中石化聚丙烯ST工艺：有哪些优化措施值得学习？

中石化聚丙烯 ST- Ⅱ工艺的优化措施

殷飞

中海石油宁波大榭石化有限公司，浙江宁波 315812

摘要： 通过比较中国石化聚丙烯 ST-Ⅱ工艺 350 kt/a 和 200 kt/a 两种规模的装置，总结了新建的 350 kt/a ST-Ⅱ装置采用的优化措施，为其它的环管工艺装置在工艺优化方面提供借鉴。

关键词： 聚丙烯；优化；借鉴

中国石化自 1995 年开始开发基于环管反应器、采用中国石化聚丙烯 N 型催化剂的聚丙烯成套技术。第一代环管法工艺全部采用一组 6 腿的环管反应器，产能为 70 kt/a 和 100 kt/a。

1999 年中国石化成功开发出了采用中国石化  N 型 或  DQ 型 催化剂，能够生产双峰分布产品和高性能抗冲共聚物等全范围聚丙烯产品的第二代环管聚丙烯成套工艺技术(ST-Ⅱ工艺)，单套产能也由初始的 100 kt/a  提高到  400 kt/a 。

中国石化环管法聚丙烯成套技术的开发、改进和在国内的广泛应用，使我国的聚丙烯技术跃升为国际先进水平，可以为国内任何规模的聚丙烯装置建设提供具有国际一流水平的成套技术包 。

随着中石化 ST-Ⅱ工艺的广泛应用，使得中石化 ST-Ⅱ工艺在设计方面越来越成熟和完善。通过比较 350 kt/a 和 200 kt/a 两种规模的ST-Ⅱ工艺聚丙烯装置发现，从 200 kt/a 到 350 kt/a 聚丙烯装置在工艺设计上有一些优化措施，主要表现在催化剂配制系统、催化剂混合-注入系统、丙烯回收系统。

1 催化剂配制系统的优化

催化剂配制系统是采 用油/脂混合物 ，在高温下通过搅拌将固体 钛系催化剂 均匀的悬浮在其中，再经过低温形成膏状，便于均匀的输送到反应器中。催化剂分散罐(D106)是用来混合油、脂和催化剂的设备。350 kt/a 和 200 kt/a 装置 D106 工艺流程分别如图1 和图 2 所示。

 图 1   350kt/a的装置D106工艺流程

图 2    200 kt/a 的装置 D106 工艺流程

由以上两图可知，两种规模的 ST-Ⅱ装置催化剂配制系统有所不同，主要区别在于图 1 中没有了 D106 底部的鼓泡氮气，增加了从罐底部至罐顶部的催化剂返回线，同时罐底将手阀换成了气动角阀。

在 200 kt/a 装置中，催化剂在从 D108 退到 D106 中时，催化剂膏逆向经过催化剂进料线，回到 D106 的底部，由于 D106的底部是催化剂搅拌器的一个死角，容易造成催化剂的沉降，当再次注入到反应器中时，容易造成反应的波动。

在 350 kt/a 装置中，由于新增加了催化剂返回线，催化剂在从 D108 退到 D106 中时，通过关闭罐底部阀门，打开图 1 中 1、2 两道手阀，可以使退回的催化剂膏从 D106 顶部进入到罐中，通过搅拌器的搅拌作用，可以很好的避免了催化剂膏的沉降，保证了催化剂膏中催化剂的均匀性。

2 催化剂混合系统的优化

图 3   350 kt/a ST-II 装置中 D201 系统

图 3 是 350 kt/a ST-Ⅱ装置中 D201 系统，通过与 200 kt/a ST-Ⅱ装置中 D201 系统相比较可知，350 kt/a ST-Ⅱ装置中 D201 系统有以下 3 点是新增加的：

(1)新增加了冷却器 Z231；

(2)在催化剂进料线上增加了快速切断阀 HV211，在 Z203 溢流线上增加了快 速切断阀 HV212A/B；

(3)在 Z203 排放线上增加了去 D607 的冲洗油管线 FO160 和 FO161。

ST-Ⅱ装置中TEAL和DONOR管线最初只是通过增加管线冷冻水夹套，来达到给 TEAL 和 DONOR 降温的目的，但在炎热的夏天 D201 的温度很容易超过设计温度 10 ℃。在新设计的装置中，除了设计有冷冻水夹套外，在 TEAL 和 DONOR 进料总管上新增加了冷却器 Z231，可以进一步的降低 TEAL 和 DONOR 混合物的温度，从而有效的缓解了 D201 在夏天的运行压力。

在200 kt/a ST-Ⅱ工艺聚丙烯装置中D201-Z203系统是没有设计控制阀 HV211 和 HV212A/B，当 D201 压力出现波动时需要操作人员现场手动关闭催化剂进料阀、打开冲洗油线手阀，很容易因为溢流线顶油不及时，造成 Z203 堵塞。在 350 kt/a 聚丙烯装置中，新增设了快速切断阀 HV211 和 HV212A/B，同时对相应的联锁进行了改进。

当 D201-Z203 系统压力波动时，内操控制人员可以通过 DCS 打开 HV212A/B 及时给 Z203 顶油，极大的缩短了顶油时间。

新设计联锁 I201 动作原因没有改变，只是在动作中新增加了 A201 停和打开 HV212A/B。即当 I201 联锁启动后，D201 搅拌器 A201 会自动停止，并且 HV212A/B 会自动打开进行顶油动作，而且 A201 停会触发联锁关闭 HV211 从而切断催化剂进料，提高 D201-Z203 系统操作的自动化程度和安全性。

这种新的设计不但在新装置上应用，其它的环管法聚丙烯装置也可以通过技改

的方式获得。此外，当 TEAL 管线压力突降时，还可以通过联锁自动打开 HV212A/B，降低了 Z203 堵的概率。

3 丙烯回收系统的优化

350 kt/a ST-Ⅱ工艺聚丙烯装置中新增设了一条从 P302 出口去界区的 1〃丙烯回收线(如图 4)。同时，精制单元的退料丙烯线也接在该条线上。增加该条线有如下 2 点好处：

(1)原料丙烯中含有少量的丙烷，随着反应的连续进行，丙烷在反应系统中不断积累，过多的丙烷会阻碍丙烯与催化剂中活性中心的接触，造成反应速率降低，催化剂活性得不到有效的发挥，从而降低了催化剂的活性 。

通过新增的丙烯回收线可以 将部分回收丙烯在控制阀的作用下连续的送出装置 ，降低了反应器中原料丙烯的丙烷浓度，有利于催化剂活性的释放。送出界区的丙烯可以直接进入气分装置进行重新分离或是送至罐区进行处理；

(2)精制单元的退料丙烯通过这条新增的管线可以准确的测量出数量，有利于装置中丙烯的储量和单耗的统计。

图 4   350 kf/a ST- Ⅱ装置中丙烯回收系统的优化

4 总结

中石化的 ST-Ⅱ工艺聚丙烯装置是我国目前的主流装置，随着该工艺的广泛应用，ST-Ⅱ工艺聚丙烯装置在流程设计上也采取了很多的优化措施，从而使该工艺在安全、长周期运行、能耗方面都有了很大的提高。

本文通过比较了 350 kt/a 和 200 kt/a 两种规模的 ST-Ⅱ工艺聚丙烯装置，总结了后期新建装置在催化剂配制单元、催化剂混合-注入系统和丙烯回收单元采用的一些优化措施，通过分析可知这些优化措施也可以通过技改的方式应用到早期的环管法聚丙烯装置上，为其它环管工艺聚丙烯装置的优化提供依据。

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