简述煤基烯烃项目聚丙烯生产工艺

　　【摘要】神华宁煤煤基烯烃项目是目前世界上第一套规模最大的以煤为原料，采用先进的煤气化工艺制取甲醇，用MTP工艺制丙烯，最终产品为聚丙烯的项目，本文主要简述聚丙烯的生产工艺流程。
　　【关键词】精制聚丙烯聚合反应挤压造粒掺混
　　神华宁煤煤基烯烃项目是目前世界上第一套规模最大的以煤为原料，采用先进的煤气化工艺制取甲醇，用MTP工艺制丙烯，最终产品为聚丙烯的项目。装置规模为4+1气化炉生产520000Nm3/合成气、甲醇167万吨/年、聚丙烯50万吨/年。全厂主要有九个生产装置，而聚丙烯的生产是相当重要的一个装置，下面简述该装置的主要生产流程：
　　（一）、原料进料系统
　　来自罐区液相丙烯首先进入到丙烯干燥器进行干燥，干燥器的再生由一闭路氮气再生循环系统来完成。干燥之后的丙烯经丙烯过滤器过滤后送入各反应器中。
　　来自罐区的乙烯直接以气态进入聚丙烯装置，进入乙烯干燥器中进行干燥，干燥后的乙烯经乙烯过滤器过滤后进入各反应器。在这一反应过程中，还需要添加氢气（H2）、氮气（N2）、三乙基铝、硅烷、异丙醇、主催化剂等。各自的作用如下：
　　来自界区外变压吸附（PSA）单元的氢气满足专利商规格要求，在流量控制下进入反应器中，用来调节树脂的熔融指数和分子量的分布。
　　三乙基铝盛放在专用容器内运进界区，用氮气将三乙基铝经插底管压入储罐。然后，由隔膜式计量泵将三乙基铝分别送入反应器，作为主催化剂的活化剂和杀毒剂。
　　异丙醇主要用于生产抗冲产品，控制抗冲物中的橡胶含量。通过异丙醇卸桶泵将异丙醇从桶中送到异丙醇储罐,再通过隔膜式计量泵在流量控制下送往反应器和载气分离塔底部返回MTP液相流中以失活残存的TEA。
　　硅烷用来控制催化剂的立构定向性，用硅烷卸桶泵将硅烷送到储罐，再通过隔膜式计量泵在流量控制下送入反应器。
　　主催化剂以干粉状桶装运进界区，卸入催化剂装料罐。在催化剂制备罐中，催化剂与加入的新鲜丙烯制备成催化剂悬浮液。经过充分搅拌后，催化剂悬浮物在重力作用下流到催化剂计量罐（计量罐的操作温度为环境温度，压力为3.6Mpa）。通过罐底部的催化剂循环泵将催化剂一部分循环回计量罐均化，另一部分通过快速回路计量后随一股冲洗丙烯送至反应器。
　　（二）、聚合反应系统
　　聚合反应系统共有两条生产线：
　　（1）、第1条线串联生产，可以生产均聚物、无规物和抗冲物。
　　生产均聚物时，第一反应器中加入丙烯与催化剂、三乙基铝、硅烷和氢气，第二反应器中只加入丙烯。聚合反应在气相反应器中进行，通过螺带式搅拌器对反应器床层中的聚合物粉末进行搅拌。反应温度控制在80℃左右（第二反应器为75℃左右），通过调节新鲜丙烯进料将反应器压力控制在3.0Mpa（第二反应器为1.5Mpa）。
　　为移除聚合反应器中的反应热，气相丙烯连续从反应器顶部送出进入旋风分离器分离其中夹带的聚合物细粉。旋风分离器底部分离出的细粉被连续地送回反应器。为避免旋风分离器顶部出来的气相循环气夹带细粉堵塞循环气冷却系统，旋分分离器的下游安装了保护性过滤器。
　　经过过滤后，第一反应器的循环气在循环气冷凝器中部分冷凝。冷凝器冷却水的温度通过循环气冷凝器水泵来维持稳定。反应器的床层温度通过丙烯循环泵向反应器中注入的丙烯量来调节，注入的丙烯分为两股，一股（30％）从反应器的底部注入，另一股（70％）从反应器的顶部喷洒到床层上以进一步冷却反应床。的循环气在循环气冷却器中预冷，通过循环气压缩机吸入罐到循环气体压缩单元。在循环气冷凝器部分冷凝后，混合相物流被减压到2.5Mpa(表压)。因此液相和气相在循环气相分离器分离后都送到反应器中。
　　在反应器床层料位的控制下，通过间歇性地开关反应器中泄料插底管上的开关阀，聚合物粉料在1.0～1.5Mpa的压差作用下间歇性地送到第二反应器，在第二反应器进一步反应后通过压差排放到粉料排放仓。
　　生产无规共聚物时还必须向反应器内加入乙烯，这样反应器操作温度和压力略有降低。
　　生产抗冲共聚物（只在第1条线生产）时需将乙烯连续注入第二反应器，控制反应器温度70℃,操作压力1.5Mpa。产品中的橡胶含量通过异丙醇的加入量来控制。反应器中气相组成通过在线色谱测定并将其浓度控制稳定以保证生产的橡胶产品组成均一。在反应器料位的控制下间歇性的开关反应器中插底管上的泄放阀，反应器中聚合物粉料被输送到粉料排放仓。
　　（2）、第2条线并联操作，可以生产均聚物和无规物，反应系统与第一反应器基本相同，这里不在叙述，后续部分有所不同：
　　粉料排放仓顶部出来的单体进入旋风分离器，旋风分离器底部分离出的细粉被反应器送来的丙烯循环气间歇性地送回粉料排放仓，顶部出来的气相被送入载气过滤器。载气过滤器通过一股来自循环气过滤器脉冲丙烯气进行间歇性地吹扫清洗。吹下来的聚丙烯粉末用氮气间歇性的送回净化仓。而经过滤器过滤后的载气被送入载气压缩单元，经压缩后进载气分离塔，并在分离塔中被分成轻、重两部分，其中重组分主要是丙烯和丙烷，轻组分主要是乙烯、乙烷、氮气、丙烯和氢气等。
　　排放仓底部旋转阀将粉料从排放仓送至净化仓。粉料经净化仓底部旋转阀通过氮气输送至粉料仓。净化仓内残余的单体通过底部环形氮气圈吹扫出来,氮气喷头布置在底部的锥体部分。吹扫的目的是为防止烃类在粉料输送系统积累。净化气(氮气和丙烯)离开净化仓,经净化仓顶部过滤器过滤后送入膜回收单元，氮气和丙烯被分离。
　　（三）、挤压造粒及后续系统
　　从粉料仓来的粉料通过主粉料计量系统计量加入挤压机。从挤压机来的熔融聚合物经过筛网过滤后进入模头由水下切粒机造粒，切粒水箱底部管道连接的切粒水泵,切粒水泵持续将切粒水注入水下切粒的腔室，将切好的粒料一起送往大块剔除器，水在预分级筛被分离并送回到切粒水箱，切粒水箱如此循环往复。切粒水的温度由切粒水冷却器，板式冷却器的温度控制在大约40-60℃。
　　粒料随后进入离心干燥器去除残留的水，后经分级筛剔除尺寸不合格的等外品后，合格的粒料流入缓冲料斗，后进入12个粒料掺混料仓。每条生产线配有六个粒料掺混仓。掺混系统的设计允许同时进行粒料进仓、粒料掺混和粒料送出。
　　粒料通过粒料掺混料仓掺混达到均化的目的。掺混料仓中配有可以使粒料在料仓内以不同速度流动的内件，这样可以使料仓出口的粒料达到好的混合效果。掺混料仓中的循环需要进行1.5-2次。粒料掺混料仓的设计允许在各个料仓间输送、倒料。
　　粒料进入包装料仓之前经淘析器除去其中的粉尘和拉丝料，最后将除去杂质的粒料输送至包装料仓进行成品包装。
　　参考文献
　　[1]胡栋;李常青;张寿齐;赵玉华;孙珠妹;王永国;李玉同三乙基铝及添加物的空气混合物爆炸微观机理研究；
　　[2]张茹；陈幕祖硅烷技术在前处理中的实际应用