LDPE低密度聚乙烯装置能耗分析及优化

LDPE低密度聚乙烯装置能耗分析及优化

秦鹏  杜建勋  张树桓

（大庆石化公司聚烯烃部高压联合装置区，大庆，163714）

摘 要: 针对影响高压聚乙烯装置能耗的主要因素进行分析，剖析了装置存在综合能耗大的原因，从节水、电、蒸汽等多方面，并采用调整反应压力、调整压缩比等方法，提出了节能降耗的具体对策，有效地降低了低密度聚乙烯装置的能耗。提升工作效率，从而提高企业的经济效益和社会效益。

关键词: 能耗 ；蒸汽 ；水电；

影响管式法高压聚乙烯装置能耗的原因有多种，制定相应的措施，在提高装置资源利用率、达到节能的同时，为企业创造更多的经济效益。通过对管式法LDPE聚乙烯的应用装置的能源消耗进行分析，影响装置能耗的因素主要是电、蒸汽、脱盐水，针对影响因素制定出有效的措施。

优化反应器和压缩机的工艺操作参数，对热水系统副产蒸汽进行回收利用、提高换热设备的换热效率，合理的控制一次机的压缩比，有效的降低装置能耗，提升装置的经济效益。

1、高压聚乙烯装置的能耗分析

1.1运行设备电能损耗

聚乙烯装置能耗前三位分别是：电耗占90.28%；高压蒸汽占5.34％；循环冷却水占3.60％。这三种能源介质的消耗量占产品总能耗的99.22％。高压装置的节能方向应以减少电耗、高压蒸汽消耗、循环冷却水消耗为主。

LDPE 是由乙烯在引发剂氧的作用下，经过高压、高温形成的，乙烯发生自由基聚合反应，由链引发、链增长、链转移和链终止四个反应过程。乙烯在进入反应器聚合之前，经过一次增压压缩机和二次压缩机进行压缩，

1.2电耗在LDPE装置的能耗中所占比例最大

二次压缩机又是聚乙烯装置最大的耗电设备，占电耗的62%左右，因而降低能耗应从压缩机节电入手。LDPE 装置的乙烯压缩机为柱塞往复式压缩机，电机消耗的功包括传动损失，电机与压缩机联轴器，内部功率，即指示功率，压缩机压缩气体的功、热传递和泄漏损失的功率；摩擦损失，即用来克服活塞与气缸、活塞杆与填料、十字头与滑道、连杆与十字头销及曲柄销、主轴与轴承等摩擦副的机械摩擦损失。

1.3降低压缩机的电耗就是从减小这几个方面的功耗进行

选择合适的电机提高传动效率; 加强机组润滑，减小摩擦副的摩擦；降低电机功率。压缩过程中由于存在各种阻力导致压缩比增大从而增加了压缩机功耗。如装置高压循环系统阻力大导致二次压缩机入口压力低于设计值，压缩比提高增加了部分功耗;

压缩机多级压缩时，各级吸入温度相同、压力比相等时最省功，因此通过调节最佳压力比、提高段间冷却效果是降低压缩机电耗的有效方法

1.4对装置蒸汽消耗分析

从装置消耗看，蒸汽消耗在 LDPE 装置总能耗中占据第二位，2.8蒸汽用户有反应器脉冲阀体、高压分离器、低压分离器、挤压机筒体模头、模板等的加热伴热线，0.3Mpa和1.0MPa蒸汽用户有新鲜乙烯加热线、所有放空线伴热、各排油管线伴热等。开车前，对聚合反应器预热，用热水罐蒸汽加热，由热水系统输送泵送到反应器各段。而正常生产时，LDPE装置聚合反应产生大量热能，热水从各反应段及时带走聚合反应产生的热量，这部分热水返回低温热水罐，使罐内的压力和温度升高，又产生0.3MPa 和1.0Mpa副产蒸汽，根据地区的气温变化，及时调整采暖、伴热的使用蒸汽量，最大限度的节约蒸汽。 对反应热产生的部分中压、低压副产蒸汽进行综合利用。

2 降低能耗措施

2.1降低电能消耗，调整反应压力和压缩比

压缩机多级压缩时，各级吸入温度相同、压力比相等时最省功，因此最佳压力比、提高段间冷却效果，是优化压缩机运行的科学方法。

往复式压缩机的气量控制系统，在入口压力和温度恒定的情况下，LDPE装置的一次压缩机打气量是恒定的，由于不同牌号的产品产量不同，造成高压装置的一次压缩机打气量有 1/4～1/5通过回流控制阀返回到一次压缩机的入口，造成压缩机的功率被浪费，导致装置的能耗上升。合理使用气量控制系统，可以使一次压缩机的回流控制阀基本处于最小状态。一次压缩机的打气量随不同牌号的产品而变化，减少一次压缩机电能浪费［2］。

2.2优化产品风送流程，完善输送管线布置

风送系统的罗茨风机是装置主要用电设备之一，对罗茨风机的操作优化是装置节电的有效途径。通过加强操作过程控制，优化风送料仓的抽气、混合和输送工艺流程，在保证料仓安全和品质的前提下，科学合理安排混合和输送设备的运行时间，提高工艺处理和输送效率。

加强工艺管理，优化工艺操作及时停止空转设备。在风送系统成品仓向包装工段输送颗粒时，目的料仓达到料位高报警后，工艺操作需要停止风送系统输送风机，待料位将至低报警时，再向包装工段送料。而包装工段的目的料仓容积较小，导致岗位需要频繁启停输送风机，为了减少启停频率，风送岗位经常只是关闭起始仓下料阀，而不是停止送料风机系统，造成输送罗茨风机长时间空转，消耗大量的电能，也加速罗茨风机的机械磨损。

同时，根据装置停车时间，合理安排各系统空转机泵、辅助设备的停运时间，包括压缩机外部油系统、热水系统、挤压振动筛、干燥器、抽气风机等，并加强对高压装置系统操作的运行监护，控制好系统气量平衡，确保装置长周期安全运行。

2.3 合理回收利用热水系统副产蒸汽

高压聚乙烯装置在运行过程中的副产蒸汽，可以进行回收利用，不仅避免了蒸汽直接排入大气所造成的能源浪费，而且也改善了环境，避免了对环境的污染。因高压装置热水系统副产的0.3Mpa蒸汽量和压力相对稳定，可以持续向其他车间热力系统提供所需要的0.3Pma副产蒸汽，能有效提升高压聚乙烯装置产生的副产蒸汽的质量。既可以实现蒸汽无损耗减压，又可以利用蒸汽减压前后的压力差为动力，回收工业余热蒸汽，达到优化工业生产用热结构最佳匹配，实现能源梯级再利用的目的。

2.4装置氮气损耗

聚乙烯装置的氮气主要应用在分析仓安全通氮，开停车、检修装置需要对装置氮气进行置换，氮压机通氮，设备的油箱通氮。在每根单独的氮气管线上装置都会设置限流孔板和流量检测表，限流孔板的作用是为了保证氮气的运行安全，同时也能尽可能地减少氮气浪费，保障氮气的使用安全。

2.5优化用水方案，实施回水利用改造

(1）聚乙烯颗粒的颗粒水系统，原设计没有液位检测，原设计有浮球对液位进行监测控制，引时代久远损坏而无法维修使用，仅靠颗粒水槽溢流来保证颗粒水槽的液位，溢流造成大量的脱盐水浪费掉，没有进行回收利用。

(2）高压循环器使用的独立冷凝水系统，也没有安装液位检测仪，仅靠V461罐的溢流来保证罐内液位，同时也作为一种调节热水系统液位的手段，每天向地沟排废水约200kg左右。

(3)定期检查各蒸汽阀门和疏水器，发现问题要及时更换运行不正常的阀门和疏水器，保证公用工程系统的完好，避免跑冒滴漏造成的损失，提高加热蒸汽的热效率，降低装置设备蒸汽消耗；做好设备管线保温的施工管理和检查维护，对发现不合格的保温及时进行更换，减少热能损失；高压聚乙烯装置停车期间蒸汽消耗较大，尤其在东北的冬季装置停工时，更要加大蒸汽量，以保证各分离罐，夹套管线的伴热，所以保持装置长周期运转，减少非计划停车，提高装置开工率，来降低各项动力消耗。

4 结语

 综上所述，通过对管式法LDPE装置能耗进行精准的分析，分别从降低氮气损耗，降低脱盐水损耗，降低蒸汽损耗和降低电能损耗等多方面进行节能，制定针对性的节能措施。对制约装置长周期稳定运行的工艺采取科学有效的方法，解决生产中遇到问题，不仅可以实现节能降耗的目的，还能提升装置的工作性能，提高企业的经济效益和社会效益，具有巨大的实用价值。

参 考 文 献

［1］洪定一主编. 塑料工业手册 聚烯烃［M］北京: 化学工业出版社，1998.

［2］ 徐跃华 . 化工装置节能技术与实例分析［M］北京: 中国石 化出版社，2009.