聚丙烯中試裝置丙烯回收系統節能改造探究

張海龍

【摘要】由于我國經濟的快速發展，我國的石油化工產業也得到了迅猛的發展。通常我們可以認為一個國家化工產業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，就必須大力發展我國的化工實力。而在我國的化工生產中，聚丙烯的生產又是占據著非常重要的地位。本文要探討的內容是在75kg/h 聚丙烯中試裝置的丙烯回收系統的節能改造問題。在對丙烯回收系統節能改造后，一方面提升了設備的操作便捷性，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行了闡述，最后提出了具體的節能改造方案。

【關鍵詞】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上建立的新型共聚物反應裝置，該裝置的組成部分比較復雜，其主要可以分為進料部分、催化劑配置部分、聚合反應部分以及單體分離部分、回收部分、水循環部分等部分。除此之外，在中試裝置的外圍部分還有原料供應系統和擠壓造粒設備等。我國設計的聚丙烯中試裝置其功能也比較豐富，不但能夠實現雙環管反應串聯功能，還可以實現雙環管反應器與氣相反應器的串聯功能。

（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計的聚丙烯中試裝置可以實現雙環管反應器與氣相反應器的串聯功能，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行的。首先，我們需要用原料儲存罐將丙烯單體運送到預聚反應器中，然后在依次輸入到第一環管反應器和第二環管反應器中。再經過上面的反應器后，最后需要將反應后的產物輸送到氣相反應器中進一步反應。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器中，同時在反應過程中還需要加入一些氫氣來調節最終產物的相對分子質量。

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

在經過上面的步驟后，我們還需要將從氣相反應器中反應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行更充分的脫氣。在經過此步驟后，還需要對聚丙烯進行進一步的干燥，只有經過以上流程后，才能形成最終的產品聚丙烯。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使用。

二、存在的問題及原因分析

在實驗過程中，我們發現丙烯回收系統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中的冷凍系統沒有出現問題。經過多次實驗分析后，我們發現造成丙烯回收系統在初期運行時排放不凝氣體多的原因在于系統中塔頂的換熱器換熱面積不能達到要求，正是這個原因導致大量的丙烯沒有辦法正常冷凝，所以在原來只能排放到火力系統中進行燃燒。

除此之外，我們還進行了聚丙烯催化劑評價試驗，在這個試驗中，我們可以發現中試裝置原料物質的耗損情況。我們在這個試驗中發現隨著試驗時間的增加，丙烯的損耗率越來越嚴重。所以為了減低整個系統的運行成本，我們就應該對丙烯回收系統中的換熱系統進行適當的改造。

三、丙烯回收系統的節能改造

（一）改造措施

1.在目前的丙烯回收系統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的效率得到了提高。具體來講，冷卻系統中冷卻水的入水和出水流程都會發生發生一定的變化：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，進而增強冷卻效率。

2.在對聚丙烯中試裝置丙烯回收系統節能改造之前，我們把冷卻系統的自動調節閥安裝在冷卻水的入水口處，而在改造之后自動調節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水來控制整個冷卻系統的流水量，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的流水量。其實在改造過程中，我們可以對冷卻水自動調節閥不進行變動，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節閥連接，而實際的管線安裝需要結合實際情況靈活調整。

3.聚丙烯中試裝置丙烯回收系統中冷卻系統的溫度測量器應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改造之前，其中冷卻系統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%。我們在對換熱系統改造的同時，也對中試裝置中的其他關鍵設備也進行了適當的改進，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，在對丙烯回收系統進行節能改造后，根據催化劑評級實驗也表明在節能改造后丙烯的損失量也得到了大幅降低。

四、結束語

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行回收。在經過對聚丙烯中試裝置丙烯回收系統節能改造后，我們把原先冷卻系統中的換熱器的面積進行了加倍，這就加強了不凝氣體的冷卻能力，進而改善了原先丙烯損失嚴重的現象，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的成功改造希望對今后的改進工作提供一些經驗。

參考文獻：

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