一種聚乙烯裝置反應器種子床脫水置換裝置及方法

2023-06-07 14:04:51

一種聚乙烯裝置反應器種子床脫水置換裝置及方法
【專利摘要】本發明涉及一種聚乙烯裝置反應器種子床脫水置換裝置及方法；其中包括帶夾套控溫裝置的種子床處理罐、氮氣入口管線及閥門、根部閥門、種子床加入口管線及閥門、攪拌裝置、放空管線及閥門及安全附件，當種子床由空氣或氮氣傳輸到種子床處理罐中溫度控制在80～90℃，通入精製氮氣，使得種子床處理罐升至一定壓力後，打放空管線閥門進行壓力置換，如此重複10次以上，至種子床的水氧雜質含量小於10×10-6ppm；本方法僅需將脫水置換裝置安裝在原反應器的種子床加入口上，就可實現種子床雜質的快速脫除，不需要啟動循環氣壓縮機和吹掃氣壓縮機，可延長設備使用壽命，節省原料和電能，安全環保，使種子床脫水置換方法簡便可行。
【專利說明】一種聚乙烯裝置反應器種子床脫水置換裝置及方法

【技術領域】：
[0001] 本發明涉及一種氣相法全密度聚乙烯裝置反應器種子床脫水置換裝置及方法，屬 於乙烯在氣態中聚合工藝過程控制。

【背景技術】：
[0002] Unipol氣相法全密度聚乙烯工藝在世界氣相法聚乙烯工藝中佔據主導地位，目前 在我國已投產的Unipol聚乙烯裝置有9套，另有11套在建，是我國各類聚乙烯工藝中套數 最多、生產能力最大的一種。
[0003] Unipol氣相法全密度聚乙烯裝置在開車之前，需要預先向反應器中裝入一定高度 的聚乙烯粉料，稱之為種子床。由於種子床向反應器的輸送是用空氣鼓風機來完成的，所以 種子床不可避免地與空氣中的氧氣及水分接觸，這些物質都是聚乙烯催化劑的毒物，必須 將其脫除才能保證順利開車。這些雜質的脫除用精製氮氣進行，〇 2、C02等氣態雜質較容易 脫除，而種子床粉料吸附的水分則較難脫除，需在一定的溫度條件下進行。
[0004] Unipol氣相法全密度聚乙烯工藝流化床反應器的開車程序包括裝填種子床、氣 密、脫〇2置換、升壓、啟動循環氣壓縮機、反應器升溫、恆溫脫水置換、三乙基鋁滴定、鈍化、 調組分、投催化劑等。種子床脫水的常規置換方法是維持反應器溫度在：80?90,壓力 0. 5?0. 6Mpa，並保持循環氣壓縮機連續運轉的情況下，以儘可能大的N2流量進行種子床 的動態流動置換。該法佔用時間長、隊耗量大。Unipol氣相法全密度聚乙烯裝置運行平均 不足半年就需要停車打開反應器1次，因此有效地進行種子床脫水置換是縮短停車時間、 減少N 2消耗的關鍵環節。
[0005] 以中原聚乙烯反應器為例，其容積434m3,循環氣管線容積71m3,生產DGM-1820產 品時需裝種子床約40噸，那麼N 2所佔體積應為461. 4m3,在反應器壓力為0. 6MPa的情況下， 反應系統的N2質量約為3051kg，置換種子床的精製N2流量約為3050kg/h，則N 2在反應器 中的一個停留時間約為lh。
[0006] 有文獻表明，在置換的前3個停留時間中，種子床中的水分脫除較快，以後則很 慢。因為種子床吸附的水分是氣相平衡時所顯示的水分含量的4?6倍，種子床中的水分 向氣相中揮發需要一定的時間。氣相壓力越低，揮發越快，但的反應器的壓力一般不得低於 0. 52MPa，否則循環氣壓縮機會發生喘振，這種常規置換方法決定了其費時耗料的缺點。實 踐證明，要將種子床中的水分脫除到10X 1〇_6的目標值，僅恆溫脫水置換就需要.80噸的 N2，而且置換時間要在24h以上。
[0007] 針對這種情況，慄文革等提出了一種改進的Unipol聚乙烯工藝中種子床置換方 法，其方法可簡單概括為：改進的種子床脫水置換方法是在進行到第3個停留時間時，停掉 循環氣壓縮機，將反應器洩壓至零，然後用恆溫熱N 2吹掃種子床，通過加快種子床中水分的 揮發速度來縮短置換時間。此方法簡單可行，但在實際操作中使用該法置換種子床時，仍需 要浪費大量氮氣來置換循環氣換熱器及循環管線。


【發明內容】
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[0008] 本發明的目的是提供一種聚乙烯裝置反應器種子床脫水置換裝置及方法。僅需將 脫水置換裝置安裝在原反應器的種子床加入口上，就可實現種子床雜質的快速脫除，不需 要啟動循環氣壓縮機和吹掃氣壓縮機，本方法可延長設備使用壽命，節省原料和電能，安全 環保，使種子床脫水置換方法簡便可行。
[0009] 本發明所述的聚乙烯裝置反應器種子床脫水置換裝置包括種子床處理罐、夾套控 溫裝置、氮氣入口管線及氮氣入口管線閥門、根部管線及根部閥門、種子床加入口管線及種 子床加入口管線閥門、攪拌裝置、放空管線及放空管線閥門及安全附件；種子床處理罐為一 殼層外裝配有夾套控溫裝置的壓力容器，底部為錐形，根部管線連接在錐形根部，根部管線 端部設有根部閥門；氮氣入口管線連接在根部管線上，通過根部閥門前的根部管線與種子 床處理罐連通，氮氣入口管線端部設有氮氣入口管線閥門；種子床加入口管線及種子床加 入口管線閥門設置在種子床處理罐頂部；放空管線及放空管線閥門設置在種子床處理罐 頂部；攪拌裝置設置在種子床處理罐內；由根部管線及根部閥門與反應器種子床加入口連 接。
[0010] 本發明所述的聚乙烯裝置種子床脫水置換方法：當種子床從種子床處理罐種子床 加入口管線及種子床加入口管線閥門由空氣或氮氣傳輸到帶夾套控溫裝置的種子床處理 罐中後，關閉加入口管線閥門，開動攪拌裝置，帶夾套控溫裝置的種子床處理罐的溫度控制 在80?90°C，通過氮氣入口管線及氮氣入口管線閥門通入精製氮氣，使得帶夾套控溫裝置 的種子床處理罐升至〇. 5-0. 7MPa壓力後打開放空管線閥門進行壓力置換，如此重複次以 上，種子床的水氧雜質含量小於l〇Xl(T6ppm ;然後打開根部閥門，種子床處理罐中的聚乙 烯粉料依靠自身的重力作用輸送至反應器中，實現種子床填裝。
[0011] 所述的種子床處理罐其溫度一般控制在50?100°C，優選70?90°C，最優選80? 90。。。
[0012] 所述的氮氣入口管線閥門為球閥或閘閥，優選為球閥，最優選電動球閥。
[0013] 所述的根部閥門為球閥或閘閥，優選為球閥，最優選電動球閥。
[0014] 所述的種子床加入口管線閥門為球閥或閘閥，優選為球閥，最優選電動球閥。
[0015] 所述的攪拌裝置為防爆型氣動、液動或電動攪拌裝置，優選為氣動或液動攪拌，最 優選氣動攪拌裝置。
[0016] 所述的為安全附件包涵壓力表及其遠傳設備、安全閥及防爆片。
[0017] 該反應器種子床置換裝置應安裝在原設計反應器種子床加入口，並在此通過法蘭 連接安裝一電動球閥。
[0018] 本發明提供一種聚乙烯裝置反應器種子床脫水置換裝置及方法。僅需將脫水置換 裝置安裝在原反應器的種子床加入口上，就可實現種子床雜質的快速脫除，不需要啟動循 環氣壓縮機和吹掃氣壓縮機，本方法可延長設備使用壽命，節省原料和電能，安全環保，使 種子床脫水置換方法簡便可行。

【專利附圖】

【附圖說明】：
[0019] 圖1聚乙烯裝置反應器種子床置換裝置示意圖，
[0020] 圖中：1.種子床處理罐、2.氮氣入口管線閥門、3.根部閥門、4.種子床加入口管線 閥門、5.攪拌裝置、6.放空管線閥門、7.安全附件、8.夾套控溫裝置、9.根部管線、10.氮氣 入口管線、11.種子床加入口管線、12.放空管線

【具體實施方式】：
[0021] 本發明所述的聚乙烯裝置反應器種子床脫水置換裝置包括種子床處理罐1、夾套 控溫裝置8、氮氣入口管線10及氮氣入口管線閥門2、根部管線9及根部閥門3、種子床加入 口管線11及種子床加入口管線閥門4、攪拌裝置5、放空管線12及放空管線閥門6及安全 附件7 ;種子床處理罐1為一殼層外裝配有夾套控溫裝置8的壓力容器，底部為錐形，根部 管線9連接在錐形根部，根部管線9端部設有根部閥門3 ;氮氣入口管線10連接在根部管 線9上，通過根部閥門3前的根部管線9與種子床處理罐1連通，氮氣入口管線10端部設 有氮氣入口管線閥門2 ;種子床加入口管線11及種子床加入口管線閥門4設置在種子床處 理罐1頂部；放空管線12及放空管線閥門6設置在種子床處理罐1頂部；攪拌裝置5設置 在種子床處理罐1內；由根部管線9及根部閥門3與反應器種子床加入口連接。
[0022] 實施例1
[0023] 本發明所述的聚乙烯裝置反應器種子床脫水置換方法，是通過上述種子床脫水置 換裝置實現的。
[0024] a.將備用的水解種子床通過種子床加入口管線11及種子床加入口管線閥門4用 空氣輸送到種子床處理罐1中，關閉種子床加入口管線閥門4,開動攪拌裝置5,將種子床處 理罐1的溫度加熱至80°C，從氮氣入口管線10及氮氣入口管線閥門2處通入精製氮氣，使 得種子床處理罐1升至〇. 5-0. 7MPa後打開放空管線12及放空管線閥門6進行壓力置換10 次，通氮氣流動置換進行預處理。
[0025] b.種子床預處理的同時，進行系統置換。
[0026] c.種子床處理罐1安裝在原反應器的種子床加入口上；
[0027] d.種子床處理罐1中的聚乙烯粉料依靠自身的重力作用輸送至反應器中，實現種 子床填裝；
[0028] e.裝床完畢後，開車操作中，只需建立床層中的三乙基鋁濃度。
[0029] 在生產過程中，反應系統置換合格，耗時8小時；種子床輸送和系統低壓氣密，耗 時2小時；系統烷基鋁鈍化，耗時4小時；循環氣組分調整，耗時4小時；加入催化劑建立正 常聚合反應條件，系統進入正常生產狀態。整個開停車過程僅需要16小時，與原工藝的96 小時相比，節約80小時。
【權利要求】
1. 一種聚乙烯裝置反應器種子床脫水置換裝置，包括種子床處理罐、夾套控溫裝置、氮 氣入口管線及氮氣入口管線閥門、根部管線及根部閥門、種子床加入口管線及種子床加入 口管線閥門、攪拌裝置、放空管線及放空管線閥門及安全附件；其特徵在於：種子床處理罐 為一殼層外裝配有夾套控溫裝置的壓力容器，底部為錐形，根部管線連接在錐形根部，根部 管線端部設有根部閥門；氮氣入口管線連接在根部管線上，通過根部閥門前的根部管線與 種子床處理罐連通，氮氣入口管線端部設有氮氣入口管線閥門；種子床加入口管線及種子 床加入口管線閥門設置在種子床處理罐頂部；放空管線及放空管線閥門設置在種子床處理 罐頂部；攪拌裝置設置在種子床處理罐內；由根部管線及根部閥門與反應器種子床加入口 連接。
2. 按照權利要求1所述的一種聚乙烯裝置反應器種子床脫水置換裝置，其特徵在於： 氮氣入口管線閥門為球閥或閘閥。
3. 按照權利要求1所述的一種聚乙烯裝置反應器種子床脫水置換裝置，其特徵在於： 根部閥門為球閥或閘閥。
4. 按照權利要求1所述的一種聚乙烯裝置反應器種子床脫水置換裝置，其特徵在於： 種子床加入口管線閥門為球閥或閘閥。
5. 按照權利要求1所述的一種聚乙烯裝置反應器種子床脫水置換裝置，其特徵在於： 攪拌裝置為防爆型氣動、液動或電動攪拌裝置。
6. 按照權利要求1所述的一種聚乙烯裝置反應器種子床脫水置換裝置，其特徵在於： 安全附件，包涵壓力表及其遠傳設備、安全閥及防爆片。
7. -種聚乙烯裝置反應器種子床脫水置換方法，其特徵在於：應用利要求1所述的一 種聚乙烯裝置反應器種子床脫水置換裝置，當種子床從種子床處理罐種子床加入口管線及 種子床加入口管線閥門由空氣或氮氣傳輸到帶夾套控溫裝置的種子床處理罐中後，關閉加 入口管線閥門，開動攪拌裝置，帶夾套控溫裝置的種子床處理罐的溫度控制在80?90°C， 通過氮氣入口管線及氮氣入口管線閥門通入精製氮氣，使得帶夾套控溫裝置的種子床處理 罐升至0.5-0. 7MPa壓力後打開放空管線閥門進行壓力置換，如此重複次以上，種子床的水 氧雜質含量小於10 X l(T6ppm ;然後打開根部閥門，種子床處理罐中的聚乙烯粉料依靠自身 的重力作用輸送至反應器中，實現種子床填裝。
【文檔編號】C08F10/02GK104098722SQ201310114345
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月3日 優先權日:2013年4月3日
【發明者】王登飛, 郭峰, 楊國興, 趙興龍, 高宇新, 任合剛, 李 瑞, 王熺, 鄒恩廣, 邱麗萍, 王立明, 杜威, 國海峰, 孫彬彬, 呂紅麗, 尤麗梅, 張銘輝, 李明全, 馬英, 劉玉春, 王斯晗, 姜進憲, 馬建英, 楊曉東, 黃付玲, 劉麗軍, 鄒丹, 趙貴喬, 侯裕廳, 劉坤, 於秀娟 申請人:中國石油天然氣股份有限公司