聚丙烯裝置丙烯洗滌塔液位偏高原因分析及改善措施

李強 馬印玲 許健（陜西延長石油（集團）有限責任公司延安石油化工廠，陜西 延安727406）

0 引言

延安石油化工廠聚丙烯裝置采用國產化第二代雙環管法聚丙烯液相本體工藝技術，以氣體分餾裝置提供的精丙烯為原料，設計年運行時間8000小時，加工能力為年產本色聚丙烯粒料20萬噸，于2009 年7月投產。自開工以來，經常出現因丙烯洗滌塔運行不穩定而造成裝置生產波動。特別是近兩年，聚丙烯裝置在運行時發生了丙烯洗滌塔T301長期液位偏高甚至滿塔的情況，T301 液位偏高使洗滌塔洗滌效果變差，影響裝置長周期運行，而且有一定的安全隱患。

本文結合本廠聚丙烯裝置丙烯洗滌塔系統出現的一系列問題，分析了丙烯洗滌塔液位偏高的原因，并結合實際提出了一些改善措施。

1 丙烯洗滌塔液位偏高原因分析

1.1 丙烯洗滌塔回流丙烯流量

20萬噸/年聚丙烯裝置丙烯洗滌塔T301設計回流丙烯流量為固定值：8t/h，但由于洗滌塔塔底再沸器E303 在使用一段時間后，殼程出現結垢，傳熱效率變低，不能使T301塔底液相丙烯完全汽化，此時若回流丙烯流量高會進一步影響塔的傳質效果，導致塔內物料分離不充分。若丙烯回流低，則不能徹底將T301 中丙烯攜帶的聚丙烯粉料洗滌下來。未被洗滌的聚丙烯粉料進入到丙烯冷凝器E301中，易堵塞E301換熱管，嚴重影響E301換熱效果。

1.2 丙烯洗滌塔壓力

20 萬噸/年聚丙烯裝置丙烯洗滌塔T301 設計操作溫度為45℃，該溫度下丙烯的平衡蒸汽壓為1.80MPa。在此壓力下，純丙烯剛好達汽液平衡。T301 的操作壓力與塔的分離效果有密切的關系，因為在T301底部的丙烯中，含有大量的細粉，因為丙烯氣中所夾帶的聚丙烯粉末內的催化劑仍有活性，會繼續發生聚合反應，如果流動不暢或流速緩慢會逐漸掛壁，造成堵塞[2]。

1.3 丙烯洗滌塔塔底再沸器E303加熱介質不合理

丙烯洗滌塔塔底再沸器E303加熱介質水不干凈，易結垢。原設計中，E303

是利用汽蒸洗滌塔T501的工藝水作為熱源的。T501中的工藝水溫度較高，為98℃左右，有較高的熱焓，而且其中含有少量聚丙烯粉末、輕質油等。特別是在流速慢的情況下，粉末和油結合后，黏性增加，比較容易粘在換熱器的管壁上。另外，由于水溫較高，水中含有的Ca2+、Mg2+等離子的鹽類物質容易分解、結垢，粘在管壁上，進而造成管壁不光滑，從而加速了粉末的聚集速度。運行一段時間后，管壁上就會積上一層污垢，嚴重影響換熱器E303的換熱效果，更有甚者，會將管線及E303殼程徹底堵死，造成裝置停車事件。

1.4 丙烯洗滌塔T301進料中細粉過多

如果在聚合反應單元生成了大量的細粉狀聚丙烯。雖然經過了閃蒸罐的分離器A301 進行分離，有比原設計量多的聚丙烯細粉隨氣相丙烯進入丙烯洗滌塔T301中，這部分聚丙烯細粉仍然具有一定的反應活性，隨著運行時間的延長，聚合物細粉料將聚合成部分粘料，堵塞換熱器和管道，T301 的洗滌效果就會變差，反應單元產生細粉的多少在一定程度上可以用聚丙烯裝置干燥洗滌塔T502洗出的細粉重量來量化。聚丙烯細粉越少，T301 液位越低，其洗滌效果越好。

1.5 丙烯洗滌塔T301底部出料不暢

丙烯洗滌塔T301底部出料介質為聚丙烯漿料（聚丙烯粉料和丙烯混合物），需每小時人為將底部出料閥FV326 手動開大進行活動，如果出料閥FV326 活動不及時，則易造成丙烯洗滌塔T301出料不暢，進而造成底部再沸器E303堵塞，塔底漿料無法排出，T301液位上漲無法控制。

2 丙烯洗滌塔液位偏高改善措施

2.1 適當降低回流丙烯流量

洗滌塔塔底再沸器E303在運行一段時間后，因為傳熱效率降低，使得E303的熱負荷過低，即使在設計工況下，也不能使塔底液相丙烯充分汽化，影響了塔的傳質效果，這時可以適當將回流丙烯流量降低0.5～1.5t/h，以確保T301 內的液相丙烯盡量被汽化。在E303傳熱效果良好的情況下，可以保持丙烯回流量不低于8t/h，以保證將進入T301中丙烯攜帶的聚丙烯粉料徹底洗滌下來。

2.2 調整丙烯洗滌塔操作壓力

丙烯洗滌塔T-301操作壓力的調整應當依據回收丙烯負荷和丙烯回流量的大小來調整。丙烯洗滌塔T301的操作壓力越高，塔板壓降越大，塔的氣速増大，則塔的分離效果就會變差。

2.3 改變E303加熱介質

用蒸汽凝結水替代E303 加熱介質的工藝水，低壓凝結水溫度在95℃左右，與E303 工藝水溫相近，且水質比工藝水好，不易結垢，可以使得E303 換熱效果好，使用周期長，保證T301平穩運行。

2.4 優化預聚合效果，減少細粉產生

由于本裝置采用雙環管本體聚合工藝，丙烯單體首先要在預聚反應器R200 內進行預聚合，預聚合的目的是使主催化劑表面形成一層保護膜，避免催化劑在反應器R201、R202中劇烈反應而破碎，產生大量細粉，因此，適當調整預聚合反應溫度，保證預聚合的效果對細粉的產生起到至關重要的作用[3]，進而減少進入丙烯洗滌塔細粉數量。

2.5 丙烯洗滌塔T301底出料改為脈沖控制

聚丙烯裝置丙烯洗滌塔T301底部出料閥FV326，現為手動控制，開度33%左右，丙烯洗滌塔T301 液位為80%左右，需每小時人為將底部出料閥FV326手動開大至50%，停留5秒左右，再人為將底部出料閥FV326 關小至33%左右。此項工作重復度高，特別是在開停工期間，幾乎每過5 至10 分鐘就要進行一次，浪費了內操職工的大量精力，而且容易遺忘。將聚丙烯裝置丙烯洗滌塔T301底部出料閥FV326由手動控制改為自動脈沖控制，設置四個變量。如表1：

表1 聚丙烯裝置丙烯洗滌塔T301底部出料閥FV326相關變量

啟動步驟和運行程序為：

（1）內操在設置好上述四個變量，然后啟動脈沖控制（目前FV326開度為33%）；

（2）開始計時，1200秒之后，FV326自動開大至50%；

（3）運行5秒之后，FV326自動關小至33%；

（4）自動重復進行步驟（2）（3）。

此程序實行之后將在很大程度上減少裝置因丙烯洗滌塔T301底部出料不暢造成的丙烯洗滌塔液位偏高現象，也將大幅度的減少內操職工的勞動量。

3 結語

綜合以上分析，影響丙烯洗滌塔液位偏高的原因在于丙烯洗滌塔回流丙烯流量，丙烯洗滌塔壓力，塔底再沸器E303的加熱介質，進料中的細粉含量，丙烯洗滌塔底部出料是否通暢五個方面。通過適當降低回流丙烯流量，調整丙烯洗滌塔操作壓力，改變E303 加熱介質，優化預聚合效果，丙烯洗滌塔T301底出料改為脈沖控制，降低了丙烯洗滌塔液位，為裝置的長周期運行打下了堅實的基礎。