浅析如何降低气相流化床聚丙烯生产中的能耗

赵海珠 王学红(神华包头煤化工有限责任公司烯烃中心,内蒙古 包头 014010)

UNIPOL 工艺最早是联碳公司和壳牌公司在20 世纪80 年代中期联合开发的一种气相流化床工艺，是将应用在聚乙烯生产中的流化床工艺移植到PP生产中的工艺。该工艺采用高效载体催化剂，经三乙基铝活化后，形成三价钛活性中心，引发丙烯聚合反应。该工艺具有简单、灵活、经济和安全等特点，只需要用一台沸腾床作为反应器就可生产出均聚物和无规共聚物产品[1]，可在较大范围内调节操作条件而使产品性能保持均一。

1 原料单耗

1.1 原料中杂质的控制

原料中存在的杂质，是造成丙烯单耗增加的直接影响因素。由于杂质的存在，降低了丙烯纯度，这些杂质有的是催化剂的毒物如（CO，CO2水等）；有的是惰性组分如丙烷，会占据一定的活性中心，降低催化剂的效率；有的是可以和丙烯聚合的烯烃，如乙烯，丁烯等，这些杂质的存在影响产品质量。所以上游来的丙烯送到装置后还需经过丙烯脱气塔，脱硫床，丙烯干燥床的净化后才能送去反应。

装置开停车也是造成丙烯的浪费很关键的因素，每次开车建立反应的过程中会有大量丙烯排向火炬。停车时倒空物料时都会有大量丙烯排火炬，直接带来丙烯单耗的增加。同时造粒开车时也会产生许多废料，因此减少事故停车，对降低丙烯单耗起到很重要作用。

1.2 提高膜回收的效率

正常生产过程中丙烯单耗的主要来源为膜回收系统向火炬的排放量。膜回收系统是由一个过滤器，一个氢气膜，两个丙烯膜组成，排向膜回收的气体主要是经自冷换热器后未冷凝的气相组成，因此，降低排放量在一定程度上可降低单耗。降低膜回收系统排放丙烯的途径有：

减少反应器向回收系统的排放量，使回收系统处于较低负荷运行，排放到膜回收系统的量越少，丙烯单耗也相应越低。

降低自冷换热器后的温度，尽可能使排放到回收系统的丙烯全部冷凝，从而使排到膜回收系统的气体绝大部分为氮气和氢气，这样可降低正常生产中丙烯的单耗降低反应原料中丙烷含量。当上游装置供应的原料中丙烷含量较高时，会导致聚合反应器中丙烷浓度会不断升高，为了维持反应器中丙烷的浓度恒定，需要加大反应器向回收系统的排放量，排放增大后，膜回收带出的丙烯会增加，单耗也会相应增加。

2 三剂单耗

我装置多次出现反应活性波动，究其原因，大多可以归结为催化剂毒物影响以及反应器床层流化不好。

2.1 毒物问题

当原料中毒物过多时，催化剂会立即失活，毒物含量的高低直接影响催化剂失活的程度，若毒物过多可导致催化剂完全失活[2]。为保障生产，紧急的处理方法是增加主催化剂以及三乙基铝进料量，来维持装置负荷稳定。

催化剂活性下降时会导致催化剂的单耗显著增加。这样往往短时间尚可维持反应，但若时间过长，就会导致床温波动、流化密度偏离、聚丙烯细粉增多、粉料堆积密度变化、PDS 装填效率下降、丙烯分压、丙烯冷凝量等波动，从而导致反应器结片料、块料等非正常工况。

因此要尽快的找到毒物的来源，以便有针对性的解决问题。当然，最直接的方法是通过在线色谱分析和便携式分析仪分析各个原料中毒物含量。但实际生产经验表明：UNIPOL 聚丙烯工艺对SHAC 催化剂对毒物的敏感性非常高，通常几ppm即可使催化剂失活，而在线色谱分析虽然分析较准确，但其数量有限，有些原料管线上没有在线色谱分析仪，而便携式分析仪精度不够，很难及时获得准确数据。

2.2 三乙基铝及给电子体加入量

三乙基铝是四氯化钛的活化剂，若三乙基铝加入量不稳，则会使主催化剂还原不充分或被过度还原，进而影响到催化剂产率。当原料中杂质含量高时，三乙基铝的量可适当提高，以确保催化剂被充分还原，维持反应活性稳定。

给电子体是聚丙烯产品等规度的调节剂，若给电子体一旦失去超过10分钟，则会产出低等规的粘料，容易造成反应器流化不好同时堵塞后续系统。

3 造粒单元优化操作降低能耗

由于聚丙烯装置大型设备较多，电能消耗巨大，所以寻找节约用电途径，可降低生产成本，提高企业效益。

3.1 向包装送料风机的操作，包装每天包料时间段为8：30-22：00，所以当包装包料结束后，可将向包装送料风机停止运行，待次日送料时再重新启动，这样不仅能够节约大量电能，同时也延长了设备的使用寿命。

3.2 挤压机切刀的磨损，主要产生在开车前磨刀和日常生产的过程中，首先减少停车次数，不仅降低了开车时磨刀过程中切刀磨损，但切刀也有一定的使用寿命，从操作经验来看，提高操作水平，细化日常操作，可将国产切刀使用寿命由3个月延长至6个月。其次细化切粒机磨刀标准，控制切粒水酸碱度，同时细化不同负荷切粒机各参数标准来提高切刀寿命的方法可行。在今后的生产中，为更好的延长切刀的使用寿命，严格按照操作规程操作，提高操作技术水平，加强设备维护，可延长设备使用寿命。

在生产不同牌号产品时通过对切粒机转速、进刀压力，切粒水pH、温度，挤压机模板温度等参数及时作出相应调整，可延长了切刀使用寿命。

[1]洪定一.聚丙烯-原理、工艺与技术[M].北京：中国石化出版社，2002.

[2]李承烈.催化剂失活[M].北京：化学工业出版社，1989