PE 工艺流程简述
5.2.1聚乙烯工艺单元由以下部分组成:
原料供给和精制
乙烯精制
反应
树脂脱气和排放气回收
树脂添加剂处理
造粒
A .原料供应和精制
共聚单体(丁烯-1和己烯-1),氮气和氢气管输至界区。T2在装运容器中直接运至工艺操作系统。
两种共聚单体—丁烯-1和己烯-1共用一个精制系统。来自界区的液相共聚单体直接送入共聚单体脱气塔(C-1008)。脱气塔位于共聚单体缓冲罐(C-1007)之上,塔顶有一个水冷的共聚单体冷凝器(E-1009)使共聚单体冷凝,塔底有一个蒸汽加热的共聚单体再沸器(E-1010)使共聚单体汽化。塔顶脱除的少量的轻组分塔顶气被排放到火炬。共聚单体缓冲罐的底部产品由共聚单体冷却器(E-1011)冷却。冷却器的主要目的是为共聚单体进料泵(G-1002或G-1003,其中一个是备用泵)提供足够的有效气蚀余量。共聚单体进料泵使共聚单体增压至大约2861kPag (415psig )后进入共聚单体干燥器(C-1004或C-1005),然后进入反应器。
从界区来的氮气在进入氮气脱氧罐(C-1109或C-1111)之前在氮气预热(E-1108)中进行预热。氮气脱氧罐含有一个游离铜催化剂的固定床,通过将游离铜氧化成氧化铜而除去氮气中的氧气,离开氮气脱氧罐的氮气进入氮气干燥器(C-1112或C-1113)。氮气干燥器内设有分子筛,通过物理吸收作用除去氮气中的水分和其它极性杂质。高压精制的氮气用于反应系统,而低压精制的氮气供给整个PE 工艺单元各个不同地方使用。氮气干燥器的出口的精制氮气经过压缩后即可供反应系统使用。精制氮气由氮气压缩机(K-1102/1103)增压至大约3310kPag (480psig )的压力后经由精制氮气过滤器(Y-1115)进入反应系统。
由界区来的氢气经减压后直接进入反应系统,氢气不需要精制。
UNIPOLPE 工艺采用异戊烷作为诱导冷凝剂以增强反应系统内的除热速率。来自界区的异戊烷直接进入ICA 脱气塔(C-1421)。塔顶配有水冷的ICA 冷凝(E-1422)使异戊烷冷凝,塔底有一个蒸汽加热的ICA 再沸器(E-1415)使异戊烷汽化。塔顶脱气后的异戊烷经ICA 冷却器(E-1423)后进入ICA 缓冲罐(C-1406)。缓冲罐为ICA 进料泵(G-1412或G-1413,一个为备用)提供缓冲能力。ICA 进料
泵使ICA 增压至大约3137kPag (455psig )后进入反应器。被送入反应器之前,ICA 要经过ICA 干燥器(C-1419或C-1420)。
助催化剂T2,是一种烷基铝,用于齐格勒—那塔催化剂的聚合反应。因为其反应特性烷基铝在某些区域是有害物质。精制氮气用于将烷基铝从钢瓶中压送至T2进料罐(C-1505),T2进料泵(G-1503或G-1504,其中一个备用)将烷基铝增压至大约3137kPag (455psig ),以达到反应系统的进料压力。
B. 乙烯的精制
来自界区的乙烯在乙烯中间换热器(E-2105)中被乙烯CO 脱除罐(C-2107或C-2103)中的乙烯进行加热。然后进入乙烯脱氧罐(C-2109或C-2108)和乙烯CO 脱除罐(C-2107或C-2103)。离开乙烯CO 脱除罐后,乙烯在乙烯中间换热器中被冷却至40℃,之后进入乙烯干燥器(C-2112或C-2113)。乙烯干燥器中含有分子筛和活化氧化铝,通过物理吸收作用除去乙烯物流中的水分和其他极性杂质。离开乙烯干燥器(C-2112或C-2113)的乙烯随后一部分送出界区去PP 装置,其余进入乙烯CO 2脱除罐,除去其中微量的二氧化碳。乙烯CO 2脱除罐含有活化氧化铝(SelexsorbCOS ),通过化学吸收作用除去乙烯物流中的二氧化碳。
C .反应
流化床反应器通常在2413kPag (350psig )的压力和大约100℃的温度条件下发生聚合作用。通过反应气外部冷却循环使反应床流化同时除去反应热。催化剂和精制的反应物(乙烯、丁烯或己烯和氢气)连续被送入反应器。树脂间歇地从反应器流入顺序交互式操作的产品下料系统。在产品下料过程中,一些夹带的反应气被送到另一个下料系统。这些在下料系统临时储存的反应气在下一个下料周期直接返回反应器,这样可以减少反应系统中反应气的损失。树脂被送往产品脱气仓(部分5A 中的C-5009),同时输送气进入排放气回收系统。在需要时会向反应器加入某些改性剂。当生产齐格勒—纳塔树脂时,烷基铝被连续加入反应器。在反应条件发生紊乱时,另一种改性剂被注入反应器以快速“杀死”聚合反应。这种改性剂是一种可逆的催化剂毒物,它能通过手动或自动的逻辑控制系统注入反应器。 树脂产品的性质主要由所采用的催化剂的类型和循环气的组成所控制。催化剂的类型决定了分子量的分布。循环气中共聚单体的量决定了树脂的密度,循环气中氢气的量决定了树脂的熔融指数。上位机可对这些性质保持闭路控制,通过对反应器中的树脂性质进行瞬时的预测,同时按需要调整变量。
反应系统由反应器(C-4001)、循环气冷却器(E-4002A 或E-4002B ,一个备用,非串联)和循环气体压缩机(K-4003)组成。气态反应物(乙烯、丁烯、己烯和氢气的混和物)和惰性组分在循环气体压缩机的压送下连续地循环通过注入有催化剂的树脂流化床。聚合反应的反应热由循环气带出并被外部的循环气体冷却器
除去。如果需要的话,少量的循环气可通过产品脱气仓排放到火炬,以此来保持反应系统内适当的反应物浓度。
反应终止系统可手动启动也可在高反应器床温时自动启动。催化剂毒物通过循环气物流在反应系统内循环和混合,这样就可将催化剂在反应器内反应终止。 反应终止系统除了在循环气压缩机机械故障停车时自动启动外还可在循环气流量降低时自动启动。当循环气通过循环气透平排至火炬时,催化剂被注入循环气管道。循环气透平在越来越小的速率下驱动循环气压缩机,催化剂毒物在反应系统内循环和混合,这样就可将催化剂在反应器内反应终止。
可直接使用的干粉催化剂由标准的催化剂加料器(V-4036/V-4037)送入反应器。
齐格勒—纳塔催化剂生产的树脂使用的是淤浆催化剂。
还原原质浆液需要加入添加剂T3和添加剂DC 。这些添加剂稀释于矿物油中存储在钢瓶中。
生产双峰树脂利用的是双峰淤浆催化剂BMC-200。
反应器抗静电(RSC )注入系统是用氮气向反应器中引入少量的抗静电剂RSC 。 反应器有两个双级产品下料系统(PDS ),用于将产品排出反应器。正常情况下,两个下料系统以交互模式进行操作,交替地向每个系统内排放树脂。但是,当一个下料系统进行检修时,另一个下料系统也可以单独操作。在交互模式中,气体在PDS 罐之间转移以减少离开反应器的单体的量。每个排料系统由一个产品出料罐(C-4101,C-4106)和一个产品吹出罐(C-4103,C-4108)组成。粉料和反应气间歇地从反应器排入产品出料罐。粉料和反应气在产品出料罐中分离。当气体被其它粉料替换时,气体被排入反应器顶部。粉料产品依靠重力从产品出料罐中落到产品吹出罐中,再从产品吹出罐中高压输送(密相输送)到树脂脱气仓(C-5009)中。输送气体采用产品吹出罐中夹带粉料的加压气体和来自排放气回收系统的循环气,如果需要的话,还可以用氮气。当反应床重量和床体高度达到预设值时,下料系统循环自动启动。
D. 树脂脱气
树脂从产品下料系统排入产品脱气仓(C-5009)中。产品脱气仓是一个质量流仓,能提供大约两个多小时的停留时间,以脱除溶解于树脂中的烃类。产品脱气仓的操作压力仅比大气压稍微高一些,小于35kPag (5psig )。树脂温度始终接近于反应器温度。树脂依靠重力从产品脱气仓流入位于产品脱气仓正下方的造粒系统。 E. 排放气回收
排放气回收系统回收脱气仓排放气中的共聚单体和ICA ,这样可提高单体的总转化率。此外,通过再循环脱气仓中进入树脂排放系统的氮气(和轻烃)作为助输送气,此系统还可用于降低氮气消耗量。
F. 树脂添加剂处理
树脂通过脱气仓下部的振动筛后靠重力作用下落,经过树脂粉末换向阀(Y-6201)进入树脂缓冲料斗(D-6210),树脂经旋转阀(S-6213)流入树脂/添加剂给料器(S-6220),添加剂在此引入。粉料树脂靠重力作用从树脂/添加剂给料器流入混炼机进料漏斗排放过滤器(Y-6260)由此进入造粒系统。
G . 造粒
在造粒系统中,树脂粉料和添加剂在一个连续运行的混炼机(Y-7001)中被融化并且混合在一起。应用双速电机驱动混炼机可使造粒系统有较好的操作弹性。混炼机将熔融的树脂直接送入熔融泵(Y-7004)的入口,熔融泵产生所需的压力将熔融的树脂压过树脂熔融换网器和水下造粒机的模板(Y-7006)。泵的压力随产品的不同而变化,但一般都能达到17,170kPag (2,490psig )。因为熔融泵是一个容积式泵,用变频电机(YM-7004)来满足所需生产率的各种变化。熔融泵的速度由熔融泵入口的压力来控制。造粒机的速度由与熔融泵的速度的比值来控制。 来自水下造粒机的颗粒/水浆液进入除块器(Y-7009),将颗粒中的大块分离出去,然后进入颗粒离心干燥器(Y-7010)。干燥后经颗粒振动筛(Y-7030)筛选,颗粒振动筛可将大于或小于产品树脂粉末的颗粒分离出去,再送至树脂掺混仓。 供给水下造粒机的水从除块器和干燥器中的颗粒中被分离出来,通过颗粒循环水系统打循环,这个系统包括一个颗粒水箱(D-7008)、一个颗粒水泵(G-7012或7022)和一个颗粒水冷却器(E-7020)。这是一个封闭式循环水系统,用它来控制水的温度,同时除去树脂中的纤尘。