精制干燥器精細(xì)化管理(論文)

1、精制干燥器精細(xì)化管理王佳群 張金峰曹新民牛改琳 巴勇（克拉瑪依安泰公司聚丙烯車間，克拉瑪依市）摘要：精制干燥器的調(diào)整一直都處于被動(dòng)，為能更好的提高裝置生產(chǎn)效率， 保證裝置平穩(wěn)運(yùn)行，避免催化劑大幅波動(dòng)從而造成裝置不穩(wěn)定生產(chǎn)，本文便是通 過對(duì)裝置內(nèi)的干燥器進(jìn)行數(shù)據(jù)收集及分析，從而細(xì)化干燥器的調(diào)整，對(duì)干燥器進(jìn) 行合理化管理。關(guān)鍵詞：干燥器 精制固堿罐 提純 聚合一、精制干燥器精細(xì)化管理的目的及意義聚合生產(chǎn)過程中精制干燥器是聚合平穩(wěn)生產(chǎn)的前提，干燥器對(duì)來自氣分的丙 烯進(jìn)行二次提純，從而達(dá)到聚合牛產(chǎn)的需求。聚合生產(chǎn)是間歇式的生產(chǎn)，精制干 燥器對(duì)丙烯的提純過程是連續(xù)的，但是要是具體的細(xì)分又會(huì)發(fā)現(xiàn)對(duì)丙烯的提

2、純過 程也是間歇式的，因?yàn)楸┝髁康牟▌?dòng)及丙烯純度的變化，都會(huì)對(duì)干燥器的提純 效果產(chǎn)生影響。在干燥器對(duì)丙烯的提純過程中，也耍根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行不斷的切 罐，裝劑，再生換劑等。在這些操作的同時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)干燥器需要很多的操作步驟, 中間會(huì)涉及很多的數(shù)據(jù)分析及理論研究。并且在有一定的牛產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的前提下 才能對(duì)干燥器進(jìn)行細(xì)化管理。為了能夠更好的配合聚合的生產(chǎn)，使裝置平穩(wěn)運(yùn)行, 對(duì)精制干燥器進(jìn)行更深層次的數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化精制干燥器的操作，從而達(dá)到延長(zhǎng) 干燥器使用時(shí)間，充分的利用干燥器精制效果，保證聚合正常生產(chǎn)。本文將對(duì)精 制干燥器再次進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析，細(xì)化干燥器的流程和操作方法并提出了 精制干燥器精細(xì)

3、化管理的方法。二、精制干燥器流程、原理及作用精制干燥器主要是由r2固堿罐、r-3脫硫罐、r4/1、2、3氧化鋁罐、r5/123.4.5.6、r-7/1.2.3分子篩罐和r-23脫碑罐組成。1、r2固堿罐起到脫水作用的主要是固堿，主要成分是naoh堿片，固堿有吸水和遇水發(fā)生潮解的特性。其脫水原理主要是：naoh+3h2o ->naoh*3h2o2、r-3脫硫罐主要是常溫水解劑和脫硫劑，主要是先將有機(jī)硫轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機(jī)硫， 最后以沉淀的形式將其脫除，其中硫醇也能與脫硫劑反應(yīng)，生成難游離的zns, 最終達(dá)到脫硫精制的目的。其脫硫原理主要是：cos+h2o->h2s+co2cs2+h2o-co2

4、+2h2szno+h2szns （沉淀）+吐0zno+rshzns （沉淀）+rohc2h5sh+znozns+c2h4+h2o3、r-6脫氧罐主要是脫氧劑猛系脫氧劑，其脫氧原理主要是：mnox+no2mnox+2nh2o+q4、r-7精脫水罐主要是分子篩脫水其主要成分是硅鋁酸鹽鹽晶體，乂稱為合成 泡沸石，是一種均勻孔徑圓柱粒狀或球體，主要分為3a°和5 a°兩種直徑的分 子篩。從圖中可以看到干燥器流程主要是由一組在用罐和一組或者兒組備用罐組 成。其中r-2固堿罐主要是填裝的固堿起到脫水的作用，r-3脫硫罐主要是有水 解劑和脫硫劑兩個(gè)罐構(gòu)成，起到脫除丙烯的硫的作用，從而達(dá)到

5、降低丙烯中的硫 含量。r4/1、2、3氧化鋁罐填裝三氧化二鋁，主要是對(duì)丙烯屮的水進(jìn)行粗脫 水。r-5/1. 2. 3. 4. 5. 6和r-7/1. 2. 3分子篩罐主耍填裝分子篩對(duì)丙烯進(jìn)行再次 的精脫水從而達(dá)到聚合生產(chǎn)的要求。二、精制干燥器數(shù)據(jù)收集及分析2.1丙烯經(jīng)固堿罐前后的水含量分析:類別時(shí)間r-2前水含量ppm（頭班）r3進(jìn)口 水含量ppm（頭班）r-2前水含量ppm（中班）r3進(jìn)口 水含量ppm（中班）r-2前水含量ppm（夜班）r3進(jìn)口 水含量ppm（夜班）2011-11-112004118530178282011-11-122001420019200162011-11-13200

6、172001620020通過以上三天對(duì)固堿罐前后丙烯樣的對(duì)比可知：在經(jīng)過固堿罐脫水前的水含 量已經(jīng)大于200ppm,甚至更高，因化驗(yàn)室最高測(cè)量量為200ppmo經(jīng)固堿罐脫水 后的水含量基本在40ppm以下。從此表中可以看岀固堿罐在脫水作用上起到很 大的作用。當(dāng)固堿脫水到一定時(shí)間后就會(huì)飽和，進(jìn)行換劑。換劑時(shí)要排放大量的 固堿和污水，聚丙烯排放固堿的主要途徑仍然是地溝排放，大量水進(jìn)行沖洗，這 樣將會(huì)浪費(fèi)大量的水，在固堿排污方面仍是公司面臨的重要問題。現(xiàn)有情況是減 少固堿罐的更換次數(shù)，然而固堿罐的飽和有一個(gè)極限值，從表一中可以看岀r-2 前為丙烯原料中的水含量都是大于200,只有降低丙烯原料中的水含

7、量才是減少 堿液排放的主要途徑。2.2丙烯經(jīng)脫硫罐前后的硫含量分析:分析時(shí)間s mg/1分析時(shí)間s mg/1r-3前r-3后r-3前r3后11.75.33.211.124.82.711.85.13.011.135.2311.94.92.811.145.0311.105.23.111.154.83.311.114.62.811.165.13.0r-3 前平均 5.0mg/lr3 后平均 3.0 mg/1從此表中可以看出：丙烯經(jīng)脫硫罐前后的硫含量有所下降但是在脫硫罐脫硫 深度上要受到水解劑的影響。有時(shí)脫硫劑的脫硫效果較差主要是因?yàn)樗鈩┦?效，因?yàn)槊摿騽┦褂弥芷诤荛L(zhǎng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出裝置檢修更換周期，而水

8、解劑的使用壽 命與丙烯中水含量有直接的關(guān)系，水解劑主要成份是三氧化二鋁，具有吸水性， 如果丙烯屮水含量過高，使三氧化二鋁的孔隙被水分子充滿，cs2, cos等有機(jī) 硫水解所需的催化場(chǎng)所消失，造成水解劑失效，從而zno不能將有機(jī)硫脫除，所以會(huì)導(dǎo)致r3前后硫含量變化不大，只有2mg/m3o所以控制r3前進(jìn)口丙烯 中的水含量非常重要，水含量控制的好，能夠提高脫硫深度。2.3干燥器耗用表一：2010年與2011年干燥器耗用對(duì)比表時(shí)間催化劑cs1型 (kg)催化劑(djd) z型(kg)氮?dú)庀?m3)換劑費(fèi)用 (元)2010 年（1-9 月）244323.705716753.632474792011年

9、(19月)304703.7871087681.28739265通過表一可以看出2011年氮?dú)庀牧看螅呋瘎┫拇?，換劑費(fèi)用高。主 要原因是上游裝置丙烯純度較低，硫含量過高，脫硫罐換劑頻繁，大大降低了脫 硫罐的使用周期。由于丙烯原料的品質(zhì)波動(dòng)，也造成了干燥器再牛次數(shù)比往年增 加很多達(dá)到17次之多，再生次數(shù)的增加直接導(dǎo)致氮?dú)獾南脑黾?，從表中可?看出2011年得消耗氮?dú)饬勘?010年多了 370927.7 m3,換劑費(fèi)用增加了 491786 元。雖然精制干燥器的消耗增加了較多，但是裝置平穩(wěn)率上卻有明顯降低，2011 年催化劑波動(dòng)每釜單耗主要是在140g以內(nèi)，而2010年每釜單耗最高達(dá)到330g

10、。 從每釜單耗中可以看出2011年對(duì)干燥器進(jìn)行了大量調(diào)整，細(xì)化了干燥器的操作 方法，讓裝置在一個(gè)小范圍波動(dòng)，確保裝置平穩(wěn)運(yùn)行。并ii在2011年聚丙烯在 產(chǎn)品質(zhì)量上也有了大幅度的調(diào)整，增加了黃色指數(shù)的檢測(cè)和將聚丙烯粉料屮的氯 含量由原來的100mg/kg降低到50mg/kg,降低了一倍左右。這樣就耍求聚丙烯 裝置的單釜催化劑克數(shù)不能太高，比如2010年的300g單釜催化劑用量將會(huì)不合 格，所以對(duì)干燥器的調(diào)整和優(yōu)化要求將會(huì)更高。2.4干燥器對(duì)聚合牛產(chǎn)的影響表一 2011年8月全月催化劑使用情況時(shí)間催化劑克數(shù)時(shí)間催化劑克數(shù)時(shí)間催化劑克數(shù)2011-08-01902011-08-11702011-08

11、-21902011-08-02962011-08-12602011-08-22802011-08-03902011-08-13562011-08-23802011-08-04902011-08-14562011-08-24902011-08-05902011-08-15562011-08-25902011-08-061002011-08-16542011-08-26802011-08-071102011-08-171002011-08-271002011-08-081062011-08-181002011-08-281002011-08-091202011-08-191002011-08-29

12、802011-08-101402011-08-201002011-08-3090通過表一對(duì)2011年8月全月的催化劑使用情況的統(tǒng)計(jì)可以看出在6-10號(hào)有 一個(gè)催化劑大幅度上漲現(xiàn)象，上漲幅度為50g。原因?yàn)楫?dāng)吋原料有一定變化，丙 烯純度低，水含量過高，導(dǎo)致固堿罐脫水效果降低，從而導(dǎo)致脫硫罐使用壽命降 低引起催化劑上漲。1013號(hào)催化劑有個(gè)大幅度下降，原因主耍是新切入一組脫 硫罐使催化劑大幅下降，下降幅度為90g,是一個(gè)很大幅度的下降。1630號(hào)催化劑維持在loog左右，主要原因是新脫硫罐的切出，進(jìn)口根據(jù)催化劑克數(shù)進(jìn)行 了相應(yīng)調(diào)整，主要是進(jìn)口閥度漸漸開大，按照進(jìn)口比例進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后可以發(fā) 現(xiàn)通過

13、調(diào)整催化劑克數(shù)穩(wěn)定在100g左右。從此表中可以看出對(duì)干燥器進(jìn)行細(xì)化 的管理操作，對(duì)聚合生產(chǎn)起到了良好的作用。主要是維持了催化劑克數(shù)在一水平 線上，保證了裝置的平穩(wěn)運(yùn)行，一定程度上避免了聚合生產(chǎn)大幅度波動(dòng)。三、通過以上數(shù)據(jù)分析對(duì)干燥器進(jìn)行細(xì)化管理3.1、通過廠家提供數(shù)據(jù)以及理論衡算數(shù)據(jù)得出各干燥器更換周期3.1.1 r-2固堿罐裝填3噸，理論處理量為1.9萬噸，使用周期為半年。3.1.2 r-3脫硫罐裝填4噸，理論使用周期為四年。脫硫劑使用周期較長(zhǎng)，超出 裝置檢修更換周期，水解劑的使用壽命與丙烯中水含量有直接的關(guān)系，水解 劑主要成份是三氧化二鋁，具有吸水性，如果丙烯中水含量過高，使三氧化 二鋁的

14、孔隙被水分子充滿，cs2, cos等有機(jī)硫水解所需的催化場(chǎng)所消失， 造成水解劑失效，從而zno不能將有機(jī)硫脫除，造成r-3前后硫含量變化 不大，只有2mg/ m3?？刂苧3前進(jìn)口丙烯屮的水含量非常重要，水含量控 制的好，能夠提高脫硫深度。所以綜合考慮r3使用周期為2年。3.1.3r4/1、2、3氧化鋁罐和r5/123.4.5.6； r-7/i.2.3分子篩罐屬于深脫 水罐，分為三組，每組脫水劑有一個(gè)三氧化二鋁罐和三個(gè)分子篩罐組成。一 組新干燥劑按照50ppm的處理深度計(jì)算，第一次丙烯處理量：5.8萬噸丙烯。 根據(jù)干燥劑廠家提供的資料，這些干燥劑每再生一次，就會(huì)有1/5的干燥劑 失效（干燥劑粉碎

15、），使用周期縮短，使用效果越來越差。一般情況下每個(gè)罐再 生3-5遍后由于其水容行降低便不再再生，此時(shí)需要更換新劑。再生后第二次丙烯處理量：4.6萬噸丙烯再生后第三次丙烯處理量：3.7萬噸丙烯再生后第四次丙烯處理量：2.9萬噸丙烯干燥器在使用時(shí)基本上是動(dòng)態(tài)吸水，干燥效果有較大折扣，需耍考慮，基本 上是新裝干燥劑一組的處理量是靜態(tài)時(shí)的一半。三氧化二鋁脫水（kd n型惰 性多孔氧化鋁球），r4裝填三氧化二鋁4噸，純度為96%,靜態(tài)吸水18%,分 子篩脫水（5a型高強(qiáng)度分子篩），每罐裝填分子篩5.3噸，靜態(tài)吸水量19%。3.4 r-6/1.2達(dá)到完全飽和狀態(tài)每個(gè)罐可以精制6.7萬噸丙烯，按每年氣分丙烯

16、 進(jìn)料2.5萬噸計(jì)算，則r-6 / 1.2每個(gè)罐可以使用2年半左右。r-6/3-6達(dá)到完 全飽和狀態(tài)可以精制8.0萬噸丙烯，按每年氣分丙烯進(jìn)料2.5萬噸計(jì)算，則 r-6 / 3.4.s.6可以使用3年左右。脫氧罐的再生次數(shù)一般也為35遍，由于其 氧容降低，不再再生，需要更換新劑。以上為每個(gè)干燥器的更換時(shí)間的數(shù)據(jù)分析，總結(jié)為r-2使用周期為半年，裝 填3噸，r3使用周期為兩年，裝填4噸，r-4, r-5, r7使用周期為兩年，裝 填4噸，r-6/1,2使用周期為兩年半，每罐裝填4噸，r-6/3,4,5,6使用周期為三年, 總共裝填6噸，r-6/7,8使用周期為一年半，每罐裝填2.5噸。3.2、干

17、燥器的日常再生及還原3.2.1 r-4/k 2、3 氧化鋁罐和 r-5/1.2.3.4.5.6； r-7/1.2.3 分子篩罐在使用一 定周期后需要再生，再生干燥器時(shí)氮?dú)饧訜崞鳒囟瓤刂圃?50°c左右且400°c, 干燥器下床層升溫速度控制在20-30°c/ho當(dāng)床層下部溫度達(dá)到100°c時(shí)，恒溫2 小時(shí)后繼續(xù)升溫。當(dāng)床層下部溫度達(dá)到240°c時(shí)恒溫68小時(shí)，保證床層溫度和 再生空速。當(dāng)床層上下部溫差最小吋（根據(jù)床層溫差判斷再生結(jié)束，溫差小于40°c,表明再生結(jié)束），然后再生干燥器床層自然降溫。3.2.2 r-6脫氧罐在使用一段時(shí)間后

18、需述原再生。啟動(dòng)電加熱器給r-6/3. 4、5、 6升溫，控制升溫速度20-40 °c/ho加熱器出口溫度400°c。床層溫度達(dá)到100°c 時(shí)，恒溫2小時(shí)后再升溫，當(dāng)床層底部溫度達(dá)到220°c時(shí)，開始加氫，加氫速度 為20 nm3/h,此吋繼續(xù)升溫，當(dāng)床層溫度達(dá)到240°c時(shí)改為40nm3/h。床層溫 度穩(wěn)定后，繼續(xù)按40 nm3 /h加入，直至將氫加完。停止加氫后，改用冷氮吹掃 r-6,用以吹除水份和殘留的氫，將r6溫度降至100°c,關(guān)閉r6氮?dú)夂头趴?閥，保壓0.2mpa讓其自然冷卻至50°c以下待置換。還原載氣為氮

19、氣，純度必須 大于99.99%,否則還原超溫時(shí)不能控制還原溫度。再生還原時(shí)應(yīng)注意：還原所 用氫氣純度必須大于99.99%,雜質(zhì)含量較少，否則容易使脫氧劑出現(xiàn)中毒現(xiàn)象。 還原升溫必須嚴(yán)格按升溫曲線執(zhí)行，嚴(yán)禁出現(xiàn)升溫過快或超溫。為防止還原初期 反應(yīng)過快，配氫時(shí)嚴(yán)格控制氫氣量，防止生成的水較多，破壞脫氧劑孔結(jié)構(gòu)，造 成劑粉化。若在升溫還原過程中，岀現(xiàn)超溫現(xiàn)象，降低氮加熱器出口溫度加大 氮?dú)饪账?，將床層溫度吹下來。再生過程中不能用氮加熱器出口閥或再生罐就地 放空閥來控制，再牛氣流量，再?？账賾?yīng)用加熱器入口閥控制，要注意流量不能 控制過小，防止加熱器超溫。嚴(yán)格控制脫氧劑還原深度，防止過度還原造成孔隙 屮

20、吸附大量氫。r-6的再生采用串聯(lián)形式，以節(jié)省氮?dú)?，提高再生速度。再生周期一般為每組罐使用半年i寸間，但是也要根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)量和原料性 質(zhì)，聚合反應(yīng)等情況而定。3.3、干燥器的調(diào)整在考慮干燥器在使用周期以內(nèi)后，如果催化劑仍出現(xiàn)30g以上的波動(dòng)時(shí)此時(shí)應(yīng)從 以下幾個(gè)方面考慮：331水脫水罐主要是固堿罐r(nóng)2對(duì)來自氣分原料進(jìn)行脫水，如果化驗(yàn)室水含 量較高則應(yīng)切入新的一組固堿罐其余干燥器不做調(diào)整，觀察反應(yīng)如果催化劑仍未 出現(xiàn)下降趨勢(shì)。則考慮其它干燥器情況，如果催化劑下降則可以判斷是水含量過 高造成催化劑波動(dòng)。3.3.2硫如果判斷出脫水罐不是影響催化劑的主因，此時(shí)應(yīng)參考化驗(yàn)室分析， 如果硫含量較高，應(yīng)對(duì)脫硫罐

21、進(jìn)行調(diào)整，切入新的脫硫罐，觀察聚合反應(yīng)一周左 右時(shí)間，如果發(fā)現(xiàn)催化劑大幅下降，則可以判斷是脫硫劑達(dá)到飽和造成硫含量過 高，從而使催化劑大幅度上漲。如果催化劑未出現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)，此時(shí)應(yīng)該考慮 其它因素。333氧如果上訴水、硫都未對(duì)聚合反應(yīng)造成影響，此時(shí)應(yīng)考慮氧的影響（因 化驗(yàn)室未有丙烯原料中的氧含量分析）其余正常干燥器不變，對(duì)脫氧罐進(jìn)行調(diào)整, 切入一組新的脫氧罐，舊脫氧罐切出。觀察聚合反應(yīng)，如果催化劑出現(xiàn)大幅下降, 則可以判斷脫氧劑飽和，脫氧效果降低造成催化劑大幅上升。如果催化劑仍未出 現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)，此時(shí)應(yīng)再考慮其余影響因素比如：上游原料性質(zhì)的波動(dòng)，r-15 低質(zhì)原料摻r-1造成原料性質(zhì)變低等

22、因素的影響。3.3.4雜怪 雜怪對(duì)聚合反應(yīng)影響不是很大，主要是因?yàn)檠b置定期對(duì)r-l, r8向 氣柜排放不凝氣，雜炷一般是乙烷、丙烷等，隨著不凝氣的排放而排出。如果出 現(xiàn)催化劑大幅度上升，此時(shí)定期排放不凝氣再做判斷。如上所訴聚丙烯干燥器在使用周期范圍內(nèi)的調(diào)整主要考慮水、硫、氧等3 個(gè)主要方面。然后再考慮其它影響因素。4、對(duì)低質(zhì)原料的處理341 r-15 r-15主要是將氣柜中的丙烯氣經(jīng)壓縮機(jī)壓縮成液相丙烯，然后通過 r-2, r3摻入rj中。r15中丙烯因?yàn)槭墙?jīng)過氣柜然后再進(jìn)入r15儲(chǔ)罐中, 所以雜質(zhì)較多，在摻r1儲(chǔ)罐是會(huì)影響r-1純度，每次摻入量規(guī)定不超過10cm （通過現(xiàn)場(chǎng)和dcs液面獲得）每個(gè)