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聚丙烯环管法生产运行方案设计研究

一般生产的聚丙烯树脂中，等规结构的含量为95%，其余为无规或间规聚丙

烯。工业产品以等规物为主要成分。聚丙烯也包括丙烯与少量乙烯的共聚物在内。

通常为半透明无色固体，无臭无毒。由于结构规整而高度结晶化，故熔点高达

167℃，耐热，制品可用蒸汽消毒是其突出优点。目前，聚丙烯的生产工艺按聚

合类型可分为溶液法、淤浆法、本体法和气相法和本体法-气相法组合工艺5大

类。

标签：聚丙烯；环管法；生产运行；设计研究

0.前言

聚丙烯，英文名称：Polypropylene，简称：PP，日文名称：ポリプロピレン。

由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。按甲基排列位置分为等规聚丙烯

（isotaeticPolyProlene）、无规聚丙烯（atacticPolyPropylene）和间规聚丙烯

（syndiotaticPolyPropylene）三种。密度0.90g/cm3，是最轻的通用塑料。耐腐蚀，

抗张强度30MPa，强度、刚性和透明性都比聚乙烯好。缺点是耐低温冲击性差，

较易老化，但可分别通过改性和添加抗氧剂予以克服。

其特点是：无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙

烯，可在100度左右使用.具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响，但低

温时变脆、不耐磨、易老化.适于制作一般机械零件，耐腐蚀零件和绝缘零件。

常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。

1.环管法生产聚丙烯运行方案的设计

1.1密度控制范围

密度控制范围：由任务书给出生产能力为年产10万t，每年按300天的生产

量来计算，即每小时的生产量为105/（300*24）=13.8t/h，查资料知70℃时，液

态丙烯ρ1=500kg/m3，聚丙烯的密度ρ2=910kg/m3。出料的下限密度：

ρ=m/（V1+V2）=m/（m*45%/ρ1+m*55%/ρ2）=665kg/m3

出料的上限密度：

ρ=m/（V1+V2）=m/（m*35%/ρ1+m*65%/ρ2）=665kg/m3=703kg/m3

则最终出料的密度范围为665kg/m3～703kg/m3。

1.2原料的进料量

原料丙烯进料，由总生产量13.89t/h，又由转化率为55%～65%取转化率60%

进行计算可算出总的丙烯进料=13.8t/h/60%=23.15t/h，又由进料比：R200：

R201=1：10算出：R200的丙烯进料量为23.15t/h*（1/11）=2.10t/h；R201的丙

烯进料量为23.15t/h-2.10t/h=21.05t/h；主催化剂Ticl4的进料，由催化剂的催化

效率为300～800kg聚丙烯/gTi，取催化效率600kg聚丙烯/gTi进行计算则有主催

化剂TiCl4的进料=13890kg/h=23.2g/h。钛的相对分子质量为47.87g/mol，则TiCl4

的量91.94g/h。分子量调节剂H2的进料：由分子量调节剂H2的进料量为单体

丙烯进料的0.05%～1%（体积分数）取0.5%进行计算，可算出分子量调节剂H2

的进料量为21.05t/h/ρ（液态态丙，70℃）*5%=0.212m3/h。

1.3实验装置

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，是不同的催化剂颗粒和单个催化剂颗粒内部具有相同的催化活性，然后注入

预聚合反应釜Z200，同时加入经换热器E200降温的低温丙烯。Z200预聚合反

应器是一个小的环管反应器，在温度18oC，压力为3.5Mpa左右，较低温度下，

催化剂被生成的少量聚丙烯包裹，以提高催化剂颗粒的机械强度，避免在主反应

阶段因强度聚合反应而使催化剂颗粒破碎。预聚合也能显著提高催化剂的活性。

预聚合后的催化