聚丙烯装置节能降耗论文

摘要：聚丙烯是國家的支柱产业之一，尽快提升聚丙烯的生产技术水平是国家的战略需求。文章首先介绍了聚丙烯生产工艺及优化控制方法，在此基础之上，对连续搅拌釜反应器进行了建模研究，分析数学建模的关键技术。今天小编为大家推荐《聚丙烯装置节能降耗论文(精选3篇)》的相关内容，希望能给你带来帮助!

聚丙烯装置节能降耗论文 篇1：

聚丙烯装置智能控制 APC 系统升级项目应用效果评价

摘要：利用先进的信息化和自动化技术，对聚丙烯生产装置实施先进控制，优化现有聚丙烯装置的生产操作和管理方式，提高产品质量，实现聚丙烯生产的节能降耗和多牌号生产，是当今国外聚丙烯生产的发展方向。广西石化通过实施聚丙烯装置智能控制 APC 系统升级项目有效提升了装置的操作水平，优化生产、提高装置自控水平和产品质量控制水平，在确保装置运行的平稳性和安全性的同时，进一步挖掘装置潜力，通过卡边操作和生产牌号自动切换器，提高聚丙烯产品收率和产量，提高企业经济效益。

关键词：聚丙烯生产装置;智能控制 APC 系统;应用效果

1 项目概述

聚丙烯生产装置是具有非线性、大时滞、强耦合、分布参数、混杂系统特性的复杂

系统，而聚合反应系统控制复杂，控制难点多，控制要求高。利用先进的信息化和自动

化技术，对聚丙烯生产装置实施先进控制，优化现有聚丙烯装置的生产操作和管理方式，

提高产品質量，实现聚丙烯生产的节能降耗和多牌号生产，是当今国外聚丙烯生产的发

展方向。

2 智能控制 APC 系统升级项目投用情况

根据技术协议的约定和生产工艺的实际情况，智能控制 APC 系统升级项目共开发了两个智能控制器和一个牌号切换系统，2020 年 5 月 18 日开始进行回收单元的智能控制 APC 系统投用工作，5 月 20 日开始聚合反应单元的智能控制 APC 系统投用工作，目前智能控制 APC 系统经过两个月的连续运行，目前全部正常运行，情况良好。

2.1聚合反应系统控制器

聚合反应控制器的投用情况见下表1：

2.2回收系统控制器

回收系统控制器的投用情况见下表2：

3 智能控制 APC 系统升级项目应用情况

3.1 聚合反应系统主要参数运行效果对比图

选取聚丙烯装置聚合反应单元平稳运行且智能控制 APC 系统尚未投用的 120 小时的数据，运行曲线如下图1。

选取聚丙烯装置聚合反应单元平稳运行且智能控制 APC 系统投用并磨合后的120 小时的数据，运行曲线如下图2。

3.2 回收系统主要参数运行效果对比图

选取聚丙烯装置回收单元平稳运行且智能控制 APC 系统尚未投用的共 216 小时的数据，运行曲线如下图3。

选取聚丙烯装置回收单元平稳运行且智能控制 APC 系统投用并磨合后的共 216 小时的数据，运行曲线如下图4。

4 智能控制 APC 系统升级项目应用效果

1、  实现了产品牌号自动切换，产品牌号切换时间减少10%以上;（选用典型切换）

2、  提高了装置平稳性，降低关键被控变量和产品质量波动标准偏差20%以上;

3、  装置正常生产情况下，先进控制系统的投用率90%以上。

作者：徐盈盈

聚丙烯装置节能降耗论文 篇2：

聚丙烯生产过程优化控制分析

摘要：聚丙烯是國家的支柱产业之一，尽快提升聚丙烯的生产技术水平是国家的战略需求。文章首先介绍了聚丙烯生产工艺及优化控制方法，在此基础之上，对连续搅拌釜反应器进行了建模研究，分析数学建模的关键技术。

关键词：聚丙烯生产；工艺机理模型；在线经济优化控制

聚丙烯已成为我国的支柱产业之一，尽快提升聚丙烯的生产技术水平是国家的战略需求。大型聚丙烯生产装置是一个具有非线性、不确定性、大纯滞后、强耦合、分布参数、混杂系统特性的复杂工程系统。对大型聚丙烯生产装置实施操作优化、先进控制等策略，实现聚丙烯生产的节能降耗和多牌号生产具有重要的现实意义。目前，通过过程优化与先进控制，严格控制聚丙烯产品质量，细分产品牌号，形成系列化牌号产品以适应不同用户、不同用途的需要，同时又最大限度地缩短不同牌号切换的过渡时间、减少牌号切换产生的副产品，已成为我国聚丙烯行业亟待解决的重大课题。本文主要对于聚丙烯生产工艺与先进控制技术进行相关研究分析，并对于连续搅拌釜反应器进行时滞非线性建模。

一、聚丙烯生产工艺

聚丙烯工业发展的关键是丙烯聚合催化剂及其相应的聚合工艺的进步，因此催化剂体系和聚合工艺是聚丙烯工业发展的两大推动力，其中催化剂又是聚丙烯技术发展的核心，也是对聚合技术、产品性能起决定性影响的因素。

在聚丙烯的工业发展史上，催化剂的技术进步起着极其重要的作用。由于催化剂的不断发展和更新换代，促进了聚丙烯工业生产的快速发展。在20世纪50年代，纳塔改进了齐格勒研制的催化剂，从而第一次成功地制得了立构规整的结晶性聚丙烯，并于1957年实现了聚丙烯的工业化生产。几十年来，聚丙烯催化剂得到了迅速发展，到目前已经历了五代。20世纪80年代和90年代又相继开发了茂金属催化剂和后过渡金属催化剂，形成了多种催化剂共同发展的局面。茂金属催化剂极大地改善了树脂的性能，拓宽了树脂的品种和应用领域，已有工业化产品问世。后过渡金属催化剂在保持了茂金属催化剂性能与特点的同时，兼有更为突出的性能特点和低廉成本，目前都已成为研究的热点。

生产聚丙烯的工艺方法主要有溶剂法、溶液法、液相本体法和气相法。溶剂聚合法和溶液聚合法都是较早实现工业化的方法，但溶剂法生产过程长，需要进行溶剂回收，操作复杂，能耗、物耗较高，而且产品牌号也有一定限制，故该方法已被逐步淘汰。溶液聚合法工艺复杂，生产成本较溶剂法高，所以只在个别装置上运行，在生产中所占的份额很小。随着对丙烯聚合过程研究的不断深入，液相本体法和气相本体法以其物耗和能耗低、产品牌号新等特点，在生产工艺中逐渐占据主导地位。

从80年代开始，世界聚丙烯生产技术有了很大发展，聚合工艺以先进的液相本体法、气相本体法或液、气相本体法代替了落后的浆液法，从而简化了生产流程，降低了建设投资和生产成本。目前，本体法工艺是最主流的生产工艺，其生产能力占全球总产量的多，而本体法工艺主要有Himont公司的本体法Spheripol工艺和三井油化的Hypol工艺，气相法工艺随着催化剂的不断发展，已显示出较大的生命力，成为最有优势的工艺，Amoco/UCC的气相法工艺是其中比较有名的一种。

二、聚丙烯生产过程的优化控制

聚丙烯的工艺流程包括聚合反应、分离、单体冲洗及后处理等。过程纷繁复杂，设备更是庞大，因此其生产过程是一个复杂的系统工程，从控制科学的角度看，大型聚丙烯生产装置是一个具有非线性、不确定性、大纯滞后、强耦合、分布参数、混杂系统特性的系统，对其的优化与控制一直是控制界的难点。同时，化工生产过程以“安、稳、长、满、优”为生产目标，为实现上述目标，可从工艺、设备和控制三方面来努力，相互作用、共同提高。从控制方面来实现上述目标，“稳定”是基础，因为只有稳定才有可能卡边操作，实现满负荷生产，稳定后才能提供机理模型，实现优化操作。所以在工艺、设备已经确定的情况下，控制平衡操作是工厂生产中最基础、也是最重要的目标，目前在实现这一目标方面先进控制正在被越来越多地受到重视。

近几十年来，化工过程控制已经从早期的手动阀门发展到现代广泛普及的集散型控制系统。但通过长期工业实践，控制的固有缺点已暴露地愈来愈明显，它基本不考虑变量之间的相互影响，将操作变量和控制变量之间的关系设定为一一映射关系，在实际生产中，众多过程变量之间的相互影响有强有弱，有大有小，因而控制的一一映射设定忽略了变量间的耦合关系，未能反映装置的实际情况，也难以真正实现装置的平稳控制。

优化控制基本上可划分为两个层次：一为在此之上建立严格的工艺机理模型，二为在多变量预估控制中的在线经济优化控制，根据目标函数来寻找优化值。在线经济优化控制，这是基于实时动态多变量预估控制之上，以经济效益为目标的实时优化控制；静态模型优化，在先进控制基础之上，建立一个严格的工艺机理模型是稳态的模型，根据所确定的目标函数进行优化计算，计算出的优化值是下一层动态控制器的给定或区域控制的约束限值；动态模型优化，建立一个全装置的、可使用的、精确的、有大范围适应性的动态模型，按目前已有的技术水平几乎是不可能的，在今后相当的一个时期内也难以实现，然而这并不排除利用动态技术做一些部分模型优化的可能性。

常用的优化控制方法主要有以下几种：模糊控制，模糊逻辑控制简称模糊控制，是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制技术。模糊控制实质上是一种非线性控制，从属于智能控制的范畴。模糊控制的一大特点是既具有系统化的理论，又有着大量实际应用背景。模糊控制中主要使用两种模型模糊模型：Mamdani模糊模型和Takagi-Stgeno模糊模型。第二种是预测控制，预测控制是于20世纪70年代后期直接从工业过程的控制中产生的一类新型控制算法。预测控制的产生并不是某一种统一理论的产物，而是直接来源于工业生产实践。控制算法层出不穷，显示出了极大的生命力，到现在为止，经过三十年的发展，预测控制按其结构模式分，可以大致分为三类：基于非参数化模型的预测控制算法、参数化模型的预测控制算法和基于结构化的预测控制算法。尽管预测控制算法形式多样，就一般意义来说，预测控制算法都包含预测模型、滚动优化和反馈校正三个主要部分。

三、聚丙烯生产过程建模研究

丙烯聚合为自由基链式聚合，丙烯聚合反应属配位阴离子聚合，丙烯分子含有活泼的π键，能被钦系络合物催化剂吸附或配位，双键极化，使丙烯单体插入钦、碳键之间，接在阴离子上形成活性链。其反应机理相当复杂，到目前为止还没有完全搞清楚。一般来说，可以划分为四个基本反应步骤活化反应，形成活性中心链引发链增长及链终止。对于催化剂活性中心，主要有两种理论单金属活性中心模型理论和双金属活性中心模型理论。

釜式聚合装置，是生产聚合物的主要装置形式，约占总聚合装置的，对其的研究具有非常重要的理论意义和现实意义。在具体工艺中，搅拌釜可以单独使用，也可以多釜串联或并联使用。为提高模型的运算速度，以便工业生产在线应用，通常认为反应器是动力学控制状态而不是扩散控制状态，可以采取如下一些基本假设：如为提高模型的运算速度，以便工业生产在线应用，通常认为反应器是动力学控制状态而不是扩散控制状态，可以采取如下一些基本假设；等活性理论；拟稳态处理；聚合总速率等于链增长速率和由于回流比很大，可以把液化床反应器内颗粒的流动过程模拟为一个过程，等等。对反应釜进行建模，反应过程主要涉及种物料，分别为丙烯单体、氢气、聚丙烯以及催化剂。丙烯聚合反应器的建模主要考虑两种平衡方程物料平衡以及热量平衡。

聚丙烯生产过程的动态模型是目前研究的热点与难点，对其进行有效控制尚存在一定的难度，反应釜作为一种主要的生产装置，实现对其的有效控制也是一项非常有意义的基础性工作，为了更清楚简单地描述以上过程，对反应过程作进一步的简化，工作过程如下：浓度为CA、温度为T的物料以流量q进入反应器，同时以同样的流量出料，在反应器中所发生的反应为一级放热不可逆反应，反应温度会影响反应速度和反应物的浓度，因此必须加以控制，反应放出的热量通过物料蒸发后由汽相冷凝回流和夹套冷却两种方式移走，反应釜内分为汽、液两相，聚合过程在液相内进行搅拌桨剧烈搅动，使液相混合均匀，并有利于传热和阻止聚合产物在反应器器壁上沉积。根据上面假设条件，同时，结合生产实际，聚丙烯生产过程中存在丙烯循环利用的情况，即进入反应釜中的丙烯并不全是纯丙烯，其中有一部分是循环利用的，而且存在一定的时滞现象。我们对整个CSTR反应釜作进一步的假设进入反应器的物料A由两部分组成，一部分是输入的新鲜物料，另一部分是在反应釜中没有反应的物料，流出后经过一定的处理被重新利用。定义一个循环系数 ，用于表示进入反应釜的物料中，新

鲜物料所占的比例，

四、结语

聚丙烯作为国家的支柱产业之一，尽快提升聚丙烯的生产技术水平具有重要的现实意义。本文在从聚丙烯生产过程的角度，分析了首聚丙烯的国内外生产状、主流的生产工艺、优化控制方法等方面对聚丙烯生产过程进行了全面的介绍，最后就聚丙烯生产过程的动态模型关键实现技术进行相关方分析。

参考文献

[1]柴彦清，张文英．聚丙烯过程控制系统中的冗余设计[J]．化工设计，2008，（3）．

[2]蒋玲，张超，张东晨.聚丙烯酰胺分散溶解装置的PLC控制系统[J]．煤炭科学技术，2008，（9）．

作者：张业孟

聚丙烯装置节能降耗论文 篇3：

浅谈环管法聚丙烯生产的节能措施

【摘要】近聚丙烯装置能耗组成分析入手，通过优化生产、技术改造以及提高产量等措施的实施，降低了环管法聚丙烯装置能耗 。

【关键词】环管法聚丙烯 生产 节能措施

大庆炼化公司30万吨/年聚丙烯装置采用意大利Basell公司Spheripol-Ⅱ代工艺技术，是国内第一套世界级聚丙烯装置，采用第四、五代聚丙烯催化剂，该工艺具有产品性能优良、品种牌号齐全、工艺成熟等特点。聚丙烯装置从2005年8月1日开工投产，至今已经七年，经过聚丙烯人不懈努力总结出很多节能措施.

1 环管聚丙烯的工艺介绍

Basell公司的Spheripol工艺是采用液相、气相本体法生产聚丙烯的聚合工艺。液相环管反应器生产均聚和无规产品，气相反应器生产抗冲共聚产品。主要工艺过程为：原料单体在与催化剂混合后进入小环管，在20℃、3.8Mpa条件下进行预聚合。预聚之后进入大环管反应器，在70℃、3.8Mpa条件下进行聚合反应，大环管反应器可以是单环或双环，停留时间2h。聚合之后生成的粉料“漂浮”于液态丙烯中，形成淤浆，该淤浆经闪蒸后实现聚合物粉料与单体丙烯的分离，单体丙烯再经洗涤、压缩、冷却之后得以回收，而聚合物粉料经脱活、干燥、造粒、筛分、贮存、掺混之后包装出厂。

2 环管法聚丙烯的生产流程

先用气态丙烯置换出系统中的氧气，降低系统中氧气浓度已达到实验条件要求。桶装的固体催化剂在装置内要用烃油和脂配制成混合均匀的催化剂膏，然后用液压操作的催化剂注入器加入反应器系统。助催化剂和给电子体分别用计量泵加入预聚合反应器，3种催化剂高效载体催化剂系统由A（Ti催化剂）、B（三乙基铝）及C（硅烷）组成。在进入预聚合反应器之前先在D200内与接触混合活化，是不同的催化剂颗粒和单个催化剂颗粒内部具有相同的催化活性，然后注入预聚合反应釜R200，同时加入经换热器E200降温的低温丙烯。R200预聚合反应器是一个小的环管反应器，在温度<18℃，压力为3.5Mpa左右，较低温度下，催化剂被生成的少量聚丙烯包裹，以提高催化剂颗粒的机械强度，避免在主反应阶段因强度聚合反应而使催化剂颗粒破碎。预聚合也能显著提高催化剂的活性。预聚合后的催化剂淤浆进入环管反应器D201，在此加入单体丙烯和调节分子量的氢气。一部分的丙烯进行了聚合，余下的丙烯仞为液态而作为固体聚合物的稀释剂。循环泵使淤浆高速循环并混合均匀，以防止固体沉积和改进传热效果。P205输送循环水，控制聚合反应温度为70℃左右，反应的压力为3.8Mpa。与老工艺相比，该工艺的聚合温度有所提高，催化剂的活性更高，产品的结晶度和等规度指数更高。用冷却水夹套导出反应热，通过板式换热器用循环冷却水将聚合热撤出反应系统。反应的压力、温度和淤浆浓度都是自动监测和自动控制的。若要生产抗冲击性的聚丙烯一般在经D201流出的聚丙烯浆液经加热器加热后送入第一个反应器，由第一反应器流出的含有催化剂的聚丙烯，进入气相的反应器，它由一个或两个串联的密相流化床组成，在此反应器中具有活性的聚丙烯与送入的乙烯，丙烯以及分子量调节剂氢气进入嵌段共聚。

3 环管法聚乙烯生产应用的措施

3.1 降低装置电力消耗

我装置设计能力30万吨/年，挤压机的设计能力要比聚合装置生产能力大20%。挤压机长时间在30-32吨之间生产，而我厂挤压机的最大能力是47吨/小时，长时间的大马拉小车造成挤压机电机效率与小装置比要低，同样生产1吨产品的电耗增加。

由于造粒挤压机功率与产品的熔融指数成反比，即产品的熔融指数越高，挤压机耗电量越低。可通过加强熔融指数质量控制手段，在保证产品质量的前提下，将产品的熔融指数控制在优质品指标的上限范围，每天约节电500kWh，全年共节电12.75×104 kWh。

3.2 降低装置蒸汽消耗

（1）在维持装置工艺的前提下，首先要加强对工艺系统的检查与管理，结合计量系统随时监控，消除跑冒滴漏现象，对于故障疏水器及时进行更换.其次，在现有条件的基础上进一步优化工艺条件，达到节省蒸汽的目的。

们通过不断的摸索发现D301的闪蒸温度对节能降耗也起到至关重要的作用。因为丙烯通过D301高压闪蒸后，要进入高压丙烯洗涤塔T301，然后经E301将气相丙烯冷凝为液相。如果经D301闪蒸后的气相丙烯温度过高，闪蒸效果虽然好，但是E301所需的循环水耗量却要大量增加，所以通过大家在实践中的不断摸索不断调整，实现操作优化配比，合理地调整闪蒸线蒸汽量，控制好D301温度。既保证丙烯的闪蒸效果，又减少了E301的冷却水量。

（2）蒸汽伴热的最大用户是火炬排放系统D601、D602、D603和S601伴热，为了保证出现排放时能够正常投用，始终处于在用投用状态，消耗了大量的蒸汽，因此，我们在非防冻时期将D602的盘管蒸汽停，关小D601的夹套蒸汽，这样可节能0.1t/h蒸汽.

3.3 降低装置循环水消耗

聚丙烯装置在均聚工况下循环水设计消耗是5500吨/小时。循环水站采用四台水泵，三开一备的运行方式。每台泵的设计流量是2600吨/小时。对聚丙烯装置来说，开两台流量不足，开三台流量过剩太多。聚丙烯厂与动力一厂互相配合，聚丙烯装置调整各换热器的出入口温差，循环水站扩调整泵出口流量，将循环水流量降低到5900吨。

3.4 保证装置平稳生产

装置的平稳生产对于节能降耗起到至关重要的作用，尤其应避免装置不必要的非计划停车，特别是人为的事故停车。每次在切排放期间为了维持反应器的温度，利用蒸汽对反应器加热，每小时消耗蒸汽约20吨，另外每次XV3101切排放后都要使用蒸汽进行粉料脱活和汽提丙烯，每次消耗蒸汽约3吨，增加了1.6个单位能耗。

4 结语

保证装置长周期高负荷运转是本装置节能降耗的前提和基础，通过对装置工艺的深入了解，从细微入手，将工艺参数和操作方法进行优化和调整，通过技术改造，充分利用装置蒸汽冷凝液，合理使用电能等措施，不断深入研究现有工艺和引入新工艺、新方法是平稳生产，降低消耗的有利工具。

参考文献

[1] 姚玉英，黄风廉，等.化工原理[M].天津：天津大学出版社，1999.8

[2] 洪定一.聚丙烯——原理、工艺与技术[M].中国石化出版社，2005.6

[3] 傅强，黄锐.高分子材料科学与工程[M].1999.15（4）：69

作者：刘中平 唐淑文