聚丙烯生產(chǎn)中丙烯循環(huán)回收改進(jìn)及應用

化工進(jìn)展l18CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS2003年第22卷第2期聚丙烯生產(chǎn)中丙烯循環(huán)回收改進(jìn)及應用黃新平中國寰球工程公司,北京100029)摘要介紹了在環(huán)管反應器本體聚合工藝技術(shù)中對丙烯循環(huán)回收工藝路線(xiàn)的改進(jìn)和應用情況,并與原工藝路線(xiàn)做了較詳細的比較。在同類(lèi)工藝技術(shù)的聚丙烯裝置中采用改進(jìn)的丙烯循環(huán)回收方法,可節省工程建設投資,縮短施工周期,降低相關(guān)設備的運行負荷和操作費用,具有推廣應用的前景。關(guān)鍵詞聚丙烯,丙烯,循環(huán)回收,改進(jìn),應用中圖分類(lèi)號TQ221.21+2文獻標識碼A文章編號1000-6613X2003)2-018-04在聚丙烯生產(chǎn)領(lǐng)域,聚丙烯裝置絕大部分采用過(guò)濾、壓縮等設備能力不足,而需要更換或改造相的是 Basell公司( MOTELI與BASF的合并公司,應的設備,使得投資大幅度增加,施工周期延長(cháng),原為意大利 HIMONT公司)的 Spheripol聚丙烯工而影響總的經(jīng)濟效益。藝技術(shù),裝置主要包括催化劑制備、聚合反應、聚作者在多年聚丙烯工藝技術(shù)研究中發(fā)現,環(huán)管合物脫氣和丙烯循環(huán)回收、汽蒸及干燥、擠壓和造反應器本體聚合工藝技術(shù)的丙烯循環(huán)回收中的小循粒等工藝單元。在聚合物脫氣和丙烯循環(huán)回收的工環(huán)工藝路線(xiàn)可以?xún)?yōu)化改進(jìn),即將高壓洗滌塔底部含藝單元中,主要設備有閃蒸罐、袋式過(guò)濾器〔簡(jiǎn)稱(chēng)有少量聚丙烯粉末的漿料丙烯,由現工藝經(jīng)過(guò)一條袋濾器入丙烯保護過(guò)濾器(簡(jiǎn)稱(chēng)保護過(guò)濾器)低小閃蒸線(xiàn)汽化后,連續返送到袋濾器進(jìn)行氣固分離壓丙烯洗滌塔〔簡(jiǎn)稱(chēng)低壓洗滌塔)循環(huán)丙烯壓縮的小循環(huán),改進(jìn)為將這股物料用漿料泵升壓送至環(huán)機(簡(jiǎn)稱(chēng)循環(huán)壓縮機)高壓丙烯洗滌塔(簡(jiǎn)稱(chēng)高管反應器直接回收,減少大循環(huán)的物料量,從而降壓洗滌塔)等。從聚合工段排出的大量聚丙烯〔質(zhì)低袋濾器、保護過(guò)濾器、低壓洗滌塔、循環(huán)壓縮量分數53%)和液態(tài)單體丙烯〔質(zhì)量分數47%)機、高壓洗滌塔的負荷,同時(shí)還可以降低操作能經(jīng)過(guò)一條閃蒸管線(xiàn)(又稱(chēng)大閃蒸線(xiàn))進(jìn)入閃蒸罐使耗。此種構思于19年11月,在中國寰球工程公丙烯閃蒸汽化,并在此將聚丙烯與氣態(tài)丙烯單體分司承擔的某項聚丙烯裝置擴能改造工程中得以離。從閃蒸罐分離岀的聚丙烯和夾帶的部分丙烯單實(shí)施體流入袋濾器再進(jìn)行氣固分離,固相流入下游進(jìn)汽蒸干燥處理,袋濾器分離出的氣態(tài)丙烯經(jīng)過(guò)保熱1改進(jìn)開(kāi)發(fā)過(guò)濾器過(guò)濾、低壓洗滌塔洗滌、循環(huán)壓縮機壓縮后作者參與擴能改造的這套聚丙烯裝置,原技術(shù)與閃蒸罐中分離出的氣態(tài)丙烯一并送入高壓洗滌塔為環(huán)管反應器本體聚合聚丙烯工藝,采用的是原意洗滌,塔頂排出氣經(jīng)冷凝器冷凝,冷凝液一部分回大利 HIMONT公司 Spheripol技術(shù),要求將產(chǎn)能由流,一部分送入丙烯進(jìn)料罐,和新丙烯一起再由丙60kva(8.5vh)提高到90kU/a(12.5υ/h),擴烯供料泵送入聚合工段聚合,形成一個(gè)大循環(huán),從能1.5倍。而實(shí)現聚丙烯生產(chǎn)工藝中的丙烯單體的循環(huán)回收針對這個(gè)要求,該項目的業(yè)主多次進(jìn)行高負荷在此過(guò)程中,為防止高壓丙烯洗滌塔底部物料累達標試驗,發(fā)現第一瓶頸是本體聚合環(huán)管反應器至積,現有的工藝是將塔底物料(含有少量洗下聚丙聚合物脫氣的大閃蒸線(xiàn)。為更有效地測試各設備能烯粉末的漿料丙烯)經(jīng)過(guò)一條小閃蒸線(xiàn)汽化后,連力,在一次裝置停車(chē)檢修期間先脫這個(gè)瓶頸,然后續返送到袋濾器的入口,并入大循環(huán)的物流再進(jìn)行再中國煤化工果發(fā)現設備瓶頸為本體氣固分離、洗滌、壓縮等大循環(huán)過(guò)程,形成一個(gè),聚合YHCNMHG回收單元以及尾氣壓循環(huán)。丙烯單體在袋濾器、保護過(guò)濾器、低壓洗滌縮及應益、氣壓縮機這兩部分的改塔、循環(huán)壓縮機及高壓洗滌塔之間進(jìn)行的小循環(huán)收稿日期2002-01-06。加大了設備的處理量,設備投資及能耗大。尤其是作者簡(jiǎn)介黃新平(1957-),男,高級工程師。電話(huà)010對該類(lèi)技術(shù)的聚丙烯裝置擴能改造,往往因洗滌、64286-80145。黃新平:聚丙烯生產(chǎn)中丙烯循環(huán)回收改進(jìn)及應用造方案在此不論述施工周期長(cháng)。因此,如何改造丙烯循環(huán)、回收單元對于丙烯循環(huán)、回收單元,不論從計算還是高成為該聚丙烯裝置擴能項目繼改造環(huán)管反應器改造負荷試驗看,存在的瓶頸所牽涉的設備比較多,方案后的又一個(gè)改造的關(guān)鍵點(diǎn)。如:閃蒸罐、袋式過(guò)濾器、保護過(guò)濾器、循環(huán)壓縮1.1改進(jìn)方案比較機、低壓洗滌塔、高壓洗滌塔、高壓洗滌塔再沸丙烯循環(huán)、回收單元的改造方案有兩種:其器、高壓洗滌塔冷凝器、高壓洗滌塔回流泵、供料依照原裝置 Spheripol工藝技術(shù)的丙烯循環(huán)、泵等。如若按原丙烯循環(huán)、回收的方法改造,所需回收方法改擴建(簡(jiǎn)稱(chēng)原技術(shù));其二,按改進(jìn)的改造或更換的設備較多,相應的工程建設投資較丙烯循環(huán)、回收新方法進(jìn)行改擴建(簡(jiǎn)稱(chēng)新方法大,其中循環(huán)丙烯壓縮機為需引進(jìn)的成套機組,需根據丙烯循環(huán)、回收工段相關(guān)設備物料平衡計算,花80~100萬(wàn)美元引進(jìn)。因改造或更換設備多,相原60kt/a規模、按原技術(shù)擴建到9kt/a規模和按應的管道、儀表改造、更換量和鋼結構、設備基礎新方法擴建到9kt/a規模要求的相關(guān)設備處理量改造量也隨之增加,安裝工程量非常大,需要的比較如表1。表1擴建前后丙烯循環(huán)、回收相關(guān)設備處理量比較表kt/a裝置有關(guān)90kt/a擴建裝置原90kt/a擴建裝置(新設備處理量技術(shù)有關(guān)設備方法洧關(guān)設備設備名稱(chēng)單體處理增量單體處理增量D/kg h處理量②/kgh處理量③/kgh倍數②倍數③÷①聚合物單體聚合物單體聚合物單體閃蒸罐8338,37305,812507.510960.712507,510960.71.501,50袋式過(guò)濾器8338.31600.612507.52400.912507.51600.9保護過(guò)濾器1288低壓丙烯洗滌塔1392.12088.21288.21.500.93循環(huán)丙烯壓縮機0.93高壓丙烯洗滌塔7697.410746高壓丙烯洗滌塔冷凝器12597,4171461.36高壓丙烯洗滌塔再沸器50006500111高壓丙烯洗滌塔回流泵回流量6500181.18循環(huán)量7097,41064698461.39至袋式過(guò)濾器的小閃蒸管線(xiàn)1.600.00高壓丙烯洗滌塔底漿料泵供料泵15609.323458.822658.81.45根據計算可以看出,對環(huán)管反應器本體聚合工機功率下降80kW,高壓丙烯洗滌塔冷凝器冷卻負藝技術(shù)聚丙烯裝置的擴能改造,用改進(jìn)的丙烯循環(huán)荷下降312MJ/h,取消小閃蒸管線(xiàn)蒸汽加熱負荷回收新方法,將產(chǎn)能由60kt提高到90kt,其丙烯312M/h,這3項綜合節省能耗標油33.4kg/h循環(huán)、回收工段的設備袋濾器、保護過(guò)濾器、低壓(目前,裝置操作實(shí)際節省能量見(jiàn)2.2節)如果加洗滌塔、循環(huán)壓縮杋、髙壓洗滌塔、髙歴洗滌塔冷大髙壓丙烯洗滌塔塔底至反應器旳物料量,還會(huì )更凝器、高壓洗滌塔再沸器、高壓洗滌塔回流泵、小進(jìn)一步地降低高壓洗滌塔冷凝器旳冷凝負荷、再沸閃蒸管線(xiàn)、供料泵的負荷均低于用原循環(huán)回收方法器的加熱負荷和丙烯供料泵的輸送負荷。的改造所需負荷。其中,保護過(guò)濾器、低壓洗滌從上述比較來(lái)看,丙烯循環(huán)、回收單元擴能改塔、循環(huán)壓縮杋的負荷下降38.31%,甚至低于原造,僅需換一臺大的閃蒸罐和增加髙壓洗滌塔冷凝裝置ω0kt產(chǎn)能的相應設備的負荷;袋式過(guò)濾器氣器換執而積按要求丙烯供料泵需要并聯(lián)一臺大相負荷下降33.33%,等于原裝置60kt產(chǎn)能的相流中國煤化工前已經(jīng)完成了這個(gè)工應設備的負荷;高壓洗滌塔負荷下降6.93%;高作。CNMHG和其他設備負荷雖說(shuō)壓洗滌塔冷凝器和回流泵負荷下降4.6%;供料下降較少,但經(jīng)計算均能滿(mǎn)足改擴建要求。另外泵負荷下降3.4%;小閃蒸管線(xiàn)沒(méi)有負荷。用改進(jìn)為將高壓洗滌塔塔底含聚丙烯粉末的漿料丙烯輸送的丙烯循環(huán)回收新方法,同時(shí)還降低操作能耗,雖至反應器,需增加兩臺漿料泵。然增加的漿料泵電機功率為22kW,但循環(huán)壓縮電根據這個(gè)方案和采用原工藝技術(shù)改擴建丙烯循1202003年第22卷環(huán)回收單元比較可節省投資(不包括袋濾器和丙烯氣蝕供料泵的節省〔6)漿料泵將塔底物料增壓,送至反應器,在設備費921.5萬(wàn)元人民幣(其中循環(huán)壓縮機按入口處采用特殊閥門(mén),并用新丙烯沖洗80萬(wàn)美元計),材料費(包括鋼結構)48.5萬(wàn)元人民幣,安裝費(包括拆除)萬(wàn)元人民幣,其他2應用情況和效果費用138萬(wàn)元人民幣。合計1186萬(wàn)元人民幣2.1應用工程的情況安裝工程量的減少,使施工周期縮短至少10本項目改進(jìn)的丙烯循環(huán)回收新方法,已于天。避免因岀售丙烯原料造成的利潤損失約306萬(wàn)2000年用于某聚丙烯裝置擴能改造項目上,生產(chǎn)元人民幣,(以項目業(yè)主提供的依據,丙烯岀售價(jià)能力由60kt/a提高到90kta,而丙烯循環(huán)回收工格按2890元計,聚丙烯售價(jià)按4500元計,生產(chǎn)段因采用本項目開(kāi)發(fā)的工藝技術(shù)僅增添兩個(gè)小流量成本按590元計,每噸減少損失為1020元,產(chǎn)量漿料泵,避免了更換價(jià)值80~100萬(wàn)美元的循環(huán)丙按12.5t/h,均不含稅烯壓縮機,避免了更換低溫碳鋼壓力容器高壓丙烯因而,將改進(jìn)技術(shù)用于擴建改造同類(lèi)技術(shù)旳聚洗滌塔和低壓丙烯洗滌塔以及配套的冷凝器、再沸丙烯裝置是有效的、實(shí)用的,可節約30%的投資,器以及回流泵、保護過(guò)濾器等一系列設備,使總投并可避免因工期造成的經(jīng)濟損失,同時(shí)降低操作能資控制在2774萬(wàn)元以?xún)?。與用原 Spheripol技術(shù)方耗。對于新建同類(lèi)技術(shù)的聚丙烯裝置同樣可降低與法相比,節約投資約1186萬(wàn)元人民幣。在該公司小循環(huán)有關(guān)的一系列設備的負荷,減少設備投資,全廠(chǎng)大檢修期的一個(gè)月內完成施工安裝和試車(chē),并并降低操作能耗次投料開(kāi)車(chē)成功,且達到擴能的全負荷,此項1.2改進(jìn)設計避免因出售丙烯原料而將要造成的經(jīng)濟損失約306裝置能力由60ka擴建到90kt/a,用于高壓萬(wàn)元人民幣。目前該裝置超負荷運轉,達到了丙烯洗滌塔塔底輸送聚丙烯粉末的丙烯量為80013.5υh(近100kta)的生產(chǎn)能力,且裝置運行kg/h。該股物料的特性和處理要求如下?tīng)顩r良好。以此計算,創(chuàng )造了萬(wàn)噸生產(chǎn)規模投資僅1)聚丙烯粉末內的催化劑仍有活性,會(huì )繼續745.7萬(wàn)元的好水平;實(shí)現了產(chǎn)能提幅大、投資發(fā)生聚合反應,流動(dòng)不暢或流速緩慢會(huì )因聚合粘低、施工周期短的目標。壁、結團堵塞管道以70~100kt/a環(huán)管反應器本體聚合聚丙烯裝(2)壓力1.8MPa(表壓)48℃處于飽和置為例,不論擴能改造還是新建,采用本項目開(kāi)發(fā)狀態(tài)的工藝技術(shù),將使丙烯循環(huán)壓縮機負荷下降約3)量小,與反應器的壓差大(ΔP=1.6~35%~40%,低壓丙烯洗滌塔、丙烯保護過(guò)濾器負1.7MPa);荷和袋濾器氣相負荷均下降約35%-40%,高壓4)必須穩流量連續送出丙烯洗滌塔負荷下降約7%~10%,丙烯供料泵負5)循環(huán)水、供電、儀表風(fēng)故障和火災時(shí),必荷下降約3%~5%,本工段除閃蒸罐外,其他設須停止向反應器供料備負荷也略有下降。因此,在環(huán)管反應器本體聚合針對這些特點(diǎn),在設計中采用如下措施聚丙烯裝置上采用本項目開(kāi)發(fā)的工藝技術(shù),對于降1)選用小流量、高揚程旳高速離心漿料泵,低設備投資、降低生產(chǎn)操作能耗具有非常高的經(jīng)濟兩臺并聯(lián),且運轉泵故障時(shí)另一臺泵聯(lián)鎖自啟動(dòng),意義。實(shí)現不斷流;并兼顧加大該股物料的流量,可更進(jìn)2.2應用工程的效果步降低高壓洗滌塔再沸器熱負荷和冷凝器冷卻2.2.1解決了丙烯供料泵能力不足的問(wèn)題負荷原裝置中的丙烯供料泵(即擴能改造之前車(chē)間2)泵和管線(xiàn)有死端或緩流處用新鮮丙烯沖并聯(lián)的設備)能力最大為26t/h,按原技術(shù)擴建要洗,用于防堵求該泵原正常操作能力為26t/h若不更換,該泵(3)采用適當的控制量恒定系統,使反的商Y口中國爆化擊反電圖(圖(4)設置一套完善的停泵、關(guān)閥聯(lián)鎖系統,并2.5,〖,以泵的負荷,使該泵操與裝置緊急停車(chē)聯(lián)鎖回路相通,當發(fā)生電故障、儀作彈性增大。表風(fēng)故障、循環(huán)水故障以及火災時(shí),該漿料泵參于2.2.2提高了裝置運行時(shí)間,減少了停車(chē)次數反應器緊急停止進(jìn)料聯(lián)鎖1)提高了袋式過(guò)濾器的使用壽命由于高壓〔5)采用一套工藝措施,以保證泵的進(jìn)口不洗滌塔洗下的聚丙烯細粉不再循環(huán)到袋式過(guò)濾器,黃新平:聚丙烯生產(chǎn)中丙烯循環(huán)回收改進(jìn)及應用使濾袋接觸的聚丙烯細粉量大大減少;并避免了因滌塔的蒸汽消耗約150kg/hs由高壓洗滌塔至袋濾器小閃蒸線(xiàn)掛壁需要大量丙烯綜合節省能耗:電58kW/h、循環(huán)水50t/h、沖洗對濾袋的沖擊,使濾袋壽命超過(guò)395天(395低壓蒸汽350kg/h折合標油44.5kg/h天是指2001年4月20日~2002年5月21日停車(chē)消滅缺項的時(shí)間,并不是因袋式過(guò)濾器的濾袋和高3推廣應用前景壓洗滌塔再沸器故障而停工。),創(chuàng )造了裝置濾袋使目前,在中國擁有的聚丙烯裝置生產(chǎn)工藝以環(huán)用的最長(cháng)壽命。管反應器本體聚合工藝技術(shù)居多,其裝置規模大都2)延長(cháng)了高壓洗滌塔再沸器的使用時(shí)間原在丌0kt/a以下,隨著(zhù)市場(chǎng)需求的增加和經(jīng)濟的發(fā)裝置的高壓洗滌塔再沸器經(jīng)常因聚丙烯細粉掛壁而展,這種規模小于100k的聚丙烯裝置都將面臨影響了加熱效果,改造后,減少了再沸器的負荷著(zhù)擴能改造。在進(jìn)行擴能的同時(shí)往往也因為在現有〔約減少汽化丙烯800~1700kg/h)當再沸器達的聚合物脫氣和丙烯循環(huán)回收工藝過(guò)程中,因高壓到一定程度的掛壁時(shí)仍然能夠維持髙壓洗滌塔旳運洗滌塔、袋濾器至循環(huán)丙烯壓縮杋旳丙烯氣量的增行。使該設備連續使用周期超過(guò)了395天仍可加而造成壓縮、洗滌等設備能力不足,所以相應的使用。改造將會(huì )增加一大塊投資,并延長(cháng)施工周期,以致2.2.3降低了能耗影響經(jīng)濟效益。采用本技術(shù)可以很好的解決上述問(wèn)1〕用漿料泵把髙壓洗滌塔塔底漿料丙烯送至題,從而達到減少投資、降低能耗、縮短工期、提反應器直接回收,不再用高壓洗滌塔至袋濾器之間高經(jīng)濟效益的目的。另外,從生產(chǎn)現場(chǎng)反饋信息表的小閃蒸線(xiàn),避免了約800kg/h的丙烯汽化,節明,應用該技術(shù)還大大延長(cháng)了袋式過(guò)濾器中濾袋的約蒸汽200kg/he使用壽命和高壓洗滌塔再沸器連續使用時(shí)間,從而(2)因為減少了小閃蒸線(xiàn)和高壓洗滌塔再沸器延長(cháng)整個(gè)裝置運行周期。的汽化丙烯量,同時(shí)相應地減少了高壓洗滌塔塔頂將本項目所開(kāi)發(fā)的技術(shù)用到新建的同類(lèi)技術(shù)的冷凝器1700~1900t/h的冷凝負荷,節省冷卻水聚丙烯裝置中,同樣可以降低設備投資和能耗。因消耗量50t/h。而,本項目改進(jìn)開(kāi)發(fā)的丙烯循環(huán)回收新方法具有廣3)循環(huán)壓縮機負荷降低。按原技術(shù)改擴建,闊的應用前景。循環(huán)壓縮機的電機功率需要240kW,采用改進(jìn)技術(shù),壓縮機負荷不增加,仍沿用原160kW電機,扣注:這項改進(jìn)的丙烯循環(huán)回收工藝技術(shù)已申報除增加的漿料泵電機負荷2kW,節省電能58kW/ao國家專(zhuān)利1(4)減少了后續單元汽蒸干燥工段中汽蒸洗滌參考文獻塔內熱水加熱所需的蒸汽消耗。高壓丙烯洗滌塔再沸器的熱源來(lái)自于汽蒸器洗滌塔的工藝熱水,該工1黃新平.一種聚丙烯生產(chǎn)中丙烯循環(huán)回收方法[P]Z藝熱水由蒸汽加熱。采用改進(jìn)技術(shù)減少了再沸器的011360356,2001汽化量,降低了熱負荷,相應的也降低了汽蒸器洗Improve Process Technique and Application for Propylene recycleRecovery in Polypropylene plantHuang XinpingChina Huanqiu Contracting Engineering Corp. Beijing 100029)Abstract This article introduces the improvement and appolymerization process technique of loop reactors and compawill save the investment in engineering construction andTHEnvlene rervrle recovery in中國煤化工technique in detail. ItCNMHGIload and costrelated equipment to adopt this propylene recycle recovery technique in the propylene plant of similar processtechnique. This new technique will have a bright future in popularization and applicationKeywords polypropylene propylene recycle recovery improvement application編輯黃麗娟)