降低間歇法聚丙烯生產過程中的原料消耗

董煒亮

（南京金陵塑膠化工有限公司，江蘇 南京 210047）

間歇法聚丙烯生產的優點是：工藝成熟、流程相對較短、投資小、見效快。近年來該行業發展迅速，涌現出一大批采用間歇法小本體生產聚丙烯的企業，使得聚丙烯市場競爭日趨激烈。原料丙烯與聚丙烯產品之間的價差越來越小，企業要想生存發展，必須在降低原料消耗上下功夫。

南京金陵塑膠化工有限公司聚丙烯裝置建成于2012 年6月，現有12m3聚合釜共計13臺，15m3聚合釜1臺，10m3閃蒸釜14 臺。在原料供應充足的情況下，每天生產8 輪，產能可以達到107kt/a。公司對生產的各個環節做了深入研究，對原料損耗的重點環節不斷改進創新，在不斷深挖裝置潛力的同時，降低了成本，保證公司在行業競爭中始終處于較為領先的地位。近幾年來，公司在以下幾個方面取得了較為顯著的成果。

1 閃蒸處理過程中的丙烯回收再利用

1.1 閃蒸處理過程中丙烯的損失量計算

閃蒸釜接料完畢，進行抽負壓操作10分鐘，而后進氮氣充壓置換丙烯氣體，再將釜內氣體放空至火炬，閃蒸處理環節丙烯損失主要產生于此。

為計算每批次閃蒸放空損失的丙烯量，2018年6月25日對第二套裝置的四臺閃蒸釜做了數據檢測如下：

氮氣中丙烯含量（體積百分比）16.3%15.8%14.9%15.7%15.7%設備位號V201 V202 V203 V204平均值放空前壓力/MPa 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2該批次聚丙烯產量/t 2.675 2.625 2.575 2.65 2.631放空前釜內溫度 /℃48 45 42 39 43.5

根據以上表格，在閃蒸釜充氮氣結束即將放空前，壓力p=0.2MPa=2×105Pa，由平均每批次產量2.631t 和聚丙烯的表觀密度0.93t/m3，可以算出聚丙烯體積為2.82 m3，閃蒸釜總容積10m3，則氣體體積為7.18 m3，丙烯的體積V=1.1 m3。

代入理想氣體狀態方程pV=nRT，R=8.31Pa·m3·mol-1·K-1，T=43.5+273=316.5K，經計算得出丙烯物質的量n=83.65mol，其分子量為42，所以丙烯質量m=3.51kg。即每個生產批次損失丙烯3.51kg，按照8 輪次生產，每天共112 批次，一年共損失丙烯143.49t。再按照近一年丙烯均價6800 元/t 計算，一年將損失

97.57萬元。

1.2 通過改變工藝流程挽回閃蒸處理過程中丙烯的損失

將原來至火炬的放空管線改至低壓氣柜，氣柜保持微正壓，當高度達到設定值后，開啟壓縮機，將氣柜中的氮氣與丙烯混合氣體升壓后送至PSA 裝置，此時混合氣體壓力大約1.4Mpa，丙烯被床層吸附滯留，而氮氣不被吸附，穿過床層后被收集至氮氣緩沖罐，以備今后閃蒸處理時繼續使用。吸附劑接近飽和時，需對其進行抽真空脫附再生，脫附的丙烯經回收后存于原料儲罐。由此可見，變壓吸附回收取代火炬放空，不僅減少了原料的消耗，而且將大量氮氣重復利用，讓整個生產過程中的能耗指標顯著降低，達到一舉兩得的效果。

2 聚合崗位操作過程中的丙烯回收再利用

2.1 活化劑加料斗放空過程中的丙烯損失

按照間歇法聚丙烯生產工藝，每批次進料前均需放空活化劑加料斗中的丙烯。活化劑加料斗容積為4L，放空前壓力為1.2MPa，斗內溫度定為30℃，經過計算，每批次有0.08kg丙烯損失，按照8輪次生產，每天共112批次，一年共40880批次，總共損失丙烯3.27t，價值2.22萬元。

2.2 催化劑加料斗放空過程中的丙烯損失

催化劑加料斗在每批次生產中有兩次放空泄壓的過程，第一次是在加入二苯基二甲氧基硅烷之前，第二次是在加入四氯化鈦之前，每次放空的丙烯體積為2.5L，壓力1.2MPa，加料斗溫度定為30℃，經計算，每次放空損失丙烯0.05kg，則每批次損失0.1kg，同樣按照每天112 批次，一年共40880 批次，總共損失丙烯4.09t，價值2.78萬元。

2.3 將催化劑、活化劑加料斗放空丙烯回收再利用

在原來的工藝流程中，活化劑加料斗放空管線接入全公司放空總管，最終排放至火炬，而催化劑加料斗則采用現場直接放空，這兩種排放方式，不僅造成丙烯原料的浪費，而且后者還存在著較大的安全隱患。公司于2017年進行了技術改造，變更了放空工藝流程，從而解決了這一問題。

工藝變更后，催化劑、活化劑加料斗放空丙烯全部進入20 m3緩沖罐，然后通往回收氣柜，此氣柜為干式內浮頂氣柜，當氣柜高度達到DCS 設定值后，連鎖開啟丙烯壓縮機，將氣柜中收集的丙烯增壓后送至200 m3液相罐，此液相罐中的丙烯可以再次作為原料使用。

2.4 放空丙烯再利用的進一步推廣

催化劑、活化劑加料斗放空丙烯回收再利用工藝改造成功完成后，接下來將進一步研究如何將全公司所有的放空系統均接入回收氣柜，進一步加大丙烯的回收利用量。

3 減少設備運行過程中的丙烯泄漏量

3.1 聚合釜軸封處泄漏丙烯

公司14臺聚合釜中，有6臺軸封采用了填料密封。與機械密封方式相比，填料密封效果相對差一些，屬于傳統的壓蓋密封方式。填料密封泄漏丙烯，不僅造成原料損失，而且丙烯的爆炸下限只有2%，遇到點火源極易發生火災爆炸事故。因此，必須從多方面采取措施，降低丙烯泄漏量。

3.2 應對措施

聚合釜填料密封泄漏的影響因素很多，主要有工藝操作是否平穩、撤熱系統工作效率、油路通暢程度、填料本身抗磨損能力等。為了降低泄漏量，主要從以下幾個方面加強管理：

3.2.1 保持平穩操作

操作人員在聚合反應過程中應精心操作，保證各工藝參數尤其是聚合壓力平穩正常，避免壓力頻繁波動對軸封填料造成較大的影響。

3.2.2 軸封冷卻水系統應循環供應

軸與填料摩擦產生的熱量應及時撤走，否則熱脹冷縮容易造成泄漏，同時也會影響填料使用壽命。日常巡檢時，應加強對軸封冷卻水的檢查，既要檢查水流是否正常，又要檢測出水溫度，發現異常立即處理。

3.2.3 油路要保持通暢

要使填料不因其損壞而導致泄漏，就要保證注油器完好及注油管路暢通。每次巡檢都要檢查油壓、油溫及排放油的狀況，確保其正常運行。

3.2.4 選用質量好的填料

填料自身抗磨損能力也是決定其是否泄漏的重要因素，在采購產品時應盡量選擇質量好，耐磨損的填料。

4 保持投料罐冷凝器的工作效率

4.1 冷凝器工作效率對丙烯回收利用的影響

聚丙烯生產過程中，部分丙烯并沒有參與聚合反應，在一輪次生產結束后，未參與反應的丙烯將通過高壓回收系統，經過冷凝后回流到投料罐中。理論上，回收后聚合釜的壓力越低越好，冷凝器的冷凝效果決定高壓回收是否徹底。未徹底回收的丙烯將隨著聚丙烯產品噴放至閃蒸釜，最終進入尾氣系統，不能繼續被利用。因而，提高冷凝器的回收效率顯得十分重要。

4.2 提高冷凝器回收效率的措施

4.2.1 定期打開冷凝器底部排污孔板，清理冷凝器殼層中的雜物，再開啟進水閥，沖排清洗，等水色清澈后關閉進水閥，蓋上孔板，使冷凝器冷卻效果始終處于正常狀態。

4.2.2 可串聯接入多臺冷凝器，增加冷凝系統的工作能力，確保將盡可能多的丙烯回收利用。

5 結語

近幾年，公司技術攻關小組不斷優化工藝流程和控制程序，促進了聚丙烯生產的技術進步，使得生產過程中的原料丙烯損失逐年下降，在同行業企業中始終處于領先水平。我們會繼續完善深化已經采取的降耗措施，從節約每一克原料開始，不喊口號，只重消耗，繼續在降低原料消耗等各生產成本環節上下功夫，以科學的管理為手段，充分發揮全體員工的積極性和創造性，進一步做好降耗增效工作，使裝置的各項生產指標再上新臺階。