【聚丙烯生产工艺流程的节能策略5700字（论文）】

聚丙烯生产工艺流程的节能策略TOC\o"1-3"\h\u18401第一章绪论 第一章绪论聚丙烯（PolyPropylene，PP）是一种基于丙烯聚合而得到的半结晶性、高分子热塑性树脂材料。具有卓越的机械性能，耐受多种酸碱与有机溶剂，超强的韧性能够承受较强的冲击性与机械性，化学稳定性非常强等优势，在机械制造，汽车工业，日常用品等领域应用广泛。但是，由于紫外线容易分解、容易氧化、难以接合的缺点，一般聚丙烯在各个领域的进一步应用受到限制。普通聚丙烯因天然性能与不足，在很多领域无法应用，因此人们不断地寻找新的方法，有的尝试加入填料六钛酸钾，有的尝试制备为塑钢纤维。但由此也对聚丙烯工艺的节能效果造成影响，本文主要通过对聚丙烯装置工艺物耗和能耗消耗过高的原因进行研究，加强对设备改造、工艺技术、节电、节气、节水等节能措施进行研究，有效降低聚丙烯工艺的能耗，提高聚丙烯工艺的节能效果。第二章聚丙烯的发展状况及催化剂的研究20世纪60年代，我国开始生产聚丙烯，所有聚丙烯生产设备首先在甘肃建成。随着需求的增加，我国引进了先进的生产设备和精湛的生产工艺，对处理这一紧急问题起到了重要作用。在2000年之后，国内聚丙烯设备和聚丙烯工厂迅速增加，工业发展迅速。同时，完善小型低效聚丙烯的安装技术，预计到2025年，聚丙烯产量将达到较高水平，近年来，由于中国经济的快速发展，促进了消费的增长，使各领域更加繁荣，各种化工原料的消耗量逐年增加。我国是聚丙烯消费大国，国内聚丙烯主要用于农业和生活，用于生产塑料袋、捆扎绳、包装箱等；随着聚丙烯研究和改性的不断深入，聚丙烯在化工、化纤、民生、基建、各类包装、农业、国防、交通运输、民用塑料用品等各个领域都有着至关重要的地位。随着国内聚丙烯的产值不断增高，却出现了消费量提升不上去的困扰：许多新布置的设备开工率在下降，导致聚丙烯行业竞争激烈。2009年，由于各种产业百家齐鸣的快速增长，全球各大聚丙烯生产商和供应商的实力和影响力发生了变化；2012年，中国石油聚丙烯生产能力暴涨；北欧化工企业的产能也有了很大提高，在世界聚丙烯产能排名中的排名也有所提高。聚丙烯的主要生产能力和消费地基本靠着中国一己支撑。2013年，中国聚丙烯市场发展良好，消费量超过1300万吨，约占世界的四分之一。加快聚丙烯生产，减少对进口聚丙烯的依赖，是今后不断追求的目标。在未来的发展中，聚丙烯的生产能力将不断提高。高效催化剂的使用促进了加氢反应；在催化剂体系中可以消除外部给电子体，降低灰分，降低成本；结果表明：预聚后的PP粒径饱满；制备工艺简单；催化剂效率高；各部件调整均匀；生产中浪费少；添加材料和添加剂方便。新型催化剂的研究不容忽视。应加强国家对新型催化剂研究的投入。聚丙烯生产过程中新催化剂的加入，强化了氢反应，使聚丙烯生产过程中均聚、嵌段共聚和无规共聚的聚合区域更大。将先进的催化剂体系与新的工艺技术相结合，增高了聚丙烯的等规度、分子量分布和抗冲击性能。该产品具有较高的结晶度、硬度、透明度和光泽度。这种新型催化剂结合了新的先进技术，使产品具有更高的分子量和等规规整性。我们可以得到更多的高端聚丙烯，从而扩大高端聚丙烯市场。仅用一种新的催化剂或新的双峰技术是不可能生产这种产品的。新型催化剂与双峰技术相结合，增加了产品的分子量，提高了均聚产品的刚性，这在某些电阻器的开发中可能更有用。热性能、光学性能和薄膜表面设计也很好。新的催化剂体系降低了产品的灰分指数，大大增加了大规模生产电容器薄膜的可能性。第三章聚合工艺聚丙烯俗称PP，通过丙烯单体在特定条件下聚合而成的--种塑料。分子模型与聚乙烯相近，但其碳链有甲基（-CH3）。分子结构式为：，工业产品大多数为等规物为主。聚丙烯性能十分优秀，加工成型十分方便，是化工行业首选的原料。聚丙烯内部结晶度很高，这使得它的熔点很高。它会在167℃点溶解.它耐高温。聚丙烯具有耐高温、密度低、重量轻、刚性高、性价比高、易于加工等优异特点。聚丙烯制品的缺点是透明度差、外观美观、耐老化性差，可通过添加聚苯乙烯、抗氧剂、水杨酸盐等加以改善。由于密度低，聚丙烯在塑料市场上是最轻的，它具有良好的稳定性和耐水性，对人没有刺激、无异味，不容易变形。熔点高，聚丙烯产品可以用高温来杀菌消毒；聚丙烯具有良好的抗应力松弛性能，耐摩擦，不易变形。由于其高结晶度，腐蚀只发生在浓硫酸或浓硝酸的存在。根据这一特点，广泛应用于化工管道和实验设备中，防腐效果良好。聚丙烯在水中不发生变化，对电有良好的屏蔽性能，其介电系数比其它塑料高。通常用于制备绝缘产品或各种附件。对丙烯单体采用Ziegler-Nat催化剂进行催化聚合，得到高分子聚丙烯（PP）。PP拥有等规、无规和间规三种构型。聚合法的生产方法多种多样，本文采用也想本体法聚合。而气相本体组合工艺也同样受到人们的喜爱，其使用量也在持续上升。采用气相批量生产工艺的制造商数量正在迅速增加。气相法的快速发展，改变了聚丙烯生产工艺的使用排名，威胁着多晶硅工艺的地位。在未来的聚丙烯生产中，气相法可能会进一步增加。液相本体聚合：其实质是液态丙烯的本体聚合。该方法的特点是在液态丙烯中加入催化剂，丙烯分子以催化剂为中心聚合生成聚丙烯。催化剂与液态丙烯接触的时间越长，聚丙烯的粒径越饱满，聚丙烯的质量越高。反应过程中的反应热从夹套冷却水中排出。该工艺的优点是生产装置少，操作方便，首厂建设成本低，经济效益高；几乎不产生三废，处理方便；其缺点是能耗高，但在厂家和技术人员的共同努力下，其能耗应该逐步降低。本体法与气相法相结合：本生产工艺的特点是在气态丙烯中加入催化剂，气态丙烯分子自行聚合，剩余不参与反应的丙烯可回收利用，反应过程中的聚合热随着丙烯的汽化而分散。生产效率高，丙烯利用率高。气相本体聚合反应温度波动不大，方便操控，可用电脑系统自动控制。该设备生产能力强，传热稳定。然而，它消耗了大量的能量，需要大量的动力来进行丙烯循环；不利于达到节能的目的，对技术人员要求高。Polisher工艺：该生产工艺大致可分为以下生产步骤：主催化剂和辅助催化剂的制备、聚合、粉末分离、干燥、单体循环、粉末储存、造粒和包装。在生产过程中，所有原料加入环管反应器后，采用环管反应器进行反应，设备采用自动监控。在生产过程中，采用金属探测器进行检测，选出不合格品，合格品送仓库储存。这个过程是迄今为止使用最多的一个。稳定性好，产品质量高，自动化操作，适用范围广。世界上大多数聚丙烯都是用这种方法生产的，具有良好的声誉。Hypo工艺：该生产工艺大致可分为以下生产步骤：原料制取、催化剂制取、反应聚合、将产物分离干燥、造粒、检验、包装。该工艺是一步聚合工艺，综合了各种工艺的优点。反应过程中的反应热由蒸发冷凝回流系统排出。液态丙烯进入反应器后温度升高，蒸发成气体。反应过程中使用的气体可以回收利用。反应器还具有闪蒸功能，反应器全过程无污垢，清洁环保，无需清洗。通过筛板选择聚合物后，进入挤出过程。安装自动称重系统。造粒后装袋。对包装好的球团进行检测，选出不合格产品。符合标准的袋子用托盘装上，送到仓库集中存放。介绍了hypo-l法聚丙烯生产中选用的高活性催化剂。该工艺简单、经济、环保，可促进非造粒工艺的研究。浆态法：稀释剂聚合是第一个用于制备聚丙烯的方法。淤浆法生产的聚丙烯为淤浆法，即在反应罐中同时加入催化剂和丙烯。操作简单，聚合条件易于控制，反应生成的聚丙烯悬浮，易于取出。聚合后的浆料经分离、干燥、脱水、造粒、检测、码垛储存。由于制浆工艺过于复杂，技术要求高，经济性低，适用范围小，逐渐被淘汰。气相法：这种方法的特点是丙烯在气体环境中聚合。上世纪60年代，首次开展了气相法生产聚丙烯的研究与开发。目前，气相法被广泛应用。In-novene工艺：该工艺生产设备上选择和安装的反应器与以往不同。这种独特的反应器可以提高聚丙烯的刚性和抗冲击性，所生产的聚丙烯产品在建筑行业具有良好的发展前景。其中一个反应器的生产函数与四个串联的返混反应器的生产函数相同。因此，该聚合工艺操作简单，易于自动化，中间产物少，节能，产品收率高；在聚合过程中，在第一反应器和第二反应器的连接处安装了气锁系统，提高了产品质量。Nonviolent工艺：该工艺在生产过程中采用独特的反应器，使固体丙烯和气态丙烯之间的催化剂充分混合，气态丙烯被回收利用，以散发反应热。工艺流程包括原料制备、催化剂制备、聚合、干燥、检测、装袋、检验和保存。该工艺可生产各种聚丙烯产品，但比其他工艺需要更多的设备和场地，需要更多的人力监督和更多的维护人员。考虑到各种因素，决定采用多晶硅工艺进行聚合。Polisher工艺是巴塞尔公司开发和研究的。是目前最完善、应用最广泛的聚丙烯生产工艺。由于采用了高效、高选择性催化剂和多晶硅工艺，使装置的生产效率得到了很大的提高，多晶硅工艺逐渐成为应用最广泛、最流行的生产工艺。第四章聚丙烯工艺流程节能措施目前我国的聚丙烯生产企业中，常用的聚丙烯催化剂为Ziegler-Natta催化剂，这种催化剂是由三乙基铝与四氯化钛组成的一种具有良好定向聚合作用的催化剂，Ziegler-Natta催化剂分为主催化剂、助催化剂和给电子体三个部分，在新型催化剂技术的研发上，主要从给电子体技术上进行创新。内给电子技术是聚丙烯催化剂新技术研发领域的重点研究方向，内给电子技术的程序是在制作和准备应用固体催化剂时，在催化剂内加入内给电子体，通过内给电子体的加入激发催化剂的性能，通过这样的方式提升催化剂的聚合作用，这是内给电子技术最重要的应用；在内给电子技术的应用过程中，还需要对内给电子体的电子效应和空间位阻进行调节，提高催化剂的活性，从而达到在最大范围内提高催化剂性能，加强聚合效果的目的。目前常用的内给电子体以邻苯二甲酸酯为原料，其在Ziegler-Natta催化剂中的应用，可以有效提升聚丙烯催化剂的活性，优化了传统催化剂技术的弊端。但由于这种物质具有一定的毒性，因此对该物质替代材料的研发是目前内给电子技术研发领域的核心问题，目前已经有一些公司研发出了非邻苯二甲酸酯类的新型内给电子体，可以利用新材料和新催化技术对内给电子技术进行优化，从而生产出环保、无毒无味的新型内给电子体。外给电子技术也是聚丙烯催化中的重要技术手段，该技术是在制作聚丙烯的过程中，将外给电子体与主催化剂、助催化剂一同加入，外给电子技术在Ziegler-Natta催化剂中的主要作用就是可以提高聚丙烯的等规度，从而达到在共同反应中提高聚丙烯催化剂的催化作用的目的。外给电子技术在Ziegler-Natta催化剂中的应用可以影响催化系统的聚合能力，还可以干扰催化剂的氢调敏感性，通过刺激催化剂聚合能力的提升使得聚丙烯的等规度不断提高，增加聚丙烯材料的力学性能，获得性状更为稳定、更加结实耐用的聚丙烯材料。Spherizone工艺技术所采用的主反应器是单一区循环反应器，其与气相共聚反应器相配合，使得聚丙烯在反应中实现相互连接的效果，提升聚丙烯生产加工的聚合反应；而多区循环反应器又可以分为上升段和下降段两部分的反应区，聚丙烯粒子在上下两个反应区内进行不断的循环，上升段反应区中的聚丙烯粒子通过不断循环的体系进行快速流动，直接进入下降段反应区顶端位置的旋风分离器，通过旋风分离器的作用将反应中的气体和固体分离，同时下降段反应区内在设计了阻隔区域，通过阻隔区完成了上升段和下降段反应区不同的反应，阻隔区将气体和聚合粒子进行分离后，聚合粒子不断向下运动，直至下沉段最底部后再进行上升，从而实现循环。Unipol工艺技术是聚丙烯生产技术发展的重要里程碑，它的出现代表了聚丙烯生产加工技术的重大创新，具有重要的研究和利用价值。Unipol工艺技术与以往的聚丙烯生产工艺相比具有很大的优势，工作过程简单，使用方法更灵活，成本更低，生产过程安全、无毒、有效。丙烯聚合物、无规共聚物和抗冲共聚物产品覆盖面广，大大提高了聚丙烯产品生产加工的效率和规模，降低了投资成本，实现了生产企业的经济生产。聚丙烯加工，该工艺比重低，无需大量备料，操作安全，降低聚丙烯生产加工过程中设备超压的安全风险。用于聚丙烯生产过程中，不会产生大量的液体和气体废物，因此生产过程更加环保，减少环境污染，达到绿色、环保、安全、健康的生产要求。随着我国经济的快速发展与人民生活水平的不断提升，聚丙烯催化剂与高性能聚丙烯产品的应用将会越来越广泛。在未来一段时间内，我国仍将致力于聚丙烯催化剂与高性能产品的研发生产，顺应我国可持续发展与节能减排的战略方针，不断提升该项技术与产品的研发力度，以更新的技术，更加节能环保的产品形式，更加简化的操作与更低的成本，带动聚丙烯生产加工企业的快速发展。

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