优化聚丙烯装置丙烯杂质脱除流程——延长脱除剂使用寿命，提升装置抗波动能力

优化聚丙烯装置丙烯杂质脱除流程——延长脱除剂使用寿命，提升装置抗波动能力

何美琪

大庆石化化工一部  黑龙江大庆 163000

摘要

聚丙烯装置运行20余年，不断研究将丙烯精制单元效果最大化，延长单元内各塔填料的使用周期，保证丙烯精制效果和反应稳定。在装置面临甲醇含量波动、精制单元如何合理再生、延长T704脱砷剂使用寿命的多方面入手，追求探索和进步，并取得一定实施效果。

关键词：丙烯精制；3A分子筛；脱硫剂；脱砷剂；延长使用寿命

1.聚丙烯装置简介

聚丙烯装置是单环管反应器年产10万吨聚丙烯树脂的国产化装置。采用液相本体法SPHERIPOL专利工艺技术，以丙烯、乙烯为原料，使用钛系催化剂，可生产31个牌号的聚丙烯树脂，其中25个均聚物牌号，6个无规共聚物牌号。

装置运行以来不断研究将丙烯精制单元效果最大化，延长单元内各塔填料的使用周期，保证丙烯精制效果和反应稳定。

2.丙烯精制原理

表1：原料丙烯精制要求

原料丙烯中的一些杂质，尤其是水、COS和CO能使催化剂"中毒"而失去活性，因此在丙烯进入界区后，需先对其进行精制。来自界区的液态新鲜丙烯，首先通过T001A/B/C/D除去大量的水，T001采用3A分子筛脱水，并联操作。并以D302料位控制的流速，送至丙烯精制单元。丙烯首先经过T701进料/底出料换热器（E703）预热后，进入CO汽提塔T701，脱除丙烯中所含的CO及其它少量的轻质组份。T701操作压力正常是2.2MPa。在冬季，进入T701之前，必须通过夹套对新鲜丙烯进行预热处理，温度至少在40℃左右。最终使丙烯中的CO含量≤0.01mL/m3。

从T701底部送出的丙烯在E703中进行热交换及在E704中进一步冷却后，送往COS脱除塔T702A/B，在塔中将H2S和COS脱除，该塔的操作压力为1.8MPa。两塔为串联操作，当第一个塔中的催化剂饱和需要更换时，在这种情况下，仅用第二个塔进行单独操作。按照每个塔的设计容量和丙烯中的最大COS量，其设计操作周期大约为2～3年，该塔用的催化剂为氧化锌脱硫剂。从T702A/B出来的丙烯进入丙烯干燥塔（T703A/B）,对丙烯进行脱水干燥。该塔所用填料为3A分子筛，设计周期为2～3年，两塔串联操作，操作压力为1.8MPa。经过干燥后的丙烯进入AsH3脱除塔（T704A/B）,除去丙烯中所含的砷，该塔的操作压力为1.8MPa。同样两塔为串联操作，只有第一个塔需要更换催化剂时，第二个塔才进行单独操作，设计操作周期为2～3年。最后，丙烯在F701中过滤，除去大于10μm 的颗粒，然后送到丙烯进料罐D302。

在本装置中设置一条管线，在反应器阻聚后，将来自P302A/B的循环丙烯送入T701,将CO汽提出来，在这种情况下，T701的操作压力应设定为2.0MPa。

3摸索精制各塔最优运行模式

3.1将干燥塔T001的3A分子筛更新为脱醇剂

自装置开工以来，T001A/B/C/D先后使用的3A分子筛。自2020年6月以来由于原料中含有甲醇等杂质对聚合反应影响大，产品熔融指数不稳定，影响产品质量，为保持装置稳定运行，在不进行大改造前提下，减少上游原料对装置运行和产品质量的影响。经公司批准，聚丙烯装置计划将原3A分子筛更换为脱醇型吸附剂，决定在聚丙烯装置试用脱醇吸附剂。

图1 丙烯干燥塔T001A/B的流程简图

上图为丙烯干燥塔T001A/B的流程简图，T001C/D同理。均采取并联方式进行吸附、干燥，双塔操作，两开两备，更换为脱醇剂后，催化剂活性更稳定。

3.2监测丙烯状态，合理再生T001脱醇剂

聚丙烯装置所使用的高效催化剂(包括主催化剂与助催化剂)对原料的纯度有很高的要求，需要严格控制其杂质的含量。其中甲醇作为丙烯中杂质，能与催化剂发生反应，造成催化剂活性下降，严重时催化剂失活，聚合反应中止。同时甲醇也影响聚丙烯产品等规指数，产生粘料，堵塞出料系统，严重时导致装置停车。因此甲醇含量是聚合级丙烯质量的一个主要控制指标。目前，由于国内乙烯产能快速增长，而原油资源及炼油加工能力跟不上日益增长的石脑油需求，导致裂解石脑油价格居高不下，为降低企业生产成本，裂解原料品种多样，变化频繁，有石脑油、拔头油、抽余油、循环乙烷/丙烷、加氢尾油及轻烃等。有些裂解原料的品质指标偏离了设计值，这些原料中若存在含氧化合物的量越多，则经过裂解反应后生产的甲醇可能性(含量)也就越高[1]。

受各种因素的影响，自2020年1月开始，聚丙烯装置聚合反应开始出现波动，丙烯分析结果表明，原料丙烯中甲醇含量明显升高。

在初次使用时及以后应大于30天需对脱醇剂进行再生操作，该操作通过E001电加热器加热氮气，用热氮气对分子筛进行再生。首先，将床层温度由室温逐步升高至120℃，该升温过程不少于4小时，升温至120℃后恒温2小时。然后，将床层温度由120℃逐步升高至230-250℃（不高于250℃），该升温过程不少于3小时，升温至230-250℃后恒温32小时。最后，逐步关小E001电加热器进行降温，床层温度降低至50℃后关闭再生氮气，完成丙烯干燥塔再生操作。

3.3单塔使用，双倍增长使用寿命

表2  脱砷剂的技术协议要求

T704A/B为AsH3脱除塔，除去丙烯中所含的砷，该塔的操作压力为1.8MPa。同样两塔为串联操作，只有第一个塔需要更换催化剂时，第二个塔才进行单独操作，如表2所示原设计两塔并联操作操作周期为3年。

测试结果显示，T704出口砷含量符合技术协议规定，可继续投用，延长脱砷剂更换周期，预计寿命能达到5年。

3.4增加干燥塔容器

聚丙烯原料丙烯水含量一直维持在15ppm以上，原有丙烯干燥塔T703A/B单塔容积1.76m³，脱水能力有限，精制后丙烯脱水效果不理想。因此，进行丙烯干燥塔系统改造，增加两台丙烯干燥塔T703C/D。单塔装填容量约7.9m³，3A分子筛装填量5.25吨左右，提高丙烯干燥塔脱水能力。由于水含量过高造成主催化剂的活性会降低，单耗增加。

干燥系统投用后，车间对T703C/D丙烯干燥塔脱水效果进行了监控，原料丙烯经T703C/D丙烯干燥塔精制后，含水量明显降低，干燥系统脱水效果明显。

T703C/D丙烯干燥塔投用后主催化剂单耗比2022年降低0.0038kg/t，较2023年检修前降低0.0024kg/t。催化剂活性由35-40kgpp/gcat提高至43-48kgpp/gcat，由数据可见，丙烯脱水效果有明显提高。T703C/D丙烯干燥塔投用后，催化剂在聚合反应过程中破碎量减少，粉料中细粉量得到有效控制，这样减少了Y502除沫网及E502换热器的清理周期。

4结论

经过以上探究，聚丙烯装置精制单元运行更加平稳，通过将原T001内的3A脱水分子筛更换至脱醇剂，并探索出最佳再生方法，保证了催化剂的活性及丙烯转化率，使装置运行更加平稳。同时探索脱砷塔最优投用方式，采用串联和单投方式，延长脱砷剂使用周期，突破技术协议中的3年更换，预计寿命能达到5年。

参考文献

[1]  洪定一.聚丙烯-原理工艺与技术[M].第二版.北京:中石化出版社，2011.4.