聚乙烯装置的节能设计

炼油与化工REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY第18卷聚乙烯装置的节能设计王怀荐(大庆石化工程有限公司,黑龙汇大庆163714)摘要:文中阐述了几种气相法生产聚乙烯装置的技术指标、公用工程消耗和综合能耗;针对目前技术较为先进的聚乙烯生产技术,说明了在设计该装置时采用的节能设计,对今后的聚乙烯装置的节能设计具有-定的参考和借鉴作用。关键词:气相法;聚乙烯装置;节能设计中图分类号:TQ325.1文献标识码:B文章编号:1671- 4962007)03- 00066 -03固定资产投资T程项目的设计和建设,应当虑技术的先进性和投资因素，还有一项重要指标遵守合理用能标准和节能设计规范。制定有关节就是公用T程消耗。几种气相法聚乙烯工艺技术能的标准应当做到技术.上先进,经济上合理,并不对比见表1。断加以完善和改进。制定单位产品能耗限额应当表1几种气相法聚乙烯工艺技术对比科学、合理。用能单位应当按照合理用能的原则,比较内容A技术.B技术C技术.加强节能管理，制定并组织实施本单位的节能技冷却水/t130140150术措施,降低能耗。采用先进的节能工艺、技术、设蒸汽/t .0.0650.10.205备和材料。电/kWh37520420能耗/MJ602271097778衡量石油化工装置的先进性，除了考虑装置总单体单耗/t1.0151.0191.020投资、环境保护等因素外，还需要考虑另外- -种重总操作成本元4 4904 539要因素,即装置的燃料和动力综合能耗。操作成本/(万元'a")107 760108 936112 4641聚乙烯装置技术及综合能耗由表1可以看出,A技术的工艺技术操作费1.1聚乙烯装置技术用低,能耗、物耗在同类技术中是最低的。该技术目前生产全密度聚乙烯的工艺技术有气相工艺首先是安全、健康环保,消费者安全(产品无法、浆液法和溶液法。各种工艺技术都有其不同的污染),装置可靠,生产费用最低,同时对原料的要优缺点,都有好的产品,成熟的工艺路线。虽然溶求低。液法产品质量好,但投资高,消耗高。综合分析投1.2工艺流程简述资消耗产品范围、生产成本等因素,气相法略好气相法聚乙烯装置以乙烯为主要原料,丁于浆液法。烯或己烯为共聚单体，采用流化床聚合工艺,生在具体选择聚乙烯工艺技术路线"时,除了考产线性低密度和部分中、高密度聚乙烯颗粒树铬);(2)使用专用的乙醇燃料发动机润滑油(碱度参考文献:较高,可中和乙醇燃料燃烧产生的乙酸)。[1].王春杰,崔半,王球,等我国推广车用乙醇汽油过程中面临的问题及应对措施[].石油与天然气化工,2004,3:13-15.3结束语车用乙醇汽油在实际使用过程中能显著降[2] H兴才,李德钢.杨剑光，等柴油机燃用乙醇柴油燃料的燃烧与排放特性[J汽车L程,2004,2:25-28.低汽车尾气中H、C和C0的排放量,有利于改善中国煤化工的问题及建议[J]炼油环境推广使用车用乙醇汽油是国家的一项战略YHCNMHG性举措,对缓解我国石油资源短缺、减少对进口石油的依赖性、改善大气环境、促进农业生产和收稿日期:2007-05-09作者简介:李永平，男,北京交通大学机械与电子控制.上程学院在消费的良性循环及可持续发展,具有积极意义。校学生,儿发表多篇论文。2007年第3期王怀荐聚乙烯裴置的节能设计7脂。生产产品密度为0.915-0.965 g/em' ,熔融指数石油化T装置机泵电耗占装置总电耗的比例为0.05~155 g/10min。 该工艺过程较简单,流程较较大,由于电属于高质最能源,装置中节约电能有短，聚合反应本身是压力自限性的，没有超压危显著的节能效益。险。设备台数较其他聚乙烯T艺少,材质要求不石油化工装置由于生产方案、原料产品运输、高。操作条件比较缓和,无高温,压力低。自动化市场情况等原因 ,常常处于低负荷运行,加之装置水平高,安全连锁比较齐全,并用计算机控制。产在设计过程中考虑安全裕量和装置扩建发展的设品用途广泛。三废少,对环境影响小,很容易满足想,使得许多机泵处于低负荷运行。此外,一些机环保要求。泵受装置加工方案、气候、季节等因素的影响，负T艺主要内原料的精制.气相流化床反应、树荷率波动较大，通常的做法是在低负荷下采用调脂脱气、排放气回收、添加剂添加、造粒、树脂处节阀节流控制,造成大量的能量损失，为改变这一理、产品包装和贮存等部分组成。采用单反应器气状况,应用机泵的转数变化调节流量，避免机泵的相流化床工艺生产，使用Ziegler-Nata催化剂。原节流损失。料中所含的水、氧气、-氧化碳.二氧化碳对催化聚乙烯装置设计中采用变频电机以节约利用剂有毒化作用,所以反应物料乙烯共聚单体、异电能。 装置中计量泵全部设计采用变频电机调节戊烷、氮气根据进料质量情况进行精制除去上述流量;添加剂系统加料器全部设计采用变频电机杂质。乙烯共聚单体(丁烯-1和已烯- 1 )在流化床调节流量;旋转阀、旋转加料器全部设计采用变频反应器进行聚合,生成粒状聚合物,载体型钛或铬电机根据流量调整转数;造粒系统熔融泵、切粒机催化剂不断地加到反应器中,产品粉料通过排料设计采用变频电机。系统不断地撤出,树脂经过脱气、添加剂添加后就(2)采用设备的节能设计可进行造粒。循环气压缩机为装置关键设备,是除造粒挤反应回路由-一个流化床反应器,-个循环气出机外装 置的最大用电用户。在设备选型时,注意压缩机和一个循环气冷却器组成。反应器是一个要 求制造商采用高效率的压缩机结构，设计点多连续返混的反应器。流化床含有痕量催化剂和粒变效率不得低于82 %，并在其它各种L况下都应状聚乙烯树脂。反应器中树脂总量介于2~3倍的保持高的效率。每h产率之间。循环气压缩机使反应气通过床层调温水换热器采用板式换热器，提高换热温循环以提供良好返混所需要的搅拌作用，将原料差,降低循环水用量。对于水一水换热,板式换热带至反应区并带走反应热。床层中没有大的温度器应该是效率最高的大型换热设备。或浓度梯度。反应热由一个外部的管壳式气- -水对高速泵、离心泵、屏蔽泵等离心式泵,在设换热器从反应循环气中带走。备选型时,要求性能曲线尽量平,不能出现陡峰。产品性质通过调整反应条件来控制。熔融指要求采用效率高、能力合适的泵,并在较宽的流量数和密度通过分别调整循环气中氢气和乙烯的比区间内都保持较高的效率,以节省电力消耗。以及共聚单体和乙烯的比来控制。调整进料速率共聚单体脱气塔采用散堆填料，降低全塔压控制气体组成。系统压力通过调整乙烯进料速率降,降低塔底温度,节省重沸器蒸汽耗量和冷凝器来保持恒定。温度温和，可通过调整循环气返回循环水耗量。反应器的温度将其控制在恒定值。通过使用不同装置各部位再生时需要的再生氬气流量差别的催化剂使分子量分布从宽到窄之间改变。产率很大,大的需要5400kgh,小的只需要400kg/h。高度灵活，可通过调整催化剂进料速率调整。操为适 应此不同T况,氮气加热器氮气出U相应设作下限只受造粒的限制。树脂性质不随产率而改置两调节阀,分别适应大、小两种1况,同时要求变。氮中国煤化工也要适应此2种T.2聚乙烯装置设计中采用的节能设计况CNMHG2.1设计过程中考虑的节能设计在造粒系统选型设计中,混炼机在正常生产(1)采用机泵调速技术过程中功率消耗比较高,能耗将近10 MW ,但混炼炼油与化T.RFFINING ANI) CHEMICAL INDUSTRY第18卷机的生产能力要求是从50%到110%，对于低生的平均温度低于27 C时，其导热系数不应大于产能力的情况,由于电机功率比较大,做变频很困0.064 W/m.C。难,但在设计中对电机要求采用双速电机,因此在(4)工艺流程的节能设计生产能力低时采用低速，这样在能耗中就达到了原料乙烯在进脱CO床之前,与乙烯脱氧床出节约能源的目的。来的热乙烯换热，充分利用乙烯脱氧反应的反应造粒系统中另外- -台关键设备熔融泵，出口热预热乙烯后进脱CO床，节省了蒸汽耗量。压力大,能耗也比较大,电机为1 200 kW,齿轮泵总体布置顺流程物料方向，减少物料输送行适应的能力范围比较大,同样考虑节约能耗,采用程，降低动力消耗。脱气仓直接布置在造粒机上了变频电机以使在不同能力下耗能最低。造粒系方,利用反应系统自身压力将粉料输送到脱气仓,统所选设备为日本神户制钢的设备，该设备简体不需要风送系统。带有夹套,用于筒体的加热,但该设备的设计中的下料系统输送气采用回收系统压缩尾气，只优点是筒体的加热仅在设备开车时需要加热,正在回收系统故障时采用氮气作为输送气，节省厂常生产中不再需要对简体的加热，这样也节约了氮气消耗。能耗。2.2操作过程中考虑的节能设计气力输送系统中的B和C线的输送能力比较为保证流化床操作和取反应热，循环气流量大，在对于提供压缩气源的机械选择中既可以选必须保证充足、稳定。对于不同密度、不同共聚单择罗茨风机也可以选择螺杆压缩机，但采用不同体的各牌号产品来讲,由于反应热、形成粉料粒子的类型的设备其能耗是不样的，采用罗茨风机的直径分布、床层高度凝液含量的不同,最适宜只能选择2开1备(每台风机提供1/2的风量)的的循环气流量对不同牌号来讲也有所不同,因此,配置,而螺杆压缩机采用1开1备(每台风机提供选择正确的流量对聚合的稳定及能量的消耗都是全部风量)即可,一台螺杆压缩机的能耗要比2台有益的。风机的能耗低。生产过程中应随时注意反应温度、压力、静(3)选用优质的绝热材料,降低热、冷损失电、催化剂进料、单体进料等各种聚合反应的影聚乙烯装置中的下列设备和管道应进行隔热响参数的变化，减少不合格料的数量，从而减少保温,以避免热量损失。不合格料反掺的几率，降低反掺风送系统的电力设备和管道的外表面温度在50C以上:时,除消耗。工艺有散热要求者外,均应设置隔热保温层;工艺3结束语生产过程安求隔热的设备和管道(含管件、阀门采用先进的气相法聚乙烯生产技术设计的聚等);为减少设备和管道的热量损失;聚乙烯装置乙烯装置在综合能耗方面领先于其它技术。聚乙中的设备和管道应进行隔热保冷，以避免冷量损烯装置设计过程中,采用机泵调速技术、选用设备采用节能设计、选用优质的绝热材料和工艺流程为减少设备和管道的冷量损失;操作温度在优化节能设计对聚乙烯装置的节能起到相当重要10 C及其以下的设备和管道,除了希望有热增益的作用。采用节能设计的聚乙烯装置产品具有较的地方。强的竞争力。聚乙烯装置中的设备和管道隔热材料及其制参考文献:品的性能，应符合下列要求。1陈安民石泊化T过程节能方法和技术[M.北京:中国石化出版社t, 1995:36- 39.隔热性能良好，具有随温度变化的导热系数[2]潘杰机泵变速节能方法探讨[J]炼油设计.200S,7:1-19.方程式或图表,对于松散或可压缩的隔热材料,应中国煤化工U炼油设计,203.:选择能提供在使用密度下的导热系数方程式或图表的产品。THCNMHG收稿日期:2007-05-15在实际运行中，隔热材料的平均温度低于作者简介:王怀荐.男,工程师，1997年毕业于石油大学(华东)化350 C时,导热系数不大于0.12 W/m. C,保冷材料学工程专业,现从事化工工艺设计工作。