一、裝置簡介
(一)裝置發(fā)展及類型
1．裝置發(fā)展
低壓裝置始于20世紀(jì)50年代中期，Ziegler、Natta等人發(fā)現(xiàn)了金屬有機(jī)絡(luò)合引發(fā)體系，在較低的壓力和溫度下，制得了高密度聚乙烯(1953—1955)。低級烯烴得到了利用，在高分子合成方面進(jìn)入了新的領(lǐng)域。
自我國1979年引進(jìn)三井油化的CX(淤漿法)工藝以來，國內(nèi)(揚(yáng)子、大慶、蘭州、燕化)共計(jì)四套采用三井技術(shù)生產(chǎn)高密度聚乙烯裝置。三井油化的CX工藝是淤漿聚合生產(chǎn)HDPE樹脂的著名工藝，工藝成熟，與氣相法生產(chǎn)的IIDPE、高壓法生產(chǎn)的LDPE并駕齊驅(qū)。產(chǎn)品覆蓋面廣，同一種催化劑體系，通過改變產(chǎn)品的相對分子質(zhì)量、相對分子質(zhì)量分布、密度，可以生產(chǎn)出薄膜、吹塑、注塑、窄帶、單絲、管材等一系列產(chǎn)品。
2．裝置的主要類型
低壓聚乙烯裝置采用兩條生產(chǎn)線，裝置的核心部分為四臺(tái)聚合釜，四臺(tái)聚合釜可以串聯(lián)也可以并聯(lián)生產(chǎn)。
(二)裝置單元組成與工藝流程
1．組成單元
本裝置按工藝流程可分為以下七個(gè)部分：
(1)催化劑配制進(jìn)料系統(tǒng)；(2)聚合系統(tǒng)；(3)分離干燥系統(tǒng)；(4)混煉造粒系統(tǒng)；(5)溶劑回收系統(tǒng)；(6)低聚物處理系統(tǒng)；(7)公用工程。
2．各單元作用及流程介紹
低壓聚乙烯裝置工藝流程見圖5—1。
(1)催化劑配置進(jìn)料系統(tǒng)
BCH(國內(nèi)生產(chǎn)的四氯化鈦催化劑)主催化劑通過罐車運(yùn)至車間，通過氮?dú)饧訅褐罛CH儲(chǔ)罐中。每次配置由儲(chǔ)罐頂部加氮?dú)鈮褐劣?jì)量罐，再進(jìn)入稀釋罐頂部加溶劑HX進(jìn)行稀釋。攪拌均勻后，通過進(jìn)料泵加入聚合釜。
AT(三乙基鋁)助催化劑由AT儲(chǔ)罐壓至計(jì)量罐，通過計(jì)量壓至稀釋罐中，攪拌均勻后，通過進(jìn)料泵加入聚合釜。
(2)聚合系統(tǒng)
由界區(qū)引入的1.8MPa氣態(tài)乙烯通過減壓至1．2MPa，通過乙烯預(yù)熱器，由中壓蒸氣加熱至40℃，然后在乙烯流量控制閥按規(guī)定流量加入烴蒸氣循環(huán)管線后進(jìn)入聚合釜。由界區(qū)引入的2．8MPa氫氣經(jīng)減壓至1。2MPa，加入烴蒸氣循環(huán)管線后進(jìn)入聚合釜。由界區(qū)引入的1．8MPa液態(tài)丙烯進(jìn)入丙烯蒸發(fā)器，被低壓蒸汽加熱氣化，壓力控制在1．4MPa，氣化丙烯按規(guī)定比例加入烴蒸氣循環(huán)管線后進(jìn)入聚合釜，串聯(lián)牌號產(chǎn)品需用丁烯—1進(jìn)行調(diào)節(jié)密度時(shí)，就將液態(tài)丁烯—1分批引入丁烯—1儲(chǔ)罐中，通過輸送泵送至蒸發(fā)器，被低壓蒸汽氣化，壓力控制在1．2MPa，按規(guī)定比例加入烴蒸汽循環(huán)管線后進(jìn)入聚合釜。
乙烯、丙烯或丁烯—1、氫氣，先與循環(huán)烴蒸氣混合，通過8根進(jìn)料管進(jìn)入聚合釜底部，由攪拌器充分?jǐn)嚢瑁ㄟ^催化劑作用在己烷溶劑中進(jìn)行聚合反應(yīng)，生成具有規(guī)定濃度的漿液。聚合反應(yīng)為放熱反應(yīng)，聚合反應(yīng)生成的熱量約80％由己烷蒸發(fā)潛熱除去，其余熱量通過聚合釜夾套的冷卻水帶走。聚合溫度通過控制循環(huán)氣流量而控制在規(guī)定值。未反應(yīng)的夾帶有大量己烷的循環(huán)氣被送至釜頂冷凝器，將己烷冷凝下來后流人己烷接受罐，通過己烷凝液輸送泵返回聚合釜，其中部分沖洗氣相出口管線，部分沖洗聚合釜分液盤，余下部分用來控制液位。循環(huán)氣由循環(huán)氣鼓風(fēng)機(jī)返回聚合釜。聚合釜漿液溢流進(jìn)入漿液稀釋罐，在此被分成液相和氣相，氣相通過平衡管返回聚合釜，液相被送人閃蒸罐，經(jīng)減壓閃蒸，閃蒸氣經(jīng)換熱器冷卻，被冷凝下的己烷回到閃蒸罐。未冷凝氣體由閃蒸氣壓縮機(jī)升壓至1．2MPa，經(jīng)冷凝，液體進(jìn)人集液罐，分離出的己烷送入母液罐，未冷凝氣體返回乙烯裝置進(jìn)行回收。進(jìn)行串聯(lián)牌號生產(chǎn)時(shí)，第一閃蒸罐中的漿液通過泵送至第二聚合釜。當(dāng)在并聯(lián)操作時(shí)，兩個(gè)釜的漿液都進(jìn)入第二閃蒸罐，第二閃蒸罐中的漿液由泵經(jīng)控制后送人離心機(jī)進(jìn)行分離處理。
(3)分離干燥系統(tǒng)
從聚合過來含有濃度30％漿液連續(xù)進(jìn)入臥式沉降離心機(jī)，進(jìn)料由調(diào)節(jié)閥控制，既能保證液位的平穩(wěn)又能夠保證離心機(jī)電流、扭矩不會(huì)超高。離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓為圓錐形，漿液由進(jìn)料管引入內(nèi)轉(zhuǎn)鼓中間錐體部分，在內(nèi)轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心作用，通過錐體的8個(gè)孔，甩人外轉(zhuǎn)鼓并隨之旋轉(zhuǎn)。內(nèi)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速1432r／rain，外轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速1450r／rain。內(nèi)外轉(zhuǎn)鼓在行星擺線齒輪差速器的作用下產(chǎn)生18r／min的差速，相當(dāng)于18r／rain的螺旋進(jìn)料器。濕餅從固相口卸出，濕餅的濕含量為30％(質(zhì)量)，母液從溢流口溢出，其固含量小于0．2％(質(zhì)量)，溢流口的高度根據(jù)牌號的不同和固含量的分析結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。濕餅經(jīng)螺旋加料器送到干燥機(jī)，母液流至母液罐，經(jīng)母液輸送泵加壓后，70％返回聚合釜，30％送至己烷回收單元。
經(jīng)離心機(jī)分離出的濕餅送人干燥機(jī)進(jìn)行干燥處理，用低壓蒸汽進(jìn)行加熱，使干燥機(jī)出口聚合物的溫度保持在98—102℃，以保證粉末中揮發(fā)物含量小于0．3％(質(zhì)量)，干燥出的己烷隨干燥循環(huán)氣與物料逆向接觸，從進(jìn)料側(cè)帶走。聚乙烯粉末停留約30rain離開干燥機(jī)。來自干燥機(jī)中含有少量細(xì)小聚乙烯粉末的混合氣體，進(jìn)入干燥器洗滌，內(nèi)有三層塔板，用以去除氣體中的聚乙烯粉末。被收集來的聚乙烯粉末和冷凝下來的己烷通過泵回收到第二閃蒸罐。氣體經(jīng)干燥冷凝器冷卻后，由干燥氣風(fēng)機(jī)加壓，一部分氣體經(jīng)冷卻器冷卻和干燥氣體除沫分離器除沫后，由干燥氣體加熱器加熱后進(jìn)人干燥機(jī)，另一部分氣體進(jìn)入壓縮機(jī)吸人罐，經(jīng)壓縮機(jī)加壓至0．3MPa后供給干燥機(jī)的填料函進(jìn)行吹掃。
(4)造粒系統(tǒng)
來自干燥機(jī)的聚乙烯粉末，經(jīng)旋轉(zhuǎn)閥，由風(fēng)機(jī)送到旋風(fēng)分離器分離，粉末進(jìn)入料倉。料倉中的粉末經(jīng)閘閥、旋轉(zhuǎn)閥進(jìn)入計(jì)量稱計(jì)量后進(jìn)人單螺旋輸送器。液體穩(wěn)定劑加入液體穩(wěn)劇劑儲(chǔ)罐中，利用自身重力流人儲(chǔ)罐，利用輸送泵加入到螺旋輸送器。固體穩(wěn)定劑按比例加入到混合器，混合均勻后送到儲(chǔ)罐中，然后經(jīng)旋轉(zhuǎn)閥進(jìn)入計(jì)量稱計(jì)量加入螺旋輸送器。由一區(qū)來的凝液加至水穩(wěn)定劑罐，由泵按配比加人到螺旋輸送器。粉末在螺旋輸送器與各種穩(wěn)定劑混合，進(jìn)入混煉機(jī)料斗，在混煉機(jī)加熱混煉均勻后由齒輪泵送至換網(wǎng)器過濾，經(jīng)模板擠出即被高速旋轉(zhuǎn)的切刀切成直徑3mm的顆粒，由顆粒水泵將顆粒送至塊料分離器分離大塊料，合格后顆粒進(jìn)入干燥器進(jìn)行干燥，干燥后進(jìn)人顆粒振動(dòng)篩除去不合格顆粒，合格顆粒進(jìn)入料斗，再經(jīng)旋轉(zhuǎn)閥，由顆粒輸送風(fēng)機(jī)送至料倉，合格品經(jīng)摻合15min，由顆粒輸送風(fēng)機(jī)送至刨裝料斗進(jìn)行包裝。
(5)回收系統(tǒng)
來自母液罐的母液，視生產(chǎn)需要，分別切至己烷汽提塔或粗己烷罐。母液罐(粗己烷罐)中母液由泵送至預(yù)熱器，預(yù)熱后進(jìn)人己烷汽提塔進(jìn)行蒸餾分離。汽提塔再沸器的中壓蒸汽流量控制調(diào)節(jié)。當(dāng)釜液位濃度偏高，黏度過大，傳熱差時(shí)，啟動(dòng)泵強(qiáng)制再沸器物料流動(dòng)。塔田力由氣相出料控制閥來控制，壓力為0．3MPa，在第一塊塔板上引入高壓己烷進(jìn)行沖洗，以防氣相夾帶低聚物和粉末，通過差壓報(bào)警，檢查塔板的工作狀態(tài)，以防堵塔。塔頂部的己烷蒸氣經(jīng)塔頂冷凝器冷卻，依靠重力流人接受槽中，接受槽內(nèi)裝有擋板以增強(qiáng)己烷和水的分離作用，使己烷和水分層，水的排除由調(diào)節(jié)閥控制。己烷層的液位通過脫水塔的進(jìn)料閥控制。接受槽中含有水的己烷由泵送至脫水塔的第一塊塔板，低壓蒸汽通過調(diào)節(jié)閥通人再沸器，塔中物料30％在此氣化。塔頂出來的薊烷蒸氣液進(jìn)行冷凝。塔底由泵送至冷卻器進(jìn)行冷凝，冷凝后送至精己烷罐。精己烷罐中的己烷由泵加壓后到干燥器進(jìn)行干燥，干燥后進(jìn)過濾器至用戶。
(6)低聚物系統(tǒng)
經(jīng)過塔處理后殘存與塔底的低聚物由泵加壓至2．8MPa，進(jìn)入閃蒸預(yù)熱器加熱。低聚物溶液從閃蒸罐頂部進(jìn)入，進(jìn)行減壓閃蒸。閃蒸氣返回塔，閃蒸罐內(nèi)有高壓蒸氣盤管進(jìn)行加熱。低聚物靠自身壓力進(jìn)入去活器，去活后用泵送往低聚物儲(chǔ)罐。
(7)公用工程系統(tǒng)
①密封油系統(tǒng)
密封油系統(tǒng)分為高壓密封油和低壓密封油。是供給聚合釜攪拌、稀釋罐攪拌、閃蒸罐攪拌、羅茨風(fēng)機(jī)密封。壓力靠氮?dú)膺M(jìn)行調(diào)節(jié)。
②冷凍系統(tǒng)
本系統(tǒng)由冷凍機(jī)、鹽水罐、泵組成。在鹽水罐中配制含乙二醇36％的鹽水，由鹽水泵經(jīng)冷凍機(jī)組的冷卻器進(jìn)行冷卻至—1O℃，然后供給各鹽水冷卻器，回收己烷，鹽水升溫至O℃后返回鹽水罐。
③儀表風(fēng)系統(tǒng)
儀表風(fēng)壓縮機(jī)將界區(qū)來的儀表風(fēng)壓縮至1．9MPa，并儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐中作為應(yīng)急用儀表風(fēng)。
④分子篩再生系統(tǒng)
己烷干燥器中的分子篩到一定的周期就要進(jìn)行再生，再生采用氮?dú)猓醚h(huán)風(fēng)機(jī)保持壓力0．1MPa，并進(jìn)行加熱至200℃，送人分子篩干燥器進(jìn)行分子篩再生。冷卻后經(jīng)風(fēng)機(jī)進(jìn)行⑤蒸汽和冷凝液回收系統(tǒng)
本裝置有高壓蒸汽、中壓蒸汽、低壓蒸汽三種。本系統(tǒng)低壓蒸汽由高壓蒸汽凝液和低壓蒸汽凝液減壓產(chǎn)生。
⑥火炬系統(tǒng)
本裝置所有工藝設(shè)備上的安全閥緊急排放和緊急泄壓排放的不凝氣體都排人火炬系統(tǒng)。
