高曉斌，張聰玲，高 帆，封增民

（延安煉油廠，陜西 延安 727406）

20萬t·a-1聚丙烯裝置在聚合反應中需要加入氫氣，聚丙烯裝置的氫氣有2個來源，一個是連續(xù)重整余氫通過膜提純裝置得到聚丙烯裝置生產(chǎn)用的氫氣；另一個是電解制氫通過電解水為聚丙烯裝置提供氫氣。120萬t·a-1連續(xù)重整裝置在開工時，必須是在氫氣環(huán)境下進行，利用原有的操作方案耗時較多，資源浪費較嚴重。通過工藝改造和操作方案的調整，連續(xù)重整、聚丙烯裝置實現(xiàn)氫氣相互綜合利用，有效降低了裝置能耗和加工成本，達到了能源的綜合利用，取得了良好的經(jīng)濟效益，可為同類裝置提供借鑒。

1 裝置簡介

1.1 20萬t·a-1聚丙烯裝置簡介

20萬t·a-1聚丙烯裝置采用國產(chǎn)化第二代環(huán)管聚丙烯液相本體（SPHERIPOL）工藝技術，設計年產(chǎn)本色聚丙烯粒料20萬t，共23個產(chǎn)品牌號。設計有2個串聯(lián)的環(huán)管反應器，可生產(chǎn)聚丙烯均聚產(chǎn)品，包括具有雙峰分布特性的新產(chǎn)品。

1.1.1 膜提純制氫單元

重整來的氫氣先經(jīng)過過濾器過濾掉大顆粒雜質及汽油，進入加熱器把氫氣加熱到45℃左右，然后進入膜分離器進行提純，提純后的氫氣經(jīng)過脫硫、脫氯及脫水后作為氫氣原料使用。從膜分離器出來的富含氫氣的尾氣去火炬系統(tǒng)。

1.1.2 電解制氫單元

堿液由泵送至電解槽，分兩路分別進入電解槽的各陽極和陰極小室，各陽極小室產(chǎn)生的氧氣直接排空，各陰極小室產(chǎn)生的氫氣進入氫氣分離罐，使氫氣與堿液分離，經(jīng)清洗器后進入純化干燥系統(tǒng)，除氧、除水后得到純的氫氣經(jīng)氫氣壓縮機壓縮后可進入聚合單元，多余的氫氣通過排放管現(xiàn)場排放。

1.2 120萬t·a-1連續(xù)重整裝置簡介

120萬t·a-1連續(xù)重整裝置以煉油廠常壓蒸餾裝置提供的低辛烷值直餾石腦油和柴油加氫精制裝置提供的少量石腦油為原料，經(jīng)過重整反應，生產(chǎn)清潔高辛烷值汽油調合組分（其C5+重整生成油的辛烷值按RONC102設計），同時生產(chǎn)少量的苯產(chǎn)品，并副產(chǎn)氫氣及液化氣；副產(chǎn)的氫氣作為柴油加氫、聚丙烯等裝置的氫源。

1.2.1 預加氫

重整原料預加氫精制是一個催化加氫過程，即石腦油與氫氣在一定條件下通過預加氫催化劑加氫，將其所含的硫、氮、氯及氧等，加氫轉化為H2S、NH3、HCl和H2O，從石腦油中脫除；重整原料經(jīng)預加氫精制后，使其雜質含量滿足重整裝置對進料的質量要求，確保重整催化劑性能的充分發(fā)揮，實現(xiàn)催化重整裝置的長周期穩(wěn)定運轉。

1.2.2 催化劑再生原理

催化劑再生工藝的還原反應是把金屬從氧化態(tài)轉變到還原態(tài)。還原反應要有氫氣才能進行，反應式如下：

氧化態(tài)金屬（PtO、SnO） + H2→ 還原態(tài)金屬（Pt、Sn） + H2O

2 氫氣綜合利用及效益

2.1 聚丙烯裝置氫氣效益比較

20萬t·a-1聚丙烯裝置氫氣用于調節(jié)聚合物鏈的長度， 從而控制聚丙烯的熔融指數(shù)[1]；無論是多相催化劑還是均相催化劑在丙烯聚合中氫是最好的鏈終止劑[2]。氫氣原料有兩個來源，一個是重整余氫，一個是電解制氫。重整余氫經(jīng)膜提純?yōu)橹饕獨錃鈦碓矗娊庵茪涞碗娏鬟\行處于備用。當重整裝置停工時，改用電解制氫。

（1）電解制氫裝置能耗高。實際運行電流2500A，電壓110V，每年耗電220萬kWh，電費147萬元；

（2）本企業(yè)120萬t·a-1連續(xù)重整所產(chǎn)剩余氫氣均被排至火炬燃燒，造成能源的極大浪費和環(huán)境污染。

（3）大連物化所研究提供的膜提純技術工藝簡單，耗能小，氫氣提純效果好，提純后的氫氣可達聚丙烯裝置的使用要求。

氫氣膜提純系統(tǒng)物料組成見表1，膜提純系統(tǒng)工藝流程圖見圖1。

表1 膜提純物系統(tǒng)控制指標

圖1 膜提純系統(tǒng)工藝流程圖

聚丙烯裝置的氫氣以膜提純120萬t·a-1重整裝置氫為主，制氫站制氫作為備用，當120萬t·a-1重整裝置出現(xiàn)問題時，改用電解氫，確保聚丙烯裝置安全平穩(wěn)運行。以膜提純氫氣作為聚丙烯裝置氫氣來源，能有效降低裝置能耗和加工成本。每年可節(jié)約電能184萬kWh,節(jié)約資金147萬元[3]。

2.2 電解氫氣在連續(xù)重整裝置的綜合利用

120萬t·a-1連續(xù)重整裝置在開工時，必須是在氫氣環(huán)境下進行。原工藝設計為利用本裝置的制氫反應器制備氫氣，需耗時約31h；制氫催化劑價值200萬元，其理論使用壽命為4次，使用原工藝過程耗時多，經(jīng)濟性差。

技術改造后利用聚丙烯電解氫氣在重整停工時給反應系統(tǒng)保壓，減少開工程序和時間，每停工后開工一次可減少經(jīng)濟損失900多萬元。

技改前工藝流程圖見圖2，技改后工藝流程圖見圖3。

圖2 重整裝置技改前工藝流程圖

圖3 重整裝置技改后工藝流程圖件

3 結論

通過調整操作方案及技術改造，連續(xù)重整裝置與聚丙烯裝置相互綜合利用氫氣通過工藝改造和操作方案的調整，連續(xù)重整、聚丙烯裝置實現(xiàn)氫氣相互綜合利用，創(chuàng)造經(jīng)濟價值1047萬元，有效降低了裝置能耗和加工成本，達到了能源的綜合利用，并減少了氫氣排放，改善了環(huán)境，可為同類裝置提供借鑒。

[1] 鄭德成.聚丙烯裝置用氫優(yōu)化及改造措施[J].中外能源，2009,14（1）：93-96.

[2] 洪定一.聚丙烯原理、工藝及技術（第3版）[M].北京：中國石化出版社，2007.

[3] 李軍，郭峰.氫氣膜提純技術在聚丙烯裝置中的應用[J].石油化工應用，2011，（2）：83-85.