龙跃沛
（中国石油化工长岭分公司化工部，湖南省岳阳市 414000）
摘要：本文首先介绍了聚丙烯生产装置SPHERIPOL工艺技术，分析了海蒙特SPHERIPOL工艺技术的特点。对聚丙烯生产装置物耗和能耗消耗过高的原因进行了分析，分别就加强技术管理、优化工艺技术、设备改造措施、节气、节电和节水等节能降耗措施进行了有效探讨，，以促进聚丙烯生产装置的节能减排，提高聚丙烯生产装置的经济效益。
关键词：聚合；节能降耗；环管反应器；催化剂
一、聚合机理
该聚丙烯生产装置采用意大利HIMONT公司SPHERIPOL工艺，该工艺采用的聚合反应器为液相环管反应器。
对聚丙烯定向聚合机理的研究表明，丙烯在齐格勒－纳塔催化剂作用下的聚合反应是非均相配位阴离子聚合反应，采用第三代高效催化剂体系的丙烯聚合反应机理与普通的齐格勒－纳塔催化剂体系的反应机理相同。第三代高效催化剂体系由主催化剂、三乙基铝和给电子体三部分组成，其中主催化剂提供聚合反应中心，三乙基铝的作用主要是激活TiCl4而形成聚合反应中心，给电子体的作用则是屏蔽非定向反应中心，从而保证聚丙烯产品的高等规度。
丙烯的聚合反应机理分为链的引发、链的增长及链的终止。活性中心向单体转移使链终止：与烷基铝作用而使链终止：活性链与H2发生链转移反应而使链终止。在聚合过程中，常用氢气来调节聚合物分子量。
然而在聚丙烯装置生产过程中存在较高的物耗和能耗，使得生产成本较高，所以有必要采取有效措施降低生产成本。为此，生产装置就操作过程细节管理、工艺技术优化、技术改造等方面采取了相关措施，在聚丙烯装置节能降耗方面取得了较好经济效益。
二、工艺简述
从界区来经过预精制的丙烯经丙烯精制单元脱除杂质后进入丙烯储罐，再经丙烯进料泵分别进入预聚合和聚合反应器，氢气由氢压机送入丙烯总管与丙烯混合。配制后的主催化剂、活化剂和给电子体经计量连续加入预聚反应器，少量聚合的聚丙烯包裹着催化剂颗粒随大部分丙烯连续地从预聚反应器进入聚合反应器，反应器内的物料在轴流泵的作用下强制高速循环，进行较均匀的液相本体聚合，聚合热由反应器夹套冷却水带走。流出反应器的淤浆经一蒸汽套管加热后依次进入高低压闪蒸罐，未反应的气态丙烯与聚合物分离后经压缩、冷凝后循环使用。闪蒸后的聚丙烯经过汽蒸脱活和氮气干燥后，加入一定量添加剂，经挤压造粒，产品颗粒掺混后送去包装、码垛和贮存。
三、技术特点
（1）海蒙特SPHERIPOL工艺是无脱灰、无脱无规物、无溶剂工艺
（2）聚合采用FT4S和GF--2A(目前用CS与DQ两种国产催化剂)两种高立体定向能力催化剂（属第三代高效催化剂），催化剂活性高，聚合物等规度高（典型值＞97％保证值93～97％），用DQ催化剂生产的聚丙烯为较大颗粒；用CS催化剂生产的聚丙烯为细小颗粒。在聚合温度低于80℃的情况下，催化剂活性、产品等规度与温度成正比。
（3）采用环管反应器，它与釜式反应器相比有更多的优点：
1）传热系数大，高达2000kcal/m2.℃.hr。
2）单位体积传热面积大，通常为6.5m2/m3，聚合热容易由环管反应器夹套冷却水取走。
3）反应器内物料流速快，可达78m/s，使聚合物混合均匀，催化剂体系分布均匀，撤热能力强，反应温度能保持均一、稳定，因此能有效地防止爆聚。
4）反应器满管操作，不易粘壁，不需清理内表面，工作周期长；反应器结构简单，材质要求低，可用低温碳钢制造，环管反应器操作比釜式反应器简单，易于掌握。
5）单位体积产率高，大于400kgPP/m3.hr。
6）单程转化率高，均聚物单程转化率为55～65％。
7）聚合时间短，单环反应器液相聚合约1.5h，产品牌号转换快、时间短，转换时间只需1.5h或稍长一些时间。
8）占地少，其操作平台由环管本身支承，不需另外设置。
四、聚丙烯生产装置节能降耗措施
聚丙烯装置是否平稳运行，直接影响着生产装置能耗情况。每次生产装置运行中发生停车现象都会造成大量物资和能源消耗。为了有效避免出现较大消耗，应积极采取各种有效措施来预防和避免停车现象，促进聚丙烯生产装置长周期稳定运行。
（一）提高管理力度
在成品包装和化验采样过程中，难免会出现落地料现象，车间可通过为粉料、粒料采样点制作并安装带盖缸筒对落地料进行回收采集，并制定相关规定对采样行为进行管理，进而使采集回收的粒料、粉料能够回炼成为产品。在日常管理中，尤其是对车间的生产过程应制定完善的管理制度进行规范化管理，提高员工的主动意识，使员工能自觉落实降耗意识，减少落地料损耗情况。
（二）出料管径改造措施
虽然较小的出料管径能够使得预聚合的反应停留时间得到延长，进一步完善可催化剂聚合条件，但是出料管径过小也会使得预聚合温度快速升高导致管道极易被物料堵塞。因此需要对这一环节进行技术改造，通过对管径进行合理扩大，提高物料流量，有效控制物料流速，进而使得丙烯进料流量得到了明显提升，流速也得到了有效控制，有效避免了进料流速过快对环管反应器出料造成不良干扰流速，确保物流流通顺畅。
（三）不断完善与优化工艺技术
在给料流量控制方面，采用球阀手动的方式来代替传统小闪蒸线流量控制阀来控制流量给开度，并以相关标准规定为依据，对活动球阀开度进行2次/天以上的活动调整，使小闪蒸线得到更好地冲洗，有效降低其阻塞率。此外，若是水捞料超标也会对成品量产生不利影响，可根据实际生产情况提高小环的反应温度，提高反应能力，进而使催化剂能够顺利进入大环获得更为稳定的状态，减少细粉末生成量，进而达到有效减小物耗损失的目的。
（四）节气方法
1）通过对装置下游干燥器温度监控来实现对循环氮气温度的合理调控，基于保证保粉料温度处于70℃以上的前提，通过减小氮气换热器蒸汽流量方法实现降低蒸汽耗损量效果。
2）结合对气蒸设备罐体内部温度以及对装置下游干燥器温度的监控来合理控制减少进罐蒸汽量，达到减少蒸汽损耗的效果。
3）预先做好冬季相关防护准备工作，加强对装置疏水器的现场检测检验工作力度，及时发现并更换受损的疏水器，做好渗漏水处理。
（五）节电方法
在聚丙烯装置节能降耗中，电能节约措施较为重要，应结合对气候、季节、生产需求的对应分析，严格控制照明位置、时间，为生产的安全进行提供保障，常见有效的节约方法如下：
1）在保证共聚产品常温与低温冲击强度高于优级品前提下，通过适当降低气相反应器压力，此时循环气压缩设备的运行功率能够降低10kW以上，可节约电能1x104kWh。
2）在对工具产品进行切换过程中尽量控制缩短循环气体压缩设备空转时间，以及在停止生产时清除干净反应器内粉料之后及时将循环气体压缩设备关停，都能够有效减小机组耗电量。
（六）节水方法
为了控制和减少水资源耗损量，可采用以下方法：
1）结合季节变化，以及加强对换热器循环水出入口温差检测来合理调控对循环用水量。
2）加强对装置循环水冷却系统运行情况的定期检查，确保其正常运行。
3）及时关停没有投入使用的换热器。
结束语
聚丙烯生产装置在运行过程中，生产技术管理人员必须分析生产装置能耗高的原因，加强降低聚丙烯装置运行的物耗和能耗控制措施的研究，制定解决措施并落实到实际生产中，才能有效地提高聚丙烯生产装置的经济效益。
参考文献
[1] 薛宝娣. 单环管液相本体聚丙烯装置的节能降耗措施[J]. 石化技术, 2014, 21(4):19-22.
[2] 殷喜丰，李春梅，范娟娟等.全密度聚乙烯生产工艺现状[J].化工生产与技术，2009（02）.