張海龍

【摘要】由于我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國的石油化工產(chǎn)業(yè)也得到了迅猛的發(fā)展。通常我們可以認(rèn)為一個國家化工產(chǎn)業(yè)的水平代表了這個國家的綜合實力，所以我們國家要想和世界上的其他國家競爭綜合實力，就必須大力發(fā)展我國的化工實力。而在我國的化工生產(chǎn)中，聚丙烯的生產(chǎn)又是占據(jù)著非常重要的地位。本文要探討的內(nèi)容是在75kg/h 聚丙烯中試裝置的丙烯回收系統(tǒng)的節(jié)能改造問題。在對丙烯回收系統(tǒng)節(jié)能改造后，一方面提升了設(shè)備的操作便捷性，另一方面還大幅降低了丙烯的損失量。本文首先介紹了聚丙烯中試裝置及其工藝流程，然后對目前存在的問題及其原因進(jìn)行了闡述，最后提出了具體的節(jié)能改造方案。

【關(guān)鍵詞】聚丙烯；丙烯回收；脫輕組分精餾塔；換熱器

一、聚丙烯中試裝置及其工藝流程簡介

（一）聚丙烯中試裝置介紹

75kg/h 聚丙烯中試裝置是我國在借鑒外國工藝的基礎(chǔ)上建立的新型共聚物反應(yīng)裝置，該裝置的組成部分比較復(fù)雜，其主要可以分為進(jìn)料部分、催化劑配置部分、聚合反應(yīng)部分以及單體分離部分、回收部分、水循環(huán)部分等部分。除此之外，在中試裝置的外圍部分還有原料供應(yīng)系統(tǒng)和擠壓造粒設(shè)備等。我國設(shè)計的聚丙烯中試裝置其功能也比較豐富，不但能夠?qū)崿F(xiàn)雙環(huán)管反應(yīng)串聯(lián)功能，還可以實現(xiàn)雙環(huán)管反應(yīng)器與氣相反應(yīng)器的串聯(lián)功能。

（二）聚丙烯中試裝置工藝流程

通過上面的介紹，我們可以知道我國設(shè)計的聚丙烯中試裝置可以實現(xiàn)雙環(huán)管反應(yīng)器與氣相反應(yīng)器的串聯(lián)功能，而聚丙烯中試裝置的工藝流程也基本上就是按照這個步驟進(jìn)行的。首先，我們需要用原料儲存罐將丙烯單體運送到預(yù)聚反應(yīng)器中，然后在依次輸入到第一環(huán)管反應(yīng)器和第二環(huán)管反應(yīng)器中。再經(jīng)過上面的反應(yīng)器后，最后需要將反應(yīng)后的產(chǎn)物輸送到氣相反應(yīng)器中進(jìn)一步反應(yīng)。在這個工藝流程中，需要用礦物油配置的催化劑通過特殊的通道加入到主反應(yīng)器中，同時在反應(yīng)過程中還需要加入一些氫氣來調(diào)節(jié)最終產(chǎn)物的相對分子質(zhì)量。

要使預(yù)聚反應(yīng)正常進(jìn)行，需要一定的外部條件支撐，具體條件反應(yīng)時的溫度得保持在10-20攝氏度，反應(yīng)時的壓力應(yīng)維持在4.5兆帕左右，還有反應(yīng)原料的駐留時間至少為7分鐘。在具體進(jìn)行試驗時，我們需要將預(yù)聚反應(yīng)完成后的催化劑和丙烯輸送到環(huán)管反應(yīng)器中，其目的是將中間物質(zhì)進(jìn)行最后的液相本體聚合反應(yīng)。在這個反應(yīng)進(jìn)行時，我們需要將其反應(yīng)溫度控制在70攝氏度左右，壓力3.5兆帕左右。

在經(jīng)過上面的步驟后，我們還需要將從氣相反應(yīng)器中反應(yīng)出來的聚合物重新輸送到聚合物分離罐，在這里的目的是為了聚丙烯進(jìn)行更充分的脫氣。在經(jīng)過此步驟后，還需要對聚丙烯進(jìn)行進(jìn)一步的干燥，只有經(jīng)過以上流程后，才能形成最終的產(chǎn)品聚丙烯。而在此工藝流程中，在高壓蒸罐中必然會殘留一些沒有反應(yīng)的丙烯單體，因此我們需要將這些丙烯給分離出來，然后再將其裝回原料儲罐循環(huán)使用。

二、存在的問題及原因分析

在實驗過程中，我們發(fā)現(xiàn)丙烯回收系統(tǒng)中分餾塔的溫度基本維持在一個恒定的溫度——10℃，這說明在丙烯回收系統(tǒng)中的冷凍系統(tǒng)沒有出現(xiàn)問題。經(jīng)過多次實驗分析后，我們發(fā)現(xiàn)造成丙烯回收系統(tǒng)在初期運行時排放不凝氣體多的原因在于系統(tǒng)中塔頂?shù)膿Q熱器換熱面積不能達(dá)到要求，正是這個原因?qū)е麓罅康谋]有辦法正常冷凝，所以在原來只能排放到火力系統(tǒng)中進(jìn)行燃燒。

除此之外，我們還進(jìn)行了聚丙烯催化劑評價試驗，在這個試驗中，我們可以發(fā)現(xiàn)中試裝置原料物質(zhì)的耗損情況。我們在這個試驗中發(fā)現(xiàn)隨著試驗時間的增加，丙烯的損耗率越來越嚴(yán)重。所以為了減低整個系統(tǒng)的運行成本，我們就應(yīng)該對丙烯回收系統(tǒng)中的換熱系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑臁?/p>

三、丙烯回收系統(tǒng)的節(jié)能改造

（一）改造措施

1.在目前的丙烯回收系統(tǒng)中換熱器的下方增加一段換熱器。在加裝這一段換熱器后，便會使得原先的冷卻系統(tǒng)的效率得到了提高。具體來講，冷卻系統(tǒng)中冷卻水的入水和出水流程都會發(fā)生發(fā)生一定的變化：在新增一段換熱器后，冷卻水就會從加裝的換熱器的入水口流入，再從加裝的換熱器的出水口流出，然后接著流入原來換熱器的入水口流入，最后從原來換熱器頂部的出水口流出，這樣就會增加冷卻水的流動距離，進(jìn)而增強(qiáng)冷卻效率。

2.在對聚丙烯中試裝置丙烯回收系統(tǒng)節(jié)能改造之前，我們把冷卻系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)閥安裝在冷卻水的入水口處，而在改造之后自動調(diào)節(jié)閥就會安裝在冷卻水的回收處。這樣做的目的是原先通過控制冷卻水的進(jìn)水來控制整個冷卻系統(tǒng)的流水量，而在改造后是通過控制冷卻水的回收量來控制整個冷卻系統(tǒng)的流水量。其實在改造過程中，我們可以對冷卻水自動調(diào)節(jié)閥不進(jìn)行變動，然而這就需要通過附加管線將原先換熱器的冷卻水出口和自動調(diào)節(jié)閥連接，而實際的管線安裝需要結(jié)合實際情況靈活調(diào)整。

3.聚丙烯中試裝置丙烯回收系統(tǒng)中冷卻系統(tǒng)的溫度測量器應(yīng)安裝在原先換熱器的頂層，并且在新安裝的換熱器的溫度測量器安裝的位置也應(yīng)該盡量高些，同時兩者之間需要通過線路連接起來。

（二）改造效果

我們在對丙烯回收系統(tǒng)改造之前，其中冷卻系統(tǒng)中換熱器的面積大概為7平方米，而在改造之后換熱器的面積基本上翻了一番。在改造之后，回收系統(tǒng)中冷凝氣體的冷卻效率得到了明顯改善，不凝氣體的排放量得到了大幅降低，同時不凝氣體中丙烯的含量也得到了極大程度的降低，大概從原先的46%降到了4%。我們在對換熱系統(tǒng)改造的同時，也對中試裝置中的其他關(guān)鍵設(shè)備也進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，這就在整體上對整個聚丙烯中試裝置的工藝水平得到了提升。同時，在對丙烯回收系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造后，根據(jù)催化劑評級實驗也表明在節(jié)能改造后丙烯的損失量也得到了大幅降低。

四、結(jié)束語

在我國的中國石油石化公司中，聚丙烯中試裝置非常重要，但是在其正常運行過程中我們必須對丙烯原料進(jìn)行回收。在經(jīng)過對聚丙烯中試裝置丙烯回收系統(tǒng)節(jié)能改造后，我們把原先冷卻系統(tǒng)中的換熱器的面積進(jìn)行了加倍，這就加強(qiáng)了不凝氣體的冷卻能力，進(jìn)而改善了原先丙烯損失嚴(yán)重的現(xiàn)象，同時也降低了整個過程中原料和能量的損耗。希望本文所述方法對聚丙烯中試裝置丙烯回收系統(tǒng)的成功改造希望對今后的改進(jìn)工作提供一些經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)：

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