聚丙烯裝置丙烯洗滌塔液位偏高原因分析及改善措施

李強(qiáng) 馬印玲 許健（陜西延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司延安石油化工廠，陜西 延安727406）

0 引言

延安石油化工廠聚丙烯裝置采用國(guó)產(chǎn)化第二代雙環(huán)管法聚丙烯液相本體工藝技術(shù)，以氣體分餾裝置提供的精丙烯為原料，設(shè)計(jì)年運(yùn)行時(shí)間8000小時(shí)，加工能力為年產(chǎn)本色聚丙烯粒料20萬(wàn)噸，于2009 年7月投產(chǎn)。自開(kāi)工以來(lái)，經(jīng)常出現(xiàn)因丙烯洗滌塔運(yùn)行不穩(wěn)定而造成裝置生產(chǎn)波動(dòng)。特別是近兩年，聚丙烯裝置在運(yùn)行時(shí)發(fā)生了丙烯洗滌塔T301長(zhǎng)期液位偏高甚至滿塔的情況，T301 液位偏高使洗滌塔洗滌效果變差，影響裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行，而且有一定的安全隱患。

本文結(jié)合本廠聚丙烯裝置丙烯洗滌塔系統(tǒng)出現(xiàn)的一系列問(wèn)題，分析了丙烯洗滌塔液位偏高的原因，并結(jié)合實(shí)際提出了一些改善措施。

1 丙烯洗滌塔液位偏高原因分析

1.1 丙烯洗滌塔回流丙烯流量

20萬(wàn)噸/年聚丙烯裝置丙烯洗滌塔T301設(shè)計(jì)回流丙烯流量為固定值：8t/h，但由于洗滌塔塔底再沸器E303 在使用一段時(shí)間后，殼程出現(xiàn)結(jié)垢，傳熱效率變低，不能使T301塔底液相丙烯完全汽化，此時(shí)若回流丙烯流量高會(huì)進(jìn)一步影響塔的傳質(zhì)效果，導(dǎo)致塔內(nèi)物料分離不充分。若丙烯回流低，則不能徹底將T301 中丙烯攜帶的聚丙烯粉料洗滌下來(lái)。未被洗滌的聚丙烯粉料進(jìn)入到丙烯冷凝器E301中，易堵塞E301換熱管，嚴(yán)重影響E301換熱效果。

1.2 丙烯洗滌塔壓力

20 萬(wàn)噸/年聚丙烯裝置丙烯洗滌塔T301 設(shè)計(jì)操作溫度為45℃，該溫度下丙烯的平衡蒸汽壓為1.80MPa。在此壓力下，純丙烯剛好達(dá)汽液平衡。T301 的操作壓力與塔的分離效果有密切的關(guān)系，因?yàn)樵赥301底部的丙烯中，含有大量的細(xì)粉，因?yàn)楸庵兴鶌A帶的聚丙烯粉末內(nèi)的催化劑仍有活性，會(huì)繼續(xù)發(fā)生聚合反應(yīng)，如果流動(dòng)不暢或流速緩慢會(huì)逐漸掛壁，造成堵塞[2]。

1.3 丙烯洗滌塔塔底再沸器E303加熱介質(zhì)不合理

丙烯洗滌塔塔底再沸器E303加熱介質(zhì)水不干凈，易結(jié)垢。原設(shè)計(jì)中，E303

是利用汽蒸洗滌塔T501的工藝水作為熱源的。T501中的工藝水溫度較高，為98℃左右，有較高的熱焓，而且其中含有少量聚丙烯粉末、輕質(zhì)油等。特別是在流速慢的情況下，粉末和油結(jié)合后，黏性增加，比較容易粘在換熱器的管壁上。另外，由于水溫較高，水中含有的Ca2+、Mg2+等離子的鹽類物質(zhì)容易分解、結(jié)垢，粘在管壁上，進(jìn)而造成管壁不光滑，從而加速了粉末的聚集速度。運(yùn)行一段時(shí)間后，管壁上就會(huì)積上一層污垢，嚴(yán)重影響換熱器E303的換熱效果，更有甚者，會(huì)將管線及E303殼程徹底堵死，造成裝置停車事件。

1.4 丙烯洗滌塔T301進(jìn)料中細(xì)粉過(guò)多

如果在聚合反應(yīng)單元生成了大量的細(xì)粉狀聚丙烯。雖然經(jīng)過(guò)了閃蒸罐的分離器A301 進(jìn)行分離，有比原設(shè)計(jì)量多的聚丙烯細(xì)粉隨氣相丙烯進(jìn)入丙烯洗滌塔T301中，這部分聚丙烯細(xì)粉仍然具有一定的反應(yīng)活性，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，聚合物細(xì)粉料將聚合成部分粘料，堵塞換熱器和管道，T301 的洗滌效果就會(huì)變差，反應(yīng)單元產(chǎn)生細(xì)粉的多少在一定程度上可以用聚丙烯裝置干燥洗滌塔T502洗出的細(xì)粉重量來(lái)量化。聚丙烯細(xì)粉越少，T301 液位越低，其洗滌效果越好。

1.5 丙烯洗滌塔T301底部出料不暢

丙烯洗滌塔T301底部出料介質(zhì)為聚丙烯漿料（聚丙烯粉料和丙烯混合物），需每小時(shí)人為將底部出料閥FV326 手動(dòng)開(kāi)大進(jìn)行活動(dòng)，如果出料閥FV326 活動(dòng)不及時(shí)，則易造成丙烯洗滌塔T301出料不暢，進(jìn)而造成底部再沸器E303堵塞，塔底漿料無(wú)法排出，T301液位上漲無(wú)法控制。

2 丙烯洗滌塔液位偏高改善措施

2.1 適當(dāng)降低回流丙烯流量

洗滌塔塔底再沸器E303在運(yùn)行一段時(shí)間后，因?yàn)閭鳠嵝式档停沟肊303的熱負(fù)荷過(guò)低，即使在設(shè)計(jì)工況下，也不能使塔底液相丙烯充分汽化，影響了塔的傳質(zhì)效果，這時(shí)可以適當(dāng)將回流丙烯流量降低0.5～1.5t/h，以確保T301 內(nèi)的液相丙烯盡量被汽化。在E303傳熱效果良好的情況下，可以保持丙烯回流量不低于8t/h，以保證將進(jìn)入T301中丙烯攜帶的聚丙烯粉料徹底洗滌下來(lái)。

2.2 調(diào)整丙烯洗滌塔操作壓力

丙烯洗滌塔T-301操作壓力的調(diào)整應(yīng)當(dāng)依據(jù)回收丙烯負(fù)荷和丙烯回流量的大小來(lái)調(diào)整。丙烯洗滌塔T301的操作壓力越高，塔板壓降越大，塔的氣速増大，則塔的分離效果就會(huì)變差。

2.3 改變E303加熱介質(zhì)

用蒸汽凝結(jié)水替代E303 加熱介質(zhì)的工藝水，低壓凝結(jié)水溫度在95℃左右，與E303 工藝水溫相近，且水質(zhì)比工藝水好，不易結(jié)垢，可以使得E303 換熱效果好，使用周期長(zhǎng)，保證T301平穩(wěn)運(yùn)行。

2.4 優(yōu)化預(yù)聚合效果，減少細(xì)粉產(chǎn)生

由于本裝置采用雙環(huán)管本體聚合工藝，丙烯單體首先要在預(yù)聚反應(yīng)器R200 內(nèi)進(jìn)行預(yù)聚合，預(yù)聚合的目的是使主催化劑表面形成一層保護(hù)膜，避免催化劑在反應(yīng)器R201、R202中劇烈反應(yīng)而破碎，產(chǎn)生大量細(xì)粉，因此，適當(dāng)調(diào)整預(yù)聚合反應(yīng)溫度，保證預(yù)聚合的效果對(duì)細(xì)粉的產(chǎn)生起到至關(guān)重要的作用[3]，進(jìn)而減少進(jìn)入丙烯洗滌塔細(xì)粉數(shù)量。

2.5 丙烯洗滌塔T301底出料改為脈沖控制

聚丙烯裝置丙烯洗滌塔T301底部出料閥FV326，現(xiàn)為手動(dòng)控制，開(kāi)度33%左右，丙烯洗滌塔T301 液位為80%左右，需每小時(shí)人為將底部出料閥FV326手動(dòng)開(kāi)大至50%，停留5秒左右，再人為將底部出料閥FV326 關(guān)小至33%左右。此項(xiàng)工作重復(fù)度高，特別是在開(kāi)停工期間，幾乎每過(guò)5 至10 分鐘就要進(jìn)行一次，浪費(fèi)了內(nèi)操職工的大量精力，而且容易遺忘。將聚丙烯裝置丙烯洗滌塔T301底部出料閥FV326由手動(dòng)控制改為自動(dòng)脈沖控制，設(shè)置四個(gè)變量。如表1：

表1 聚丙烯裝置丙烯洗滌塔T301底部出料閥FV326相關(guān)變量

啟動(dòng)步驟和運(yùn)行程序?yàn)椋?/p>

（1）內(nèi)操在設(shè)置好上述四個(gè)變量，然后啟動(dòng)脈沖控制（目前FV326開(kāi)度為33%）；

（2）開(kāi)始計(jì)時(shí)，1200秒之后，F(xiàn)V326自動(dòng)開(kāi)大至50%；

（3）運(yùn)行5秒之后，F(xiàn)V326自動(dòng)關(guān)小至33%；

（4）自動(dòng)重復(fù)進(jìn)行步驟（2）（3）。

此程序?qū)嵭兄髮⒃诤艽蟪潭壬蠝p少裝置因丙烯洗滌塔T301底部出料不暢造成的丙烯洗滌塔液位偏高現(xiàn)象，也將大幅度的減少內(nèi)操職工的勞動(dòng)量。

3 結(jié)語(yǔ)

綜合以上分析，影響丙烯洗滌塔液位偏高的原因在于丙烯洗滌塔回流丙烯流量，丙烯洗滌塔壓力，塔底再沸器E303的加熱介質(zhì)，進(jìn)料中的細(xì)粉含量，丙烯洗滌塔底部出料是否通暢五個(gè)方面。通過(guò)適當(dāng)降低回流丙烯流量，調(diào)整丙烯洗滌塔操作壓力，改變E303 加熱介質(zhì)，優(yōu)化預(yù)聚合效果，丙烯洗滌塔T301底出料改為脈沖控制，降低了丙烯洗滌塔液位，為裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。