(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
FIC203进料量t/h | |||
27 | 27.5 | 27.8 | |
主催化剂单耗g/Kg | 0.0279 | 0.0280 | 0.0282 |
TEAL单耗g/Kg | 0.0254 | 0.0254 | 0.0255 |
给电子体单耗g/Kg | 0.019 | 0.019 | 0.020 |
灰分% | 0.0198 | 0.0198 | 0.0198 |
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。
(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.