淺析單環(huán)管液相本體聚丙烯裝置的節(jié)能降耗措施

何美琪

摘要：本文主要是對單環(huán)管液相本體聚丙烯裝置的節(jié)能降耗措施進行研究，因此本文的重點研究對象就是中石油化工的100kt/a的聚丙烯裝置，并通過現(xiàn)有的技術(shù)，來發(fā)掘此裝置節(jié)能降耗的優(yōu)點。在近幾年里通過對此裝置的不斷優(yōu)化、改造以及完善，使得此裝置的生產(chǎn)率明顯提升，并有效的節(jié)省了能源降低了能耗，使企業(yè)的利益顯著增加。

關(guān)鍵詞：單環(huán)管液相本體;聚丙烯裝置;節(jié)能降耗

中石油化的聚丙烯裝置結(jié)合了我國單環(huán)管液相本體聚合、分散控制系統(tǒng)（DCS）以及緊急停車控制系統(tǒng)等眾多的工藝，生產(chǎn)出了六大類25個牌號的聚丙烯產(chǎn)品。此裝置是從1998年的六月開始正式使用的，其最早的設(shè)計能力是70 kt/a，到了2002年時，將其設(shè)計能力增至為100 kt/a，使其產(chǎn)能遠遠超過了120 kt/a。聚丙烯的技術(shù)發(fā)展飛快，而單環(huán)管液相本體的技術(shù)具有單一性，其產(chǎn)品牌號也是單一的，因此使高附加值產(chǎn)品的產(chǎn)量遇到了抑制。如今以節(jié)能降耗的層面上看，應(yīng)該合理的對裝置進行完善和優(yōu)化，來增強企業(yè)的綜合實力。經(jīng)過對裝置能耗狀況的細致研究能夠發(fā)現(xiàn)其消耗量最大的幾項能源就是電能、蒸汽以及水資源，對這三種能源的消耗量占所有能源消耗量的99%。所以說有效的減少了這三種能源的消耗量，也就能夠有效的降低裝置的耗能量。

一、創(chuàng)新技術(shù)、完善工藝

我們將聚丙烯裝置采用了循環(huán)水系統(tǒng)降壓的方法進行了完善，同時將1.0MPa蒸汽改成了其他的熱源，并對引氫提純（PSA）、高純氫進聚丙烯以及換熱器等裝置進行了改善，改善后發(fā)現(xiàn)年能耗量為3712MJ/t（88.68 kg標油/t），使能耗量下降了9.68個單位，和2012 年相比減少了9.77 個單位。改造的措施為：循環(huán)水系統(tǒng)降壓、將1.0MPa的蒸汽變?yōu)槠渌臒嵩础SA高純氫氣引入聚丙烯裝置以及換熱器串聯(lián)。

（一）循環(huán)水系統(tǒng)降壓

聚丙烯裝置的循環(huán)水壓通常為0.6MPa，要比煉油裝置的水壓（0.45MPa）大很多，因為300#框架的頂端存在2個高點循環(huán)水用戶，即丙烯冷凝器（E701）與動力分離器（A301）。如果增加2臺循環(huán)水加壓泵來為E701與A301加壓，便能夠顯著地減小裝置的循環(huán)水壓力，從而實現(xiàn)節(jié)能的需求。

（二）將1.0MPa的蒸汽變?yōu)槠渌臒嵩?/p>

通常聚丙烯的熔點在160-170℃之中，但1.0MPa蒸汽的溫度在200℃。為防止聚丙烯的粉末出現(xiàn)熔化和聚結(jié)的情況，必須在1.0MPa的蒸汽進入到聚丙烯裝置后，就開始降低其溫度和壓力，當(dāng)溫度和壓力到了135 ℃和0.35MPa以下時，再引入到裝置中應(yīng)用。在常規(guī)的生產(chǎn)當(dāng)中，只有造粒螺桿密封應(yīng)用1.0MPa蒸汽較少，其他的生產(chǎn)過程都會用到大量的1.0MPa蒸汽，因此必須進行減溫和降壓處理，不然無法滿足節(jié)能的要求。因此，可借助連續(xù)重整裝置富裕的蒸汽來給聚丙烯裝置提供熱量。

（三）將PSA高純氫氣引入聚丙烯裝置

從1998 年開始聚丙烯裝置兩臺制氫站和丙烯裝置一直應(yīng)用到現(xiàn)在。其機理就是電解水制氫，產(chǎn)生出1.5MPa的氫壓力和30 Nm³/h的氫含量。制氫站的問題主要包括：1.耗電量較大，可達150 kW，因此采用電解槽制氫非常不劃算。2.采用濃度為25%的Na OH溶液作為電解質(zhì)，會腐蝕裝置，因此對裝置的安全性具有威脅。3.調(diào)配堿液時還要用到有毒的五氧化二釩，不利于安全。所以引入了2臺氫氣凈化器（D998A/B）與1臺氫氣儲罐（D993C）來消除裝置的威脅，增強其安全性。

（四）換熱器串聯(lián)

通常聚丙烯裝置換熱器的進出口的溫差很小，基本為4 ℃左右，為增強循環(huán)水的利用率，就對換熱器串聯(lián)進行了改善，使其達到了節(jié)能的目的。

二、完善操作、嚴格治理

如果能夠及時發(fā)現(xiàn)并解決數(shù)據(jù)異常和指標超標的情況，則能有效的節(jié)能降耗，因此必須完善操作、嚴格治理。主要就是對裝置的水能、電能以及汽能的耗量上采取優(yōu)化措施。主要的措施包括：1.定期對裝置的冷卻器運行情況實施監(jiān)察，根據(jù)循環(huán)水的溫差對冷卻器進行調(diào)整。2.在保證環(huán)管反應(yīng)器與丙烯原料罐的壓力下來調(diào)整丙烯蒸發(fā)器的蒸汽。3.將氣蒸設(shè)備的蒸汽量從800 kg/h改成700 kg/h，將環(huán)管的溫度從70.0℃變?yōu)?0.7℃，加大環(huán)管反應(yīng)器的出料溫度，減少大閃蒸線對蒸汽的耗量。3.將擠壓造粒產(chǎn)品的料倉時間從8 h變成4 h，節(jié)省用電量。5.將自環(huán)管的反應(yīng)器緩沖罐頂吹掃大閃蒸線氣相丙烯的流量從160 kg/h變成140 kg/h，充分降低蒸汽的耗量。同時也能夠依據(jù)節(jié)氣來對裝置照明的時間實施改變。

三、穩(wěn)定運作、提升產(chǎn)率

聚丙烯裝置運作的穩(wěn)定程度會影響其能源消耗的情況，因此我們對聚丙烯裝置的運行狀況進行了具體的研究，發(fā)現(xiàn)裝置只要出現(xiàn)一次停工，其能耗量就會顯著增加。所以生產(chǎn)車間大多使用了具有高素質(zhì)、高水平、高能力的人員，同時嚴格的巡查，以保證裝置的運行安全，并嚴格管理、優(yōu)化設(shè)施，以避免運行的過程當(dāng)中發(fā)生停工，降低落地料與大餅料的消耗量，提升聚丙烯裝置的生產(chǎn)率，來減少裝置的能耗量。

四、聚丙烯裝置的節(jié)能效率

通過以上的所有研究發(fā)現(xiàn)對聚丙烯裝置進行循環(huán)水系統(tǒng)降壓、1.0MPa蒸汽改為其他熱源、將PSA高純氫引入聚丙烯裝置和換熱器串聯(lián)等改進措施，能夠有效的節(jié)能降耗。因此我們就對單環(huán)管液相本體聚丙烯裝置的能耗情況進行了調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)聚丙烯裝置的綜合能耗排名（從小到大）第三，為3712.14MJ/t（88.68 kg 標油/t），屬于最好的情況。然后對聚丙烯裝置進行了節(jié)能改善，改善后發(fā)現(xiàn)其經(jīng)濟效益發(fā)生了變化：1.對聚丙烯循環(huán)水降壓的投資為19.5萬，應(yīng)用之后節(jié)省了循環(huán)水共350 t/h。如果將裝置的運行時間定為8 000h/年，那么循環(huán)水的價格就為0.31元/噸，這樣一年節(jié)省的資金就為86.8萬;要是將聚丙烯循環(huán)水增壓泵的功率調(diào)為7.5 kW，電價以0.6 元/ kW·h算，則每年多出的電費就為3.6 萬，這樣當(dāng)年的利益就為63.7 萬。2.如果將聚丙烯制氫站的運行功率按150kW，運行時間以8400h算，那么一年所節(jié)省的電量就為8 400×150=1.26×106 kW·h。要是采取將PSA 氫氣引入聚丙烯裝置的措施，其就會節(jié)省大量的堿量，大概為2 t/a。還會節(jié)省日常的維護和檢修費用。3.采用有效的優(yōu)化措施，可以充分的增強裝置的生產(chǎn)效率，降低水能、汽能以及電能的耗量。

五、總結(jié)

本文主要以100kt/a的聚丙烯裝置作為研究對象，采用循環(huán)水系統(tǒng)降壓、1.0MPa蒸汽變成其他熱源、將PSA高純氫引入聚丙烯裝置等改善措施，有效的提高了裝置的生產(chǎn)效率，滿足了節(jié)能降耗的需求，所以還應(yīng)繼續(xù)探究，不斷完善。

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