降低间歇法聚丙烯生产过程中的原料消耗

董炜亮

（南京金陵塑胶化工有限公司，江苏 南京 210047）

间歇法聚丙烯生产的优点是：工艺成熟、流程相对较短、投资小、见效快。近年来该行业发展迅速，涌现出一大批采用间歇法小本体生产聚丙烯的企业，使得聚丙烯市场竞争日趋激烈。原料丙烯与聚丙烯产品之间的价差越来越小，企业要想生存发展，必须在降低原料消耗上下功夫。

南京金陵塑胶化工有限公司聚丙烯装置建成于2012 年6月，现有12m3聚合釜共计13台，15m3聚合釜1台，10m3闪蒸釜14 台。在原料供应充足的情况下，每天生产8 轮，产能可以达到107kt/a。公司对生产的各个环节做了深入研究，对原料损耗的重点环节不断改进创新，在不断深挖装置潜力的同时，降低了成本，保证公司在行业竞争中始终处于较为领先的地位。近几年来，公司在以下几个方面取得了较为显著的成果。

1 闪蒸处理过程中的丙烯回收再利用

1.1 闪蒸处理过程中丙烯的损失量计算

闪蒸釜接料完毕，进行抽负压操作10分钟，而后进氮气充压置换丙烯气体，再将釜内气体放空至火炬，闪蒸处理环节丙烯损失主要产生于此。

为计算每批次闪蒸放空损失的丙烯量，2018年6月25日对第二套装置的四台闪蒸釜做了数据检测如下：

氮气中丙烯含量（体积百分比）16.3%15.8%14.9%15.7%15.7%设备位号V201 V202 V203 V204平均值放空前压力/MPa 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2该批次聚丙烯产量/t 2.675 2.625 2.575 2.65 2.631放空前釜内温度 /℃48 45 42 39 43.5

根据以上表格，在闪蒸釜充氮气结束即将放空前，压力p=0.2MPa=2×105Pa，由平均每批次产量2.631t 和聚丙烯的表观密度0.93t/m3，可以算出聚丙烯体积为2.82 m3，闪蒸釜总容积10m3，则气体体积为7.18 m3，丙烯的体积V=1.1 m3。

代入理想气体状态方程pV=nRT，R=8.31Pa·m3·mol-1·K-1，T=43.5+273=316.5K，经计算得出丙烯物质的量n=83.65mol，其分子量为42，所以丙烯质量m=3.51kg。即每个生产批次损失丙烯3.51kg，按照8 轮次生产，每天共112 批次，一年共损失丙烯143.49t。再按照近一年丙烯均价6800 元/t 计算，一年将损失

97.57万元。

1.2 通过改变工艺流程挽回闪蒸处理过程中丙烯的损失

将原来至火炬的放空管线改至低压气柜，气柜保持微正压，当高度达到设定值后，开启压缩机，将气柜中的氮气与丙烯混合气体升压后送至PSA 装置，此时混合气体压力大约1.4Mpa，丙烯被床层吸附滞留，而氮气不被吸附，穿过床层后被收集至氮气缓冲罐，以备今后闪蒸处理时继续使用。吸附剂接近饱和时，需对其进行抽真空脱附再生，脱附的丙烯经回收后存于原料储罐。由此可见，变压吸附回收取代火炬放空，不仅减少了原料的消耗，而且将大量氮气重复利用，让整个生产过程中的能耗指标显著降低，达到一举两得的效果。

2 聚合岗位操作过程中的丙烯回收再利用

2.1 活化剂加料斗放空过程中的丙烯损失

按照间歇法聚丙烯生产工艺，每批次进料前均需放空活化剂加料斗中的丙烯。活化剂加料斗容积为4L，放空前压力为1.2MPa，斗内温度定为30℃，经过计算，每批次有0.08kg丙烯损失，按照8轮次生产，每天共112批次，一年共40880批次，总共损失丙烯3.27t，价值2.22万元。

2.2 催化剂加料斗放空过程中的丙烯损失

催化剂加料斗在每批次生产中有两次放空泄压的过程，第一次是在加入二苯基二甲氧基硅烷之前，第二次是在加入四氯化钛之前，每次放空的丙烯体积为2.5L，压力1.2MPa，加料斗温度定为30℃，经计算，每次放空损失丙烯0.05kg，则每批次损失0.1kg，同样按照每天112 批次，一年共40880 批次，总共损失丙烯4.09t，价值2.78万元。

2.3 将催化剂、活化剂加料斗放空丙烯回收再利用

在原来的工艺流程中，活化剂加料斗放空管线接入全公司放空总管，最终排放至火炬，而催化剂加料斗则采用现场直接放空，这两种排放方式，不仅造成丙烯原料的浪费，而且后者还存在着较大的安全隐患。公司于2017年进行了技术改造，变更了放空工艺流程，从而解决了这一问题。

工艺变更后，催化剂、活化剂加料斗放空丙烯全部进入20 m3缓冲罐，然后通往回收气柜，此气柜为干式内浮顶气柜，当气柜高度达到DCS 设定值后，连锁开启丙烯压缩机，将气柜中收集的丙烯增压后送至200 m3液相罐，此液相罐中的丙烯可以再次作为原料使用。

2.4 放空丙烯再利用的进一步推广

催化剂、活化剂加料斗放空丙烯回收再利用工艺改造成功完成后，接下来将进一步研究如何将全公司所有的放空系统均接入回收气柜，进一步加大丙烯的回收利用量。

3 减少设备运行过程中的丙烯泄漏量

3.1 聚合釜轴封处泄漏丙烯

公司14台聚合釜中，有6台轴封采用了填料密封。与机械密封方式相比，填料密封效果相对差一些，属于传统的压盖密封方式。填料密封泄漏丙烯，不仅造成原料损失，而且丙烯的爆炸下限只有2%，遇到点火源极易发生火灾爆炸事故。因此，必须从多方面采取措施，降低丙烯泄漏量。

3.2 应对措施

聚合釜填料密封泄漏的影响因素很多，主要有工艺操作是否平稳、撤热系统工作效率、油路通畅程度、填料本身抗磨损能力等。为了降低泄漏量，主要从以下几个方面加强管理：

3.2.1 保持平稳操作

操作人员在聚合反应过程中应精心操作，保证各工艺参数尤其是聚合压力平稳正常，避免压力频繁波动对轴封填料造成较大的影响。

3.2.2 轴封冷却水系统应循环供应

轴与填料摩擦产生的热量应及时撤走，否则热胀冷缩容易造成泄漏，同时也会影响填料使用寿命。日常巡检时，应加强对轴封冷却水的检查，既要检查水流是否正常，又要检测出水温度，发现异常立即处理。

3.2.3 油路要保持通畅

要使填料不因其损坏而导致泄漏，就要保证注油器完好及注油管路畅通。每次巡检都要检查油压、油温及排放油的状况，确保其正常运行。

3.2.4 选用质量好的填料

填料自身抗磨损能力也是决定其是否泄漏的重要因素，在采购产品时应尽量选择质量好，耐磨损的填料。

4 保持投料罐冷凝器的工作效率

4.1 冷凝器工作效率对丙烯回收利用的影响

聚丙烯生产过程中，部分丙烯并没有参与聚合反应，在一轮次生产结束后，未参与反应的丙烯将通过高压回收系统，经过冷凝后回流到投料罐中。理论上，回收后聚合釜的压力越低越好，冷凝器的冷凝效果决定高压回收是否彻底。未彻底回收的丙烯将随着聚丙烯产品喷放至闪蒸釜，最终进入尾气系统，不能继续被利用。因而，提高冷凝器的回收效率显得十分重要。

4.2 提高冷凝器回收效率的措施

4.2.1 定期打开冷凝器底部排污孔板，清理冷凝器壳层中的杂物，再开启进水阀，冲排清洗，等水色清澈后关闭进水阀，盖上孔板，使冷凝器冷却效果始终处于正常状态。

4.2.2 可串联接入多台冷凝器，增加冷凝系统的工作能力，确保将尽可能多的丙烯回收利用。

5 结语

近几年，公司技术攻关小组不断优化工艺流程和控制程序，促进了聚丙烯生产的技术进步，使得生产过程中的原料丙烯损失逐年下降，在同行业企业中始终处于领先水平。我们会继续完善深化已经采取的降耗措施，从节约每一克原料开始，不喊口号，只重消耗，继续在降低原料消耗等各生产成本环节上下功夫，以科学的管理为手段，充分发挥全体员工的积极性和创造性，进一步做好降耗增效工作，使装置的各项生产指标再上新台阶。