聚丙烯粉料干燥效果差的原因与措施

郑志云，李 敏

（中石化武汉分公司， 湖北 武汉 430082）

聚丙烯粉料干燥效果差的原因与措施

郑志云，李 敏

（中石化武汉分公司， 湖北 武汉 430082）

介绍了环管法聚丙烯装置干燥单元的工艺流程和原理。对造成粉料干燥效果差的因素，如洗涤后的氮气温度、汽蒸罐中粉料的湿含量、干燥停留时间、干燥氮气流量和温度、干燥器故障，作了详细的分析。并针对车间产品干燥中出现过的一些问题，提出了干燥系统优良运行的操作措施。

聚丙烯粉料；干燥原理；原因探讨；操作措施

中石化武汉分公司100 kt/a聚丙烯装置采用中石化一代环管法工艺，为液相本体聚合。干燥过程是生产中的一个重要环节，能耗大，涉及到的工艺参数众多，其目的是除去汽蒸过程带入的水分。如果干燥效果差使粉料湿含量重，会出现棉花料、气泡、鱼眼等产品质量问题，还可能引起挤压机筒体压力波动乃至切拉不规则[1]。干燥系统优良运行不仅能保证产品的质量，还能起到节能降耗的作用，所以对影响干燥效果的因素进行探索具有重要的实际意义。

本文结合本公司聚丙烯装置干燥系统出现的一些问题，分析了干燥效果差的原因，并结合实际提出了一些操作措施。

1 干燥工艺流程与原理

1.1 工艺流程

干燥工艺流程图如图1所示。汽蒸后的粉料在流化床干燥器中与闭路循环的热氮气接触除去水分。

1.2 原 理

聚丙烯粉料汽蒸过程中，低压蒸汽与粉料接触，吹除粉料中的丙烯和丙烷，并使催化剂失活[2]，同时也使细粉表面含凝结水约3%(wt)，干燥的目的就是从聚合物中除去这些水分使含水量降至0.02%(wt)。

图1 干燥系统流程示意图Fig.1 Process of drying system

当 100～105 ℃的聚合物细粉通过干燥器的螺旋通道时，约110 ℃热氮气使聚合物流态化，传质和传热，并携带湿分。干燥中水汽化所需要的大部分热量由聚合物本身冷却至 75～80 ℃所释放的热量提供，氮气提供的热量很少[3,4]。携带湿分的氮气在洗涤塔中脱去水分和少量聚合物细粉，后加热加压循环使用。D502出料湿含量高的判断：（1）D502底部温度偏低，如长时间低于 72 ℃，很可能出现产品质量事故；（2）D502底部采样口的细粉不干爽，手感潮湿。表1为文中讨论涉及到的参数，后面的讨论涉及到这些参数时均用仪表号。

表1 本文讨论中涉及到的关键参数Table 1 Key parameters involved in the discussion of the paper

2 干燥效果不佳的原因探讨

2.1 出T502的干燥氮气温度偏高

一定压力下，温度越高，氮气中水的饱和蒸气压越大，也即氮气中水分含量越高，所以出 T502的干燥氮气温度越高，含水越多（湿度越大），限制了氮气在干燥过程中的除水能力，不利于干燥过程的进行，尤其是在装置负荷高的情况下，影响更明显。生产中氮气出 T502的温度是一个很重要的控制参数。影响氮气出T502的温度的主要原因是T502洗涤效果不好。可能是P502故障、E502循环冷却水温度高或者 E502部分堵塞造成的，生产中要具体分析处理。

2.2 汽蒸罐D501粉料湿含量高

粉料在D501中汽蒸的过程使粉料湿含量超出正常的3%的范围，应调整D501状态，且D501中粉料湿含量高的现象为 D501底部粉料温度低。由干燥的原理可知，D501底部粉料的温度越高，提供给D502中聚丙烯粉料表面凝结水汽化的热量越多，越有利于干燥过程中的传质和传热，即有利于干燥过程的进行。D501底部温度必须控制在100℃以上，以防蒸汽凝结成水。造成D501粉料温度偏低的原因及措施见表2.通过这些处理措施可调整D501状态，进而改变干燥效果。

表2 D501粉料温度偏低的原因及措施Tab 2 Reasons and measures for low temperature of D501

2.3 粉料的干燥停留时间

在装置负荷、干燥氮气流量与温度一定的情况下，D502中料位高一些，氮气与粉料接触的时间越长，干燥效果越好。D502中料位设置太低，会造成粉料湿含量高的后果。但料位设置太高，会增加C502负荷，降低氮气循环量，所以D502料位只适宜在一定的范围内调节。另外粉料干燥停留时间还与装置负荷有关，文献[1]有所说明。

2.4 干燥氮气的流量与温度

控制好干燥氮气的温度和流量是保证 D502干燥效果的重要措施。氮气温度越高、流量越大，越有利于干燥。但并不是将氮气温度和流量控制得越高越好，这其中涉及到能耗和 C502安全的问题。氮气量越高，C502罗茨风机负荷越大，能耗越高，且负荷太高容易造成风机皮带拉断，同时 E503蒸汽消耗及 T502的负荷也将变大。一般通过风机出口旁路调节负荷，风机负荷要参考装置处理量、D502料位、C502电流来调节。

2.5 干燥器故障

干燥器D502是干燥过程中的关键设备，本装置干燥器为单层干燥器，图2为其结构示意图。D502下部椭圆形封头切线处安装有环形的氮气分布板，在分布板的上面安装有一隔板，将D502中间圆筒分割成两部分，被干燥的粉料在氮气的喷吹下在分布板上部被流化后干燥，然后在隔板的另一侧缺口处垂直沉降离开干燥器。

从生产中了解到，该干燥器存在以下问题[3]：（1）床层氮气分布不均匀，物料流动不顺畅，床层容易出现堵塞现象；（2）干燥器下料口易出现积料、漏料的问题；（3）分布板为简单的直孔板式，机械强度差，易损坏，甚至出现床层撕裂的现象。生产中，氮气分布板堵塞对干燥影响较大。由于 D502结构简单，出故障的情况并不多，主要应做好检修期间的维护工作。

3 干燥系统优良运行的操作措施

3.1 精心操作，及时发现问题

生产中发现D502底部温度偏低，或有下降的趋势时，要及时采取措施。另外装置在环境温度和生产负荷不同时，干燥系统消耗的能量和相关工艺参数不相同。环境温度越低、装置负荷越大，干燥消耗的能量越多，易出现粉料湿含量高的问题。生产中不仅要保证干燥效果，还要注意节能降耗。表3为处理干燥的步骤，及干燥系统优良运行应当注意的事项。

表3 处理干燥的步骤Tab 3 Processing steps to cope poor drying effect

3.2 加强设备管理，消除隐患

与干燥密切相关的设备有D501、D502、T502、E502、C502A/B、E503、P502A/B，这些设备的不良状况均会对干燥过程造成很大的影响。生产中加强设备的管理，不仅可以保障生产过程的稳定，还可以节省能耗。其中P502、C502有备用机，一般不会对干燥系统的稳定造成大的影响；E502可在生产过 程中处理故障，对生产波动小；E503、T502故障率低，对工作系统稳定性影响不大；对于D501、D502是否良好运行对干燥影响较大，一旦出问题要紧急停工处理或前面的工段切排放，主要是要在检修期间做好维护工作。

4 结 论

（1）影响聚丙烯粉料干燥的因素较多，其中干燥氮气的流量、氮气进出D502的温度，D501底部粉料湿含量对干燥影响比较大。一旦出现干燥效果不佳的现象，要全面检查，综合操作工艺和设备两方面来分析和处理问题。

（2）装置的负荷和环境温度对粉料干燥系统工艺影响较大，合理调整操作，不仅可以使干燥系统稳定运行，还可以节能降耗。

（3）生产中要加强设备的管理，设备不出问题是干燥效果好的前提，对干燥过程中关键设备D501、D502、E503，要利用检修期间做好维护工作，对于P502、C502，运行期间要确保备用机正常备用，对于E502要定期做好清理工作，确保平稳生产。

［1］黄永昌.聚丙烯装置粉料干燥系统运行分析[J].化工生产与技术，2010，17（6）：55-57.

［2］洪定一,主编.聚丙烯原理、工艺与技术[M]. 二版.北京:中国石化出版社，2011：467-468.

［3］陈志敏，张万尧，李璇.聚丙烯D502流化床干燥器设计与应用[J].石油化工设备技术，2008，29（6）：8-11.

［4］李善春，戴光，赵旭.聚丙烯流化床降温干燥数学模拟[J].化工机械，2005，32（5）：271-274.

Reasons and Measures of Poor Drying Effect of Polypropylene Powder

ZHENG Zhi-yun，LI Min
（Sinopec Wuhan Branch，Hubei Wuhan 430082，China）

The drying process and principle of loop polypropylene plant were introduced. The factors to cause poor drying effect were discussed in detail, such as nitrogen temperature after washing, the powder’s moisture content in the steaming pot, drying time, the flow and temperature of drying nitrogen, dryer’s fault. Aimed at problems in the drying process, some measures to optimize the drying system were put forward.

Polypropylene powder; Drying principle; Reason discussion; Operational measures

TQ325.1+4

B

1671-0460（2014）12-2640-03

2014-05-28

郑志云（1985-），男，湖北武汉人，助理工程师，硕士研究生，2012年毕业于武汉理工大学化工专业，从事聚丙烯生产工作。E-mail：zzy_hubei@126.com。