1、目目 录录聚丙烯工艺概述聚丙烯工艺概述 装置概况装置概况原料、辅助原料的理化性质、公用原料、辅助原料的理化性质、公用工程规格以及产品特点工程规格以及产品特点工艺流程工艺流程 装置能耗情况装置能耗情况生产瓶颈及聚丙烯工艺的发展方向生产瓶颈及聚丙烯工艺的发展方向 聚丙烯工艺概述聚丙烯工艺概述 聚丙烯（PolyPropylene）简称PP树脂是由丙烯单体聚合而成的一种热塑性塑料，它是在20世纪50年代开发成功和实现工业化的，其加工方法分为：本体法、溶剂法和气相法本体法、溶剂法和气相法q 本体法工艺聚合反应在液相丙烯中进行，有釜式反应器（如本体法工艺聚合反应在液相丙烯中进行，有釜式反应器（如Exxon
2、、三井、住友）和管式反应器（如、三井、住友）和管式反应器（如Montell、Hoechst、Phillips和和Solvay）两类。）两类。q 溶剂法（浆液法）工艺是丙烯溶解在低碳烷烃溶剂中，反应溶剂法（浆液法）工艺是丙烯溶解在低碳烷烃溶剂中，反应器有连续搅拌槽式反应器（如器有连续搅拌槽式反应器（如Amoco、Montell、Hoechst）、）、间歇搅拌槽式反应器（如三井）和环管反应器（间歇搅拌槽式反应器（如三井）和环管反应器（Solvay）等。）等。q 气相法是气相丙烯直接聚合，反应器包括流化床（气相法是气相丙烯直接聚合，反应器包括流化床（Ucc和住和住友）；卧式反应器（友）；卧式反应器（
3、Amoco/窒素）及立式反应器（如窒素）及立式反应器（如Basf，现在为现在为Tagro）。）。q 液相本体液相本体气相组合工艺是既有液相釜又有气相釜的联合工气相组合工艺是既有液相釜又有气相釜的联合工艺，一般为釜式和管式反应器两种。艺，一般为釜式和管式反应器两种。q 目前世界上约目前世界上约55%装置能力采用本体法，装置能力采用本体法，25%采用气相法，采用气相法，其余为溶剂法，溶剂法装置的比例在不断下降。其余为溶剂法，溶剂法装置的比例在不断下降。国外聚丙烯发展史国外聚丙烯发展史 溶剂法溶剂法蒙特卡蒂尼蒙特卡蒂尼索而维索而维蒙埃蒙埃/三井三井三井东压三井东压赫格里斯赫格里斯 第二代第二代络合型
4、催化剂络合型催化剂1976年1975年1973年1957年第三代催化剂第三代催化剂釜式反应器釜式反应器 不脱灰不脱灰 第一代第一代 常规催化剂常规催化剂 第三代第三代 常规催化剂常规催化剂 Hypol工艺工艺 釜式反应器釜式反应器脱灰脱无规物脱灰脱无规物气相法气相法巴斯夫巴斯夫阿莫科阿莫科阿莫科阿莫科/窒素窒素联碳联碳/壳牌壳牌 第一代催化剂第一代催化剂 HY-HS催化剂催化剂 立式搅拌反应器立式搅拌反应器 Novelen工艺工艺1967年第三代催化剂卧式第三代催化剂卧式搅拌床反应器搅拌床反应器第三代催化剂第三代催化剂 卧式搅拌床反卧式搅拌床反应器应器流化床反应流化床反应器器Unipol工工艺
5、艺1979年1985年液 相 本液 相 本体法体法达达特特菲利浦菲利浦住友住友三井东压三井东压三井、海蒙特三井、海蒙特本体本体气相法气相法第三代催化剂第三代催化剂釜式、环管反釜式、环管反应器应器Spheripol工艺工艺1983年1974年1972年1964年1983年第一代第一代催化剂催化剂釜 式 反釜 式 反应器应器第 二 代第 二 代催化剂催化剂环 管 反环 管 反应器应器第 二 代第 二 代SCC络合催化络合催化剂剂第三代第三代SAC催化催化剂剂两釜串联反应器两釜串联反应器（加预聚合）（加预聚合）Hypol工艺工艺国内聚丙烯发展史国内聚丙烯发展史 50年代末开始研发溶剂法聚合中间实验装
6、置溶剂法实现工业化液相本体气相组合研发成功液 相 本体-气相 组 合工 艺 正式 投 入工业化复旦大学复旦大学中科院大连化中科院大连化物所物所上海医药设计院上海医药设计院上海石化研发上海石化研发成功成功大连有机大连有机合成厂合成厂1965年1984年1989年1970年1978年间 歇 液相 本 体法 实 现工业化中科院大连化中科院大连化物所物所江苏丹化集团江苏丹化集团装置概况 工艺特点工艺特点 我公司的聚丙烯装置为三井油化工艺技术，采用液相本体气相组合工艺，反应器为两液一气的釜式反应器，该装置由BPEC公司自行工程设计，中国石化建设集团第十建设公司安装施工。于1997年破土动工，于1999年
7、10月23日一次投料试车成功。本工艺采用了高效催化剂，催化剂具有活性高（70100万克PP/克Ti）、聚合物等规度高（一般大于95%）的优点，整个工艺过程不需要脱灰和脱无规物，采用了组合式流程，从节约能耗，提高产品综合性能来看，流程较合理，整个流程排出物较少。生产能力生产能力 本装置按年运转7200小时计，公称生产能力为年产4万吨聚丙烯均聚物本色粒料。本装置由一条生产线组成，能够生产22种牌号，有注塑型9个，薄膜型4个，吹塑型1个，纤维型5个，扁平带3个。产品牌号如下：注塑型：J300 J400 J600 J700 J900G J401 J402 J403 薄膜型：F300 F600 F605
8、 F705 吹塑型：B200 纤维型：S400 S600 S700 S800 S900 扁平带：F301 F401 F601我装置由以下我装置由以下6个主要工段组成个主要工段组成 丙烯精制工段（000工段）催化剂配制工段（100工段）聚合工段（200工段）干燥工段（300工段）造粒工段（500工段）包装工段（600工段）自动化水平自动化水平 本装置采用以微机处理机为基础的集中分散控制系统（DCS），全装置的控制集中在控制室，由控制室对生产装置进行集中监视、操作、管理。挤压机、包装机系统部分为就地设置仪表盘进行控制操作，主要运转信号引入控制室，并在操作台的彩色屏幕上显示。为确保生产安全，本装置设
9、有报警联锁系统。聚丙烯粒料全部采用25公斤袋装，采用自动包装、称重、金属检测、复查重量的过程。成品袋用码垛机自动码成一垛，每垛为40袋（一吨）。设备情况设备情况o 本装置共有设备292台（套）。o 大型机组如：挤压造粒机、包装码垛机、冷冻机组。o 进口设备占三分之一。o 转动设备类别多、数量多，有高速风机、透平风机、罗兹风机、高速泵、屏蔽泵、低气蚀量的离心泵、输送固体颗粒的单隔膜和双隔膜计量泵、特殊材料无油润滑往复式压缩机等。聚合级原料的质量要求（表聚合级原料的质量要求（表1）项目精制前精制后精制后丙烯纯度99.6%99.6%99.6%CO5ppm0.20.2CO210ppm5.05.0O21
10、0ppm2.02.0总硫10ppm1.01.0水100ppm2.02.0砷1.7ppm0.030.03丙炔5ppm2.02.0乙炔3.0ppm1.01.0丁烯+丁二烯10ppm1.01.0氮气质量指标（表表2 2）项目指标纯度99.99纯度%(无油)氧10ppm露点-50催化剂理化性质催化剂理化性质 v主催化剂主催化剂：我装置所用的CS-1型催化剂，其主要成分是TiCl4，与空气接触将产生盐酸所特有的刺激性气味，本身不自燃，但其中含有部分可燃物，必须远离火源。目前国内市场有：中科院研发的营口向阳科化集团生产的CS系列，如：CS-1、CS-2等。北京化工研究院研发的北京奥达生产的N型催化剂。活化
11、剂理化性质活化剂理化性质 v助催化剂助催化剂：助催化剂又称活化剂,代号AT,化学名称三乙基铝,分子式AL(CH2CH3)3,活化剂的作用主要是与主催化剂TiCL4/MgCL2ED 一起形成活性中心,同时起消除原料及系统中有害杂质、保护主催化剂的作用。分子量为114.2，比重0.8，沸点：187，粘度2.58CP，AT-Cat遇空气着火，遇水强烈燃烧，ATCat燃烧或分解时产生一种刺激性气味的化合物对人体有害，同时还产生盐酸。第三组分理化性质第三组分理化性质vOFOF催化剂催化剂 第三组份代号OF,按化学组成分为：DDS（二苯基二甲氧基硅烷）和CMMS（二环已基二甲氧基硅烷），其主要作用是提高催
12、化剂体系的定向能力,以提高产品的等规度。这是因为第三组份可以使催化剂活性中心的无规活性中心选择性中毒。OF催化剂是透明或淡黄色液体，具有水解性，常温下生成甲醇，对主催化剂的活性有影响。OF催化剂溅到皮肤上，应用大量水进行冲洗。分子量：188，沸点：196。造粒添加剂造粒添加剂 紫外线吸收剂有两种紫外线吸收剂有两种：分主抗氧剂（1010）和辅抗氧剂（168）。主抗氧剂（主抗氧剂（10101010）：白色或淡黄色粉末，化学名称：四（3.5二叔丁基4羟基）氢化肉桂酸亚甲脂甲烷，熔点：110123灰分：0.1Wt%，挥发份0.5Wt%、透光率：425nm92%500nm96%。辅抗氧剂（辅抗氧剂（16
13、8168）：白色粉末，化学名称：三壬基苯基亚磷酸脂和三（二壬笨基）亚磷酸酯混合物，熔点：182186 挥发份：0.5%，甲笨溶解性：合格（无乳色光），透光率：425nm94%500nm96%。卤素吸收剂卤素吸收剂HAHA：化学名称硬脂酸钙，熔点1523（卤素吸收剂）白色粉末，游离酸（如硬脂酸）0.1Wt%，钙含量：6.50.5%（Wt），松密度0.2g/m，加热后减量2.0%。产品聚丙烯产品聚丙烯 分子量：平均2030万 比重：0.890.91（粒料）熔点：164170 具有优良的电绝缘性能。芳烃和氯化烃在80以上对聚丙烯有溶解的作用。F-401F-401（PPH-T-022PPH-T-022
14、）质量标准如表：）质量标准如表：序号类别项目PP-H-T-022优级一级合格1清洁度个/Kg0-56-1011-202熔体流动速率g/10min1.72.91.72.91.43.2(2.5-3.2)3等规指数，%9696964粉末灰份，%0.020.030.045拉伸屈服强度，Mpa313028聚丙烯的应用领域聚丙烯的应用领域 聚丙烯产品主要应用于包装、纤维和汽车零部件行业，其中按品种可分为几个等级：均聚级、无规共聚级、中抗冲和高抗冲共聚级。注塑PP主要用于包装、汽车、电子、家用器皿、玩具和行李箱等领域。薄膜级PP主要用于包装食品、香烟、电子薄膜和电容器；分为BOPP和CPP膜。PP纤维主要用
15、于地毯、衣服和无纺织物。共聚级PP主要用于汽车零部件（保险杠）和医学应用领域，PP能挤出成管材、管道、电线/电缆，如PPR管。无规共聚PP主要用于层压纸、密封剂和粘合剂。丙烯精制（丙烯精制（000）工段）工段丙烯自丙烯自气体来气体来D001A/B丙烯去丙烯去聚合工段聚合工段D203D004A/BD002A/BT001D005A/BD006A/BD101主催化剂主催化剂催化剂预聚合（催化剂预聚合（100）工段）工段第三组分第三组分D102D103P103D104P104D105P105去去D201去去D201D209聚合（聚合（200）工段）工段粉料去粉料去300工段工段活化剂活化剂主催化剂主催
16、化剂精制出口丙烯精制出口丙烯P208D208D203D202D201P209干燥（干燥（300）工段）工段D203来粉料来粉料粉料去粉料去 造造 粒粒D206M301M302TK507TK504造粒（造粒（500）工段）工段P502粒料粒料 去去料仓料仓TK501Z501Z504Z503TK502Z509稳定剂稳定剂粉料自粉料自300来来D502M501Z502TK601包装（包装（600）工段）工段粒 料粒 料自 料自 料仓来仓来 成成 品品 库库 房房包装机包装机码垛机码垛机基基 本本 概概 念念 丙烯单耗：即生产一吨聚丙烯树脂需要原料丙烯的量。丙烯单耗：即生产一吨聚丙烯树脂需要原料丙烯的
17、量。设计单耗：1.06t丙烯/t聚丙烯树脂，国内先进水 平1.016t丙烯/t聚丙烯树脂，我装置最好水平为1.029t丙烯/t聚丙烯树脂，现在为1.05t丙烯/t聚丙烯树脂。熔融指数：指热塑性塑料在一定温度和负荷下，每十分钟熔融指数：指热塑性塑料在一定温度和负荷下，每十分钟通过标准口模的重量。通过标准口模的重量。它是衡量聚丙烯树脂分子量大小的参数，熔融指数大，分子量则小。等规度：等规度：聚丙烯是长链高分子聚合物，它包含有三种不同立体结构，即等规、间规和无规聚丙烯。等规度就是等规聚等规度就是等规聚丙烯在整个聚合物中的含量，用重量百分比表示。等规度丙烯在整个聚合物中的含量，用重量百分比表示。等规度
18、高，结晶度高，树脂拉伸屈服强度高，硬度大。高，结晶度高，树脂拉伸屈服强度高，硬度大。灰份：聚丙烯中所含有的在高温灼烧（一般规定为灰份：聚丙烯中所含有的在高温灼烧（一般规定为850度左度左右）后仍然不能挥发而残留下来的杂质在整个样品中的含右）后仍然不能挥发而残留下来的杂质在整个样品中的含量称为聚丙烯的灰份含量，一般用重量百分比或重量量称为聚丙烯的灰份含量，一般用重量百分比或重量PPm表示。灰份越高，加工性能越差。表示。灰份越高，加工性能越差。装置能耗情况统计表装置能耗情况统计表 名称名称单位单位设设 计计消耗量消耗量公司定额公司定额消消 耗耗 量量270当前实际当前实际水水 平平电Kw.h/tP
19、P540 365.5蒸汽t/tPP0.8 0.3 0.3循环水t/tPP258 230 113.79脱盐水t/tPP0.3 0.3 0.3新鲜水t/tPP1.4 0.2 0.2综合能耗KgEo/tpp321 130.2 138.57 装置的节能措施装置的节能措施 节节 水水：系统包括：新鲜水、除盐水水、循环水、热水、间接冷却水系统。节节 电：电：停用设备：P-001、P-002、P-941、P-931、C-310、C-208 节节 汽：汽：本装置的3S蒸汽有相当一部分用于装置的伴热，根据装置的实际情况，我们停用了一部分伴热管线：PW线10处 PR-0039线4处 WHX线4处 D-902伴热线
20、1处 IW线1处 节风节风：本装置有仪表风和工业用风两种。除一些常规措施外，我们还加大现场的管理工作，使跑、冒、滴、漏现象及时发现，及时解决。新技术的应用新技术的应用 DDS改为CMMS 先进控制的试验投用膜分离技术生产瓶颈生产瓶颈 v装置低负荷运行v外购原料质量不稳定v系统工程影响大v设备维护难度大聚丙烯的发展方向 生产规模要扩大生产规模要扩大：今年8月份大庆石化30万吨PP投产，今明两年将在抚顺、大连、兰州建成30万吨的大PP，势必对聚丙烯市场有较大的冲击，对中小规模的装置更是新的考验。PP需求预测表（国内）需求预测表（国内）PP总需求量（万吨）总需求量（万吨）编制织品的需求量（万吨）时间（年）69935620051260392201020005002015产品开发的框架思路图产品开发的框架思路图专用料的开发专用料的开发：在新产品开发工作中，销售是龙头，研究是核心，生产是主体，管理是纽带。各部门即要紧密合作、更要有明确分工。新产品开发路线如下：信息获取信息获取研究开发研究开发确定开发确定开发目标目标工业试产工业试产产品定型产品定型产品改进产品改进信息反馈信息反馈应用研究应用研究
