1、 20 万吨年聚丙烯装置 操 作 规 程 陕西延长石油（集团）有限责任公司延安石油化工厂 编 制 说 明 20 万吨/年聚丙烯装置操作规程 2009 年 3 月 25 日编制。 为了规范生产装置操作，加强生产操作管理，促进生产岗位操 作标准化、规范化，确保生产装置长周期、安全、平稳运行，产品 质量不断提高，2014 年 11 月 1 日对该操作规程首次进行统一修订， 并按厂标准化管理程序发布，要求各生产车间认真组织职工学习， 并在实际操作中严格遵照执行，各职能部门定期对执行情况进行检 查考核。本操作规程由刘长庆、李建平、张晓军、杨强、杨建伟、 曹延明、殷飞、李金男、寇戈、王涛同志编写；由刘进平
2、、张聪玲、 史晓明、刘奇、吴忠新技术审核；由黄如金、田金光、杨富来、史 晓明同志负责总审；由牛芬萍同志负责文字审核；由乌忠理、高伟 同志负责总体规范化审定。 2014 年 11 月 1 日 3 3 目 录 第一章 聚丙烯装置概况 4 第一节 装置简介 .4 第二节 工艺流程说明 5 第三节 工艺参数和设计指标 .29 第二章 工艺原理及影响因素 .45 第一节 工艺原理 .45 第二节 工艺条件对聚合反应的影响 .59 第三章 装置联锁与控制方案 64 第一节 控制系统与连锁方案 .64 第二节 主要控制方案 .99 第四章 装置开工方案 107 第五章 装置停工方案 130 第一节 装置正常
3、停工 .130 第二节 装置紧急停工 136 第六章 工艺操作及调整 136 第一节 100催化剂和助催化剂配制计量工段 .136 第二节 200 液相本体聚合工段 174 第三节 300 聚合物脱气和丙烯回收工段 197 第四节 500# 聚合物汽蒸和干燥工段 .229 第五节 600 排放系统、废油处理和工艺辅助设施工段 250 第六节 000 丙烯预精致、700 丙烯保安精制 和氢气压缩工段 .266 第七节 电解制氢 .281 第八节 氢气膜提纯 .291 第九节 800 添加剂和挤压造粒工段 295 第十节 900 产品掺混 346 第七章 设备操作法 .360 第一节 动设备操作法
4、 .360 第二节 静设备操作法 .420 第三节 特殊设备轴流泵操作法 .421 第八章 装置事故应急处理预案 .427 第一节 事故应急处理的组织机构及处理原则 .427 第二节 装置各种事故处理方案 .428 第三节 抢救抢险应急预案 .462 第九章 职业卫生安全规程 .465 第十章 安全规程 .473 第一节 安全知识 .473 第二节 停车检修安全规程 .483 第三节 防冻防凝 .485 第四节 个人防护器材 .486 第五节 消防灭火器材 .487 第六节 环保管理 492 4 4 第一章 聚丙烯装置概况 第一节 装置简介 1 装置概况 1.1 装置规模 本装置采用国产化第二
5、代环管聚丙烯液相本体（SPHERIPOL）工艺技 术，设计年产本色聚丙烯粒料 20 万吨，共 25 个产品牌号，年操作时间 8000 小时，每小时产量 25 吨。该装置设计有两个串联的环管反应器，可 生产聚丙烯均聚产品，包括具有双峰分布特性的新产品。 1.2 装置组成 本装置由一双环管聚合生产线、一条造粒生产线和三条包装码垛线构 成，共分为八个工段，生产聚丙烯均聚产品。装置工艺单元从 100#到 900#分列如下： 100# 催化剂和助催化剂的配制、计量及储存 200# 液相本体聚合 300# 聚合物脱气和丙烯回收 500# 聚合物的汽蒸和干燥 600# 排放系统、废油处理和工艺辅助设施 70
6、0# 丙烯保安精制和氢气压缩（含 000#丙烯预精制值部分） 800# 添加剂及挤压造粒 900# 产品掺混、包装码垛及水电解制氢 装置平面布置图（见附录三） 2 设计原则及主要工艺技术特点 2.1 本装置采用的生产工艺是液相本体聚合法。在反应体系中不加任 何其它溶剂，将催化剂直接分散在液相丙烯中，进行丙烯液相本体聚合反 应。聚合物从液相丙烯中不断析出,以细颗粒状悬浮在液相丙烯中。随着 反应时间的增长，聚合物颗粒在液相丙烯中的浓度增高。当丙烯转化率达 到一定程度时，经闪蒸回收未聚合的 丙烯单体，即得到粉料聚丙烯产品。 5 5 2.2 该工艺是将聚合级丙烯在催化剂的引发下，经过预聚合后在双环管
7、反应器中将丙烯、氢气、催化剂和助催化剂控制在一定的反应条件下，进 行聚合反应，反应后的混合物经闪蒸分离、汽蒸、干燥后将聚丙烯粉料通 过氮气输送系统送至挤压造粒工序，经过挤压造粒生产出的聚丙烯粒料， 均化后经包装码垛后进入成品库。 2.3 本装置采用国产化第二代环管丙烯工艺技术，该工艺的特点是采用 环管式反应器。环管式反应器传热效果好，满釜操作，管内浆液流速高， 单位容积生产能力高。主要缺点在于反应原料需汽化后才能循环，反应器 内物料容量大，安全性能相对没有气相法好。 2.4 本装置设计有两个串联的环管反应器，可生产均聚聚丙烯产品，包 括具有双峰分布特性的新产品。 第二节 工艺流程说明 1 工艺
8、流程简图（见附录二） 2 工艺流程简述 2.1 100 单元流程 2.1.1 三乙基铝的储存与计量 三乙基铝(TEAL)被用做高效催化剂的助催化剂，高浓度的三乙基铝在 惰性气体保护下装在钢瓶内送入装置。生产中用氮气将三乙基铝从钢瓶中 压出并送入三乙基铝贮罐(D111)内，D111 的容量足可以装下一个钢瓶的 TEAL。为了安全，三乙基铝钢瓶、贮罐 D111、计量罐 D101 及计量泵 P101A/B 均安装在一个钢筋混凝土构筑物内。由于要在该构筑物中进行人 工操作(将工艺管线接到钢瓶上)，因此设置了一个火焰检测器联锁，一旦 TEAL 泄漏着火的情况下切断 TEAL 送料，并驱动灭火装置灭火，其
9、控制阀 门均在室外现场控制盘上气动控制。 将氮气和 TEAL 的输送管线接到钢瓶上是在该构筑物内所做的唯一操作。 6 6 为了提高操作的安全性，采用挠性管连接管线和钢瓶。氮气加压管线、氮 封管线和 TEAL 输送管线上的所有阀门均由装在构筑物外安全区的现场控 制盘进行气动控制。 当需要时，D111 中的 TEAL 用氮气压送至计量罐 D101 中，该计量罐在 装料一次(正常液位为 70%)后能持续使用数个工作日。生产中 TEAL 用计量 泵 P101A/B 送至工艺区域，在泵的出口管线上装有质量流量计(FIC111)测 量流量并通过调节泵的冲程来控制 TEAL 的流量，正常生产中，FIC111
10、 与 FIC203 串级控制。泵的入口管线上装有烛式过滤器(F101)，可滤去大于 10m 的固体颗粒。泵的流量可以通过 D101 的现场液位计 LI111 来检测， 用 HV112 将液位计与计量罐 D101 隔开，一段时间内液位的下降就表示计 量泵在操作中输送 TEAL 的流量。 计量罐 D101 顶部的氮封管线与装有白油、容积为 0.4m3的密封罐 D103 相连，其作用是在加料操作期间洗涤与 TEAL 接触过的 N2，D103 装有 低液位报警 LAL114 和现场液位计 LI112。 氮封管线把来自 TEAL 单元的所有排放点汇集起来，并通过一个小的安 全罐 Z103 与密封罐 D1
11、03 相接，该设计是为了收集氮气中夹带的液体 TEAL。当安全罐液位高时，液位开关 LAH115 通过联锁 I101 切断向 D101 的 TEAL 进料。安全罐内的 TEAL 通过底部的常闭阀门 HVll6 排入 D103。氮 气线上的 PCV111 确保整个 TEAL 系统均在惰性气体的保护下。P101A/B 出 口管线电伴热，这样 TEAL 粘度降低流动性较好。 该区域还设有冲洗油系统，它包括新鲜油贮罐 D104、废油罐 D102、 三乙基铝密封罐 D103 及泵 P102。冲洗油主要用于 TEAL 计量泵、TEAL 输 送管线和仪表等拆卸前对拆卸部件进行清洗。冲洗油泵 P102 将 D
12、104 中的 冲洗油送到以下部分：TEAL 计量罐 D101 的底部管线、TEAL 过滤器 F101 的出入口、TEAL 计量泵 P101A/B 的吸入口、质量流量计 FT111 入口、TEAL 密封罐 D103、TEAL 钢瓶的卸料口及 TEAL 贮罐 D111 的卸料口，清洗 TEAL 7 7 后的废油收集在废油罐 D102 中，然后由 P102 将废油送往废油处理单元 (D607)。 TEAL 属自燃性物质，纯的 TEAL 化合物或高浓度的溶液在空气中自燃， 反应放热且异常迅速；与水接触剧烈燃烧，并伴有响亮的爆炸声。虽然 TEAL 的贮存和输送设施的设计已尽量避免了其危险性，但由于仍存在
13、潜在 的危险性，故操作应完全按本操作法进行，且严格遵守安全规则。TEAL 接 触的所有容器、贮罐和管线始终要有氮气保护，正常操作时，绝不允许空 气进入。要确保泵、输送管线和仪表拆卸前，油冲洗和氮气吹扫彻底，不 会发生 TEAL 残留伤人的危险。拆卸设备或输送管线时，操作人员及维修 人员应穿上防火金属服，并配带防火安全帽、面罩、手套、夹克、裤子和 靴子。若 TEAL 泄漏到大气中起火时，绝不可用水灭火，因水可与 TEAL 发 生反应，使火势更大或发生爆炸，在这种情况下可用干粉灭火器。 2.1.2 给电子体的储存与计量 给电子体(DONOR)是作为等规度调节剂与高效催化剂配合使用的。如果 没有给电
14、子体，用高效催化剂进行聚合会产生高浓度无规聚合物。与等规 物所不同的是，这种无规物(或称橡胶组分)是很粘的，并能造成严重的输 送和质量问题。最终产品中有少量的橡胶组分是必要的，这能防止产品发 脆和提高抗冲强度，无规物含量一般保持在 14%。(即等规度为 9699%)， 最终产品的无规物含量是通过调节给电子体的加入量来控制的。 目前，环管工艺的给电子体有两种：C 给电子体（CHMMS）和 D 给电子 体（DCPMS） 。装置中有三个完全一样的给电子体储罐 D110A/B/C：一个用 来存放用油稀释的给电子体，一个存放纯的给电子体，第三个存放第二种 给电子体或不同浓度的给电子体。 给电子体装在 2
15、00 升的桶中送进装置，浓度约为 100%。用给电子体卸 料泵 P103 把给电子体送到三个贮罐 D110A/B/C 中的任何一个。由于某些 产品要求给电子体的流量很小，为了提高计量泵 P104A/B 的准确性，有必 8 8 要用油稀释给电子体以增加泵的输送流量。油从 200 升的桶中抽出加入 D110A 或 B 或 C 中。D110A/B/C 液位通常保持在 4080%，当贮罐的液位不 到 50%时，就应添加或配制给电子体。给电子体贮罐装有低液位报警 (LAL121、LAL122 、LAL123)以及现场液位计(LI121、LI122、 LI125)。 贮罐的密封是通过 FIC121、FIC
16、122 和 FIC123 保持氮封流量，罐内溢出的 尾气通过一根总管汇集到密封罐 Z114 中，经油洗涤后排放至大气。 给电子体计量泵 P104A/B 将给电子体送入聚合区的 D201，在泵的出口 管线上装有质量流量计(FIC121)测量流量，并通过调节泵的冲程来控制流 量。正常生产中，FIC121 与 FIC203 串级控制。泵的吸入管线上有三个过 滤器 F104A/B/C，可过滤掉大于 10m 的固体颗粒。 手动将现场液位计 LI123、LI124 和 LI126 和相应的罐隔离，可用来 校验泵 P104A/B 的流量，单位时间内的液位下降量即为操作中泵的流量。 在控制室里用 LI123、
17、LI124 和 LI126 也可进行同样的操作。 为了降低粘度，提高混合物(给电子体+油)的流动性，给电子体的整 个工艺线路(设备和管道)采用蒸汽伴热。 本装置所采用的给电子体是一种比重接近于水的透明液体，应贮存在 干燥凉爽的地方，避免阳光直射。给电子体与水反应放出甲醇，因此不能 用水灭火，而应使用化学干粉或二氧化碳进行灭火。 使用给电子体时，应戴护目镜和手套，若给电子体溅到皮肤上，应彻 底用水清洗。 2.1.3 主催化剂的配制与计量 本装置所采用的主催化剂是以 MgCl2为载体的钛系催化剂，它是一种深 褐色粉末，遇水或暴露于空气中将产生盐酸所特有的刺激气味，在贮存和 运输过程中应始终保持氮封
18、状态。由于它是固态，所以工艺上采用了油/ 脂混合物悬浮液，将其悬浮在其中，以便于其分散和输送。主催化剂对空 气、水和醇类等杂质非常敏感，必须除去与催化剂接触的系统中任何可能 9 9 存在的杂质。 桶装的油和脂送进装置后，通过卸料泵 P105A 和 P105B 分别加入油脂 混合罐 D105A 和 D105B 中，卸料泵出口到 D105A/B 之间为一蒸汽加热套管， 物料在这里被加热以除去其中的水分和轻烃。脂在泵送以前必须在油脂加 热器 E102 加热、熔融。 油和脂分别贮存在 D105A 和 D105B 中，启动搅拌器 A105A 和 A105B。D105A/B 外部设有夹套，通过温度控制器
19、TIC131A/B 控制进夹套的 蒸汽量来维持 D105A/B 的温度为 70。用装在罐底部的氮气分布器 Z105A/B 进行鼓泡以除去油和脂中的氧气和水分。D105A/B 的液位降到 30% 时，须重新进料。D105A/B 始终处于氮气保护状态下。先将油加入 D106。 油用泵 P105B 经 F105B 过滤和 FQS131 计量后加入催化剂计量罐 D106。 主催化剂(每桶约 80kg)用吊车 Z104 在氮气保护下加入分散罐 D106 中， 通过 A106 的搅拌下使催化剂和油充分混合。然后用 P105A 加入脂，通常 一桶 催化剂要加入二桶油和一桶脂，搅拌使催化剂与油、脂充分混合。为
20、了使 混合效果更好，D106 温度应保持在 70，这个温度是通过 E101 用蒸汽加 热 D106 夹套水来实现的。 真空泵用来抽出浆液中的轻质烃类。 分散罐 D106 共有两个温度控制点：70，10，由 E101 控制。当催 化剂与油脂混合时，为了使油脂的流动性更好、混合更均匀，D106 的温度 应保持在 70。当催化剂粉料已均匀分散在油脂中之后，应向 D106 夹套 通循环冷冻水，将其冷却到 10。然后用氮气压将膏状的催化剂压入催化 剂注入器 D108A/B，经计量后催化剂被送往聚合工段。 D108A/B 是两个由液压油驱动、内部带活塞、外部带夹套水冷却的圆 柱形缸体。生产中两个注入器交替
21、使用，以保证催化剂进料的连续性： “A”向聚合单元进料时， “B”可接收来自 D106 的催化剂浆料；“A”的 10 10 催化剂注入完毕后，可自动切换至“B” ，此时“A”可进行催化剂充料并 加压备用。 D105A/B 和 D106 装有现场温度计和液位计。D108A/B 及其上下游的催 化剂夹套管均用冷冻水冷却，以防止催化剂沉降并保持均一的浓度。冷冻 水用恒温泵 P113 循环，可将催化剂膏的温度控制在需要的设定值。 活塞把浆料从注入器底部压出进入聚合工段，催化剂的流量是由液压 油计量泵 P108A/B 来控制的，通过改变该泵的冲程，控制注入器活塞上部 的液压油量来间接控制催化剂的流量。D
22、108A/B 在现场和 DCS 系统均装有 液位指示器(现场为 LI14lA/B，DCS 系统为 LI145A/B)，可以通过液位的下 降指示出催化剂浆料的送料量。P108A/B 用的液压油贮存在 D107 中，当注 入器处于催化剂浆料充填状态时，活塞上部的液压油再返回到 D107 中。 用于密封和催化剂注入器加压的高压油贮存在 D109 中，由 P107A/B 送出。 高效钛催化剂必须在惰性气体保护下贮存在阴凉干燥处，因为它对水 和醇有高度敏感性。当催化剂粉末与空气中的潮气接触时，钛组分会被分 解，生成有毒的 HCl 烟雾刺激呼吸器官。发生火灾时，不能用水灭火，应 使用砂、化学干粉或二氧化碳
23、灭火。 在对催化剂取样时，操作者应戴手套、穿橡胶底的鞋、戴围裙和防毒 过滤器面罩，如催化剂碰到皮肤上应该用大量的水充分冲洗。 2.1.4 抗结垢添加剂的储存与计量 脱活剂是一种液体抗静电剂、防结垢剂。在装置开停车阶段，把少量 脱活剂加到靠近环管反应器的出料管 LV231 出口处，目的是与相对较小的 聚丙烯颗粒上的 TEAL 反应，使这些微粒失活，以减少聚合物在后序系统 及气体循环管道和换热器管壁上结垢。脱活剂的另一个用途是加入到 T302 中，目的是同 TEAL 反应，生成稳定的溶于油的络合物，降低 TEAL 的危险 性，以保护循环气压缩机 PK301。脱活剂也加入到废油处理罐 D607 中，
24、用 11 11 于中和废油中微量的 TEAL。再一个用途是加入挤压造粒单元，作为一种添 加剂，其流量与加入挤压机粉料成一定比例，质量流量计 FIC152 计量并 调节泵 P112 的冲程。 脱活剂是以 200 升桶装形式送入装置内，用液体添加剂进料泵 P110 将脱活剂装进液体添加剂贮罐 D1l2。D112 的液位通常保持在 2080%间， 该罐装有最低液位报警 LAL151 和现场液位计 LI151。D112 始终处于氮气 保护下，氮气流量由现场流量计 FIC151 控制。 2.1.5 尾气密封罐 Z114 内装有一定液位的白油，来自 D112、D110A/B/C、D105A/B 的氮封尾气
25、通过插入管进入 Z114 内。尾气经 白油洗涤后在安全处放空。 2.2 200 单元流程 2.2.1 预接触和预聚合 2.2.1.1 预接触 悬浮在油/脂混合物中的催化剂、给电子体和烷基铝约 10下在催化 剂预接触罐 D201 中预接触。在这里催化剂的活性中心为后面与单体的接 触而活化。这个操作是在一个用恒温水在夹套中循环而保持恒温的小搅拌 容器 D201(约 3 升)中进行的。通过插入管从顶部出料，混合物溢流出以防 止气泡。 2.2.1.2 催化剂注入丙烯中 离 开 预 接 触 罐 的 催 化 剂 混 合 物 ,在 Z203 处 注 入 经 E201 冷 却 到 10 的 丙 烯 中 。 流
26、 入 在 线 混 合 器 的 丙 烯 量 (将 决 定 催 化 剂 在 预 聚 反 应 器 中 的 停 留 时 间 ) 绝 不 能 少 于 2500kg/h， 以 防 止 预 聚 反 应 器 进 料 和 出 料 管 线 的 堵 塞 。 2.2.1.3 预聚合 反应是在一个预聚反应器 R200 中进行的，反应温度为 20；压力为 3.4MPaG4.4MPaG(与第一反应器的压力相同)；停留时间为 10 分钟(通过 流经 E201 和 P200 的丙烯总量设定)。反应器是在完全充满液体下操作的， 12 12 容积 0.9m3，通过轴流泵 P200 循环反应，反应器中的浆液速度约 4m/s，反 应热
27、是通过冷却夹套用冷冻水撤除的。泵 P204 使夹套水保持恒定流速。 通过补充冷冻水来调节水温。 轴流泵 P200 有一双层背靠背式机械密封。向反应器内进行连续丙烯 冲洗(400kg/h)以防止聚合物接触到密封面。冲洗丙烯的压力通过密封加 压活塞 Z200 而确定了两个机械密封面之间的界面润滑油压力。活塞的 设计使得油压比冲洗丙烯的压力高 10。 紧急情况下(丙烯不足，P200 故障等)R200、E201 和所有涉及的管线 可自动与装置的其它工段切断之后快速排料到排放系统。 2.2.2 液相本体聚合 2.2.2.1 聚合条件 均聚物的聚合反应是在两个串联的液相环管反应器中进行的。串联反 应器以及
28、将单体分别加入两个反应器的设计可以尽可能地提高平均停留时 间并缩小停留时间分布。 均聚物在两反应器内的聚合条件是相同的，仅在第一反应器 R201 内 的停留时间较长。反应温度为 70；压力为 3.4 MPaG，停留时间 R201 为 1h(在最大负荷时)，R202 为 0.5h(在最大负荷时)；浆液浓度约为 50wt；惰性组分为 20wt，主要为丙烷。 2.2.2.2 预聚合反应器出料 物料从 R200 直接流进 R201，分散在反应器中循环着的浆液中。 2.2.2.3 R201 的丙烯进料 丙烯在流量控制下经丙烯安全过滤器 F201A/B 过滤后送入 R201，其流 量通过环管反应器内的密度
29、控制来调整。总的进料分成四部分： 1）丙烯在流量控制 FIC204 下加入预聚合反应器。 2）丙烯在流量控制 FIC221 下冲洗预聚合反应器循环泵 P200。 3）丙烯在流量控制 FIC241 下冲洗 R201 浆液循环泵 P201。 13 13 4）丙烯在通过反应器密度控制器设定的总流量控制 FIC203(包括前面 的三股流体)下直接加入 R201。 2.2.2.4 浆液自 R201 至 R202 的转移 由于 R201 为满液操作，与总进料质量流量相等的出料物流通过浆液 转移管线带连接连续排入 R202。 2.2.2.5 R202 的丙烯进料 丙烯在流量控制下经丙烯安全过滤器 F201A
30、/B 过滤后送入 R202，其流 量通过环管反应器内的密度控制来调整。总的进料分成三部分： 1）丙烯在流量控制 FIC251 下冲洗 R202 浆液循环泵 P202。 2）反应器加压丙烯在压力控制 PIC231 下加入 E203。 3）丙烯在通过反应器密度控制器设定的总流量控制 FIC231(包括前面 的两股流体)下直接加入 R202。 2.2.2.6 R201 和 R202 的氢气进料 氢气影响聚合物的链长，从而控制聚合物的特性粘度，它分别注入进 环管反应器 R201 和 R202 的总丙烯流中。两股氢气都在流量控制下进料， 该控制器接受来自测定加入反应的丙烯流中氢气浓度的气相色谱的设定值，
31、 这个氢浓度考虑了可能的泄漏和存在于循环丙烯中的氢气。 2.2.2.7 反应器的浆液出料 浆液在反应器缓冲罐 D202 上的液位控制下从 R202 排入闪蒸线。当 R202 因故停车时，R201 也要进行停车操作，浆液从反应器底部的排放阀 (手动打开)排入闪蒸线。 2.2.2.8 反应器中的浆液浓度 环管反应器中聚合物的操作浓度仅受浆液循环所需的能量限制。 工业经验表明：反应温度下，反应器能在浆液密度 560565kg/m 3(约 含 50%wt 固体)以下操作良好。超过这个浓度，泵的吸收功率急剧上升， 使操作不稳定。为保证催化剂的活性(总停留时间 1.5 小时)，两反应器的 14 14 生产
32、能力分配确定为 R201 内 65%和 R202 内 35%。 显然，聚合物浓度应保持尽可能的高以获得最大的产量和收率。为保 持浆液中的固体浓度，密度控制器将根据生成的聚合物量与排出 R202 出 口的液体量之和调节加入反应器的总丙烯流量。 由于聚合物在弯管处的离心作用，出料处的固体浓度与反应器中的固 体浓度明显不同。前者更高些，加入反应器的液体总量是生成聚合物量的 1.81.9 倍(反应器中的浆液浓度=50%wt)。相同的密度控制器将根据两反 应器的生产能力和浆液浓度区分送至 R201 和 R202 的丙烯物流量。 为防止自 R201 至 R202 的浆液转移管线堵塞，流向 R201 的丙烯
33、总流 量不可低于 20t/h，这意味着，如果装置负荷低于 60%，反应器内的浆液 浓度将被稀释。 2.2.2.9 D202 和 E203 D202 与丙烯蒸发器 E203 共同作用使反应器始终充满液体，同时防止 任何压力波动，以避免反应器出、入口的不平衡和温度的急剧变化。 D202 将保持比反应温度下的单体蒸汽压高 0.4MPa 的压力，这样在反 应器中，通过 E203 来防止轴流泵的气蚀。 D202 上的液位控制器作用于 R202 浆液排出阀。 D202 连接到第二反应器，以防止自 R201 至 R202 浆液转移管线内丙烯 流量的完全中断。 2.2.2.10 泵 P201 和泵 P202
34、反应器循环泵 P201 和 P202 使浆液在反应器中循环。因安全原因，泵 配置了外面“串联” 、里面“背靠背”排列的三层机械密封。密封面用两 股分开的油路润滑和冷却：一股常压下用于外层串联密封，一股压力下用 于内层背靠背密封，内层密封通过类似 P200 的加压活塞加压。外面的泵 轴用独立的润滑油单元润滑，向反应器内侧进行连续的丙烯冲洗(800kg/h)以 防止聚合物接触到密封面。 15 15 2.2.2.11 反应器冷却系统 反应器温度通过夹套内的循环水来控制。循环泵 P205 和 P206 使水流 量恒定。反应器冷却系统包括板式换热器 E208A/B 和 E209，循环泵 P205 和 P
35、206。整个系统与氮封下的 D203 相连。另一台泵 P207 作为 P205 和 P206 的备用泵。 夹套的第一次注水和补充水用脱盐水或蒸汽冷凝水。D203 上的两个液 位开关控制夹套水的补充。通过 Z209A/B 加入钝化添加剂控制适当的 PH 值来防止腐蚀。开车阶段，反应器夹套水通过换热器 E204 和 E205 用蒸汽 加热。 2.2.2.12 备用连接 反应器的每个顶部弯管都装有阀门(在控制室操作)，在反应器加料时 用于排放气体。这些阀门也用于当闪蒸管线故障时，从 R202 向第一低压 排放罐 D602 排放全部物料。每个底部弯管也装有在控制室操作的排放阀， 通过闪蒸管线向脱气工段
36、放净反应器内物料。 2.2.2.13 紧急处置 反应器在紧急情况下(大量丙烯泄漏、轴流泵故障等)会被自动切断与 其它设备的联系。可用三种方式保护反应器： 1）紧急阻聚 任何情况下，当需要快速终止反应时，可把氮气和一氧化碳的混合气 注入每个反应器腿的底部。阻聚操作在控制室控制(自动或手动)进行。 安装了十个 CO 钢瓶进行这种阻聚操作。钢瓶中 CO 的浓度为 2%，压力 约 15MPaG。当压力降到 5MPaG 时更换 CO 钢瓶。 2）聚合物自反应器底部排料 当浆液循环泵故障和阻聚无效时，沉下的固体可排到高压排放罐 D601，反应因低温而停止。这个操作可以通过操作盘上的手动开关或安装 在反应器
37、下部弯管上的压力开关自动进行。 16 16 3）安全阀 作为最后的保护方法，反应器上部弯管安装了与高压排放连接的安全 阀。 2.2.3 物料特性 预聚合区和聚合区有大量危险的化学品。 三乙基铝会引起火灾，会立即和空气中的氧气发生反应冒烟着火，与 水发生强烈反应而产生爆炸，因此必须强调指出，处理 TEAL 必须在惰性 气体的保护下、在无水系统中进行。催化剂和给电子体都会和水反应，水 不能用于灭由催化剂和给电子体引起的火灾。 该区域内大量使用的高压液态丙烯极易挥发，液体丙烯蒸发时会冻伤 皮肤，在常压条件下，丙烯是具有窒息性和高度可燃性气体。氢气以气态 用于预聚合区和聚合区，它也是高度易燃性气体。因
38、此，丙烯和氢气不能 直接排入大气，排气时气体因磨擦会产生静电，造成爆炸着火的危险。取 丙烯样时应采取适当的安全措施，不要将取样瓶装满液体，由于液体受热 会膨胀，致使取样瓶破碎或爆炸，气体泄漏。 2.3 300 单元流程 2.3.1 高压闪蒸及丙烯回收 2.3.1.1 高压闪蒸和脱气 第二环管反应器排出的聚合物浆液进入闪蒸罐 D301，丙烯单体与聚合 物在此分离，经回收后重新参与反应。 闪蒸操作是从环管反应器排料阀出口处开始进行的，聚合物浆料自 R202 经闪蒸管线流到 D301，其压力由 3.4 MPaG 降到 1.8MPaG，使丙烯汽 化。为了确保丙烯完全汽化和过热，在 R202 和 D30
39、1 之间设置了闪蒸线， 在闪蒸线外部设蒸汽夹套，通过作用在脱气阶段末端气体上的温度控制器 串级设定通入夹套的蒸汽压力。这种方法能根据装置负荷调节闪蒸能力， 保持壁温尽可能低。并且闪蒸线直径逐渐增大，以适应丙烯体积膨胀并限 17 17 制其流速。 从 R202 出料阀 LV231 排出的浆料流经闪蒸线进入 D301 中，如果 D301 出现故障，R202 排出的物料可通过 D301 前的三通阀 HV301 切送至排放系 统而不进 D301。同旋风分离器一样，聚合物和汽化丙烯沿切线方向进入 D301，聚合物落到 D301 底部，并在料位控制下送至袋滤器 F301，气相丙 烯则从 D301 顶部送至
40、 T301，控制排出 D301 气体的温度和流量。流量控制 器FIC244作用于闪蒸管起始处的冲洗丙烯入口阀，使固体输送保持最 小速度而不受浆液出料影响。在 D301 顶部有一个特殊设计的动力分离器 A301，它能将气相丙烯中夹带的聚合物粉末进一步分离回 D301，而丙烯气 则去丙烯洗涤塔 T301 中予以回收。 2.3.1.2 丙烯洗涤 丙烯洗涤塔 T301 为折流板式塔，共装有 23 层塔盘。由 D301 来的气 相丙烯由 T301 第一层塔盘下进入，向上的丙烯气流与回流的液相丙烯在 各层塔盘上逆向接触，这个过程中，丙烯气中所夹带的聚丙烯粉末被洗涤 下来，并且分离出较重组分，这部分聚丙烯粉
41、末在流量控制下(FIC326)随 丙烯从塔底排出，经一段带有蒸汽夹套的管线汽化后送至 F301。洗涤过的 丙烯气上升到塔顶，其中一小部分作为反吹气送到 F301 中，绝大部分丙 烯气进入丙烯冷凝器 E301，用压力控制器PIC323调节 E301 的淹没高 度，在 E301 中气相丙烯被冷凝为液相。. 被 E301 冷凝下来的丙烯，一部分通过 P302A/B 回流到 T301 顶部，维 持 8000kg/h 连续回流(根据装置负荷可调整)，作为洗涤气相丙烯的洗涤 介质，剩余部分则在 T301 压力控制下(PIC323)，被送到丙烯进料罐 D302 加以回收。在 E301 顶部定量(由 FIC3
42、23 控制)采出一部分经冷却后的丙烯 及不凝气排向界区，以控制回收丙烯中惰性组分(不参加聚合反应的组分) 的含量。FIC323 的排放量也可以根据返回 D302 的回收丙烯的气相色谱分 析结果进行调节。 18 18 高压闪蒸与丙烯回收系统在中等压力(1.8MPaG)下操作。 T301 回流泵 P302A/B 出口设有液相丙烯取样点，样品采集在配有减压 阀的特制取样罐中。在取样的时候，这些样品均应先向火炬泄压，此时极 易发生丙烯泄漏，所以必须严格依照取样程序进行，绝不能减少程序中规 定的吹扫次数。丙烯具有特殊的大蒜臭味，极易汽化成白色烟雾状，汽化 时，由于制冷效应，极易在泄漏点的背面结霜，因此如
43、发生丙烯泄漏可以 觉察到。为防止丙烯泄漏，在聚合物闪蒸及丙烯回收区装有安全系统。 2.3.1.3 反应器进料系统 E301 中冷凝下来的循环丙烯送到丙烯进料罐 D302，新鲜丙烯在液位 控制下也加到这个罐。循环丙烯(85%wt 丙烯)和新鲜进料混合后用丙烯进 料泵 P301A/B 送进反应器。 P30lA/B 出口在任何时候都需要一个稳定的流量，以便保持恒定的输 出压力，因而将一定量的丙烯在流量控制下(FIC331)，经 E305 冷却后返 回 D302，同时这一股丙烯还可以起到降低 D302 操作温度的作用。为了保 证 D302 压力稳定，通过改变经过丙烯蒸发器 E302 的丙烯量来控制 D
44、302 的压力。 反应器供料系统有大量的易燃丙烯，因而操作者必须精心操作，防止 丙烯泄漏，如密封部位和法兰泄漏必须及时排除。排放到大气中的丙烯液 体能引起急冷，使皮肤和眼睛受到伤害，因此对丙烯进行取样时应穿戴好 个人防护用品(如手套和面罩)，另外，在采样时，钢瓶不要完全充满液体 丙烯，因为丙烯受热膨胀，可使取样钢瓶破裂,引起泄漏和爆炸。 D302 设有液位报警，当液位偏高或偏低时，将会发出报警信号，丙烯 气体与空气混合可形成爆炸性混合气体，且丙烯气比空气重，极易滞留在 靠近地面的区域并在低洼处聚集，因此丙烯溢出是极其危险的。为使装置 安全运行，在装置内设置了检测仪表。 2.3.2 聚合物低压脱
45、气及单体压缩 19 19 2.3.2.1 低压脱气 来自 D301 含有少量丙烯单体的聚合物进入袋式过滤器 F301， 在 F301 中聚合物和单体进一步分离，聚合物在料位控制下(LIC311)，从 F301 进 入汽蒸罐 D501，而丙烯气体从袋式过滤器顶部排出，经安全过滤器 F302A 或 B，然后进入低压丙烯洗涤塔 T302。F302A/B 防止前面过滤器袋子破裂 时大量的粉末进入压缩机。F301 用来自 T301 顶部经适当减压后的丙烯气 反吹而自动清洗。液体分离器 D303，作为反吹气罐，防止液体丙烯进入袋 滤器。 2.3.2.2 丙烯洗涤和压缩 T302 为折流板式塔，洗涤介质为凡
46、士林油和 Atmer163 混合液体(体积 比为 2:1)，洗涤液从塔上部沿塔板流下，丙烯气从下部进入 T302 向上流 动与洗涤液逆向接触，以除去气体中夹带的细粉及里面的 TEAL，Atmer163 与 TEAL 反应，生成稳定的液态油溶性络合物，每两个月或当油中的铝含 量超过 5(wt)时更换新的白油。 洗涤后的丙烯气经 T302 顶部冷却器 E304 冷却到 4050后进入雾沫 分离器 D304，在 D304 中丙烯气与油分离，丙烯气进入丙烯气循环压缩机 PK301，经 PK301 压缩至 1.8MPaG 以上送入 T301。压缩机吸入压力通过循 环一部分排出气回入口(E304 上游)，
47、由 PIC341 来控制。 在 F301，T302 及相关设备中，由于要处理极易燃的烃类(丙烯、丙烷 混合物)和 TEAL，因此整个系统要在微正压下进行，以防止空气或氧气进 入系统，形成爆炸性混合物。当 F301 超压时，可通过压力控制器(PIC311)调 节 PV311 向火炬泄放。 循环气压缩机(PK301)故障时，过滤器排出的全部气体可以在 PIC311 压力控制下排向火炬系统。 如果进入过滤器的流量超过压缩机的吸入能力或火炬的排放能力(只 有当 PK301 或 D301 下料阀误操作时)，高压停车系统会截断所有向过滤器 20 20 的排放。 当袋滤器底部排料困难或袋子破裂时，聚合物的进
48、料会通过 HV311 与 排放系统相连，按正常停车操作。故障排除后，HV311 再转向 F301 方向。 为防止水从下游汽蒸罐进入过滤器，F301 的压力必须一直比汽蒸罐 D501 的压力高，当两者的差压降至很小或反过来时，F301-D501 差压计切 断袋滤器出料。 袋滤器底部的低温停车系统防止任何液体丙烯(袋滤器中的除外)流入 汽蒸罐。 袋滤器底部的最小料位停车防止大量的丙烯气排入汽蒸罐。 袋滤器通过与火炬总管相连的安全阀防止超压。F301 和 PK301 之间的 所有设备经 F302A/B 的安全阀保护以防止超压。当外部发生火灾时，设备 压力泄到火炬系统。 丙烯、丙烷虽是无毒的，但当其取
49、代空气中的氧气时，则起到了窒息 剂的作用，并且丙烯、丙烷与空气能形成爆炸性混合气，所以在其可能发 生积聚的地方都应有通风管，十分重要的是应防止这些气体在管沟，下水 道或死角大量积累，避免达到危险程度。 2.4 500 单元流程 2.4.1 汽蒸部分 2.4.1.1 汽蒸 从袋式过滤器底部排出的聚合物，除含有 11.5%wt 的通过袋滤器出 料阀的气体外，仍吸附有 1%wt 的单体(主要是丙烯+丙烷)，聚合物依靠重 力流到带有低速搅拌的汽蒸罐 D501 中。这是个立式筒形容器，带有慢速 搅拌器，保证聚合物以柱塞流通过容器。低压蒸汽从汽蒸罐底部进入，分 解催化剂和给电子体剩余物，并更彻底分离出聚合物中残留的丙烯和丙烷。 催化剂分解后能产生氯化氢，氯化氢遇水即变成腐蚀性极强的盐酸。因此， 汽蒸罐外部设有低压蒸汽夹套，以防止蒸汽冷凝。 21 21 经汽蒸后的聚合物在料位控制下，从汽蒸罐底部靠重力作用流入干燥 器 D502 中。 离开汽蒸罐的气体，通过一台旋风分离器 S501 除去夹带的聚合物粉 末，借助蒸汽喷射器 C503 的作用，被分离出的聚合物粉末由旋风分离器 底部排出返回至 D501 中。 2.4.1.2 洗涤 从 S501 出来的气体进入洗涤塔 T501 中，该塔
