UNIPOL 聚烯烃 PDS 系统的运行优化及改造

60化工管理2013年第6期UNIPOL聚烯烃PDS系统的运行优化及改造蒋志魁(中国神华煤制油化工有限公司包头煤化工分公司内蒙古 包头014010)摘要:UNIPOL聚烯烃装置的产品出料系统(PDS)是制约其装置高负荷运行的关键因素之一,本文介绍了影响聚烯烃产品出料系统(PDS)运行效率和负荷的关键因素,并对这些影响因素进行深入分析讨论,在降低设备投资的情况,最大化提高装置PDS系统的运行效率和负荷。关键词:聚烯烃出料系统PDS1、反应器的冷凝量影响及优化一、概述.高负荷运行下的聚烯烃反应器通常在冷凝态下运行，即随UNPOL聚乙烯工艺在国内气相法聚乙烯工艺中占据主导着反应器的运行负荷升高，进人反应器底部的循环气温度会越地位，目前,国内许多聚烯烃厂家也在逐渐采用UNIPOL聚丙烯来越低，某--程度下，循环气温度会低于循环气本身的露点温工艺,该类型工艺技术具有转动设备少、流程短、投资少、易操作度,从而使进人反应器的循环气内产生小液滴,反应器的负荷越和产率高等特点，具有很高的市场竞争优势，国内投产的高 ,循环气内产生的冷凝液体越多。在满负荷运行情况下,冷凝UNIPOL聚乙烯和UNIPOL聚丙烯的市场占有份额逐年提高。市量一般维持在8%~10%,冷凝量超过10%以上是,反应器就进入场的竞争也必将随着裝置的增多而愈加的剧烈，对于已经投产了深度冷凝状态,在深冷状态时,反应器的出料同时会带入部分的装置来说，在装置现有设备基础上提高装置的运行负荷是提液相进人到 PDS系统中。c随着PDS系统压力的逐步降低,气体高裝置竞争力的最为有效的手段,通常对于聚烯烃装置来说,聚也 会随之气化，导致PDS系统压力升高,从而使得PDS交叉泄烯烃流化床反应器的负荷可以提高至110%~115%,例如一-套生压的时间增加,甚至会导致PDS超压停运。PDS的运行效率就会产负荷37.5t/h的聚烯烃装置,其负荷可以提高至42th-44t/h,造下降,影响其出料负荷。反应器的冷凝量不是一个直接可以控制粒工段挤压机的负荷一般也在聚合工段负荷的120%左右(45u/的 参数,通常的影响因素有反应器负荷、反应温度.循环气量、反h- 481/h),那么产品出料系统的效率和负荷变成了制约装置负荷应器 人口温度、循环气组成、组分的热焓等。冷凝百分含量的技提高的关键因素。术如下:随着反应器负荷的提高,冷凝量会随之升高,-般调整冷凝量的最简单方法是略微提高床层温度来保证冷凝量维持在二、UNIPOL聚烯烃PDS系统简介聚烯烃装置是以流化床反应器为核心的气固相聚合技术。在流化床反应器中,循环气压缩机提供气体循环的动力,所有原料以气体(或液滴状)形式与处于流化床中分散的固相状态的催HEN2化剂相接触,按照聚合反应机理,在催化剂表面形成聚烯烃长链分子。循环的气体带走反应床层的热量,并最终通过循环回路上⊥甲日L搬台的换热器带走反应热量。反应器内的树脂数量通过床层重量和.料位控制PDS系统间歇出料来维持,从而维持床层重量稳定,负Ba-荷稳定。通常每个反应器对应2套PDS系统,对于低堆积密度或单线能力较大的反应器，也可增加PDS系统的套数。每套PDS包括1个产品罐(PC),1个产品吹出罐(PBT),12个自动控制阀WPL和2个共用交叉阀。如下图所示,其流程为反应器内密相输送树7-0D脂从反应器底部在压差的作用下排到产品室(PC),气体返回进人反应器树脂床层的顶部。相同的,PC罐在压差的作用下降粉料树脂输送至PBT罐,PBT罐再输送至产品受槽或其它系统,单套运行时,PC和PBT罐中的气体排放至产品受槽，两套PDS交叉运行时,PC和PBT气体先通过“W"和“X”交叉阀门互为升降压,少量的气体排放至接收仓。两套PDS交叉运行效率降低,但气体排出量较少,有利于降低产品单耗。.三、PDS系统的负荷影响因素及优化改造方案技术创新管理61一个合适范围内,从而保证PDS系统的出料效率及负荷。W阀和X阀设定时间的唯一标准。2、粉料性质的影响和优化3.D阀的时间优化，在-.定的B阀接料时间下,D阀的时间作为PDS系统的输送介质,粉料的物料性质是影响PDS出不会变化太大,PC罐的核料位低低报警出现,D阀延迟5~10秒料效率的关键因素。粉料的性质取决于催化剂本身的性质及反关闭应器产品质量控制。4、阀门寿命的影响及阀座材质的选择聚烯烃粉料形成的过程是烯烃物料在催化剂表面聚合反应由于PDS系统工艺技术的特点,通常PDS阀门会面临如下的过程,那么催化剂颗粒的形状就决定了粉料颗粒的形状,依聚的挑战:1.极高的动作频率和循环次数。阀门由PDS控制系统控丙烯工艺为例，使用进口催化剂时生产出来的均聚产品堆积密制每 年动作次数约50万次,频繁的动作对阀门及所有附件需要度在0.28-0.30g/ml,粉料为不规则颗粒状。在相同的接料时间和极高的可靠性。2.大量聚合产品颗粒，对阀门密封面的极度磨损。循环时间内，随着粉料堆积密度的增大,PDS出料效率会增加。3.高 压差,对阀门的冲刷严重。4.阀门开关时快速动作。要求6"口目前，国产聚烯烃催化剂技术已经相当成熟,其催化剂颗粒规则径及以下的阀门,开关时间在1.5秒内,6"口径以上的阀门,开关.性要优于进口催化剂，如国内某些厂家生产的催化剂粒型较为时间在2.5秒内。这样可以在排料时减少对流化床反应的影响。规整，所生产的产品粉料堆积密度可以达到0.34-0.38g/ml,PDS[1]针对阀门的这些特点,PDS阀门极易出现故障,阀门的寿命严的出料效率可以提高5%左右。重影响PDS系统的效率和负荷。因此PDS系统对阀门的要求极3、PDS运行方式及阀门设定时间的优化为严格。目前,世界上生产该种阀门的厂家有德国的ARGUS公PDS系统的运行方式包括两种，第一种运行方式为每套司 、美国的Neles-Jamesbury 公司以及日本的KTM公司,其中德PDS独立运行,也叫交替运行模式,即不投用两套PDS系统之间国的ARGUS公司和日本的KTM公司阀座采用软阀座或金属阀的交叉阀门(如上图,PC罐交叉阀门:W,PBT罐交叉阀门:X),每座 ,美国的Neles-Jamesbury公司的阀门均为金属阀座。各公司套PDS通过自身配置的泄压或升压阀门(泄压阀门:L、M,升压阀门阀座的形 式如下:阀门:JP阀组)来泄压或升压至联锁满足压力，该运行方式下阀门ARGUS公司「KTM 公司Neles-Jamesbury公司PC罐和PBT罐均需要较长的升压或降压时间，第二种运行方式AMetalmetal为两套PDS交叉运行,该运行方式下,需将交叉阀门W和X投Soft至“AUT0"模式下,两套PDS的PC罐和PBT罐可以在运行过程Met:中互为升降压,此种方式略微降低了PDS的运行效率,但可以大大降低反应器的气体排出量。EPDS阀门的设定时间是PDS系统的关键参数，也是影响CPDS出料效率的关键参数之--,需要设定时间的阀门包括:控制;GPC罐接料时间的B阀,PC罐之间的气相平衡阀W阀,PC出料Hoft_Soft至PBT的阀门D阀, PBT罐之间的气相平衡阀X阀，下表是某套年产30万吨聚丙烯装置典型的阀门设定时间:阀门用途典型的设定时间_MetalB|PC罐接料反应器树脂阀门42sPC罐之间气相平衡阀门通常情况下，使用PEEK或lyton材料的软阀座也是可以接PC出料至PBT罐阀门37s受的，只是其使用寿命要小于金属阀座阀门。金属阀座的阀门寿xPBT罐之间气相平衡阀门命一般在2~3年,软阀座阀门的寿命一般不超过2年。无论何种典型的设定时间多数不适合实际生产装置的要求，过于宽材质的阀座 ,超过其使用寿命时,一定要对阀门进行检修,来保松的时间设定可以满足PDS系统的基本运转，却大大降低了证阀门的 正常运行,保证PDS系统的效率和负荷稳定。PDS系统的效率和负荷。尤其是随着PDS系统的长时间运行,阀5、PDS 系统的改造及运行周期的优化门内漏情况会逐步增加,PDS系统的效率和负荷很难满足装置PDS的运行周期包括PDS工作时间和等待时间,PDS系统正常负荷下的运行。在反应器工况或PDS系统工况发生变化时，的 等待时间是PDS系统作为疲劳容器的安全要求，如何有效的通常需对PDS系统的阀门设定时间进行重新的优化来保证PDS降低PDS的工作时间是提高PDS运行效率和负荷的关键点,通系统的效率和负荷稳定，过以下PDS系统的改造来有效的降低PDS工作时间，提高PDS1B阀的时间优化,在PDS系统首次装填时,可以通过现场效 率和负荷。敲击的方式来判断PC罐的装填情况，通常PC罐的粉料要达到1.增大输送协助气的流量,减少粉料输送时间。增加瞬时输装填体积的95%~100%为最佳。送气的流量至原来的2倍，提高输送粉料树脂至下游设备的流2.W阀.X阀的时间优化,PC罐或PBT罐压力平衡是优化(下转第63页)技术创新管理63(2)地层系数大热采效果较好:3、尿素助排辅助蒸汽吞吐试验水平井的产注量与地层系数的关系图今年在M120-6-P3井实施尿素助排实验,从分析结果来看,该井流动系数低,储层物性相对较差导致该井油气比和回采水率1500偏低。■产油量(0)50四、存在问题和下步工作方向.10000200000 30000 4000 50001、今年在加大沙四段开发规模的基础上,加大水平井的热采开发，且大部分井采用热采辅助工艺生产，虽取得了一定效地层系数kh值大于17000x10- 3μm2.m,产油超过380t, 热果,但选井受到制约。采效果较好。下步建议:优选热采井,改善热采效果，提高单井产能。(3)热采辅助工艺开发取得成功2、随着吞吐轮次增加,地下存水率增加,注汽压力下降,热为配合沙四段二次调整，从2009年起先后在面120区沙采排水期延长。四段水平井中开展以下4种热采辅助工艺:进入高轮次吞吐阶段后,地层压力恢复需要时间变长。1、预充填+环空逆向充填防砂工艺试验下步建议:对多轮次热采井适当延长生产周期,可采用尿素针对面120区沙四段薄互层稠油油藏地层物性相对较差助排工艺,尽可能多的采出存水，减轻对下轮热采的影响,逐轮的水平井,在防砂的同时,为了提高单井产量,开展了预充填+环递增注汽量。空逆向充填防砂工艺试验。结果表明，该工艺改善热采效果不明显,分析原因认为:沙五、结论四.段原油粘度高、渗透率低、流动性差,以改造储层为目的的新的面120区沙四段随着多年的热采开发，已取得- -定经验和防砂方式无法有效提高单井产能，改善热采效果。方法,但热采开发仍存在一一定的问题:继续进行二次调整,建议2、开展CO2辅助蒸汽吞吐试验主要采用水平井开发并采用热采工艺以提高开发效果，同时改.由于今年CO2辅助蒸汽吞吐工艺选井均处于储层较差井善沙四段开发现状。在以后的热采开发过程中,加强效果分析的.区,增油总量较小,但从目前生产情况来看,该工艺可有效改善同时,注重地面管理以更大地提高热采效果。热采效果。下一步可扩大选井范围,继续开展试验。(上接第61页)量,减少输送时间。国产化的种类也多种多样，且需要频繁切换生产多种牌号的聚2.减少输送管线的弯头数量,加快粉料输送。三个弯头足够烯烃产品来及时适应市场的需求，这些都要求装置稳定高负荷满足粉料输:送线的布置,-一个弯头布置在PBT罐下方,-一个弯头运行才能多创效益,PDS系统作为反应器的“后路",其效率和负连接输送管线至产品接受仓框架,一个弯头进 入产品接受仓。荷尤为关键。3.取消PC/PBT交叉阀管线的限流孔板,可控的打开交叉阀通过合理的调控反应器的参数,减少对PDS系统的影响;改门(W.X),减少交叉升降压时间。将交叉管线的限流孔板取消，进催化剂的性质,生产出优良性质的粉料;选择合理的PDS运行设定在进行交叉升降压操作时,交叉阀W、X初始开度15-20%，方式， 根据生产工况及时的优化PDS阀门时间;选择长寿命的并维持几秒钟的时间,之后以一定的斜率全开至100%。预计PCPDS阀门,并制定合理的维护和检修措施来延长阀门的寿命;对罐压力平衡时,W阀的设定时间可以降至15秒左右,PBT罐压PDS系统进行适当的改造,减少PDS的运行周期,有效的提高催力平衡时,x的设定时间可以降至10 秒左右。化剂的效率和负荷。通过这些优化和改造,可以将装置PDS系统通常经过上述的改造与优化,PDS的运行周期可以减少30~的效率和负荷提高至130%,来确保装置的稳定高负荷运行。40秒,PDS的效率和负荷可以提高20%左右。参考文献:[1] 陈星赏.聚烯烃装置产品排料阀的特性及长周期运行的.四、结论对策[].科技与企业2011,(7)。随着煤化工行业和催化剂技术的发展，聚烯烃市场的竞争作者简介:蒋志魁(1987--),男,汉族,本科,助理工程师,从愈来愈剧烈，装置的生产负荷也随之而扩大，从原来的不足10事 聚丙烯装置、MTBE/T烯-1装置及2- PH装置生产管理工作。万吨/年,到现在国内单套最大负荷装置已达45万吨/年,催化剂