單體回收系統(tǒng)在POP裝置的應(yīng)用與探討

張寶利天津石化分公司聚醚部張寶利，1984，男，精細(xì)化工，工程師，漢族。

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單體回收系統(tǒng)在POP裝置的應(yīng)用與探討

張寶利
天津石化分公司聚醚部
張寶利，1984，男，精細(xì)化工，工程師，漢族。

本文針對POP產(chǎn)品收率低，未參加反應(yīng)的單體無法回收的問題，提收裝置，回收單體，提升產(chǎn)品收率的觀點，在聚醚行業(yè)起到重要作用。

如付諸現(xiàn)實將產(chǎn)生160萬元經(jīng)濟效益。

點評人：張貴海、天津石化聚醚部生產(chǎn)技術(shù)科主任，工程師。

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評估值200萬

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行業(yè)曲線

industry

point

本文介紹了目前聚合物多元醇（簡稱POP）裝置的工藝流程與現(xiàn)狀，提出了改造措施，探討了單體回收系統(tǒng)在POP裝置的應(yīng)用以及未來完善優(yōu)化發(fā)展方向。

聚合物多元醇（簡稱POP）是聚氨酯合成材料的最重要的原料之一。POP合成的聚氨酯材料在汽車行業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，近年來隨著人們對環(huán)保健康意識的逐漸增強，國家對化工企業(yè)廢氣的排放指標(biāo)更為嚴(yán)格。單體丙烯腈（簡稱AN）、苯乙烯（簡稱SM）是聚合物多元醇產(chǎn)品中最重要的環(huán)保指標(biāo)，由于POP裝置生產(chǎn)工藝已經(jīng)相對成熟，AN和SM的轉(zhuǎn)化率為96%左右，未反應(yīng)的AN和SM作為廢氣處理后達(dá)標(biāo)排放。為了減排增效，提升清潔生產(chǎn)管理水平，對POP裝置進(jìn)行了改造，增加了單體回收系統(tǒng)，回收了大量單體，取得了良好效果。

聚合物多元醇（POP）生產(chǎn)工藝簡介及流程圖

天津石化聚合物多元醇生產(chǎn)裝置以SM、AN及基礎(chǔ)聚醚（PPG）為主要原料，通過添加分散劑、引發(fā)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑等，采用半連續(xù)化生產(chǎn)工藝進(jìn)行生產(chǎn)，經(jīng)混料、反應(yīng)，從反應(yīng)釜出來含高單體POP產(chǎn)品，經(jīng)真空蒸發(fā)器，將單體（AN、SM）從物料中脫離出來，進(jìn)入真空冷卻系統(tǒng)進(jìn)行捕集，捕集到的單體存放在單體收集罐中，最后進(jìn)行回收利用。

流程圖見圖1。

裝置現(xiàn)狀

聚醚部擁有三套POP生產(chǎn)裝置，包括POPA、POPB、POPC三個系列，POPA產(chǎn)能1萬t/a，POPB 和POPC產(chǎn)能均為2萬t/a，三套系列產(chǎn)能5萬t/a。AN和SM的含量占30%左右，年消耗量15000t，目前參加反應(yīng)的AN和SM轉(zhuǎn)化率為96%，仍有4%左右未參加反應(yīng)AN 和SM被作為廢氣處理后排放，相當(dāng)于600t/aAN和SM被排放，經(jīng)濟損失600萬元。

改造原因

由于聚合物多元醇（簡稱POP）的生產(chǎn)工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟，目前很難從反應(yīng)階段提高AN和SM的轉(zhuǎn)化率，仍有4%左右的AN和SM未參加反應(yīng)，直接被作為廢棄處理后達(dá)標(biāo)排放。

由于AN和SM都是有毒有害的化學(xué)品，國家有著嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，未反應(yīng)的AN和SM處理起來相當(dāng)困難，處理不好直接影響空氣環(huán)境質(zhì)量。

處理未反應(yīng)的AN和SM，增加了處理成本，間接導(dǎo)致POP聚醚成品成本上升，降低了聚醚市場競爭力。

綜上三個理由：必須對POP后處理裝置進(jìn)行改造優(yōu)化，通過回收未反應(yīng)的AN和SM，降低排放處理量，降低處理成本，改善空氣質(zhì)量。

改造過程與措施

2010年，聚醚部首先對POPC后處理裝置進(jìn)行了優(yōu)化改造，增加了單體回收系統(tǒng)。單體回收系統(tǒng)由捕集器、冷凝器、單體收集器等組成。大量AN和SM在捕集器中遇冷被冷卻下來，少量的AN和SM通過冷凝器繼續(xù)冷卻收集，不能冷卻的最終進(jìn)入廢氣洗滌塔處理后達(dá)標(biāo)排放，收集的單體通過加工生產(chǎn)POP產(chǎn)品，實現(xiàn)再利用創(chuàng)效益。2010年回收單體100t。鑒于POPC裝置改造后取得的良好效果，2011-2012年聚醚部對POPA和POPB裝置也進(jìn)行了相應(yīng)改造，回收單體效果良好。

圖1

POP單體回收系統(tǒng)流程簡圖（見圖2）

圖2 POP單體回收系統(tǒng)流程簡圖

圖3 單體回收總量

改造前后成果對比

改造前單體未回收，2012年三套POP裝置改造完成后，累計回收單體160噸，創(chuàng)效160萬元。

改造后單體具體回收量見表1和圖3。

表1 POP三套裝置回收單體統(tǒng)計表（普通制冷氟機組）

單體回收系統(tǒng)未來優(yōu)化方向

目前POP單體回收系統(tǒng)采用普通制冷氟機組效果分析

聚醚部三套POP單體回收系統(tǒng)均采用普冷氟機組，鹽水溫度在-5℃左右，由表2和表3可見，在鹽水溫度-5℃條件下，AN仍有20個毫米汞柱的蒸汽壓，SM蒸汽壓為0，毫米汞柱數(shù)值越大，說明未回收的AN和SM越多，在鹽水溫度-5℃條件下，SM基本被全部回收，AN仍有回收的余地。通過表4回收單體中AN和SM含量比例實際檢測表可見，AN和SM實際檢測所占比例：9%：91%，進(jìn)一步驗證了SM基本全部被回收，AN仍有回收的余地的結(jié)論。

表2 丙烯腈在不同溫度下的蒸汽壓力

表4 回收單體中AN和SM含量比例檢測表

POP單體回收系統(tǒng)未來優(yōu)化方向：采用新型氟機組制冷

影響單體回收的量主要取決于鹽水溫度。2013年聚醚部將對POP單體回收系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，正在通過新上新型冷凍氟機組，屆時鹽水溫度達(dá)到-14℃～-19℃，專門供POP三套裝置的單體回收系統(tǒng)，當(dāng)鹽水出水溫度達(dá)到-14℃～-19℃，AN蒸汽壓力很低，大量的AN得到進(jìn)一步回收，新機組投入使用后，預(yù)計回收單體量將增加100t/a。

結(jié)束語

隨著人們對環(huán)境保護(hù)意識的不斷提高，國家對化工企業(yè)廢氣的排放指標(biāo)要求不斷提升，化工企業(yè)高度關(guān)注企業(yè)清潔生產(chǎn)工作，單體回收系統(tǒng)的應(yīng)用有利于促進(jìn)我部清潔生產(chǎn)工作的提升。POP單體回收系統(tǒng)應(yīng)用前景廣泛，隨著科技的進(jìn)步單體回收系統(tǒng)工藝需要不斷的實驗、摸索、創(chuàng)新，未來的POP單體回收系統(tǒng)工藝將更加完善，單體回收效果會更加明顯，為企業(yè)減排增效做出更大的貢獻(xiàn)。

10.3969/j.issn.101- 8972.2016.12.038