聚丙烯裝置的案例
聚丙烯裝置往復式壓縮機隔離氣系統分析及探討
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 石油化工自動化 寧煤
作 者 | 朱杰等
關鍵詞 | 往復式壓縮機 隔離器
共 1623 字 | 建議閱讀時間 7 分鐘
導 讀
寧煤公司600kt/a聚丙烯裝置采用Lummus Novolen氣相工藝技術，于2016年12月投產，主要生產均聚和共聚聚丙烯產品。該氣相工藝技術具有產品牌號多、丙烯單體無需氣化、產品無需干燥、固定投資費用低的優點，但在生產過程中也存在一些問題，如聚合反應催化劑活性較低，產品能耗高，反應器的控制自動化程度不夠高，中控操作人員工作強度大等。尤其在聚丙烯粉料排放系統中的載氣在輸送至載氣壓縮單元過程中夾雜細粉顆粒和三乙基鋁，嚴重影響載氣壓縮機的長周期運行。結合現場實際案例分析改進載氣壓縮機的隔離氣系統，取得了很好的效果。
載氣壓縮單元工藝流程簡介
聚丙烯裝置主要由丙烯精制、聚合、擠壓、載氣壓縮等單元組成。聚丙烯載氣壓縮單元工藝流程如下所示。
從載氣過濾器中來的載氣經過載氣冷卻器冷卻，冷卻后的載氣進入載氣壓縮機單元壓縮后，返回丙烯循環系統，注入到循環氣冷凝器的進口，再經丙烯循環泵返回反應器。
載氣壓縮機運行存在的問題
載氣壓縮機隔離氣壓力一直得不到有效監控，使得載氣壓縮單元自裝置投產以來一直無法長期穩定運行，正常運行時間不超過8×103h。隔離氣壓力低曾造成載氣壓縮機級間緩沖罐嚴重帶液，入口錐型過濾器頻繁堵塞，壓縮機活塞和氣缸表面磨損、填料函短時間磨損發生泄漏被迫停車，潤滑油品質降低，過濾器堵塞等異常情況。
展開 延長石油│煉化企業氫氣資源優化綜合利用
若1.20Mt/a連續重整裝置遇異常停工，上述3套裝置亦需緊急停工，嚴重影響全廠物料平衡及生產任務的順利完成。
此外，200kt/a聚丙烯裝置現用氫氣主要來源于該裝置制氫站單元，制氫站額定電壓為122V，額定電流為4650A，額定氫氣產量為120m3/h，產氫純度（φ）大于99.8%。由于制氫站采用電解水制氫，電解槽的直流電由整流柜提供，屬高電能消耗撬裝設備，每年消耗大量的電能。
混合脫氫裝置富余氫氣量為1000~16000m3/h，可以滿足2.40Mt/a柴油精制裝置和1.80Mt/a汽油精制裝置運行的最低氫氣需求量（見表1）。
可通過技術改造，將混合脫氫裝置的富余氫氣進行重新回收后再利用，作為2.40Mt/a柴油精制裝置、1.80Mt/a汽油精制裝置和200kt/a聚丙烯裝置的備用氫源，優化生產組織，即1.20Mt/a連續重整裝置異常停工后，只需要將1.40Mt/a柴油加氫改質裝置停車，2.40Mt/a柴油精制裝置和1.80Mt/a汽油精制裝置氫氣來源切至混合脫氫裝置，均能維持低負荷正常生產運行。另外，由于混合脫氫裝置產氫純度（φ）大于96%，進一步提高純度后，可作為聚丙烯裝置常用氫源，替代制氫站氫源，從而節約大量的電能。
氮氣對產物壓縮機（REC）干氣密封的影響
REC是混合脫氫裝置的重要設備，其正常運行與否關系著整套裝置的安全平穩長周期運行。機組分為高、低壓缸，即兩級增壓循環，額定功率分別為6225kW和6101kW，進口流量為123076kg/h。主要是將反應生成的氫氣、丙烯、異丁烯及未反應的丙烷、異丁烷和其他烴類等的混合物增壓、分離出副產品氫氣和純度（φ）99.6%以上的丙烯、富異丁烯產品。機組干氣密封有4套，所用介質為0.8MPa的氮氣和冷箱所產0.5MPa的干氣。
展開 煉廠氣分裝置、MTBE裝置、烷基化裝置組合優化
高純正丁烯（純度＞99%）則具有更高的附加值，可聚合生產全同聚1-丁烯，也可與丙烯共聚生產特殊用途的聚丙烯，還可與乙烯共聚生產特殊用途的聚乙烯，這些樹脂與均聚聚丙烯、均聚聚乙烯、乙/丙共聚的聚丙烯相比，具有透明度更高、韌性更好、耐磨性更強、耐環境應力開裂和抗沖擊性能更優的獨特優點，是我國缺乏的資源。正丁烯還可用于生產甲乙酮。總之，提升正丁烯附加值的空間很大。
在烷基化反應中丁二烯及其他微量物質非常有害，會造成副產物多、酸耗高。為減輕有害物質對反應的危害，通常原料進入反應器前需進行加氫處理，使丁二烯飽和變成丁烯或丁烷，同時脫除其他有害物質。在加氫反應過程中，大部分正丁烯發生異構化反應變成順、反丁烯，烷基化原料加氫處理前后組成變化見下表。
可以看出，經加氫后丁二烯全部轉化，正丁烯有約85%發生異構化反應變成順、反丁烯，這無疑對降低酸耗非常有效。
對于上述氣分輕碳四通過MTBE裝置再作烷基化原料這一串聯流程，希望異丁烯組分全部進入輕碳四，以提高異丁烯利用率和MTBE產量，異丁烯的分離回收效果由氣分塔-4控制。而烷基化原料希望烷/烯比（異丁烷與烯烴之比）保持在1.05～1.10，烷/烯比高則烷基化油收率低、能耗物耗高，影響加工成本，烷/烯比低則導致副反應發生，酸耗上升很快，同樣影響加工成本，醚化后未反碳四中烷/烯比也由氣分塔-4控制。既要追求MTBE原料（輕碳四）有高的異丁烯濃度，降低無效負荷，又要保持合理的烷基化原料烷/烯比并提供高辛烷值原料組分，現有流程無法實現，應對三套裝置進行流程優化。
一是最大限度地回收異丁烯進入MTBE裝置生產MTBE；
二是最大限度地利用異丁烷、順丁烯、反丁烯生產烷基化油；
三是分離出高純正丁烯；
四是提高烷基化裝置和MTBE裝置原料中有效組分的濃度。
展開 一文說清！關于丙烯的那些事兒！
企業產能布局情況
目前國內擬建設丙烯產能共計1602萬噸，以PDH產能為主，共規劃了877萬噸，占比54.74%；煤制烯烴路線規劃產能240萬噸，占比14.98%；傳統生產工藝常規精餾、蒸汽裂解規劃產能占比分別為15.29%、14.98%，在“雙碳”背景下，丙烯規劃生產裝置中油制烯烴路線、煤制烯烴路線明顯減少，未來丙烯產能增量主要來自PDH裝置，說明該生產路線在國內能源結構和環保政策背景下具有更強競爭力。
不同工藝利潤對比分析
縱觀近五年中國丙烯產業盈利狀況，2018年至2021上半年各生產工藝盈利能力均表現相對可觀。自2021下半年以來，伴隨原料價格走高疊加新增產能釋放后進一步加劇市場供需矛盾，以及下游聚丙烯需求折損進一步加大，丙烯開始呈現倒掛局面。
丙烯下游行業分析
經過多年發展，丙烯下游產業已逐步進入成熟期，從消耗丙烯的主要途徑來看，前五位分別是聚丙烯（73%）、丁辛醇（7%）、環氧丙烷（6%）、丙烯腈（6%）、丙烯酸（4%）
聚丙烯
2021年我國投產11套聚丙烯裝置，增加規模330萬噸。截至2021年末，我國建成聚丙烯規模3609萬噸，單套最大規模聚丙烯裝置45萬噸/年。2022年，我國計劃投產23套聚丙烯裝置，新增產能將達到883萬噸/年左右。
展開 
25張化工裝置流程圖大放送！
航煤加氫反應部分流程圖
航煤加氫分餾部分流程圖
制氫裝置流程圖
制氫造汽部分流程簡圖
硫磺回收制硫部分流程圖
硫磺回收尾氣部分流程圖
溶劑再生裝置流程圖
酸性水汽提裝置流程
PP裝置反應部分流程圖
PP裝置在石油化工行業，是指聚丙烯生產裝置，主要用于將丙烯聚合生產聚丙烯的裝置。
反應部分包括第一聚合反應單元及第二聚合反應單元。
第一聚合反應單元是指臥式攪拌床反應器在一定的溫度和壓力下，以丙烯為主要原料，以氫氣為相對分子質量調節劑，在催化劑體系的作用下，經氣相反應聚合生成聚丙烯粉料。
第二聚合反應單元設置及控制方法基本與第一聚合反應單元相同，目的是提高催化劑的利用效率，同時利用第二聚合反應單元與第一聚合反應單元的串聯特點，加入乙烯，生產抗沖共聚物。
PP裝置閃蒸、汽蒸部分流程圖
PP裝置造粒部分流程圖
聚丙烯樹脂與不同類型添加劑混合，經過高溫（200—300℃）加熱，達到熔融狀態，在雙螺桿擠壓機和熔融齒輪泵的作用下，通過模板進行水下造粒。
造粒的主要目的有：
加入各類添加劑，改進產品性能；
便于產品包裝運輸；
提高產品質量。
展開 這根管有點長，超級化工裝備，震撼來襲！
化工領域的大國重器
今年3月4日，一套重達1720噸，由16根長約55米和8根180度大彎頭組成的聚丙烯裝置環管反應器在天華院南京生產基地順利出廠。環管反應器是BASELL工藝聚丙烯生產裝置中的關鍵核心設備，是裝置的“命門”，其性能直接影響裝置正常運行和產品品質。
此前，國內外還沒有同等規模的裝置。該裝置投產后，將幫助中國軟包裝集團福建中景石化有限公司實現2×60萬噸/年的聚丙烯生產。這是天華院行業領先的干燥技術在聚丙烯裝置領域的又一次突破。
天華院承制的2X60萬噸/年聚丙烯裝置環管反應器
不過，在天華院的干燥設備家族中，這還不算什么大家伙。
2011年9月，由天華院自主研制的粗對苯二甲酸/精對苯二甲酸(CTA／PTA)蒸汽回轉大型干燥機組在南京生產基地成功下線并于同年實現投產。它由2臺直徑4.2米、2臺直徑4.5米和1臺直徑4.8米干燥機組成，年產能達400萬噸，是當時世界規模最大、單線產能最大、制造難度最大的干燥機組。
展開 實例分析│低壓甲烷壓縮機拆除對乙烯裝置運行的影響
4
氫氣純度降低對各裝置氫氣用戶的影響
甲烷化后的氫氣產品的去向包括乙烯裝置的碳三加氫系統、下游的汽油加氫裝置和聚烯烴裝置，以及煉廠的煉油裝置。
氫氣產品純度(摩爾分數)由95%降低到92.88%后，乙烯裝置碳三加氫反應器的氫氣用量會有所增加，丙烯精餾塔系統的運行參數也會有相應變化，模擬計算結果見表4。
由表4可知：氫氣純度降低后，丙烯精餾塔塔頂不凝氣量增加，塔頂尾氣冷凝器負荷增幅較大。經核算，塔頂尾氣冷凝器能滿足的最大負荷是2.705MW，因此仍能滿足此時的換熱要求。塔冷凝器和再沸器負荷等工藝參數雖有小幅變化，但不影響裝置的正常運行。
下游聚丙烯裝置的氫氣用量很少，雖然氫氣純度降低，但氫氣產品組分中僅甲烷含量升高，CO、O2等雜質含量無變化，因此對反應幾乎無影響，僅排放量少許增加，對裝置的正常操作無影響。
氫氣純度降低對聚乙烯裝置的影響只是反應器需定期排放惰性組分，不會影響裝置的正常運行。同樣，氫氣純度降低對裂解汽油加氫裝置的影響也僅是二段循環氫惰性組分的排放頻率略有增加，不會影響裝置的正常運行。另外，氫氣純度(摩爾分數)92.88%能夠滿足煉油廠的要求。
PART.3
低壓甲烷壓縮機停機移位方案實施
經過對新冷箱系統提前施工安裝方案和現場設備布置方案的進一步研究，最終確定在新冷箱提前施工期間，只需將低壓甲烷壓縮機的油站系統移位，而壓縮機本體無需提前拆除，在完成油站移位后，低壓甲烷壓縮機又可重新投入運行，直至乙烯全裝置停車檢修。
展開 中石化將在七個地方布局大煉化
福建古雷煉化一體化工程二期項目包括1600萬噸/年煉油、120萬噸/年乙烯、320萬噸/年芳烴聯合裝置、60萬噸/年己內酰胺及配套煉化一體化下游生產裝置和公用工程系統及輔助設施、配套碼頭及碼頭庫區等。
古雷煉化一體化項目是漳州古雷石化工業園區的龍頭項目，于2016年1月經福建省發改委核準。項目總投資為345.7億元(其中外匯70061萬美元)。其中資本金115.2億元，約占項目總投資的三分之一，由福建煉油化工有限公司和旭騰投資有限公司按各50%出資；其余部分由銀行貸款解決。
一期項目建設投產百萬噸級乙烯及下游配套深加工裝置，分別為 80萬噸/年乙烯蒸汽裂解、55萬噸/年裂解汽油加氫、35萬噸/年芳烴抽提、13萬噸/年丁二烯抽提、30萬噸/年乙烯—醋酸乙烯樹脂(EVA)、10/70萬噸/年環氧乙烷/乙二醇(EO/EG)、60萬噸/年苯乙烯(SM)、35萬噸/年聚丙烯(PP)、10萬噸/年熱塑料性彈性體(SBS)、26萬噸/年雙氧水和20萬噸/年環氧丙烷等裝置以及配套的公用輔助工程。
2020年12月26日，古雷石化35萬噸/年聚丙烯裝置竣工及擠壓造粒系統投料試車，該聚丙烯裝置選用ST III工藝技術。
廣東湛江：中科煉化二期120萬噸乙烯
中石化的中科煉化一體化項目位于東海島石化產業園內，園區總規劃面積37平方公里，目前中科僅占用9平方公里，后發潛力巨大。一期項目為1000萬噸/年煉油能力，80萬噸/年乙烯生產能力。
中科合資廣東煉化一體項目二期包括1500萬噸/年煉油、120萬噸/年乙烯工程，包括70萬噸/年聚丙烯，45萬噸/年聚乙烯。
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展開 
乙烯裝置出現偏離正常運行參數時，該如何操作進行調整？
此時需要將不合格乙烯改送不合格乙烯儲罐，如所有乙烯儲罐裝滿，裝置減負荷，多余乙烯從塔頂放火炬，直到產品合格為止。此外，切斷進料和乙烷送出停止熱泵出口氣相乙烯采出，高、低壓乙烯由罐區提供。維持熱泵循環操作及前系統的正常操作。將脫甲烷塔底產品送入不合格乙烯儲罐。
d) 乙烷含量高。造成的原因是回流/采出比小、靈敏板溫度設定過高。此時需要減小乙烯送出流量設定調整回流比、降低靈敏板溫度。此外，裝置在投油或者退爐時進料會出現較大的波動，也會導致乙烷超標。此時應及時根據具體的生產負荷和生產情況調整塔的進料。
7
丙烯精餾系統
裝置生產丙烯產品將送往下游聚烯烴裝置用于生產聚丙烯，聚丙烯的生產對丙烯的純度要求較高。主要控制回路是塔頂的丙烯產品純度。一般而言，丙烯精餾塔塔頂丙烯產品純度需要大于99.60%。通常通過控制丙烯汽提塔的塔釜加熱量及丙烯精餾塔的回流量及丙烯精餾塔頂冷凝器等來調節產品純度。
在正常操作中，易出現一些影響因素使其偏離正常運行參數。具體影響因素和調整方法如下：
a) 塔的回流減小。此時需要根據丙烯產品的采出量，調整回流調節閥，調整回流比。
b) 塔的加熱過大。此時需要調整加熱量。
c) 塔壓過低。此時需要通過減小丙烯精餾塔冷凝器循環水閥門的開度，減少循環水用量來提高塔壓。
d) 當發現丙烯精餾塔塔頂丙烯產品純度降低時，需要立即判斷發生的原因并采取必要的解決措施。產品純度不達標的主要原因有急冷水調節閥失控導致加熱量過大，或急冷水的溫度突然升高。此時應馬上停止將不合格丙烯送往聚丙烯裝置，改送至不合格丙烯球罐或放火炬。
展開 聚丙烯改性三大新方向
PP的透明性提高可通過以下三種途徑：
(1)采用茂金屬催化劑聚合出具有透明性的PP;
(2)通過無規共聚得到透明性PP;
(3)在普通聚丙烯中加入透明改性劑(主要是成核劑)提高其透明性。
2、高熔體強度聚丙烯
聚丙烯的缺點之一是熔體強度低，耐熔垂性差。通常非晶態聚合物(如ABS、PS)在較寬的溫度范圍內存在類似橡膠一樣的彈性行為，而處于半結晶的聚丙烯則沒有。
這一缺點造成了聚丙烯不能在較寬的溫度范圍內進行熱成型，它的軟化點和熔點非常接近，一旦到達熔點，熔體粘度急劇下降，隨之熔體強度也大幅下降，導致在熱成型時制品壁厚不均，擠出發泡泡孔塌陷等問題，大大限制了聚丙烯在某些方面的應用。
?高熔體強度PP在汽車制造的運用
高熔體強度聚丙烯(HMSPP)就是指熔體強度對溫度和熔體流動速率不太敏感的聚丙烯，極具開發應用前景。HHSPP是一種樹脂含有長支鏈的聚丙烯，長支鏈是在后聚合中引發接枝的，這種均聚物的熔體強度是具有相似流動特性普通聚丙烯均聚物的9倍，在密度和熔體流動速率相近的情況下，HHSPP的屈服強度、彎曲模量以及熱變形溫度和熔點均高于普通聚丙烯，但缺口沖擊強度比普通聚丙烯低。
目前，HMSPP的制備方法主要有兩種：一種是將聚丙烯與其他化合物進行反應性改性，另一類是聚丙烯與其他聚合物進行共混改性，具體的實施方法主要有射線輻射法、反應擠出法、聚合過程中引發接枝法等。
展開 深度剖析，聚丙烯和聚乙烯各生產工藝的優劣勢對比
摘要：聚烯烴產品中應用最多的品種是聚乙烯和聚丙烯。文章敘述了目前這兩種烯烴生產技術的主要來源、不同工藝路線的技術 特點。針對生產產品市場份額及工藝成本進行比較，結合聚烯烴行業的發展前景，深度剖析聚乙烯和聚丙烯各生產工藝的優劣勢。
關鍵詞：聚乙烯；聚丙烯；工藝技術路線；市場；工藝成本
0 引言
烯烴作為重要的化工原料，在工業的發展中扮演著非常重要的角色。隨著國民經濟的快速發展，目前中國已經成為世界聚烯烴的第一生產大國，同時也是世界聚烯烴的第一消費大國。
聚烯烴是由乙烯、丙烯、1-丁烯等α-烯烴共聚得到的熱塑性樹脂的總稱，具有機械性能好、化學穩定性強、加工性能好等優點。聚烯烴產品中應用最多的品種是聚乙烯(PE) 和聚丙烯 (PP)，因此本文主要針對這兩種產品，從工藝技術、市場情況、工藝成本等方面進行分析。
1 聚乙烯
1.1 聚乙烯工藝技術路線
聚乙烯產品按密度可大致分為LLDPE、HDPE、LDPE/EVA三大類。目前市場上使用的主流工藝如下：LLDPE的生產工藝只有Unipol氣相流化床工藝。目前，國內已 有39套該工藝裝置，單套最高產能65萬噸/年。
HDPE的生產工藝有CPChem的雙環管、INEOS的氣相流化床工藝及巴塞爾Hostalen低壓釜式工藝。目前，國內已有5套低壓釜式工藝裝置，單套最高產能45萬噸/年，INEOS和CPChem的工 藝均不轉讓。
LDPE/EVA生產工藝有埃克森美孚和巴塞爾高壓管式工藝。 目前，國內有11套巴塞爾高壓管式工藝裝置，單套最高產能50萬噸/年，埃克森美孚工藝已不轉讓。
1.2 聚乙烯產品市場
聚乙烯產品消費結構如圖1所示。
展開 車用聚丙烯材料的發展趨勢
6.抗發粘性能
隨著聚丙烯材料在汽車內飾中的廣泛應用，也暴露出了新的問題，在大氣曝曬中，聚丙烯零件的表面產生析出物，同時出現發粘現象，零件表面的光澤也隨之發生了變化。為此，聚丙烯材料必須具有抗發粘的特性。
具體要求：單純的熱老化、陽光模擬以及通常的內飾光老化實驗條件是不能夠再現發粘現象的，必須是在較為合適的光老化條件下才可以驗證。
7.良好的抗靜電性能
大家可以觀察到，汽車使用一段時間后，一些零件表面往往會吸附灰塵，時間久了灰塵非但沒有除去，而且越來越臟，很難擦干凈，這就是靜電造成的。聚丙烯材料由于是非極性的的聚合物，具有良好的電絕緣性，且不受濕度的影響，因此很容易產生靜電。
時間久了就會出現上面的問題。嚴重的靜電還會產生沖擊甚至火花。因此聚丙烯材料還應具備抗靜電性。抗靜電性可以通過表面電阻等指標來測定。
8.對手感的要求
上車下車與乘車，乘客對汽車的接觸越來越多，以硬質塑料的中控臺為例，每次摸上去的時候都是硬邦邦的，邊緣甚至還會有些喇手，與之對應的高檔車，通常采用實木或者鋼琴烤漆，對比之下高下立見，目前車企多推廣的是搪塑材質，這種軟性塑料的手感要好得多。
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