯（ F301 底部） 153 回收丙烯（ F301頂部） PP(F301 底 ) F301 T301 D301 丙烯 +PP 丙烯 +PP 回收T301 丙烯 D501 丙烯 +PP T301 循環丙烯洗滌塔的物料衡算 T301 的液位 50%，體積 11m179。 丙烯密度 179。 則回流的液相丙烯： 11***103=2860kg 進料： D301→T301 PP 粉： 丙烯： F301→T301 丙烯： 損失丙烯 %，損失 *1000*%=則回收至 D302 的丙烯 += 小閃線內隨回流丙烯到 F301 的 PP 圖 T301 物料平衡圖 表 36 T301 物料衡算表 物料名稱 物料質量（ kg） 總量（ kg） 輸入 丙烯（ D301） PP(D301) 丙烯（ F301） 損失丙烯 輸出 回收丙烯 PP(F301) 回流丙烯 2860 T301 回收丙烯 F301丙烯 損失丙烯 D301丙烯 D501 汽蒸罐的物料衡算 S501T501自F30 1來 的聚合物低壓蒸氣純凈氣體D50 2含 3 %wt 的冷凝水粉末 圖 D501 物料平衡圖 進料： PP ，丙烯 153kg，水蒸汽： （計算） 損失 PP 粉： *1000*%= 則從 D501→D502 ： PP 粉 = PP 粉夾帶水分 *3%= D501→T501 PP 粉： 丙烯 : 153kg 水蒸氣： = 表 37 D501 物料平衡表 物料名稱 物料質量（ kg） 總量（ kg） 輸入 PP 丙烯 153 水蒸氣 輸出 損失 PP PP 粉 損失丙烯 153 水蒸氣 PP 粉夾帶水分 T501 水洗塔的物料衡算 D501→T501 PP 粉： 丙烯 : 153kg 水蒸汽： = 還有少量的油、 HCl 等 出料： 塔底： PP 粉 水蒸汽 少量 HCl 塔頂：丙烯 153kg 進入尾氣回收系統 油排至油桶 D502 干燥塔的物料衡算 進料：濕 PP 粉 +=(kg) 熱氮氣 出料： 塔底：干 PP 粉末 少量水分 *%= kg 氮氣帶走的水分為 = 塔頂：濕氮氣 ： +=????kg 干燥洗滌塔T5 02粉末D5 07S502濕氮氣自D5 01 來的聚丙烯料倉D8 01 A/ B氮氣 圖 D502 物料平衡圖 造粒 PP 粉 損失 %為 *%= 在聚合過程中催化劑和氫氣全用來生產成品 PP,損失的忽略不記 得成品 PP 粉： (++) == 則年生產 PP:*8000= 第四章 熱量衡算 熱量衡算是指根據能量守恒定 律對設備在操作過程中傳入熱量或傳出熱量的平衡計算 [12]。連續操作過程熱量衡算的內容主要是計算正常操作時的傳熱速率，為設備傳熱面積、傳熱介質流量、工藝管徑等的計算及控制方案的選擇提供依據。 在化工過程中，各種熱量之間的轉換關系可以用熱平衡方程表示： ∑Q=∑H 出 ∑H 進 其中 ∑Q設備或系統與外界環境交換熱量之和，通常包括熱損失， kJ； ∑H 出 離開設備或系統各股物料的焓之和， kJ； ∑H 進 進入設備或系統各股物料的焓之和， kJ； 計算依據 丙烯聚合熱： 表 41 水的比熱 ℃ 20 30 70 80 Kcal/(kg*℃ ) 表 42 液相丙烯比熱 ℃ 25 50 60 70 Kcal/(kg*℃ ) 0． 685 0． 800 0． 810 0． 910 表 43 氣相丙烯比熱 ℃ 50 60 76 20 Kcal/(kg*℃ ) 1． 64 1． 643 1． 647 1． 633 表 44 聚丙烯比熱 ℃ 20 70 80 105 Kcal/(kg*℃ ) 1． 93 2． 23 2． 246 2． 526 表 45 丙烯汽化潛熱 ℃ 50 60 76 Kcal/kg 2750 2350 1700 R200 小環管的熱量衡算 預聚生成 PP： 丙烯聚合熱： 輸入熱量： 20℃ 的丙烯帶入熱量 Q1 =CP*m*△ t=3000***20=172620kJ PR 的反應熱 Q2=*= 輸出熱量： 預聚物帶走熱量 Q3= CP*m*△ t=**20= kJ 未反應丙烯帶走熱量 Q4= CP*m*△ t=()***20= kJ 通過通冷卻水移走聚合反應生成熱，設備向外界環境散熱的熱量可忽略不計，則冷卻水帶走的熱量為 Q5： Q5=Q1+Q2Q3 =***20+***20 =+ = 夾套水進口溫度范圍是 ～ ℃ ,本設計取 10℃ ，出口溫度取 15℃ 因 為 Q=m*△ t*C 水 得 m 水 =Q5/（ C 水 *△ t） 所以 m 水 =(*5)= 液相本體法聚丙烯聚合釜夾套傳熱的總傳熱系數為： K=δ* K—總傳熱系數， ω/m178。k δ—丙烯轉化率為零時的傳熱系數， ω/m178。k C—丙烯轉化率（ C=） 對于碳鋼材質的聚合釜 δ 可取 560～ 698ω/m178。k，取 δ=600ω/m178。k 則 K= 600*e（ *） =178。k 傳熱方式：夾套式換熱 為主 反應溫度： 20℃ → 20 ℃ 冷卻水 ： 10℃ →15 ℃ 平均溫差 [i]△ tm=（ △ t1△ t2） /㏑（ △ t1/△ t2） 則 △ t={(2010)(2015)} /㏑ {(2010)(2015)}=℃ 1ω=傳熱面積 [10]A=Q/（ K.△ tm） 則 A= A=Q5/（ K.△ tm） =()/( *)m=178。 表 46 R200 熱量衡算表 熱量名稱 熱量（ kJ） 總量（ kJ） 輸入熱量 20℃ 的丙烯帶入熱量 Q1 172620 PR 的反應熱 Q2 輸出熱量 預聚物帶走熱量 Q3 未反應丙烯帶走熱量 Q4 冷卻水帶走的熱量為 Q5 冷卻水用量（ kg） 夾套傳熱面積（㎡） R201 大環管反應器的熱量衡算 生成 PP： 氫氣的進料溫度為 20℃ ，量為 進料： PP 丙烯： 出料： PP 丙烯： 輸入熱量： 預聚物帶入熱量 Q1=CP*m*△ t=**70= 丙烯帶入的熱量 Q2=CP*m*△ t=**70*= kJ 氫氣帶入熱量 Q3= CP*m*△ t=***50= 反應生成熱 Q4=*= 輸出熱量： 聚合物帶走 熱量 Q5=**70= 丙烯帶走熱量 Q6=**70*= 通過通冷卻水移走聚合反應生成熱設備向外界環境散熱的熱量可忽略不計，則冷卻水帶走的熱量為 Q7： Q7=Q1+Q2+Q3+Q4Q5Q6= 冷卻水進口溫度為 10 ℃ ，出口溫度為 30℃ 冷卻水用量 m 水 =*(3010)= 平均溫差 △ t=[(7010)(7030)]/In[(7010)(7030)]=℃ 液相本體法聚丙烯聚合釜夾套傳熱的總傳熱系數為： K=δ* K—總傳熱系數， ω/m178。k δ—丙烯轉化率為零時的傳熱系數， ω/m178。k C—丙烯轉化率 [C=（ ） /=] 對于碳鋼材質的聚合釜 δ 可取 560～ 698ω/m178。k，取 δ=600ω/m178。k 則 K= 600*e（ *） =178。k 換熱面積； A= Q7/（ K.△ t） =()/( *)= 178。 表 48 R201 熱量衡算表 熱量名稱 熱量（ kJ） 總量（ kJ） 輸入熱量 預聚物帶入熱量 Q1 丙烯帶入的熱量 Q2 氫氣帶入熱量 Q3 反應生成熱 Q4 輸出熱量 聚合物帶走熱量 Q5 丙烯帶走熱量 Q6 冷卻水帶走熱量 Q7 夾套傳熱面積 (㎡ ) D301 閃蒸罐的熱量衡算 大閃線內液相丙烯汽化所需要熱量為： 表 45 丙烯汽化潛熱 ℃ 50 60 76 Kcal/kg 2750 2350 1700 查《化工原理》得水蒸汽的比熱容為 105℃ ℃ Q=Mr=*1700*=*108kJ 水蒸汽進口溫度為 120℃ ，出口溫度為 105℃ 蒸汽用量 m=*108 /[*(120+)*(105+)]=*106kJ D501 氣蒸罐的熱量衡算 表 44 聚丙烯比熱 ℃ 20 70 80 105 Kcal/(kg*℃ ) 1． 93 2． 23 2． 246 2． 526 PP 進出料溫度為 80℃ ，出口溫度為 100℃ PP 吸收的熱量 Q=****80=*106k