聚丙烯装置清洁生产技术研究

（陕西延长中煤榆林能源化工有限公司，陕西  榆林   718500）

摘   要：随着我国聚丙烯产能的快速增长，尤其是化工企业，聚丙烯产能的自给率不断提高，对聚丙烯新产品的需求也不断增加。聚丙烯生产工艺的改进和新产品的开发，聚丙烯生产工艺的国产化显得尤为重要。在聚丙烯生产过程中，从原料准备、能耗、设备等方面，均未达到国家统一的排放环境标准。经过深入分析和了解，要根据重点领域把握重点方向，制定清洁生产计划，最大限度地减少能耗和损失，从源头上有效控制污染。经过多年的实践经验，笔者从经验的角度对各个环节进行了分析，并得出了一些观点，希望能为同行业的员工提供有价值的参考。
      关键词：清洁生产；聚丙烯；污染；有毒气体；减排降耗；优化改进

前 言

随着我国工业化进程的加快，各种合成设备被用于工业生产，而聚丙烯树脂在许多合成产品中利用较高。目前，我国聚丙烯的开发和生产仍处于稳定提高阶段。因此，聚丙烯材料的开发和应用已成为国内市场的一个新课题。在这种情况下，我们的相关研究人员必须抓住市场趋势，采用合理的方法，有效提高聚丙烯的使用价值，降低环境污染，实现清洁生产。

1  聚丙烯研究现状及发展动态

聚丙烯树脂具有机械性能好、无毒、耐化学腐蚀、相对密度低、耐热、易加工成型、成本低等优点。它已成为五种通用树脂中最具活力、更新最快的一种合成树脂。聚丙烯(PP)树脂是世界上发展最快的热塑性树脂材料之一，其消耗量仅次于聚乙烯(LLDPE)。近年来，全球聚丙烯产能每年增长6.30%，2018年达到51.7x106吨。我国是世界上增长最快的国家^[1]。不断增长的市场需求刺激了聚丙烯设备的投资、建设和生产以及聚丙烯技术的发展。

1.1  聚丙烯催化剂科研开发现状

1.1.1传统的聚丙烯催化剂

随着Z-N催化剂的不断开发和应用，近年来Z-N催化剂的主要发展方向是：扩大产品范围，在系统中增加Z-N催化剂系统。Z-N催化剂的使用，提高了丙烯酸聚合物的结晶度和等容性，提高光学性能。采用两段丙烯聚合物树脂的生产工艺，改善聚丙烯树脂的分子量分布，提供更好的刚度和抗冲击性。此外，正在开发的Z-N催化剂以及金属或混合催化剂系统。主要发展方向是在反应器中生产双峰或多峰丙烯酸树脂。该工艺更易于管理，分子量分布更稳定，共聚物产品更灵活。

1.1.2  茂金属型催化剂

自20世纪90年代以来，它一直是备受推崇的烯烃聚合催化剂。茂金属催化剂的工业应用为聚丙烯树脂的生产创造了良好条件，如超硬规格聚丙烯共聚物等^[2]。茂金属聚丙烯树脂的发展是低溶剂迁移率产品的开发，提高产品性能，开发高熔点新产品。大分子量分布，不规则共聚物和耐脉冲共聚物的开发，更适合当前设备的金属催化剂。

1.2   聚丙烯技术进展

自聚丙烯商业化以来，催化剂和聚丙烯技术的进步推动了聚丙烯产品的使用，使聚丙烯成为世界上最具活力的聚合物树脂之一。20世纪70年代和80年代开发的高性能聚合催化剂，不仅简化了工艺，而且消除了催化剂残留物和副产品的处理。此外，催化剂和生产工艺的改造，降低了聚丙烯生产装置的投资和生产成本，提高了企业效率。世界上许多聚丙烯工业公司基本形成了自己的专业知识。聚丙烯连续生产设备正在向高标准发展^[3]。20世纪90年代以后，随着一批大型聚丙烯设备的生产和旧聚丙烯设备的改造，几项大型聚丙烯生产技术的平均产量可达每年15万吨以上。

2    聚丙烯装置概况及产品分析

2.1  聚丙烯装置概况

聚丙烯装置设计用于使用颗粒生产线生产聚丙烯颗粒。在产品方面，要充分利用注塑、薄膜、纤维等品牌，设备投产后存在能耗高、浪费等问题。从清洁生产的角度大力开展节能减排工作，切实提高经济效益和环境效益^[4]。

2.2  原材料消耗和产品分析

从低能耗的角度分析产品消耗，考虑蒸汽、压力、电、水等因素。在设计能耗指标时，应充分考虑凝结水指标。蒸汽回收率及设计指标合理设计，控制聚丙烯回收管理，减少装置排油，提高废油含量。通过生产成本效益、能耗和污染物去除相结合^[5]。废水首先进入废水池，充分利用石油和固体油。这些固体颗粒按一定标准送至各控制单元，可有效活化固体废渣中的聚合物，做到合理排放。

3   聚丙烯装置的主要环境污染源

3.1 废水

含有少量聚丙烯粉的废水，主要是流化床的蒸汽、清洁器顶部的冷凝水和排气压缩机之间以及出口处的洗涤水。来自蒸汽罐的氯化废水。它含有氯化物，主要由泵冷却水和汽包排放。通过连续置换冷却聚丙烯颗粒中的水，作为工艺废水，置换后仅含有少量悬浮固体，这些废水从悬浮固体中去除，并在污水处理厂中进行处理。

3.2 废气

主要是异常情况下，设备的静密封泄漏到大气中，进出口气体和容器安全阀泄漏到火炬系统中。聚丙烯装置采用聚丙烯造粒工艺，用两段蒸汽灭活残余催化剂和热氮处理聚合物^[6]。所有气体都可以回收，但原料中含有惰性组分，如丙烷，这些组分在反应系统中逐渐累积。一些气体必须作为原材料返回。这部分气体直接进入燃烧器系统。同时，燃烧器流量和杂质含量与塔的施工平面密切相关。

3.3  废渣

废渣主要包括精制催化剂和树脂产生的废渣，废精炼催化剂，主要包括脱水剂(分子筛、氧化铝)、脱硫剂、片剂催化剂等。类型和数量取决于原料规格和使用的催化剂数量，以及制造商回收的废催化剂。废树脂产生的主要原因是反应器下游设备的驱动和运行异常，导致树脂和粉末不合格。

3.4  噪声

聚丙烯装置的主要噪声源是空气单元、高性能空气泵、空气冷却器、管道介质高速流动、冲洗和排放，尤其是罗茨鼓风机单元和异常排放产生的噪声高达100dB。这会导致听力损伤，它将对人类健康产生负面影响。

4  实现清洁生产采取的主要措施

4.1   建立组织完善制度

清洁生产是指在生产过程中持续实施全面的预防性环境战略，以降低对人类和环境的风险。找出高物耗、高能耗、高污染的原因，采取清洁生产措施，对生产过程进行定量监控，预防和减少污染，实现节能目标。清洁生产是一项系统工程，包括生产过程的各个方面。为了有效、完美地反映清洁生产的各个方面，完善的组织、清晰的管理计划和合理的规划目标是实现清洁生产的前提。

全面实现聚丙烯设备的清洁生产。将清洁生产纳入运营管理，从末端到全过程，将清洁生产带到各级，分解到生产过程中，并贯穿工厂的所有生产活动。除工厂安全与环境管理外，还将工厂管理、生产管理、现场管理、单位节能目标、清洁生产与QHSE体系相结合，为清洁生产提供更好的制度保障。组织全体员工认真学习《清洁生产促进法》和《清洁生产作业办法》，将清洁生产理念融入企业文化及管理体系。此外，还应当成立清洁生产审查小组和清洁生产工作组，以制定清洁生产计划、调查厂址并确定审查的优先事项。针对生产过程中存在的问题，提出了研究措施。同时，我们提出污染预防和控制目标，收集各种方案，并动员工作人员就节能降耗、减少污染和提高效率提出建议。

4.2   加强日常管理

生产过程的日常管理水平决定了实施效果。确保清洁生产是一种严肃而严格的管理方法，探索了企业的终极管理态度。为确保清洁生产计划的高质量实施，本制度从日常管理、公司生产过程、潜在污染定量监测等方面对管理计划进行细化，并建立相应的监测台账。清洁生产的分类和每个阶段的比较及细节。发现问题和不足，及时调整和改进措施[8]。为加强清洁生产管理，聚丙烯生产企业应当建立废水排放登记簿、废气排放登记簿和固体废物登记簿，对废气等环境因素进行分类。确保清洁生产贯穿整个生产过程。同时对生产过程中可能产生的环境污染采取规范化管理和记录方法，及时发现问题，采取有针对性的预防措施。根据聚丙烯装置运行老化、泄漏风险高的特点，聚丙烯装置每周重点进行节能、节水检查，对发现的泄漏进行识别和管理，并建立相应台账。从而解决生产过程中的操作和泄漏问题，并对这些问题进行了跟踪和管理。

4.3   强化生产工艺管理

搞好生产过程的平稳操作，特别注意装置的正常运行，以减少工艺波动，避免因温度过高、超压和装置过载等不利因素造成的废气排放。优化生产条件，从一开始就减少工艺材料对设备的影响。一方面要优化原料，采取措施控制原料中硫化物等腐蚀性介质的含量，并根据原料成分的变化和设备运行情况及时调整工艺参数。另一方面，要重视水、电、汽、风等系统的过程管理，采取科学的管理措施，促进能源综合利用，减少材料消耗和三废排放。

4.4  做好设备的日常维护保养

在设备日常维护方面，应当积累成熟的技术和管理体系，如定期检查、定期检修设备、润滑系统等，主要问题是如何将其付诸实践。一方面要加强操作人员的技术培训。另一方面，要引入和完善对各级操作人员和设备管理人员的约束机制，加强考核。加强检查，提高设备维修质量。各种设备和管道的安全可靠性是减少污染源排放的物质基础。

4.5 在流程设计上为设备、设施检测和故障处理创造条件

在规划过程中，考虑隔离设备和需要定期检查的设备，或容易发生系统故障。为设备的定期检查和故障排除创造条件。前后安全阀、热交换器、储罐等。为了解决压力容器和安全阀的定期检查周期与设备运行周期之间的矛盾，可以关闭压力容器和安全阀或将其从系统中移除，以进行测试或故障排除。在确保安全的同时，一些设备可以用螺栓固定，通过盲板和在线更换催化剂、干燥剂、故障排除和在线维护所需的条件将其与系统隔离。减少维护时间，减少维护过程中的废气排放。工厂的施工质量、检查和维护对设备和管道的安全运行至关重要。

4.6  噪声防治

控制噪声污染。泵和空冷器尽量采用YYB系列低噪声、低振动电机，并采取分段穿孔板等综合治理措施。采用分布式减压、吸声和隔振。为机组增加降噪和噪声保护装置，排气控制，并为抽汽系统设置高效消音器，将噪声控制在允许范围内。必须配备声学耳塞，并在必要时佩戴，以减少噪音区域的停留时间。

5   结束语

在制作聚丙烯和清洁装置时，要充分注意各接头的节能和清洁效果，正确选购设备和材料。科学有效地解决装置运行中的一些问题。此外，根据清洁生产的要求，加强源头控制，有效降低污染物排放影响。要求节能降耗和设备操作知识、设备效率和损耗。同步清洁使聚丙烯生产线进入稳定良性循环，取得满意效果。清洁生产的目标是节能降耗，减少污染，提高效率。通过准确详细的计划和适当的人员培训，可以有效地实现这一目标。在日常管理中，加强现场设备管理，实现有针对性的监测，减少废水排放是一种有效手段。优化工艺操作条件，改进操作方法，减少生产过程中的排放，是减少排放和消耗的重要途径。清洁生产还应充分了解装置的工艺流程，保证装置的正常运行，达到减排节能的目的。

参考文献 

[1] 崔文科，胡恩丽.清洁生产评价专题编制方法讨论[J].我国环境管理干部学院学报，2017(20)：48-51.

[2]  张拥军，夏耀华，张伟良，等.推行清洁生产构建和谐社会[J].能源与环境，2018(1)：20-22.

[3] 李华伟.HSE危害识别与风险评估过程中的几点感受[J].安全、健康和环境，2017(3)：23-24.

[4]  魏震东.聚丙烯装置的清洁生产[J].安全、健康和环境，2018（04）：22-24.

[5]  高岩.我国石化石油科技期刊研讨会召开[J].石油与天然气地质，2019（2）：239-239.

[6  ]董雅莉，王光华.聚丙烯装置的清洁生产[J].石化技术，2019（08）：46-47.

[7]  崔楠楠，胡友良•用于丙烯聚合的MgCL负载Ziegler-natta催化剂研究进展•高分子通报，2017，(5)：24~29

[8]  西晓丽，王喜.世界聚丙烯催化剂技术新进展.上海化工，2018(7)：28~31

第一作者简介：张彦刚（1988-），男，汉族 ，陕西靖边人，本科，工程师；研究方向：聚丙烯装置清洁生产技术研究。

       来源：化学工程与装备 - 官方网站 - 创刊于1972   2022年第12期   在线投稿  >>