1-己烯共聚制双峰HDPE的CX工艺流程模拟与优化
发布时间：2022-01-10 07:46
聚乙烯是通用合成树脂中产量最大的种类,随着国民经济的持续发展,聚乙烯专用料的需求量快速增长,国外高性能聚乙烯产品的共聚单体为1-己烯,但国内大部分聚乙烯生产装置均以1-丁烯为共聚单体,聚乙烯专用料几乎都依赖于进口,国内市场前景广阔。本文以某工厂CX工艺聚乙烯生产装置为基础,选择1-丁烯共聚的双峰HDPE牌号为研究对象,选取装置中最核心的聚合和溶剂回收工段,研究将共聚单体换成1-己烯,溶剂变为正戊烷后,原生产装置能否满足新的生产要求。利用Aspen Plus建立基于反应机理的4活性中心聚合反应动力学模型,依据实际生产过程中的转化率,密度及分子量等数据对模型进行验证,在所建模型的基础上改变共聚单体和溶剂。对聚合反应釜进行热量和物料衡算,并对淤浆外循环和溶剂蒸发撤热流程进行模拟,结果显示淤浆外循环系统原有设备能满足新的操作要求,溶剂蒸发系统中第一/二反应釜的能耗分别降低9.83%和16.2%。溶剂和共聚单体的改变使回收组分发生变化,经研究发现原有的流程不适用于新的溶剂体系,由此提出一种溶剂直接以气相形式进回收系统的新流程,新的溶剂回收流程节省能耗21.2%。研究结果表明,共聚单体和溶剂改变后...
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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ＣＸ工艺是生产高密度聚乙烯（ＨＤＰＥ）的主流工艺，采用正??己烷为溶剂，丙烯或１－丁烯作为共聚单体，装置中有两个反应器，按照生产的ＨＤＰＥ的??牌号的不同，两个反应器有并联与串联两种生产模式，生产双峰ＨＤＰＥ时釆用的是两釜??串联的生产方式，具体工艺流程如下：??稳定削???－Ｓｔｉ？?１?反应器?反应器??－ＢＳ?Ｍ．?ｉ??＾?ｒＴ＇ｉ?Ｕ??ＪＬ?ｒｒ￣ｑ?一．?ｑ?ｂ?丫?Ｙ??—?｜?＿ｉ?ＯＣ５?ＯＯ????Ｌ??ｊ?产品???Ｌｊ－ｉ??图１．２?ＣＸ工艺生产双峰ＨＤＰＥ工艺流程简图??Ｆｉｇ．?１．２?ＣＸ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｔｏ?ｐｒｏｄｕｃｅ?ｂｉｍｏｄａｌ?ＨＤＰＥ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｆｌｏｗ?ｄｉａｇｒａｍ??将一定比例的乙烯、丙烯／ｉ－丁烯和氢气等原料加入第一反应釜内的溶剂己烷中并搅??拌，使各原料间能充分混合，再将催化剂与助催化剂注入反应釜内，随着催化剂的加入，??聚合反应生成的聚合物在溶剂己烷内无法溶解，变成一定浓度的聚乙烯淤浆，反应一定??时间后，将混合物溶液输入到第二反应釜继续反应。反应完成后，聚合物淤浆自反应釜??排出，利用离心机将固体聚合物与己烷母液分离，一部分母液返回第一及第二聚合反应??釜内循环使用，剩下的则进入后续的溶剂回收工段，回收己烷并除去低聚物，聚合物粉??料则经干燥，造粒后送入储料仓［１Ｇ］。??ＣＸ工艺装置的催化剂最早是日本三井化学公司研发的ＰＺ催化剂，但使用该催化??剂生产双峰聚乙烯时，细粉含量高，易造成管道堵塞、装置安全生产周期缩短等问题，??难以生产ＰＥ８０及ＰＥ１００等牌号的高性能管材，鉴于此，中石化北京化工研宄院成功研??制出具有
华东理工大学工程硕士学位论文?第９页??的消费量和产量预测见图１．４／１．５［２］：??■１?ＨＤＰＥ消费量?一＊－增长率?－１４??１６００－?＿?１５７１．３??????ＨｇＮ．?＇?１２??雲論５?丽■?＇、－?：：°ｇ??響８。。：?Ｉ??ＩＩＩ?Ｉ??〇－Ｊ—＾—■￣＾——■￣＾￣■—＾￣?０??２０１８?年?２０１９年?２０２０年?２０２１年??年份??图１．４?２０１８－２０２１年ＨＤＰＥ的消费量需求预测??Ｆｉｇ．?１．４?Ｆｏｒｅｃａｓｔｓ?ｏｆ?ＨＤＰＥ?ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ?ｄｅｍａｎｄ?ｉｎ?２０１８－２０２１??■１?ＨＤＰＥ产：欺?一？一增长率?＿?１４??１６００－??－１２??－?１０??＾?１２００－?Ａ??ｓ?＇?ｅ??５?■?：８？??幽?８００?－?？ｑｉ?－?ｆｉ?？ｅ??＋Ｌ?ＲＱ７?！?６４５．３?＝?６?赞??ｌｉ?ＩＸＵ：??２０１８?年?２０１９年?２０２０年?２０２１?年??年份??图１．５?２０１８－２０２１年ＨＤＰＥ的产量预测??Ｆｉｇ．?１．５?２０１８－２０２１?ＨＤＰＥ?ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｆｏｒｅｃａｓｔｓ??从上图可以看出，ＨＤＰＥ的消费量和产量的４年复合增长率分别为１１．２３％和８．４７°／。，??可见在未来一段时间内，ＨＤＰＥ产量的复合增长率要比消费需求量的增长率低，我国??ＨＤＰＥ的开发应用前景十分广阔。??１．３．２聚乙烯发展趋势??目前我国ＨＤＰＥ行业正面临大发展的历史机遇，但同样也有很大的挑战。一方面是??由于国内ＨＤＰＥ的产量满足不了消费需求，需要扩能生产；另一方面，
【参考文献】：
期刊论文
[1]乙烯/1-丁烯和乙烯/1-己烯共聚管材料的结构研究[J]. 李连鹏,宋延安,王书卫,王硕,陈光岩,李晓东. 弹性体. 2019(06)
[2]国内外聚乙烯生产及供需情况分析预测[J]. 姜日元,齐姝婧,卢春阳,王刚,李梦涵. 化学工业. 2019(04)
[3]聚乙烯树脂及现今市场应用特点的分析展望[J]. 王玉婵. 化学与黏合. 2019(01)
[4]国内外聚乙烯市场供求分析[J]. 李一俊. 石油化工技术与经济. 2017(01)
[5]淤浆法聚乙烯CX工艺及其催化剂研究进展[J]. 郭常辉. 工业催化. 2016(11)
[6]高密度聚乙烯淤浆聚合工艺及其国内应用进展[J]. 裴小静,孙丛丛,孙丽朋. 齐鲁石油化工. 2015(02)
[7]高密度聚乙烯装置旋液分离器堵塞原因及对策分析[J]. 宋珍珍. 广东化工. 2014(13)
[8]基于反应机理的乙烯淤浆共聚过程建模[J]. 郑耸,顾雪萍,王嘉骏,冯连芳. 化学工程. 2013(11)
[9]PE100级管材专用HDPE树脂的开发[J]. 淳于宏源. 合成树脂及塑料. 2012(06)
[10]淤浆法双峰聚乙烯工艺及催化剂的研究进展[J]. 高克京,义建军,袁苑,毛静,朱百春. 高分子通报. 2012(04)
硕士论文
[1]甲醇精馏装置的流程模拟与优化[D]. 朱明明.华东理工大学 2016
[2]1-己烯-正己烷—有机溶剂的液液相平衡研究[D]. 李芳芳.北京化工大学 2013
[3]高纯度戊烷系列产品生产工艺开发与优化[D]. 潘旭明.天津大学 2010
[4]基于Polymers Plus的丙烯本体聚合流程模拟研究[D]. 苏培林.厦门大学 2009
[5]淤浆聚乙烯生产流程ASPEN建模[D]. 沈航.浙江大学 2006
[6]丙烯聚合稳态及动态过程模拟研究[D]. 剡军.天津大学 2006
[7]基于Polymers Plus的丙烯本体聚合过程的模拟和优化[D]. 黎逢泳.浙江大学 2005
本文编号：3580327
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?２０１７－２０１８年ＨＤＰＥ产品占比情况??Ｆｉｇ．?１．１?Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ?ｏｆ?ＨＤＰＥ?ｐｒｏｄｕｃｔｓ?ｆｒｏｍ?２０１７?ｔｏ?２０１８??
ＣＸ工艺是生产高密度聚乙烯（ＨＤＰＥ）的主流工艺，采用正??己烷为溶剂，丙烯或１－丁烯作为共聚单体，装置中有两个反应器，按照生产的ＨＤＰＥ的??牌号的不同，两个反应器有并联与串联两种生产模式，生产双峰ＨＤＰＥ时釆用的是两釜??串联的生产方式，具体工艺流程如下：??稳定削???－Ｓｔｉ？?１?反应器?反应器??－ＢＳ?Ｍ．?ｉ??＾?ｒＴ＇ｉ?Ｕ??ＪＬ?ｒｒ￣ｑ?一．?ｑ?ｂ?丫?Ｙ??—?｜?＿ｉ?ＯＣ５?ＯＯ????Ｌ??ｊ?产品???Ｌｊ－ｉ??图１．２?ＣＸ工艺生产双峰ＨＤＰＥ工艺流程简图??Ｆｉｇ．?１．２?ＣＸ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｔｏ?ｐｒｏｄｕｃｅ?ｂｉｍｏｄａｌ?ＨＤＰＥ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｆｌｏｗ?ｄｉａｇｒａｍ??将一定比例的乙烯、丙烯／ｉ－丁烯和氢气等原料加入第一反应釜内的溶剂己烷中并搅??拌，使各原料间能充分混合，再将催化剂与助催化剂注入反应釜内，随着催化剂的加入，??聚合反应生成的聚合物在溶剂己烷内无法溶解，变成一定浓度的聚乙烯淤浆，反应一定??时间后，将混合物溶液输入到第二反应釜继续反应。反应完成后，聚合物淤浆自反应釜??排出，利用离心机将固体聚合物与己烷母液分离，一部分母液返回第一及第二聚合反应??釜内循环使用，剩下的则进入后续的溶剂回收工段，回收己烷并除去低聚物，聚合物粉??料则经干燥，造粒后送入储料仓［１Ｇ］。??ＣＸ工艺装置的催化剂最早是日本三井化学公司研发的ＰＺ催化剂，但使用该催化??剂生产双峰聚乙烯时，细粉含量高，易造成管道堵塞、装置安全生产周期缩短等问题，??难以生产ＰＥ８０及ＰＥ１００等牌号的高性能管材，鉴于此，中石化北京化工研宄院成功研??制出具有
华东理工大学工程硕士学位论文?第９页??的消费量和产量预测见图１．４／１．５［２］：??■１?ＨＤＰＥ消费量?一＊－增长率?－１４??１６００－?＿?１５７１．３??????ＨｇＮ．?＇?１２??雲論５?丽■?＇、－?：：°ｇ??響８。。：?Ｉ??ＩＩＩ?Ｉ??〇－Ｊ—＾—■￣＾——■￣＾￣■—＾￣?０??２０１８?年?２０１９年?２０２０年?２０２１年??年份??图１．４?２０１８－２０２１年ＨＤＰＥ的消费量需求预测??Ｆｉｇ．?１．４?Ｆｏｒｅｃａｓｔｓ?ｏｆ?ＨＤＰＥ?ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ?ｄｅｍａｎｄ?ｉｎ?２０１８－２０２１??■１?ＨＤＰＥ产：欺?一？一增长率?＿?１４??１６００－??－１２??－?１０??＾?１２００－?Ａ??ｓ?＇?ｅ??５?■?：８？??幽?８００?－?？ｑｉ?－?ｆｉ?？ｅ??＋Ｌ?ＲＱ７?！?６４５．３?＝?６?赞??ｌｉ?ＩＸＵ：??２０１８?年?２０１９年?２０２０年?２０２１?年??年份??图１．５?２０１８－２０２１年ＨＤＰＥ的产量预测??Ｆｉｇ．?１．５?２０１８－２０２１?ＨＤＰＥ?ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｆｏｒｅｃａｓｔｓ??从上图可以看出，ＨＤＰＥ的消费量和产量的４年复合增长率分别为１１．２３％和８．４７°／。，??可见在未来一段时间内，ＨＤＰＥ产量的复合增长率要比消费需求量的增长率低，我国??ＨＤＰＥ的开发应用前景十分广阔。??１．３．２聚乙烯发展趋势??目前我国ＨＤＰＥ行业正面临大发展的历史机遇，但同样也有很大的挑战。一方面是??由于国内ＨＤＰＥ的产量满足不了消费需求，需要扩能生产；另一方面，
【参考文献】：
期刊论文
[1]乙烯/1-丁烯和乙烯/1-己烯共聚管材料的结构研究[J]. 李连鹏,宋延安,王书卫,王硕,陈光岩,李晓东. 弹性体. 2019(06)
[2]国内外聚乙烯生产及供需情况分析预测[J]. 姜日元,齐姝婧,卢春阳,王刚,李梦涵. 化学工业. 2019(04)
[3]聚乙烯树脂及现今市场应用特点的分析展望[J]. 王玉婵. 化学与黏合. 2019(01)
[4]国内外聚乙烯市场供求分析[J]. 李一俊. 石油化工技术与经济. 2017(01)
[5]淤浆法聚乙烯CX工艺及其催化剂研究进展[J]. 郭常辉. 工业催化. 2016(11)
[6]高密度聚乙烯淤浆聚合工艺及其国内应用进展[J]. 裴小静,孙丛丛,孙丽朋. 齐鲁石油化工. 2015(02)
[7]高密度聚乙烯装置旋液分离器堵塞原因及对策分析[J]. 宋珍珍. 广东化工. 2014(13)
[8]基于反应机理的乙烯淤浆共聚过程建模[J]. 郑耸,顾雪萍,王嘉骏,冯连芳. 化学工程. 2013(11)
[9]PE100级管材专用HDPE树脂的开发[J]. 淳于宏源. 合成树脂及塑料. 2012(06)
[10]淤浆法双峰聚乙烯工艺及催化剂的研究进展[J]. 高克京,义建军,袁苑,毛静,朱百春. 高分子通报. 2012(04)
硕士论文
[1]甲醇精馏装置的流程模拟与优化[D]. 朱明明.华东理工大学 2016
[2]1-己烯-正己烷—有机溶剂的液液相平衡研究[D]. 李芳芳.北京化工大学 2013
[3]高纯度戊烷系列产品生产工艺开发与优化[D]. 潘旭明.天津大学 2010
[4]基于Polymers Plus的丙烯本体聚合流程模拟研究[D]. 苏培林.厦门大学 2009
[5]淤浆聚乙烯生产流程ASPEN建模[D]. 沈航.浙江大学 2006
[6]丙烯聚合稳态及动态过程模拟研究[D]. 剡军.天津大学 2006
[7]基于Polymers Plus的丙烯本体聚合过程的模拟和优化[D]. 黎逢泳.浙江大学 2005
本文编号：3580327
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