环管聚丙烯装置节能降耗浅析

2021 年国务院发布的“十四五”规划中提出了到 2025 年单位国内生产总值能源消耗比 2020 年下降 13.5% 的节能目标。因此，无论从企业经营或社会责任角度出发，节能降耗工作势在必行。

河南炼化 14 万吨 / 年聚丙烯采用国产化第二代环管技术，该工艺采用两组串联的液相环管反应器生产聚丙烯均聚物及丙丁共聚物，该工艺具有投资少，原料消耗低，产品质量高，产品性能范围宽等优点。装置于 2013 年正式实现

开车投产，以本厂炼油装置丙烯为原料，目前可生产注塑、挤压、薄膜、纤维级共25 个均聚聚丙烯产品。

1、聚丙烯装置能耗构成

由表1 可知，环管法聚丙烯装置能耗由电、蒸汽、循环水、氮气、除盐水、新鲜水、凝结水、净化风和工业风组成，其中以电、蒸汽、循环水、氮气的能耗为主，其余消耗在总能耗中所占比例较小。

2、聚丙烯能耗分析

我们从人、机、料、法、环五个方面对影响聚丙烯装置能耗的因素依次排查，结合区域多年生产经验，最终得出以下几个主要影响因素 [1] ：

（1）设备需要优化升级：随着近些年装置扩能改造进行，聚丙烯装置负荷逐步提升，环管反应器的撤热需求不断提高。当环管夹套水换热器换热能力达到极限，环管反应温度受到威胁，因此，需要投用更多的循环水。此外，水泵阀开度调节动作频繁，也会导致电量有所升高。

（2）产品性质变化：在反应温度、压力、主装置负荷等条件一定的情况下，聚丙烯粉料的熔融指数不同，造粒机功率不同，是影响装置用电量的主要因素。

（3）装置日常操作存在优化空间：在严格控制换热器物料温差、保障工艺需求的前提下，随着季节温度的变化，装置照明、蒸汽用量、循环水用量调整不及时，停运设备及停运系统内公用工程仍继续投用都会造成装置综合能耗的升高。

3、聚丙烯装置能耗优化措施

基于上述聚丙烯装置能耗组成、原因分析 ， 依次对电、蒸汽、循环水、氮气四个主要能耗点历年来的设备改造、工艺操作优化措施及节能成果进行总结。

3.1 装置用电优化

（1）优化成品料仓设备运行： ① 根据D807 各采样时刻化验数据的波动程度来适当调整掺混时间，遇到转产产生的过度料增加掺混时间。 ② 包装工段送料结尾时，当C902风机出口压力从40KPa骤降至15KPa，表示D901中粒料已经送空，可以停止C902 和C921 风机，减少空转，进一步节约电能。

（2）环管夹套水系统运行优化：根据反应器的撤热需求，环管夹套水增设永磁调速系统，灵活调整环管夹套水循环泵 P205 和 P206 的出口流量，降低其电功率。同一出口流量下，每小时至少节约电量 33kW.h， 按照 0.6 元/kW.h 计算， 每年可节约15.84 万元。

（3）生产高熔融指数产品：造粒机功率与产品的熔融指数成反比，即产品的熔融指数越高，造粒机耗电量越低 [2]。根据调研发现用户有高熔融指数产品的需求，通过提高高熔融指数专用料的生产比例，装置成本加工费用和综合能耗明显下降。

3.2 用水量优化

装置用水主要是指循环水用量，聚丙烯装置的循环水大部分用在环管夹套水的撤热上。

（1）循环冷却水优化： ① 板式换热器 E209 换热板由 70 片增加至 120 片，换热能力增强进 70% ，一方面增加了反应器对生产多种牌号的适应性，另一方面增加了 E209 循环冷却水进出口温差，在同样工况下 TV252A 开度由 65% 降低为 35% 左右。 ② 在换热器的循环冷却水入口处加装可在线清理过滤器 F208、F209，通过每周对过滤器进行在线清理，解决了换热板换热不均和循环冷却水利用率低的问题，保证反应热被有效撤除。

3.3 蒸汽用量优化

（1）降低大闪线蒸汽用量：为确保大闪线的通畅，需通过 FIC244 对大闪线进行液相丙烯补充，补充量原为 3500Kg/h. 。在保证装置运行正常的前提下，经过实践，将 FIC244 的量逐渐降至 1500Kg/h 。此措施每小时节约蒸汽量为199.8Kg。

（2）降低干燥器 D502 循环氮气温度：热氮气加热源为 E503 的低压蒸汽，热氮气温度通过 TIC531 原先控制在 110^∘C ，在保证粉料干燥效果的基础上，逐步将 TIC531 温度降至 104^∘C ，达到节约蒸汽的目的 [3]。

3.4 氮气用量优化

增设氮气回收系统：分子筛再生系统改造增设一台冷却器、气水分离罐和一台风机，使得氮气循环利用。通过增加气体利用率，降低氮气排放量，减少氮气消耗。氮气回收系统投用后，精制塔每次再生可节约至少12 万m³ 氮气量，与系统投用前相比，节约 20%-40% 的氮气，产品生产成本中减少近7 万元。

4、总结与展望

基于长期的生产记录和实践经验，总结分析了影响聚丙烯装置能耗的主要因素，并针对四个主要能耗点进行了设备改造、优化工艺操作，实现了装置节能降耗的目的，降低了装置运行成本。

参考文献

[1] 刘中平 . 浅谈环管法聚丙烯生产的节能措施 [J]. 中国石油和化工标准与质量 ，2013（5）：24

[2] 洪定一 . 聚丙烯原理、工艺与技术 [M]. 北京 ： 中国石化出版社，2005.6

[3] 许建. 聚丙烯装置节能降耗浅析. 化工管理，2017（7）