广 东 化 工 2020年 第10期
· 132 · www.gdchem.com 第47卷总第420期
Novolen工艺聚丙烯装置改进措施
(中海石油宁波大榭石化有限公司，浙江 宁波 315812)
[摘 要]在中海石油宁波大榭石化有限公司30万吨/年的Novolen工艺聚丙烯装置上，对Novolen工艺聚丙烯装置进行了改进，优化TEA白油冲洗系统、添加剂倾倒站、催化剂进料泵和膜回收系统，增加循环气深冷器、脱气仓通入蒸汽、粉料中间仓、载气压缩机入口安全过滤器和包装料仓装车系统，为其它装置同类问题的改进提供借鉴。
[关键词]聚丙烯；Novolen工艺；载气；深冷器
[中图分类号]TH [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2020)10-0132-02
黄华
Improvement Measures of Novolen Polypropylene Plant
Huang Hua
(Cnooc Ningbo Daxie Petrochemical Co., Ltd., Ningbo 315812, China)
Abstract: The 300 kt/a novolen process polypropylene unit of CNOOC Ningbo Daxie Petrochemical Co., Ltd., the novolen process polypropylene unit was improved, optimized TEA white oil flushing system, additive dumping station, catalyst feed pump and membrane recovery system, add the circulation gas deep cooler, degasification bin through steam, powder intermediate bin, carrier gas compressor inlet safety filter and package silo loading system, it can provide reference for the improvement of similar problems of other plants.
Keywords: Keywords polypropylene；novolen process；carrier gas；Cryocooler
Novolen工艺是由BASF公司开发成功的，现归Novolen Technology Holdings公司(简称NTH)所有。目前世界上采用Novolen工艺的生产装置有25套，总生产能力约为4.70 Mt/a[1]，其工艺流程如图1所示。Novolen气相工艺采用两台带双螺带搅拌的立式反应器，聚合反应热是靠液态丙烯汽化撤出，Novolen工艺的一个独特之处是可以用共聚合反应器生产均聚物(与第一个均聚反应器串联)，使均聚物的产量提高30 %，同样无规共聚物也可以采用将反应器串联的方法进行生产[2]，Novolen工艺采用NHP-4010催化剂，不需要预聚合，活性30 kgPP/gcat以上，能够生产所有牌号的产品。生产时第一反应器的反应条件为80 ℃、2.8~3.0 MPa，第二反应器的反应条件为60~75 ℃、1.5~1.8 MPa。
1 装置工艺流程说明
本装置采用Novolen气相聚丙烯工艺技术，装置设计总能力为30万吨/年，设计1条生产线，生产均聚物、无规共聚物和抗冲共聚物，两台反应器串联操作。生产均聚物时，催化剂、助催化剂加入第一反应器，丙烯和氢气加入两台反应器。生产无规共聚物时，共聚单体乙烯也加入两台反应器。聚合物通过压差由第一反应器转移到第二反应器并继续聚合反应。生产抗冲共聚物时，在第一反应器中生产出均聚物母体，进入第二反应器后，加入乙烯
继续反应生成乙丙橡胶体(EPR)，EPR的产量由异丙醇控制。
聚合热由通过液相丙烯的气化吸热带走，第二反应器的聚合物粉末通过压差输送到粉末出料仓。在此处聚合物粉末与载气(夹带的反应器气体)分离，载气通过旋风分离器和过滤器除去残存聚合物粉末后去往载气压缩机。生产均聚物和无规共聚物时，载气压缩后部分返回反应器，其余送出界区外进行单体回收。
聚合物粉末通过旋转阀由粉末出料仓进入脱气仓。在脱气仓中用氮气吹向聚合物粉末，进一步分离其中夹带的单体。从脱气仓排出的尾气经干燥后送入膜回收包，回收的氮气大部分返回脱气仓，回收的单体和载气一同处理。聚合物粉末经脱气仓后通过闭路氮气系统送入粉料料仓，经旋转阀重力下料至挤压机。在挤压机中，聚合物粉末与固体添加剂(按需加入液体添加剂或熔融添加剂)熔融均化。
在挤压机中，通过真空抽吸除去聚合物熔体中的残余挥发份。这一操作可以使得聚合物产品性能更好。真空抽吸后不需要额外脱气味系统。聚合物熔体经水下切粒得到最终产品。聚合物和切粒水被送至离心干燥器进行分离。切粒水被分离后返回切粒水箱，消耗的水使用脱盐水补充。聚合物粒料脱水后由风送系统输送至颗粒掺混料仓均化，其流程图如图1所示。
图1 Novolen工艺流程图
Fig.1 The flow diagram of Novolen technology
[收稿日期] 2020-04-24
[作者简介] 黄华(1983-)，男，荆州人，工程师，本科，从事聚丙烯生产管理工作。
2020年 第10期 广 东 化 工 第47卷 总第420期 www.gdchem.com · 133 ·
2 改进措施
2.1 TEA白油冲洗系统
工艺包原设计是清洗TEA系统时，白油桶中的白油由白油桶泵泵入系统，系统吹扫后的废白油输送至废白油罐。改进措施是去掉白油桶中的白油由白油桶泵泵入系统，清洗TEA系统时，改由白油准备系统引出管线送入系统中，清洗后的废油收集在废油罐中。这样改进的好处是减少了白油桶、白油桶泵节省了投资，同时避免了每次需要清洗TEA系统就要启动白油桶泵操作，可以减少操作人力和操作失误。 2.2 添加剂倾倒站
工艺包原设计是三套添加剂系统，两套添加剂系统可以同时加入小袋和大袋添加剂，一套添加剂系统可以加入小袋添加剂。改进措施是四套添加剂系统，两套添加剂系统可以同时加入小袋和大袋添加剂，两套添加剂系统可以加入大袋添加剂。这样改进的好处是四套添加剂系统能在设备故障时能继续加入添加剂避免停车，四套系统均可以加入大袋减少了人工频繁去倾倒小袋节省了劳动成本。 2.3 催化剂进料泵
工艺包原设计是通过催化剂计量罐底部的催化剂循环泵将催化剂一部分循环回计量罐均化，另一部分通过催化剂进料泵后随一股冲洗丙烯送至反应器。改进措施是催化剂进料泵改为螺杆泵用于将催化剂浆液和新鲜丙烯一起加入至第一反应器。这样改进的好处是减少了催化剂循环泵节省了投资，催化剂螺杆进料泵操作更方便。
2.4 增加循环气深冷器
工艺包原设计是第一反应器经过过滤后，循环气在循环气冷凝器中部分冷凝，冷凝器冷却水的温度通过循环气冷凝器水泵来维持稳定。改进措施是第一反应器经过过滤后，循环气冷凝器用循环水冷凝，再基于产品牌号将不凝气在循环气深冷器中进一步冷凝。同理第二反应器增加循环气深冷器。这样改进的好处是反应器能加入更大量的氢气、乙烯生产附加值更高的高熔融指数、高乙烯含量的产品。 2.5 增加蒸汽通入脱气仓
工艺包原设计是在脱气仓中加入新鲜氮气以补偿并维持氮气总量恒定，另有一部分脱盐水加入脱气仓用于失活TEA，氮气和脱盐水在蒸发器中加热蒸发后在静态混合器中混合后进入粉末脱气仓底部。改进措施是氮气和低压蒸汽直接加入粉末脱气仓用于失活TEA和补偿维持氮气总量。这样改进的好处是直接加入蒸汽减少了蒸发器、静态混合器节省了投资，小流量直接加入蒸汽更容易平稳控制。 2.6 增加粉料中间仓
工艺包原设计无粉料中间仓，改进措施是增加两个粉料中间仓，这样改进的好处是粉料料仓在聚合和挤压工段之间起缓冲贮
存作用，—旦挤压机故障粉料输送至粉料中间仓，有足够的时间去处理挤压机故障。
2.7 增加载气压缩机入口安全过滤器
工艺包原设计是粉末出料仓旋风分离器排出的载气经过载气过滤器过滤后送至载气压缩机。改进措施是粉末出料仓旋风分离器排出的载气经过载气过滤器过滤后，入口增加安全过滤器送至载气压缩机，这样改进的好处是增加载气压缩机长周期运行，过滤器安装投用后，载气压缩机运行平稳，入口过滤器未出现堵塞现象，机械密封也未出现磨损泄漏情况[3]，减少了压缩机停机次数，降低了丙烯排放量，致使火炬排放减少环境污染降低[4]。 2.8 替代膜回收系统
工艺包原设计是脱气仓过滤器出来的尾气输送至膜回收系统进行氮气和单体回收。改进措施是取消膜回收系统，用压缩机将脱气仓过滤器出来的尾气送往上游DCC装置，回收丙烯、乙烯等介质。这样改进的好处是压缩机替代膜回收系统可大大降低设备投资，替代压缩机稳定性比膜回收系统强，有利于装置的长周期运行。
2.9 增加包装料仓装车系统
改进措施是包装料仓增加粒料装车系统，这样改进的好处是包装码垛机故障时起到缓冲作用，满足特定需求的厂家做到点对点供货，减少了包装成本。
3 结论
借鉴国内聚丙烯装置生产中存在的问题和积累的经验，在中海石油宁波大榭石化有限公司聚丙烯项目设计过程进行改进，优化TEA白油冲洗系统、添加剂倾倒站、催化剂进料泵和膜回收系统，增加循环气深冷器、脱气仓通入蒸汽、粉料中间仓、载气压缩机入口安全过滤器和包装料仓装车系统，希望给今后Novolen工艺聚丙烯装置的设计提供参考。
参考文献
[1]DOW CHEMICAL COMPANY，Unipol PP process technology for polypropylene[EB/OL]．[2010-05-27]．http://www.dow.com/licensing/offer/unipol.htm．
[2]付义，王冠，高堂铃，等．气相法聚丙烯生产工艺技术及其产品应用进展[J]．化学与黏合，2015，37(5)：375-379．
[3]刘星火，肖卫民，赵新涛，等．Novolen气相聚丙烯装置长周期运行分析及对策[J]．中外能源，2014，19(7)：73-77．
[4]马金欣．Novolen工艺聚丙烯生产细粉产生原因影响及整改措施[J]．化学工程与装备，2015，19(12)：69-70．
(本文文献格式：黄华．Novolen工艺聚丙烯装置改进措施[J]．广东化工，2020，47(10)：132-133)
(上接第129页)
2.4 优化工艺管道及设备
(1)设备结构设计无死角；管道设计避免袋形，在满足要求的情况下尽量减少弯头。尽量减少放空口、放净口，放空口、放净口阀门尽量采用法兰阀。
(2)第二萃取精馏塔顶冷却器、脱氢塔顶冷却器、脱重塔顶冷却器等高浓度丁二烯的冷凝器采用结构简单的单程式换热器，控制物料在换热器内的停留时间。易堵介质走管程，可以增加物料流动性，较少聚合物的形成。高浓度丁二烯冷凝器控制方案采用循环水管道设置调节阀，避免物料管线上设置调节阀而引发聚合堵塞管道。
(3)丁二烯装置的再沸器采用浮头式，便于清理，不采用内部结构特殊、复杂的高效换热器。
(4)高浓度丁二烯设备和管道上测量仪表的法兰接口采用凸缘法兰，减少法兰接口形成死区。
(5)精馏单元安全阀前加爆破片，以减少入口管线中死区，且靠近爆破膜处需喷入阻聚剂。
(6)测量高浓度丁二烯的流量、压力、液位的测量仪表采用法兰膜片式测量仪表，以免丁二烯产生自聚物，堵塞仪表，造成仪表失灵。
2.5 除锈钝化处理
装置开工前重要设备需进行化学清洗，首先碱洗除掉设备和塔盘加工过程中携带的油脂。然后再进行酸洗除锈，除去设备和管道的铁锈等金属类聚合引发剂。最后进行表面亚钠钝化，抑制设备和管道表面形成丁二烯聚合物。装置在后期的运行中，检修前也进行化学清洗，主要用硫酸亚铁对聚合物活性种子灭活，降低检修开塔爆燃的风险。
3 结语
根据聚合产生原因以及影响聚合速度因素的分析，在设计中采取了针对性的防聚措施，可以有效防止和减少系统中聚合物的产生，可减少过滤器、换热器和塔的检修频率，以保证装置长周期安全运行。
参考文献
[1]刘爱国，丁世敏，陈慧，等．乙腈法丁二烯装置新阻聚剂技术应用[J]．河北化工，2010，33(8)：56-57． [2]吕洁，崔月．丁二烯自聚物的产生及其阻聚剂的应用[J]．化工科技市场，2008，31(7)：38-39． [3]惠继星，兰明，李洪权，等．ABSS置中丁二烯自聚物的产生及防控[J]．弹性体，2014，24(2)：54-57．
[4]赵涛．丁二烯抽提装置汽提塔存在的问题与处理方法[J]．乙烯工业，2014，26(3)：43-46．
[5]罗安源．丁二烯抽提装置的防聚防爆设计[J]．化学工业与工程技术，2014，35(2)：15-18．
[6]常利超．新型阻聚剂在乙腈法丁二烯萃取系统中的应用[J]．合成橡胶工业，2015，38(3)：173-175．
[7]候霞晖．丁二烯装置设计的安全措施[J]．石油化工设计，2013，30(1)：55-58．
(本文文献格式：卢园，吴韬英．乙腈法丁二烯抽提装置的防聚设计[J]．广东化工，2020，47(10)：129)
