聚丙烯中试装置丙烯回收系统节能改造探究

张海龙

【摘要】由于我国经济的快速发展，我国的石油化工产业也得到了迅猛的发展。通常我们可以认为一个国家化工产业的水平代表了这个国家的综合实力，所以我们国家要想和世界上的其他国家竞争综合实力，就必须大力发展我国的化工实力。而在我国的化工生产中，聚丙烯的生产又是占据着非常重要的地位。本文要探讨的内容是在75kg/h 聚丙烯中试装置的丙烯回收系统的节能改造问题。在对丙烯回收系统节能改造后，一方面提升了设备的操作便捷性，另一方面还大幅降低了丙烯的损失量。本文首先介绍了聚丙烯中试装置及其工艺流程，然后对目前存在的问题及其原因进行了阐述，最后提出了具体的节能改造方案。

【关键词】聚丙烯；丙烯回收；脱轻组分精馏塔；换热器

一、聚丙烯中试装置及其工艺流程简介

（一）聚丙烯中试装置介绍

75kg/h 聚丙烯中试装置是我国在借鉴外国工艺的基础上建立的新型共聚物反应装置，该装置的组成部分比较复杂，其主要可以分为进料部分、催化剂配置部分、聚合反应部分以及单体分离部分、回收部分、水循环部分等部分。除此之外，在中试装置的外围部分还有原料供应系统和挤压造粒设备等。我国设计的聚丙烯中试装置其功能也比较丰富，不但能够实现双环管反应串联功能，还可以实现双环管反应器与气相反应器的串联功能。

（二）聚丙烯中试装置工艺流程

通过上面的介绍，我们可以知道我国设计的聚丙烯中试装置可以实现双环管反应器与气相反应器的串联功能，而聚丙烯中试装置的工艺流程也基本上就是按照这个步骤进行的。首先，我们需要用原料储存罐将丙烯单体运送到预聚反应器中，然后在依次输入到第一环管反应器和第二环管反应器中。再经过上面的反应器后，最后需要将反应后的产物输送到气相反应器中进一步反应。在这个工艺流程中，需要用矿物油配置的催化剂通过特殊的通道加入到主反应器中，同时在反应过程中还需要加入一些氢气来调节最终产物的相对分子质量。

要使预聚反应正常进行，需要一定的外部条件支撑，具体条件反应时的温度得保持在10-20摄氏度，反应时的压力应维持在4.5兆帕左右，还有反应原料的驻留时间至少为7分钟。在具体进行试验时，我们需要将预聚反应完成后的催化剂和丙烯输送到环管反应器中，其目的是将中间物质进行最后的液相本体聚合反应。在这个反应进行时，我们需要将其反应温度控制在70摄氏度左右，压力3.5兆帕左右。

在经过上面的步骤后，我们还需要将从气相反应器中反应出来的聚合物重新输送到聚合物分离罐，在这里的目的是为了聚丙烯进行更充分的脱气。在经过此步骤后，还需要对聚丙烯进行进一步的干燥，只有经过以上流程后，才能形成最终的产品聚丙烯。而在此工艺流程中，在高压蒸罐中必然会残留一些没有反应的丙烯单体，因此我们需要将这些丙烯给分离出来，然后再将其装回原料储罐循环使用。

二、存在的问题及原因分析

在实验过程中，我们发现丙烯回收系统中分馏塔的温度基本维持在一个恒定的温度——10℃，这说明在丙烯回收系统中的冷冻系统没有出现问题。经过多次实验分析后，我们发现造成丙烯回收系统在初期运行时排放不凝气体多的原因在于系统中塔顶的换热器换热面积不能达到要求，正是这个原因导致大量的丙烯没有办法正常冷凝，所以在原来只能排放到火力系统中进行燃烧。

除此之外，我们还进行了聚丙烯催化剂评价试验，在这个试验中，我们可以发现中试装置原料物质的耗损情况。我们在这个试验中发现随着试验时间的增加，丙烯的损耗率越来越严重。所以为了减低整个系统的运行成本，我们就应该对丙烯回收系统中的换热系统进行适当的改造。

三、丙烯回收系统的节能改造

（一）改造措施

1.在目前的丙烯回收系统中换热器的下方增加一段换热器。在加装这一段换热器后，便会使得原先的冷却系统的效率得到了提高。具体来讲，冷却系统中冷却水的入水和出水流程都会发生发生一定的变化：在新增一段换热器后，冷却水就会从加装的换热器的入水口流入，再从加装的换热器的出水口流出，然后接着流入原来换热器的入水口流入，最后从原来换热器顶部的出水口流出，这样就会增加冷却水的流动距离，进而增强冷却效率。

2.在对聚丙烯中试装置丙烯回收系统节能改造之前，我们把冷却系统的自动调节阀安装在冷却水的入水口处，而在改造之后自动调节阀就会安装在冷却水的回收处。这样做的目的是原先通过控制冷却水的进水来控制整个冷却系统的流水量，而在改造后是通过控制冷却水的回收量来控制整个冷却系统的流水量。其实在改造过程中，我们可以对冷却水自动调节阀不进行变动，然而这就需要通过附加管线将原先换热器的冷却水出口和自动调节阀连接，而实际的管线安装需要结合实际情况灵活调整。

3.聚丙烯中试装置丙烯回收系统中冷却系统的温度测量器应安装在原先换热器的顶层，并且在新安装的换热器的温度测量器安装的位置也应该尽量高些，同时两者之间需要通过线路连接起来。

（二）改造效果

我们在对丙烯回收系统改造之前，其中冷却系统中换热器的面积大概为7平方米，而在改造之后换热器的面积基本上翻了一番。在改造之后，回收系统中冷凝气体的冷却效率得到了明显改善，不凝气体的排放量得到了大幅降低，同时不凝气体中丙烯的含量也得到了极大程度的降低，大概从原先的46%降到了4%。我们在对换热系统改造的同时，也对中试装置中的其他关键设备也进行了适当的改进，这就在整体上对整个聚丙烯中试装置的工艺水平得到了提升。同时，在对丙烯回收系统进行节能改造后，根据催化剂评级实验也表明在节能改造后丙烯的损失量也得到了大幅降低。

四、结束语

在我国的中国石油石化公司中，聚丙烯中试装置非常重要，但是在其正常运行过程中我们必须对丙烯原料进行回收。在经过对聚丙烯中试装置丙烯回收系统节能改造后，我们把原先冷却系统中的换热器的面积进行了加倍，这就加强了不凝气体的冷卻能力，进而改善了原先丙烯损失严重的现象，同时也降低了整个过程中原料和能量的损耗。希望本文所述方法对聚丙烯中试装置丙烯回收系统的成功改造希望对今后的改进工作提供一些经验。

参考文献：

[1]刘继文，于成元，刘兴迪，闫捷.聚丙烯中试装置丙烯回收系统节能改造[J].石化技术，2014，（03）：52-54

[2]王秋菊，郑德成.聚丙烯装置丙烯回收系统改造方案及实施[J].石化技术，2015，（04）：30-32endprint