聚丙烯装置回收系统存在的问题及解决对策

聚丙烯装置回收系统存在的问题及解决对策
黄香玉
【摘要】扬州石化有限责任公司化工分厂聚丙烯装置回收系统有高压、低压回收系统和膜回收系统,膜回收系统丙烯回收率高达95%以上,尾气排放的丙烯含量小于5%(v%).回收的丙烯中水、氧气等杂质含量高,不能直接进行聚合,进入气分系统进行回炼.本文对高压回收系统存在的问题进行阐述,提出提高高压回收效率的办法;对增加中压回收系统效益进行测算,提高回收效率,降低丙烯消耗.
【期刊名称】《广州化工》
【年(卷),期】2017(045)014
【总页数】2页(P155-156)
【关键词】聚丙烯;丙烯回收
【作者】黄香玉
【作者单位】扬州石化有限责任公司, 江苏扬州 225200
【正文语种】中文
【中图分类】TQ325.1
间歇式液相本体法聚丙烯生产工艺具有工艺流程短、生产设备简单、投资少、见效周期快等特点，适应我国炼厂气资源丰富而分散的特点，很快在全国迅速发展起来。

扬州石化有限责任公司聚丙烯装置聚合单元采用的是间歇式液相本体法工艺，生产粉料均聚聚丙烯，该装置于1996年建成投产，原设计能力为10 kt/a，2000年
扩能改造，装置现有12 m3聚合釜6台，10 m3闪蒸釜6台，装置生产能力达
30 kt/a。

2011年实现聚合闪蒸自动控制，2014年建成半自动包装配套生产线。

1996年装置建成时只有高压回收和低压回收，2003年建成膜回收装置，只有2只膜进行串联，2013年改为4只膜分成2组进行串联，回收效率大幅提高。

精丙烯在催化剂、活化剂及第三组分组成的催化体系作用下，达到一定的温度、压力时发生聚合反应，正常情况下丙烯转化率在70%左右，当反应结束后聚合釜中未转换的丙烯气一部分先高压回收，即通过冷凝器冷凝进入中间储罐V-7000、V-7001/AB。

若回收后聚合釜压力低于1.4 MPa，可向闪蒸釜喷料，否则要向气柜排放至压力≤1.4 MPa后再喷料。

聚合釜中未转换的另外一部分丙烯气在每次喷料后排向气柜，直到喷料结束闪蒸釜压力与气柜压力平衡，回收不动时就关闭去气柜回收阀，然后用氮气或真空泵置换。

尾气回收气柜为1000 m3湿式气柜，回收的丙烯中水、氧气等杂质含量高，不能直接进行聚合，进入气分系统进行回炼[1]。

因为丙烯中氮气含量高，压缩机压缩后不能完全液化，没有液化的气体进入膜回收系统。

膜回收系统丙烯回收率高达95%以上，尾气排放的丙烯含量小于5%(φ)。

冬季生产时中间储罐的压力为0.8 MPa左右，生产没有问题。

夏季生产时由于中间储罐的压力高达1.4 MPa，大量未反应的气相丙烯进入尾气回收气柜，造成尾气回收气柜液位持续高位运行，有时要开两台压缩机进行操作，造成压缩机后面的液相丙烯储罐V08压力超高，跳安全阀事件。

尾气回收气柜液位高，聚合无法投料。

夏季高温天气持续时间长达三个月，严重影响聚合生产。

聚合高压回收时，因冷凝器E7002/AB冷凝效果差造成V-7000和V-7001/AB系统内压力高的原因是多方面的，具体原因有：(1)循环水系统不稳定，压力、温度时高时低；(2)换热器运行时间长，结垢可能影响传热效果；(3)操作人员手动高压回收时，未及时打开冷凝器水阀，致使丙烯气没经过冷凝直接进入V-7000和V-7001/AB；(4)操作人员手动高压回收时，回收速度过快，这样可能致使部分丙烯气冷凝不下来进入V-7000和V-7001/AB；(5)各釜回收阀外漏。

高压回收要从以下几方面着手来彻底解决冷凝效果差的问题：(1)关注循环水温度、压力变化，出现压力低、温度高时，及时调整冷水泵；(2)利用检修机会对换热器
进行清洗，从而来提高其传热效果[2]；(3)严细标准化操作，发现高压回收不开水
阀以及阀位开度过大现象加大考核力度；(4)发现釜冷凝器回收阀外漏，立刻更换。

要从根本上解决，必须降低聚合高压回收的冷剂温度，使气相丙烯完全冷凝下来。

目前国内有的间歇式液相本体法聚丙烯企业，高压回收冷凝器采用的冷剂介质为循环冷冻水;有的企业采用三级回收的方法，先用循环水或工业水做冷剂，冷凝回收
部分高压尾气，然后再用冷冻水做冷剂回收较低压力的尾气部分，最后再采用氨蒸发直接做冷剂冷凝回收丙烯尾气。

这些办法冷凝效果非常好，可以借鉴。

也可以增加中压回收系统。

高压回收结束后，聚合釜内残余的丙烯量仍然很多，如果进入闪蒸釜再进行回收，一方面增加尾气回收系统的负担，另一方面，丙烯中会夹杂氮气，回收利用困难。

中压回收系统就是在高压回收的基础上，进一步回收聚合釜内的丙烯，经压缩冷凝后重新使用。

中压回收的工艺流程为：聚合釜→气相储罐→控制系统→压缩机→冷凝器→液相储罐→丙烯泵→原料罐，如图1所示。

金陵塑胶化工有限公司采用中
压回收系统在高压回收之后进行中压回收，聚合釜内的余压可以回收到0.3 MPa
左右，压力从1.3 MPa降到0.3 MPa，回收量相当可观[3]。

有的企业还有负压回收系统，但由于真空压缩机密封要求很严不能有泄漏、压缩机振动以及压缩机入口细粉问题对负压回收系统要求较高，未给予考虑[4]。

如若增加中压回收系统，回收后压力达到0.3 MPa，相当于直接减少了气柜压缩
机1.1 MPa丙烯气的回收量，全年按平均降低0.6 MPa计算，创造的效益是非常可观的。

由克拉伯龙方程PV=nRT可计算出从聚合釜放入气柜的丙烯量，其中T=75 ℃转
换至热力学温度后为：T=273+75=348 K；P=0.6 MPa=6×105 Pa；丙烯气体积
V=聚合釜体积12 m3-聚合釜内聚丙烯体积，若以每釜聚丙烯质量按照3 t，堆积密度0.44 g/cm3计，得出聚丙烯体积为6.82 m3，则丙烯气体积V=12 m3-6.82 m3=5.18 m3；R=8.314 m3·Pa·mol-1·k-1。

将以上数据代人克拉伯龙方程可得n=PV/RT=6×105×5.18/(8.314×348)=1128 mol，即从聚合釜放入气柜的丙烯量为1128 mol/釜，正常情况下气柜的压力在3.75～4.0 kPa，丙烯气温度40 ℃，根据此条件可算出每釜排放到气柜后的丙烯量为：
压缩机流量:Q=12.5 m3/min，电机功率132 kW，可知回收每釜0.6 MPa的丙烯气需用电量为733.8÷(12.5×60)×132=129.15 kW·h，若每度电按0.5元、聚丙烯装置每年按9000釜生产计算，可知回收聚合釜放入气柜的丙烯气压缩机需耗电费为0.5×129.15×9000=58.117万元。

(1)采用循环水或工业水做冷剂，冷冻水做冷剂，氨蒸发做冷剂三级冷却进行回收丙烯，提高高压回收效率。

(2)充分利用好高压、低压回收系统，考虑上中压回收系统，提高丙烯回收率和利用率[5]。