浅谈环管法聚丙烯生产的节能措施

刘中平 唐淑文

【摘要】近聚丙烯装置能耗组成分析入手，通过优化生产、技术改造以及提高产量等措施的实施，降低了环管法聚丙烯装置能耗 。

【关键词】环管法聚丙烯 生产 节能措施

大庆炼化公司30万吨/年聚丙烯装置采用意大利Basell公司Spheripol-Ⅱ代工艺技术，是国内第一套世界级聚丙烯装置，采用第四、五代聚丙烯催化剂，该工艺具有产品性能优良、品种牌号齐全、工艺成熟等特点。聚丙烯装置从2005年8月1日开工投产，至今已经七年，经过聚丙烯人不懈努力总结出很多节能措施.

1 环管聚丙烯的工艺介绍

Basell公司的Spheripol工艺是采用液相、气相本体法生产聚丙烯的聚合工艺。液相环管反应器生产均聚和无规产品，气相反应器生产抗冲共聚产品。主要工艺过程为：原料单体在与催化剂混合后进入小环管，在20℃、3.8Mpa条件下进行预聚合。预聚之后进入大环管反应器，在70℃、3.8Mpa条件下进行聚合反应，大环管反应器可以是单环或双环，停留时间2h。聚合之后生成的粉料“漂浮”于液态丙烯中，形成淤浆，该淤浆经闪蒸后实现聚合物粉料与单体丙烯的分离，单体丙烯再经洗涤、压缩、冷却之后得以回收，而聚合物粉料经脱活、干燥、造粒、筛分、贮存、掺混之后包装出厂。

2 环管法聚丙烯的生产流程

先用气态丙烯置换出系统中的氧气，降低系统中氧气浓度已达到实验条件要求。桶装的固体催化剂在装置内要用烃油和脂配制成混合均匀的催化剂膏，然后用液压操作的催化剂注入器加入反应器系统。助催化剂和给电子体分别用计量泵加入预聚合反应器，3种催化剂高效载体催化剂系统由A（Ti催化剂）、B（三乙基铝）及C（硅烷）组成。在进入预聚合反应器之前先在D200内与接触混合活化，是不同的催化剂颗粒和单个催化剂颗粒内部具有相同的催化活性，然后注入预聚合反应釜R200，同时加入经换热器E200降温的低温丙烯。R200预聚合反应器是一个小的环管反应器，在温度<18℃，压力为3.5Mpa左右，较低温度下，催化剂被生成的少量聚丙烯包裹，以提高催化剂颗粒的机械强度，避免在主反应阶段因强度聚合反应而使催化剂颗粒破碎。预聚合也能显著提高催化剂的活性。预聚合后的催化剂淤浆进入环管反应器D201，在此加入单体丙烯和调节分子量的氢气。一部分的丙烯进行了聚合，余下的丙烯仞为液态而作为固体聚合物的稀释剂。循环泵使淤浆高速循环并混合均匀，以防止固体沉积和改进传热效果。P205输送循环水，控制聚合反应温度为70℃左右，反应的压力为3.8Mpa。与老工艺相比，该工艺的聚合温度有所提高，催化剂的活性更高，产品的结晶度和等规度指数更高。用冷却水夹套导出反应热，通过板式换热器用循环冷却水将聚合热撤出反应系统。反应的压力、温度和淤浆浓度都是自动监测和自动控制的。若要生产抗冲击性的聚丙烯一般在经D201流出的聚丙烯浆液经加热器加热后送入第一个反应器，由第一反应器流出的含有催化剂的聚丙烯，进入气相的反应器，它由一个或两个串联的密相流化床组成，在此反应器中具有活性的聚丙烯与送入的乙烯，丙烯以及分子量调节剂氢气进入嵌段共聚。

3 环管法聚乙烯生产应用的措施

3.1 降低装置电力消耗

我装置设计能力30万吨/年，挤压机的设计能力要比聚合装置生产能力大20%。挤压机长时间在30-32吨之间生产，而我厂挤压机的最大能力是47吨/小时，长时间的大马拉小车造成挤压机电机效率与小装置比要低，同样生产1吨产品的电耗增加。

由于造粒挤压机功率与产品的熔融指数成反比，即产品的熔融指数越高，挤压机耗电量越低。可通过加强熔融指数质量控制手段，在保证产品质量的前提下，将产品的熔融指数控制在优质品指标的上限范围，每天约节电500kWh，全年共节电12.75×104 kWh。

3.2 降低装置蒸汽消耗

（1）在维持装置工艺的前提下，首先要加强对工艺系统的检查与管理，结合计量系统随时监控，消除跑冒滴漏现象，对于故障疏水器及时进行更换.其次，在现有条件的基础上进一步优化工艺条件，达到节省蒸汽的目的。

们通过不断的摸索发现D301的闪蒸温度对节能降耗也起到至关重要的作用。因为丙烯通过D301高压闪蒸后，要进入高压丙烯洗涤塔T301，然后经E301将气相丙烯冷凝为液相。如果经D301闪蒸后的气相丙烯温度过高，闪蒸效果虽然好，但是E301所需的循环水耗量却要大量增加，所以通过大家在实践中的不断摸索不断调整，实现操作优化配比，合理地调整闪蒸线蒸汽量，控制好D301温度。既保证丙烯的闪蒸效果，又减少了E301的冷却水量。

（2）蒸汽伴热的最大用户是火炬排放系统D601、D602、D603和S601伴热，为了保证出现排放时能够正常投用，始终处于在用投用状态，消耗了大量的蒸汽，因此，我们在非防冻时期将D602的盘管蒸汽停，关小D601的夹套蒸汽，这样可节能0.1t/h蒸汽.

3.3 降低装置循环水消耗

聚丙烯装置在均聚工况下循环水设计消耗是5500吨/小时。循环水站采用四台水泵，三开一备的运行方式。每台泵的设计流量是2600吨/小时。对聚丙烯装置来说，开两台流量不足，开三台流量过剩太多。聚丙烯厂与动力一厂互相配合，聚丙烯装置调整各换热器的出入口温差，循环水站扩调整泵出口流量，将循环水流量降低到5900吨。

3.4 保证装置平稳生产

装置的平稳生产对于节能降耗起到至关重要的作用，尤其应避免装置不必要的非计划停车，特别是人为的事故停车。每次在切排放期间为了维持反应器的温度，利用蒸汽对反应器加热，每小时消耗蒸汽约20吨，另外每次XV3101切排放后都要使用蒸汽进行粉料脱活和汽提丙烯，每次消耗蒸汽约3吨，增加了1.6个单位能耗。

4 结语

保证装置长周期高负荷运转是本装置节能降耗的前提和基础，通过对装置工艺的深入了解，从细微入手，将工艺参数和操作方法进行优化和调整，通过技术改造，充分利用装置蒸汽冷凝液，合理使用电能等措施，不断深入研究现有工艺和引入新工艺、新方法是平稳生产，降低消耗的有利工具。

参考文献

[1] 姚玉英，黄风廉，等.化工原理[M].天津：天津大学出版社，1999.8

[2] 洪定一.聚丙烯——原理、工艺与技术[M].中国石化出版社，2005.6

[3] 傅强，黄锐.高分子材料科学与工程[M].1999.15（4）：69