淺談聚丙烯裝置檢修開停工優(yōu)化.doc

淺談聚丙烯裝置檢修開停工優(yōu)化趙 亮聚丙烯車間玉門煉化聚丙烯裝置采用間歇式液相本體法生產(chǎn)工藝，裝置自2005年擴容改造后生產(chǎn)能力達到4萬噸/年，同時自動化水平顯著提高，聚合反應更加平穩(wěn)可控，產(chǎn)品質(zhì)量趨于穩(wěn)定，但裝置在檢修開停工過程中存在的問題還比較多，優(yōu)化運行潛力較大。1 現(xiàn)狀分析玉門煉化聚丙烯裝置于1992年開工，先后經(jīng)過兩次擴容改造。目前，裝置由一套丙烯精制系統(tǒng)、八套聚合反應系統(tǒng)、一套尾氣回收系統(tǒng)和一套自動包裝系統(tǒng)組成。其中丙烯精制系統(tǒng)由22具精制塔組成，主要脫除氣分產(chǎn)品丙烯中的微量水、硫、氧和砷等雜質(zhì)；聚合反應系統(tǒng)由八具聚合釜和七具閃蒸釜組成，主要將精制后的丙烯在催化劑和其它助劑的作用下反應生成聚丙烯產(chǎn)品，同時置換產(chǎn)品中未反應的丙烯氣體；尾氣回收系統(tǒng)由丙烯壓縮機、冷卻器和丙烯回收罐等設(shè)備組成，主要通過壓縮機增壓分離閃蒸置換氣中的丙烯和氮氣，實現(xiàn)丙烯回收的目的；自動包裝系統(tǒng)由兩具料倉和一套自動包裝系統(tǒng)組成，主要完成聚丙烯產(chǎn)品的包裝工作。2012年聚丙烯車間投用了尾氣回收丙烯直輸氣分裝置回煉精餾技改項目，成功解決了正常生產(chǎn)狀態(tài)下精丙烯中丙烷含量累積的問題，但受裝置工藝流程等多方面的限制，首先，停工過程中精制系統(tǒng)的丙烯大部分排入全廠低壓瓦斯管網(wǎng)，不僅造成全廠低壓瓦斯管網(wǎng)壓力波動，同時還浪費大量丙烯。其次，停工過程中活化劑系統(tǒng)吹掃置換難度大，直接影響裝置安全檢修。再次，開工初期精丙烯雜質(zhì)含量高，造成開工初期聚合反應弱，生產(chǎn)調(diào)節(jié)周期長，次廢品率高。最后，由于精丙烯罐內(nèi)的不合格丙烯處理難度較大，直接影響裝置正常開工和技術(shù)經(jīng)濟指標的提升。2 存在問題經(jīng)過認真分析以往聚丙烯裝置檢修開停工規(guī)程，從停工退料、系統(tǒng)吹掃、檢修事項和開工生產(chǎn)總結(jié)了開停工過程中存在的不足，主要包括以下五個方面。2.1 精制系統(tǒng)退料難聚丙烯裝置丙烯精制系統(tǒng)由2具固堿塔、2具脫硫水解塔、4具脫硫吸附塔、1具脫砷塔、8具活化氧化鋁干燥塔、3具分子篩干燥塔和2具脫氧塔共22具精制塔組成，總?cè)莘e約200m3，除系統(tǒng)內(nèi)裝填的各種精制助劑外，其丙烯容量約5060t。在停工退料過程中，由于精制系統(tǒng)內(nèi)的液相丙烯無法繼續(xù)進入精丙烯罐，造成精制系統(tǒng)內(nèi)的丙烯回收難度較大，如果將精制系統(tǒng)內(nèi)的丙烯排入氣柜，僅回收這部分丙烯需要約6天時間，這嚴重影響聚丙烯裝置停工進度和總廠公用系統(tǒng)停工統(tǒng)籌，如果將精制系統(tǒng)的丙烯排入低壓瓦斯管網(wǎng)，不僅造成丙烯損失，還導致全廠低壓瓦斯管網(wǎng)壓力波動。因此，精制系統(tǒng)內(nèi)的丙烯回收難度大。2.2 活化劑系統(tǒng)吹掃不徹底活化劑的主要成份是三乙基鋁，其化學活性非常高，遇空氣立即燃燒，遇水則爆炸，微量活化劑在空氣中的暴露都可能引發(fā)一場火災，所以活化劑系統(tǒng)的吹掃不容忽視，活化劑計量罐如圖1所示，如果活化劑計量罐提前吹掃，則影響裝置最后階段的生產(chǎn)，如果聚合生產(chǎn)結(jié)束后再吹掃活化劑計量罐，則計量罐底部的殘余活化劑無法處理，殘余活化劑最終只能以控制燃燒的方式處理，風險非常大。由于停工前活化劑運輸罐可能液位較高，退料時如果氮氣量過大，吹掃尾氣中容易攜帶活化劑，形成安全隱患，若退料時氮氣量較小，吹掃尾氣中雖不易攜帶活化劑，但活化劑系統(tǒng)很難吹掃干凈，嚴重時活化劑圖1 活化劑計量罐系統(tǒng)吹掃72小時都難以合格。2.3 開工初期丙烯中雜質(zhì)含量高丙烯聚合反應對丙烯原料的要求非常高，丙烯中的雜質(zhì)主要包括水、硫、氧、砷、一氧化碳、二氧化碳等，其中水含量超過10g/g時聚合反應明顯變?nèi)?，丙烯中的微量雜質(zhì)會導致催化劑失活，當雜質(zhì)含量較高時聚合反應無法持續(xù)。由于檢修過程中需要對高壓回收系統(tǒng)的冷凝器進行水試壓，所以高壓回收系統(tǒng)中未吹掃干凈的微量游離水會導致精丙烯中的水含量超標，同時精制系統(tǒng)在丙烯置換過程中攜帶的微量氧也直接影響聚合反應的正常進行。如果開工初期雜質(zhì)含量高且影響聚合反應，精丙烯只能排放至氣柜回收或全廠低壓瓦斯管網(wǎng)。2.4 開工初期次廢品率高丙烯球罐、精丙烯罐、聚合釜等設(shè)備在檢修容檢過程中產(chǎn)生大量雜質(zhì)，雜質(zhì)中的鐵銹會直接影響聚丙烯產(chǎn)品的外觀，另有一些雜質(zhì)直接影響聚合反應，輕則造成聚丙烯產(chǎn)品等規(guī)度、灰份等指標不合格，嚴重則導致聚合粘料或爆聚。因此，聚丙烯裝置在開工初期產(chǎn)品外觀差、灰份高、等規(guī)度偏低、次廢品率較高。2.5 開工初期易粘料DDS（二苯基二甲氧基硅烷）為給電子體，在聚合反應中起到調(diào)節(jié)產(chǎn)品等規(guī)度的作用，如果投料時DDS加入量不足將導致產(chǎn)品等規(guī)度降低，嚴重時直接粘料，根據(jù)聚丙烯裝置近幾年的生產(chǎn)運行情況，開工初期非常容易發(fā)生粘料。聚合釜粘料后產(chǎn)品質(zhì)量不合格，粘料的處理難度大且周期長，不僅影響裝置產(chǎn)能和次廢品率，而且新增清釜工作量和風險。因此，準確查找開工初期粘料的原因具有非常重要的意義。3 采取措施及建議針對聚丙烯裝置檢修開停工總結(jié)的五項問題，車間制定了控制庫存、儲罐分批容檢、精制系統(tǒng)倒流程退料、丙烯循環(huán)精制等多項措施，確保聚丙烯裝置在檢修開停工過程中減少丙烯損耗，降低次廢品率，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)調(diào)節(jié)周期。具體措施如下：3.1 檢修前確保原料低庫存聚丙烯裝置設(shè)計產(chǎn)能4萬噸/年，受上游丙烯原料不足的影響，裝置未達到滿負荷生產(chǎn)，為了不影響總廠檢修進度，車間在停工前保證丙烯原料低庫存，在接到停工調(diào)度令后能盡快處理剩余丙烯原料。為減少停工過程中的“三劑”（高效催化劑、活化劑和二苯基二甲氧基硅烷）損耗，車間提前按照總廠檢修計劃時間表統(tǒng)籌安排“三劑”中間環(huán)節(jié)庫存，主要措施包括提高催化劑分裝頻次，減少單次催化劑分裝量；嚴格控制活化劑南、北中間罐庫存，確?；罨瘎┠?、北中間罐低液位；逐步降低DDS高位槽交接班液位，減少停工過程中的“三劑”損耗。3.2 精制系統(tǒng)丙烯回收措施為了回收精制系統(tǒng)的液相丙烯，檢修前提前安排對部分丙烯球罐或丙烯回收臥罐進行容檢，容檢合格后做為精制系統(tǒng)丙烯回收儲罐。車間在接到停工調(diào)度令后，先將丙烯球罐內(nèi)的丙烯原料轉(zhuǎn)至精制系統(tǒng)，然后將精丙烯罐內(nèi)的剩余丙烯全部投入聚合釜，投料過程中不加氫氣、活化劑、DDS和催化劑，高壓回收冷卻器全部改副線，貫通精丙烯罐至丙烯球罐或丙烯回收罐的流程，然后使用熱水對已投料的聚合釜進行升溫，當聚合釜壓力達到2.53.0MPa時向精丙烯罐回收氣相丙烯，精丙烯罐經(jīng)增壓后將精制系統(tǒng)內(nèi)的液相丙烯退入容檢合格的儲罐，從而實現(xiàn)回收精制系統(tǒng)丙烯的目的，精制系統(tǒng)丙烯回收流程如圖2所示。圖2 精制系統(tǒng)丙烯回收流程為防止活化劑計量罐底部殘留的活化劑無法處理，將活化劑計量罐的吹掃工作安排在聚合釜最后投丙烯（用于增壓精丙烯罐時的投料）之前，吹掃過程中如果發(fā)現(xiàn)活化劑計量罐底部有液位，將計量罐內(nèi)的活化劑加入聚合釜并用丙烯稀釋，防止活化劑計量罐底部吹掃不徹底。為進一步解決活化劑系統(tǒng)吹掃難的問題，在活化劑退料完成后，用空的活化劑運輸罐代替在用的活化劑運輸罐，然后逐步提高吹掃氮氣量，確?；罨瘎┫到y(tǒng)吹掃合格。為提高精制系統(tǒng)丙烯的回收率，當系統(tǒng)內(nèi)大部分液相丙烯退入丙烯球罐或丙烯回收罐后，關(guān)閉丙烯退料流程，打開精制系統(tǒng)各塔底連通閥，通過精制進料線上的安全閥副線將剩余氣相丙烯排放至氣柜并回收，為加快氣相丙烯的回收速度，尾氣回收系統(tǒng)啟用兩臺丙烯壓縮機同時回收，待精制系統(tǒng)的壓力降至0.1MPa以下時，從精制各塔頂緩慢引氮氣，將殘余丙烯吹掃至氣柜，繼續(xù)回收精制系統(tǒng)內(nèi)殘余丙烯，直至精制系統(tǒng)吹掃置換合格，從而實現(xiàn)精制系統(tǒng)剩余丙烯的有效回收。3.3 開工初期丙烯循環(huán)精制檢修后裝置各系統(tǒng)內(nèi)雜質(zhì)含量高，尤其是高壓回收系統(tǒng)攜帶的游離水對聚合反應影響最大，所以在開工初期嚴格對高壓回收系統(tǒng)進行試壓試漏，試壓完成后對系統(tǒng)進行徹底吹掃，防止高壓回收系統(tǒng)內(nèi)的游離水污染精丙烯。為使精丙烯中的雜質(zhì)含量在短時間內(nèi)合格，確保聚合反應順利進行，建議采取以下措施：在聚合裝置檢修完成并驗交后，先將停工時回收的丙烯引入精制系統(tǒng)并建立丙烯循環(huán)，同時對所有聚合釜進行烘釜，根據(jù)原料量及時安排假聚，各釜第一次假聚后的丙烯排入氣柜，第二次假聚后的丙烯通過高壓回收系統(tǒng)回收至精丙烯罐，同時嚴密監(jiān)控精丙烯水含量，如果發(fā)現(xiàn)高壓回收系統(tǒng)帶微量水，要及時停丙烯原料泵，開丙烯投料泵后啟用丙烯循環(huán)精制流程，同時繼續(xù)向聚合釜投丙烯（只加活化劑）、升溫、回收，直至高壓回收系統(tǒng)的微量水置換干凈。若在開工初期發(fā)現(xiàn)精丙烯已被嚴重污染，及時將污染的精丙烯通過丙烯投料泵轉(zhuǎn)至氣分裝置回煉精餾，防止雜質(zhì)含量過高的丙烯進入精制系統(tǒng)后污染丙烯精制助劑。3.4 聚合釜深度清理為降低開工初期的次廢品率，聚合釜和閃蒸釜在容檢完成后進行全面清理，主要包括清理聚合釜壁粘連的聚丙烯和容檢過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)，一方面預防雜質(zhì)影響聚合反應，產(chǎn)生大量無規(guī)物，同時減少開工初期產(chǎn)品中的雜質(zhì)含量。另一方面，清理聚合釜壁粘連的聚丙烯可以有效提高換熱效果，有利于提升單釜轉(zhuǎn)化率。為及時排出聚合釜內(nèi)的雜質(zhì)，在聚合釜完成假聚并泄壓后向閃蒸釜噴料，盡可能地將聚合釜內(nèi)的雜質(zhì)排入閃蒸釜，閃蒸釜中沉積的雜質(zhì)通過釜底現(xiàn)場取樣口排出，防止大量雜質(zhì)直接帶入聚丙烯產(chǎn)品。3.5 控制DDS實際加入量圖3 DDS加料系統(tǒng)DDS加料系統(tǒng)如圖3所示，開工初期要先對DDS高位槽進行補料，但補料后DDS流量計至DDS加料氣動閥之間的管線未充滿液相，經(jīng)計算，當DDS高位槽的壓力控制在0.1MPa時，DDS流量計至加料氣動閥之間的體積約為400ml，由于單釜的DDS加入量僅150ml左右，如果前三釜投料生產(chǎn)時按自動控制程序加DDS會導致DDS加入量不足甚至未加入，這也是開工初期容易發(fā)生粘料的主要原因。為此，建議投料生產(chǎn)前將DDS加料管線手動充滿，以確保投料生產(chǎn)后DDS能準確計量，防止粘料現(xiàn)象的發(fā)生。4 應用效果經(jīng)過實施以上措施，2013年聚丙烯裝置檢修開停工優(yōu)化效果明顯，多項新思路、新方案得以成功應用，在降低裝置丙烯加工損失、縮短開停工時間、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量等方面取得重大進展，應用效果主要包括以下幾個方面：經(jīng)聚合釜升溫增壓精丙烯罐實現(xiàn)精制系統(tǒng)退料取得成功，退料后采用的塔底泄壓更迅速，泄壓更干凈殘留丙烯更少，2013年停工期間精制系統(tǒng)僅用24小時完成退料50余噸，較之前的頂部泄壓退料明顯加快，不僅有效降低了停工過程中的丙烯加工損失，同時消除了停工過程中對全廠低壓瓦斯管網(wǎng)壓力的影響?；罨瘎┫到y(tǒng)吹掃的合理安排，有效預防了計量罐底部殘余活化劑無法處理的問題，確保聚丙烯裝置檢修停工過程中安全平穩(wěn)。通過開工前手動充滿DDS加劑管線，有效提高了后續(xù)生產(chǎn)中單釜DDS計量的準確性，防止第一釜投料生產(chǎn)中發(fā)生粘料。2013年聚丙烯裝置大檢修期間，通過小技改實現(xiàn)了丙烯循環(huán)精制，確保開工初期精丙烯質(zhì)量穩(wěn)定且可調(diào)，減少開工初期被污染丙烯的浪費，同時縮短了生產(chǎn)調(diào)節(jié)周期，在實現(xiàn)丙烯循環(huán)精制的基礎(chǔ)上，利用聚合釜假聚