淺析如何降低氣相流化床聚丙烯生產中的能耗

趙海珠 王學紅(神華包頭煤化工有限責任公司烯烴中心,內蒙古 包頭 014010)

UNIPOL 工藝最早是聯碳公司和殼牌公司在20 世紀80 年代中期聯合開發的一種氣相流化床工藝，是將應用在聚乙烯生產中的流化床工藝移植到PP生產中的工藝。該工藝采用高效載體催化劑，經三乙基鋁活化后，形成三價鈦活性中心，引發丙烯聚合反應。該工藝具有簡單、靈活、經濟和安全等特點，只需要用一臺沸騰床作為反應器就可生產出均聚物和無規共聚物產品[1]，可在較大范圍內調節操作條件而使產品性能保持均一。

1 原料單耗

1.1 原料中雜質的控制

原料中存在的雜質，是造成丙烯單耗增加的直接影響因素。由于雜質的存在，降低了丙烯純度，這些雜質有的是催化劑的毒物如（CO，CO2水等）；有的是惰性組分如丙烷，會占據一定的活性中心，降低催化劑的效率；有的是可以和丙烯聚合的烯烴，如乙烯，丁烯等，這些雜質的存在影響產品質量。所以上游來的丙烯送到裝置后還需經過丙烯脫氣塔，脫硫床，丙烯干燥床的凈化后才能送去反應。

裝置開停車也是造成丙烯的浪費很關鍵的因素，每次開車建立反應的過程中會有大量丙烯排向火炬。停車時倒空物料時都會有大量丙烯排火炬，直接帶來丙烯單耗的增加。同時造粒開車時也會產生許多廢料，因此減少事故停車，對降低丙烯單耗起到很重要作用。

1.2 提高膜回收的效率

正常生產過程中丙烯單耗的主要來源為膜回收系統向火炬的排放量。膜回收系統是由一個過濾器，一個氫氣膜，兩個丙烯膜組成，排向膜回收的氣體主要是經自冷換熱器后未冷凝的氣相組成，因此，降低排放量在一定程度上可降低單耗。降低膜回收系統排放丙烯的途徑有：

減少反應器向回收系統的排放量，使回收系統處于較低負荷運行，排放到膜回收系統的量越少，丙烯單耗也相應越低。

降低自冷換熱器后的溫度，盡可能使排放到回收系統的丙烯全部冷凝，從而使排到膜回收系統的氣體絕大部分為氮氣和氫氣，這樣可降低正常生產中丙烯的單耗降低反應原料中丙烷含量。當上游裝置供應的原料中丙烷含量較高時，會導致聚合反應器中丙烷濃度會不斷升高，為了維持反應器中丙烷的濃度恒定，需要加大反應器向回收系統的排放量，排放增大后，膜回收帶出的丙烯會增加，單耗也會相應增加。

2 三劑單耗

我裝置多次出現反應活性波動，究其原因，大多可以歸結為催化劑毒物影響以及反應器床層流化不好。

2.1 毒物問題

當原料中毒物過多時，催化劑會立即失活，毒物含量的高低直接影響催化劑失活的程度，若毒物過多可導致催化劑完全失活[2]。為保障生產，緊急的處理方法是增加主催化劑以及三乙基鋁進料量，來維持裝置負荷穩定。

催化劑活性下降時會導致催化劑的單耗顯著增加。這樣往往短時間尚可維持反應，但若時間過長，就會導致床溫波動、流化密度偏離、聚丙烯細粉增多、粉料堆積密度變化、PDS 裝填效率下降、丙烯分壓、丙烯冷凝量等波動，從而導致反應器結片料、塊料等非正常工況。

因此要盡快的找到毒物的來源，以便有針對性的解決問題。當然，最直接的方法是通過在線色譜分析和便攜式分析儀分析各個原料中毒物含量。但實際生產經驗表明：UNIPOL 聚丙烯工藝對SHAC 催化劑對毒物的敏感性非常高，通常幾ppm即可使催化劑失活，而在線色譜分析雖然分析較準確，但其數量有限，有些原料管線上沒有在線色譜分析儀，而便攜式分析儀精度不夠，很難及時獲得準確數據。

2.2 三乙基鋁及給電子體加入量

三乙基鋁是四氯化鈦的活化劑，若三乙基鋁加入量不穩，則會使主催化劑還原不充分或被過度還原，進而影響到催化劑產率。當原料中雜質含量高時，三乙基鋁的量可適當提高，以確保催化劑被充分還原，維持反應活性穩定。

給電子體是聚丙烯產品等規度的調節劑，若給電子體一旦失去超過10分鐘，則會產出低等規的粘料，容易造成反應器流化不好同時堵塞后續系統。

3 造粒單元優化操作降低能耗

由于聚丙烯裝置大型設備較多，電能消耗巨大，所以尋找節約用電途徑，可降低生產成本，提高企業效益。

3.1 向包裝送料風機的操作，包裝每天包料時間段為8：30-22：00，所以當包裝包料結束后，可將向包裝送料風機停止運行，待次日送料時再重新啟動，這樣不僅能夠節約大量電能，同時也延長了設備的使用壽命。

3.2 擠壓機切刀的磨損，主要產生在開車前磨刀和日常生產的過程中，首先減少停車次數，不僅降低了開車時磨刀過程中切刀磨損，但切刀也有一定的使用壽命，從操作經驗來看，提高操作水平，細化日常操作，可將國產切刀使用壽命由3個月延長至6個月。其次細化切粒機磨刀標準，控制切粒水酸堿度，同時細化不同負荷切粒機各參數標準來提高切刀壽命的方法可行。在今后的生產中，為更好的延長切刀的使用壽命，嚴格按照操作規程操作，提高操作技術水平，加強設備維護，可延長設備使用壽命。

在生產不同牌號產品時通過對切粒機轉速、進刀壓力，切粒水pH、溫度，擠壓機模板溫度等參數及時作出相應調整，可延長了切刀使用壽命。

[1]洪定一.聚丙烯-原理、工藝與技術[M].北京：中國石化出版社，2002.

[2]李承烈.催化劑失活[M].北京：化學工業出版社，1989