淺析如何降低氣相流化床聚丙烯生產(chǎn)中的能耗

趙海珠 王學(xué)紅(神華包頭煤化工有限責(zé)任公司烯烴中心,內(nèi)蒙古 包頭 014010)

UNIPOL 工藝最早是聯(lián)碳公司和殼牌公司在20 世紀(jì)80 年代中期聯(lián)合開(kāi)發(fā)的一種氣相流化床工藝，是將應(yīng)用在聚乙烯生產(chǎn)中的流化床工藝移植到PP生產(chǎn)中的工藝。該工藝采用高效載體催化劑，經(jīng)三乙基鋁活化后，形成三價(jià)鈦活性中心，引發(fā)丙烯聚合反應(yīng)。該工藝具有簡(jiǎn)單、靈活、經(jīng)濟(jì)和安全等特點(diǎn)，只需要用一臺(tái)沸騰床作為反應(yīng)器就可生產(chǎn)出均聚物和無(wú)規(guī)共聚物產(chǎn)品[1]，可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)操作條件而使產(chǎn)品性能保持均一。

1 原料單耗

1.1 原料中雜質(zhì)的控制

原料中存在的雜質(zhì)，是造成丙烯單耗增加的直接影響因素。由于雜質(zhì)的存在，降低了丙烯純度，這些雜質(zhì)有的是催化劑的毒物如（CO，CO2水等）；有的是惰性組分如丙烷，會(huì)占據(jù)一定的活性中心，降低催化劑的效率；有的是可以和丙烯聚合的烯烴，如乙烯，丁烯等，這些雜質(zhì)的存在影響產(chǎn)品質(zhì)量。所以上游來(lái)的丙烯送到裝置后還需經(jīng)過(guò)丙烯脫氣塔，脫硫床，丙烯干燥床的凈化后才能送去反應(yīng)。

裝置開(kāi)停車也是造成丙烯的浪費(fèi)很關(guān)鍵的因素，每次開(kāi)車建立反應(yīng)的過(guò)程中會(huì)有大量丙烯排向火炬。停車時(shí)倒空物料時(shí)都會(huì)有大量丙烯排火炬，直接帶來(lái)丙烯單耗的增加。同時(shí)造粒開(kāi)車時(shí)也會(huì)產(chǎn)生許多廢料，因此減少事故停車，對(duì)降低丙烯單耗起到很重要作用。

1.2 提高膜回收的效率

正常生產(chǎn)過(guò)程中丙烯單耗的主要來(lái)源為膜回收系統(tǒng)向火炬的排放量。膜回收系統(tǒng)是由一個(gè)過(guò)濾器，一個(gè)氫氣膜，兩個(gè)丙烯膜組成，排向膜回收的氣體主要是經(jīng)自冷換熱器后未冷凝的氣相組成，因此，降低排放量在一定程度上可降低單耗。降低膜回收系統(tǒng)排放丙烯的途徑有：

減少反應(yīng)器向回收系統(tǒng)的排放量，使回收系統(tǒng)處于較低負(fù)荷運(yùn)行，排放到膜回收系統(tǒng)的量越少，丙烯單耗也相應(yīng)越低。

降低自冷換熱器后的溫度，盡可能使排放到回收系統(tǒng)的丙烯全部冷凝，從而使排到膜回收系統(tǒng)的氣體絕大部分為氮?dú)夂蜌錃猓@樣可降低正常生產(chǎn)中丙烯的單耗降低反應(yīng)原料中丙烷含量。當(dāng)上游裝置供應(yīng)的原料中丙烷含量較高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致聚合反應(yīng)器中丙烷濃度會(huì)不斷升高，為了維持反應(yīng)器中丙烷的濃度恒定，需要加大反應(yīng)器向回收系統(tǒng)的排放量，排放增大后，膜回收帶出的丙烯會(huì)增加，單耗也會(huì)相應(yīng)增加。

2 三劑單耗

我裝置多次出現(xiàn)反應(yīng)活性波動(dòng)，究其原因，大多可以歸結(jié)為催化劑毒物影響以及反應(yīng)器床層流化不好。

2.1 毒物問(wèn)題

當(dāng)原料中毒物過(guò)多時(shí)，催化劑會(huì)立即失活，毒物含量的高低直接影響催化劑失活的程度，若毒物過(guò)多可導(dǎo)致催化劑完全失活[2]。為保障生產(chǎn)，緊急的處理方法是增加主催化劑以及三乙基鋁進(jìn)料量，來(lái)維持裝置負(fù)荷穩(wěn)定。

催化劑活性下降時(shí)會(huì)導(dǎo)致催化劑的單耗顯著增加。這樣往往短時(shí)間尚可維持反應(yīng)，但若時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，就會(huì)導(dǎo)致床溫波動(dòng)、流化密度偏離、聚丙烯細(xì)粉增多、粉料堆積密度變化、PDS 裝填效率下降、丙烯分壓、丙烯冷凝量等波動(dòng)，從而導(dǎo)致反應(yīng)器結(jié)片料、塊料等非正常工況。

因此要盡快的找到毒物的來(lái)源，以便有針對(duì)性的解決問(wèn)題。當(dāng)然，最直接的方法是通過(guò)在線色譜分析和便攜式分析儀分析各個(gè)原料中毒物含量。但實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明：UNIPOL 聚丙烯工藝對(duì)SHAC 催化劑對(duì)毒物的敏感性非常高，通常幾ppm即可使催化劑失活，而在線色譜分析雖然分析較準(zhǔn)確，但其數(shù)量有限，有些原料管線上沒(méi)有在線色譜分析儀，而便攜式分析儀精度不夠，很難及時(shí)獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

2.2 三乙基鋁及給電子體加入量

三乙基鋁是四氯化鈦的活化劑，若三乙基鋁加入量不穩(wěn)，則會(huì)使主催化劑還原不充分或被過(guò)度還原，進(jìn)而影響到催化劑產(chǎn)率。當(dāng)原料中雜質(zhì)含量高時(shí)，三乙基鋁的量可適當(dāng)提高，以確保催化劑被充分還原，維持反應(yīng)活性穩(wěn)定。

給電子體是聚丙烯產(chǎn)品等規(guī)度的調(diào)節(jié)劑，若給電子體一旦失去超過(guò)10分鐘，則會(huì)產(chǎn)出低等規(guī)的粘料，容易造成反應(yīng)器流化不好同時(shí)堵塞后續(xù)系統(tǒng)。

3 造粒單元優(yōu)化操作降低能耗

由于聚丙烯裝置大型設(shè)備較多，電能消耗巨大，所以尋找節(jié)約用電途徑，可降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)效益。

3.1 向包裝送料風(fēng)機(jī)的操作，包裝每天包料時(shí)間段為8：30-22：00，所以當(dāng)包裝包料結(jié)束后，可將向包裝送料風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行，待次日送料時(shí)再重新啟動(dòng)，這樣不僅能夠節(jié)約大量電能，同時(shí)也延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。

3.2 擠壓機(jī)切刀的磨損，主要產(chǎn)生在開(kāi)車前磨刀和日常生產(chǎn)的過(guò)程中，首先減少停車次數(shù)，不僅降低了開(kāi)車時(shí)磨刀過(guò)程中切刀磨損，但切刀也有一定的使用壽命，從操作經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，提高操作水平，細(xì)化日常操作，可將國(guó)產(chǎn)切刀使用壽命由3個(gè)月延長(zhǎng)至6個(gè)月。其次細(xì)化切粒機(jī)磨刀標(biāo)準(zhǔn)，控制切粒水酸堿度，同時(shí)細(xì)化不同負(fù)荷切粒機(jī)各參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)提高切刀壽命的方法可行。在今后的生產(chǎn)中，為更好的延長(zhǎng)切刀的使用壽命，嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作，提高操作技術(shù)水平，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，可延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

在生產(chǎn)不同牌號(hào)產(chǎn)品時(shí)通過(guò)對(duì)切粒機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)刀壓力，切粒水pH、溫度，擠壓機(jī)模板溫度等參數(shù)及時(shí)作出相應(yīng)調(diào)整，可延長(zhǎng)了切刀使用壽命。

[1]洪定一.聚丙烯-原理、工藝與技術(shù)[M].北京：中國(guó)石化出版社，2002.

[2]李承烈.催化劑失活[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1989