趙占陸 吳勇

摘要：通過分析聚丙烯裝置D502加熱系統(tǒng)原理，在充分考慮節(jié)能降耗、優(yōu)化工藝等因素的前提下，對該系統(tǒng)換熱器E503進(jìn)行改造。并且在改造后取得了比較明顯的效果。

關(guān)鍵詞：聚丙烯 節(jié)能降耗 切排放 換熱器E503

1 前言：

聚丙烯（PP）是由丙烯經(jīng)聚合反應(yīng)生成一種合成樹脂，是五大類通用塑料之一，其發(fā)展速度自其工業(yè)化生產(chǎn)以來一直居于各種塑料之首應(yīng)用范圍很廣。華北石化公司10萬噸/年聚丙烯裝置采用BASELL公司先進(jìn)的Spheripol II 工藝技術(shù)，采用國產(chǎn)CS-2-B高效催化劑，具有不需脫灰和無規(guī)物，流程短、產(chǎn)品新等特點。該裝置可生產(chǎn)均聚物、無規(guī)共聚物和三元共聚物，用于注塑、熱成型、BOPP膜和纖維等制品，產(chǎn)品性能優(yōu)異。

聚丙烯裝置包括丙烯預(yù)精制、水電解制氫、催化劑制備計量、本體聚合、聚合物脫氣和丙烯回收、聚合物汽蒸干燥、聚合物氮氣干燥、擠壓造粒、成品包裝碼垛等單元。在經(jīng)過一系列工藝反應(yīng)流程后，華北石化公司聚丙烯樹脂以25kg/袋的袋裝形式出廠。

2 生產(chǎn)中干燥系統(tǒng)主要出現(xiàn)的問題

2.1干燥器D502系統(tǒng)簡單工藝流程

當(dāng)聚丙烯粉料經(jīng)過蒸汽干燥器后，底部聚丙烯由料位控制在重力的作用下流入流化床式干燥器D502，此時通過氮氣加熱器E503加熱的熱氮氣在干燥器D502中與聚丙烯粉料進(jìn)行逆向接觸，加熱聚丙烯粉料。聚丙烯粉料中的殘余的水分隨干燥器D502中氮氣一起離開干燥器，之后氮氣進(jìn)到干燥器洗滌塔（T502）。在干燥器洗滌塔（T502）中，氮氣從洗滌塔底部進(jìn)入，氣流向上走，與冷卻水接觸，將氮氣中的水分冷凝下來，同時也將氮氣夾帶的粉末洗下來。氮氣再由T502頂經(jīng)除沫器進(jìn)入氣體鼓風(fēng)機C502，通過C502加壓后進(jìn)入氮氣加熱器E503將氮氣從40℃加熱到120℃。熱氮氣再到干燥器以帶走聚合物中的水份，然后循環(huán)。

通過分析聚丙烯粉料的最終干燥效果不僅僅取決于它在干燥器D502的平均停留時間，即干燥時間；還取決于另外一個控制因素也就是干燥器的溫度。而影響這一因素的原因完全取決于氮氣的流量和溫度。氮氣的流量是靠鼓風(fēng)機C502A/B/C循環(huán)完成，溫度是由氮氣加熱器E503控制。工藝中要求以最低干燥溫度點來作為干燥氣的溫度，在裝置中是在溫度測點TI5304測定后，干燥氣溫度值反饋到DCS中與設(shè)定值進(jìn)行比較，而后輸出信號調(diào)節(jié)氮氣加熱器E503的蒸汽加入閥TV5304，通過低壓蒸汽的加入量來調(diào)節(jié)換熱器E503熱負(fù)荷，從而達(dá)到干燥器的溫度。

2.2生產(chǎn)時存在的問題

由于聚丙烯裝置自6萬噸/年擴建改造成10萬噸/年后，干燥器加熱系統(tǒng)中換熱器E503未進(jìn)行改造，造成給氮氣加熱的能力達(dá)不到工藝要求，干燥效果變差，同時影響下游生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量。因此裝置需要定期切排放來清理換熱器E503以保證加熱效果。切排放造成了丙烯單耗過大，產(chǎn)生大量廢料，影響裝置正常平穩(wěn)生產(chǎn)。

在線清理對施工作業(yè)的施工用時有嚴(yán)格要求。如不能按時完成，還會造成裝置停工、爆聚等不可挽回的損失。

2.3換熱器E503出現(xiàn)問題的原因

聚丙烯裝置換熱器E503為一翅片管式換熱器，低壓蒸汽走管程，氮氣走殼程。由于擴容后，干燥器D502頂部出口旋風(fēng)分離器效果不佳，加上生產(chǎn)聚丙烯時產(chǎn)生細(xì)粉過多使得氮氣中夾帶部分細(xì)粉。當(dāng)夾帶著細(xì)粉的氮氣經(jīng)過換熱器E503殼程時，細(xì)粉難免附著在換熱器的翅片管上。隨著細(xì)粉的積聚使得換熱器加熱效果變差，即便加熱蒸汽給到最大量時，也不能維持正常生產(chǎn)溫度。造成干燥熱氮溫度過低從而影響干燥效果，此時裝置必須切排放，在線清理換熱器E503。

3換熱器E503改造方案

3.1 改造目的

1.通過改造，使得D502加熱系統(tǒng)換熱器E503加熱能力符合生產(chǎn)需求，避免生產(chǎn)過程中的不必要的切排放操作，降低裝置丙烯單耗，提高裝置長周期運行的能力。

2.改造后避免在線清理E503，這樣就同時避免了包含燙傷、氮氣窒息、粉塵閃爆等危險因素較高的作業(yè)。

3.2改造內(nèi)容

在充分考慮裝置結(jié)構(gòu)布局，節(jié)能降耗的要求下對換熱器E503進(jìn)行了以下改造：

增加一臺備用換熱器E503B，以達(dá)到氮氣加熱器擁有一開一備的能力。增加相應(yīng)的閥門、蒸汽和凝結(jié)水流程，可以單獨隔離兩臺換熱器中的任何一臺，對換熱器隔離后進(jìn)行拆清，避免聚丙烯裝置切排放。在冬季外界環(huán)境溫度較低時，可以兩臺換熱器并聯(lián)操作，提高干燥氮氣加熱后的溫度，確保聚丙烯粉料干燥效果。

3.3改造工藝流程圖

結(jié)合以上分析，充分考慮安全生產(chǎn)、節(jié)能降耗、現(xiàn)場可操作性的需求，做出工藝流程設(shè)計如圖（圖1）。

根據(jù)設(shè)計，實施了改造，聚丙烯D502加熱系統(tǒng)實現(xiàn)：

1.加熱氮氣溫度得到提高和穩(wěn)定，完全滿足D502干燥工藝條件的需要；

2.換熱器E503實現(xiàn)一開一備，避免了清理作業(yè)時的損失和停工風(fēng)險。

4 改造后的效果

通過改造取得了明顯的效果：

1、減少清理次數(shù)：

改造后由原來每年需要清理14次減少到每年清理8次，明顯減少。

2、保證E503正常使用：

目前改造后的E503已完全避免在線清理的情況，從而不產(chǎn)生廢料、降低裝置單耗、節(jié)能減排。同時避免了在線清理可能造成停工、爆聚的不利因素。

完全隔離E503后再進(jìn)行清理作業(yè)能避免包含燙傷、氮氣窒息、粉塵閃爆等危險因素較高的作業(yè)。

5 改造后的經(jīng)濟(jì)效益

該項目成功實施，不僅僅使得聚丙烯裝置生產(chǎn)工藝得到有效優(yōu)化，降低勞動程度，而且直接地減少了經(jīng)濟(jì)損失：

裝置未改造之前切排放清理達(dá)到14次/年。每次清理所產(chǎn)生排放料約27噸，損失無法回收的低壓丙烯約5噸。合格粉料約8000元/噸，排放料3000元/噸，丙烯4400元/噸。由此計算：

合格粉料=8000*27*14=302.4萬元

排放料=3000*27*14=113.4萬元

損失丙烯=4400*5*14=30.8萬元

噸袋花費=30*200*14=8.4萬元

每年減少的直接經(jīng)濟(jì)損失=合格粉料+損失丙烯+噸袋花費-排放料=228.2萬元。

6 結(jié)論

通過充分分析聚丙烯裝置干燥器D502干燥系統(tǒng)生產(chǎn)要求，考慮工藝優(yōu)化效果，完成了聚丙烯干燥器D502干燥系統(tǒng)工藝優(yōu)化及其意見；并在裝置檢修時完成了改造，取得了優(yōu)異的效果。滿足了裝置長周期平穩(wěn)生產(chǎn)，節(jié)能降耗。

7 文獻(xiàn)

1.華北石化聚丙烯操作規(guī)程

2.HB14002中國石油華北石化公司E503技改項目