年產20萬噸聚乙烯的生產工藝設計-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN2013屆畢業設計說明書年產20萬噸聚乙烯的生產工藝設計院、部：材料與化學工程學院學生姓名：丘弘森指導教師：張春燕職稱講師專業：化學工程與工藝班級：09級03班完成時間：2013年6月1日目錄摘要錯誤!未定義書簽。1緒論錯誤!未定義書簽。PE的概述錯誤!未定義書簽產品性質與特點錯誤!未定義書簽聚乙烯的主要用途錯誤!未定義書簽設計規模及原料規格錯誤!未定義書簽設計規模錯誤!未定義書簽主要原料規格錯誤!未定義書簽國內外的現狀及發展前景錯誤!未定義書簽國外的現狀錯誤!未定義書簽國內的現狀錯誤!未定義書簽發展前景錯誤!未定義書簽課題的目的及意義錯誤!未定義書簽目的錯誤!未定義書簽意義錯誤!未定義書簽2PE的生產工藝錯誤!未定義書簽。PE生產工藝的概述錯誤!未定義書簽。工藝選擇錯誤!未定義書簽。乙烯精制系統錯誤!未定義書簽乙烯精制錯誤!未定義書簽深冷法分離錯誤!未定義書簽催化劑選擇錯誤!未定義書簽催化劑種類錯誤!未定義書簽催化劑制備錯誤!未定義書簽催化劑性能分析錯誤!未定義書簽3物料衡算錯誤!未定義書簽。基礎數據錯誤!未定義書簽乙烯規格錯誤!未定義書簽催化劑進料對產品MFR的影響錯誤!未定義書簽。各種牌號的聚乙烯H2濃度錯誤!未定義書簽。物料衡算錯誤!未定義書簽。聚合反應機理錯誤!未定義書簽。反應釜物料衡算錯誤!未定義書簽聚合釜進料衡算錯誤!未定義書簽。聚合釜出料衡算錯誤!未定義書簽閃蒸罐物料衡算錯誤!未定義書簽閃蒸罐進料衡算錯誤!未定義書簽。閃蒸罐出料衡算錯誤!未定義書簽。4能量衡算錯誤!未定義書簽。能量衡算總述錯誤!未定義書簽。基礎數據錯誤!未定義書簽。各設備能量衡算錯誤!未定義書簽加料段熱量衡算錯誤!未定義書簽進行反應段能量衡算錯誤!未定義書簽5設備選型錯誤!未定義書簽。選型原則錯誤!未定義書簽滿足工藝要求錯誤!未定義書簽設備成熟可靠錯誤!未定義書簽反應器選型錯誤!未定義書簽反應器容積和生產能力的確定錯誤!未定義書簽主要尺寸的計算錯誤!未定義書簽反應釜技術特性表錯誤!未定義書簽進出口管徑錯誤!未定義書簽聚合釜進料口管徑錯誤!未定義書簽聚合釜出料口管徑錯誤!未定義書簽閃蒸罐的計算錯誤!未定義書簽。其他設備的選型錯誤!未定義書簽。6車間設備布置設計錯誤!未定義書簽。車間設備布置的原則錯誤!未定義書簽。車間設備布置錯誤!未定義書簽設備布置的安全距離錯誤!未定義書簽車間內輔助室和生活室布置錯誤!未定義書簽廠房布置錯誤!未定義書簽廠房布置原則錯誤!未定義書簽廠址選擇的依據及原則：錯誤!未定義書簽綜合安全防護錯誤!未定義書簽防火防爆錯誤!未定義書簽防毒錯誤!未定義書簽。安全防護:錯誤!未定義書簽。7三廢治理錯誤!未定義書簽。廢水治理錯誤!未定義書簽。廢渣治理錯誤!未定義書簽。廢氣治理錯誤!未定義書簽。8經濟衡算錯誤!未定義書簽。參考文獻錯誤!未定義書簽。致謝錯誤!未定義書簽。湖南工學院20屆畢業設計（論文）課題任務書錯誤!未定義書簽。湖南工學院本科生畢業論文開題報告錯誤!未定義書簽。湖南工學院畢業設計（論文）工作進度檢查表錯誤!未定義書簽。湖南工學院20屆畢業設計（論文）指導教師評閱表錯誤!未定義書簽。湖南工學院畢業設計（論文）評閱評語表錯誤!未定義書簽。湖南工學院畢業設計（論文）答辯資格審查表錯誤!未定義書簽。湖南工學院20屆畢業設計（論文）答辯及最終成績評定表.錯誤!未定義書簽查重報告附件摘要本設計是年產20萬噸聚乙烯（PE）生產工藝設計。本文對聚乙烯的研究，生產和應用進行了詳細的概述，闡述了其在化學工業中的作用和地位。其次，確定了聚乙烯的生產工藝。選取的工藝為日本三井石化公司低壓淤漿法生產HDPE的CX工藝，并在此生產工藝的基礎上進行了物料衡算，熱量衡算，設備選型和管道等。討論了三廢的處理方案，并結合設計做了一個簡單的技術經濟分析。在設計說明書的基礎上，手繪制一張帶控制點的工藝流程圖和運用CAD繪制了一張設備布置圖與一張反應器結構圖。關鍵詞：聚乙烯（PE）；物料衡算；熱量衡算；聚合反應；經濟分析AbstractTheprocessdesignofsynthesissectionoftwentythousandtonsPolyethyleneinworkshopwasdesigned.Inthispaper,firstly,synthesismethodofPolyethylene,productionandapplicationwereoutlined.Itseffectandstatuswasintroducedinchemicalindustry.Secondly,processofPolyethylenewasselectedinthedesign.Massbalanceandheatbalancecalculationwerefinished,andthesizeandtypeofkeyequipmentsandpipeswereselected.Discussingthemethodsoftreating“threewastes”andcombiningwiththedesigndoasimpletechnicaleconomicalanalysis.Accordingtothedesignspecification,wedrawprocessflowdiagramwithcontrolpointsandneedtouseCADtodrawadevicelayoutandonedevicecharts.Keywords:Polyethylene（PE）；Massbalance；heatbalance；condensationreaction；economicanalysis緒論PE的概述聚乙烯（Polyethylene）是五大合成樹脂之一，是我國合成樹脂中產能最大、進口量最多的品種。目前，我國已是世界上最大的聚乙烯進口國和第二大消費國。聚乙烯是有乙烯單體聚合而成的，聚乙烯塑料是以聚乙烯樹脂為基材，添加少量抗氧化劑、滑爽劑等助劑后制成的塑料產品。聚乙烯主要分為線性低密度聚乙烯（LLDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）三大類。聚乙烯（PE）是通用合成樹脂中應用最廣泛的品種，薄膜是其主要加工產品，其次是片材和涂層、瓶、罐、桶等中空容器及其它各種注塑和吹塑制品、管材和電線、電纜的絕緣和護套等。主要用于包裝、農業和交通等部門。隨著石油化工業的發展，我國聚乙烯生產迅速發展，產量約占塑料產量的1/4。1.1.1產品性質與特點中文名稱：聚乙烯英文名稱：Polyethylene比重：-0.96克立方厘米成型收縮率：成型溫度：140-220°C聚乙烯結構：CH=CH+CH=CH+?—CH—CH—CH—CH簡稱22222222PE，是乙烯經聚合制得的一種熱塑性樹脂。聚乙烯是最結構簡單的高分子，也是應用最廣泛的高分子材料。它是由重復的—CH—單元連接而成的。聚乙烯2是通過乙烯（CH=CH）的加成聚合而成的。22在工業上，也包括乙烯與少量a—烯烴的共聚物。聚乙烯無臭，無毒，手感似蠟，具有優良的耐低溫性能（最低使用溫度可達-70?-100C），化學穩定性好,能耐大多數酸堿的侵蝕（不耐具有氧化性質的酸）,常溫下不溶于一般溶劑,吸水性小,電絕緣性能優良；但聚乙烯對于環境應力（化學與機械作用）是很敏感的，耐熱老化性差。聚乙烯（PE）是通用合成樹脂中產量最大的品種，主要包括低密度聚乙烯（LDPE）、線型低密度聚乙烯（LLDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）及一些具有特殊性能的產品。用途十分廣泛，主要用來制造薄膜、容器、管道、單絲、電線電纜、日用品等，并可作為電視、雷達等的高頻絕緣材料。也適用于各種漿點、粉點、撒粉、涂布機及噴膠機產品；廣泛用于服裝、服裝面料復合、制鞋、包裝、書籍、無線裝訂、兒童玩具、家電等行業。1.1.2聚乙烯的主要用途（1）加工應用聚乙烯可用吹塑、擠出、注射成型等方法加工，廣泛應用于制造薄膜、中空制品、纖維和日用雜品等。（2）薄膜應用低密度聚乙烯廣泛用作各種食品、衣物、醫藥、化肥、工業品的包裝材料以及農用薄膜。也可用擠出法加工成復合薄膜用于包裝重物。1975年以來，高密度聚乙烯薄膜也得到發展，它的強度高、耐低溫、防潮，并有良好的印刷性和可加工性。此外，還可以在紙、鋁箔或其他塑料薄膜上擠出涂布聚乙烯涂層，制成高分子復合材料。（3）中空制品高密度聚乙烯強度較高，適宜作中空制品。如牛奶瓶、去污劑瓶；（4）管板材擠出法可生產聚乙烯管材，高密度聚乙烯管強度較高，適于地下鋪設；擠出的板材可進行二次加工；也可用發泡擠出和發泡注射法將高密度聚乙烯制成低泡沫塑料，作臺板和建筑材料；防護套（例如纜索護套）。（5）纖維中國稱為乙綸，一般采用低壓聚乙烯作原料，紡制成合成纖維。乙綸主要用于生產漁網和繩索，或紡成短纖維后用作絮片，也可用于工業耐酸堿織物。超高強度聚乙烯纖維（強度可達3?4GPa），可用作防彈背心，汽車和海上作業用的復合材料。（6）雜品用注射成型法生產的雜品包括日用雜品、人造花卉、周轉箱、小型容器、自行車和拖拉機的零件等；電冰箱容器、存儲容器、家用廚具、密封蓋等；制造結構件時要用高密度聚乙烯。設計規模及原料規格1.2.1設計規模本廠的設計規模為年產20萬噸聚乙烯，年實際工作日為330天，日產能為606噸。主要原料規格表1-1乙烯原料規格序號名稱含量1乙烯%2乙炔5ppm3水分10ppm4硫5ppm5氧5ppm6一氧化碳10ppm7二氧化碳10ppm8氫10ppm國內外的現狀及發展前景國外的現狀2008年，全球PE生產能力約為3580萬t。其中北美、西歐、中東和中國的生產能力占到了全球總能力的％。從2008年9月開始，世界PE產能開始明顯增長，預計到2013年，全球PE的生產能力將達到4910萬t。在產能增長地區，中東地區產能增長較快。到2011年，中東PE在全球產能中的比例從之前的7%增至14%，中國成為了目標市場，而歐洲則成為了一個備選市場。在2008年到2011年間，亞太地區的PE產能年增7%,新項目主要位于中國、印度和韓國，未來中國將繼續成為動力源泉。目前，全球PE的消費量已達到了萬t/a。PE的主要消費地區仍然集中在中東、美國、西歐及中國。預計到2013年，中東和加拿大將成為PE最大的出口國，主要進口國家為西歐和中國。國內的現狀近幾年，我國PE市場高速增長，產銷量不斷提高。2009年，我國PE的消費量達到了約470萬t。到2010年消費量達到萬t，2013年將達到萬t。預計未來5年，PE在各地區消費的增長速度有快有慢。相對而言，華南地區及華東地區發展較快。目前，我國PE主要用于生產薄膜、日用塑料制品、塑料包裝箱及容器等制品。預計未來幾年，我國薄膜、塑料零件及管材的需求仍將旺盛，電線電纜的需求也將保持較快增長，PE總體消費結構不會有太大變化，塑料薄膜的比例將略有增加，日用塑料制品的比例會略有下降。目前我國PE用量已列于五大通用塑料原料之首，中國已成為世界PE的最大進口國和第二大消費國。目前沙特阿拉伯、美國、新加坡、韓國及加拿大已成為中國進口PE五大前沿產地，占中國進口總量的近％。與此同時，中國臺灣省、馬來西亞及日本等周邊國家及地區近年也在大規模擴建裝置，這部分裝置除了滿足他們自身需求外，主要是為了向中國及內地出口。由于這些國家及地區與中國地域接近，產品生產成本低、性能良好等，對中國的PE產品構成了比西方發達國家更大的威脅。1.3.3發展前景預計未來幾年，中東將逐步成為石化產品出口的新霸主。近年來，中東國家利用得天獨厚的油氣資源大力發展石化工業,在全球所占市場份額快速增長。據海灣地區的業內專家預計，到2020年，海灣地區乙烯產能占全球總產能的比例將增長到15%，在全球石化工業中處于領先位置。中東國家在地理位置、海運和基礎設施建設三方面占有一定的優勢，因而在國際乙烯市場上將有較強的競爭力。到2010年，中東地區出口到中國的PE達到了200萬t,補充了國內近50%的缺口。這對國內相關PE企業造成較大沖擊。一般貿易和進料加工貿易方式仍是我國PE進出口最主要的貿易方式。盡管近幾年國內PE產能增長很快，但產能仍然滿足不了需求。由于國產能力的擴容，PE的進口量增長速度開始放緩，但進料加工在進口原料中的主導地位反映出我國國產PE在外貿加工中的競爭弱勢，證明國外制品企業對國產原料的質量尚存疑問。雖然全球聚烯烴產能增長很快，但全球新增產能仍將主要集中在中東地區，該地區雖然擁有最低的原料成本，但在中國市場的價格卻不一定是最低。目前中國國內市場已全面對外開放，成為世界PE供應商角逐的主戰場，中國PE進口量占世界貿易總量的30%。因此，中國PE需求的增長對全球PE市場影響重大。另一方面，我國PE的發展前景卻不宜過于樂觀。因為中國面臨中東及周邊地區和國家的競爭壓力愈來愈大。相比之下，我國PE產能、產量、產品質量和工藝技術與國外存有較大差距,主要表現在：通用料多，專用料少；中低檔產品多,高檔產品少；技術含量低、附加值低的產品多，利潤高、附加值高的產品少；生產技術相對落后，企業建設重點滯留在擴大規模上，高強度PE棚膜和管材80%還依靠進口，PE品種仍單一。未來幾年是我國PE工業發展的機遇期,同時也是產品結構調整的重要時期，提高我國PE整體競爭力顯得十分重要。我們要加強產品與市場的有機結合，在進一步提高PE產量規模的同時，提高PE生產技術水平。課題的目的及意義1.4.1目的在國內外聚乙烯的研究發展方興未艾的大環境下，我們作為本科畢業生在全國人民為祖國偉大復興而艱苦奮斗的時候，于畢業設計時選取線性低密度聚乙烯生產工藝設計，具有非同一般的意義。其內容包括：回顧大學所學知識；查閱先進的資料文獻；熟悉化工生產的特點；了解先進的聚乙烯生產技術。對生產聚乙烯的工藝流程能夠駕輕就熟，能夠對工藝設計完成物料衡算、能量衡算，以及設備和管道尺寸選型與設計。對于確定尺寸的設備能夠用AUTOCAD畫出其剖視圖以及主要部件的俯視圖，還要能繪制出廠區平面布置圖。1.4.2意義聚乙烯作為化工產業，有著較長的產業鏈：原油-石腦油-乙烯-聚乙烯-塑料制品，影響價格的因素從原油到塑料制品，紛繁復雜。既要考慮到原油價格波動對聚乙烯成本的影響，又要考慮到下游制品對聚乙烯的需求，同時還要兼顧產業鏈中間環節的供需狀況。供求關系是決定價格的根本，但市場對終端產品價格的承受能力是上下游成本順利傳導的關鍵。從2008年固定資產投資來看，聚乙烯產業目前面臨著投資過剩、需求大幅萎縮的困境。但是供應過剩的根源還在于需求的銳減。由于美國次代危機已經開始影響全球的實體經濟，國內外市場的經濟發展開始放緩，塑料制品的需求大大減弱，出口增速逐月遞減，2008年下半年以來，塑料制品出口每月累計同比增速已經降至了2001年以來的低點，供過于求的矛盾在需求層面開始顯現。2009年，隨著世界經驗的復蘇，聚乙烯產業有所恢復，新技術，新產品的開發與應用迫在眉睫。PE的生產工藝PE生產工藝的概述目前世界上擁有聚乙烯技術的公司很多，擁有LDPE技術的有7家，LLDPE和全密度技術的企業有10家，HDPE技術的企業有12家。從技術發展情況看，高壓法生產LDPE是PE樹脂生產中技術最成熟的方法，釜式法和管式法工藝技術均已成熟，目前這兩種生產工藝技術并存。發達國家普遍采用管式法生產工藝。此外，國外各公司普遍采用低溫高活性催化劑引發聚合體系，可降低反應溫度和壓力。高壓法生產LDPE將向大型化、管式化方向發展。低壓法生產HDPE和LLDPE，主要采用鈦系和絡系催化劑，歐洲和日本多采用齊格勒型鈦系催化劑,而美國多采用絡系催化劑。目前世界上主要應用的聚乙烯生產技術現簡單介紹［1］。PE的生產技術有3種，即淤漿法、氣相法和溶液法。淤漿法根據反應器不同，分為釜式反應，與管式反應2種工藝路線。PE產品主要適用于中空吹塑、注塑和擠出各種制品，如各種容器、網、打包帶，并可用作電纜覆層、管材、異型材、片材等。淤漿法是最早開發的生產技術，技術工藝比較成熟，產品性能好，反應壓力較低，易于控制，但撤熱問題一直制約著單線生產能力的提高。環管反應器的產生較好地解決了撤熱問題，提高了單線生產能力。日前，采用釜式反應的生產廠家，為了提高單線生產能力，采用漿液外循環的措施。氣相法是近幾年發展起來的技術，有較好的共聚性及氫調敏感性，故可生產不同用途的產品。主要特點是工藝流程短，不使用溶劑，不需要溶劑回收工序，反應熱靠循環乙烯帶走，有3種催化劑體系，在一條生產線上可生產全密度PE。溶液法的最大特點是高壓聚合反應后的產物是以熔融狀態出現的，可以直接去造粒。該法生產時問短，只需幾分鐘，聚合釜容積小，時空產率高，但反應不易控制。在溶液法工藝中，聚合物也能溶解在反應溶劑中，此反應溶劑一般為環己烷。有3種類型的反應器，即中壓反應器（加拿人DuPont企司）、低壓冷卻型反應器（美同道化學公司）和絕熱反應器（荷蘭DSM公司）。工藝選擇本設計采用了日本三井石化公司低壓淤漿法生產HDPE的CX工藝【2］。表2-1列出了該工藝的工藝流程簡圖。CX工藝通過調節反應器，而不改變催化劑體系可以生產雙峰型樹脂，分子量分布可以自由調節，且容易控制，生產樹脂的Ml（聚合物熔融指數）范圍也很寬。采用新開發的高效催化劑結合先進的聚合工藝和控制系統使生產十分穩定。單一催化劑體系和簡單的聚合操作，使產品牌號切換容易，周期短，切換時不符合規格的產品少。該工藝以高純度乙烯為主要原料，丙烯或1-丁烯為共聚單體，己烷為溶劑，采用高效催化劑，在72-85°C條件下進行低壓聚合反應。聚合的淤漿經分離干燥，混煉造粒得到各種性能優良的HDPE產品。該工藝生產的產品MI%~50.00g/min,分子量分布可從窄到很寬，密度為~0.97g/cm3。主要產品有：高密度薄膜7000F、注塑產品2200J和吹塑中空產品5200B。表2-1工藝流程簡圖

?丙烯或1-丁烯?己烷?催化劑乙烯精制系統乙烯精制粗乙烯經過冷凝、堿洗等初步凈化后，仍含有多種雜志，尚需經過凈化系統予以進一步的精制分離，方能符合聚合的要求。京華系統包括壓縮、冷凍、活性炭吸附、干燥（固堿、硅膠、分子篩）等過程。經過凈化系統精制分離后，乙烯中的水、醇、醚、順式丁烯-2、反式丁烯-2等雜質絕大部分被除去。此外。最好再增設除一氧化碳裝置。工業上常用的分離方法，主要有深冷法和油吸收法。深冷法分離本設計采用了深冷分離法。裂解氣中的各組分，其沸點不同而且大都較低，例如：甲烷的沸點-161°C，乙烯的沸點-103.8°C，丙烯的沸點-47.7°C。深冷分離法就是利用他們的沸點不同，將裂解氣中的烴類混合物經冷卻、壓縮、液化，在低溫下蒸餾而使各組分分開的。各種氣態烯烴和烷烴的物理常數列于表2-2，其中也包括氫氣、氮氣和一氧化碳，因為它們是裂解氣中常見的組分。表2-2氣態烯烴與烷烴的重要物理參數組分名稱分子量沸點表2-2氣態烯烴與烷烴的重要物理參數組分名稱分子量沸點（C）臨界溫度（C）臨界壓力（大氣壓）氫氮一氧化碳甲烷乙烯乙烷乙炔丙烯丙烷異丁烷異丁烯TOC\o"1-5"\h\z正丁烯-1+丁二烯-1,3+正丁烷+反式丁烯-2++順式丁烯-2++深冷分離法按它采用的工作壓力分為高壓法與低壓法。由于裂解氣的組成不同，處理規模、設備條件不一樣以及對最終產品不同的要求，因此深冷分離流程的組合安排也有較大的差異。本設計采用了高壓深冷分離的一種流程，該流程的分離過程大致如下裂解氣經淬冷、脫硫、干燥并壓縮到35kg/cm2壓力后，進入深冷分離部分的第一脫乙烷塔先將C3以上的重組份分離。第一脫乙烷塔：在塔壓35kg/cm2、頂溫-101、釜溫102°C條件下操作。由塔頂分出甲烷、氫、乙烷、乙烯，塔釜分出丙烷、丙烯及C4以上的重組份。塔頂餾份進入干烯器，經分子篩干燥后去第一脫甲烷塔。第一脫甲烷塔：在塔壓33kg/cm2、頂溫-96C、釜溫3C條件下操作。塔頂分凝器用乙烯蒸發制冷，蒸發溫度-101C；塔底用20C丙烯蒸氣加熱。塔頂分出的甲烷、氫進入冷箱分離，甲烷作為燃料返回裂解爐，氫用于乙炔加氫。塔底分出的乙烷、乙烯餾份，和來自冷箱的氧氣一同進入乙炔加氧反應器，除去乙炔后去第二脫甲烷塔。第一脫甲烷塔在整個分離流程中占有特別重要的地位，它的操作效果的好壞直接影響到生產成本和產品質量。第二脫甲烷塔：在塔壓23kg/cm2、頂溫-28C、釜溫-9C條件下操作，以脫除加氫后的乙烷、乙烯餾份中的甲烷和氫。塔頂產品為粗乙烯(80%)，可供使用，或返同壓縮機，重新精制。塔釜的乙烷、乙烯則去乙烯精餾塔。乙烯精餾塔：在塔壓5.5kg/cm2、頂溫-65C、釜溫-45C條件下操作。塔頂得到聚合級精乙烯%)，塔底乙烷回裂解爐作原料。笫一脫乙烷塔的塔釜餾份丙烷、丙烯及C4以上組分依次經過脫丙烷塔、c3加氫反應器、第二脫乙烷塔和丙烯精餾塔，獲得高純度丙烯%)，分出的丙烷回裂解爐作原料，c4餾分則去C4分離裝置。該流程的制冷工作是由乙烯、丙烯二元冷凍系統完成的。-40C以下的低溫采用乙烯制冷，-40C以上的低溫部分由丙烯制冷。考慮到冷量的允分利用，分離過程的每一單元操作都設有復雜的換熱系統，因此使得整個流程比以上講的復雜得多。催化劑選擇催化劑種類目前在我國適用于聚乙烯生產的催化劑有很多種，傳統的Ziegler-Natta催化劑以及在此基礎上我國自行研發的牌號分別為BCH、BCE、YLH-1的催化劑，此外還有三井石化20世紀90年代又開發的高活性的RZ催化劑等，其中我國自行研發的催化劑通過對比在某些方而還優于國外進口的催化劑。本設計采用了由北京化工研究院研究開發的高效淤漿BCE催化劑，它是在BCH催化劑的基礎上北京化工研究院研究開發的新一代高性能乙烯淤漿聚合催化劑［3］。催化劑制備在氮氣保護下，將MgCl2溶于甲苯復合有機溶劑中，形成均勻溶液；在-20—0°C時加入給電子體和TiCl4進行反應，緩慢升溫，有吲體催化劑析出。反應完成后，經過濾、洗滌、干燥，得到具有良好流動性能的粉狀BCE-1催化劑［4］。催化劑性能分析BCE-I催化劑具有良好的裝備實用性，而且具有更好的共聚性和氧調敏感性，與進口催化劑制備的雙峰聚乙烯樹脂的相對分子質量分布相比，BCE-I催化劑制備的雙峰聚乙烯樹脂的低相對分子質量部分的含量少，高相對分子質量部分的含量多，這有利于生產高性能的聚乙烯材料［5］。物料衡算基礎數據乙烯規格本設計中，乙烯采用的是石油裂解氣生產的乙烯原料。乙烯原料經過精制系統后，乙烯的質量規格達到要求催化劑進料對產品MFR的影響熔體流動速率(MFR)是聚合過程中的一個重要參數，為控制MFR聚合釜內催化劑的濃度要達到該產品牌號生產工藝條件規定的值，而這一數值與催化劑的活性成反比。在正常生產裝置巾，控制MFR的方法是控制聚合釜氣相中氫氣與乙烯的摩爾比，其規律是MFR隨聚合釜內氣相中氫氣與乙烯的摩爾比增高而上升［7］。它們之間的數學關系式為：lg(MFR)=ax|g(xH/XC2H4)+b(3-1)式中Xh/XC2H4為氧氣與乙烯的摩爾比；a、b為常數。根據流程的改變及牌號的改變而變化。3.1.3各種牌號的聚乙烯H2濃度氫氣置換是聚合系統正常開車的第一道工序。也是間歇聚合的一個重要條件，氫氣是乙烯聚合物的分子量調節劑。在正常生產時，聚合物MFR不同，釜內氫氣濃度的標準值也不相同。表3-1是HDPE裝置并聯一牌號MFR，H2/C2，H2濃度標準值［8］。表3-1是HDPE裝置并聯一牌號MFR,H/C2，氏濃度標準值。牌號5000S3300S1300J2200J2208J2100Jh2濃度(%)25~3025~3048~5348~5345~5345~50H2/C2(mol比)zzzzzzMFR(g/10min)zzzzz物料衡算聚合反應機理在前人的工作基礎上【10］,根據我國工作者的研究成果【11］,淤漿法HDPE反應機理可概述如下［12］：催化劑的自活化反應TOC\o"1-5"\h\zC+C￡>P(3-2)PTi0催化劑的助活化反應P+Ck>P(3-3)0Al1鏈的引發反應P+c(CH)k>P(3-4)0241鏈的增長反應P+c(CH)Kp>P(3-5)1242P+c(CH)Kp>P(3-6)n24n+1(5)鏈向單體的轉移反應TOC\o"1-5"\h\zP+c(CH)KtrM>D+P.(3-7)n24n1(6)鏈向分子量調節劑轉移反應P+c(CH)KtrH>D+P(3-8)n24n0鏈自發轉移反應P—KtrS>D+P(3-9)nn0催化劑的失活反應PKd>C(3-10)0dPKd>C+D(3-11)ndnCTi一四氯化鈦濃度cp—潛在的催化劑活性中心數pcd—失活的催化劑活性中心數Dn—鏈長為n的死聚體量Ka—催化劑活性中心自活化反應速率常數aKc一催化劑活性中心助活化反應速率常數K—鏈引發反應速率常數Kp—鏈增長反應速率常數KtrM一鏈向單體轉移反麻速率常數KtrH一鏈向H轉移反應速率常數KtrS一鏈自發轉移反應速率常數Kd—催化劑失活反應速率常數P。一催化劑活性中心空穴量P]—鏈節長度等于1的活聚物量Pn—鏈節長度等于n的活聚物量化學主反應式：nCH=CHT(CH-CH).(3-12)2222n3.2.2反應釜物料衡算由質量守恒有：EM-EM=EM進料出料積累當物料沒有累積時：EM=EM進料出料本設計計算時按，出料量=入料量來計算。考慮到實際生產所需的設備整修，以及事故等會造成停產的因素，計算時按每年8000工作小時計算，并且由于不同牌號的聚乙烯計算不同，這里只計算了牌號為5000S的聚乙烯產品。聚合釜進料衡算首先確定生產20萬噸聚乙烯的衡算基準。由丁本設計采用的是間歇生產工藝，所以按每釜產量為計算基準，同時每釜生產所需時間設計為6小時，設計為二十六釜。2000004-8000x64-26=釜由于加料時需先進性氣體置換，放空后裝置內抓力為，加入氫氣使總壓為，置換完畢后聚合釜通過己烷進料管加入己烷。約己烷，此時聚合釜內的液位可達35%。加己烷需要的設計時問為，則加己烷速率為：Vm==3t/h其摩爾速率為：Vn=3x106g/hm86（g/mol）=h由于此時釜內壓力為，己烷相對于水的密度為（水=1）P=得，此時其體積速率為：Vv=Vm/P=3000kg/hmxl0-3kg/m3=4.55m3/h置換時氫氣分壓為，氫氣的加料量為：由PV=NRT公式計算，其巾V=25m3,P=,T=298T,R=?m-3?mol-jK-i得：N/s=x106Pax25m3m298Tim3?mol-jK-i=1009mol（H2）加入的氫氣質量：M（H2）=N（H2）?Mmo|=1009molx2g/mol=2018g氫氣的加入速率為：Vm=2018g/h=2.018kg/h由生產經驗得乙烯的轉化率為：1000-1020=98%預得所生產的產品噸數所需乙烯為：-98%=已知乙烯相對密度（水=1）：P=所需乙烯（液體）體積為：V（c2H4）=m/P=5920kg^xl0-3kg/m3=9.70m3計算加乙烯的轉化率，根據t=nJ"Aa（3-13）Aoo（—r）VA式中，V—反應器體積25m3n—加入反應器的組分A的摩爾數Aox—-組分A的轉化率At—反應時問由式(3-13)得提高裝置中的乙烯含量可以使轉化率提高，要達到所需的標準以裝料系數為得所加的乙烯量為：M(C2H4)K=乙烯的體積為：V(C2H4)=m/p=8450kgm10-3kg/m3=13.85m3乙烯的摩爾數為：N(C2H4)=M(C2H4)/Mmoi=倔一2&g/mol)=301786mol乙烯反應時問為，乙烯進料時間設計為：乙烯的進料速率：Vm=叫C2H4)/P=Xh乙烯的體積進料速率：VV=V(C2H4)/P=13.85m3^=6m3/h乙烯的摩爾進料速率為：Vn=N(C2H4)/t=301786mO|-=h催化劑加量約為所加反應物總質量的?％，由此得催化劑的加料質量為：M催=M(C2H4)X0.0|%==0.845kg聚合釜總進料量：刀M進料=M(C2H4)+M催+M(H2)+M(C6H14)EM=0.845kg++2018g+=12952.86kg進料聚合釜出料衡算反應生成的聚乙烯質量由進料時的衡算為，則此時的聚乙烯按分子量為100000g/mol計算的摩爾量為：(1)乙烯回收過程：N(hdpe)=f100000g/mol=58mol乙烯未反應部分總質量：M=進入回收罐的部分質量為：剩余M=罐進入閃蒸罐的質量為：M=1t閃放空的質量為：M=M-M-M=放空的物質的量:放空剩余罐閃

N放空=M放空/Mmoi=N放空=M放空/Mmoi=F28g/mol=（2）己烷回收過程：進入閃蒸罐的己烷質量叫閃）進入罐的己烷的質量：叫罐）進入膜分離裝置的質量：叫膜）放空部分質量：M放空=M放空=叫余叫-M（閃）-M（閃）（膜）N放空=M放空/Mmol"86g/mOl=3.2.3閃蒸罐物料衡算閃蒸罐進料衡算進入閃蒸罐的物質為乙烯、己烷、聚乙烯，由聚合釜出料得其各自進入量為：（1）乙烯進料量：M=1t閃乙烯的物質的量為：N閃=M^Mmo|=1tF28g/mol=（2）己烷進料量：M=閃己烷的物質的量為：N=M/Mmol=F86g/mol=29069.8mol3）聚乙烯進料為，物質的量為：N（hdpe）="OOOO°g/mol=58mol閃蒸罐出料衡算進入造粒機的聚乙烯質量=進入閃蒸罐聚乙烯質量，則聚乙烯出料為，物質的量為：N（HDpE）=58mol（1）乙烯出料衡算：進入回收罐的乙烯質量為：M=罐進入罐物質的量為：N=M/M=F28g/mol=

罐罐mol進入膜分離的乙烯的質量：M=膜進入膜分離的乙烯的物質的量：N=M/M尸F28g/mol=13928.6mol膜膜mol放空的乙烯的質量：M=M-M-M=1t--=放空閃罐膜放空的乙烯的物質的量：N=M/M,=^28g/mol=

放空放空mol（2）己烷出料衡算：進入回收罐的己烯的質量為：M=罐進入回收罐的己烷的物質的量：N=M/M,=^86g/mol=罐罐mol進入膜分離的己烷的質量：M=膜進入膜分離的己烷的物質的量：N=M/M,=^86g/mol=膜膜mol放空的己烷的質量：M=M-M-M=-=放空閃罐膜放空的己烷的物質的量：N=M/M|=F86g/mol=232.6mol放空放空mol能量衡算能量衡算總述任何系統經過某一過程時，其內部能量的變化等于該系統從環境吸收的熱量與它對外所作的功之差，即對于物料總質量：△E=Q-W（4-1）式中，△〔一系統內部物料能量的變化Q—物料從外界吸收的熱量W—物料對外界所作的功系統內能量的變化系統內能量的變化=（輸出系統的物料的總能量）—（輸入系統的物料的總能量)+(系統內物料能量的秋累)熱量衡算方程：刀Hp-刀HF+Eq=q(4-2)式中，刀Hp—單位時間輸出系統的物料的焓值總和，即物料帶出的能量總和ehf—單位時間輸入系統的物料的焓值總和，即物料帶入的能量總和Eq—單位時問系統內能量的積累q—單位時間環境輸入系統的熱量，即系統的吸熱量開放系統—與環境既有物質交換又有能量交換的系統對于單位時間物料進行衡算：開放系統中：式(4-2)中Eq為零，對于穩態過程有：TOC\o"1-5"\h\zEHp-EHF=q(4-3)開放系統中能量變化率的計算：當只有一種物料流經系統輸入或輸出熱量時，因物料進入系統而輸入的能量為：刀片=4尬?(4-4)因物料離開系統所輸出的能量為：刀Hp=qmH2件5)在(4-4)、(4-5)式中,qm%通過系統的物料的質量流量(kg/h或kg/s)?為單位質量物料進入系統時的焓(kJ/kg)H2—單位質量物料離開系統時的焓(kJ/kg)若定壓比熱容不隨溫度變化，或取物料平均溫度下的定壓比熱容時：EHp—EHF=qm(H2-H1)=④6)基礎數據物料經過較長的管路輸送至反應釜，其溫度接近室溫，工藝計算中取25°C,物料被加熱到85C，熱水進口溫度為95C，出口溫度為88C。乙烯的聚合反應熱為?kg-1。反應溫度為85C，輸出物質的溫度為55C。冷卻水進口溫度為：38C，出口溫度為：45C。基準溫度為：0C比熱：kJ?kg-i?°C-i蒸發潛熱：kJ?kg-i熱流量：kJ?h-i表4-1各物質熱容數據表物質名稱熱容乙烯cp?kg-i?°C-i己烯cp?kg-i?°C-i己烷的蒸發潛熱?kg-i水的比熱(C(H2o))?kg-i?°C-i氫氣的比熱(C)?kg-i?°C-i各設備能量衡算4.3.1加料段熱量衡算乙烯的質量流量為：m=M(C2H4)=乙烯的焓值變量：△E=mcp^T=kg-i?°Cx(85-25)°C=1617330kJ已烷的質量流量為：m=M(C6H14)=己烷的內能變量為：△E=mCpAT=103kgx?kg-i?°Cx(85-25)C=723600kJ氫氣的質量流量為：m=M(H2)=2.018kg氫氣的內能變量為：△E=mC△T=2.018kgx?kg?°C-ix(85-25)C=p總進料的內能變量：△E=1617330kJ+723600kJ+=加料總時間為：t==物料平均每小時升溫所需的能量為：Q平均=△￡/t=F=h總反應釜熱量損失為10%，則：Qt=QX(1+10%)=kJ/mol物料加熱通過熱水則所需水流速為：Qt=EH一刀HftpF工H—工Hq=pf=hF?kg-i?°CF(95-85)°C=hm水C(H2O)?AT4.3.2進行反應段能量衡算反應時，聚合釜內壓力為，溫度為85C，經催化反應生成聚乙烯。在此忽略副反應，一般來說，0°C時與25C時的反應熱相差下大，熱量衡算時就拿25C時的反應熱當作0°C時的反應熱。冷卻水的初始溫度為25C，流出溫度為35Co參與反應乙烯質量：M(C2H4)=生成聚乙烯的反應熱為：Q=3392.9kJ?kg-i103kg=kJ反己烷蒸發量=己烷放空量，則：M=M+M=蒸膜放空己烷的蒸發潛熱為：Q=?103kg=94914kJ潛反應釜的熱損失為10%，因此冷卻水需帶走的熱量為：Q=(Q-Q)X=(kJ-94914kJ)X=kJ冷反潛所需冷水質量為：M=Q/(Csc、?AT)=kJF?kg-1?°CF(35-25)°C=523466.1kg水冷(H2O)反應時間為：t=通過冷水物料冷卻，則所需水流速為：qm=M/t=523466.1kgF=235795kg/h設備選型選型原則滿足工藝要求設備的選擇和計算必須充分考慮工藝上的要求，力求做到技術上先進，經濟上合理，亦即選用的設備能與生產規模相適應，并應獲得最大的單位產量；能適應產品品種變化的要求，并確保產品的質量；能降低勞動強度，提高勞動生產率；能降低原材料及相應的公用工程(水，電，氣)的單耗；能改善環境保護，設備制造較易，材料易得，操作及維修保養方便。設備選擇時，要能完全滿足上述方面的條件是相當困難的，但一定要參照上述幾個方面對擬采用個設

備進行詳盡地比較，并拿出最佳的方案來［13］。設備成熟可靠作為工業生產，不允許把不成熟或未經生產考驗的設備用于設計。設計中所選用的設備不但技術性能要可靠，設備材質也要可靠。對從國外引進的設備，同樣必須強調設備及其所采用材質的可靠性，特別對生產中的關鍵設備，一定要在充分調查研究和對比的基礎上，作出科學的選定。反應器選型反應器按結構大致可分為：管式、釜式、塔式、固定床和流化床等類型。本設計采用的聚合工藝為日本三井石化公司的CX工藝。此工藝為間歇式釜式反應，故選擇反應釜為反應器反應器容積和生產能力的確定由物料衡算得：每釜填料為：Vm=V(c2H4)+V(c6Hi4)=13?85m3+=2/3)m3=20.675m3填料系數為70%，則所用反應釜體積為：V=V物/70%=20.675m3F70%=24.9m3所以反應器容積選用25m3罐選用數量由物料衡算設計得出為26個。按每釜每6h生產計算年產量：x26/6hx8000=富余量：200000t-1)x100%=%能滿足生產要求。5.2.2主要尺寸的計算取長徑比為，體積為25m3則聚合釜筒體內經計算如下::'4x25:'4x25

1'3.14x1.8=2.6m式中，D—反應釜直徑(m)V—反應釜體積(m3)a一反應釜長徑比筒的高度為：H=x式中，H反應釜高度(m)5.2.4反應釜技術特性表

表5-1反應釜技術特性表項目指標釜體釜體夾套設計壓力MPa工作壓力MPa設計溫度°C100110工作溫度C8525~95全容積m325加熱面積m242保溫層厚度mm5050主體材料Q235-B/16MnRQ235-B/16MnR腐蝕裕量mm0焊縫系數1動傳傳動方式下傳動軸封形式雙端面機械密封進出口管徑5.3.1聚合釜進料口管徑進料口開在聚合釜上封頭上。聚合釜中每釜反應混合物的體積為20.66M3，進料時間i1=90min,則每秒進料流率：V進=V物/.=4-(90x60)=0.0038m3/s進料流速為0.0029m/s，則進料口管道直徑為：=1.20m所以進料口內徑d=1.2m5.3.2聚合釜出料口管徑出料口管徑開在聚合釜的最低位置上。由于丙烯腈和聚丙烯腈的密度差不多，所以令聚合完成后混合液的體積仍為11.15M3。出料時間為T2=90min,則每秒出料流率：V出=V』T2=(90x60)=0.0021m3/s出料流速也為0.0029m/s，則出料口管道直徑為：d=d=氣呂二2100029^=0.96m出料口管徑取DN200，出料口內徑為0.96m。但考慮到物料出口時粘度有所增加，為減小阻力并為安裝調節閥，出料口管管徑取DN250,即出料口管徑d2為0.96m。閃蒸罐的計算閃蒸罐的設計壓力為20~25MPa，為了使閃蒸達到最好的效果，閃蒸罐的物料系數要比一般的設備選的小一些，以保證有較大的空間。在閃蒸罐設計中，裝料系數取閃蒸罐的容積V可按下式求取：V=W/（dxf）式中：V—閃蒸罐所需容積W—聚合釜聚乙烯產量d—聚乙烯密度f—裝料系數設聚合釜的產量是，聚乙烯密度為m3,裝料系數為.則V=F10.2m3所以閃蒸罐體積V=10.2m3其他設備的選型其它的設備主要是泵的選擇。工業生產中有進料泵、回流泵、塔底泵、循環泵、產品泵等，石油化工泵的選擇應該滿足流量，揚程、壓力、溫度、氣蝕余量等工藝參數的要求，滿足介質特性的要求和現場安裝的要求。在選泵時（1）要綜合考慮泵的流量。一方面，應按設計要求達到的能力確定泵的流量，并使之與其他設備能力協調平衡；另一方面，也要根據生產需要確定泵的流量。在確定泵的流量時應綜合考慮裝置的富裕能力及裝置內各設備能力的協調平衡。（2）根據生產要求確定泵的揚程。選泵時，由于工藝過程設計中管道系統壓力降計算比較復雜，因此泵的揚程要留有適當的余量，一般為正常需要揚程的?倍。（3）根據流體輸送設備的特性曲線確定蚌型選泵時，確定哪一種設備，應在生產上所需要的流量和揚程后進行。車間設備布置設計車間布置設計是以工藝為主導，并在其他專業、流程圖、土建、自控、設備、安裝、電力、冷凍、暖風、外管等密切配合之下完成的。因此，在進行車間布置設計時，要集中各方面的意見，最后由工藝人員匯總完成。車間有大有小，但基本上由生產、輔助、生活設施三部分組成。精細化工及一般中小型化工生產布置在一棟廠房內，就是一個車間布置。車間設備布置的原則（一）車間設備布置的原則從經濟和壓降觀點出發，設備布置應順從工藝流程，但若與安全、維修和施工有矛盾時，允許有所調整。根據地形、主導風向等條件進行設備布置，有效的利用車間建筑面積（包括空間）和土地（盡量采用露天布置及建筑物能合并者盡量合并）。明火設備必須布置在處理可燃液體或氣體設備的全年最小頻率風向的下側，并集中布置在裝置（車間）邊緣。控制室和配電室應布置在生產區域的中心部位，并在危險區外。充分考慮本裝置（車間）與其他部門在總平面布置圖上的位置，力求緊湊、聯系方便，縮短輸送管線，達到節省管材費用及運行費用的目的。留有發展的余地所采取的勞動保護、防火要求、防腐蝕措施要符合有關標準、規范的要求。有毒、有腐蝕性介質的設備應分別集中布置，并設圍堰，以便集中處理。設備安全通道、人流、物流方向應錯開。設備布置應整齊，盡量使主要管道走向一致。（二）車間設備平面布置的原則車間平面布置首先必須適合全廠總平面布置的要求，應盡可能使個車間的平面布置在總體上達到協調、整齊、緊湊、美觀，相互融合，渾成一體。其次，必須從生產需要出發，最大限度的滿足生產包括設備維修的要求。即要符合流程、滿足生產、便于管理、便于運輸、利于設備安裝和維修。第三，生產要安全。即要全面妥善的解決防火、防爆、防毒、防腐、衛生等方面的問題，符合國家的各項有關規定。第四，要考慮將來擴建及增建的余地，為今后生產發展、品種改革、技術改造提供方便。但這些一定要最有效的利用車間的建筑面積（包括空間）和土地（設備裝置能露天布置的盡量露天布置，建筑物能合并的應盡量合并）。三）車間設備立面布置的原則廠房的立面形式有單層、多層和單層與多層相結合的形式。多層廠房占地少但造價高，而單層廠房占地多但造價低。采用單層還是多層主要應根據工藝生產的需要。例如制堿車間的碳化塔，根據工藝要求須放在廠房內，但塔有比較高，且操作崗位安排在塔的中部以便觀察塔內情況，這樣就需要設計多層廠房；另一種情況是：設備大部分露天布置，廠房內只需要安置泵或風機，這種情況可設計成單層廠房。對于為新產品工業化生產而設計的廠房，由于生產過程中對工藝流程和設備需要不斷改進和完善，一般都設計一個較高的單層廠房，利用便于移動、拆裝、改建的鋼制操作平臺代替鋼筋混凝土操作臺，以適應工藝流程和設備變化的需要。車間設備布置車間平面布置按其外形一般分為長方形、L形、T形和口形等。長方形便于總平面圖的布置，節約用地，有利于設備排列，縮短管線，易于安排交通出入口，有較多可供自然采光和通風的墻面；但有時由于廠房總長度較長，在總圖布置有困難時，為了適應地形的要求或者生產的需要，也有采用L形、T形和口形的，此時應充分考慮采光、通風和立面等各方面的因素。車間布置要考慮的問題：（一）最大限度地滿足工藝生產包括維修的要求。（二）有效地利用車間建筑面積（包括空間）和土地（設備能露天布置的盡量露天布置，建筑物能合并的盡量合并）。（三）要為車間的技術經濟指標，先進合理以及節能等要求創造條件。（四）了解其他專業對本車間布置的要求。（五）要考慮車間的發展和廠房的擴建。（六）車間所采用的勞動保護、防腐蝕措施是否符合要求。（七）力求車間各設備之間輸送管線最短，聯系最方便。6.2.1設備布置的安全距離在設備安裝中，設備間應留有余地，以便操作和維修。查《化工設計》得到表6-1表6-1設備的安全距離序號項目凈安全序距離/m號序號項目凈安全序距離/m號項目凈安全距離/m泵與泵間的泵與泵間的距離2泵離墻的距離10反應罐蓋上傳動裝置離天花板距離3泵列間的距離11反應罐底部與人行通道距離4計量槽間的距離~12反應罐卸料口至離心機的距離5換熱器間的距離13通廊、操作臺通行部分的最小凈空>_..>.高度6離心機周圍通道14不常通行的地方的最小凈空高度7過濾機周圍通道~15操作臺梯子的斜度45°~60°8反應釜間距~16工藝設備與道路間距反應釜與墻間距91車間內輔助室和生活室布置（1）生活規模較小的車間，多數是將輔助室、生活室集中布置在車間的一個區域內。（2）考慮到通風和采光效果，一般將生產區集中放在北面，輔助室、生活室放在南面。（3）輔助室、生活室應盡量接近安全通道。（4）輔助室、生活室和生產區間應考慮用防火防爆墻隔離。（5）輔助室、生活室的門都應朝外開，以便人員的撤離。廠房布置廠房布置原則（1）廠房平面布置（2）為便于車間內設備布置和節約占地面積，廠房輪廓選定為矩形（3）柱網間距根據各設備的大小，設定為6-6型（4）廠房長度設定為28m（5）廠房寬度設定為12m（6）廠房高度設定為8（7）廠房設定為一層6.3.2廠址選擇的依據及原則：生產能力：本設計為年產20萬噸聚乙烯。交通運輸：該廠屬于聚乙烯生產的大型企業，需要有便利的交通運輸條件，因而選擇水陸運輸比較方便的地方建廠，且原料供應充足。地形地貌：地勢較平緩、地帶平闊的丘陵地，保證建廠的土石運用量不大。廠區的面積、形式和其他流程合乎需要，廠區要留有發展的余地。氣候條件：主導風向要求較穩定，場地應選擇在城鎮常年空氣下風側，河流下游，盡量遠離居民區。水文地質：裝置需水量大，故廠址應靠近水源充足和水質良好的地域，以滿足裝置生產和生活用水及排水，靠近河流但避開洪水地段。能源：保證電網供電充足，燃料油供應方便充足。綜合安全防護6.4.1防火防爆（1）根據中華人民共和國國家標準（GBJ16—87）建筑設計防火規范，本廠屬于甲級防火防爆單位，各工序崗位的管理均應符合規范要求。（2）在廠范圍內，30米以內嚴禁煙火，嚴禁攜帶易燃、易爆品和穿釘鞋進入生產區域，生產所用的易燃品（棉紗、油類等）應放在指定地點，并妥善保管。（3）盛裝和輸送易燃易爆物料的設備，管道應該嚴密無泄露，發現泄露應及時檢修，若開車無法檢修，又嚴重威脅安全生產，應立即停車檢修。（4）所有盛裝易燃易爆物料的設備和運輸管道，均應有良好的靜電接地裝置，接地總電阻不得大于4歐姆，廠房和裝置的避雷裝置應保持良好，不得損壞，每年要檢測校驗一次，接地線的測試由動力廠負責，檢測記錄應報生產單位和生產機動部、安環質檢部各一份，以備待查。（5）所有的電動機和電器設備均應有良好的接地裝置，機械傳動設備應有完整的安全防護罩。（6）當班工人，不得任意脫離工作崗位，傳動設備合閘前，要按操作法規定，嚴格細致檢查，注意設備內外是否有人工作。（7）下釜、下槽和進入其他設備容器工作應做到：切斷電源，拿下保險，并掛上嚴禁合閘的警示牌。物料管道等斷開并堵盲板，切斷物料等。容器內用n2或水置換，進行取樣分析，易燃易爆或有毒物質含量小于規定范圍，含氧量在18~21%，并保持良好通風，方可進行操作。如需動火處理，應按規定辦理動火手續。進缸工作，應戴好安全帶和安全帽等防護用具，并按規定辦好票證。外面應留一人監護，監護人應高度負責，不得隨意離開崗位。（8）登高作業2米以上，應帶好安全帶和安全帽，并攜帶好材料、工具、切勿落下傷人。（9）安全閥、防爆膜、壓力表要經常保持靈活好用，均應按照受壓容器管理規范要求，按期進行核驗，并作好記錄，打好鉛封，記錄上應有檢驗人簽字存檔備查，如遇特殊情況，例如安全閥誤操作跳開，低改高型號樹脂生產，要隨時調校安全閥。（10）砂封、阻火器等安全裝置每半年清理檢查一次。（11）系統設備管道停車檢修，必須將物料處理干凈，排n2置換。經分析化驗合格，辦理動火證后，方可動火檢查。（12）系統設備，管道開車，應用N2置換，分析含氧在3%以下，方可進行開車。（13）盛裝和輸送乙烯的管道，設備嚴禁用鐵器敲打，以免發生火花。（14）盛裝和輸送乙烯的設備及其附件、管道和管件、閥門等，不得采用銅、銀、汞等金屬材質，防止產生爆炸物，如需采用銅材，其含量不得超過70%，如需采用汞做壓力計時，要加甘油等做隔離液。（15）凡來廠的新工人或外來實習培訓人員在進崗前必須進行三級安全教育并經考試合格，方能進崗工作。（16）凡本廠職工及外來實習參觀人員都必須嚴格執行。（17）凡廠馬路及消防通道上，不得堆放任何妨礙交通的物質，確保馬路及消防通道暢通無阻。6.4.2防毒生產中所用的反應物品大多對人身有健康危害，化學物品經吸入、食入、經皮吸收等途徑向人體侵入。防護措施：（1）皮膚防護嚴禁直接接觸劇毒物品。在生產崗位工作的職工根據有毒物的性質穿戴工作帽、工作服、防護面具、防護鏡、手套、工作鞋、口罩等勞動保護用品以及在外露的皮膚上涂抹皮膚防護劑。（2）呼吸防護進入有毒物料的設備內作業或有毒物質濃度超標區域，應戴防毒面具及防護用品。呼吸防護面具包括防毒面具、氧氣呼吸器等。（3）個人衛生保健不準在被污染的環境中存放食品及就餐、飲水。飯前應洗手、漱口。正確穿戴防護用品，下班后應洗澡。工作服不應與非工作服混放。增加保健食品，增加營養，增強體質、增強身體抗毒害能力。定期檢查身體健康情況。中毒后應采取急救措施，有以下四個要領：（1）安全進入毒物污染區（2）迅速搶救生命（3）徹底清除毒物污染，防止繼續吸收（4）送醫院治療6.4.3安全防護:（1）聚合工序屬于甲級防爆單位；閃蒸、冷凍崗位分別為乙級和丁級防火防爆崗位。（2）為了防止乙烯等氣體、液體在設備管道中高速流動摩擦產生靜電積蓄而起火爆炸的可能，一般液體的流速不超過4~5m/s，氣體流速不超過10~15m/s，同時所有設備管道應設有消除靜電裝置，以使靜電較快地導至地下。由于各工序都有可燃性氣體向空氣中排放，故在房頂均應設置防雷裝置，各易燃氣體放空管應裝阻火器，以防雷擊起火倒抽入設備內。（3）加強崗位操作的安全責任感，生產實踐證明，操作不當，巡回檢查不及時或誤操作均會造成重大事故。（4）發生火警時，首先應力求鎮靜，看清火源及著火相關物質的性質，采用不同的滅火材料，并立即報告有關部門。三廢治理廢水治理聚乙烯生產中廢水主要來源于鍋爐排放水、熱媒真空噴射水、地面沖洗水、化驗污水等。廢水經地溝進入廢水池，然后經潛水泵提升至厭氧塔，經8小時厭氧發酵，把廢水中有機物轉化成低分子有機物，厭氧塔出水流到生物接觸氧化塔，停留6小時，在有氧情況下氧化有機酸，出水至沉淀塔，經沉淀后上清液流至生物活性碳塔，經催化劑及微生物作用，進一步凈化水質，達標排放。廢渣治理廢渣量的多少與生產狀況有極大關系。生產正常時，各類過濾器清洗極少，工藝管道基本不用拆清，因而工藝排放極少。根據生產情況廢渣主要有以下3個來源。廢水中的固體廢氣物：主要是清洗水中夾帶低聚物，地板清洗水中的TiO2粉、切片粉末等，可靜置分層后處理。固體廢棄物：日常生產中會有較多的工藝清洗。如漿料管線的沖洗，聚合過濾器的清洗等等。用水清洗之前，必須排放工藝物質，大都是低聚物。排放物混在清洗水中沉淀后成為較弄的漿料狀物。廢氣治理聚乙烯生產的廢氣主要為空氣,適于應用活性炭纖維濃縮。因此使用以活性碳纖維為介質,能夠連續吸附、解吸廢有機氣體的設備，來回收可利用物質不失為最佳選擇［14］。經濟衡算根據化工產品市場報價列表6-1。產品利潤二成品產量X成品價格一原料消耗表6-1主要原料及產品價格原料純度價格（元/噸）己烷%9000乙烯%10000氫氣%12000HDPE%12500原料的年耗量：m=Mx26/6x8000=++x26/6x8000=乙烯乙烯m=Mx26/6x8000=+x26/6x8000=t己烷己烷mH2=MH2x26/6x8000=x10-3x26/6x8000=70tH2H2每年原料消耗的費用=x1+x+70x=X1°5萬元預計工廠員工總共200人，平均每人每月的工資為2000元，則人力資源費用為200x2000x12=480萬元另外考慮電、水、熱媒等資源的消耗，機器維修及損耗，設備購置、廠房建設等費用估計平均每噸耗用500元，則每年耗用500x90000=4500萬元年利潤=200000x萬元據保守估計稅前年利潤約為40020萬元左右。參考文獻楊忠華，張洪濤，國內外聚乙烯生產工藝研究新進展J].煉化與化工，2009,20(1):12-15鄧世強，房廣信，何小龍.HDPE工藝技術進展J].合成樹脂及塑料，2002,19(5):48-53⑶張勇，郭子方，周俊領.乙烯淤漿聚合BCE催化劑的工業應用J].石油化工，2008，37(3):281-285陳偉，郭子方，周俊領等．一種用于乙烯聚合或共聚合的催化劑其制備方法．中國，CN1552743.2003郭子方，張敬梅，陳偉，周俊領，楊紅旭，新型高效淤漿工藝聚乙烯催化劑的制備及其催化性能[J].石油化工，2005，34(9):840-843⑹楊紅旭，郭子方，周俊領.高性能淤漿法聚乙烯催化劑的研究J].石油化工，2007，36(11):1119-1122[7]李恩明，徐寶成.BCH催化劑在淤漿法HDPE裝置上的應用J].合成樹脂及塑料，1996，13(3):20-23⑻肖維泰，范吉權.淤漿法HDPE裝置間歇聚合條件及程序的優化J].合成樹脂及塑料，1995，12(1):27-30⑼童本進，際明華，丁素琴，揚子石化公司淤漿法HDPE生產技術的改進及國產化[J].合成樹脂及塑料，1997，14(1):29-31GuptaRK.FundamentaIsofpoIymerengIneering[M].Secondedition.Newyork:MarceIDekkerInc,2003,233-242裴永昕，淤漿法高密度聚乙烯工業生產過程模擬[D].北京：北京化工大學，2003趙建同，王子鎬，裴永昕，魏壽彭．淤漿法高密度聚乙烯鏈長分布矩的計算辦法[J].北京化工大學學報，2005，32(2):34-37[13]中國石化上海有限公訓.化工工藝設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2008.[14]楊索珍，王革，高密度聚乙烯裝置粉料處理尾氣的回收利用J].河北化工，2009，32(2)：35-38倪進芳.化工過程設計[M].北京：化學工業出版社，1999.熊潔羽.化工制圖[M].北京：化學工業出版社，2007.方利國，董新法.化工制圖AutoCAD實戰教程與開發[M].北京：化學工業出版社，2005.刁玉瑋，王立業主編.化工設備機械基礎(第五版)[M].大連理工大學出版社,2004.賀匡國.化工容器及設備簡明設計手冊[M].北京：化學工業出版社，1995.郭魯生.化工設備的選擇與工藝設計[M].長沙：中南工業大學出版社，1994致謝本設計歷時半年的時間,主要包含了必要的設計、工藝計算和圖紙,在參考了諸多的參考文獻和張春燕等老師的悉心指導下終于順利地完成了。在設計過程中，我的指導老師張春燕老師循循善誘的教導和開拓創新的思路給了我無盡的啟迪。她嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的好榜樣，在此對她表示誠摯的謝意。此外，在進行設計時，我也得到同組設計人員的很多幫助，在和她們互相探討，互相學習的過程中，我感到集體團隊的力量和同學之間的友誼的偉大，在此一并向他們表示感謝。最后對給我們畢業生帶來諸多方便和照顧的學院、學校表示誠摯的謝意，并祝全校師生身體健康、工作順利，也再次向老師們表示深深的敬意和感謝！致謝人：丘弘森2012年06月1日

湖南工學院2013屆畢業設計（論文）課題任務書學院：材料與化學工程學院專業：化學工程與工藝指導教師張春燕學生姓名丘弘森課題名稱年產20萬噸聚乙烯的生產工藝設計內容及任務在國內外PE的研究發展方興未艾的大環境下，我們作為本科畢業生在全國人民為祖國偉大復興而艱苦奮斗的時候，于畢業設計時選取高密度聚乙烯生產工藝設計，具有非同一般的意義。其內容包括：回顧大學所學知識；杳閱先進的資料文獻；熟悉化工生產的特點；了解先進的高密度聚乙烯生產技術。本設計選用三井石化公司的CX工藝。CX工藝以乙烯為原料，丙烯或丁烯-1為共聚單體，氫氣為鏈轉移劑，采用國產BCE-1催化劑，在低壓間歇聚合反應釜中聚合，生產高密度聚乙烯樹脂。其他設備還包括各種泵,儲罐，管道，閥門等。起止日期起止日期工作內容備注起止日期起止日期工作內容備注擬達到的要求或技術指標對生產咼密度聚乙烯的CX工藝流程能夠駕輕就熟，能夠對工藝設計完成物料衡算、能量衡算，以及設備和管道尺寸選型與設計。對于確定尺寸的設備能夠用AUTOCAD畫出其剖視圖以及主要部件的俯視圖，還要能繪制出廠區總平面圖。安排1、2012年11月-12月：2、2012年12月-2013年1月：3、2013年2月20日-3月9日：4、2013年4月初-4月底：5、2013年5月初-5月底：6、2013年6月初：確定課題題目，下達課題任務書，學生翻譯外文資料；寫出提綱，完成畢業設計開題報告；進行畢業實習，收集有關該課題內容資料；整理資料，寫出畢業設計初稿；中期檢杳（4月28日檢杳）：在導師指導下修改完善畢業設計，定稿并裝訂成冊：準備并完成畢業設計答辯。主要參考資料教研室意見年月曰學院主管領導意見年月日湖南工學院本科生畢業論文開題報告

設計（論文）題目年產20萬噸聚乙烯的生產工藝設計設計（論文）題目來源老師擬定設計（論文）題目類型畢業設計設計（論文）題目年產20萬噸聚乙烯的生產工藝設計設計（論文）題目來源老師擬定設計（論文）題目類型畢業設計起止時間2012年11月---2013年6月、設計（論文）依據及研究意義：高密度聚乙烯（HDPE）是聚乙烯（PE）樹脂中產量最大的品種，由于其具有良好的機械性能和化學穩定性、加工性能好等優點，而廣泛用于工業、農業、醫藥、衛生和日常生活用品等領域。目前HDPE幾乎滲透到所有的傳統PE市場，包括薄膜、模塑、管材和電線電纜。其中具有最大優勢的領域是薄膜、包裝。2008年，全球HDPE生產能力約為3580萬t。其中北美、西歐、中東和中國的生產能力占到了全球總能力的％。從2008年9月開始，世界HDPE產能開始明顯增長，預計到2013年，全球HDPE的生產能力將達到4910萬t。在產能增長地區，中東地區產能增長較快。到2011年，中東PE在全球產能中的比例從之前的7%增至14%，中國成為了目標市場，而歐洲則成為了一個備選市場。在2008年到2011年間，亞太地區的PE產能年增7%，新項目主要位于中國、印度和韓國，未來中國將繼續成為動力源泉。目前，全球HDPE的消費量已達到了萬t/a。HDPE的主要消費地區仍然集中在中東、美國、西歐及中國。預計到2013年，中東和加拿大將成為HDPE最大的出口國，主要進口國家為西歐和中國。近幾年，我國HDPE市場咼速增長，產銷量不斷提咼。2009年，我國HDPE的消費量達到了約470萬t。到2010年消費量達到萬t,2013年將達到萬t。預計未來5年，HPE在各地區消費的增長速度有快有慢。相對而言，華南地區及華東地區發展較快。目前，我國HDPE主要用于生產薄膜、日用塑料制品、塑料包裝箱及容器等制品。預計未來幾年，我國薄膜、塑料零件及管材的需求仍將旺盛，電線電纜的需求也將保持較快增長，HDPE總體消費結構不會有太大變化，塑料薄膜的比例將略有增加，日用塑料制品的比例會略有下降。目前我國PE用量已列于五大通用塑料原料之首，中國已成為世界PE的最大進口國和第二大消費國。目前沙特阿拉伯、美國、新加坡、韓國及加拿大已成為中國進口LLDPE五大前沿產地，占中國進口總量的近％。與此同時，中國臺灣省、馬來西亞及日本等周邊國家及地區近年也在大規模擴建裝置，這部分裝置除了滿足他們自身需求外，主要是為了向中國及內地出口。由于這些國家及地區與中國地域接近，產品生產成本低、性能良好等，對中國的HDPE產品構成了比西方發達國家更大的威脅。預計未來幾年，中東將逐步成為石化產品出口的新霸主。近年來，中東國家利用得天獨厚的油氣資源大力發展石化工業，在全球所占市場份額快速增長。據海灣地區的業內專家預計，到2020年，海灣地區乙烯產能占全球總產能的比例將增長到15%，在全球石化工業中處于領先位置。中東國家在地理位置、海運和基礎設施建設三方面占有一定的優勢，因而在國際乙烯市場上將有較強的競爭力。到2010年，中東地區出口到中國的PE達到了200萬t,補充了國內近50%的缺口。這對國內相關PE企業造成較大沖擊。一般貿易和進料加工貿易方式仍是我國HDPE進出口最主要的貿易方式。盡管近幾年國內HDPE產能增長很快，但產能仍然滿足不了需求。由于國產能力的擴容，HDPE的進口量增長速度開始放緩，但進料加工在進口原料中的主導地位反映出我國國產HDPE在外貿加工中的競爭弱勢，證明國外制品企業對國產原料的質量尚存疑問。雖然全球聚烯烴產能增長很快，但全球新增產能仍將主要集中在中東地區，該地區雖然擁有最低的原料成本，但在中國市場的價格卻不一定是最低。目前中國國內市場已全面對外開放，成為世界HDPE供應商角逐的主戰場，中國HDPE進口量占世界貿易總量的30%。因此，中國HDPE需求的增長對全球HDPE市場影響重大。另一方面，我國HDP