淺析單環管液相本體聚丙烯裝置的節能降耗措施

何美琪

摘要：本文主要是對單環管液相本體聚丙烯裝置的節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，并通過現有的技術，來發掘此裝置節能降耗的優點。在近幾年里通過對此裝置的不斷優化、改造以及完善，使得此裝置的生產率明顯提升，并有效的節省了能源降低了能耗，使企業的利益顯著增加。

關鍵詞：單環管液相本體;聚丙烯裝置;節能降耗

中石油化的聚丙烯裝置結合了我國單環管液相本體聚合、分散控制系統（DCS）以及緊急停車控制系統等眾多的工藝，生產出了六大類25個牌號的聚丙烯產品。此裝置是從1998年的六月開始正式使用的，其最早的設計能力是70 kt/a，到了2002年時，將其設計能力增至為100 kt/a，使其產能遠遠超過了120 kt/a。聚丙烯的技術發展飛快，而單環管液相本體的技術具有單一性，其產品牌號也是單一的，因此使高附加值產品的產量遇到了抑制。如今以節能降耗的層面上看，應該合理的對裝置進行完善和優化，來增強企業的綜合實力。經過對裝置能耗狀況的細致研究能夠發現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、創新技術、完善工藝

我們將聚丙烯裝置采用了循環水系統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，改善后發現年能耗量為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：循環水系統降壓、將1.0MPa的蒸汽變為其他的熱源、將PSA高純氫氣引入聚丙烯裝置以及換熱器串聯。

（一）循環水系統降壓

聚丙烯裝置的循環水壓通常為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臺循環水加壓泵來為E701與A301加壓，便能夠顯著地減小裝置的循環水壓力，從而實現節能的需求。

（二）將1.0MPa的蒸汽變為其他的熱源

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熔化和聚結的情況，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，當溫度和壓力到了135 ℃和0.35MPa以下時，再引入到裝置中應用。在常規的生產當中，只有造粒螺桿密封應用1.0MPa蒸汽較少，其他的生產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，不然無法滿足節能的要求。因此，可借助連續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用到現在。其機理就是電解水制氫，產生出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，會腐蝕裝置，因此對裝置的安全性具有威脅。3.調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

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，為增強循環水的利用率，就對換熱器串聯進行了改善，使其達到了節能的目的。

二、完善操作、嚴格治理

如果能夠及時發現并解決數據異常和指標超標的情況，則能有效的節能降耗，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察，根據循環水的溫差對冷卻器進行調整。2.在保證環管反應器與丙烯原料罐的壓力下來調整丙烯蒸發器的蒸汽。3.將氣蒸設備的蒸汽量從800 kg/h改成700 kg/h，將環管的溫度從70.0℃變為70.7℃，加大環管反應器的出料溫度，減少大閃蒸線對蒸汽的耗量。3.將擠壓造粒產品的料倉時間從8 h變成4 h，節省用電量。5.將自環管的反應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。同時也能夠依據節氣來對裝置照明的時間實施改變。

三、穩定運作、提升產率

聚丙烯裝置運作的穩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，發現裝置只要出現一次停工，其能耗量就會顯著增加。所以生產車間大多使用了具有高素質、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、優化設施，以避免運行的過程當中發生停工，降低落地料與大餅料的消耗量，提升聚丙烯裝置的生產率，來減少裝置的能耗量。

四、聚丙烯裝置的節能效率

通過以上的所有研究發現對聚丙烯裝置進行循環水系統降壓、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等改進措施，能夠有效的節能降耗。因此我們就對單環管液相本體聚丙烯裝置的能耗情況進行了調查，結果發現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能改善，改善后發現其經濟效益發生了變化：1.對聚丙烯循環水降壓的投資為19.5萬，應用之后節省了循環水共350 t/h。如果將裝置的運行時間定為8 000h/年，那么循環水的價格就為0.31元/噸，這樣一年節省的資金就為86.8萬;要是將聚丙烯循環水增壓泵的功率調為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，其就會節省大量的堿量，大概為2 t/a。還會節省日常的維護和檢修費用。3.采用有效的優化措施，可以充分的增強裝置的生產效率，降低水能、汽能以及電能的耗量。

五、總結

本文主要以100kt/a的聚丙烯裝置作為研究對象，采用循環水系統降壓、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效率，滿足了節能降耗的需求，所以還應繼續探究，不斷完善。

參考文獻

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