張寶利天津石化分公司聚醚部張寶利,1984,男,精細(xì)化工,工程師,漢族。
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單體回收系統(tǒng)在POP裝置的應(yīng)用與探討
張寶利
天津石化分公司聚醚部
張寶利,1984,男,精細(xì)化工,工程師,漢族。
本文針對(duì)POP產(chǎn)品收率低,未參加反應(yīng)的單體無(wú)法回收的問(wèn)題,提收裝置,回收單體,提升產(chǎn)品收率的觀點(diǎn),在聚醚行業(yè)起到重要作用。
如付諸現(xiàn)實(shí)將產(chǎn)生160萬(wàn)元經(jīng)濟(jì)效益。
點(diǎn)評(píng)人:張貴海、天津石化聚醚部生產(chǎn)技術(shù)科主任,工程師。
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評(píng)估值200萬(wàn)
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行業(yè)曲線
industry
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本文介紹了目前聚合物多元醇(簡(jiǎn)稱(chēng)POP)裝置的工藝流程與現(xiàn)狀,提出了改造措施,探討了單體回收系統(tǒng)在POP裝置的應(yīng)用以及未來(lái)完善優(yōu)化發(fā)展方向。
聚合物多元醇(簡(jiǎn)稱(chēng)POP)是聚氨酯合成材料的最重要的原料之一。POP合成的聚氨酯材料在汽車(chē)行業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,近年來(lái)隨著人們對(duì)環(huán)保健康意識(shí)的逐漸增強(qiáng),國(guó)家對(duì)化工企業(yè)廢氣的排放指標(biāo)更為嚴(yán)格。單體丙烯腈(簡(jiǎn)稱(chēng)AN)、苯乙烯(簡(jiǎn)稱(chēng)SM)是聚合物多元醇產(chǎn)品中最重要的環(huán)保指標(biāo),由于POP裝置生產(chǎn)工藝已經(jīng)相對(duì)成熟,AN和SM的轉(zhuǎn)化率為96%左右,未反應(yīng)的AN和SM作為廢氣處理后達(dá)標(biāo)排放。為了減排增效,提升清潔生產(chǎn)管理水平,對(duì)POP裝置進(jìn)行了改造,增加了單體回收系統(tǒng),回收了大量單體,取得了良好效果。
天津石化聚合物多元醇生產(chǎn)裝置以SM、AN及基礎(chǔ)聚醚(PPG)為主要原料,通過(guò)添加分散劑、引發(fā)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑等,采用半連續(xù)化生產(chǎn)工藝進(jìn)行生產(chǎn),經(jīng)混料、反應(yīng),從反應(yīng)釜出來(lái)含高單體POP產(chǎn)品,經(jīng)真空蒸發(fā)器,將單體(AN、SM)從物料中脫離出來(lái),進(jìn)入真空冷卻系統(tǒng)進(jìn)行捕集,捕集到的單體存放在單體收集罐中,最后進(jìn)行回收利用。
流程圖見(jiàn)圖1。
聚醚部擁有三套POP生產(chǎn)裝置,包括POPA、POPB、POPC三個(gè)系列,POPA產(chǎn)能1萬(wàn)t/a,POPB 和POPC產(chǎn)能均為2萬(wàn)t/a,三套系列產(chǎn)能5萬(wàn)t/a。AN和SM的含量占30%左右,年消耗量15000t,目前參加反應(yīng)的AN和SM轉(zhuǎn)化率為96%,仍有4%左右未參加反應(yīng)AN 和SM被作為廢氣處理后排放,相當(dāng)于600t/aAN和SM被排放,經(jīng)濟(jì)損失600萬(wàn)元。
由于聚合物多元醇(簡(jiǎn)稱(chēng)POP)的生產(chǎn)工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟,目前很難從反應(yīng)階段提高AN和SM的轉(zhuǎn)化率,仍有4%左右的AN和SM未參加反應(yīng),直接被作為廢棄處理后達(dá)標(biāo)排放。
由于AN和SM都是有毒有害的化學(xué)品,國(guó)家有著嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn),未反應(yīng)的AN和SM處理起來(lái)相當(dāng)困難,處理不好直接影響空氣環(huán)境質(zhì)量。
處理未反應(yīng)的AN和SM,增加了處理成本,間接導(dǎo)致POP聚醚成品成本上升,降低了聚醚市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
綜上三個(gè)理由:必須對(duì)POP后處理裝置進(jìn)行改造優(yōu)化,通過(guò)回收未反應(yīng)的AN和SM,降低排放處理量,降低處理成本,改善空氣質(zhì)量。
2010年,聚醚部首先對(duì)POPC后處理裝置進(jìn)行了優(yōu)化改造,增加了單體回收系統(tǒng)。單體回收系統(tǒng)由捕集器、冷凝器、單體收集器等組成。大量AN和SM在捕集器中遇冷被冷卻下來(lái),少量的AN和SM通過(guò)冷凝器繼續(xù)冷卻收集,不能冷卻的最終進(jìn)入廢氣洗滌塔處理后達(dá)標(biāo)排放,收集的單體通過(guò)加工生產(chǎn)POP產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)再利用創(chuàng)效益。2010年回收單體100t。鑒于POPC裝置改造后取得的良好效果,2011-2012年聚醚部對(duì)POPA和POPB裝置也進(jìn)行了相應(yīng)改造,回收單體效果良好。
圖1
POP單體回收系統(tǒng)流程簡(jiǎn)圖(見(jiàn)圖2)
圖2 POP單體回收系統(tǒng)流程簡(jiǎn)圖
圖3 單體回收總量
改造前單體未回收,2012年三套POP裝置改造完成后,累計(jì)回收單體160噸,創(chuàng)效160萬(wàn)元。
改造后單體具體回收量見(jiàn)表1和圖3。
表1 POP三套裝置回收單體統(tǒng)計(jì)表(普通制冷氟機(jī)組)
目前POP單體回收系統(tǒng)采用普通制冷氟機(jī)組效果分析
聚醚部三套POP單體回收系統(tǒng)均采用普冷氟機(jī)組,鹽水溫度在-5℃左右,由表2和表3可見(jiàn),在鹽水溫度-5℃條件下,AN仍有20個(gè)毫米汞柱的蒸汽壓,SM蒸汽壓為0,毫米汞柱數(shù)值越大,說(shuō)明未回收的AN和SM越多,在鹽水溫度-5℃條件下,SM基本被全部回收,AN仍有回收的余地。通過(guò)表4回收單體中AN和SM含量比例實(shí)際檢測(cè)表可見(jiàn),AN和SM實(shí)際檢測(cè)所占比例:9%:91%,進(jìn)一步驗(yàn)證了SM基本全部被回收,AN仍有回收的余地的結(jié)論。
表2 丙烯腈在不同溫度下的蒸汽壓力
表4 回收單體中AN和SM含量比例檢測(cè)表
影響單體回收的量主要取決于鹽水溫度。2013年聚醚部將對(duì)POP單體回收系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化,正在通過(guò)新上新型冷凍氟機(jī)組,屆時(shí)鹽水溫度達(dá)到-14℃~-19℃,專(zhuān)門(mén)供POP三套裝置的單體回收系統(tǒng),當(dāng)鹽水出水溫度達(dá)到-14℃~-19℃,AN蒸汽壓力很低,大量的AN得到進(jìn)一步回收,新機(jī)組投入使用后,預(yù)計(jì)回收單體量將增加100t/a。
隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷提高,國(guó)家對(duì)化工企業(yè)廢氣的排放指標(biāo)要求不斷提升,化工企業(yè)高度關(guān)注企業(yè)清潔生產(chǎn)工作,單體回收系統(tǒng)的應(yīng)用有利于促進(jìn)我部清潔生產(chǎn)工作的提升。POP單體回收系統(tǒng)應(yīng)用前景廣泛,隨著科技的進(jìn)步單體回收系統(tǒng)工藝需要不斷的實(shí)驗(yàn)、摸索、創(chuàng)新,未來(lái)的POP單體回收系統(tǒng)工藝將更加完善,單體回收效果會(huì)更加明顯,為企業(yè)減排增效做出更大的貢獻(xiàn)。
10.3969/j.issn.101- 8972.2016.12.038