浅析单环管液相本体聚丙烯装置的节能降耗措施

何美琪

摘要：本文主要是对单环管液相本体聚丙烯装置的节能降耗措施进行研究，因此本文的重点研究对象就是中石油化工的100kt/a的聚丙烯装置，并通过现有的技术，来发掘此装置节能降耗的优点。在近几年里通过对此装置的不断优化、改造以及完善，使得此装置的生产率明显提升，并有效的节省了能源降低了能耗，使企业的利益显著增加。

关键词：单环管液相本体;聚丙烯装置;节能降耗

中石油化的聚丙烯装置结合了我国单环管液相本体聚合、分散控制系统（DCS）以及紧急停车控制系统等众多的工艺，生产出了六大类25个牌号的聚丙烯产品。此装置是从1998年的六月开始正式使用的，其最早的设计能力是70 kt/a，到了2002年时，将其设计能力增至为100 kt/a，使其产能远远超过了120 kt/a。聚丙烯的技术发展飞快，而单环管液相本体的技术具有单一性，其产品牌号也是单一的，因此使高附加值产品的产量遇到了抑制。如今以节能降耗的层面上看，应该合理的对装置进行完善和优化，来增强企业的综合实力。经过对装置能耗状况的细致研究能够发现其消耗量最大的几项能源就是电能、蒸汽以及水资源，对这三种能源的消耗量占所有能源消耗量的99%。所以说有效的减少了这三种能源的消耗量，也就能够有效的降低装置的耗能量。

一、创新技术、完善工艺

我们将聚丙烯装置采用了循环水系统降压的方法进行了完善，同时将1.0MPa蒸汽改成了其他的热源，并对引氢提纯（PSA）、高纯氢进聚丙烯以及换热器等装置进行了改善，改善后发现年能耗量为3712MJ/t（88.68 kg标油/t），使能耗量下降了9.68個单位，和2012 年相比减少了9.77 个单位。改造的措施为：循环水系统降压、将1.0MPa的蒸汽变为其他的热源、将PSA高纯氢气引入聚丙烯装置以及换热器串联。

（一）循环水系统降压

聚丙烯装置的循环水压通常为0.6MPa，要比炼油装置的水压（0.45MPa）大很多，因为300#框架的顶端存在2个高点循环水用户，即丙烯冷凝器（E701）与动力分离器（A301）。如果增加2台循环水加压泵来为E701与A301加压，便能够显著地减小装置的循环水压力，从而实现节能的需求。

（二）将1.0MPa的蒸汽变为其他的热源

通常聚丙烯的熔点在160-170℃之中，但1.0MPa蒸汽的温度在200℃。为防止聚丙烯的粉末出现熔化和聚结的情况，必须在1.0MPa的蒸汽进入到聚丙烯装置后，就开始降低其温度和压力，当温度和压力到了135 ℃和0.35MPa以下时，再引入到装置中应用。在常规的生产当中，只有造粒螺杆密封应用1.0MPa蒸汽较少，其他的生产过程都会用到大量的1.0MPa蒸汽，因此必须进行减温和降压处理，不然无法满足节能的要求。因此，可借助连续重整装置富裕的蒸汽来给聚丙烯装置提供热量。

（三）将PSA高纯氢气引入聚丙烯装置

从1998 年开始聚丙烯装置两台制氢站和丙烯装置一直应用到现在。其机理就是电解水制氢，产生出1.5MPa的氢压力和30 Nm³/h的氢含量。制氢站的问题主要包括：1.耗电量较大，可达150 kW，因此采用电解槽制氢非常不划算。2.采用浓度为25%的Na OH溶液作为电解质，会腐蚀装置，因此对装置的安全性具有威胁。3.调配碱液时还要用到有毒的五氧化二钒，不利于安全。所以引入了2台氢气净化器（D998A/B）与1台氢气储罐（D993C）来消除装置的威胁，增强其安全性。

（四）换热器串联

通常聚丙烯装置换热器的进出口的温差很小，基本为4 ℃左右，为增强循环水的利用率，就对换热器串联进行了改善，使其达到了节能的目的。

二、完善操作、严格治理

如果能够及时发现并解决数据异常和指标超标的情况，则能有效的节能降耗，因此必须完善操作、严格治理。主要就是对装置的水能、电能以及汽能的耗量上采取优化措施。主要的措施包括：1.定期对装置的冷却器运行情况实施监察，根据循环水的温差对冷却器进行调整。2.在保证环管反应器与丙烯原料罐的压力下来调整丙烯蒸发器的蒸汽。3.将气蒸设备的蒸汽量从800 kg/h改成700 kg/h，将环管的温度从70.0℃变为70.7℃，加大环管反应器的出料温度，减少大闪蒸线对蒸汽的耗量。3.将挤压造粒产品的料仓时间从8 h变成4 h，节省用电量。5.将自环管的反应器缓冲罐顶吹扫大闪蒸线气相丙烯的流量从160 kg/h变成140 kg/h，充分降低蒸汽的耗量。同时也能够依据节气来对装置照明的时间实施改变。

三、稳定运作、提升产率

聚丙烯装置运作的稳定程度会影响其能源消耗的情况，因此我们对聚丙烯装置的运行状况进行了具体的研究，发现装置只要出现一次停工，其能耗量就会显著增加。所以生产车间大多使用了具有高素质、高水平、高能力的人员，同时严格的巡查，以保证装置的运行安全，并严格管理、优化设施，以避免运行的过程当中发生停工，降低落地料与大饼料的消耗量，提升聚丙烯装置的生产率，来减少装置的能耗量。

四、聚丙烯装置的节能效率

通过以上的所有研究发现对聚丙烯装置进行循环水系统降压、1.0MPa蒸汽改为其他热源、将PSA高纯氢引入聚丙烯装置和换热器串联等改进措施，能够有效的节能降耗。因此我们就对单环管液相本体聚丙烯装置的能耗情况进行了调查，结果发现聚丙烯装置的综合能耗排名（从小到大）第三，为3712.14MJ/t（88.68 kg 标油/t），属于最好的情况。然后对聚丙烯装置进行了节能改善，改善后发现其经济效益发生了变化：1.对聚丙烯循环水降压的投资为19.5万，应用之后节省了循环水共350 t/h。如果将装置的运行时间定为8 000h/年，那么循环水的价格就为0.31元/吨，这样一年节省的资金就为86.8万;要是将聚丙烯循环水增压泵的功率调为7.5 kW，电价以0.6 元/ kW·h算，则每年多出的电费就为3.6 万，这样当年的利益就为63.7 万。2.如果将聚丙烯制氢站的运行功率按150kW，运行时间以8400h算，那么一年所节省的电量就为8 400×150=1.26×106 kW·h。要是采取将PSA 氢气引入聚丙烯装置的措施，其就会节省大量的碱量，大概为2 t/a。还会节省日常的维护和检修费用。3.采用有效的优化措施，可以充分的增强装置的生产效率，降低水能、汽能以及电能的耗量。

五、总结

本文主要以100kt/a的聚丙烯装置作为研究对象，采用循环水系统降压、1.0MPa蒸汽变成其他热源、将PSA高纯氢引入聚丙烯装置等改善措施，有效的提高了装置的生产效率，满足了节能降耗的需求，所以还应继续探究，不断完善。

参考文献

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