INNOVENE聚丙烯工艺中丙烷排放浓度的选择

第6期中氮肥No 62014年1l月M-Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressNov.2014INNOVENE聚丙烯工艺中丙烷排放浓度的选择刘洪忠,杨韬,王跃(中国神华煤制油化工有限公司榆林化工分公司,陕西榆林719000[摘要]从丙烷浓度对催化剂活性的影响人手,拟合出了丙烯聚合反应系统中丙烷浓度与催化剂费用的关系式,建立了体系中丙烷浓度与丙烯排放损失费用之间的数学关系式。将2个关系式的曲线放入同个坐标系中,得到最经济的丙烷排放浓度[关键词]聚丙烯;丙烷;经济性;排放浓度中图分类号]TQ325.14[文献标志码]B[文章编号]1004-9932(2014)06-0062-03Selection of Propane Emission Concentration inINNOVENE Polypropylene ProcessLIU Hongzhong, YANG Tao, WANG YueChina Shenhua Coal to Liquid Chemical Co, Ltd, Yulin Chemical Company, Yulin 719000, China)Abstract: Starting with the impact of propane concentration on catalyst activity, the relation of propane con-centration and the expenses of catalyst in propylene polymerization reaction system has been fitted, and themathematical relation of propane concentration and propylene discharge economic loss has been establishedThe most economical propane emission concentration is obtained by putting the curves of the two relations intethe same coordinate systemKey Words polypropylene; propane; economy; emission concentration0引言产的PP粉料通过粉料转移系统进入第二反应器。该转移系统主要由气锁器和沉降器组成,共INNOVENE卧式气相搅拌釜工艺技术属于2条线,通过压差以脉冲的方式将粉料送入第二气相本体聚合工艺,采用独特的卧式带搅拌活塞反应器。该转移系统亦可防止两反应器之间反应流反应器,用2台聚合釜串联,可生产均聚物、物的返混1-21无规共聚物和抗冲共聚物。聚合级丙烯中一般会含有约0.4%(质量分主催化剂、助催化剂和改性剂加入第一反应数)的丙烷杂质,丙烷和丙烯一起进入反应系器。在第一反应器中,丙烯单体在催化剂表面发统,随着丙烯的消耗,反应器中丙烷不断积累,生聚合反应,以气相方式连续聚合形成结晶的聚浓度不断升高,导致催化剂活性下降。为了提高丙烯(P)颗粒。反应器顶部气体丙烯经旋风催化剂的效率,正常生产期间必须对系统中的丙分离器分离出携带的细粉后,进入第一反应器顶部冷凝器。部分冷凝后的丙烯和补充的新鲜丙烯烷进行排放。再由泵送回反应器,喷洒到PP粉料床层上,通丙烷排放浓度(质量分数,下同)的选择过蒸发移去反应热。反应器尾气中未冷凝的气体是一个十分关键的问题,假如选择系统中丙烷浓经压缩并循环至第一反应器底部。第一反应器生度较高时排放,系统中较高浓度的内烷会导致催化剂活性降低,为了保证生产负荷,必须增加催[收稿日期]2014.02-26化剂的进料玉娱化工加;若选择[作者简介】刘洪忠(1985-),男,内蒙古巴彦漳尔市入,助系统中丙烷CNMHG致大量的丙理工程师。烯随丙烷一从捍,绽价工义个合理。第6期刘洪忠等: INNOVENE聚丙烯工艺中丙烷排放浓度的选择1丙烷浓度对催化剂活性的影响度。循环气进入反应器后,大量的丙烯被消耗,尾气中丙烷的浓度较高,排放反应器尾气可以有丙烯聚合反应的速率与催化剂活性中心的浓效地降低系统中的丙烷含量。在稳定生产过程度和丙烯单体的浓度有关,丙烷浓度过高会降低中,要保持丙烷浓度的稳定,就要达到系统进、反应体系中丙烯单体的浓度,阻碍丙烯与催化剂出丙烷的量相等活性中心的接触,造成聚合反应速率降低,催化采用卧式气相搅拌釜聚丙烯工艺生产聚丙剂活性得不到有效发挥,从而降低催化剂的活烯,得到1kg聚丙烯要消耗1.005kg聚合级丙性3。为了保持稳定的催化剂活性,反应系统烯单体,聚合级丙烯的纯度为996%,丙烷含必须保持一定的气体排放量,以维持系统内丙烷量为0.4%,MTO(甲醇制丙烯)工艺生产的聚浓度恒定。合级丙烯的价格约为95元/kg裴亚河等4研究了丙烷浓度对催化剂活性假定排放尾气中其他杂质的质量分数为[催化剂的活性=单位时间内聚丙烯的产量(kg)/0.9%,丙烷浓度为x,则丙烯的质量分数为单位时间内催化剂的用量(kg)]的影响,如图1。(99.1%-x),那么生产1000kg聚丙烯需要排放30的尾气中损失的丙烯费用[F(x)]与丙烷浓度x的关系式如下地30000F(x)=95×[(1000×1.005×0.4%)/x]×(99.1%-x)/99.6%(3)对(3)式进行化简,得:10000F(x)=-38.34+37.998/x(4)204060801从(4)式可以看出,随着丙烷排放浓度的丙烷质量分数%提高,排放气排出的丙烯损失费用降低,即系统图1丙炕浓度对催化剂活性的影响中丙烷浓度较高时进行排放可以减少排放造成的对图1中数据进行拟合,得到催化剂的活性丙烯损失(A)与丙烷浓度(x)之间的关系式如下:A=-51917x2+6032.2x+48605(1)3最佳丙烷排放浓度的计算以上丙烷浓度对催化剂活性的影响数据是基为了降低丙烯单耗,提高装置运行的经济于实验室的结果,在实际生产中,受催化剂在反性,需要综合考虑丙烷浓度对催化剂费用的影响应器中停留时间和传质等因素的影响,催化剂活和丙烷排放对丙烯损失费用的影响,最佳的排放性约为实验室结果的55%。实际生产100kg浓度就是在这2个相互矛盾的参数中使净效益最聚丙烯,催化剂价格为2500元kg,根据(1)大化。式,可得催化剂费用[f(x)]与丙烷浓度x的以排放尾气中丙烷浓度为自变量,在同一个关系式如下:坐标系中分别作出(2)式和(4)式的函数曲f(x)=2500×1000(51917x+6032.2x+线,可以直观地看出丙烷浓度对催化剂费用和丙48605)×55%]烷排放导致丙烯损失费用的影响,如图2所示由(2)式可作出丙烷浓度对催化剂费用影响的函数曲线(如图2)。从曲线可以直观地看催化剂费用烯损失费用出,当系统中的丙烷浓度增加时,相应的催化剂费用也会增加。3002002丙烷浓度对丙烯排放损失费用的影响”020253035404503509100芈根据动力学方程的描述,聚合反应的速率与5-6中国煤化工丙烯分压成正比而在反应器温度和压力恒图2和定的情况下,丙烯的分压仅仅取决于丙烯的浓CNMHG排用时渺响中氮肥第6期从图2可以看出,当聚丙烯产量一定时,随化剂费用的增加占装置经济损失的主要部分。着丙烷排放浓度的升高,反应所用催化剂的费用(4)当反应器尾气中丙烷浓度为18%时进也不断增加,而丙烷排放导致丙烯损失的费用则行排放,催化剂费用和丙烯排放损失费用相等,不断减小。当排放尾气中丙烷质量分数为18%此时装置总体经济性最佳。时,所用催化剂的费用和排放导致的丙烯损失费用相等,此浓度为最佳丙烷排放浓度。[参考文献]结论[1]洪定一,聚丙烯—原理、工艺与技术[M].北京:中国石化出版社,2002:323-327(1)丙烯聚合反应系统中,丙烷浓度的升[2]刘伟.聚丙烯卧式搅拌床若干反应工程问题的研究高会导致催化剂费用增加,保持低的丙烷浓度对[D].杭州:淅江大学,2010提高催化剂的反应活性有利。[3] JOB JAN C SAMSON, PETER J BOSMAN, GONTER WEICK-(2)为了保持反应体系中丙烷含量的稳定,ERT, et aL. Liquid-Phase PolymerizationHighly Active Ziegler-Natta Catalyst Influence of Hydrogen要从反应器尾气中排放丙烷和丙烯的混合物,当Cocatalyst, and Electron Donor on the Reaction Kinetics [JJ丙烷浓度较高时进行排放可以减少排放导致的丙Jourmal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry, 1999烯损失。37:219-232(3)实际生产中,当反应体系中控制丙烷[4]裴亚河,李凌,朱进玉,影响聚丙烯装置催化剂活性的排放浓度小于18%时,丙烷排放导致的丙烯损因素分析[J].辽宁化工,2008,37(2):81-8失占装置经济损失的主要部分;当反应体系中控[5周其风,胡汉杰.高分子化学[M]北京:化学工业出版社,2001:153-160制丙烷排放浓度大于18%时,催化剂活性下降,[6] Nello Pasquini.聚丙烯手册[M].胡友良译,北京:化学为了保证产量稳定,需要增加催化剂的进料,催工业出版社(上接第32页)系统后对系统也存在一定程度的影响,建议在以下几方面进一步加强管理。4结论(1)进入循环冷却水系统的工艺冷凝液温以大量试验和实际运行数据为基础,通过变度为45℃,高于循环冷却水回水温度,在夏季更思路,改变甲醇工艺冷凝液的回收方法,最终极端温度条件下,可能导致循环冷却系统水温偏实现了工艺冷凝液的全回收,提高了水资源的重高,凉水塔负荷增大。建议在夏季酌情减少送循复利用率。将甲醇工艺冷凝液回收至循环冷却水环冷却水系统的工艺冷凝液量,或调整好凉水塔系统的方法简单易行、投资少,运行稳定、可风机叶片,确保循环冷却水系统水温控制在正常靠,达到了节能减排、降本增效的目的。范围内。(2)工艺冷凝液中所带的少量醇类有机化[参考文献]合物为循环冷却水系统内微生物的繁殖提供了养]陈晓峰,黄箫,张字,影响离子交换树腊使用寿命因分,特别是在夏季,可能促进系统微生物大量滋素的探讨[J].炼油与化工,2003(3生,增大循环冷却水系统杀菌的难度。建议加强2】周彩霞·甲醇生产中工艺和燕汽冷礙液的回收处理与利用系统微生物监测,有针对性地加强杀菌。[冂].化学工业,2012(2)(3)工艺冷凝液回收至循环冷却水系统后3]赵之珍,脱盐水生产中蒸汽冷凝液的回收与利用[冂].科技资讯,2010(32)为避免循环冷却水系统的工艺指标和水质产生较(4]陈武,贺志旺,锅炉水处理树脂受污染分析与对策大波动,建议加强甲醇装置汽提塔的pH和运行[玎].中国氯碱,2001(6)工况控制,确保送循环冷却水系统的工艺冷凝液5]高登山,冷凝液回收处理技术[].河南化工,200,25水质和水量稳定。中国煤化工CNMHG