液相本体法聚丙烯 闪蒸釜自动控制的开发与应用QAB7C（中国石化股份有限公司沧州分公司，河北沧州 !“!#）摘要：论述了液相本体法聚丙烯闪蒸工序实现聚合喷料后泄压、闪蒸置换和粉料压送的自动控制以及应用该自控技术带来的经济效益。!前言自 !$% 年液相本体法聚丙烯聚合工序实现 &( 控制以来，聚丙烯生产控制技术得到了长足的发展，但国内液相本体法聚丙烯闪蒸工序基本上都是采用手动操作，在长期生产实践的基础上，沧州炼油厂首次实现了闪蒸釜自动控制技术。“闪蒸釜自动控制的开发“#!OPDL 液相本体法聚丙烯采用间歇式操作工艺，液相丙烯单体在催化体系等的作用下进行聚合，聚合反应结束后，将聚合物粉料喷入闪蒸釜，闪蒸达到气固分离，并将挥发出的气体丙烯排入尾气回收系统 气柜。然后关闭气柜阀，开启真空泵抽真空后，再打开氮气阀充氮气置换丙烯含量。如此三次以上，可使聚丙烯粉料中的丙烯含量达到工艺要求。“#“E#17FuGa5H5 在闪蒸釜置换过程中，充氮气泄压及抽真空排放等气体全部排入大气，此气体为丙烯与氮气混合气体，直排造成该部分丙烯损失。采用自动控制后，置换丙烯含量过程中排放的气体可选择性排放，比如可将前两次丙烯含量丰富的混合气体全部排入气柜，考虑到气柜的容量和不凝气体增加对压缩机效率的影响，可将后面置换过程中的气体排入大气。这样，可节约大量丙烯，提高装置自动化水平，避免因人为失误造成的事故隐患，同时避免丙烯气直排，对环境保护很有益处。“#$E#yjgG5Td&I 我们采样分析闪蒸釜置换丙烯含量过程中排放到大气的混合气体组成，其中共采集样品二十批，统计出混合气体平均组成，见下表：气体组分工况丙烯含量 ) *氮气含量 ) *闪蒸釜第一次充氮气到 #+,-./$0%闪蒸釜第二次充氮气到 #+,-./,111抽真空后第三次充氮气到 #+,-./“$,注：为计算简便，将混合气体中非丙烯气体全部认定为氮气。,$2不论闪蒸釜按充氮气置换或抽真空置换，那么闪蒸釜单釜排放的丙烯量要大于这三次置换中排放的丙烯量。为近似估算闪蒸釜单釜排放丙烯损失量，我们按上述置换中采样分析的数据进行计算。闪蒸釜混合气体体积为：! “ !# !“式中! 闪蒸釜内混合气体体积；! 闪蒸釜容积；!“ 聚丙烯物料体积；$ 聚丙烯单釜产量，按生产实际取为 “#$ % !&()；! 聚丙烯密度，为 &#*! % !&()+,。!“ !# $ %!“ !-,（闪蒸釜容积）. “#$ % !&() / &#*! % !&()+ ,0 !#“ , 丙烯损失量按理想气体方程计算：&! “ $( % )$ “ &!) % ( 式中& 闪蒸釜压力，12；$ 丙烯质量，)；) 丙烯分子量，)； 常数为 3#!-；( 混合气体的温度，4。 第一次置换丙烯气体占混合气体的 *“5，则第一次置换损失的丙烯量为：$!0 &#- % !& % !#“ % &#*“ % -“+ （3#!- % “*3）0 6*#*()同理，第二次置换和第三次置换损失的丙烯量分别为：$“0 - ()，$0 $#“ ()，三次合计为 !&*#!()。按聚丙烯投釜数估算，在闪蒸釜丙烯含量置换过程中损失的丙烯量占丙烯加工损失的“#$5左右，若该部分丙烯能够循环使用，则丙烯体格按 $& 元计算，则每加工 ! 万吨丙烯 损失为 !“$ 万元。若该部分丙烯能够回收作为液化气返回气体分镏进行回炼，则丙烯体格按液化气价格 “& 元计算，则每加工 ! 万吨丙烯损失为 $& 万元。!“#OPE#FG#$5JK 将闪蒸釜自动控制程序分为三个过程：闪蒸釜泄压、闪蒸釜置换、闪蒸釜压料。影响该控制程序因素较多，经过分析、比较，确定了以下几条主要因素。（!）闪蒸釜泄压程序：!聚丙烯粉料在闪蒸釜内停留时间不够，造成聚丙烯粉料进入气柜。“闪蒸釜压力手动控制准确性差。#易出现操作失误。 （“）闪蒸釜置换程序：!真空泵效率低。“闪蒸釜抽真空时间参差不齐，导致生产节奏无序。#真空泵气水分离器水位控制失灵，向气柜带水严重。 $*7!真空泵轴封密封性能不好，向气柜带氧严重。 （!）压料程序：“氮气阀不能及时关闭。#氮气压力不稳。 !“#L6E#M5YaKE#FuGaGa9aM 针对每个过程的工艺特点，将闪蒸釜泄压、置换、压料全过程的各参数进行反复的试验和修证，经过约两个月的工艺摸索，制定出较合理的控制方案，并根据生产方案绘制出程序逻辑控制图三组。与天津集散自动化应用研究所合作，由他们依据各逻辑图进行计算机编程，我们绘制计算机控制画面。在编程过程中，根据生产所需，将所有过程参数都作为可调参数写入计算机。$闪蒸釜自动控制程序的应用$“%BCE#FuGaPN3 闪蒸釜自动控制程序于 “#! 年 $ 月 % 日正式在闪蒸工序投入使用，在应用过程中，根据生产工况及季节的不同，我们不断调整闪蒸釜泄压、置换、压料过程中的各参数，优化闪蒸自控程序，使其满足生产要求。例如：我们连续跟踪 “#! 年 % 月闪蒸釜丙烯含量一次置换合格率低于 &#，通过分析影响一次合格率的要素后，根据生产情况、天气状况等调整内控参数，使闪蒸丙烯含量一次置换合格率达到 &#以上。$“!=E#OPQRwSvTYEUVWOPQRXY （(）闪蒸釜采用自控以后，将闪蒸抽真空由原先的抽真空放空，改为两条抽真空路线：一路为抽真空排气柜，另一路为抽真空放空。（“）真空泵轴封密封不好，抽真空时往气柜带氧气，为确保生产安全，将真空泵轴封由填料密封改为机械密封。（!）真空泵气水分离器水位控制失灵，真空泵抽真空时往丙烷机带水，使丙烷机易发生撞缸事故。我们经过讨论，将真空泵气水分离器更换新浮子。在气水分离器溢流口增加一台阀门，控制水位。并在抽真空排气柜线上增加了一台真空缓冲罐，解决了抽真空排气柜线带液冲击丙烷压缩机的问题。&闪蒸釜自动控制程序应用的效果闪蒸釜实现自动控制以后，闪蒸釜泄压、置换和压料过程都取得了很好的效果。（(）在闪蒸釜泄压工序中，应用闪蒸釜泄压程序，聚合釜喷料至闪蒸釜后，闪蒸釜按设定停留时间进行等待，减少了聚丙烯粉尘排入气柜的量。（“）在置换系统中，采用置换自动控制程序后，规范了闪蒸釜置换丙烯含量和氧含量的操作，丙烯含量一次置换合格率达到 &#以上，氧含量一次合格率达到 &以上，减少了人为误操作的几率，增加了系统的安全系数，同时大大减轻了操作人员的劳动强度。（!）在真空系统中，避免闪蒸釜抽真空后，补充氮气压力进行置换时，由于氮气充压偏高进入真空系统而使真空泵受损。（)）在压料工序中，闪蒸釜实现自动压料后，由于氮气压力稳定，氮气阀和压料阀按设定程序及时关闭，压料经闪蒸内操、外操两次把关，确保闪蒸压料、喷料安全。*&$（!）确保闪蒸系统接受下一次聚合喷料工序前安全。闪蒸釜压料后，程序会提示闪蒸内操，要求提供闪蒸釜氧含量后才能结束程序。闪蒸内操要求闪蒸外操采样分析氧含量，提供化验分析单后才确认程序完成。这样加强了对闪蒸操作的监控力度和确认程序，避免过去闪蒸操作人员由于失误，漏做或不做氧含量的隐患。（“）闪蒸釜丙烯含量置换采用自动控制后，减少了大量丙烯直接向大气直排，对保护环境非常有益。!闪蒸釜自动控制程序应用的经济效益（#）采用自控技术后，能够回收的丙烯占排放丙烯的 “$%以上，加工损失可下降 #% &#!%，每加工 # 万吨丙烯可增加效益 ($ 万元以上。 （(）闪蒸釜采用自动控制技术后，在置换和压料工序节省了大量的氮气，通过比较自动与手动操作消耗的氮气量，总结出自动置换时，单釜使用的氮气量为手动置换的 !$%左右，使用自控技术后，氮气耗量比手动操作降低了一半，从而大大降低了生产成本。“结论液相本体法聚丙烯闪蒸釜实现自动控制后，可将生产过程中损失丙烯最多的环节给予抑制，直至全部回收丙烯。该自控技术的应用，可大大降低聚丙烯的生产成本，取得良好的经济效益。参考文献#天津大学化工原理教研室编 化工原理 天津：天津科学技术出版社出版，#)*)+)+