聚丙烯装置丙烯洗涤塔液位偏高原因分析及改善措施

李强 马印玲 许健（陕西延长石油（集团）有限责任公司延安石油化工厂，陕西 延安727406）

0 引言

延安石油化工厂聚丙烯装置采用国产化第二代双环管法聚丙烯液相本体工艺技术，以气体分馏装置提供的精丙烯为原料，设计年运行时间8000小时，加工能力为年产本色聚丙烯粒料20万吨，于2009 年7月投产。自开工以来，经常出现因丙烯洗涤塔运行不稳定而造成装置生产波动。特别是近两年，聚丙烯装置在运行时发生了丙烯洗涤塔T301长期液位偏高甚至满塔的情况，T301 液位偏高使洗涤塔洗涤效果变差，影响装置长周期运行，而且有一定的安全隐患。

本文结合本厂聚丙烯装置丙烯洗涤塔系统出现的一系列问题，分析了丙烯洗涤塔液位偏高的原因，并结合实际提出了一些改善措施。

1 丙烯洗涤塔液位偏高原因分析

1.1 丙烯洗涤塔回流丙烯流量

20万吨/年聚丙烯装置丙烯洗涤塔T301设计回流丙烯流量为固定值：8t/h，但由于洗涤塔塔底再沸器E303 在使用一段时间后，壳程出现结垢，传热效率变低，不能使T301塔底液相丙烯完全汽化，此时若回流丙烯流量高会进一步影响塔的传质效果，导致塔内物料分离不充分。若丙烯回流低，则不能彻底将T301 中丙烯携带的聚丙烯粉料洗涤下来。未被洗涤的聚丙烯粉料进入到丙烯冷凝器E301中，易堵塞E301换热管，严重影响E301换热效果。

1.2 丙烯洗涤塔压力

20 万吨/年聚丙烯装置丙烯洗涤塔T301 设计操作温度为45℃，该温度下丙烯的平衡蒸汽压为1.80MPa。在此压力下，纯丙烯刚好达汽液平衡。T301 的操作压力与塔的分离效果有密切的关系，因为在T301底部的丙烯中，含有大量的细粉，因为丙烯气中所夹带的聚丙烯粉末内的催化剂仍有活性，会继续发生聚合反应，如果流动不畅或流速缓慢会逐渐挂壁，造成堵塞[2]。

1.3 丙烯洗涤塔塔底再沸器E303加热介质不合理

丙烯洗涤塔塔底再沸器E303加热介质水不干净，易结垢。原设计中，E303

是利用汽蒸洗涤塔T501的工艺水作为热源的。T501中的工艺水温度较高，为98℃左右，有较高的热焓，而且其中含有少量聚丙烯粉末、轻质油等。特别是在流速慢的情况下，粉末和油结合后，黏性增加，比较容易粘在换热器的管壁上。另外，由于水温较高，水中含有的Ca2+、Mg2+等离子的盐类物质容易分解、结垢，粘在管壁上，进而造成管壁不光滑，从而加速了粉末的聚集速度。运行一段时间后，管壁上就会积上一层污垢，严重影响换热器E303的换热效果，更有甚者，会将管线及E303壳程彻底堵死，造成装置停车事件。

1.4 丙烯洗涤塔T301进料中细粉过多

如果在聚合反应单元生成了大量的细粉状聚丙烯。虽然经过了闪蒸罐的分离器A301 进行分离，有比原设计量多的聚丙烯细粉随气相丙烯进入丙烯洗涤塔T301中，这部分聚丙烯细粉仍然具有一定的反应活性，随着运行时间的延长，聚合物细粉料将聚合成部分粘料，堵塞换热器和管道，T301 的洗涤效果就会变差，反应单元产生细粉的多少在一定程度上可以用聚丙烯装置干燥洗涤塔T502洗出的细粉重量来量化。聚丙烯细粉越少，T301 液位越低，其洗涤效果越好。

1.5 丙烯洗涤塔T301底部出料不畅

丙烯洗涤塔T301底部出料介质为聚丙烯浆料（聚丙烯粉料和丙烯混合物），需每小时人为将底部出料阀FV326 手动开大进行活动，如果出料阀FV326 活动不及时，则易造成丙烯洗涤塔T301出料不畅，进而造成底部再沸器E303堵塞，塔底浆料无法排出，T301液位上涨无法控制。

2 丙烯洗涤塔液位偏高改善措施

2.1 适当降低回流丙烯流量

洗涤塔塔底再沸器E303在运行一段时间后，因为传热效率降低，使得E303的热负荷过低，即使在设计工况下，也不能使塔底液相丙烯充分汽化，影响了塔的传质效果，这时可以适当将回流丙烯流量降低0.5～1.5t/h，以确保T301 内的液相丙烯尽量被汽化。在E303传热效果良好的情况下，可以保持丙烯回流量不低于8t/h，以保证将进入T301中丙烯携带的聚丙烯粉料彻底洗涤下来。

2.2 调整丙烯洗涤塔操作压力

丙烯洗涤塔T-301操作压力的调整应当依据回收丙烯负荷和丙烯回流量的大小来调整。丙烯洗涤塔T301的操作压力越高，塔板压降越大，塔的气速増大，则塔的分离效果就会变差。

2.3 改变E303加热介质

用蒸汽凝结水替代E303 加热介质的工艺水，低压凝结水温度在95℃左右，与E303 工艺水温相近，且水质比工艺水好，不易结垢，可以使得E303 换热效果好，使用周期长，保证T301平稳运行。

2.4 优化预聚合效果，减少细粉产生

由于本装置采用双环管本体聚合工艺，丙烯单体首先要在预聚反应器R200 内进行预聚合，预聚合的目的是使主催化剂表面形成一层保护膜，避免催化剂在反应器R201、R202中剧烈反应而破碎，产生大量细粉，因此，适当调整预聚合反应温度，保证预聚合的效果对细粉的产生起到至关重要的作用[3]，进而减少进入丙烯洗涤塔细粉数量。

2.5 丙烯洗涤塔T301底出料改为脉冲控制

聚丙烯装置丙烯洗涤塔T301底部出料阀FV326，现为手动控制，开度33%左右，丙烯洗涤塔T301 液位为80%左右，需每小时人为将底部出料阀FV326手动开大至50%，停留5秒左右，再人为将底部出料阀FV326 关小至33%左右。此项工作重复度高，特别是在开停工期间，几乎每过5 至10 分钟就要进行一次，浪费了内操职工的大量精力，而且容易遗忘。将聚丙烯装置丙烯洗涤塔T301底部出料阀FV326由手动控制改为自动脉冲控制，设置四个变量。如表1：

表1 聚丙烯装置丙烯洗涤塔T301底部出料阀FV326相关变量

启动步骤和运行程序为：

（1）内操在设置好上述四个变量，然后启动脉冲控制（目前FV326开度为33%）；

（2）开始计时，1200秒之后，FV326自动开大至50%；

（3）运行5秒之后，FV326自动关小至33%；

（4）自动重复进行步骤（2）（3）。

此程序实行之后将在很大程度上减少装置因丙烯洗涤塔T301底部出料不畅造成的丙烯洗涤塔液位偏高现象，也将大幅度的减少内操职工的劳动量。

3 结语

综合以上分析，影响丙烯洗涤塔液位偏高的原因在于丙烯洗涤塔回流丙烯流量，丙烯洗涤塔压力，塔底再沸器E303的加热介质，进料中的细粉含量，丙烯洗涤塔底部出料是否通畅五个方面。通过适当降低回流丙烯流量，调整丙烯洗涤塔操作压力，改变E303 加热介质，优化预聚合效果，丙烯洗涤塔T301底出料改为脉冲控制，降低了丙烯洗涤塔液位，为装置的长周期运行打下了坚实的基础。