关于聚丙烯装置大负荷生产几点问题的探讨

关于聚丙烯装置大负荷生产几点问题的探讨

辛亮

（大庆石化公司化工三厂聚丙烯车间 黑龙江 大庆 163000）

摘要：通过标定聚丙烯装置在大负荷生产情况下的运行参数，以及装置的能耗、物耗和工艺、设备等各方面条件能否满足实际生产需求，找出装置大负荷运行下的瓶颈问题，为下一步聚丙烯装置扩能改造打下基础。

关键词：聚丙烯；大负荷；瓶颈

1 聚丙烯装置简介

聚丙烯装置设计生产能力为10万t/a。聚合系统设计负荷14t/h，FIC203进料27t/h，切粒机负荷13~18t/h。

2聚丙烯装置提高生产负荷的必要性

聚丙烯装置设计能力为年产10万吨聚丙烯树脂，无论是从市场环境还是从装置提质增效情况看，提高生产负荷都是非常必要的：

(1）聚丙烯装置产能小，产品单一，市场竞争力小。在原料丙烯供应充足的前提下，提高其生产负荷，有利于增加经济效益。

(2)有利于降低聚丙烯产品的能耗。负荷为13.75~14t/h时物耗为1004~1012千克/吨，综合能耗为120~129千克标油/吨PP；负荷为14~14.7t/h时物耗为1004~1012千克/吨，综合能耗为118~126千克标油/吨PP；这对降低产品成本，提高经济效益起很大作用。

(3)由于聚丙烯装置改扩建投资过大，并不适合聚丙烯装置目前的实际情况。因此，为适应日益严峻的市场环境，只有在装置现有基础上通过各种方法挖掘潜力提高产能。我们对聚丙烯装置进行大负荷实验，以考证装置各工段机、电、仪、的最大负载能力，优化大负荷生产时操作方法和操作参数，探索大负荷生产对产品质量的影响，找出装置的瓶颈问题。

3聚丙烯装置各工段大负荷生产实验分析

3.1环管氢气浓度及环管撤热能力分析

在生产T30S牌号时，负荷提至106%时，环管氢气浓度为618PPm,FC201阀门开度为19%，能满足此负荷下装置生产要求。负荷提至106%时，TV242开度为35~45%，还有进一步开大的余地，所以环管的反应温度可以控制。氢气系统，E202换热器均能满足106%负荷生产。

3.2大负荷下环管出料情况

环管丙烯进料FIC203提至27.8t/h以上时，环管压力PC241为3.47MPa左右，无明显上升趋势。环管出料阀LV231开度55~65%，环管压力和出料情况如图1所示：

图1

可见负荷提至106%时环管反应压力正常，出料正常。

3.3大负荷下催化剂的单耗及产品质量

逐步提高装置生产负荷后，物料在环管反应器的平均停留时间会缩短，增加了催化剂的单耗。因此，为了降低催化剂的单耗，保证P201轴功率在工艺卡片范围内，可以提高环管反应器物料密度来平衡催化剂单耗。当提高环管密度后，轴流泵P201的轴功率有所增加；同时随着FIC203进料的增加，给电子体，三乙基铝的用量也会有所增加。产品的灰分小于0.03%见表2。

表2

3.4丙烯进料泵能力标定

丙烯原料泵P301属于高速离心泵，出口流量大部分进入反应系统，还有部分回流到原料罐D302,用于维持D302系统平衡。当负荷提到106%时，P301泵回流阀FV331开度4.4%，还有操作空间。但是当FIC004进料达到14.8t/h时，P301泵电流达到180A，达到额定值的93%，为了保护设备安全，FIC004进料负荷控制在15t/h以下，无法在继续提量。

3.5闪蒸、汽蒸、干燥系统能力

由图3 可以看出，在生产T30S时，在生产负荷为 14.8 t/h 时，D301、F301、D501、D502 的出料阀开度均有调节余地，由此可见这些设备完全能够满足大负荷生产需要；大负荷生产期间产品挥发分为0.022% 符合生产指标，说明D501 汽蒸能力能够满足大负荷生产需要；为此在保证 D502 粉料干燥温度 TI532在 68 ℃以上，干燥氮气流量 FI531 的值由正常时的 4300 kg/h 提高到 4500 kg/h，造粒工段未出现树脂颗粒发白，雾度增加，挤压机筒体因粉料带水严重出现“放炮”现象，甚至停车。由于催化剂在环管反应器停留时间短，聚合效果差，产生细粉稍多，导致T502 细粉析出量由原来的每天 4~6袋，增加到8~10袋左右；压缩机 PK301 在高负荷运行情况下，通过关小小闪线的流量，气相丙烯流量 FI311 在3500-3600 kg/h，回流阀 PV341B 基本处于关的状态，F301 压力稳定在 0.06-0.075 MPa， PV311没有出现开度未向火炬系统排放。

图3

3.6原料丙烯的精制

聚丙烯装置使用裂解丙烯，纯度达到99.6%，含水量在10PPm左右。提高生产负荷后，由于进料量的增加，改变了精制塔的操作参数，容易出现原料丙烯含水超标造成催化剂活性降低现象。因此，在生产时注意监控原料的变化状况。

4. 结论

（1）在生产低熔体流动速率产品时，装置可满足106%负荷的生产。

（2）影响聚丙烯装置大负荷生产的瓶颈主要是丙烯原料泵能力不够。

（3）装置大负荷生产会导致主催化剂、给电子体、三乙基铝的单耗增加。

（4）原料精制系统随着丙烯进料量的增加，会缩短固定床的再生周期，增加再生频率，导致氮气、电力、丙烯的损耗。

参考文献：
[1] 洪定一 .聚丙烯原理、工艺与技术[M]. 二版 . 北京：中国石化出版社，2011:467-468.