年产20万吨聚丙烯化工厂初步设计Word文档下载推荐.docx
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聚丙烯熔点温度为164-170?
。
聚丙烯的熔融流动性好。
聚丙烯是聚烯烃中耐热最高的一种,但熔体弹性大,冷却凝固速
2陕西科技大学毕业设计说明书
度快,易产生内应力,同时成型收缩率比较大(1%~2.5%),并且具有各向异性。
由于聚丙烯分子量高,结构等规度高而易结晶,比聚乙烯等拉伸强度都大,在100?
时保留常温拉伸强度的一半,并且有较高的强度和抗饶曲性和高耐磨性,较好的耐应力开裂性和低蠕变性。
聚丙烯屈服强度高,有较高的弯曲疲劳寿命。
聚丙烯可处于三种物理状态,晶态、高弹态和粘流态。
聚丙烯具有优良的电绝缘性能,不吸水,不受周围环境温度的影响,具有优良的高频特性。
(2)(化学性质:
聚丙烯具有良好的化学稳定性和耐热性,它们的化学稳定性随着结晶度增加而增大。
聚丙烯是非极性有机物,因此它很容易在非极性有机溶剂中被溶胀或溶解,温度越高,溶解或溶胀的越厉害;
对于极性溶剂却很稳定。
聚丙烯热稳定性好。
聚丙烯易燃烧,燃着后离开火源仍会继续燃烧。
由于熔体的滴落飞溅,更容易使火势蔓延,扑救困难。
聚丙烯受紫外线照射易老化。
为了防止光降解,必须添加光稳定剂。
(3)(力学性能:
等规聚丙烯是刚性的结晶物质,它的等规度越高,结晶度越大,因而软化点、刚性、拉伸强度、杨氏模量和硬度等也越大。
冲击强度也随着等规度和熔体流动速率(190?
、10kg)而变化,大多数工业聚丙烯的等规度大于90%,制品的结晶度为50%~60%。
(4)(应力开裂:
聚丙烯较聚乙烯和聚苯乙烯有更好的耐应力开裂性。
聚丙烯的耐应力开裂性随分子量的增大而提高,共聚物的耐应力开裂性较均聚物为好。
(5)(电性能:
聚丙烯的电性能与高密度聚乙烯非常近似,尤其是功率因数与聚合物中
催化剂残存量密切相关。
聚丙烯的高频绝缘性能优良,由于它几乎不吸水,故绝缘
性能不受湿度的影响。
它有较高的介电系数,且随温度的上升,可以用来制作受热
的电气绝缘制品,它的击穿电压也很高,适合用作电气配件等。
抗电压、耐电弧性
好,但静电度高,与铜接触易老化。
1.4聚丙烯加工以及用途
(1)加工:
聚丙烯的成型加工性好,成型的方法很多,如注塑、吹塑、真空热成型、涂覆、旋转成型、熔接、机加工、电镀和发泡等,并可在金属表面喷涂。
其中注塑成型的比例大,注塑温度在180~200?
之间,注塑压力在68.6~137.2MPa,模具温度为40~60?
预干燥温度在80?
左右。
应避免PP长时间与金属壁接触。
聚丙烯的二次加工性很好,其印刷性比聚乙烯好,照相凸版,胶版、平凹板等印刷方法均可使用,要获得良好的良好的耐热、耐油、耐水等要求的印刷性能,须经电晕放电处理等再行印刷。
(2)用途:
1)(聚丙烯挤出吹塑薄膜,是一种生产设备简单、生产效率较高、价格便宜的制品。
在
食品包装和纺织品及民用生活杂品包装方面广泛应用。
2)(挤出流延成成型薄膜,是一种透明度高、阻湿性好、耐热耐寒性优良、易于热封合
3年产20万吨聚丙烯化工厂初步设计
的薄膜,主要用于食品、纺织品及文具杂品等物品的包装,性能好于聚乙烯吹塑薄
膜。
3)(聚丙烯流延薄膜能与其他种类塑料薄膜,如纸和铝箔等为基材,复合成两层或两层
以上的复合膜。
4)(挤出片后进行拉伸的薄膜,强度高,各种性能优良,广泛在食品包装及各种工业用
品包装中应用;
另外,还可以作电气绝缘膜,取代纸介质、涤纶和聚碳酸酯电容器
并占领大部分PS电容器市场;
双向拉伸薄膜可用于各种纺织品的包装。
5)(聚丙烯编织袋柔软、手感好、强度大、耐水、耐磨、抗化学腐蚀、抗虫害及微生物
侵蚀、无毒无味、无环境污染,早已替代麻袋,大量用于豆、高梁、玉米和各种谷
物的包装及各种建筑材料的包装。
6)(注塑成型的周转箱,质轻、耐水、外形尺寸稳定,有一定的刚性和强度,在商品周
转和销售包装方面广泛应用。
7)(注塑成型各种工业零件,如轻负荷用小齿轮、轴套、风扇;
汽车配件用仪表盘、保
险杠和车厢内装饰件等;
另外,还有日常生活用品盒、盆、盘和座椅等。
8)(挤出成型管材可用于各种液体的输送管路中,目前国内生产的均聚聚丙烯管(PP-H
管)、嵌段共聚聚丙烯管(PP-B管)和无归共聚聚丙烯管(PP-R管),用于饮用水
管或其他输液管,安装简单、耐化学腐蚀、符合卫生要求、应用时间长。
1.5国内聚丙烯工业发展概况
1(5.1国内聚丙烯工业的发展历程
我国聚丙烯工业起步晚。
1962年完成了室内试验工作后,北京化工研究所开始研制聚丙烯的生产技术。
1964年取得了较好的是实验结果,1965年建成年产60t连续聚合聚丙烯中试装置。
1964年兰州化学工业公司从英国维克斯吉玛公司引进5000t/a溶解法聚丙烯装置,1970年投产生产均聚产品。
1973年北京燕山石化公司从日本三井油化
4公司引进年产8,10t/a溶剂法聚丙烯装置,1976年投入生产。
从此我国就有了自己生产的抗冲嵌段共聚聚丙烯产品。
1974年燕山石化公司向阳化工厂部分采用了北京化工研究院开发的技术,建成了5000t/a溶剂法聚丙烯装置,生产聚丙烯的粉料产品。
1976年
4辽阳化纤公司从意大利引进年产3.5,10t/a溶剂法聚丙烯装置,生产均聚产品,并于1980年投产。
20世纪80年代初,随着我国石化工业的迅速发展,聚丙烯的生产也得到巨大的发
4展。
从1983年南京扬子石化公司从日本三井油化引进的14,10t/a本体法高效催化剂聚丙烯装置开始,我国陆续引进了十几套采用第三代高活性、高等规度催化剂的Hinont公司Spheripol聚丙烯生产工艺和三井油化Hypol聚丙烯生产工艺。
与此同时,20世纪80年代采用国内自行开发的技术和催化剂,利用炼厂催化裂化装置的丙烯建设了一批
4陕西科技大学毕业设计说明书
规模较小的间歇式液相本体法聚丙烯装置以充分利用炼油厂丙烯资源。
20世纪90年代,我国聚丙烯工业又有了新的发展,利用蒸汽裂解装置和炼厂的丙烯为原料,建设了20多套聚丙烯装置(其中最大的为燕山石化公司采用的Amoco公司
4气相本体法工艺年产20,10t的丙烯装置),使聚丙烯成为我国发展最快的一种合成树脂。
目前,我国聚丙烯生产装置近100套,预计截至2006年底,总生产能力可超过
4400,10t/a。
4近年来,在引进原吸收Hinont工艺的基础上,我国数套(7~10),10t/a的国产化聚丙烯装置已建成或正在设计之中。
在开发聚丙烯工艺技术的同时,北京化工研究院开发的络合?
型催化剂,已先后用于国内聚丙烯装置和引进的大型聚丙烯装置,并向国外转让了聚丙烯催化剂专利技术。
1(5(2聚丙烯生产的主要问题
(1)相当一部分装置规模偏小。
4目前,我国聚丙烯装置生产能力在(4~7),10t/a的较多,相当一部分间歇本体法
4聚丙烯装置生产能力只有(0.3~1.0),10t/a。
因此,除了一些规模较大的聚丙烯装置生产成本较低外,其余中型的聚丙烯装置由于单位生产能力的投资较大,所以生产成本较高。
采用国内技术的间歇式本体法聚丙烯装置由于投资低,原料丙烯来自炼厂副产品,价格低,因此目前尚有一定竞争力。
但由于产品品种单一,只生产均聚物,质量差,消耗高,且生产的都是粉料,应用上受到一定的限制。
(2)抗冲共聚产品、专用料等高档产品生产较少。
目前国内多数企业生产的都是通用料,而市场短缺的嵌段共聚抗冲注塑专用料、BOPP薄膜料、PPR管材料、汽车专用料等几乎全部依赖进口。
(3)产品质量不稳定,售后服务差。
国内生产的聚丙烯注塑料主要为均聚物,只能用于生产日用品等对性能要求不高的产品。
也有部分经过改性的产品用于生产家用电器的部件,但嵌段共聚产品的抗冲击性能较差,且不同批次的产品质量不稳定特别如洗衣机内桶专用树脂,在流动性和抗冲击性能等方面不能满足要求,因此国外聚丙烯产品就抢占了这部分市场。
又如BOPP料,成膜性即溶体强度较差,只能用于生产普通的光膜和部分珠光膜,能用于生产烟膜和电工膜的不多,用于宽幅、高速BOPP生产线的原料都要依赖进口。
此外,国内生产的聚丙烯纤维料不能满足高档无纺布和运动服装的用料要求,主要原因是灰分高、断丝率高和可纺性差。
1.6国外聚丙烯工业发展概况
聚丙烯(PP)是目前五大塑料中发展最快的品种之一。
它是一种通用热塑型塑料,
5年产20万吨聚丙烯化工厂初步设计
是由丙烯单体在催化剂的作用下经聚合反应而制得的。
德国化学家Ziegler于1953年用三氯化钛-三乙基铝(TiCl3-AlEt3)为催化剂,在低压下使乙烯聚合得到高密度聚乙烯(HDPE)树脂。
稍后,Ziegler将该技术转让给意大利蒙埃公司,公司兼职顾问Natta教授在此基础上,于1954年首次用三氯化钛和一氯二乙基铝组成络合催化剂,并用其成功合成了高结晶性、立构等规的聚丙烯,并创立了定向聚合理论。
1957年意大利蒙特卡蒂尼公司(Montecatini)率先实现了聚丙烯的工业化生产,年产聚丙烯5000t,同年美国赫格尔斯公司(Hercules)也建成了一套年产9000t聚丙烯的生产装置。
1958-1962年期间,原联邦德国、英国、日本、法国等也相继建成了聚丙烯装置,这个时期的聚丙烯生产均采用最原始的浆液法工艺。
美国菲利普斯公司(Phillips)于1963年首先实现了液相本体法聚丙烯的工业化生产,1969年德国巴斯夫公司(BASF)首先采用立式搅拌床气相聚合技术,实现了聚丙烯的气相本体法的工业化生产。
1979年美国阿莫科公司(Amoco)开发了卧式搅拌床气相本体聚合工艺,并实现了工业化生产。
1983年,意大利蒙特爱迪生公司(Montedison)开发成功了商业名称为“Spheripol”的液相本体法聚合新工艺,并实现了工业化生产。
1983年,美国联合碳化物公司(UCC)借鉴其生产聚乙烯的Unipol工艺技术,开发了“Unipol”聚丙烯工艺技术,并实现了工业化生产。
此后,世界上一些大的化工公司相继成功地开发出自己的聚丙烯生产技术。
1.7国内外聚丙烯消费概况
1.7.1国外聚丙烯消费概况
目前是世界上聚丙烯的用途主要包括纤维(编织袋、地毯、装饰品)、注塑成型制品(汽车部件、器具、玩具、家用器和薄膜(香烟包装膜、食品包装膜、软物品包装)。
注塑成型和纤维是聚丙烯最大的应用领域。
聚丙烯树脂很大一部分是用在耐用和半耐用消费品市场中,如汽车、地毯、家具和器皿。
今后聚丙烯树脂在主要应用领域都将有较高的增长率,尤其是在汽车、包装及消费市场。
新型复合材料及有关环保法规是促进汽车市场发展的主要因素,包装市场的发展主要得益于高透明牌号推动聚丙烯树脂在透明性包装市场替代PET、苯乙烯树脂和PVC,消费性制品的发展则主要是由于一些高性能产品能够进一步薄性化,是聚丙烯在家用器皿、容器、家具等市场的竞争力提高。
表1-1是美国化学系统公司对世界聚丙烯在各主要市场中的需求量及其增长率的预测。
6陕西科技大学毕业设计说明书
表1-1世界聚丙烯在主要应用领域中的需求率
应年用19881999年2000年2001年2002年2003年2005年2010年增
44444444领年1010101010101010长域率%薄
414.1445.5475.2516.0554.0598.5684.7920.47.6膜
纤822.1880.9947.21024.21091.91173.81322.01749.37.4维
吹
45.647.950.6530856.660.466.884.05(8塑
注
100(91071(01147(41237(71317(61412(41577(42025(07塑
据分析,从2000年到2005年期间,全世界聚丙烯的消费量继续以每年8.3%的速
4度增长,即在五年内消费量增加1350×
10t。
亚洲(除日本)是PP消费增长最快的地区,年增长率可达10%,北美的消费增长率将达到6%-7%,西欧为6%,日本为4%。
在北美、欧洲和日本,尽管许多热塑性树脂的人均消费已趋于饱和,聚丙烯却一直能保持强劲的增长势头,原因在于聚丙烯可作为其他材料的代用品,广泛渗入各个领域。
这种消费领域的不断拓展驱动着消费量的持续增长。
1.7.2国内聚丙烯消费概况
我国聚丙烯的消费还处于幼稚期,便纸制品占主导,而注塑、纺丝等专用料严重缺乏。
在聚丙烯的消费结构中编织袋和捆扎绳大约占总量的50%,其次是薄膜,约占16%左右,注塑制品和纤维各占13%和11%。
与国外聚丙烯消费情况相比,我国聚丙烯应用层次较低,聚丙烯产品技术含量低,均具物多,抗冲共聚物少;
低档编丝的产品多,而BOPP、高速纺丝以及注塑等专用牌号少。
这在很大程度上限制了聚丙烯的应用发展。
预计到2005年我国聚丙烯的消费结构会逐渐接近发达国家的水品。
注塑级聚丙烯(用于工业、汽车、家用制品)将有明显增长;
纤维级聚丙烯、BOPP、家用电器专用料、汽车专用料需求量将会有较大的增长;
编织袋应用比例相应减少。
1999-2005年来我国聚丙烯的消费量见表1-2。
7年产20万吨聚丙烯化工厂初步设计
表1-2我国聚丙烯的消费状况
项目1999年2000年2001年2002年2003年2005年预测
4产量10t265302.3322.5355.0440.0500.0
4进口量10t147163.4208.7244.2273.4330.0
4表观消费量10t412465.7531.2599.2713.4830.0
年增长率%13(819.614.112.819.116.3
自给率%64.364.960.759.261.760.21.8设计可行性
由以上资料我们可以看到聚丙烯的应用前景是非常的广泛的,又因气低廉的价格和优越的性能,是人们在近十几年到几十年追捧的对象。
世界聚丙烯与我国聚丙烯的供需并不平衡呈现需大于求,高端聚丙烯产物尤其得到近几年的研究对象。
我国有着丰富的石油冶炼资源人才广泛。
把厂址选在江苏省苏州市是因为那里有着良好的销售渠道,便利的交通,丰富的人才市场,良好的原料来源。
相信在人才研制下可以生产高端的聚丙烯产品。
此方案可行。
1.9创新处
(1)本工厂采用气相法生产聚丙烯,生产工艺进一步对生产的装置进行优化,对反应器的结构进行改造,生产结构简单化。
(2)物料精制过程和加料采用高压,催化剂采用的高效催化剂。
8陕西科技大学毕业设计说明书
2工程设计条件与总平面布置
2.1工程设计条件
2.1.1设计原则
(1)遵守法则,法规,贯彻党的基本建设方针,实事求是,因地制宜;
(2)合理利用国家资源和财产,最大限度的发挥硬件设施的内在潜力,节约土地,减少投资,降低成本;
(3)采用成熟的、先进的工艺流程,设备,学习先进的生产技术,努力实现自动化、现代化提高产品的科技含量;
(4)尽可能使生产设备大型化和集中化,采用耐腐蚀材料,保证设备可靠运转;
[3](5)尽可能创造良好的劳动条件,以利于劳动工人的身心健康。
2.1.2设计任务
包括聚丙烯的工艺流程设计,物料衡算及热量衡算,主要设备的计算和选型,画出工艺流程图,全厂平面图以及车间平面、立面布置图。
2.1.3工厂组织与劳动定员
1)工厂体制及组织机构
工厂为股份所有制企业
主要管理人员:
总经理(厂长),副总经理(副厂长)(2名)
下属部门:
生产部,后勤保障部(下属仓储,能源保障,技术保障等多个单位),销售部,财务部,行政人事部等。
2)生产班制及定员
工厂生产车间将实行三班制,其他部门将实行一班制。
工厂员工总数为120人,其中生产人员60人,生产人员当中技术人员为30人,比例为50%。
同时还会不定期的雇佣一部分临时工以应付生产和出货高峰期。
3)工作制度
正常工作日采用四班三运转,法定假日和星期假日采用轮换倒班制度,连续工作制:
工作日=365-设备维修日
=365,67
=298(天)
4)人员的来源和培训
人员主要在人才市场以及相关学校招聘(培训分两部分,入厂培训由工厂行政人事部门组织培训,高级培训,如高等工艺培训,企业管理培训将与有关院校合作培训。
9年产20万吨聚丙烯化工厂初步设计
2.1.4资金筹措
本厂建立的资金筹备上,将采取三部分,一部分自筹,再吸引一部分投资,以及一部分银行贷款。
2.1.5环境保护与综合利用
化工设计必须在全面规划、合理布局、综合利用、保护环境、防止污染反面全面考虑。
根据国家经委、国家计委颁发的《建设项目环境保护管理办法》,从事对环境有影响的项目都必须执行环境影响报告的审批制度,执行防治污染及其它公害的设施与主体工程同时设计、同时施工、同时使用的“三同时”制度。
化工设计应符合国家现行的有关标准和规范。
有关环境质量标准有:
(1)地面水环境质量标准---GB3838-88;
(2)环境空气质量标准---GB3095-96;
(3)城市区域环境噪声标准---GB3096-93;
(4)工业企业厂界噪声标准---GB12348-90;
(5)车间空气中有害物质的最高允许浓度;
(6)居民区大气中有害物质的最高允许浓度;
(7)污水综合排放标准---GB8978-96;
(8)锅炉大气污染物排放标准---GB13271-91;
(9)大气污染物综合排放标准---GB16297-1996。
经处理过的排入城镇排水管道的工业废水和生活废水,应符合:
(1)水温不高于40?
;
(2)不产生易燃易爆和有毒气体;
(3)不伤害养护人员;
(4)对病原体必须严格消毒灭菌;
(5)有毒物质最高容许浓度应符合《工业“三废”排放试行规定》。
对于废渣一般采用填埋、焚化、堆肥前应取得卫生部门的同意,不允许污染水
源土壤。
[4]局部派出的有害气体应净化回收后再向大气排放。
[5]2.1.6劳动安全卫生
工业卫生包括防尘防毒、防暑降温、防寒防湿、防噪音、振动控制等,对于一般化工厂有一定的规定。
根据车间对劳动保护的设计规范《工业企业设计卫生标准》—TJ36-79规定:
(1)浴室:
卫生等级为一级、二级的车间应设车间浴室,三级在车间附近货场去
10陕西科技大学毕业设计说明书
附近设集中浴室,四季可在居住区设集中浴室。
可能引起经皮肤吸收急性中毒的车间设事故淋浴。
(2)更衣室:
一级车间的存衣室,便服、工作服应分别存放。
二级车间的存衣室,便服、工作服可同室存放。
三级车间的存衣室,便服、工作服可同室存放,存放室和休息室和并设置。
四级车间的存衣室和休息室和并设置,可在适当地点存放工作服。
易沾染经皮肤吸收的有毒气体的车间,设置洗衣房。
2.2厂址选择
2.2.1总平面布置的基本原则
(1)总平面布置首先必须满足生产要求,以最大限度的保证生产作业线的连接、短捷、方便,从原料进厂到成品出厂,整个流程必须符合生产工艺要求,力求做到流程线路畅通、连续、短捷、避免交叉进行,使各种物料的输送距离为最小。
同时,应将水电汽等公用工程耗量大的车间,尽量集中布置,以形成负荷中心与供应来源靠近,使各种公用系统介质的工程管线减少和输送距离最短,达到节约能源。
(2)要能够充分结合场地优势、地位、地貌等有利条件,因地制宜,紧凑布置,节约土地,少占良田,少拆房屋,提高土地利用率。
(3)大多数厂房,特别是主要生产车间的布置,应考虑到日照方位和主导风向,保证自然通风,厂前区和防污染的车间放在上风向,产生粉尘、烟、热等的车间及易燃库布置在下风向。
(4)各车间之间注意满足防火、卫生等国家安全规定,各种厂房按性质分区集中。
对易燃易爆的各类储罐和有危险性的库房(油库、危险品库),应力求远离火源和人员往来集中地,一般应布置在厂区边缘,主导风向的下风向以及地势较低的地段。
(5)人流、物流各行其道,路线短捷,避免交叉。
(6)综合管线统筹安排,防止干扰,力求管线短,拐弯少。
(7)近期建设和远期发展相结合,主要生产车间留有适当的发展余地,轻化工工厂变化较快,综合利用较广,加工深度较深,大多数工艺流程更新快,这要求在设计实现留有较大的预留地,以满足工厂发展变化的需要。
(8)为保证平面图具有建筑艺术性,厂房形状要规则简单,使道路径直,厂房中心线保持垂直或平行。
(9)采取各种措施,提高建筑系数和场地利用稀疏。
建筑系数一般为25%,40%,场地利用系数一般为50%,60%,这是总平面设计的主要技术经济指标[7]。
[6]2.2.2总平面布置概述
(1)生产区布置:
由于合成氨的生产不适合于室内生产,因此全部是露天式生产,
11年产20万吨聚丙烯化工厂初步设计
各工段按流程的顺序建设,本设计中呈U型。
(2)辅助车间布置:
以生产车间为中心,根据总平面布置原则,综合各种因素对各个辅助车间布置如下:
A维修车间:
远离厂区前,降低噪音污染,在主力生产车间附近,便于设备维修。
B锅炉房:
布置在用蒸汽较多的地方,且是主导风向的下风向。
C
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- 年产 20 聚丙烯 化工厂 初步设计