UNIPOL 聚烯烴 PDS 系統的運行優(yōu)化及改造

60化王理2013年第6期UNIPOI聚烯烴PDS系統的運行優(yōu)化及改造蔣志魁(中國神華煤制油化工有限公司包頭煤化工分公司內蒙古包頭014010)摘要: UNIPOL聚烯烴裝置的產(chǎn)品出料系統(PDS)是制約其裝置高負荷運行的關(guān)鍵因素之一,本文介紹了影響聚烯烴產(chǎn)品出料系統(PDS)運行效率和負荷的關(guān)鍵因素,并對這些影響因素進(jìn)行深入分析討論,在降低設備投資的情況,最大化提高裝置PDS系統的運行效率和負荷。關(guān)鍵詞:聚烯烴出料系統PDS1、反應器的冷凝量影響及優(yōu)化概述高負荷運行下的聚烯烴反應器通常在冷凝態(tài)下運行,即隨UNIPOI聚乙烯工藝在國內氣相法聚乙烯工藝中占據主導著(zhù)反應器的運行負荷升高,進(jìn)入反應器底部的循環(huán)氣溫度會(huì )越地位,目前,國內許多聚烯烴廠(chǎng)家也在逐漸采用 UNIPOL聚丙烯來(lái)越低,某一程度下,循環(huán)氣溫度會(huì )低于循環(huán)氣本身的露點(diǎn)溫工藝,該類(lèi)型工藝技術(shù)具有轉動(dòng)設備少、流程短、投資少、易操作度,從而使進(jìn)入反應器的循環(huán)氣內產(chǎn)生小液滴,反應器的負荷越和產(chǎn)率髙等特點(diǎn),具有很高的市場(chǎng)競爭優(yōu)勢,國內投產(chǎn)的高,循環(huán)氣內產(chǎn)生的冷凝液體越多。在滿(mǎn)負荷運行情況下,冷凝UNIPOL聚乙烯和 UNIPOL聚丙烯的市場(chǎng)占有份額逐年提高。市量一般維持在8%~10%,冷凝量超過(guò)10%以上是,反應器就進(jìn)入場(chǎng)的競爭也必將隨著(zhù)裝置的增多而愈加的劇烈,對于已經(jīng)投產(chǎn)了深度冷凝狀態(tài),在深冷狀態(tài)時(shí),反應器的出料同時(shí)會(huì )帶入部分的裝置來(lái)說(shuō),在裝置現有設備基礎上提高裝置的運行負荷是提液相進(jìn)入到PDS系統中。c隨著(zhù)PDS系統壓力的逐步降低,氣體高裝置競爭力的最為有效的手段,通常對于聚烯烴裝置來(lái)說(shuō),聚也會(huì )隨之氣化,導致PDS系統壓力升高,從而使得PDS交叉泄烯烴流化床反應器的負荷可以提高至110%-115%,例如一套生壓的時(shí)間增加,甚至會(huì )導致PDS超壓停運。PDS的運行效率就會(huì )產(chǎn)負荷37.5h的聚烯烴裝置,其負荷可以提高至42Uh-44ihn,造下降,影響其出料負荷。反應器的冷凝量不是一個(gè)直接可以控制粒工段擠壓機的負荷一般也在聚合工段負荷的120%左右(45u的參數,通常的影響因素有反應器負荷、反應溫度、循環(huán)氣量、反h-48ih),那么產(chǎn)品出料系統的效率和負荷變成了制約裝置負荷應器入口溫度、循環(huán)氣組成、組分的熱焓等。冷凝百分含量的技提高的關(guān)鍵因素。術(shù)如下:隨著(zhù)反應器負荷的提高,冷凝量會(huì )隨之升高,一般調整冷凝量的最簡(jiǎn)單方法是略微提高床層溫度來(lái)保證冷凝量維持在、 UNIPOL聚烯烴PDS系統簡(jiǎn)介聚烯烴裝置是以流化床反應器為核心的氣固相聚合技術(shù)。在流化床反應器中,循環(huán)氣壓縮機提供氣體循環(huán)的動(dòng)力,所有原料以氣體(或液滴狀)形式與處于流化床中分散的固相狀態(tài)的催IANDHAND化劑相接觸,按照聚合反應機理,在催化劑表面形成聚烯烴長(cháng)鏈分子。循環(huán)的氣體帶走反應床層的熱量,并最終通過(guò)循環(huán)回路上的換熱器帶走反應熱量。反應器內的樹(shù)脂數量通過(guò)床層重量和料位控制PDS系統間歇岀料來(lái)維持,從而維持床層重量穩定,負荷穩定。通常每個(gè)反應器對應2套PDS系統,對于低堆積密度或單線(xiàn)能力較大的反應器,也可增加PDS系統的套數。每套PDS包括1個(gè)產(chǎn)品罐(PC),1個(gè)產(chǎn)品吹出罐(PBT),12個(gè)自動(dòng)控制閥和2個(gè)共用交叉閥。如下圖所示,其流程為反應器內密相輸送樹(shù)脂從反應器底部在壓差的作用下排到產(chǎn)品室(PC),氣體返回進(jìn)入反應器樹(shù)脂床層的頂部。相同的,PC罐在壓差的作用下降粉料樹(shù)脂輸送至PBT罐,PBT罐再輸送至產(chǎn)品受槽或其它系統,單套運行時(shí),PC和PBT罐中的氣體排放至產(chǎn)品受槽,兩套PDS交叉運行時(shí),PC和PBT氣體先通過(guò)“W”和“X”交叉閥門(mén)互為升降中國煤化工壓,少量的氣體排放至接收倉。兩套PDS交叉運行效率降低,但CNMHG氣體排出量較少,有利于降低產(chǎn)品單耗。TPDS系統的負荷影響因素及優(yōu)化改造方案產(chǎn)企技術(shù)創(chuàng )新管理61個(gè)合適范圍內,從而保證PDS系統的出料效率及負荷W閥和Ⅹ閥設定時(shí)間的唯一標準。2、粉料性質(zhì)的影響和優(yōu)化3D閥的時(shí)間優(yōu)化,在一定的B閥接料時(shí)間下,D閥的時(shí)間作為PDS系統的輸送介質(zhì),粉料的物料性質(zhì)是影響PDS出不會(huì )變化太大,PC罐的核料位低低報警出現,D閥延遲5-10秒料效率的關(guān)鍵因素。粉料的性質(zhì)取決于催化劑本身的性質(zhì)及反關(guān)閉。應器產(chǎn)品質(zhì)量控制。4、閥門(mén)壽命的影響及閥座材質(zhì)的選擇聚烯烴粉料形成的過(guò)程是烯烴物料在催化劑表面聚合反應由于PDS系統工藝技術(shù)的特點(diǎn),通常PDS閥門(mén)會(huì )面臨如下的過(guò)程,那么催化劑顆粒的形狀就決定了粉料顆粒的形狀,依聚的挑戰:1.極高的動(dòng)作頻率和循環(huán)次數。閥門(mén)由PDS控制系統控丙烯工藝為例,使用進(jìn)口催化劑時(shí)生產(chǎn)出來(lái)的均聚產(chǎn)品堆積密制每年動(dòng)作次數約50萬(wàn)次,頻繁的動(dòng)作對閥門(mén)及所有附件需要度在0.28-0.30g/ml,粉料為不規則顆粒狀。在相同的接料時(shí)間和極高的可靠性。2大量聚合產(chǎn)品顆粒,對閥門(mén)密封面的極度磨損循環(huán)時(shí)間內,隨著(zhù)粉料堆積密度的增大,PDS出料效率會(huì )增加。3.高壓差,對閥門(mén)的沖刷嚴重。4.閥門(mén)開(kāi)關(guān)時(shí)快速動(dòng)作。要求6"口目前,國產(chǎn)聚烯烴催化劑技術(shù)已經(jīng)相當成熟,其催化劑顆粒規則徑及以下的閥門(mén),開(kāi)關(guān)時(shí)間在1.5秒內,6″口徑以上的閥門(mén),開(kāi)關(guān)性要優(yōu)于進(jìn)口催化劑,如國內某些廠(chǎng)家生產(chǎn)的催化劑粒型較為時(shí)間在2.5秒內。這樣可以在排料時(shí)減少對流化床反應的影響。規整,所生產(chǎn)的產(chǎn)品粉料堆積密度可以達到0.34-0.38g/ml,PDS「1]針對閥門(mén)的這些特點(diǎn),PDS閥門(mén)極易出現故障,閥門(mén)的壽命嚴的出料效率可以提高5%左右。重影響PDS系統的效率和負荷。因此PDS系統對閥門(mén)的要求極3、PDS運行方式及閥門(mén)設定時(shí)間的優(yōu)化為嚴格。目前,世界上生產(chǎn)該種閥門(mén)的廠(chǎng)家有德國的 ARGUS公PDS系統的運行方式包括兩種,第一種運行方式為每套司、美國的 Neles- Jamesbury公司以及日本的KTM公司,其中德PDS獨立運行,也叫交替運行模式,即不投用兩套PDS系統之間國的 ARGUS公司和日本的KTM公司閥座采用軟閥座或金屬閥的交叉閥門(mén)(如上圖,PC罐交叉閥門(mén):W,PBT罐交叉閥門(mén):X),每座,美國的 Neles- Jamesbury公司的閥門(mén)均為金屬閥座。各公司套PDS通過(guò)自身配置的泄壓或升壓閥門(mén)(泄壓閥門(mén):L、M,升壓閥門(mén)閥座的形式如下閥門(mén):J、P閥組)來(lái)泄壓或升壓至聯(lián)鎖滿(mǎn)足壓力,該運行方式下閥門(mén) ARGUS公司KTM公司 Neles-Jamesbury公司PC罐和PBT罐均需要較長(cháng)的升壓或降壓時(shí)間,第二種運行方式Metalmetal為兩套PDS交叉運行,該運行方式下,需將交叉閥門(mén)W和Ⅹ投至“AUTO”模式下,兩套PDS的PC罐和PBT罐可以在運行過(guò)程MABCDEGMetalMetalMetal中互為升降壓,此種方式略微降低了PDS的運行效率,但可以大大降低反應器的氣體排出量。MetalMetalMetalPDS閥門(mén)的設定時(shí)間是PDS系統的關(guān)鍵參數,也是影響MetalMetalMetalMetalPDS出料效率的關(guān)鍵參數之一,需要設定時(shí)間的閥門(mén)包括:控制MetalPC罐接料時(shí)間的B閥,PC罐之間的氣相平衡閥W閥,PC出料Mel至PBT的閥門(mén)D閥,PBT罐之間的氣相平衡閥X閥,下表是某MetalMetalMet套年產(chǎn)30萬(wàn)噸聚丙烯裝置典型的閥門(mén)設定時(shí)間MetalMetal閥門(mén)用途典型的設定時(shí)間MetaMetalBPC罐接料反應器樹(shù)脂閥門(mén)MetalMetalWPC罐之間氣相平衡閥門(mén)通常情況下,使用PEEK或 lyton材料的軟閥座也是可以接DPC出料至PBT罐閥門(mén)37s受的,只是其使用壽命要小于金屬閥座閥門(mén)。金屬閥座的閥門(mén)壽XPBT罐之間氣相平衡閥門(mén)33s命一般在2-3年,軟閥座閥門(mén)的壽命一般不超過(guò)2年。無(wú)論何種典型的設定時(shí)間多數不適合實(shí)際生產(chǎn)裝置的要求,過(guò)于寬材質(zhì)的閥座,超過(guò)其使用壽命時(shí),一定要對閥門(mén)進(jìn)行檢修,來(lái)保松的時(shí)間設定可以滿(mǎn)足PDS系統的基本運轉,卻大大降低了證閥門(mén)的正常運行,保證PDS系統的效率和負荷穩定。PDS系統的效率和負荷。尤其是隨著(zhù)PDS系統的長(cháng)時(shí)間運行,閥5、PDS系統的改造及運行周期的優(yōu)化門(mén)內漏情況會(huì )逐步增加,PDS系統的效率和負荷很難滿(mǎn)足裝置PDS的運行周期包括PDS工作時(shí)間和等待時(shí)間,PDS系統正常負荷下的運行。在反應器工況或PDS系統工況發(fā)生變化時(shí),的等待時(shí)間是PDS系統作為疲勞容器的安全要求,如何有效的通常需對PDS系統的閥門(mén)設定時(shí)間進(jìn)行重新的優(yōu)化來(lái)保證PDS降低PDS的工作時(shí)間是提高PDS運行效率和負荷的關(guān)鍵點(diǎn),通系統的效率和負荷穩定過(guò)以下PDS系統的改造來(lái)有效的降低PDS工作時(shí)間,提高PDS1B閥的時(shí)間優(yōu)化,在PDS系統首次裝填時(shí),可以通過(guò)現場(chǎng)效率和負荷。敲擊的方式來(lái)判斷PC罐的裝填情況,通常PC罐的粉料要達到1.增大輸送材中國煤化工寸間。增加瞬時(shí)輸裝填體積的95%~100%為最佳送氣的流量至原CNMHG至下游設備的流2.W閥、Ⅹ閥的時(shí)間優(yōu)化,PC罐或PBT罐壓力平衡是優(yōu)化(下轉第63頁(yè))技術(shù)創(chuàng )新管理63(2)地層系數大熱采效果較好3、尿素助排輔助蒸汽吞吐試驗水平并的產(chǎn)淮量與地層系數的關(guān)系圖今年在MI20-6-P3井實(shí)施尿素助排實(shí)驗,從分析結果來(lái)看該井流動(dòng)系數低儲層物性相對較差導致該井油氣比和回采水率偏低產(chǎn)油量t四、存在問(wèn)題和下步工作方向00000200003004000060001、今年在加大沙四段開(kāi)發(fā)規模的基礎上,加大水平井的熱采開(kāi)發(fā),且大部分井采用熱采輔助工藝生產(chǎn),雖取得了一定效地層系數kh值大于17000×10-3μm2.m,產(chǎn)油超過(guò)380t,熱果,但選井受到制約。采效果較好下步建議:優(yōu)選熱采井,改善熱采效果,提高單井產(chǎn)能(3)熱采輔助工藝開(kāi)發(fā)取得成功2、隨著(zhù)吞吐輪次增加,地下存水率增加,注汽壓力下降,熱為配合沙四段二次調整,從200年起先后在面120區沙采排水期延長(cháng)。四段水平井中開(kāi)展以下4種熱采輔助工藝進(jìn)入高輪次吞吐階段后,地層壓力恢復需要時(shí)間變長(cháng)1、預充填≮環(huán)空逆向充填防砂工藝試驗下步建議:對多輪次熱采井適當延長(cháng)生產(chǎn)周期,可采用尿素針對面120區沙四段薄互層稠油油藏地層物性相對較差助排工藝,盡可能多的采出存水,減輕對下輪熱采的影響,逐輪的水平井,在防砂的同時(shí),為了提高單井產(chǎn)量,開(kāi)展了預充填+環(huán)遞增注汽量空逆向充填防砂工藝試驗。結果表明,該工藝改善熱采效果不明顯,分析原因認為五、結論四段原油粘度高、滲透率低、流動(dòng)性差,以改造儲層為目的的新的面120區沙四段隨著(zhù)多年的熱采開(kāi)發(fā),已取得一定經(jīng)驗和防砂方式無(wú)法有效提高單井產(chǎn)能改善熱采效果。方法,但熱采開(kāi)發(fā)仍存在一定的問(wèn)題:繼續進(jìn)行二次調整,建議2、開(kāi)展C02輔助蒸汽吞吐試驗主要采用水平井開(kāi)發(fā)并采用熱采工藝以提高開(kāi)發(fā)效果,同時(shí)改由于今年CO2輔助蒸汽吞吐工藝選井均處于儲層較差井善沙四段開(kāi)發(fā)現狀。在以后的熱采開(kāi)發(fā)過(guò)程中,加強效果分析的區,增油總量較小,但從目前生產(chǎn)情況來(lái)看,該工藝可有效改善同時(shí),注重地面管理以更大地提高熱采效果。熱采效果。下一步可擴大選井范圍,繼續開(kāi)展試驗(上接第61頁(yè))量,減少輸送時(shí)間。國產(chǎn)化的種類(lèi)也多種多樣,且需要頻繁切換生產(chǎn)多種牌號的聚2.減少輸送管線(xiàn)的彎頭數量,加快粉料輸送。三個(gè)彎頭足夠烯烴產(chǎn)品來(lái)及時(shí)適應市場(chǎng)的需求,這些都要求裝置穩定高負荷滿(mǎn)足粉料輸送線(xiàn)的布置,一個(gè)彎頭布置在PBT罐下方,一個(gè)彎頭運行才能多創(chuàng )效益,PDS系統作為反應器的“后路”,其效率和負連接輸送管線(xiàn)至產(chǎn)品接受倉框架,一個(gè)彎頭進(jìn)入產(chǎn)品接受倉荷尤為關(guān)鍵。3.取消 PC/PBT交叉閥管線(xiàn)的限流孔板,可控的打開(kāi)交叉閥通過(guò)合理的調控反應器的參數,減少對PDS系統的影響;改門(mén)(W、X),減少交叉升降壓時(shí)間。將交叉管線(xiàn)的限流孔板取消,進(jìn)催化劑的性質(zhì),生產(chǎn)出優(yōu)良性質(zhì)的粉料;選擇合理的PDS運行設定在進(jìn)行交叉升降壓操作時(shí),交叉閥W、X初始開(kāi)度15~20%,方式,根據生產(chǎn)工況及時(shí)的優(yōu)化PDS閥門(mén)時(shí)間;選擇長(cháng)壽命的并維持幾秒鐘的時(shí)間,之后以一定的斜率全開(kāi)至100%。預計 PC PDS閥門(mén),并制定合理的維護和檢修措施來(lái)延長(cháng)閥門(mén)的壽命;對罐壓力平衡時(shí),W閥的設定時(shí)間可以降至15秒左右,PBT罐壓PDS系統進(jìn)行適當的改造,減少PDS的運行周期,有效的提高催力平衡時(shí),X的設定時(shí)間可以降至10秒左右化劑的效率和負荷。通過(guò)這些優(yōu)化和改造,可以將裝置PDS系統通常經(jīng)過(guò)上述的改造與優(yōu)化,PDS的運行周期可以減少30~的效率和負荷提高至130%,來(lái)確保裝置的穩定高負荷運行40秒,PDS的效率和負荷可以提高20%左右。參考文獻四、結論1]陳星賞.聚烯烴裝置產(chǎn)品排料閩的特性及長(cháng)周期運行的對策小科技與企業(yè)2011,(7)。隨著(zhù)煤化工行業(yè)和催化劑技術(shù)的發(fā)展,聚烯烴市場(chǎng)的競爭作者簡(jiǎn)介:蔣志魁(1987--),男,漢族,本科,助理工程師,從愈來(lái)愈劇烈,裝置的生產(chǎn)負荷也隨之而擴大,從原來(lái)的不足10事聚丙烯裝置、MTBE/丁烯-1裝置及2-PH裝置生產(chǎn)管理工作。萬(wàn)噸/年,到現在國內單套最大負荷裝置已達45萬(wàn)噸/年,催化劑中國煤化工CNMHG