浅谈聚丙烯装置检修开停工优化

浅谈聚丙烯装置检修开停工优化赵亮聚丙烯车间玉门炼化聚丙烯装置采用间歇式液相本体法生产工艺，装置自2005年扩容改造后生产能力达到4万吨/年，同时自动化水平显著提高，聚合反应更加平稳可控，产品质量趋于稳定，但装置在检修开停工过程中存在的问题还比较多，优化运行潜力较大。

1 现状分析玉门炼化聚丙烯装置于1992年开工，先后经过两次扩容改造。

目前，装置由一套丙烯精制系统、八套聚合反应系统、一套尾气回收系统和一套自动包装系统组成。

其中丙烯精制系统由22具精制塔组成，主要脱除气分产品丙烯中的微量水、硫、氧和砷等杂质；聚合反应系统由八具聚合釜和七具闪蒸釜组成，主要将精制后的丙烯在催化剂和其它助剂的作用下反应生成聚丙烯产品，同时置换产品中未反应的丙烯气体；尾气回收系统由丙烯压缩机、冷却器和丙烯回收罐等设备组成，主要通过压缩机增压分离闪蒸置换气中的丙烯和氮气，实现丙烯回收的目的；自动包装系统由两具料仓和一套自动包装系统组成，主要完成聚丙烯产品的包装工作。

2012年聚丙烯车间投用了尾气回收丙烯直输气分装置回炼精馏技改项目，成功解决了正常生产状态下精丙烯中丙烷含量累积的问题，但受装置工艺流程等多方面的限制，首先，停工过程中精制系统的丙烯大部分排入全厂低压瓦斯管网，不仅造成全厂低压瓦斯管网压力波动，同时还浪费大量丙烯。

其次，停工过程中活化剂系统吹扫置换难度大，直接影响装置安全检修。

再次，开工初期精丙烯杂质含量高，造成开工初期聚合反应弱，生产调节周期长，次废品率高。

最后，由于精丙烯罐内的不合格丙烯处理难度较大，直接影响装置正常开工和技术经济指标的提升。

2 存在问题经过认真分析以往聚丙烯装置检修开停工规程，从停工退料、系统吹扫、检修事项和开工生产总结了开停工过程中存在的不足，主要包括以下五个方面。

2.1 精制系统退料难聚丙烯装置丙烯精制系统由2具固碱塔、2具脱硫水解塔、4具脱硫吸附塔、1具脱砷塔、8具活化氧化铝干燥塔、3具分子筛干燥塔和2具脱氧塔共22具精制塔组成，总容积约200m3，除系统内装填的各种精制助剂外，其丙烯容量约50～60t。

在停工退料过程中，由于精制系统内的液相丙烯无法继续进入精丙烯罐，造成精制系统内的丙烯回收难度较大，如果将精制系统内的丙烯排入气柜，仅回收这部分丙烯需要约6天时间，这严重影响聚丙烯装置停工进度和总厂公用系统停工统筹，如果将精制系统的丙烯排入低压瓦斯管网，不仅造成丙烯损失，还导致全厂低压瓦斯管网压力波动。

因此，精制系统内的丙烯回收难度大。

2.2 活化剂系统吹扫不彻底活化剂的主要成份是三乙基铝，其化学活性非常高，遇空气立即燃烧，遇水则爆炸，微量活化剂在空气中的暴露都可能引发一场火灾，所以活化剂系统的吹扫不容忽视，活化剂计量罐如图1所示，如果活化剂计量罐提前吹扫，则影响装置最后阶段的生产，如果聚合生产结束后再吹扫活化剂计量罐，则计量罐底部的残余活化剂无法处理，残余活化剂最终只能以控制燃烧的方式处理，风险非常大。

由于停工前活化剂运输罐可能液位较高，退料时如果氮气量过大，吹扫尾气中容易携带活化剂，形成安全隐患，若退料时氮气量较小，吹扫尾气中虽不易携带活化剂，但活化剂系统很难吹扫干净，严重时活化剂系统吹扫72小时都难以合格。

2.3 开工初期丙烯中杂质含量高丙烯聚合反应对丙烯原料的要求非常高，丙烯中的杂质主要包括水、硫、氧、砷、一氧化碳、二氧化碳等，其中水含量超过10μg/g 时聚合反应明显变弱，丙烯中的微量杂质会导致催化剂失活，当杂质含量较高时聚合反应无法持续。

由于检修过程中需要对高压回收系统的冷凝器进行水试压，所以高压回收系统中未吹扫干净的微量游离水会导致精丙烯中的水含量超标，同时精制系统在丙烯置换过程中携带的微量氧也直接影响聚合反应的正常进行。

如果开工初期杂质含量高且影响聚合反应，精丙烯只能排放至气柜回收或全厂低压瓦斯管网。

2.4 开工初期次废品率高丙烯球罐、精丙烯罐、聚合釜等设备在检修容检过程中产生大量杂质，杂质中的铁锈会直接影响聚丙烯产品的外观，另有一些杂质直接影响聚合反应，轻则造成聚丙烯产品等规度、灰份等指标不合格，严重则导致聚合粘料或爆聚。

因此，聚丙烯装置在开工初期产品外观差、灰份高、等规度偏低、次废品率较高。

2.5 开工初期易粘料DDS （二苯基二甲氧基硅烷）为给电子体，在聚合反应中起到调节产品等规度的作用，如果投料时DDS 加入量不足将导致产品等规度降低，严重时直接粘料，根据聚丙烯装置近几年的生产运行情况，开工初期非常容易发生粘料。

聚合釜粘料后产品质量不合格，粘料的处理难度大且周期长，不仅影响装置产能和次废品率，而且新增清釜工作量和风险。

因此，准确查找开工初期粘料的原因具有非常重要的意义。

3 采取措施及建议放空氮气活化剂针对聚丙烯装置检修开停工总结的五项问题，车间制定了控制库存、储罐分批容检、精制系统倒流程退料、丙烯循环精制等多项措施，确保聚丙烯装置在检修开停工过程中减少丙烯损耗，降低次废品率，稳定产品质量，缩短生产调节周期。

具体措施如下：3.1 检修前确保原料低库存聚丙烯装置设计产能4万吨/年，受上游丙烯原料不足的影响，装置未达到满负荷生产，为了不影响总厂检修进度，车间在停工前保证丙烯原料低库存，在接到停工调度令后能尽快处理剩余丙烯原料。

为减少停工过程中的“三剂”（高效催化剂、活化剂和二苯基二甲氧基硅烷）损耗，车间提前按照总厂检修计划时间表统筹安排“三剂”中间环节库存，主要措施包括提高催化剂分装频次，减少单次催化剂分装量；严格控制活化剂南、北中间罐库存，确保活化剂南、北中间罐低液位；逐步降低DDS高位槽交接班液位，减少停工过程中的“三剂”损耗。

3.2 精制系统丙烯回收措施为了回收精制系统的液相丙烯，检修前提前安排对部分丙烯球罐或丙烯回收卧罐进行容检，容检合格后做为精制系统丙烯回收储罐。

车间在接到停工调度令后，先将丙烯球罐内的丙烯原料转至精制系统，然后将精丙烯罐内的剩余丙烯全部投入聚合釜，投料过程中不加氢气、活化剂、DDS和催化剂，高压回收冷却器全部改副线，贯通精丙烯罐至丙烯球罐或丙烯回收罐的流程，然后使用热水对已投料的聚合釜进行升温，当聚合釜压力达到2.5～3.0MPa时向精丙烯罐回收气相丙烯，精丙烯罐经增压后将精制系统内的液相丙烯退入容检合格的储罐，从而实现回收精制系统丙烯的目的，精制系统丙烯回收流程如图2所示。

回收丙烯去气分图2 精制系统丙烯回收流程为防止活化剂计量罐底部残留的活化剂无法处理，将活化剂计量罐的吹扫工作安排在聚合釜最后投丙烯（用于增压精丙烯罐时的投料）之前，吹扫过程中如果发现活化剂计量罐底部有液位，将计量罐内的活化剂加入聚合釜并用丙烯稀释，防止活化剂计量罐底部吹扫不彻底。

为进一步解决活化剂系统吹扫难的问题，在活化剂退料完成后，用空的活化剂运输罐代替在用的活化剂运输罐，然后逐步提高吹扫氮气量，确保活化剂系统吹扫合格。

为提高精制系统丙烯的回收率，当系统内大部分液相丙烯退入丙烯球罐或丙烯回收罐后，关闭丙烯退料流程，打开精制系统各塔底连通阀，通过精制进料线上的安全阀副线将剩余气相丙烯排放至气柜并回收，为加快气相丙烯的回收速度，尾气回收系统启用两台丙烯压缩机同时回收，待精制系统的压力降至0.1MPa以下时，从精制各塔顶缓慢引氮气，将残余丙烯吹扫至气柜，继续回收精制系统内残余丙烯，直至精制系统吹扫置换合格，从而实现精制系统剩余丙烯的有效回收。

3.3 开工初期丙烯循环精制检修后装置各系统内杂质含量高，尤其是高压回收系统携带的游离水对聚合反应影响最大，所以在开工初期严格对高压回收系统进行试压试漏，试压完成后对系统进行彻底吹扫，防止高压回收系统内的游离水污染精丙烯。

为使精丙烯中的杂质含量在短时间内合格，确保聚合反应顺利进行，建议采取以下措施：在聚合装置检修完成并验交后，先将停工时回收的丙烯引入精制系统并建立丙烯循环，同时对所有聚合釜进行烘釜，根据原料量及时安排假聚，各釜第一次假聚后的丙烯排入气柜，第二次假聚后的丙烯通过高压回收系统回收至精丙烯罐，同时严密监控精丙烯水含量，如果发现高压回收系统带微量水，要及时停丙烯原料泵，开丙烯投料泵后启用丙烯循环精制流程，同时继续向聚合釜投丙烯（只加活化剂）、升温、回收，直至高压回收系统的微量水置换干净。

若在开工初期发现精丙烯已被严重污染，及时将污染的精丙烯通过丙烯投料泵转至气分装置回炼精馏，防止杂质含量过高的丙烯进入精制系统后污染丙烯精制助剂。

3.4 聚合釜深度清理为降低开工初期的次废品率，聚合釜和闪蒸釜在容检完成后进行全面清理，主要包括清理聚合釜壁粘连的聚丙烯和容检过程中产生的杂质，一方面预防杂质影响聚合反应，产生大量无规物，同时减少开工初期产品中的杂质含量。

另一方面，清理聚合釜壁粘连的聚丙烯可以有效提高换热效果，有利于提升单釜转化率。

为及时排出聚合釜内的杂质，在聚合釜完成假聚并泄压后向闪蒸釜喷料，尽可能地将聚合釜内的杂质排入闪蒸釜，闪蒸釜中沉积的杂质通过釜底现场取样口排出，防止大量杂质直接带入聚丙烯产品。

3.5 控制DDS实际加入量DDS加料系统如图3所示，开工初期要先对DDS高位槽进行补料，但补料后DDS流量计至DDS 加料气动阀之间的管线未充满液相，经计算，当DDS高位槽的压力控制在0.1MPa时，DDS流量计至加料气动阀之间的体积约为400ml，由于单料生产时按自动控制程序加DDS会导致DDS加入量不足甚至未加入，这也是开工初期容易发生粘料的主要原因。

为此，建议投料生产前将DDS加料管线手动充满，以确保投料生产后DDS能准确计量，防止粘料现象的发生。

4应用效果经过实施以上措施，2013年聚丙烯装置检修开停工优化效果明显，多项新思路、新方案得以成功应用，在降低装置丙烯加工损失、缩短开停工时间、稳定产品质量等方面取得重大进展，应用效果主要包括以下几个方面：经聚合釜升温增压精丙烯罐实现精制系统退料取得成功，退料后采用的塔底泄压更迅速，泄压更干净残留丙烯更少，2013年停工期间精制系统仅用24小时完成退料50余吨，较之前的顶部泄压退料明显加快，不仅有效降低了停工过程中的丙烯加工损失，同时消除了停工过程中对全厂低压瓦斯管网压力的影响。

活化剂系统吹扫的合理安排，有效预防了计量罐底部残余活化剂无法处理的问题，确保聚丙烯装置检修停工过程中安全平稳。

通过开工前手动充满DDS加剂管线，有效提高了后续生产中单釜DDS计量的准确性，防止第一釜投料生产中发生粘料。

2013年聚丙烯装置大检修期间，通过小技改实现了丙烯循环精制，确保开工初期精丙烯质量稳定且可调，减少开工初期被污染丙烯的浪费，同时缩短了生产调节周期，在实现丙烯循环精制的基础上，利用聚合釜假聚的操作方法集中置换高压回收系统中的微量水，加快了精丙烯中杂质水的下调速度，为聚丙烯装置安全平稳高效运行奠定了基础。