聚乙烯裝置的節能設計

煉油與化工REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY第18卷聚乙烯裝置的節能設計王懷薦(大慶石化工程有限公司,黑龍匯大慶163714)摘要:文中闡述了幾種氣相法生產(chǎn)聚乙烯裝置的技術(shù)指標、公用工程消耗和綜合能耗;針對目前技術(shù)較為先進(jìn)的聚乙烯生產(chǎn)技術(shù),說(shuō)明了在設計該裝置時(shí)采用的節能設計,對今后的聚乙烯裝置的節能設計具有-定的參考和借鑒作用。關(guān)鍵詞:氣相法;聚乙烯裝置;節能設計中圖分類(lèi)號:TQ325.1文獻標識碼:B文章編號:1671- 4962007)03- 00066 -03固定資產(chǎn)投資T程項目的設計和建設,應當慮技術(shù)的先進(jìn)性和投資因素，還有一項重要指標遵守合理用能標準和節能設計規范。制定有關(guān)節就是公用T程消耗。幾種氣相法聚乙烯工藝技術(shù)能的標準應當做到技術(shù).上先進(jìn),經(jīng)濟上合理,并不對比見(jiàn)表1。斷加以完善和改進(jìn)。制定單位產(chǎn)品能耗限額應當表1幾種氣相法聚乙烯工藝技術(shù)對比科學(xué)、合理。用能單位應當按照合理用能的原則,比較內容A技術(shù).B技術(shù)C技術(shù).加強節能管理，制定并組織實(shí)施本單位的節能技冷卻水/t130140150術(shù)措施,降低能耗。采用先進(jìn)的節能工藝、技術(shù)、設蒸汽/t .0.0650.10.205備和材料。電/kWh37520420能耗/MJ602271097778衡量石油化工裝置的先進(jìn)性，除了考慮裝置總單體單耗/t1.0151.0191.020投資、環(huán)境保護等因素外，還需要考慮另外- -種重總操作成本元4 4904 539要因素,即裝置的燃料和動(dòng)力綜合能耗。操作成本/(萬(wàn)元'a")107 760108 936112 4641聚乙烯裝置技術(shù)及綜合能耗由表1可以看出,A技術(shù)的工藝技術(shù)操作費1.1聚乙烯裝置技術(shù)用低,能耗、物耗在同類(lèi)技術(shù)中是最低的。該技術(shù)目前生產(chǎn)全密度聚乙烯的工藝技術(shù)有氣相工藝首先是安全、健康環(huán)保,消費者安全(產(chǎn)品無(wú)法、漿液法和溶液法。各種工藝技術(shù)都有其不同的污染),裝置可靠,生產(chǎn)費用最低,同時(shí)對原料的要優(yōu)缺點(diǎn),都有好的產(chǎn)品,成熟的工藝路線(xiàn)。雖然溶求低。液法產(chǎn)品質(zhì)量好,但投資高,消耗高。綜合分析投1.2工藝流程簡(jiǎn)述資消耗產(chǎn)品范圍、生產(chǎn)成本等因素,氣相法略好氣相法聚乙烯裝置以乙烯為主要原料,丁于漿液法。烯或己烯為共聚單體，采用流化床聚合工藝,生在具體選擇聚乙烯工藝技術(shù)路線(xiàn)"時(shí),除了考產(chǎn)線(xiàn)性低密度和部分中、高密度聚乙烯顆粒樹(shù)鉻);(2)使用專(zhuān)用的乙醇燃料發(fā)動(dòng)機潤滑油(堿度參考文獻:較高,可中和乙醇燃料燃燒產(chǎn)生的乙酸)。[1].王春杰,崔半,王球,等我國推廣車(chē)用乙醇汽油過(guò)程中面臨的問(wèn)題及應對措施[].石油與天然氣化工,2004,3:13-15.3結束語(yǔ)車(chē)用乙醇汽油在實(shí)際使用過(guò)程中能顯著(zhù)降[2] H興才,李德鋼.楊劍光，等柴油機燃用乙醇柴油燃料的燃燒與排放特性[J汽車(chē)L程,2004,2:25-28.低汽車(chē)尾氣中H、C和C0的排放量,有利于改善中國煤化工的問(wèn)題及建議[J]煉油環(huán)境推廣使用車(chē)用乙醇汽油是國家的一項戰略YHCNMHG性舉措,對緩解我國石油資源短缺、減少對進(jìn)口石油的依賴(lài)性、改善大氣環(huán)境、促進(jìn)農業(yè)生產(chǎn)和收稿日期:2007-05-09作者簡(jiǎn)介:李永平，男,北京交通大學(xué)機械與電子控制.上程學(xué)院在消費的良性循環(huán)及可持續發(fā)展,具有積極意義。校學(xué)生,兒發(fā)表多篇論文。2007年第3期王懷薦聚乙烯裴置的節能設計7脂。生產(chǎn)產(chǎn)品密度為0.915-0.965 g/em' ,熔融指數石油化T裝置機泵電耗占裝置總電耗的比例為0.05~155 g/10min。 該工藝過(guò)程較簡(jiǎn)單,流程較較大,由于電屬于高質(zhì)最能源,裝置中節約電能有短，聚合反應本身是壓力自限性的，沒(méi)有超壓危顯著(zhù)的節能效益。險。設備臺數較其他聚乙烯T藝少,材質(zhì)要求不石油化工裝置由于生產(chǎn)方案、原料產(chǎn)品運輸、高。操作條件比較緩和,無(wú)高溫,壓力低。自動(dòng)化市場(chǎng)情況等原因 ,常常處于低負荷運行,加之裝置水平高,安全連鎖比較齊全,并用計算機控制。產(chǎn)在設計過(guò)程中考慮安全裕量和裝置擴建發(fā)展的設品用途廣泛。三廢少,對環(huán)境影響小,很容易滿(mǎn)足想,使得許多機泵處于低負荷運行。此外,一些機環(huán)保要求。泵受裝置加工方案、氣候、季節等因素的影響，負T藝主要內原料的精制.氣相流化床反應、樹(shù)荷率波動(dòng)較大，通常的做法是在低負荷下采用調脂脫氣、排放氣回收、添加劑添加、造粒、樹(shù)脂處節閥節流控制,造成大量的能量損失，為改變這一理、產(chǎn)品包裝和貯存等部分組成。采用單反應器氣狀況,應用機泵的轉數變化調節流量，避免機泵的相流化床工藝生產(chǎn)，使用Ziegler-Nata催化劑。原節流損失。料中所含的水、氧氣、-氧化碳.二氧化碳對催化聚乙烯裝置設計中采用變頻電機以節約利用劑有毒化作用,所以反應物料乙烯共聚單體、異電能。 裝置中計量泵全部設計采用變頻電機調節戊烷、氮氣根據進(jìn)料質(zhì)量情況進(jìn)行精制除去上述流量;添加劑系統加料器全部設計采用變頻電機雜質(zhì)。乙烯共聚單體(丁烯-1和已烯- 1 )在流化床調節流量;旋轉閥、旋轉加料器全部設計采用變頻反應器進(jìn)行聚合,生成粒狀聚合物,載體型鈦或鉻電機根據流量調整轉數;造粒系統熔融泵、切粒機催化劑不斷地加到反應器中,產(chǎn)品粉料通過(guò)排料設計采用變頻電機。系統不斷地撤出,樹(shù)脂經(jīng)過(guò)脫氣、添加劑添加后就(2)采用設備的節能設計可進(jìn)行造粒。循環(huán)氣壓縮機為裝置關(guān)鍵設備,是除造粒擠反應回路由-一個(gè)流化床反應器,-個(gè)循環(huán)氣出機外裝 置的最大用電用戶(hù)。在設備選型時(shí),注意壓縮機和一個(gè)循環(huán)氣冷卻器組成。反應器是一個(gè)要 求制造商采用高效率的壓縮機結構，設計點(diǎn)多連續返混的反應器。流化床含有痕量催化劑和粒變效率不得低于82 %，并在其它各種L況下都應狀聚乙烯樹(shù)脂。反應器中樹(shù)脂總量介于2~3倍的保持高的效率。每h產(chǎn)率之間。循環(huán)氣壓縮機使反應氣通過(guò)床層調溫水換熱器采用板式換熱器，提高換熱溫循環(huán)以提供良好返混所需要的攪拌作用，將原料差,降低循環(huán)水用量。對于水一水換熱,板式換熱帶至反應區并帶走反應熱。床層中沒(méi)有大的溫度器應該是效率最高的大型換熱設備?；驖舛忍荻?。反應熱由一個(gè)外部的管殼式氣- -水對高速泵、離心泵、屏蔽泵等離心式泵,在設換熱器從反應循環(huán)氣中帶走。備選型時(shí),要求性能曲線(xiàn)盡量平,不能出現陡峰。產(chǎn)品性質(zhì)通過(guò)調整反應條件來(lái)控制。熔融指要求采用效率高、能力合適的泵,并在較寬的流量數和密度通過(guò)分別調整循環(huán)氣中氫氣和乙烯的比區間內都保持較高的效率,以節省電力消耗。以及共聚單體和乙烯的比來(lái)控制。調整進(jìn)料速率共聚單體脫氣塔采用散堆填料，降低全塔壓控制氣體組成。系統壓力通過(guò)調整乙烯進(jìn)料速率降,降低塔底溫度,節省重沸器蒸汽耗量和冷凝器來(lái)保持恒定。溫度溫和，可通過(guò)調整循環(huán)氣返回循環(huán)水耗量。反應器的溫度將其控制在恒定值。通過(guò)使用不同裝置各部位再生時(shí)需要的再生氬氣流量差別的催化劑使分子量分布從寬到窄之間改變。產(chǎn)率很大,大的需要5400kgh,小的只需要400kg/h。高度靈活，可通過(guò)調整催化劑進(jìn)料速率調整。操為適 應此不同T況,氮氣加熱器氮氣出U相應設作下限只受造粒的限制。樹(shù)脂性質(zhì)不隨產(chǎn)率而改置兩調節閥,分別適應大、小兩種1況,同時(shí)要求變。氮中國煤化工也要適應此2種T.2聚乙烯裝置設計中采用的節能設計況CNMHG2.1設計過(guò)程中考慮的節能設計在造粒系統選型設計中,混煉機在正常生產(chǎn)(1)采用機泵調速技術(shù)過(guò)程中功率消耗比較高,能耗將近10 MW ,但混煉煉油與化T.RFFINING ANI) CHEMICAL INDUSTRY第18卷機的生產(chǎn)能力要求是從50%到110%，對于低生的平均溫度低于27 C時(shí)，其導熱系數不應大于產(chǎn)能力的情況,由于電機功率比較大,做變頻很困0.064 W/m.C。難,但在設計中對電機要求采用雙速電機,因此在(4)工藝流程的節能設計生產(chǎn)能力低時(shí)采用低速，這樣在能耗中就達到了原料乙烯在進(jìn)脫CO床之前,與乙烯脫氧床出節約能源的目的。來(lái)的熱乙烯換熱，充分利用乙烯脫氧反應的反應造粒系統中另外- -臺關(guān)鍵設備熔融泵，出口熱預熱乙烯后進(jìn)脫CO床，節省了蒸汽耗量。壓力大,能耗也比較大,電機為1 200 kW,齒輪泵總體布置順流程物料方向，減少物料輸送行適應的能力范圍比較大,同樣考慮節約能耗,采用程，降低動(dòng)力消耗。脫氣倉直接布置在造粒機上了變頻電機以使在不同能力下耗能最低。造粒系方,利用反應系統自身壓力將粉料輸送到脫氣倉,統所選設備為日本神戶(hù)制鋼的設備，該設備簡(jiǎn)體不需要風(fēng)送系統。帶有夾套,用于筒體的加熱,但該設備的設計中的下料系統輸送氣采用回收系統壓縮尾氣，只優(yōu)點(diǎn)是筒體的加熱僅在設備開(kāi)車(chē)時(shí)需要加熱,正在回收系統故障時(shí)采用氮氣作為輸送氣，節省廠(chǎng)常生產(chǎn)中不再需要對簡(jiǎn)體的加熱，這樣也節約了氮氣消耗。能耗。2.2操作過(guò)程中考慮的節能設計氣力輸送系統中的B和C線(xiàn)的輸送能力比較為保證流化床操作和取反應熱，循環(huán)氣流量大，在對于提供壓縮氣源的機械選擇中既可以選必須保證充足、穩定。對于不同密度、不同共聚單擇羅茨風(fēng)機也可以選擇螺桿壓縮機，但采用不同體的各牌號產(chǎn)品來(lái)講,由于反應熱、形成粉料粒子的類(lèi)型的設備其能耗是不樣的，采用羅茨風(fēng)機的直徑分布、床層高度凝液含量的不同,最適宜只能選擇2開(kāi)1備(每臺風(fēng)機提供1/2的風(fēng)量)的的循環(huán)氣流量對不同牌號來(lái)講也有所不同,因此,配置,而螺桿壓縮機采用1開(kāi)1備(每臺風(fēng)機提供選擇正確的流量對聚合的穩定及能量的消耗都是全部風(fēng)量)即可,一臺螺桿壓縮機的能耗要比2臺有益的。風(fēng)機的能耗低。生產(chǎn)過(guò)程中應隨時(shí)注意反應溫度、壓力、靜(3)選用優(yōu)質(zhì)的絕熱材料,降低熱、冷損失電、催化劑進(jìn)料、單體進(jìn)料等各種聚合反應的影聚乙烯裝置中的下列設備和管道應進(jìn)行隔熱響參數的變化，減少不合格料的數量，從而減少保溫,以避免熱量損失。不合格料反摻的幾率，降低反摻風(fēng)送系統的電力設備和管道的外表面溫度在50C以上:時(shí),除消耗。工藝有散熱要求者外,均應設置隔熱保溫層;工藝3結束語(yǔ)生產(chǎn)過(guò)程安求隔熱的設備和管道(含管件、閥門(mén)采用先進(jìn)的氣相法聚乙烯生產(chǎn)技術(shù)設計的聚等);為減少設備和管道的熱量損失;聚乙烯裝置乙烯裝置在綜合能耗方面領(lǐng)先于其它技術(shù)。聚乙中的設備和管道應進(jìn)行隔熱保冷，以避免冷量損烯裝置設計過(guò)程中,采用機泵調速技術(shù)、選用設備采用節能設計、選用優(yōu)質(zhì)的絕熱材料和工藝流程為減少設備和管道的冷量損失;操作溫度在優(yōu)化節能設計對聚乙烯裝置的節能起到相當重要10 C及其以下的設備和管道,除了希望有熱增益的作用。采用節能設計的聚乙烯裝置產(chǎn)品具有較的地方。強的競爭力。聚乙烯裝置中的設備和管道隔熱材料及其制參考文獻:品的性能，應符合下列要求。1陳安民石泊化T過(guò)程節能方法和技術(shù)[M.北京:中國石化出版社t, 1995:36- 39.隔熱性能良好，具有隨溫度變化的導熱系數[2]潘杰機泵變速節能方法探討[J]煉油設計.200S,7:1-19.方程式或圖表,對于松散或可壓縮的隔熱材料,應中國煤化工U煉油設計,203.:選擇能提供在使用密度下的導熱系數方程式或圖表的產(chǎn)品。THCNMHG收稿日期:2007-05-15在實(shí)際運行中，隔熱材料的平均溫度低于作者簡(jiǎn)介:王懷薦.男,工程師，1997年畢業(yè)于石油大學(xué)(華東)化350 C時(shí),導熱系數不大于0.12 W/m. C,保冷材料學(xué)工程專(zhuān)業(yè),現從事化工工藝設計工作。