聚丙烯生产工艺计算
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解：由题意得：
∵85kg主催化剂配制成浓度为200g主催化剂/l催化剂膏的总体积为：
85/0.2=425（l） （10℃）
其中85kg主催化剂所占体积为
85/1.8=47.22（l）
∴主催化剂膏中油脂体积为：
425－47.22=377.8（l） （10℃）
∴10℃时油脂总量为：
377.8×0.89=336.242（kg）
1.设某种聚丙烯产品要求TEAL（kg/h）/PR（t/h）=0.2，进料PR流控表范围为0～25t/h，TEAL流控表范围是0～5kg/h，问TEAL流控表的实际比率是多少？
解：TEAL流控表的实际比率
=
TEAL流控表输出值（PV）
/
TEAL流控表量程
PR流控表输出值（PV）
进料PR流控表量程
=0.2×（25/5）
=
400Q
（1－Q）
=423.5（kgPP/m3PR）
（3）丙烯的单程转化率Y（也就是说每吨丙烯进入环管后，经过反应，从LV231出来生成聚丙烯的重量百分比例）。
Y=Q=A/（A+400）×100%=51.43%
（4）环管反应器中聚丙烯的产量
均聚物产量=丙烯流量·Y
=18.5×Y
=9.51（t/h）
τ201=
大环管容积
大环管进料体积流量
=
50×570
18.4×103
=1.55（h）
小环管的平均停留时间（因为在小环管中聚丙烯含量仅为浆液的2%wt很小，所以小环管浆液密度按丙烯密度计）
τ200=
小环管容积
小环管进料体积流量
=
0.46×510×60
3000
=4.6（min）
2.设环管密度为570kg/m3，环管中聚合物浓度Q为0.5143kg聚丙烯/kg浆液，若聚合物产量为9.45t/h，求平均停留时间？
2.物料衡算
物料衡算是质量守恒定律的一种表现形式。依此定律：凡引入某一设备进行操作的物料质量，必须等于操作后所得产品的质量，但在实际操作中物料不可避免有损失，所以输出的量较输入的量少，其差值为物料损失量,即：
输入量=输出量+损失量
上式适用于整个过程，也适用于任何一个步骤。在物料衡算中，可以做总的物料衡算，也可以对混合物中某一组分做部分的物料衡算。
（5）每m3浆液中有多少立方米丙烯VPR和聚丙烯V
解：
（1）查表：70℃时，dPR=400kg/m3，d聚丙烯=900kg/m3
由题意得，每1m3浆料
D·Q/900+（D－D·Q）/400=1
代入D=560kg/m3，得
Q=51.43%（wt）
（2）环管中单位体积丙烯中聚合物浓度A
A=
D·Q
（D－D·Q）/400
对大环管r201的计算单环管设进料丙烯流量为185th环管内浆料密度d560kgm1环管中聚合物的重量百分比浓度q2环管中单位体积丙烯中聚合物浓度a3丙烯的单程转化率y4环管反应器中聚丙烯的产量浆液中有多少立方米丙烯vpr和聚丙烯v浆料dq900ddq4001代入d560kgmq5143wt2环管中单位体积丙烯中聚合物浓度a400q1q4235kgppmpr3丙烯的单程转化率y也就是说每吨丙烯进入环管后经过反应从lv231出来生成聚丙烯的重量百分比例
设丙烯流量为18.5t/h，在线分析仪测得H2在丙烯中的浓度为400ppm，问H2的加入量为多少？
解：由题意得
H2的加入量=丙烯流量/MPR·（H2在丙烯中的浓度）×2
=18.5×106÷42×400×10-6×2
=352.38（g/h）
=0.3524（kg/h）
即H2的加入量为0.3524kg/h
解：（1）求R201中浆液的浓度Q：
由题意得，每1m3浆料
D·Q/900+（D－D·Q）/400=1
代入D=560kg/m3，得
Q=0.5143（kgPP/kg浆液）
（2）环管中每1m3浆液的聚合物产量为：
A=D·Q
=560×0.5143
=288（kg/m3）
（3）R201的装填量为：
W=A·V
=288×50
∴需配制500kg浓度为25%（wt）的Donor，要加入Donor为125kg，已烷为457.3（l）。
第二节 工艺操作计算
一、物料衡算知识简介
1.质量守恒定律
在物理变化过程中，变化前后各物质的总量及各单元组分的量都保持不变。
在化学变化过程中，改变的是物质的性质，但变化前后，物质的总量不变，即参加反应的物质的总量等于反应后生成的物质总量。质量守恒定律又叫物质不灭定律，即参加反应的总量等于反应后生成的物质总量，是物料衡算的理论基础。
=1.0
TEAL流控表的实际比率为1.0
2.设某种产品要求TEAL（kg/h）/Donor（kg/h）=22，且Donor浓度=50%（wt），Donor流控表范围为0～2.5kg/h，问Donor流控表的实际比率是多少？
解：Donor流控表的实际比率
=
Donor流控表输出值（PV）
/
Donor流控表量程
=3.14×1×0.637×200
=400主Cat/h
催化剂的活性=聚合物产量/主催化剂用量
=10×103（kg/h）/400（g/h）
=25kg聚丙烯/g主催化剂
∵Ti占主催化剂的2.3%
Ti的活性=25/2.3%=1087.0（kgPP/gTi）
五、聚合物产量的计算和估算
聚合物产量的计算和估算，是判断装置负荷，运行状态的一个主要方面。
∵油：脂=2：1
∴需要脂为：336.242×1/3=112.08（kg）
需要油为：336.242－112.08=224.16（kg）
另外，加入的油脂体积为：
V70℃·d70℃= V10℃·d10℃
V70℃·0.85=377.8×0.89
V70℃=395.6（l）
∴要将85kg主催化剂配制成200g主催化剂/l催化剂膏所需加入70℃的油脂混合物为395.6（l），每kg主催化剂所需加入的油脂为：395.6/85=4.65（l）。
解：R200产量=R200换热总量/丙烯聚合热
=[（冷冻水的补水量）×（进水与回水的温度差）×1kcal/kg·℃]/丙烯聚合热
=（2000×11.2×1）/500
=44.8（kg/h）
∴预聚合产量为44.8kg/h。
3.已知温度为70℃时，C3=密度为400kg/m3，聚丙烯密度为900kg/m3，DIC241（PV）=560kg/m3。求R201的装填量（V=50m3）？
PR流控表输出值（PV）
PR流控表量程
∵TEAL/Donor=22
∴Donor流控表的实际比率
=
TEAL流控表输出值（PV）
/
PR流控表量程
22×50%×PR流控表输出值（PV）
Donor流控表量程
=
0.2
/
25
22×50%
2.5
=0.1818
∴Donor流控表的实际比率为0.1818
三、氢气加入量的计算
解：聚合物产量=丙烯进环管量－丙烯回收量－排放气
=18.5－7.02－0.243
=11.2t/h
即聚合物产量为11.2t/h。
4.设环管进料为18.5t/h，环管出料淤浆浓度为560～570kg/m3，排出浆液中聚丙烯含量为50～55%（wt），求聚合物最大产量？
解：由题意得
W=进料量×排出物含量
=18.5×55%
τ=
环管中聚合物量
聚合物产量
=14.6575/9.45
=1.55（h）
当环管密度一定时，不同的产量对应于不同的停留时间。
八、单体转化率及产品物耗的计算
四、催化剂（cat）活性（收率）的计算
根据聚合物的产量、主催化剂的浓度和用量可计算催化剂的活性。设聚合物产量为10t/h，主催化剂的浓度为200g主催化剂/l催化剂油膏，注射器D108A/B中主催化剂油膏下降量为h=63.7mm/h，D108A/B的直径为Φ200mm，问催化剂的活性是多少？
解：
主催化剂的加料量
1.设环管浆液密度D为570kg/m3，进料丙烯流量为18.4t/h，小环管丙烯进料为3000kg/h，大环管R201的体积为50m3，小环管R200的体积为0.46m3，大环管中聚合物浓度Q为0.5143kg聚丙烯/kg浆液，求平均停留时间？
解：查表：20℃时丙烯的密度d20=510kg/m3
大环管的平均停留时间：
=14400（kg）
4. 已知70℃时，C3=密度为400kg/m3，聚丙烯密度为900kg/m3，浆液浓度为50%，试求70℃时的浆液密度？
解：设70℃时的浆液密度为x，则
0.5·x/400+0.5·x/900=1
x=400×900×2/（400+900）=553.8（kg/m3）
七、聚合物在不管反应器中平均停留时间的计算：
1.从界区流量的参数来判断聚合物的产量。设进装置丙烯为10.245t/h，尾气排放为243kg/h，问聚合物的产量是多少？
解：设聚丙烯装置生产稳定，各工艺参数控制良好，保持不变，
则聚丙烯产量=10.245－0.243=10.002（t/h）
2.由主催化剂用量来计算聚丙烯产量，设h为注射器D108的下降量（单位为dm/h），假定为60mm/h，D108的直径为200mm，主催化剂膏的浓度为200g主催化剂/l油膏，GF2A的活性按28kg聚丙烯/g主催化剂计，问聚合物的产量？
（5）每m3浆液中的聚丙烯和丙烯量分别为V聚丙烯、VPR
则V聚丙烯=D·Q/900
=560×51.43%/900
=0.32（m3聚丙烯/m3浆液）
∴VPR=1－0.32
∵85kg主催化剂配制成浓度为200g主催化剂/l催化剂膏的总体积为：
85/0.2=425（l） （10℃）
其中85kg主催化剂所占体积为
85/1.8=47.22（l）
∴主催化剂膏中油脂体积为：
425－47.22=377.8（l） （10℃）
∴10℃时油脂总量为：
377.8×0.89=336.242（kg）
1.设某种聚丙烯产品要求TEAL（kg/h）/PR（t/h）=0.2，进料PR流控表范围为0～25t/h，TEAL流控表范围是0～5kg/h，问TEAL流控表的实际比率是多少？
解：TEAL流控表的实际比率
=
TEAL流控表输出值（PV）
/
TEAL流控表量程
PR流控表输出值（PV）
进料PR流控表量程
=0.2×（25/5）
=
400Q
（1－Q）
=423.5（kgPP/m3PR）
（3）丙烯的单程转化率Y（也就是说每吨丙烯进入环管后，经过反应，从LV231出来生成聚丙烯的重量百分比例）。
Y=Q=A/（A+400）×100%=51.43%
（4）环管反应器中聚丙烯的产量
均聚物产量=丙烯流量·Y
=18.5×Y
=9.51（t/h）
τ201=
大环管容积
大环管进料体积流量
=
50×570
18.4×103
=1.55（h）
小环管的平均停留时间（因为在小环管中聚丙烯含量仅为浆液的2%wt很小，所以小环管浆液密度按丙烯密度计）
τ200=
小环管容积
小环管进料体积流量
=
0.46×510×60
3000
=4.6（min）
2.设环管密度为570kg/m3，环管中聚合物浓度Q为0.5143kg聚丙烯/kg浆液，若聚合物产量为9.45t/h，求平均停留时间？
2.物料衡算
物料衡算是质量守恒定律的一种表现形式。依此定律：凡引入某一设备进行操作的物料质量，必须等于操作后所得产品的质量，但在实际操作中物料不可避免有损失，所以输出的量较输入的量少，其差值为物料损失量,即：
输入量=输出量+损失量
上式适用于整个过程，也适用于任何一个步骤。在物料衡算中，可以做总的物料衡算，也可以对混合物中某一组分做部分的物料衡算。
（5）每m3浆液中有多少立方米丙烯VPR和聚丙烯V
解：
（1）查表：70℃时，dPR=400kg/m3，d聚丙烯=900kg/m3
由题意得，每1m3浆料
D·Q/900+（D－D·Q）/400=1
代入D=560kg/m3，得
Q=51.43%（wt）
（2）环管中单位体积丙烯中聚合物浓度A
A=
D·Q
（D－D·Q）/400
对大环管r201的计算单环管设进料丙烯流量为185th环管内浆料密度d560kgm1环管中聚合物的重量百分比浓度q2环管中单位体积丙烯中聚合物浓度a3丙烯的单程转化率y4环管反应器中聚丙烯的产量浆液中有多少立方米丙烯vpr和聚丙烯v浆料dq900ddq4001代入d560kgmq5143wt2环管中单位体积丙烯中聚合物浓度a400q1q4235kgppmpr3丙烯的单程转化率y也就是说每吨丙烯进入环管后经过反应从lv231出来生成聚丙烯的重量百分比例
设丙烯流量为18.5t/h，在线分析仪测得H2在丙烯中的浓度为400ppm，问H2的加入量为多少？
解：由题意得
H2的加入量=丙烯流量/MPR·（H2在丙烯中的浓度）×2
=18.5×106÷42×400×10-6×2
=352.38（g/h）
=0.3524（kg/h）
即H2的加入量为0.3524kg/h
解：（1）求R201中浆液的浓度Q：
由题意得，每1m3浆料
D·Q/900+（D－D·Q）/400=1
代入D=560kg/m3，得
Q=0.5143（kgPP/kg浆液）
（2）环管中每1m3浆液的聚合物产量为：
A=D·Q
=560×0.5143
=288（kg/m3）
（3）R201的装填量为：
W=A·V
=288×50
∴需配制500kg浓度为25%（wt）的Donor，要加入Donor为125kg，已烷为457.3（l）。
第二节 工艺操作计算
一、物料衡算知识简介
1.质量守恒定律
在物理变化过程中，变化前后各物质的总量及各单元组分的量都保持不变。
在化学变化过程中，改变的是物质的性质，但变化前后，物质的总量不变，即参加反应的物质的总量等于反应后生成的物质总量。质量守恒定律又叫物质不灭定律，即参加反应的总量等于反应后生成的物质总量，是物料衡算的理论基础。
=1.0
TEAL流控表的实际比率为1.0
2.设某种产品要求TEAL（kg/h）/Donor（kg/h）=22，且Donor浓度=50%（wt），Donor流控表范围为0～2.5kg/h，问Donor流控表的实际比率是多少？
解：Donor流控表的实际比率
=
Donor流控表输出值（PV）
/
Donor流控表量程
=3.14×1×0.637×200
=400主Cat/h
催化剂的活性=聚合物产量/主催化剂用量
=10×103（kg/h）/400（g/h）
=25kg聚丙烯/g主催化剂
∵Ti占主催化剂的2.3%
Ti的活性=25/2.3%=1087.0（kgPP/gTi）
五、聚合物产量的计算和估算
聚合物产量的计算和估算，是判断装置负荷，运行状态的一个主要方面。
∵油：脂=2：1
∴需要脂为：336.242×1/3=112.08（kg）
需要油为：336.242－112.08=224.16（kg）
另外，加入的油脂体积为：
V70℃·d70℃= V10℃·d10℃
V70℃·0.85=377.8×0.89
V70℃=395.6（l）
∴要将85kg主催化剂配制成200g主催化剂/l催化剂膏所需加入70℃的油脂混合物为395.6（l），每kg主催化剂所需加入的油脂为：395.6/85=4.65（l）。
解：R200产量=R200换热总量/丙烯聚合热
=[（冷冻水的补水量）×（进水与回水的温度差）×1kcal/kg·℃]/丙烯聚合热
=（2000×11.2×1）/500
=44.8（kg/h）
∴预聚合产量为44.8kg/h。
3.已知温度为70℃时，C3=密度为400kg/m3，聚丙烯密度为900kg/m3，DIC241（PV）=560kg/m3。求R201的装填量（V=50m3）？
PR流控表输出值（PV）
PR流控表量程
∵TEAL/Donor=22
∴Donor流控表的实际比率
=
TEAL流控表输出值（PV）
/
PR流控表量程
22×50%×PR流控表输出值（PV）
Donor流控表量程
=
0.2
/
25
22×50%
2.5
=0.1818
∴Donor流控表的实际比率为0.1818
三、氢气加入量的计算
解：聚合物产量=丙烯进环管量－丙烯回收量－排放气
=18.5－7.02－0.243
=11.2t/h
即聚合物产量为11.2t/h。
4.设环管进料为18.5t/h，环管出料淤浆浓度为560～570kg/m3，排出浆液中聚丙烯含量为50～55%（wt），求聚合物最大产量？
解：由题意得
W=进料量×排出物含量
=18.5×55%
τ=
环管中聚合物量
聚合物产量
=14.6575/9.45
=1.55（h）
当环管密度一定时，不同的产量对应于不同的停留时间。
八、单体转化率及产品物耗的计算
四、催化剂（cat）活性（收率）的计算
根据聚合物的产量、主催化剂的浓度和用量可计算催化剂的活性。设聚合物产量为10t/h，主催化剂的浓度为200g主催化剂/l催化剂油膏，注射器D108A/B中主催化剂油膏下降量为h=63.7mm/h，D108A/B的直径为Φ200mm，问催化剂的活性是多少？
解：
主催化剂的加料量
1.设环管浆液密度D为570kg/m3，进料丙烯流量为18.4t/h，小环管丙烯进料为3000kg/h，大环管R201的体积为50m3，小环管R200的体积为0.46m3，大环管中聚合物浓度Q为0.5143kg聚丙烯/kg浆液，求平均停留时间？
解：查表：20℃时丙烯的密度d20=510kg/m3
大环管的平均停留时间：
=14400（kg）
4. 已知70℃时，C3=密度为400kg/m3，聚丙烯密度为900kg/m3，浆液浓度为50%，试求70℃时的浆液密度？
解：设70℃时的浆液密度为x，则
0.5·x/400+0.5·x/900=1
x=400×900×2/（400+900）=553.8（kg/m3）
七、聚合物在不管反应器中平均停留时间的计算：
1.从界区流量的参数来判断聚合物的产量。设进装置丙烯为10.245t/h，尾气排放为243kg/h，问聚合物的产量是多少？
解：设聚丙烯装置生产稳定，各工艺参数控制良好，保持不变，
则聚丙烯产量=10.245－0.243=10.002（t/h）
2.由主催化剂用量来计算聚丙烯产量，设h为注射器D108的下降量（单位为dm/h），假定为60mm/h，D108的直径为200mm，主催化剂膏的浓度为200g主催化剂/l油膏，GF2A的活性按28kg聚丙烯/g主催化剂计，问聚合物的产量？
（5）每m3浆液中的聚丙烯和丙烯量分别为V聚丙烯、VPR
则V聚丙烯=D·Q/900
=560×51.43%/900
=0.32（m3聚丙烯/m3浆液）
∴VPR=1－0.32
