10萬噸/年聚丙烯裝置換熱器E503改造

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(diǎn)。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(jì)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?dú)飧稍铩D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(shí)通過氮?dú)饧訜崞鱁503加熱的熱氮?dú)庠诟稍锲鱀502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?dú)庖黄痣x開干燥器，之后氮?dú)膺M(jìn)到干燥器洗滌塔（T502）。在干燥器洗滌塔（T502）中，氮?dú)鈴南礈焖撞窟M(jìn)入，氣流向上走，與冷卻水接觸，將氮?dú)庵械乃掷淠聛恚瑫r(shí)也將氮?dú)鈯A帶的粉末洗下來。氮?dú)庠儆蒚502頂經(jīng)除沫器進(jìn)入氣體鼓風(fēng)機(jī)C502，通過C502加壓后進(jìn)入氮?dú)饧訜崞鱁503將氮?dú)鈴?0℃加熱到120℃。熱氮?dú)庠俚礁稍锲饕詭ё呔酆衔镏械乃荩缓笱h(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(shí)間，即干燥時(shí)間；還取決于另外一個(gè)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?dú)獾牧髁亢蜏囟取５獨(dú)獾牧髁渴强抗娘L(fēng)機(jī)C502A/B/C循環(huán)完成，溫度是由氮?dú)饧訜崞鱁503控制。工藝中要求以最低干燥溫度點(diǎn)來作為干燥氣的溫度，在裝置中是在溫度測點(diǎn)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?dú)饧訜崞鱁503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(shí)存在的問題

由于聚丙烯裝置自6萬噸/年擴(kuò)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?dú)饧訜岬哪芰_(dá)不到工藝要求，干燥效果變差，同時(shí)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(shí)有嚴(yán)格要求。如不能按時(shí)完成，還會(huì)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?dú)庾邭こ獭Ｓ捎跀U(kuò)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(shí)產(chǎn)生細(xì)粉過多使得氮?dú)庵袏A帶部分細(xì)粉。當(dāng)夾帶著細(xì)粉的氮?dú)饨?jīng)過換熱器E503殼程時(shí)，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(shí)，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(shí)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(yùn)行的能力。

2.改造后避免在線清理E503，這樣就同時(shí)避免了包含燙傷、氮?dú)庵舷ⅰ⒎蹓m閃爆等危險(xiǎn)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(tái)備用換熱器E503B，以達(dá)到氮?dú)饧訜崞鲹碛幸婚_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(dú)隔離兩臺(tái)換熱器中的任何一臺(tái)，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(shí)，可以兩臺(tái)換熱器并聯(lián)操作，提高干燥氮?dú)饧訜岷蟮臏囟龋_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(jì)如圖（圖1）。

根據(jù)設(shè)計(jì)，實(shí)施了改造，聚丙烯D502加熱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)：

1.加熱氮?dú)鉁囟鹊玫教岣吆头€(wěn)定，完全滿足D502干燥工藝條件的需要；

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

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(shí)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?dú)庵舷ⅰ⒎蹓m閃爆等危險(xiǎn)因素較高的作業(yè)。

5 改造后的經(jīng)濟(jì)效益

該項(xiàng)目成功實(shí)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(dòng)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(jì)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(fèi)=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(fèi)-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(shí)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(xiàng)目