Unipol气相法聚丙烯工艺如何实现节能减排

2016-12-29陈陆军刘伟利王春华

环球市场信息导报 2016年18期

◎陈陆军刘伟利王春华

◎陈陆军刘伟利王春华

主要从两个方面对Unipol气相法聚丙烯工艺在实际装置操作中如何降低能耗和物耗，提高生产效率进行分析探讨，并从提高反应器产率及降低回收系统丙烯含量两个方面讨论节能减排的可能性。

聚丙烯具有良好的耐热性、无毒无臭、应用范围广的特性，是通用塑料中非常重要的一员。UNIPOL聚丙烯生产工艺具有简单、灵活、经济和安全的特点，工艺采用气相流化床反应器系统，用两台串联的气相反应器系统可以灵活的生产产品性能稳定的全范围的聚丙烯产品。

一个企业要盈利，涉及到诸多方面的原因，本文所探讨的就是如何降低聚丙烯装置的能耗及物耗，减少不必要的浪费，并且讨论如何在同等生产条件下提高反应器的转化率，从这几方面入手，精细操作，使装置达到一个稳定良好的运行状态，实现更高的经济效益。

节能减排的具体措施和方法

如何降低公用工程消耗

仪表风：仪表风为装置所有切断阀、调节阀等自动阀门提供动力，负责所有自动阀门的开关及调节，装置平稳运行，并且自控率达到100%时，仪表风用量基本保持平稳。但是由于仪表风接管普遍采用活接头的形式，在仪表阀门使用过程中，由于管线振动、密封老化等原因，会造成仪表风泄露，定期检查、及时消漏会降低仪表风的消耗。

工厂风：工厂风甩头阀组遍布聚丙烯装置各个区域，开工前期对管道吹扫起到重要作用，在装置运行期间也作为氧化剂对某些床层中催化剂的进行彻底失活，装置稳定运行期间用量很小。

循环水：聚丙烯装置循环水用量大，装置在夏季用量能达到6000吨/小时，如此大的用量也就成为装置降低能耗物耗的重头戏。即使在夏季，很多物料在经过换热器出口后温度依然很低，存在换热器效果过剩的现象，也造成了浪费，例如氢气换热器E-1206出口设计值为40℃，而环境温度在30℃左右时，氢气在经过换热器后只有26℃，这种情况就要适当关小冷却器循环水入口阀门来控制循环水用量，使经过换热器后的氢气温度达到设计值。

氮气：以丙烯精制塔来说，再生时新鲜氮气用量为1700千克每小时左右，丙烯原料质量的直接影响精制塔的再生周期，而短暂的再生周期无疑加大了氮气的用量，原料的质量稳定达标就可以延缓精制床催化剂的饱和速度，延长床层的再生周期，从而降低了氮气的消耗。

电：以反应器循环气压缩机为例，不同的导叶开度，电机的功率是不同的，导叶开度越大，电机做功越多，用电量越大。再者，当循环气压缩机导叶固定的情况下，反应器中冷凝量的大小也决定了电机功率的大小，事实证明，当反应器中丙烯浓度越高，冷凝量越大，电机的功率越大，用电量越大，所以在能保证反应稳定的情况下，可以适当降低反应器中丙烯浓度，减少冷凝量，可以达到节约用电的效果。而对于往复式压缩机，以回收气压缩机K-5214为例，本装置回收气压缩机入口压力设计值为15Kpa，事实证明，当入口压力高于15Kpa时，电机功率明显升高，而低于15Kpa时又明显降低，所以要将往复式压缩机入口压力控制在设计值上下有助于节约用电。

如何提高反应器转化率

原料。定期检测丙烯中杂质的含量，及时采取应对措施，以杂质砷为例，当砷含量超过单床处理能力时，应及时将两个丙烯脱砷床串联或切换新的精制床，以达到更好的脱除效果，以免砷在反应器中累积造成催化剂中毒。

反应器操作条件。反应温度：对于本装置所使用的齐格勒纳塔系列催化剂，国内聚丙烯装置基本都在使用按照前DOW化学公司提供的技术资料提供的温度设定值，但是根据粉料分析结果，粉料灰分偏高，也就是说催化剂“过量”，产率未达到“最大值”，当提高反应器温度设定值，使反应区域的温度适当提高，在催化剂流量不变的情况下，反应器中丙烯分压明显开始降低，需要适当提高丙烯进料量。

床重、床高及循环气压缩机导叶开度：床重的设定值直接决定了催化剂在反应器中的停留时间，催化剂在反应器中的停留时间越长，活性激发的越充分，同等重量的催化剂能够生产更多的聚丙烯粉料。

但是，反应器床重不能无休止的增加，在循环气压缩机导叶不变的情况下，提高床重的设定值会间接提高床高，床高过高会使粉料穿过反应器顶部扩大段，带入循环气冷却器中，随着时间的推移易造成冷却器堵塞，解决的办法就是随着床重的提高，可以适当降低循环气压缩机导叶开度，使床高保持在一个合适的位置。

PDS下料系统时间设定：PDS下料时间直接影响了PC罐的填充率，填充率越高，反应器排放至PC罐的气体含量越低，有效降低了反应器中气体组分的浪费，而且不仅提高了PDS系统的下料效率，也显著降低了PDS系统排放至回收系统的气体流量。

如何减少回收系统排放至高压火炬中富氮流股中丙烯含量。当排放至回收气压缩机的气体经过回收气压缩机压缩并降温后，大部分丙烯被液化从新打回至反应器继续参加反应，还有一部分气体需要经过自制冷换热器经过更低的温度后才能液化，富氮流股进入C-5229作为PDS下料系统的输送气，多余的气体被排放至高压火炬，事实证明，当C-5204顶部气体经过自制冷换热器，而换热器TIC-5204-2温度为-20℃时，C-5229排放至高压火炬的气体中丙烯含量为14%左右，当TIC-5204-2温度为-40℃时，C-5229排放至高压火炬的气体中丙烯含量仅为6%左右，而排放至高压火炬的流量为每小时300Kg左右，有效降低TI-5204-2温度能大大降低排放至高压火炬气体中丙烯的含量。