聚乙烯裝置冷凝劑異戊烷回收工藝優(yōu)化

聚乙烯裝置冷凝劑異戊烷回收工藝優(yōu)化

中國(guó)石油天然氣有限公司蘭州石化有限公司（以下簡(jiǎn)稱蘭州石化）300噸/a的全密度聚丙烯裝置采用美國(guó)univation公司的unihol技術(shù)。以烯為主要原料，以丁烯或丁烷為單位。通過(guò)多次反應(yīng)制備反應(yīng)氣體（乙醚、1-羧酸和氫）。1設(shè)備說(shuō)明1.1流化床反應(yīng)器,把表面工質(zhì)納入反應(yīng)單元來(lái)自界區(qū)的氣相乙烯依次通過(guò)數(shù)個(gè)精制(或分子篩)床層,脫除其中所含的微量硫化物、炔烴、一氧化碳、氧氣、水、二氧化碳和其他極性化合物等雜質(zhì),送至反應(yīng)單元;來(lái)自界區(qū)的共聚單體、異戊烷、氮?dú)饨?jīng)過(guò)精制后,在一定的溫度、壓力、催化劑和助催化劑作用下,進(jìn)入流化床反應(yīng)器進(jìn)行聚合,同時(shí)放出大量熱量,循環(huán)氣通過(guò)循環(huán)回路,撤出反應(yīng)熱;粉料樹脂通過(guò)產(chǎn)品排出系統(tǒng)輸送至脫氣倉(cāng),脫除的烴類氣體進(jìn)入回收單元,回收的液相烴送回反應(yīng)器循環(huán)使用,回收氣作為產(chǎn)品排出系統(tǒng)粉料樹脂的輸送氣,具體流程見圖1。1.2蒸發(fā)潛熱補(bǔ)充顯熱裝置運(yùn)行過(guò)程中,隨著反應(yīng)產(chǎn)率的增加,循環(huán)氣冷卻器需要撤出更多熱量,才能保證穩(wěn)定的熱平衡狀態(tài),即循環(huán)氣冷卻器出口溫度逐漸下降,當(dāng)出口溫度低于循環(huán)氣露點(diǎn)溫度時(shí),在循環(huán)氣冷卻器中將使部分重組分冷凝,此時(shí)聚合操作為冷態(tài)操作。當(dāng)循環(huán)氣為氣相和冷凝液的混合物,循環(huán)氣夾帶霧狀液滴進(jìn)入反應(yīng)器底部并通過(guò)分布板,在床層中與樹脂混合并汽化,帶走大量的熱量,即用蒸發(fā)潛熱補(bǔ)充顯熱撤熱式中:m式中:m裝置采用的誘導(dǎo)冷凝劑異戊烷被循環(huán)氣帶入床層汽化,提高了循環(huán)氣露點(diǎn)異戊烷的汽化,消除了部分顯熱,從而提高了反應(yīng)器的產(chǎn)率及循環(huán)氣撤熱能力。冷卻器中氣體熱焓的變化見表1。2裝置能耗分析2007年生產(chǎn)線型低密度聚乙烯DFDA7042期間,異戊烷的單耗為6～8kg/h,高于工藝設(shè)計(jì)值,裝置能耗超過(guò)國(guó)內(nèi)同類裝置。鑒于此,本工作通過(guò)對(duì)裝置中產(chǎn)品排出系統(tǒng)、產(chǎn)品脫氣系統(tǒng)、尾氣回收系統(tǒng)進(jìn)行工藝優(yōu)化,提高異戊烷回收使用率,降低新鮮異戊烷進(jìn)料量,使異戊烷的單耗達(dá)到或低于工藝設(shè)計(jì)值。3工藝優(yōu)化3.1調(diào)整產(chǎn)品排出系統(tǒng)的出料時(shí)間,調(diào)整產(chǎn)品排出系統(tǒng)的出料次數(shù)裝置生產(chǎn)運(yùn)行中發(fā)現(xiàn),產(chǎn)品排出系統(tǒng)出料不均勻,產(chǎn)品罐的填充率不高,氣相組分損失大,造成了異戊烷的損耗較大。針對(duì)此現(xiàn)象,在反應(yīng)器平穩(wěn)控制床高和床重的基礎(chǔ)上,將產(chǎn)品排出系統(tǒng)的KV-4101-1B出料時(shí)間由原來(lái)25s調(diào)整到38s。通過(guò)調(diào)整產(chǎn)品排出系統(tǒng)KV-4101-1B出料時(shí)間,樹脂出料次數(shù)由原來(lái)的15次/h降低到12次/h;樹脂在產(chǎn)品罐的填充率由60%提高到80%,其填充量由每次1.03t提高到1.38t(見表2)。增加產(chǎn)品排出系統(tǒng)KV-4101-1B的出料時(shí)間,樹脂在產(chǎn)品罐的填充量也得到提高,延長(zhǎng)循環(huán)氣通過(guò)KV-4101-1G返回到反應(yīng)器的時(shí)間,減少反應(yīng)器氣相損失,降低了異戊烷的單耗。3.2入脫氣倉(cāng)內(nèi)壓力控制不穩(wěn)定在產(chǎn)品排出系統(tǒng)中,粉料向脫氣倉(cāng)輸送時(shí)載氣壓力控制閥的開度一直維持在35%,大量輸送氣及氣相組分進(jìn)入脫氣倉(cāng)導(dǎo)致其壓力控制不穩(wěn)定。當(dāng)脫氣倉(cāng)壓力超過(guò)火炬閥設(shè)定時(shí),火炬閥自動(dòng)打開排放,造成脫氣系統(tǒng)回收氣大量損耗,降低了異戊烷的回收率。在保證產(chǎn)品排出系統(tǒng)正常出料的情況下,將載氣流量控制閥的開度由35%調(diào)整為13%,這樣既穩(wěn)定了脫氣倉(cāng)壓力又減少了回收氣向低壓火炬的排放量,提高冷凝劑異戊烷的回收率。3.3氮?dú)獯祾吡康拇_定工藝優(yōu)化前,脫氣倉(cāng)氮?dú)獯祾吡繛?600Nm在滿足工藝操作要求和保證脫氣倉(cāng)中烴含量合格(小于50μg/g)的前提下,工藝將脫氣倉(cāng)氮?dú)獯祾吡坑?600Nm3.4異戊烷的回收反應(yīng)在冷凝模式下操作,異戊烷濃度大,粉料粒子在增長(zhǎng)過(guò)程中大量吸附異戊烷,增加脫氣單元對(duì)粉料中異戊烷脫除難度,不利于回收系統(tǒng)對(duì)異戊烷的回收。同時(shí),大量異戊烷進(jìn)入反應(yīng)器未能及時(shí)汽化,殘留的液相異戊烷聚集于分布板上與粉料形成黏狀物,在反應(yīng)器中易結(jié)塊。異戊烷濃度小,反應(yīng)在低負(fù)荷下運(yùn)行,反應(yīng)器中氣相組分的露點(diǎn)低,反應(yīng)在冷態(tài)與干態(tài)之間波動(dòng),長(zhǎng)時(shí)間在此條件下操作,易使反應(yīng)器分布板堵塞。裝置經(jīng)過(guò)半年的探索,將反應(yīng)器中異戊烷體積分?jǐn)?shù)降至4.5%～5.0%,為冷態(tài)操作下的最佳控制范圍。3.5不同冷凝劑對(duì)異戊烷的補(bǔ)加裝置開車初期,高壓集液罐壓力設(shè)定為1.15MPa,高壓集液罐冷凝回收的液體組分較少,大部分烴類組分排向火炬系統(tǒng)。為了保證反應(yīng)器中冷凝劑異戊烷的濃度,必須大量補(bǔ)加新鮮的異戊烷,所以冷凝劑異戊烷單耗一直較高。冷凝過(guò)程中,高壓使分子間距變小,容易使氣態(tài)異戊烷凝結(jié)成液態(tài),同時(shí)提高了液體的沸點(diǎn),使其在低溫下更容易轉(zhuǎn)化為液態(tài)。將高壓集液罐壓力提高至1.45MPa,保證在高壓低溫條件下的冷凝效果,液相回收率提高,進(jìn)入反應(yīng)器的回收液循環(huán)量增加,提高烴類組分的回收率,從而降低了新鮮異戊烷的補(bǔ)加量。3.6維修和維護(hù)冗余氣泵的入口閥，提高工作效率3.7倉(cāng)排火炬閥、反應(yīng)器排火炬閥裝置在長(zhǎng)周期運(yùn)行中,因部分閥頻繁動(dòng)作而關(guān)不到位(如脫氣倉(cāng)排火炬閥、反應(yīng)器排火炬閥),造成反應(yīng)器、脫氣倉(cāng)中的氣相異戊烷大量損失。通過(guò)對(duì)脫氣倉(cāng)排火炬閥、反應(yīng)器排火炬閥進(jìn)行檢修,防止了異戊烷的損失,降低冷凝劑異戊烷的單耗。4無(wú)砂區(qū)通過(guò)以上改進(jìn)措施,回收液進(jìn)料量由工藝優(yōu)化前的1.152t/h提升至1.932t/h。反應(yīng)器補(bǔ)加的新鮮異戊烷進(jìn)料量由189.2kg/h降低至68.2kg/h,異戊烷的單耗由優(yōu)化前的6.0～8.0kg/t降低到1.3～2.5kg/t,達(dá)到了裝置的設(shè)計(jì)水平。5回收氣壓縮機(jī)回收率低通過(guò)優(yōu)化產(chǎn)品排出系統(tǒng)KV-4101-1B出料時(shí)間,降低脫氣倉(cāng)氮?dú)獯祾吡?控制冷凝劑異戊烷在反應(yīng)器中的濃度,顯著降低了新鮮異戊烷的加入量。另外,通過(guò)檢修回收氣壓縮機(jī)閥片,調(diào)整高壓集液罐壓力,提高了回收液的進(jìn)料量,使異戊烷單耗達(dá)到裝置開車以來(lái)最好水平。由于回收氣壓縮機(jī)長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn),本體閥片受到磨損,做功不完全,液相烴回收率降低,大量