措施。
环管法工艺具有以下特点:
(1)有很高的反应器时-空产率(可达400kgPP/h·m3),反应器的容积较小,投资少;
(2)反应器结构简单,材质要求低,可用低温碳钢,设计制造简单,由于管径小(DN500或DN600),即使压力较高,管壁也较薄;
(3)带夹套的反应器直腿部分可作为反应器框架的支柱,这种结构设计降低了投资;
(4)由于反应器容积小,停留时间短,产品切换快,过渡料少;
(5)聚合物颗粒悬浮于丙烯液体中,聚合物与丙烯之间有很好的热传递。采用冷却夹套撤出反应热单位体积的传热面积大,传热系数大,环管反应器的总体传热系数高达1600W/(m2·℃); (6)环管反应器内的浆液用轴流泵高速循环,流体流速高达7m/s,因此可以使聚合物淤浆搅拌均匀,催化剂体系分布均匀,聚合反应条件容易控制而且可以控制得很精确,产品质量均一,不容易产生热点,不容易粘壁,轴流泵的能耗也较低;
(7)反应器内聚合物浆液浓度高(质量分数大于50%),反应器的单程转化率高,均聚的丙烯单程转化率为50%-60%。以上这些特点使环管反应器很适宜生产均聚物和无规共聚物。Spheripol工艺一开始使用GF-2A、FT-4S、UCD-104等高效催化剂,催化剂活性达到
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40kgPP/gcat,产品等规度为90%-99%,可不脱灰、不脱无规物。
缺点:
管路多而复杂,工艺反应系统和工艺流程设计较复杂,因较高的投
资使之难以适宜大规模的装置的建设要求,具有一定的局限性。
7.环管法本体聚合生产PP运行方案的设计
7.1密度控制范围
密度控制范围: 设液态丙烯和聚丙烯的混合质量为m,混合密度为ρ, 查资料知70℃时,ρ时:
0.55m3
PP=0.91g/cm,
ρ
3
RP=0.447g/cm,当转化率为
55%
?PP?0.45m?RP?m?min
→ρ
当转化率为65%时:
0.65m3
min=0.6215g/cm
?PP?0.35m?RP?m?
→ρ
3
max=0.668g/cm
故可得反应终点密度范围为:0.6215g/cm3~0.668g/cm3
7.2原料的进料量
聚丙烯年产量为10万吨,按每年300天计算,则
100000?13.889t/h
300?24根据反应方程式
nCH2CH2[CH2CH]nCH3
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取转化率为60%,
则液态丙烯的进料为13.889/0.6=23.148t/h 再由进料比R200:R201=1:10,得
1?2.104t/h 1110R201的进料量为:23.148??21.044t/h
11R200的进料量为:23.148?取催化剂的催化效率为:550kgPP/gTi,则
23.148?103?40.57g/h 需要Ti的量为:
550钛的相对分子质量为47.87g/mol,则主催化剂TiCl4的量为:
40.57g/h÷47.87g/mol=0.846mol/h
氢气用量为液态丙烯量的0.5%(体积),则
23.148?1033?0.5%?0.259m 30.447?10物料衡算表: 进料 R200液态丙烯进料:2.104t/h 出料 聚丙烯出料13.89t/h R201液态丙烯进料:21.046t/h 液态丙烯出料9.4t/h
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7.3实验装置图
先用气态丙烯置换出系统中的氧气,降低系统中氧气浓度已达到实验条件要求。桶装的固体催化剂在装置内要用烃油和脂配制成混合均匀的催化剂膏,然后用液压操作的催化剂注入器加入反应器系统。助催化剂和给电子体分别用计量泵加入预聚合反应器,3种催化剂高效载体催化剂系统由A(Ti催化剂)、B(三乙基铝)及C(硅烷)组成。在进入预聚合反应器之前先在D200内与接触混合活化,是不同的催
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