黃永昌

（中國(guó)石油大連石化公司有機(jī)合成廠，遼寧 大連 116031）

聚丙烯裝置粉料干燥系統(tǒng)運(yùn)行分析

黃永昌

（中國(guó)石油大連石化公司有機(jī)合成廠，遼寧 大連 116031）

介紹了環(huán)管法聚丙烯裝置干燥系統(tǒng)控制過(guò)程、干燥器運(yùn)行原理以及影響粉料干燥質(zhì)量的幾個(gè)因素。在裝置負(fù)荷為10.0 t/h情況下，相關(guān)參數(shù)的控制為：三乙基鋁加入量2.0 kg/h，干燥器料位控制20%～22%，循環(huán)氮?dú)赓|(zhì)量流量5 000～5 100 m3/h。優(yōu)化控制后，可降低能耗及相關(guān)設(shè)備清理費(fèi)用。

聚丙烯；干燥器；原理；影響因素

某石化公司70 kt/a聚丙烯裝置，采用意大利的液相本體Spheripol專(zhuān)用技術(shù)、國(guó)產(chǎn)設(shè)計(jì)的單環(huán)管生產(chǎn)工藝，裝置核心部分分為聚合單元、閃蒸脫氣單元、干燥單元和造粒單元等4個(gè)部分，其中，在干燥單元中，粉料經(jīng)閃蒸脫氣后進(jìn)入汽蒸罐進(jìn)行殘余催化劑活化中心失活，失活后粉料含有少量水分，如果對(duì)這些水分干燥不徹底，將對(duì)下游的粉料輸送系統(tǒng)及造粒單元的運(yùn)行控制造成不利影響，如果粉料揮發(fā)分過(guò)高，則會(huì)造成造粒系統(tǒng)筒體壓力波動(dòng)乃至切粒不規(guī)則，甚至導(dǎo)致成品粒料透明度降低、出現(xiàn)魚(yú)眼料等次品，影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在裝置實(shí)際運(yùn)行中，做好粉料的干燥是工藝控制的重點(diǎn)之一。

圖1 D502干燥系統(tǒng)工藝流程Fig 1 Process flow of D502 drying system

1 工藝流程

如圖1，經(jīng)過(guò)閃蒸脫氣和汽蒸后的聚丙烯粉料 （約含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5%的水分，溫度為110℃），送入流化床干燥器D502進(jìn)行干燥。流化床干燥器為一立式桶狀容器，上部為擴(kuò)徑結(jié)構(gòu)，底部裝有孔篩板，即氮?dú)夥峙淦鳌７哿嫌身敳窟M(jìn)，熱氮?dú)庥傻獨(dú)饧訜崞飨到y(tǒng)提供，由篩板分配器進(jìn)入D502，它與粉料進(jìn)行逆向接觸。容器內(nèi)的螺旋鋼板，使粉料呈活塞形移動(dòng)，其具體工藝控制參數(shù)如表1。

通過(guò)這些措施以脫除粉末中的水分，經(jīng)過(guò)D502干燥后，粉料揮發(fā)分降低至0.03%左右，粉料溫度下降至80℃左右，D502餾出口粉料的具體分析數(shù)據(jù)如表2。

表1 D502關(guān)鍵控制點(diǎn)情況Tab 1 Condition of D502 key control point

表2 D502出口粉料質(zhì)量數(shù)據(jù)Tab 2 Powder quality data for export of D502

從干燥器頂部出的濕N2（80℃左右）進(jìn)入旋風(fēng)分離器S502，然后進(jìn)入D502洗滌塔T502[1]。T502塔頂出來(lái)的N2，與補(bǔ)充氮?dú)庖黄鹩蒒2循環(huán)壓縮機(jī)C502A/B壓縮，經(jīng)干氮?dú)饧訜崞鱁503加熱到80～130℃后，再送入D502的氮?dú)夥峙淦?，然后進(jìn)入D502罐內(nèi)。

2 干燥器工作原理

D502結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖2。上部為橢圓形封頭接錐體過(guò)渡段，中間圓筒體接下部橢圓封頭，在下部橢圓封頭的切線(xiàn)處安裝有環(huán)形分布板，該分布板由多塊扇形分布板組成，每塊分布板上沖壓8 600個(gè)φ2 mm的圓形孔[2]。在分布板的上部安裝一隔板，該隔板將中間圓筒分割成2部分，被干燥的物料從物料入口垂直落到氮?dú)夥峙浒迳?，氮?dú)鈴脑O(shè)在分布板下部、與橢圓封頭外表面相切的進(jìn)氣口進(jìn)入，物料在氮?dú)饨橘|(zhì)的噴吹下在分布板上部被流化后干燥，經(jīng)流化干燥后的物料逆時(shí)針流動(dòng)270°后在隔板另一側(cè)的缺口處垂直沉降至出口至PK801粉料輸送系統(tǒng)[4]。

該干燥器的特點(diǎn)是熱量傳遞迅速、揮發(fā)分傳遞快、處理能力大、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定。在干燥器中，通過(guò)物料與熱風(fēng)之間的熱量傳遞和濕分傳遞，實(shí)現(xiàn)對(duì)聚丙烯粉末的干燥。該設(shè)備的結(jié)構(gòu)為立式圓筒形，其最大特點(diǎn)是干燥器內(nèi)設(shè)有圓筒形內(nèi)構(gòu)件，使得聚丙烯粉末在干燥器內(nèi)的移動(dòng)具有一定的方向性，增加了物料在干燥器內(nèi)的停留時(shí)間和干燥質(zhì)量[3]。

圖2 D502結(jié)構(gòu)Fig 2 Structure of D502

3 影響干燥效果的因素

3.1 汽蒸罐去活蒸汽加入量

為把閃蒸脫氣單元來(lái)的粉料殘余的催化劑活化中心失活，往汽蒸罐D(zhuǎn)501通入適量去活蒸汽以達(dá)到去活目的，具體蒸汽量與裝置負(fù)荷及三乙基鋁加入量成正比關(guān)系，具體數(shù)值如表3。

表3 裝置負(fù)荷與D501去活蒸汽加入量之間關(guān)系Tab 3 The relationship of installed load and steam input of D501

在工藝指標(biāo)控制范圍內(nèi)及滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)要求的前提下，適當(dāng)降低三乙基鋁加入量，可降低D501去活蒸汽量的注入量，從而減小粉料的揮發(fā)分，最終可以使得D502干燥系統(tǒng)的循環(huán)氮?dú)馐褂昧拷档停部梢蕴岣逥502的干燥效果。

3.2 粉料在D502停留時(shí)間

正常情況下，濕粉料在D502停留時(shí)間與裝置負(fù)荷及循環(huán)氮?dú)饬坑兄苯雨P(guān)系，裝置負(fù)荷高由于干燥器下料閥門(mén)LV531開(kāi)度加大，停留時(shí)間短；循環(huán)氮?dú)饬吭酱?，停留時(shí)間越長(zhǎng)。而停留時(shí)間越長(zhǎng)，D502對(duì)粉料的干燥效果越好。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，調(diào)節(jié)好裝置負(fù)荷與循環(huán)氮?dú)庥昧康年P(guān)系是保證粉料干燥質(zhì)量的關(guān)鍵所在。

3.3 循環(huán)氮?dú)馐褂昧?/h3>

在D502系統(tǒng)中，循環(huán)干燥氮?dú)獾闹饕饔檬橇骰哿希⑶以诹骰哿系倪^(guò)程中帶走粉料中所含水分，因此，如何控制好循環(huán)氮?dú)饬渴谴_保D502干燥的關(guān)鍵所在。在日常生產(chǎn)中，為了保證D502粉料干燥效果，根據(jù)裝置負(fù)荷變化，循環(huán)氮?dú)獾馁|(zhì)量流量控制在 4 800～5 500 kg/h。

循環(huán)氮?dú)馐褂昧繉?duì)D502干燥能耗的影響：

1）循環(huán)氮?dú)饬吭酱?，T502洗滌量越大。循環(huán)氮?dú)鈴腟502出來(lái)后，通往T502進(jìn)行洗滌，T502為多塔板式洗滌塔，裝置原設(shè)計(jì)為9.72 t/h負(fù)荷處理能力，裝置擴(kuò)能后，循環(huán)氮?dú)饬吭龃螅琓502洗滌能力已不能滿(mǎn)足生產(chǎn)需求，導(dǎo)致洗滌能力下降，使得同系統(tǒng)內(nèi)氮?dú)饧訜崞鱁503等設(shè)備運(yùn)行負(fù)載增大。應(yīng)進(jìn)行技改，增加T502塔板數(shù)以滿(mǎn)足生產(chǎn)的循環(huán)氮?dú)庀礈煨枰?/p>

2）循環(huán)氮?dú)饬吭酱?，E503消耗蒸汽越大。為保證循環(huán)氮?dú)膺M(jìn)入D502溫度，需用蒸汽把循環(huán)氮?dú)鈴?0℃加熱至90℃左右，蒸汽消耗量為500～800 kg/h。因此，循環(huán)氮?dú)饬吭酱?，E503所消耗蒸汽量也就越大。

3）循環(huán)氮?dú)饬吭酱?，E503清理頻率增大。E503在加熱循環(huán)氮?dú)獾倪^(guò)程中，循環(huán)氮?dú)鈯A帶微量粉料導(dǎo)致E503列管淤堵，從而使得E503達(dá)不到將循環(huán)氮?dú)饧訜嶂?1～90℃的生產(chǎn)要求。在這種情況下，需要對(duì)E503進(jìn)行拆清，據(jù)目前的生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)，每年至少清理E503約為30次，年清理費(fèi)用達(dá)30萬(wàn)。如果循環(huán)氮?dú)饬吭酱螅珽503淤堵的頻率越大，年清理費(fèi)用也就越大。

4）循環(huán)氮?dú)饬吭酱螅珻502負(fù)載越大。循環(huán)氮?dú)庥蒚502洗滌后進(jìn)入C502入口壓力為5 kPa左右，經(jīng)C502壓縮至20～25 kPa送至E503加熱。如果循環(huán)氮?dú)饬吭酱?，C502運(yùn)行負(fù)載越大，從而導(dǎo)致電耗增大。

4 結(jié)語(yǔ)

綜合以上分析，干燥的關(guān)鍵在于粉料水分大小、粉料在D502停留時(shí)間及循環(huán)氮?dú)馐褂昧?，而循環(huán)氮?dú)馐褂昧康拇笮∮种苯雨P(guān)系到本系統(tǒng)的能耗大小，經(jīng)過(guò)裝置實(shí)際生產(chǎn)的摸索，平衡各個(gè)方面的關(guān)系，在裝置負(fù)荷為10.0 t/h情況下，相關(guān)參數(shù)的控制為：三乙基鋁加入量2.0 kg/h，D501去活蒸汽量，470 kg/h（FIC501），115 kg/h（FIC502）；D502 料位控制，20%～22%；循環(huán)氮?dú)赓|(zhì)量流量，5 000～5 100 m3//h。

通過(guò)優(yōu)化，在10.0 t/h負(fù)荷運(yùn)行下，循環(huán)干燥氮?dú)饬髁繙p少500 m3/h，相應(yīng)E503蒸汽消耗可減少80 kg，C502運(yùn)行電耗可低15 kW/h，按每年生產(chǎn)時(shí)間8 000 h計(jì)，每年可減少蒸汽消耗達(dá)640 t，創(chuàng)效11.52萬(wàn)元，電耗降低120×103kWh，創(chuàng)效7.2萬(wàn)元；另外，通過(guò)優(yōu)化，循環(huán)氮?dú)饧訜崞鱁503清理頻次大為降低，按每年減少10次計(jì)算，僅此一項(xiàng)可創(chuàng)效10萬(wàn)元。

[1]趙旭.聚丙烯流化床降溫模擬[J].化工機(jī)械,2005,32（5）．

[2]邢鋒芝.淺談外壓圓筒的設(shè)計(jì)方法[J].天津化工,1994,（3/4）：79-82．

[3]金國(guó)淼.干燥設(shè)備設(shè)計(jì)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1986：112.

[4]GB 150—1998鋼制壓力容器[S].

The Operation Analysis of the PP Powder Drying in Polypropylene Plant

Huang Yongchang
（Petrochina Dalian Petrochemical Company Organic Synthesis Factory the Second Workshop,Dalian,Liaoning 116031）

The polypropylene powder drying is one of the key equipment of Polypropylene.This paper discusses the operating principles of PP powder drying system,analysis several of drying effects.Through analysis，consumption method was to achieve the purpose of reducing plant energy.Under the condition that load=10.0 t/h,the correlation parameter were as follows：Aluminum triethyl=2.0 kg/h,feeding level control=20%～22%,cycle mass flow rate of nitrogen=5 000～5 100 m3/h.Cleaning cost and energy comsuption reduced after the optimization.

PP;desiccator;principle;effect factor

TQ325.1+4

B DOI10.3969/j.issn.1006-6829.2010.06.015

2010-10-18；

2010－10－25