聚丙烯粉料干燥效果差的原因與措施

鄭志云，李 敏

（中石化武漢分公司， 湖北 武漢 430082）

聚丙烯粉料干燥效果差的原因與措施

鄭志云，李 敏

（中石化武漢分公司， 湖北 武漢 430082）

介紹了環(huán)管法聚丙烯裝置干燥單元的工藝流程和原理。對造成粉料干燥效果差的因素，如洗滌后的氮?dú)鉁囟取⑵艄拗蟹哿系臐窈俊⒏稍锿Ａ魰r間、干燥氮?dú)饬髁亢蜏囟取⒏稍锲鞴收希髁嗽敿?xì)的分析。并針對車間產(chǎn)品干燥中出現(xiàn)過的一些問題，提出了干燥系統(tǒng)優(yōu)良運(yùn)行的操作措施。

聚丙烯粉料；干燥原理；原因探討；操作措施

中石化武漢分公司100 kt/a聚丙烯裝置采用中石化一代環(huán)管法工藝，為液相本體聚合。干燥過程是生產(chǎn)中的一個重要環(huán)節(jié)，能耗大，涉及到的工藝參數(shù)眾多，其目的是除去汽蒸過程帶入的水分。如果干燥效果差使粉料濕含量重，會出現(xiàn)棉花料、氣泡、魚眼等產(chǎn)品質(zhì)量問題，還可能引起擠壓機(jī)筒體壓力波動乃至切拉不規(guī)則[1]。干燥系統(tǒng)優(yōu)良運(yùn)行不僅能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，還能起到節(jié)能降耗的作用，所以對影響干燥效果的因素進(jìn)行探索具有重要的實(shí)際意義。

本文結(jié)合本公司聚丙烯裝置干燥系統(tǒng)出現(xiàn)的一些問題，分析了干燥效果差的原因，并結(jié)合實(shí)際提出了一些操作措施。

1 干燥工藝流程與原理

1.1 工藝流程

干燥工藝流程圖如圖1所示。汽蒸后的粉料在流化床干燥器中與閉路循環(huán)的熱氮?dú)饨佑|除去水分。

1.2 原 理

聚丙烯粉料汽蒸過程中，低壓蒸汽與粉料接觸，吹除粉料中的丙烯和丙烷，并使催化劑失活[2]，同時也使細(xì)粉表面含凝結(jié)水約3%(wt)，干燥的目的就是從聚合物中除去這些水分使含水量降至0.02%(wt)。

圖1 干燥系統(tǒng)流程示意圖Fig.1 Process of drying system

當(dāng) 100～105 ℃的聚合物細(xì)粉通過干燥器的螺旋通道時，約110 ℃熱氮?dú)馐咕酆衔锪鲬B(tài)化，傳質(zhì)和傳熱，并攜帶濕分。干燥中水汽化所需要的大部分熱量由聚合物本身冷卻至 75～80 ℃所釋放的熱量提供，氮?dú)馓峁┑臒崃亢苌賉3,4]。攜帶濕分的氮?dú)庠谙礈焖忻撊ニ趾蜕倭烤酆衔锛?xì)粉，后加熱加壓循環(huán)使用。D502出料濕含量高的判斷：（1）D502底部溫度偏低，如長時間低于 72 ℃，很可能出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量事故；（2）D502底部采樣口的細(xì)粉不干爽，手感潮濕。表1為文中討論涉及到的參數(shù)，后面的討論涉及到這些參數(shù)時均用儀表號。

表1 本文討論中涉及到的關(guān)鍵參數(shù)Table 1 Key parameters involved in the discussion of the paper

2 干燥效果不佳的原因探討

2.1 出T502的干燥氮?dú)鉁囟绕?/p>

一定壓力下，溫度越高，氮?dú)庵兴娘柡驼魵鈮涸酱螅布吹獨(dú)庵兴趾吭礁撸猿?T502的干燥氮?dú)鉁囟仍礁撸蕉啵穸仍酱螅拗屏说獨(dú)庠诟稍镞^程中的除水能力，不利于干燥過程的進(jìn)行，尤其是在裝置負(fù)荷高的情況下，影響更明顯。生產(chǎn)中氮?dú)獬?T502的溫度是一個很重要的控制參數(shù)。影響氮?dú)獬鯰502的溫度的主要原因是T502洗滌效果不好。可能是P502故障、E502循環(huán)冷卻水溫度高或者 E502部分堵塞造成的，生產(chǎn)中要具體分析處理。

2.2 汽蒸罐D(zhuǎn)501粉料濕含量高

粉料在D501中汽蒸的過程使粉料濕含量超出正常的3%的范圍，應(yīng)調(diào)整D501狀態(tài)，且D501中粉料濕含量高的現(xiàn)象為 D501底部粉料溫度低。由干燥的原理可知，D501底部粉料的溫度越高，提供給D502中聚丙烯粉料表面凝結(jié)水汽化的熱量越多，越有利于干燥過程中的傳質(zhì)和傳熱，即有利于干燥過程的進(jìn)行。D501底部溫度必須控制在100℃以上，以防蒸汽凝結(jié)成水。造成D501粉料溫度偏低的原因及措施見表2.通過這些處理措施可調(diào)整D501狀態(tài)，進(jìn)而改變干燥效果。

表2 D501粉料溫度偏低的原因及措施Tab 2 Reasons and measures for low temperature of D501

2.3 粉料的干燥停留時間

在裝置負(fù)荷、干燥氮?dú)饬髁颗c溫度一定的情況下，D502中料位高一些，氮?dú)馀c粉料接觸的時間越長，干燥效果越好。D502中料位設(shè)置太低，會造成粉料濕含量高的后果。但料位設(shè)置太高，會增加C502負(fù)荷，降低氮?dú)庋h(huán)量，所以D502料位只適宜在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。另外粉料干燥停留時間還與裝置負(fù)荷有關(guān)，文獻(xiàn)[1]有所說明。

2.4 干燥氮?dú)獾牧髁颗c溫度

控制好干燥氮?dú)獾臏囟群土髁渴潜ＷC D502干燥效果的重要措施。氮?dú)鉁囟仍礁摺⒘髁吭酱螅接欣诟稍铩５⒉皇菍⒌獨(dú)鉁囟群土髁靠刂频迷礁咴胶茫@其中涉及到能耗和 C502安全的問題。氮?dú)饬吭礁撸珻502羅茨風(fēng)機(jī)負(fù)荷越大，能耗越高，且負(fù)荷太高容易造成風(fēng)機(jī)皮帶拉斷，同時 E503蒸汽消耗及 T502的負(fù)荷也將變大。一般通過風(fēng)機(jī)出口旁路調(diào)節(jié)負(fù)荷，風(fēng)機(jī)負(fù)荷要參考裝置處理量、D502料位、C502電流來調(diào)節(jié)。

2.5 干燥器故障

干燥器D502是干燥過程中的關(guān)鍵設(shè)備，本裝置干燥器為單層干燥器，圖2為其結(jié)構(gòu)示意圖。D502下部橢圓形封頭切線處安裝有環(huán)形的氮?dú)夥植及澹诜植及宓纳厦姘惭b有一隔板，將D502中間圓筒分割成兩部分，被干燥的粉料在氮?dú)獾膰姶迪略诜植及迳喜勘涣骰蟾稍铮缓笤诟舭宓牧硪粋?cè)缺口處垂直沉降離開干燥器。

從生產(chǎn)中了解到，該干燥器存在以下問題[3]：（1）床層氮?dú)夥植疾痪鶆颍锪狭鲃硬豁槙常矊尤菀壮霈F(xiàn)堵塞現(xiàn)象；（2）干燥器下料口易出現(xiàn)積料、漏料的問題；（3）分布板為簡單的直孔板式，機(jī)械強(qiáng)度差，易損壞，甚至出現(xiàn)床層撕裂的現(xiàn)象。生產(chǎn)中，氮?dú)夥植及宥氯麑Ω稍镉绊戄^大。由于 D502結(jié)構(gòu)簡單，出故障的情況并不多，主要應(yīng)做好檢修期間的維護(hù)工作。

3 干燥系統(tǒng)優(yōu)良運(yùn)行的操作措施

3.1 精心操作，及時發(fā)現(xiàn)問題

生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)D502底部溫度偏低，或有下降的趨勢時，要及時采取措施。另外裝置在環(huán)境溫度和生產(chǎn)負(fù)荷不同時，干燥系統(tǒng)消耗的能量和相關(guān)工藝參數(shù)不相同。環(huán)境溫度越低、裝置負(fù)荷越大，干燥消耗的能量越多，易出現(xiàn)粉料濕含量高的問題。生產(chǎn)中不僅要保證干燥效果，還要注意節(jié)能降耗。表3為處理干燥的步驟，及干燥系統(tǒng)優(yōu)良運(yùn)行應(yīng)當(dāng)注意的事項(xiàng)。

表3 處理干燥的步驟Tab 3 Processing steps to cope poor drying effect

3.2 加強(qiáng)設(shè)備管理，消除隱患

與干燥密切相關(guān)的設(shè)備有D501、D502、T502、E502、C502A/B、E503、P502A/B，這些設(shè)備的不良狀況均會對干燥過程造成很大的影響。生產(chǎn)中加強(qiáng)設(shè)備的管理，不僅可以保障生產(chǎn)過程的穩(wěn)定，還可以節(jié)省能耗。其中P502、C502有備用機(jī)，一般不會對干燥系統(tǒng)的穩(wěn)定造成大的影響；E502可在生產(chǎn)過 程中處理故障，對生產(chǎn)波動小；E503、T502故障率低，對工作系統(tǒng)穩(wěn)定性影響不大；對于D501、D502是否良好運(yùn)行對干燥影響較大，一旦出問題要緊急停工處理或前面的工段切排放，主要是要在檢修期間做好維護(hù)工作。

4 結(jié) 論

（1）影響聚丙烯粉料干燥的因素較多，其中干燥氮?dú)獾牧髁俊⒌獨(dú)膺M(jìn)出D502的溫度，D501底部粉料濕含量對干燥影響比較大。一旦出現(xiàn)干燥效果不佳的現(xiàn)象，要全面檢查，綜合操作工藝和設(shè)備兩方面來分析和處理問題。

（2）裝置的負(fù)荷和環(huán)境溫度對粉料干燥系統(tǒng)工藝影響較大，合理調(diào)整操作，不僅可以使干燥系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，還可以節(jié)能降耗。

（3）生產(chǎn)中要加強(qiáng)設(shè)備的管理，設(shè)備不出問題是干燥效果好的前提，對干燥過程中關(guān)鍵設(shè)備D501、D502、E503，要利用檢修期間做好維護(hù)工作，對于P502、C502，運(yùn)行期間要確保備用機(jī)正常備用，對于E502要定期做好清理工作，確保平穩(wěn)生產(chǎn)。

［1］黃永昌.聚丙烯裝置粉料干燥系統(tǒng)運(yùn)行分析[J].化工生產(chǎn)與技術(shù)，2010，17（6）：55-57.

［2］洪定一,主編.聚丙烯原理、工藝與技術(shù)[M]. 二版.北京:中國石化出版社，2011：467-468.

［3］陳志敏，張萬堯，李璇.聚丙烯D502流化床干燥器設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].石油化工設(shè)備技術(shù)，2008，29（6）：8-11.

［4］李善春，戴光，趙旭.聚丙烯流化床降溫干燥數(shù)學(xué)模擬[J].化工機(jī)械，2005，32（5）：271-274.

Reasons and Measures of Poor Drying Effect of Polypropylene Powder

ZHENG Zhi-yun，LI Min
（Sinopec Wuhan Branch，Hubei Wuhan 430082，China）

The drying process and principle of loop polypropylene plant were introduced. The factors to cause poor drying effect were discussed in detail, such as nitrogen temperature after washing, the powder’s moisture content in the steaming pot, drying time, the flow and temperature of drying nitrogen, dryer’s fault. Aimed at problems in the drying process, some measures to optimize the drying system were put forward.

Polypropylene powder; Drying principle; Reason discussion; Operational measures

TQ325.1+4

B

1671-0460（2014）12-2640-03

2014-05-28

鄭志云（1985-），男，湖北武漢人，助理工程師，碩士研究生，2012年畢業(yè)于武漢理工大學(xué)化工專業(yè)，從事聚丙烯生產(chǎn)工作。E-mail：zzy_hubei@126.com。