流化床单元操作手册.doc

流化床反应器单元仿真培训系统 操作说明书 1998-5-12
文档编号:TSS_REA.DOC

流化床反应器单元仿真培训系统
操作说明书

北京东方仿真控制技术有限公司
Beijing East Simulation & Control Technology Co. Ltd.
一九九八年五月十二日

一.工艺流程说明：
该流化床反应器取材于HIMONT工艺本体聚合装置，用于生产高抗冲击共聚物。具有剩余活性的干均聚物（聚丙烯），在压差作用下自闪蒸罐D-301流到该气相共聚反应器R-401。
在气体分析仪的控制下，氢气被加到乙烯进料管道中，以改进聚合物的本征粘度，满足加工需要。
聚合物从顶部进入流化床反应器，落在流化床的床层上。流化气体（反应单体）通过一个特殊设计的栅板进入反应器。由反应器底部出口管路上的控制阀来维持聚合物的料位。聚合物料位决定了停留时间，从而决定了聚合反应的程度，为了避免过度聚合的鳞片状产物堆积在反应器壁上，反应器内配置一转速较慢的刮刀，以使反应器壁保持干净。
栅板下部夹带的聚合物细末，用一台小型旋风分离器S401除去，并送到下游的袋式过滤器中。
所有末反应的单体循环返回到流化压缩机的吸入口。
来自乙烯汽提塔顶部的回收气相与气相反应器出口的循环单体汇合，而补充的氢气，乙烯和丙烯加入到压缩机排出口。
循环气体用工业色谱仪进行分析，调节氢气和丙烯的补充量。
然后调节补充的丙烯进料量以保证反应器的进料气体满足工艺要求的组成。
用脱盐水作为冷却介质，用一台立式列管式换热器将聚合反应热撤出。该热交换器位于循环气体压缩机之前。
共聚物的反应压力约为1.4Mpa(表)，70℃，注意，该系统压力位于闪蒸罐压力和袋式过滤器压力之间，从而在整个聚合物管路中形成一定压力梯度，以避免容器间物料的返混并使聚合物向前流动。

反应机理:
乙烯，丙烯以及反应混合气在一定的温度70度，一定的压力1.35Mpa下，通过具有剩余活性的干均聚物（聚丙烯）的引发，在流化床反应器里进行反应，同时加入氢气以改善共聚物的本征粘度，生成高抗冲击共聚物。
主要原料：乙烯，丙烯，具有剩余活性的干均聚物（聚丙烯），
氢气。
主产物：高抗冲击共聚物（具有乙烯和丙烯单体的共聚
物）。
副产物：无。

反应方程式：
n C2H4 + n C3H6———→[C2H4—C3H6]n

该单元主要包括以下设备：
A401： R401的刮刀
C401： R401循环压缩机
E401： R401气体冷却器
E409： 夹套水加热器
P401： 开车加热泵
R401： 共聚反应器
S401： R401旋风分离器
参数说明：
AI40111：反应产物中H2的含量
AI40121：反应产物中C2H4的含量
AI40131：反应产物中C2H6的含量
AI40141：反应产物中C3H6的含量
AI40151：反应产物中C3H8的含量

二、装置的操作规程：
1、冷态开车规程：
（一） 开车准备：
准备工作包括：系统中用氮气充压，循环加热氮气，随后用乙烯对系统进行置换（按照实际正常的操作，用乙烯置换系统要进行两次，考虑到时间关系，只进行一次）。这一过程完成之后，系统将准备开始单体开车。

1） 系统氮气充压加热：

A·充氮：打开充氮阀，用氮气给反应器系统充压，当系统压力达0.7Mpa（表）时，关闭充氮阀。
B·当氮充压至0.1Mpa(表)时，按照正确的操作规程，启动C401共聚循环气体压缩机，将导流叶片（HIC402）定在40%
C·环管充液：启动压缩机后，开进水阀V4030，给水罐充液，开氮封阀V4031。
D·当水罐液位大于10%时，开泵P401入口阀V4032，启动泵P401，调节泵出口阀V4034至60%开度。
E·手动开低压蒸汽阀HC451，启动换热器E-409，加热循环氮气。
F·打开循环水阀V4035。
G·当循环氮气温度达到70℃时，TC451投自动，调节其设定值，维持氮气温度TC401在70℃左右。

2） 氮气循环：

A·当反应系统压力达0.7Mpa时，关充氮阀。
B·在不停压缩机的情况下，用PIC402和排放阀给反应系统泄压至0.0Mpa（表）。
C·在充氮泄压操作中，不断调节TC451设定值，维持TC401温度在70℃左右。

3） 乙烯充压：

A·当系统压力降至0.0Mpa（表）时，关闭排放阀。
B·由FC403开始乙烯进料，乙烯进料量设定在567.0kg/hr时投自动调节，乙烯使系统压力充至0.25Mpa（表）。

（二） 干态运行开车：

本规程旨在聚合物进入之前，共聚集反应系统具备合适的单体浓度，另外通过该步骤也可以在实际工艺条件下，预先对仪表进行操作和调节。

1） 反应进料：

A·当乙烯充压至0.25Mpa（表）时，启动氢气的进料阀FC402，氢气进料设定在0.102kg/hr，FC402投自动控制。
B·当系统压力升至0.5Mpa（表）时，启动丙烯进料阀FC404，丙烯进料设定在400kg/hr，FC404投自动控制。
C·打开自乙烯汽提塔来的进料阀V4010。
D·当系统压力升至0.8Mpa（表）时，打开旋风分离器S-401底部阀HC403至20%开度，维持系统压力缓慢上升。

2） 准备接收D301来的均聚物：

A·当AC402和AC403平稳后，调节HC403开度至25%。
B·启动共聚反应器的刮刀，准备接收从闪蒸罐（D-301）来的均聚物。

（三）共聚反应物的开车：

A．确认系统温度TC451维持在70度左右
B．当系统压力升至1.2Mpa（表）时，开大HC403开度在40%和LV401在10-15%，以维持流态化。
C．打开来自D-301的聚合物进料阀。

（四） 稳定状态的过渡：

1） 反应器的液位：

A·随着R401料位的增加，系统温度将升高，及时降低TC451的设定值，不断取走反应热，维持TC401温度在70℃左右。
B·调节反应系统压力在1.35Mpa（表）时，PC402自动控制。
C·当液位达到60%时，将LC401设置投自动。
D·随系统压力的增加，料位将缓慢下降，PC402调节阀自动开大，为了维持系统压力在1.35Mpa，缓慢提高PC402的设定值至1.40Mpa(表)。
E·当LC401在60%投自动控制后，调节TC451的设定值，待TC401稳定在70℃左右时，TC401与TC451串级控制。

2） 反应器压力和气相组成控制：

A·压力和组成趋于稳定时，将LC401和PC403投串级。
B·FC404和AC403串级联结。
C·FC402和AC402串级联结。

2、正常操作规程：
正常工况下的工艺参数：

FC402:调节氢气进料量（与AC402串级） 正常值：0.35kg/hr
FC403:单回路调节乙烯进料量 正常值：567.0kg/hr
FC404:调节丙烯进料量（与AC403串级） 正常值：400.0kg/hr
PC402:单回路调节系统压力 正常值：1.4Mpa
PC403:主回路调节系统压力 正常值：1.35Mpa
LC401:反应器料位（与PC403串级） 正常值：60%
TC401:主回路调节循环气体温度 正常值：70℃
TC451:分程调节取走反应热量（与TC401串级）正常值：50℃
AC402:主回路调节反应产物中H2/C2之比 正常值：0.18
AC403:主回路调节反应产物中C2/C3&C2之比 正常值：0.38

3、停车操作规程：
3.1 正常停车：

（一）降反应器料位：
1）关闭催化剂来料阀TMP20。
2） 手动缓慢调节反应器料位。

（二）关闭乙烯进料，保压：
1）当反应器料位降至10%，关乙烯进料。
2）当反应器料位降至0%，关反应器出口阀。
3） 关旋风分离器S-401上的出口阀。

（三）关丙烯及氢气进料：
1）手动切断丙烯进料阀。
2）手动切断氢气进料阀。
3）排放导压至火炬。
4） 停反应器刮刀A401。

（四） 氮气吹扫：

1）将氮气加入该系统。
2）当压力达0.35Mpa时放火炬。
3）停压缩机C-401。

3.2 紧急停车：
紧急停车操作规程同正常停车操作规程。

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4、仪表一览表：
位号
说明
类型
正常值
量程高限
量程低限
工程单位
高 报
低 报
高高报
低低报
FC402
氢气进料流量
PID
0.35
5.0
0.0
Kg/h

FC403
乙烯进料流量
PID
567.0
1000.0
0.0
Kg/h

FC404
丙烯进料流量
PID
400.0
1000.0
0.0
Kg/h

PC402
R-401压力
PID
1.40
3.0
0.0
Mpa

PC403
R-401压力
PID
1.35
3.0
0.0
Mpa

LC401
R-401液位
PID
60.0
100.0
0.0
%

TC401
R-401循环气温度
PID
70.0
150.0
0.0
℃

FI401
E-401循环水流量
AI
36.0
80.0
0.0
T/h

FI405
R-401气相进料流量
AI
120.0
250.0
0.0
T/h

TI402
循环气E-401入口温度
AI
70.0
70.
0.0
150.0
0.0
℃

TI403
E-401出口温度
AI
65.0
150.0
0.0
℃

TI404
R-401入口温度
AI
75.0
150.0
0.0
℃

TI405/1
E-401入口水温度
AI
60.0
150.0
0.0
℃

TI405/2
E-401出口水温度
AI
70.0
150.0
0.0
℃

TI406
E-401出口水温度
AI
70.0
150.0
0.0
℃

三、事故设置一览表：
1.泵P401停
原因：运行泵P401停.
现象：温度调节器TC451急剧上升，然后TC401随之升高
处理：1）调节丙烯进料阀FV404，增加丙烯进料量
2） 调节压力调节器PC402，维持系统压力
3） 调节乙烯进料阀FV403，维持C2/C3比

2.压缩机C-401停
原因：压缩机C-401停.
现象：系统压力急剧上升.
处理：1）关闭催化剂来料阀TMP20
2） 手动调节PC402，维持系统压力
3） 手动调节LC401，维持反应器料位

3. 丙烯进料停：
原因：丙烯进料阀卡
现象：丙烯进料量为0.0
处理： 1）手动关小乙烯进料量，维持C2/C3比
2） 关催化剂来料阀TMP20
3） 手动关小PV402，维持压力
4） 手动关小LC401，维持料位

4.乙烯进料停：
原因：乙烯进料阀卡
现象：乙烯进料量为0.0
处理： 1）手动关丙烯进料，维持C2/C3比
2）手动关小氢气进料，维持H2/C2比

5.催化剂停：
原因：催化剂阀关
现象：催化剂阀显示关闭状态
处理： 1）手动关闭LV401
2）手动关小丙烯进料
3）手动关小乙烯进料

4）手动调节压力
附：思考题：
1. 在开车及运行过程中，为什么一直要保持氮封？

2. 熔融指数(MFR)表示什么？氢气在共聚过程中起什么作用？试描述AC402 指示值与MFR的关系？

3. 气相共聚反应的温度为什么绝对不能偏差所规定的温度？

4. 气相共聚反应的停留时间是如何控制的？

5. 气相共聚反应器的流态化是如何形成的？

6. 冷态开车时，为什么要首先进行系统氮气充压加热？

7. 什么叫流化床？与固定床比有什么特点？

8. 请解释以下概念：共聚、均聚、气相聚合、本体聚合。

9. 请简述本培训单元所选流程的反应机理