INNOVENE聚丙烯工藝中丙烷排放濃度的選擇

第6期中氮肥No 62014年1l月M-Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressNov.2014INNOVENE聚丙烯工藝中丙烷排放濃度的選擇劉洪忠,楊韜,王躍(中國神華煤制油化工有限公司榆林化工分公司,陜西榆林719000[摘要]從丙烷濃度對催化劑活性的影響人手,擬合出了丙烯聚合反應系統中丙烷濃度與催化劑費用的關(guān)系式,建立了體系中丙烷濃度與丙烯排放損失費用之間的數學(xué)關(guān)系式。將2個(gè)關(guān)系式的曲線(xiàn)放入同個(gè)坐標系中,得到最經(jīng)濟的丙烷排放濃度[關(guān)鍵詞]聚丙烯;丙烷;經(jīng)濟性;排放濃度中圖分類(lèi)號]TQ325.14[文獻標志碼]B[文章編號]1004-9932(2014)06-0062-03Selection of Propane Emission Concentration inINNOVENE Polypropylene ProcessLIU Hongzhong, YANG Tao, WANG YueChina Shenhua Coal to Liquid Chemical Co, Ltd, Yulin Chemical Company, Yulin 719000, China)Abstract: Starting with the impact of propane concentration on catalyst activity, the relation of propane con-centration and the expenses of catalyst in propylene polymerization reaction system has been fitted, and themathematical relation of propane concentration and propylene discharge economic loss has been establishedThe most economical propane emission concentration is obtained by putting the curves of the two relations intethe same coordinate systemKey Words polypropylene; propane; economy; emission concentration0引言產(chǎn)的PP粉料通過(guò)粉料轉移系統進(jìn)入第二反應器。該轉移系統主要由氣鎖器和沉降器組成,共INNOVENE臥式氣相攪拌釜工藝技術(shù)屬于2條線(xiàn),通過(guò)壓差以脈沖的方式將粉料送入第二氣相本體聚合工藝,采用獨特的臥式帶攪拌活塞反應器。該轉移系統亦可防止兩反應器之間反應流反應器,用2臺聚合釜串聯(lián),可生產(chǎn)均聚物、物的返混1-21無(wú)規共聚物和抗沖共聚物。聚合級丙烯中一般會(huì )含有約0.4%(質(zhì)量分主催化劑、助催化劑和改性劑加入第一反應數)的丙烷雜質(zhì),丙烷和丙烯一起進(jìn)入反應系器。在第一反應器中,丙烯單體在催化劑表面發(fā)統,隨著(zhù)丙烯的消耗,反應器中丙烷不斷積累,生聚合反應,以氣相方式連續聚合形成結晶的聚濃度不斷升高,導致催化劑活性下降。為了提高丙烯(P)顆粒。反應器頂部氣體丙烯經(jīng)旋風(fēng)催化劑的效率,正常生產(chǎn)期間必須對系統中的丙分離器分離出攜帶的細粉后,進(jìn)入第一反應器頂部冷凝器。部分冷凝后的丙烯和補充的新鮮丙烯烷進(jìn)行排放。再由泵送回反應器,噴灑到PP粉料床層上,通丙烷排放濃度(質(zhì)量分數,下同)的選擇過(guò)蒸發(fā)移去反應熱。反應器尾氣中未冷凝的氣體是一個(gè)十分關(guān)鍵的問(wèn)題,假如選擇系統中丙烷濃經(jīng)壓縮并循環(huán)至第一反應器底部。第一反應器生度較高時(shí)排放,系統中較高濃度的內烷會(huì )導致催化劑活性降低,為了保證生產(chǎn)負荷,必須增加催[收稿日期]2014.02-26化劑的進(jìn)料玉娛化工加;若選擇[作者簡(jiǎn)介】劉洪忠(1985-),男,內蒙古巴彥漳爾市入,助系統中丙烷CNMHG致大量的丙理工程師。烯隨丙烷一從捍,綻價(jià)工義個(gè)合理。第6期劉洪忠等: INNOVENE聚丙烯工藝中丙烷排放濃度的選擇1丙烷濃度對催化劑活性的影響度。循環(huán)氣進(jìn)入反應器后,大量的丙烯被消耗,尾氣中丙烷的濃度較高,排放反應器尾氣可以有丙烯聚合反應的速率與催化劑活性中心的濃效地降低系統中的丙烷含量。在穩定生產(chǎn)過(guò)程度和丙烯單體的濃度有關(guān),丙烷濃度過(guò)高會(huì )降低中,要保持丙烷濃度的穩定,就要達到系統進(jìn)、反應體系中丙烯單體的濃度,阻礙丙烯與催化劑出丙烷的量相等活性中心的接觸,造成聚合反應速率降低,催化采用臥式氣相攪拌釜聚丙烯工藝生產(chǎn)聚丙劑活性得不到有效發(fā)揮,從而降低催化劑的活烯,得到1kg聚丙烯要消耗1.005kg聚合級丙性3。為了保持穩定的催化劑活性,反應系統烯單體,聚合級丙烯的純度為996%,丙烷含必須保持一定的氣體排放量,以維持系統內丙烷量為0.4%,MTO(甲醇制丙烯)工藝生產(chǎn)的聚濃度恒定。合級丙烯的價(jià)格約為95元/kg裴亞河等4研究了丙烷濃度對催化劑活性假定排放尾氣中其他雜質(zhì)的質(zhì)量分數為[催化劑的活性=單位時(shí)間內聚丙烯的產(chǎn)量(kg)/0.9%,丙烷濃度為x,則丙烯的質(zhì)量分數為單位時(shí)間內催化劑的用量(kg)]的影響,如圖1。(99.1%-x),那么生產(chǎn)1000kg聚丙烯需要排放30的尾氣中損失的丙烯費用[F(x)]與丙烷濃度x的關(guān)系式如下地30000F(x)=95×[(1000×1.005×0.4%)/x]×(99.1%-x)/99.6%(3)對(3)式進(jìn)行化簡(jiǎn),得:10000F(x)=-38.34+37.998/x(4)204060801從(4)式可以看出,隨著(zhù)丙烷排放濃度的丙烷質(zhì)量分數%提高,排放氣排出的丙烯損失費用降低,即系統圖1丙炕濃度對催化劑活性的影響中丙烷濃度較高時(shí)進(jìn)行排放可以減少排放造成的對圖1中數據進(jìn)行擬合,得到催化劑的活性丙烯損失(A)與丙烷濃度(x)之間的關(guān)系式如下:A=-51917x2+6032.2x+48605(1)3最佳丙烷排放濃度的計算以上丙烷濃度對催化劑活性的影響數據是基為了降低丙烯單耗,提高裝置運行的經(jīng)濟于實(shí)驗室的結果,在實(shí)際生產(chǎn)中,受催化劑在反性,需要綜合考慮丙烷濃度對催化劑費用的影響應器中停留時(shí)間和傳質(zhì)等因素的影響,催化劑活和丙烷排放對丙烯損失費用的影響,最佳的排放性約為實(shí)驗室結果的55%。實(shí)際生產(chǎn)100kg濃度就是在這2個(gè)相互矛盾的參數中使凈效益最聚丙烯,催化劑價(jià)格為2500元kg,根據(1)大化。式,可得催化劑費用[f(x)]與丙烷濃度x的以排放尾氣中丙烷濃度為自變量,在同一個(gè)關(guān)系式如下:坐標系中分別作出(2)式和(4)式的函數曲f(x)=2500×1000(51917x+6032.2x+線(xiàn),可以直觀(guān)地看出丙烷濃度對催化劑費用和丙48605)×55%]烷排放導致丙烯損失費用的影響,如圖2所示由(2)式可作出丙烷濃度對催化劑費用影響的函數曲線(xiàn)(如圖2)。從曲線(xiàn)可以直觀(guān)地看催化劑費用烯損失費用出,當系統中的丙烷濃度增加時(shí),相應的催化劑費用也會(huì )增加。3002002丙烷濃度對丙烯排放損失費用的影響”020253035404503509100羋根據動(dòng)力學(xué)方程的描述,聚合反應的速率與5-6中國煤化工丙烯分壓成正比而在反應器溫度和壓力恒圖2和定的情況下,丙烯的分壓僅僅取決于丙烯的濃CNMHG排用時(shí)渺響中氮肥第6期從圖2可以看出,當聚丙烯產(chǎn)量一定時(shí),隨化劑費用的增加占裝置經(jīng)濟損失的主要部分。著(zhù)丙烷排放濃度的升高,反應所用催化劑的費用(4)當反應器尾氣中丙烷濃度為18%時(shí)進(jìn)也不斷增加,而丙烷排放導致丙烯損失的費用則行排放,催化劑費用和丙烯排放損失費用相等,不斷減小。當排放尾氣中丙烷質(zhì)量分數為18%此時(shí)裝置總體經(jīng)濟性最佳。時(shí),所用催化劑的費用和排放導致的丙烯損失費用相等,此濃度為最佳丙烷排放濃度。[參考文獻]結論[1]洪定一,聚丙烯—原理、工藝與技術(shù)[M].北京:中國石化出版社,2002:323-327(1)丙烯聚合反應系統中,丙烷濃度的升[2]劉偉.聚丙烯臥式攪拌床若干反應工程問(wèn)題的研究高會(huì )導致催化劑費用增加,保持低的丙烷濃度對[D].杭州:淅江大學(xué),2010提高催化劑的反應活性有利。[3] JOB JAN C SAMSON, PETER J BOSMAN, GONTER WEICK-(2)為了保持反應體系中丙烷含量的穩定,ERT, et aL. Liquid-Phase PolymerizationHighly Active Ziegler-Natta Catalyst Influence of Hydrogen要從反應器尾氣中排放丙烷和丙烯的混合物,當Cocatalyst, and Electron Donor on the Reaction Kinetics [JJ丙烷濃度較高時(shí)進(jìn)行排放可以減少排放導致的丙Jourmal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry, 1999烯損失。37:219-232(3)實(shí)際生產(chǎn)中,當反應體系中控制丙烷[4]裴亞河,李凌,朱進(jìn)玉,影響聚丙烯裝置催化劑活性的排放濃度小于18%時(shí),丙烷排放導致的丙烯損因素分析[J].遼寧化工,2008,37(2):81-8失占裝置經(jīng)濟損失的主要部分;當反應體系中控[5周其風(fēng),胡漢杰.高分子化學(xué)[M]北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001:153-160制丙烷排放濃度大于18%時(shí),催化劑活性下降,[6] Nello Pasquini.聚丙烯手冊[M].胡友良譯,北京:化學(xué)為了保證產(chǎn)量穩定,需要增加催化劑的進(jìn)料,催工業(yè)出版社(上接第32頁(yè))系統后對系統也存在一定程度的影響,建議在以下幾方面進(jìn)一步加強管理。4結論(1)進(jìn)入循環(huán)冷卻水系統的工藝冷凝液溫以大量試驗和實(shí)際運行數據為基礎,通過(guò)變度為45℃,高于循環(huán)冷卻水回水溫度,在夏季更思路,改變甲醇工藝冷凝液的回收方法,最終極端溫度條件下,可能導致循環(huán)冷卻系統水溫偏實(shí)現了工藝冷凝液的全回收,提高了水資源的重高,涼水塔負荷增大。建議在夏季酌情減少送循復利用率。將甲醇工藝冷凝液回收至循環(huán)冷卻水環(huán)冷卻水系統的工藝冷凝液量,或調整好涼水塔系統的方法簡(jiǎn)單易行、投資少,運行穩定、可風(fēng)機葉片,確保循環(huán)冷卻水系統水溫控制在正?？?達到了節能減排、降本增效的目的。范圍內。(2)工藝冷凝液中所帶的少量醇類(lèi)有機化[參考文獻]合物為循環(huán)冷卻水系統內微生物的繁殖提供了養]陳曉峰,黃簫,張字,影響離子交換樹(shù)臘使用壽命因分,特別是在夏季,可能促進(jìn)系統微生物大量滋素的探討[J].煉油與化工,2003(3生,增大循環(huán)冷卻水系統殺菌的難度。建議加強2】周彩霞·甲醇生產(chǎn)中工藝和燕汽冷礙液的回收處理與利用系統微生物監測,有針對性地加強殺菌。[冂].化學(xué)工業(yè),2012(2)(3)工藝冷凝液回收至循環(huán)冷卻水系統后3]趙之珍,脫鹽水生產(chǎn)中蒸汽冷凝液的回收與利用[冂].科技資訊,2010(32)為避免循環(huán)冷卻水系統的工藝指標和水質(zhì)產(chǎn)生較(4]陳武,賀志旺,鍋爐水處理樹(shù)脂受污染分析與對策大波動(dòng),建議加強甲醇裝置汽提塔的pH和運行[玎].中國氯堿,2001(6)工況控制,確保送循環(huán)冷卻水系統的工藝冷凝液5]高登山,冷凝液回收處理技術(shù)[].河南化工,200,25水質(zhì)和水量穩定。中國煤化工CNMHG