Innovene工艺废催化剂处理系统的改造

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        摘要：本文对Innovene工艺废催化剂处理系统改造进行对比介绍，改造后废催化剂处理系统可以有效回收催化剂、简化工艺操作、降低操作风险、节约资本。此项目改造达到预期目标，符合聚丙烯工业可持续发展的要求。

        关键词：聚丙烯；催化剂；技术改造

        1引言

        神华榆林化工有限公司聚丙烯装置采用的是INEOS公司的Innovene工艺，设计年生产能力30万吨，年操作时间8000小时，可生产均聚聚丙烯，共聚聚丙烯和抗冲聚丙烯。该工艺采采用带水平搅拌器的反应器和高性能的INCATCDI 催化剂，低能耗、过渡料少、产量高、操作可靠性高、操作弹性大、产品均一性好、质量控制好、工艺步骤简单、安全及环境友好等特点。催化剂系统是聚丙烯工艺生产中不可或缺的一部分，发挥着重要的作用。在日常及停车操作中，管线和设备中的催化剂需使用矿物油进行冲洗，Innovene工艺中催化剂单元设计有废剂处理系统。该系统一定程度上解决了废剂处理问题，但是操作相对复杂，操作期间有一定的风险性，而且处理后的废水和废油需外送至有相关资质的单位进行处理，费用较高。为此，神华榆林能源化工有限公司对Innovene工艺废剂处理系统进行了技术改造，有效回收催化剂，并减少操作费用和降低操作风险。

        2Innovene工艺废催化剂处理系统原设计及操作

        2.1催化剂组成及处理

        催化剂包括主催化剂、助催化剂（TEAL）和改性剂。主催化剂是以氯化镁为载体的钛系催化剂，以30wt%储存于矿物油中，与水接触发生反应，释放出有毒气体HCl。助催化剂（TEAL）是一种纯净液体，化学性质十分活波，遇空气自然，遇水爆炸，是一种高危险性的化学品。改性剂为纯液体或用矿物油稀释，与皮肤接触有腐蚀性。由于催化剂的化学活波性和有毒有害性，所以在停车或者准备设备维修时，所有主催化剂、助催化剂和改性剂的管线及设备都必须用矿物油进行冲洗至专用的废催化剂罐。

        聚丙烯装置废催化剂罐每年大约收集12吨左右的含催化剂废油，当废催化剂罐液位高的时候，就需要将废催化剂罐内部分含催化剂废油通过废催化剂油泵送到中和罐加20%NaOH溶液进行处理，处理后废水和废油分开装入废桶外送处理。水和废油属于三废，外送处理需要一定费用。

        2.2废剂处理系统工艺流程简介

        废催化剂系统由废催化剂罐（D106）、中和罐（D109）、中和罐搅拌器（A109）、废催化剂泵（G106）和碱液卸料泵（G109）等设备及管线组成。废催化剂罐装有矿物油，三剂管线及设备维修时的冲洗废催化剂矿物油送入废催化剂罐。催化剂区所有氮气排放都要在废催化剂罐中经插底管洗掉携带的TEAL，再排向火炬。当废催化剂罐满，在倒空前，用废催化剂泵将废液循环混合，然后用该泵将废液输送到中和罐，事先用碱液卸料泵向中和注入一定量的氢氧化钠溶液，然后缓慢将废液从废催化剂罐送至中和罐，防止中和熱超过中和罐夹套水冷却能力。废剂和氢氧化钠由罐里的搅拌器搅拌混合。当废剂在中和罐混合完成后，废液会分为油层和较高pH的水层，将它们分别装桶，外送处理。

        2.3废剂中和操作

        确认催化剂区至废催化剂罐的管线关闭；确认废催化剂泵出口至中和罐管线关闭；确认废催化剂泵入口为废催化剂罐底部出口，启动废催化剂泵对废催化剂罐物料自循环1小时；打开中和罐夹套冷却水，确认中和罐至火炬阀锁开；启动中和罐搅拌器，中和罐搅拌器，并确认运转；将20wt%碱接到卸碱泵碱液卸料泵入口，碱液卸料泵出口至中和罐导通；预置碱液为453升，启碱液卸料泵；检查中和罐液位，确保罐中有碱。打开氮气吹扫中和罐液位变送器；废催化剂泵不停，打开泵出口至中和罐手阀，将废催化剂泵入口从废催化剂罐底部切为侧部出口；中和罐温度控制器（TIC1012）投手动，缓慢打开TV1012，开始中和，并观察中和罐的温度上升情况；中和罐温度控制头自动，设定60℃；密切监视中和罐液位（LI-1009A）和温度（TIC1012）。此充填步骤应超过24小时；中和罐液位达到高高报（3483L）或废催化剂罐液位低报（565L），关TV1012，手动关进料线，停废催化剂泵；搅拌稀释8小时，监测温度，定期检查中和罐底部水相pH值。如果pH值达到或超过12，中和过程完成；停中和罐搅拌器，水相与油相分离。一个小时后，将中和罐底部的水排入桶中，界区外处理，再将油相排入桶中，界区外处理；向废催化剂罐加矿物油；打通催化剂和改性剂冲洗至废催化剂罐管线流程。

        3废剂工艺改造方案及废剂处理操作

        3.1废剂系统改造后工艺流程

        技术改造后，此系统增加一条从废催化剂罐底部至第一反应器R201的流程，配套管道、电伴热、齿轮泵，流量计和调节阀等。当废催化剂罐满后，用废催化剂泵将废液循环混合，然后用G112将混合完成后的废液输送到第一反应器，通过一套简单的控制回路，控制废催化剂加入第一反应器的速率。废催化剂系统改造后，废催化剂不需要在中和罐进行废剂中和操作和碱液卸料操作，简化操作步骤，降低了操作风险。根据神华榆林公司聚丙烯装置的具体情况，此技术改造将助催化剂和改性剂在靠近第一反应器处返回废催化剂罐的管道作为G112出口至第一反应器管道，将混合完成后的废催化剂经过G112输送，通过助催化剂和改性剂喷嘴（Y喷嘴）注入到第一反应器。通过G112出口流量调节阀控制废催化剂向第一反应器注入速率，保证聚合反应平稳进行。齿轮泵G112设有最小回流流程，能确保证齿轮泵平稳运行。

        3.2改造后废剂系统操作

        确认催化剂区至废催化剂罐的管线关闭；确认废催化剂泵出口至中和罐管线关闭；确认废催化剂泵入口为废催化剂罐底部出口，启动废催化剂泵对废催化剂罐物料自循环1小时，停废催化剂泵；确认废催化剂罐至G112，至第一反应器管线阀门打开；启动G112将废催化剂输送至第一反应器；废催化剂罐液位低报时，停G112；向废催化剂罐加矿物油；打通催化剂和改性剂冲洗至废催化剂罐管线流程。

        4改造前后对比

        操作方面，此次废催化剂系统技术改造，可操作性较强。废催化剂只需在废催化剂罐混合均匀后，直接通过G112输送至第一反应器。简化了原设计的碱液卸料操作，废剂中和操作，中和过程中需连续对水相进行pH测定，废水和废油装通外送等一系列操作。废催化剂处理操作的简化大幅节约了人力成本和时间成本。

        安全方面，对比2.3和3.2废剂处理操作步骤，改造后的废催化剂处理操作简化了废剂中和操作和碱液卸料操作，消除在操作中碱液带来的灼伤风险，同时减少操作程序，有效降低操作风险和减少操作时间。为此，提高了废催化剂处理操作的安全可靠性。

        经济方面，此项目改造增加了项目改造投资，但从装置看装置每年大约收集12吨左右的含三乙基铝废油，废油的处理费用约为0.45万元/吨，催化剂废油中约含有5%（wt）的三乙基铝，12吨废油中含有约0.6吨三乙基铝，送入R201废油中三乙基铝按照80%回收利用，每年大约节省0.48吨三乙基铝，三乙基铝3.69万元/吨，这样每年可以节省12*0.45+0.48*3.69=7.17万元。

        环保方面，原废催化剂处理工艺设计符合环保设计要求，但与改造后的废催化剂处理系统相比较，改造后废催化剂系统是直接将废催化剂输送到第一反应器进行反应消耗，不仅回收废催化剂，而且更加节能环保，更符合企业节能环保的发展要求。

        5结论

        Innovene工艺废催化剂系统技术改造项目，不仅可操作性强，工艺流程简单，还具有较好的经济性与较高的安全性，达到了简化操作，降低成本，提升了市场的竞争力的目标。同时，也为同类聚丙烯装置废催化剂处理提供经验借鉴。由此可见，废催化剂系统工艺改造的重要价值，对提高企业的经济效益也十分重要，对聚丙烯工业发展起到推波助澜的作用。

        参考文献：

        [1]姜立良，李元凯.Innovene工艺与Horizone工艺的比较[J].合成树脂及塑料，2015，32（03）：77-81.

        [2]杨韬.INNOVENE聚丙烯装置危害识别与风险预评价[J].广东化工，2013，40（16）：187-190.