摘要：近年来，全球聚丙烯的生产能力以及市场需求呈现出持续快速增长的态势，日渐成为增长速度最快的聚合物材料之一。聚丙烯是以丙烯为单体，在催化剂作用下，通过聚合反应而成的高分子聚合物，是通用塑料的一个重要品种。聚丙烯是目前世界上最重要的合成树脂之一，具有相对密度小、来源广泛、质量轻、易回收、机械性能优越的特点，且耐高温、耐腐蚀，有优异的电性能和化学性能，因而被广泛的应用于工业制品、日用品、包装薄膜、纤维、涂料等领域。文章结合某炼油企业实际，就炼油装置丙烯产量低的原因分析及措施展开分析。
关键词：炼油装置；丙烯产量；原因
近年来，聚丙烯市场需求旺盛，产能快速增长。随着市场竞争的加剧，国内聚烯烃行业面临包括来自中东产品低价冲击、产品结构不合理等重大挑战。传统石油化学工业的发展也正面临着前所未有的挑战，其赖以生存的原料石油和天然气属于不可再生资源，随着不断的开发，储量不断减少，原料面临短缺。而原料短缺将会导致其价格上涨，使得石油和天然气加工的综合效益下降。聚丙烯与通用热塑料相比，具有良好的综合性能，其热性能、透明度和机械性能的优异结合，为其他塑料制品所不及。其性能应用方面有很多优势，在热塑性塑料中密度最低，约为 0.9g/cm3，并具有良好的电性能和化学稳定性，易于成型，其熔体流动速率范围为0.3～1000g/10min，适合吹塑、注射、挤出、热成型、流延及双向拉伸等多种成型加工工艺，满足不同产品的生产需要，同时还用于工具、共混、填充增强、发泡和添加特殊性能的助剂以及拉伸、复合等二次加工等改性技术的发展，是应用最广泛的合成树脂之一。
一、聚丙烯生产工艺
（一）溶液法
溶液法是早期采用的方法，是采用常规催化剂，用溶剂做稀释剂，将丙烯和催化剂加入到几个串联的反应器中，丙烯在 160～170℃的温度和 2.8～7.0MPa 的压力下进行聚合，所得到的 PP 全部溶解在溶剂中，聚合物溶液经闪蒸脱除未反应的丙烯单体、再加入溶剂稀释过滤脱除催化剂残渣、冷却后析出等规聚合物、然后经离心机分离出等规聚合物和无规物溶液、脱除无规物等工序。这种方法可以迅速测定其聚合物黏度，易于控制分子量和分子量分布，但所生成的聚合物分子量低，特别是工艺流程长，无规物达 25～30%，生产成本高。
（二）浆液法
溶剂法，也称浆液法或淤浆法。早期的溶剂法是采用的是常规催化剂，将常规催化剂和丙烯单体分别加入到以庚烷或己烷溶剂做为稀释剂的反应器里的溶液中，在 1～2MPa 和 50～80℃下进行聚合反应，几个反应器串联操作，生成的聚合物在溶剂中成粉粒状悬浮着。生成的聚合物随溶剂出反应器进行闪蒸使没有反应的丙烯和溶剂气化脱除、在进行气蒸去除无规物和催化剂残渣，然后再干燥和挤压造粒处理后得到可出售的成品。
（三）本体法
本体法聚合工艺以液态丙烯作为聚合介质，将丙烯单体和催化剂加入到液态丙烯作稀释剂的反应器溶液中，在 60～80℃、2.5～4.0MPa 下进行聚合反应，几个反应器串联操作，生成的聚合物成粉粒状悬浮在液态丙烯中。反应后的浆液，经闪蒸脱除未反应的丙烯单体、脱除催化剂残渣和脱除无规物等工序，然后经干燥、造粒得到成品。液相本体聚合反应速率远高于溶剂聚合反应速率。本体法由于没有使用溶剂而减少了溶剂回收工序，流程短，易操作。
（四）气相法
聚丙烯气相法聚合工艺是将丙烯单体和催化剂加入到气相床反应器中，在 70～90℃、2.5～3.5MPa 下进行聚合反应，生成的聚合物在脱气罐中与单体分离处理，工艺流拌床工艺和气相流化床工艺，前者又分为立式搅拌床和卧式搅拌床。
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（五）本体-气相法组合工艺
本体–气相法组合工艺是 20 世纪 80 年代初，随着研制成功的第三、四代载体高活性/ 高等规度（HY–HS）催化剂的发展起来的，Montedison 公司开发出新工艺本体法—Spheripol 工艺，其采用了独特的环管反应器具有重要的意义的，MPC 公司研发了本体法工艺—Hypol 工艺，采用的是釜式反应器。Spheripol 工艺和 Hypol 工艺都采用的是液相本体聚合反应生成无规共聚物和均聚物，抗冲共聚物是用气相流化床反应器。这种气相法和本体法相结合的聚丙烯生产工艺技术，现在是应用最广的聚丙烯生产工艺技术，迄今全球一半以上的聚丙烯生产能力采用这类工艺技术。
二、炼油装置丙烯产量低的原因及应对措施
（一）基本概况
某石化企业催化装置是双提升管反应器催化裂解装置，主提升管加工新鲜原料油和回炼油浆，次提升管加工C4组分。现有工况油浆回炼比较大，油浆：原料油=1：1.2。装置原料油性质已经较重，再大比例回炼塔底油浆，催化装置实际进料非常重。两种进料组分中，可裂化组分饱和烃占比也较低，丙烯产量变化较大。
（二）丙烯产量低的原因
1.提升管进料组成变重，液态烃中丙烯产量下降。
(1)新鲜原料量降低。按照操作调整要求，装置逐渐提高原料油经油浆下返塔入分馏塔流量，相应地，回炼油浆入提升管流量由 35T/h 提高至 45T/h，回炼炼化公司油浆后，降至 41T/h，外来原料油流量由 58T/h 降至 50T/h，入提升管原料油流量由50T/h降至43T/h。(2)原料组分变重。由于回炼油浆量的增大提升管进料组成中回炼比发生变化（油浆:原料油=35:50调整至油浆:原料油=41:43），进料组成变重，链烷烃少是液态烃中丙烯产量下降的原因之一。
2.回炼碳四组成中烷烃含量增加，液态烃中丙烯产量下降
回炼碳四组成中，设计值为丁烷:丁烯=40.09:59.91（V%），回炼碳四实际组成为丁烷:丁烯=54.32:45.5（V%），丁烯易发生二聚反应生成2个丙烯和1个乙烯，所以，组成中丁烯含量降低也是液态烃中丙烯产量下降的原因之一。
3.液态烃中丙烯潜含量受回炼影响有所下降，致使产量下降
提回炼油浆后组分变重，丙烯潜含量下降了3-4百分点，使得丙烯收率下降2—3百分点，现油浆控制在3吨/小时保证丙烯潜含量稳定。
4.原料油和回炼油浆混合进入提升管，液态烃中丙烯产量下降
在TMP技术中，针对不同的原料转化特点选择不同的操作条件，所以原料油进入一段提升管，回炼油浆进入二段提升管反应，采用不同的操作条件分段裂解。本装置进料方式为原料油与油浆混合一起进入一段提升管，回炼碳四进入二段提升管，这造成原料油和油浆不能在不同的操作条件下裂解，这也是液态烃中丙烯产量下降的原因之一。
（三）采取的措施
（1）提高新鲜原料进料量，从 83 吨/小时提高到 87 吨/小时，炼化油浆回炼控制在3吨/小时，保证丙烯产量。（2）提高碳四分离塔进料，炼化来醚后碳四提高了 5 吨/小时，同时把碳四分离塔底温提高一度，提高重碳四中丁烯含量（重碳四中丁烯的含量提高了2个百分点，保证反应效果。（3）稳定平稳操作，液态烃中碳二含量基本为零，碳五含量0.2%以下，减少不凝气排放。（4）控制脱丙烷塔底丙烯含量减少丙烯损失。（5）改变催化装置进料方式，新鲜原料与回炼油浆分开进料，提高催化剂选择性裂解效果。
总之，聚丙烯拥有着巨大的市场前景，切实提升聚丙烯的产量具有十分重要的作用。文章简要分析了炼油装置丙烯产量低的主要原因，并提出了相应的应对措施，期望能够对同行提供借鉴和参考。
参考文献
[1]赵立忠,白宇,赵立民.炼油装置降低能耗的措施探讨[J].炼油与化工,2015,(03).
[2]付义,王鹏,赵成才,任鹤,赵增辉,张丽洋,郎笑梅.聚丙烯生产工艺技术进展[J].高分子通报,2012,(04).
论文作者:刘健
论文发表刊物:《基层建设》2017年第18期
论文发表时间:2017/10/16
标签：丙烯论文; 聚丙烯论文; 原料论文; 进料论文; 液态论文; 溶剂论文; 聚合物论文; 《基层建设》2017年第18期论文;