装置档案 CHE-06化工二部 密级:内部学习
CHE-06化工区 · 化工二部

聚丙烯(PP)

Polypropylene
加工能力
45 万吨/年
操作弹性
60% ~ 110%
年开工时数
8000 小时
投产日期
—(规程未明示具体投产日)
聚丙烯(PP)
Exhibit 1 · 装置实景高耸钢框架反应器+左侧粉料仓罐群
45万吨/年
设计加工能力
8,000小时
年开工时数
4
主要产物
51,800
占地面积
Executive Summary · 执行摘要
01 / 定位

定位要点

全厂丙烯的下游转化与增值环节:把上游来的聚合级丙烯在气相流化床中聚合成固体本色颗粒料,使液态丙烯变成便于储存、运输、按牌号定价外销的固体产品,装置设计年产 45 万吨、年运转 8000 小时、操作弹性 60%~110%。

SRC 规程 1.1
02 / 财务

财务要点

主要产品产量:PP 本色颗粒 45 万吨/年(124 牌号:均聚 55 + 无规 21 + 抗冲 48);单位能耗:128~148。

SRC 规程 1.1 / 1.2.7
01

装置概况

Unit Profile
Key
Takeaway
全厂丙烯的下游转化与增值环节:把上游来的聚合级丙烯在气相流化床中聚合成固体本色颗粒料,使液态丙烯变成便于储存、运输、按牌号定价外销的固体产品,装置设计年产 45 万吨、年运转 8000 小时、操作弹性 60%~110%。选用美国 DOW 化学公司(现 GRACE)Unipol 气相法工艺的理由是工艺流程短、设备数量少(维修工作量小、可靠性高)、反应器及下游设备除挤压造粒单元外均为普通碳钢(管材 65% 以上为普通碳钢)、不需脱灰与无规物处理、无溶剂因而无需溶剂回收,投资和运营成本都低;配合 SHAC 系列高效催化剂,仅用一台流化床反应器即可生产均聚物和无规共聚物、两台串联即可生产抗冲共聚物,可覆盖均聚、无规共聚、抗冲共聚三大类共 124 个牌号(均聚 55 个、无规共聚 21 个、抗冲共聚 48 个),牌号切换灵活以对接市场。原设计二反与一反串联只产抗冲共聚牌号,2020 年二反经技术改造增加均聚牌号生产相关管线,成功产出 L5…
Table 1-1 · 装置基础参数
参数项数值 / 说明
设计规模450
装置规模万吨/年聚丙烯本色颗粒料
Expansion Capacity Kt Year48~52 万吨/年(2020 年扩能改造后,一反/二反并联生产)
负荷调节范围60% ~ 110%
年运行时数8000
原料丙烯 + 乙烯(无规/抗冲共聚时)+ H2 + 催化剂 CS-1-G/SUG(均聚)、SUG300(无规)、SHAC 320(抗冲)+ 三乙基铝(TEAL)+ 给电子体 UD51/UD55 + 添加剂
投产时间—(规程未明示具体投产日)
建设历程技术引进合同 2007-10-27 签订,2008-01-12 生效
面积(m²)51800
设计/施工单位中国寰球工程公司 EPC 总承包
专利技术• 美国 DOW 化学公司(现 GRACE)Unipol 聚丙烯生产工艺(含 SHAC 系列高效催化剂)
Shutdown Overhauls• 2019 第二反应器生产均聚改造(一反停工检修时二反生产均聚,平衡丙烯罐存)
• 2020 聚丙烯装置扩能技术改造(一反/二反并联生产,产能达 48~52 万吨/年,新增粉料包装机)
• 2023 PDS 震动大隐患治理项目(增设脉冲阻尼器、弹簧支吊架等)
主要组成• 原料供应和精制系统(氮气、乙烯、H2、T2 精制)
• 丙烯精制系统(脱轻组分 + 一级干燥 + 脱醇 + 脱硫 + 脱砷 + 脱 MAP + 二级干燥)
• 聚合反应系统(两台流化床反应器 R-4001 + R-4002,串联/并联灵活切换)
• 树脂脱气和排放气回收系统
• 树脂添加剂处理系统
• 挤压造粒系统(双螺杆挤压机+熔融泵+水下切粒)
• 产品贮存、匀化系统(颗粒掺混料仓)
• 种子床系统
• 公用工程系统
• 废水处理系统
装置类型气相法流化床(Unipol PP 工艺,Ziegler-Natta 钛系催化剂)
产品牌号124 个牌号(均聚 55 + 无规共聚 21 + 抗冲共聚 48)
三大类• 均聚(Homopolymer)
• 无规共聚(Random Copolymer)
• 抗冲共聚(Impact Copolymer)
资料来源:《聚丙烯(PP)操作规程》—(规程未明示编号) v—(规程未明示版本号)。
02

工艺原理

Process Principle
Key
Takeaway
丙烯在 Ziegler-Natta 催化剂作用下的聚合反应是非均相配位阴离子聚合反应,经过链引发、链增长、链终止和链转移四个步骤;催化剂活性高达 100 万克 PP/克 Ti 以上、等规度 >97%。均聚和无规共聚用一台流化床反应器(R-4001),抗冲共聚需串联两台流化床反应器(R-4001 产均聚 + R-4002 产乙丙橡胶)。
详细说明
  • 聚丙烯化学结构:以丙烯为单体聚合而成的聚丙烯树脂,化学结构式 (CH2-CH(CH3))n
  • 催化剂发展:第一代常规催化剂 → 第二代 Solvay 型(添加给电子体)→ 第三代三井油化/蒙埃高效催化剂(活性 ≥100 万 g PP/g Ti,等规度 >97%)
  • 链引发:催化剂-乙基/正丙基活性中心 + 丙烯单体 → 形成活性链 [cat]-CH2-CH(CH3)-
  • 链增长:活性链 +n CH2=CH(CH3) → 增长链 [cat]-CH2-CH(CH3)-(CH2-CH(CH3))n
  • 自动终止:活性链 → [cat]-H + 末端带双键的聚合物链
  • 向烷基铝转移:活性链 + (C2H5)3Al → (C2H5)3Al-聚合物
  • 原料精制:乙烯精制(3A 分子筛脱 H2O + Selexsorb CD 脱极性杂质);氮气脱 CO(POLYMAX300 G-66B 催化剂);H2 甲烷化(Meth-134 镍催化剂)+ UOP 13X-PG 干燥
  • 丙烯精制:脱轻组分(精馏)+ 一级干燥(3A 分子筛)+ 脱醇(TC-4)+ 脱硫(JR-AA-01Z 改性吸附剂)+ 脱砷(ActiSorb 300 G-132B Cu-Zn-Al-M 体系)+ 脱 MAP(G-68F 钯催化剂加 H2 脱乙炔/丙二烯)+ 二级干燥(UOP 13X-PG)
  • 丙烯脱砷:3CuO + 2AsH3 → Cu3As + As + 3H2O(生成铜砷合金附着在脱砷剂上)
  • 丙烯脱 MAP:C3H4 + H2 → C3H6;C2H2 + H2 → C2H4(钯催化剂加氢)
  • 两台流化床反应器:均聚和无规共聚用一台 R-4001;抗冲共聚需 R-4001+R-4002 串联(一反产均聚粉料,二反通乙烯生成乙丙橡胶相)
  • APC 工艺控制:优化操作,生产连贯性好
资料来源:规程工艺原理章节。
03

工艺流程

Process Flow
Key
Takeaway
丙烯精制(脱 O2/CO/CO2/H2O/S/醇/As/MAP)→ 流化床聚合(SHAC 催化剂 + TEAL + 给电子体)→ PDS 出料 → 脱气 → 添加剂处理 → 挤压造粒 → 颗粒掺混 → 产品出厂
Table 3-1 · 主流程链 · 11 道工序
工序
01丙烯 + 乙烯(无规/抗冲共聚时)+ H2 + N2
02原料精制(丙烯脱轻+一级干燥+脱醇+脱硫+脱砷+脱 MAP+二级干燥;乙烯脱 O2/CO/H2O/极性杂质;H2 甲烷化+干燥;N2 脱 CO+脱 O2)
03流化床反应器 R-4001(均聚/无规共聚)或 R-4001+R-4002 串联(抗冲共聚)
04循环气冷却+循环气压缩机
05PDS 出料系统
06产品脱气仓(含湿氮气失活残留催化剂/烷基铝)
07添加剂处理(抗氧剂 168/1010、硬脂酸钙、水滑石 DHT-4A 等)
08挤压造粒(双螺杆挤压机+熔融泵+水下切粒)
09颗粒掺混
10颗粒储存
11包装出厂
资料来源:规程工艺流程章节。
侧线产品
  • 副产品产量由装置实际生产负荷及生产牌号种类决定(规程 1.3.2)
  • 排放气:经脱气仓排入地面火炬系统
  • 废催化剂/废 TEAL:经矿物油稀释后罐装送出界区
04

投入产出物料

Material Balance
年运行时数8000
按产品方案的年进料
产品方案假设均聚 30% + 无规共聚 10% + 抗冲共聚 60%
丙烯(万吨/a)424.2
乙烯(万吨/a)29.7
单体合计(万吨/a)453.9
氢气(t/年)66
Feed Unit Consumption Per T pp
丙烯
均聚1.005
无规0.97
影响0.904
乙烯
均聚0
无规0.037
影响0.105
氢气(kg)
均聚0.07
无规0.06
影响0.2
Feed Unit Consumption Per T pp Specialty Grades
牌号丙烯(kg/kg)氢气(kg/t)CS1 催化剂(kg/t)TEAL(三乙基铝)(kg/t)UD55 给电子体(kg/t)
拉丝料 L5E891.0090.190.0450.110.076
BOPP 薄膜料 L5D981.0090.190.040.15
催化剂(kg/a)
名称用量说明
催化剂 CS-1-G/SUG(均聚)5.3~6.7纯催化剂
催化剂 SUG300(无规)1.8~3.6
催化剂 SHAC 320(抗冲)4.3~8.2CI36D 和 CI28F 牌号用 SHAC 330
三乙基铝 TEAL330~440
给电子体20.9~55.6
Additives Kg Per T pp
拉丝料 L5E89
1681.0
硬脂酸钙0.5
10100.5
BOPP 薄膜料 L5D98
1681.2
10100.6
DHT-4A0.25
SCL5D98-021.38
产品
名称比例说明万吨/年牌号数量
均聚物3055 个牌号
无规共聚物1021 个牌号
抗冲共聚物6048 个牌号
总计450124
资料来源:规程物料平衡章节。口径以规程原表为准,未做补全或估算。
05

公用工程与三剂

Utilities & Chemicals
设计单耗(/t PP)
循环水(m³)
均聚120
无规130
影响145
蒸汽(kg)
均聚305
无规335
影响305
电(kW·h)
均聚330
无规325
影响390
说明部分牌号 340/350/420 kWh/t(见规程注)
氮气(Nm³)
均聚65
无规85
影响70
仪表风(Nm³)
均聚29.43
无规29.43
影响42
脱盐水(m³)
均聚0.05
无规0.05
影响0.05
说明公用工程消耗量包括从原料接收到粒料输送单元,不包括包装、码垛、照明、采暖通风与空调及其它非工艺用途
资料来源:规程公用工程消耗 / 三剂消耗章节。
06

装置能耗

Energy Consumption
Exhibit 6-1 · 单耗构成瀑布图(kg标油/t)
单位:kg标油/t │ 从左至右逐项累加 │ 绿色为回收抵扣项 │ 末列为净合计
0
0.8
1.7
2.5
3.4
+0.1
循环冷却水
+0.07
蒸汽
+0.28
电力
+0.15
N2
+0.04
仪表风
+2.3
脱盐水
2.94
净合计
读图:各项自左向右累加(单位 kg标油/t),绿色为回收抵扣项,最终落在净合计 2.94。柱子越高代表该项对总量的贡献越大。
计算标准综合能耗(kg 标油/吨聚丙烯)
总能耗 kg 标油/t PP
均聚128
无规135
影响148
能耗折算因子
项目单位折标系数(kg 标油/单位)
循环冷却水m30.1
蒸汽kg0.066
电力kWh0.2828
N2Nm30.15
仪表风Nm30.038
脱盐水m32.3
结构说明规程 1.2.7.3 给出分产品类型的综合能耗与单耗(每吨产品):综合能耗 均聚物 128、乙烯无规共聚物 135、抗冲共聚物 148 kg 标油;循环冷却水 120/130/145 m³(M3333 单位),蒸汽 305/335/305 kg,电力 330/325/390 kWh,N₂ 65/85/70 Nm³,仪表风 29.43/29.43/42 Nm³,脱盐水 0.05 m³(三类相同)。按规程给出的换算系数(循环冷却水 0.1、蒸汽 0.066、电力 0.2828、N₂ 0.15、仪表风 0.038、脱盐水 2.3 kg 标油/单位)折算均聚物分项:电力 330×0.2828 = 93.32 kg 标油(占折算合计 68.4%,是绝对主力,主要用于循环气压缩机与挤压造粒);蒸汽 305×0.066 = 20.13(14.8%);循环冷却水 120×0.1 = 12.00(8.8%);N₂ 65×0.15 = 9.75(7.1%);仪表风 29.43×0.038 = 1.12(0.8%);脱盐水 0.05×2.3 = 0.115(0.1%)。折算合计 136.44 kg 标油,与规程综合能耗列 128 kg 标油相差 8.44(约 6.6%),规程未说明口径差异(注:规程说明该消耗量含从原料接收到粒料输送单元,不含包装、码垛、照明、采暖通风与空调及其它非工艺用途),此处占比按明细折算口径列示,使用时注意两套口径并存。牌号电耗差异较大:L5D45/LH5707-01/LNRD5-1395 为 350/340/340 kWh/t,LDS6D81.M 等为 340 kWh/t,抗冲牌号 LC1811-01.L 等可达 420 kWh/t。
资料来源:规程能耗计算章节。计算标准见规程原文。
07

装置关联

Unit Interconnections
Key
Takeaway
上游 8 项,下游 3 项。上游断料即本装置降负荷或停工。

上游进料 · 8 项

乙烯装置
物料:聚合级乙烯 2.97 万吨/年(无规 0.037 + 抗冲 0.105 t/t PP) 输送方式:管线
乙烯装置
物料:聚合级丙烯 42.42 万吨/年(均聚 1.005 + 无规 0.970 + 抗冲 0.904 t/t PP) 输送方式:管线
氢气管网
物料:氢气 66 t/年 输送方式:管线
氮气管网
物料:氮气 输送方式:管线
SHAC 催化剂/CS-1-G/SUG/SUG300(外购)
物料:5.3~8.2 t/年 输送方式:钢瓶
三乙基铝 TEAL(外购)
物料:330~440 t/年 输送方式:钢瓶
给电子体 UD51/UD55(外购)
物料:20.9~55.6 t/年 输送方式:钢瓶
添加剂(抗氧剂 168/1010、硬脂酸钙、水滑石 DHT-4A)
物料:约 1.5~3.5 kg/t PP 输送方式:罐区
聚丙烯(PP)
化工二部

下游去向 · 3 项

产品储存 + 包装出厂
物料:聚丙烯本色颗粒 45 万吨/年(124 牌号) 输送方式:皮带/料仓
地面火炬系统
物料:少量循环气 + 脱气仓排放气 输送方式:管线
废催化剂/废 TEAL
物料:经矿物油稀释后罐装送出界区 输送方式:槽车
装置内循环
  • 两台流化床反应器可串联(抗冲共聚 R-4001→R-4002)或并联(扩能改造后 48~52 万吨/年)
  • 2019 改造后二反可独立生产均聚产品(L5E89 拉丝料)平衡丙烯罐存
  • PDS 出料系统:4 条 PDS 出料线(规程中提到'一反 PDS 共有 4 条 PDS 出料线')
  • 排放气回收:通过逐级压缩、冷却使共聚单体回收重新使用
资料来源:规程上下游关联章节。
08

行业技术特点

Industry Position
规模等级国内大型聚丙烯装置(45 万吨/年,2020 扩能改造后 48~52 万吨/年)
装置类型气相法流化床(Unipol PP 工艺,SHAC 系列 Ziegler-Natta 催化剂)
设计单位中国寰球工程公司(EPC 总承包)
技术许可方
  • 美国 DOW 化学公司(现 GRACE)Unipol 聚丙烯生产工艺
关键技术
  • Unipol 气相法流化床工艺(国际广泛采用的气相法聚丙烯技术)
  • SHAC 系列 Ziegler-Natta 高效催化剂(活性 ≥100 万 g PP/g Ti,等规度 >97%)
  • 三催化剂体系:CS-1-G/SUG(均聚)+ SUG300(无规共聚)+ SHAC 320(抗冲共聚,部分牌号用 SHAC 330)
  • 三乙基铝 TEAL + 给电子体 UD51/UD55 复合催化剂体系
  • 原料精制全套:乙烯(3A 分子筛+Selexsorb CD)、氮气(POLYMAX300 G-66B 催化剂)、H2(Meth-134 镍甲烷化+UOP 13X-PG 干燥)、丙烯(七步精制:脱轻+一级干燥+脱醇+脱硫+脱砷+脱 MAP+二级干燥)
  • 丙烯脱砷:ActiSorb 300 G-132B Cu-Zn-Al-M 体系(不可再生)
  • 丙烯脱 MAP:G-68F 钯催化剂加 H2 脱乙炔/丙二烯(不可再生)
  • 双流化床反应器:均聚/无规用一台 R-4001;抗冲共聚需 R-4001+R-4002 串联
  • APC 工艺控制:优化操作,生产连贯性好
  • 两台反应器可串联/并联灵活切换:扩能改造后产能达 48~52 万吨/年
  • 工艺无溶剂:不需要溶剂回收
  • 反应器及下游设备均采用普通碳钢(除挤压造粒单元外),管材 65% 以上采用普通碳钢
  • 操作压力低,系统物料储量小,比其它工艺操作安全,不存在事故失控时设备超压的危险
  • 高乙烯含量无规共聚物:特殊光学性质、出色的热封性,市场优势
历次检修
  • 2019 第二反应器生产均聚改造(一反停工检修时二反生产均聚)
  • 2020 聚丙烯装置扩能技术改造(48~52 万吨/年,新增粉料包装机)
  • 2023 PDS 震动大隐患治理项目(脉冲阻尼器+弹簧支吊架+高精度防震固定支架)
环保合规综合能耗 128~148 kg 标油/t PP(均聚 128 / 无规 135 / 抗冲 148);催化剂活性 ≥100 万 g PP/g Ti;等规度 >97%
资料来源:规程装置概况 / 技术特点章节。
09

财务关注点

Financial Focus
加工能力
45万吨/年(2020 扩能改造后 48~52 万吨/年)
SRC 规程 1.1.1
原料丙烯
42.42万吨/年(均聚 30%+无规 10%+抗冲 60% 假设)
SRC 规程 1.2.7.1
原料乙烯
2.97万吨/年
SRC 规程 1.2.7.1
原料氢气
66t/年
SRC 规程 1.2.7.1
催化剂合计
11.4~18.5t/年(CS-1-G 5.3~6.7 + SUG300 1.8~3.6 + SHAC 320 4.3~8.2)
SRC 规程 1.2.7.1
TEAL 年耗
330~440t/年
SRC 规程 1.2.7.1
给电子体年耗
20.9~55.6t/年
SRC 规程 1.2.7.1
单位能耗
128~148kg 标油/t PP(均聚 128 / 无规 135 / 抗冲 148)
SRC 规程 1.2.7.3
单位电耗
325~390kWh/t PP
SRC 规程 1.2.7.3
主要产品产量
PP 本色颗粒 45 万吨/年(124 牌号:均聚 55 + 无规 21 + 抗冲 48)
SRC 规程 1.3.1
副产品量
副产品产量由装置实际生产负荷及生产牌号种类决定
SRC 规程 1.3.2
添加剂年耗
抗氧剂 168 + 1010 + 硬脂酸钙 + 水滑石 DHT-4A 等约 1.5~3.5 kg/t PP(按牌号不同)
SRC 规程 1.2.7.2
行业对标
国内大型 PP 装置(45 万吨级,Unipol 气相法流化床,可扩能至 48~52 万吨)
Note · 核算口径提示
1. 数据边界:本页所有数据均摘自规程原文,未做估算、外推或行业平均值填补。 缺失字段标注为「待补充」。
2. 口径一致性:物料量为规程设计值 / 典型工况值,非实际核算数据, 用于学习与量级判断。
3. 检修与折旧:涉及大修周期的装置,费用计提须按实际周期平滑, 避免年度间大幅波动。