單體回收系統在POP裝置的應用與探討

張寶利天津石化分公司聚醚部張寶利，1984，男，精細化工，工程師，漢族。

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單體回收系統在POP裝置的應用與探討

張寶利
天津石化分公司聚醚部
張寶利，1984，男，精細化工，工程師，漢族。

本文針對POP產品收率低，未參加反應的單體無法回收的問題，提收裝置，回收單體，提升產品收率的觀點，在聚醚行業起到重要作用。

如付諸現實將產生160萬元經濟效益。

點評人：張貴海、天津石化聚醚部生產技術科主任，工程師。

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評估值200萬

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行業曲線

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本文介紹了目前聚合物多元醇（簡稱POP）裝置的工藝流程與現狀，提出了改造措施，探討了單體回收系統在POP裝置的應用以及未來完善優化發展方向。

聚合物多元醇（簡稱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行業領域廣泛應用，近年來隨著人們對環保健康意識的逐漸增強，國家對化工企業廢氣的排放指標更為嚴格。單體丙烯腈（簡稱AN）、苯乙烯（簡稱SM）是聚合物多元醇產品中最重要的環保指標，由于POP裝置生產工藝已經相對成熟，AN和SM的轉化率為96%左右，未反應的AN和SM作為廢氣處理后達標排放。為了減排增效，提升清潔生產管理水平，對POP裝置進行了改造，增加了單體回收系統，回收了大量單體，取得了良好效果。

聚合物多元醇（POP）生產工藝簡介及流程圖

天津石化聚合物多元醇生產裝置以SM、AN及基礎聚醚（PPG）為主要原料，通過添加分散劑、引發劑、鏈轉移劑等，采用半連續化生產工藝進行生產，經混料、反應，從反應釜出來含高單體POP產品，經真空蒸發器，將單體（AN、SM）從物料中脫離出來，進入真空冷卻系統進行捕集，捕集到的單體存放在單體收集罐中，最后進行回收利用。

流程圖見圖1。

裝置現狀

聚醚部擁有三套POP生產裝置，包括POPA、POPB、POPC三個系列，POPA產能1萬t/a，POPB 和POPC產能均為2萬t/a，三套系列產能5萬t/a。AN和SM的含量占30%左右，年消耗量15000t，目前參加反應的AN和SM轉化率為96%，仍有4%左右未參加反應AN 和SM被作為廢氣處理后排放，相當于600t/aAN和SM被排放，經濟損失600萬元。

改造原因

由于聚合物多元醇（簡稱POP）的生產工藝已經相當成熟，目前很難從反應階段提高AN和SM的轉化率，仍有4%左右的AN和SM未參加反應，直接被作為廢棄處理后達標排放。

由于AN和SM都是有毒有害的化學品，國家有著嚴格的排放標準，未反應的AN和SM處理起來相當困難，處理不好直接影響空氣環境質量。

處理未反應的AN和SM，增加了處理成本，間接導致POP聚醚成品成本上升，降低了聚醚市場競爭力。

綜上三個理由：必須對POP后處理裝置進行改造優化，通過回收未反應的AN和SM，降低排放處理量，降低處理成本，改善空氣質量。

改造過程與措施

2010年，聚醚部首先對POPC后處理裝置進行了優化改造，增加了單體回收系統。單體回收系統由捕集器、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，少量的AN和SM通過冷凝器繼續冷卻收集，不能冷卻的最終進入廢氣洗滌塔處理后達標排放，收集的單體通過加工生產POP產品，實現再利用創效益。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POPA和POPB裝置也進行了相應改造，回收單體效果良好。

圖1

POP單體回收系統流程簡圖（見圖2）

圖2 POP單體回收系統流程簡圖

圖3 單體回收總量

改造前后成果對比

改造前單體未回收，2012年三套POP裝置改造完成后，累計回收單體160噸，創效160萬元。

改造后單體具體回收量見表1和圖3。

表1 POP三套裝置回收單體統計表（普通制冷氟機組）

單體回收系統未來優化方向

目前POP單體回收系統采用普通制冷氟機組效果分析

聚醚部三套POP單體回收系統均采用普冷氟機組，鹽水溫度在-5℃左右，由表2和表3可見，在鹽水溫度-5℃條件下，AN仍有20個毫米汞柱的蒸汽壓，SM蒸汽壓為0，毫米汞柱數值越大，說明未回收的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。通過表4回收單體中AN和SM含量比例實際檢測表可見，AN和SM實際檢測所占比例：9%：91%，進一步驗證了SM基本全部被回收，AN仍有回收的余地的結論。

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含量比例檢測表

POP單體回收系統未來優化方向：采用新型氟機組制冷

影響單體回收的量主要取決于鹽水溫度。2013年聚醚部將對POP單體回收系統進行進一步優化，正在通過新上新型冷凍氟機組，屆時鹽水溫度達到-14℃～-19℃，專門供POP三套裝置的單體回收系統，當鹽水出水溫度達到-14℃～-19℃，AN蒸汽壓力很低，大量的AN得到進一步回收，新機組投入使用后，預計回收單體量將增加100t/a。

結束語

隨著人們對環境保護意識的不斷提高，國家對化工企業廢氣的排放指標要求不斷提升，化工企業高度關注企業清潔生產工作，單體回收系統的應用有利于促進我部清潔生產工作的提升。POP單體回收系統應用前景廣泛，隨著科技的進步單體回收系統工藝需要不斷的實驗、摸索、創新，未來的POP單體回收系統工藝將更加完善，單體回收效果會更加明顯，為企業減排增效做出更大的貢獻。

10.3969/j.issn.101- 8972.2016.12.038