浅谈提高聚丙烯装置丙烯收率的措施及效果_杜娟莉.pdf

第 51 卷第 2 期2023 年 1 月广 州 化 工Guangzhou Chemical IndustryVol.51 No.2Jan.2023浅谈提高聚丙烯装置丙烯收率的措施及效果杜娟莉,张 荣,白李梅(陕西延长石油(集团)有限责任公司延安石油化工厂,陕西 延安 727406)摘 要:延安石油化工厂聚丙烯装置采用国产化第二代环管聚丙烯液相本体工艺技术,2009 年建成投运,在实际运行过程中受装置开停工、原料中杂质、设备运行工况等因素影响,装置收率达不到设计指标,造成丙烯收率低,不但浪费丙烯资源,增加生产成本,还污染环境。本文对影响丙烯收率的因素进行了分析,提出了相应措施,收到了明显效果,生产过程丙烯收率达到96.5%以上。关键词:收率;聚丙烯;措施效果中图分类号:TE624 文献标志码:A文章编号:1001-9677(2023)02-0227-04 第一作者:杜娟莉,工程师,主要从事石油化工生产运行管理工作。Discussion on Measures and Effects for Improving Yield ofPropylene in Polypropylene PlantDU Juan-li,ZHANG Rong,BAI Li-mei(Production Planning Department of Yanan Petrochemical Plant,Shaanxi YanchangPetroleum Group,Shaanxi Yanan 727406,China)Abstract:The polypropylene plant of Yanan Petrochemical Plant adopts the second generation of domestic loopedpolypropylene liquid phase body technology,which was completed and put into operation in 2009.In the actual operationprocess,affected by the factors such as the opening and closing of the device,impuritied in the raw materials andequipment operating conditions,the yield of the device cannot reach the design index,resulting in low yield of propylene,which not only wasted propylene resources,increased the production cost,but also pollened the environment.The factorsaffecting the yield of propylene were analyzed,and the corresponding measures were put forward.Obvious results wereobtained,and the yield of propylene in the production process was more than 96.5%.Key words:yield;polypropylene;measures and effects延安石油化工厂 20 万吨/年聚丙烯装置采用国产化第二代环管聚丙烯液相本体工艺技术1,设计年产本色聚丙烯粒料 20 万吨,共 25 个产品牌号,年操作时间8000 h,每小时产量25 吨,于2009 年7 月18 日一次投料成功,主要生产拉丝料 T30S。经过13 年的连续生产运行,装置运行情况良好,尤其是通过对装置优化工艺操作和技术改造等措施后,生产过程丙烯收率(聚丙烯产品产量与进料丙烯总量的比值)达到96.5%以上,为延安石油化工厂节约了丙烯原料,减少了环境污染,提高了经济效益。1 工艺流程简述丙烯原料自气分装置/罐区来,经过预精制后进入保安精制单元(700 单元)进行再精制,经过轻尾气汽提塔(T-701)除去原料中不凝气,再经过 COS 脱除塔(T-702)、丙烯干燥塔(T-703)、AsH3 脱除塔(T-704)处理后,脱除原料中的水、COS、砷和一氧化碳,达到聚合工段进料要求。精制丙烯原料在催化剂的引发下,在预聚反应器(R-200)进行预聚合,随后进入双环管反应器(R-201)、(R-202)中进行聚合反应,生成的聚合物送入聚合物脱气和丙烯回收工段(300 单元)进行分离,分离出的聚合物经过汽蒸干燥(500 单元)后送至挤压造粒工段(800 单元),挤压生产出聚丙烯粒料。从闪蒸罐(D301)顶部分离出的未反应气相丙烯送至丙烯回收塔 T301 予以回收,经P302 加压后返回原料罐,作为原料。从 F301 顶部出来气相丙烯经 PK301 加压送至 T301 回收。500 单元干燥器 D-502 底部设计氮气加热器 E-503 提供热源,顶部氮气携带的聚合物粉末经旋风分离器分离,通过粉末收集器后回收至 800 单元。228 广 州 化 工2023 年 1 月图 1 聚丙烯装置工艺流程简图Fig.1 Schematic diagram of process flow of polypropylene plant2 影响丙烯收率的因素分析2.1 聚丙烯装置的开停工一是装置每次检修前停工退料和检修完开工建立丙烯大循环过程中需排放大量丙烯;二是装置在每次开、停工期间,切排放产生大量气相丙烯排往火炬燃烧,从而造成丙烯资源严重浪费。2.2 循环气压缩机(4-PK-301)频繁停机检修聚丙烯装置循环气压缩机 PK301 是装置中节能降耗的重要设备,其回收丙烯量 3 4t/h,PK301 的频繁停机检修影响到装置的正常生产,造成了大量丙烯气排放无法回收利用,浪费了资源。2.3 丙烯原料中杂质含量高目前装置以本厂气体分馏装置和混合脱氢装置提供的精丙烯为原料。本厂丙烯原料中常见杂质有水、一氧化碳、二氧化碳、氧、羰基硫、砷、甲醛、乙炔、丙炔和其他烃类等。当丙烯原料中杂质含量高时,能使催化剂活性降低甚至失活,严重影响聚合反应2,造成装置负荷低甚至停工。2022 年 8 月份由于丙烯原料中水含量超标,造成第二环管反应器反应弱,丙烯收率很低。若丙烯原料中不凝气含量高,则进入轻尾气汽提塔 T-701后,会造成 T-701 压力高且 E-701 液位低,需要开大 OG 气排放阀,OG 气主要成分有 CO、丙烷、丙烯,其中排放的 OG 气中大部分为丙烯,造成丙烯收率低。2.4 装置生产中细粉产生太多装置生产中细粉太多会造成粉尘料大量增加,减少聚丙烯成品产出量,会降低丙烯收率,同时细粉多易引起工艺系统的堵塞,降低相关设备的使用寿命,影响装置的长周期平稳运行。2.5 其他因素装置长周期运行后,设备容易老化泄露,容易导致装置发生非计划停工,也是影响丙烯收率的重要因素。3 改进措施3.1 减少装置的开、停工次数装置平稳运行率的高低直接影响到丙烯收率的高低,为此,车间竭力减少装置的停工次数,确保装置长周期平稳运行。(1)减少装置检修次数。2017 年,聚丙烯装置首次实现了三年一修,装置由原来的两年一修到现在的三年一修,减少了装置检修前停工退料和检修完开工建立丙烯大循环过程中的丙烯排放量,从而节约了丙烯原料,降低了丙烯单耗。(2)加强巡检确保设备安全运行。设备机泵运行的好坏是装置安全平稳运行的基石,保证设备的安全运行,减少设备事故引起的装置停工。车间加强了关键机组、关键设备和丙烯回收机组的管理,减少了能源物质的浪费。(3)增加备用设备确保装置长周期运行。一是聚丙烯装置原设计中第一环管反应器(E208)和第二环管反应器夹套水冷却器(E209)只有一台,由于我厂循环水水质差,根据以往生产实践证明,装置连续运行 6 个月后夹套水冷却器板换就会堵塞,环管反应器撤热受到严重影响,环管反应温度就会大幅度波动,需要停车清洗夹套水冷却器板换。在后期装置检修期间增加一台 E208B 和一台 E209B,装置运行过程中可以互相切换,实现了在线清洗板换。二是氮气干燥器底部 D502 原设计只有一台循环氮气加热器(E503),由于循环氮气中聚丙烯细粉含量较高,使得 E503 运行一段时间后由于聚丙烯细粉的堵塞,造成换热效果降低,导致干燥器 D502 底部温度偏低,影响产品质量,而清理 E503 将会导致装置停工。在装置检修期间新增一台氮气加热器 E503B。有了备用设备后,当运行的设备堵塞时,可以互相切换,实现了在线清理被堵设备。这两项技改的实施,大大减少了装置的开、停工次数,保证了装置长周期运行。(4)预聚反应器 R200 抛光。自 2009 年开工,聚丙烯装置预聚合反应器 R200 多次由于压力超高而甩空切排,造成装置非计划停工,而且自 2016 年 6 月开始,R200 压力超高次数明显增多,因 R200 压力超高导致的装置停工见表 1,严重影响装置长周期运行。针对 R200 压力超高触发联锁局部停工的问题,在2020 年大修期间把 R200 外送抛光,同时将 Z211A/B/C 线由原来的不锈管更改为抛光管,自更改后,再未出现 R200 因压力超高而触发联锁的停工事件,保障了装置的长周期运行。第 51 卷第 2 期杜娟莉,等:浅谈提高聚丙烯装置丙烯收率的措施及效果229 表 1 因预聚反应器 R200 压力高导致的装置停车情况Table 1 Plant shut down due to high pressure in theprepolymerization reactor R200时间/年装置停车次数/次201532016102017820186201942020120210202203.2 延长循环气压缩机(4-PK-301)的运行周期循环气压缩机 PK301 是聚丙烯装置中节能降耗的关键所在,压缩机的正常运行是装置降低运行成本的保障之一3。循环气过滤器 F301 将聚丙烯中夹带的气相丙烯分离,经过低压丙烯洗涤塔 T302,从其顶部出去再进入雾沫分离罐 D304,在D304 中丙烯气与油分离,丙烯气进入 PK301 压缩至 1.9 MPa以上送至 T301 回收利用。PK301 少停机检修一次,就可多回收丙烯气 8 10 t,于是延长 PK301 的运行周期,降低 PK301停机检修次数成了降低丙烯单耗的首要任务。(1)PK301 压缩的丙烯气中 TEAL 和细粉多,易导致 PK301零部件损坏严重,经常停机检修的重要原因。针对此现象,首先调整 AL/PR 比值,将 AL/PR 比值由原来的 0.25 kg/t 降低至0.2 kg/t,在保证反应没有减弱的同时减少 TEAL 加入量。再次优化 T302 操作,严格控制 T302 液位,调整洗涤循环量,由原来的 17 19 t/h 精确控制到 17.8 18.2 t/h,增加洗涤液更换频次,保证丙烯气中的细粉和 TEAL 充分去除,防止细粉及TEAL 带入压缩机。(2)原来因 PK301 机组内 E306 换热效果不好,夏季 PK301二级出口温度经常高报联锁停车。装置检修期间,对 E306 进行了扩容改造,冷却效果明显变好。(3)PK301 间隔腔内润滑油不能及时流回曲轴箱,导致其润滑油油位下降,且曲轴箱内压力 0.1 MPa,定期必须停机补充润滑油,装置检修时在曲轴箱的加油盖上增加单向阀和球阀,通过气动泵连接油桶把润滑油加入压缩机曲轴箱内,可实现在压缩机运行期间在线补充润滑油。(4)2020 年大修时对 PK301 进行了解体检修,更换了排气阀;更换了机械密封;更换填料、刮油环、挡油圈各一台套;清理油箱,清理一级进排气缓冲罐,二级进气缓冲罐等。通过以上改进措施,PK301 停机检修次数由以前每年4 5 次降至