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Unipol气相流化床聚丙烯工艺PDS的运行与优化
摘 要：Unipol气相流化床聚丙烯工艺中的产品出料系统（简称“PDS”）是保证及影响反应器运行负荷的关键因素之一,本文介绍了产品出料系统( PDS)及其一些关键影响因素,同时针对这些因素作出进一步的分析及相应的优化,最大限度地提高产品出料系统(PDS)运行效率及运行周期.
关键词：PDS产品出料反应器
中图分类号：TQ31
文献标识码：A
文章编号：10039082 (2017) 040001
一、概述
对于Unipol聚丙烯装置来说,聚丙烯流化床反应器的负荷可以提高至设计负荷的105%- llO%,一套设计生产负荷在37. 5t/h的聚丙烯装置,其负荷可以提高至39. 5-42. 5t/h,而造粒挤压机负荷基本会控制在42-45t/h,因此产品出料系统的运行效率将成为装置提高负荷的限制因素.
二、PDS系统简介
PDS( Products Discharge System)系统就是将树脂从反应器排到产品室,将气体返回进入反应器树脂床层的顶部.Unipol流化床反应器包括两组组PDS系统.每组PDS系统包括两个单套PDS系统组成,其中每个单套PDS包括一个产品罐(PC),一个产品吹出罐(PBT),12个自动控制阀门,一组PDS系统内还包括2个共享的自动控制阀门.单套运行时,PC和PBT罐中的气体排放至产品接收仓,一组PDS交叉交替运行时,PC和PBT气体先通过“W”和“X”交叉阀门互为升降压,少量的气体排放至从产品接收仓.
三、PDS系统的影响因素及优化措施
1催化剂的影响和优化
作为PDS系统的输送介质,粉料的物料性质是影响PDS出料效率的关键因素.粉料的性质主要取决于催化剂本身的性质.不同催化剂产出的粉料性质有所不同.以Unipol聚丙烯工艺为例,使用进口催化剂SHAC201时生产出的均聚产品粉料堆积密度在0.28-0.32g/cm3,使用国产催化剂产出的粉料堆积密度在0.34-0.4lg/cm3,甚至有的能够达到0 42g/cm3.因此,在选用催化剂时最好选择能产出高堆积密度粉料的催化剂,保证PDS的出料效率.
2反应器的冷凝量影响及优化
Unipol聚丙烯工艺,反应器的运行负荷越高,循环气内产生的冷凝液体越多.正常负荷下,冷凝量一般控制在8%-10%,负荷继续增加,反应器就会进入深度冷凝状态,反应器的出料会带入少量液相进入PDS系统.在PDS出料过程中,液相丙烯会逐渐气化,PBT的压力会相继出现3H、4H,M阀的排气时间会延长,严重时PBT压力会出现5H,PDS系统联锁停运.我们可以通过反应器的其他参数调整来控制冷凝量,其中包括产能、表观气速、反应器温度、K-4003入口导叶开度、FV-4001-6开度、FV- 5260-2开度、T-5260顶底温度及其塔顶回流量、深冷系统温度及压力、反应器压力和循环气组成等因素.产能和S通过改变穿过循环气冷却器的热负荷和AT来影响冷凝量.反应器压力和循环气组成影响露点,进而影响冷凝量.调整冷凝量最简单的方法是改变床层温度来调整冷凝量.
3.PDS阀门设定时间的优化
PDS阀门的设定时间是影响PDS出料效率的关键参数之一.一组PDS系统中需要设定时间的阀门包括：控制PC罐接料时间的B阀,PC罐之间的气相平衡阀W阀,PC出料至PBT的阀门D阀,PBT罐之间的气相平衡阀X阀.在300kt/a的PP装置设计负荷下,B阀建议为42s,W阀及X阀建议33s,D阀建议37s.这些参数在装置开工初期反应器负荷偏低能满足装置的要求,而随着装置的长周期运行,催化剂的国产化引起的粉料性质的变化和PDS阀门内漏带来的问题,保持原来的阀门设定时间将会很大程度上降低PDS系统的运行效率及负荷.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系统的效率和负荷稳定.
3.1 B阀的时间优化.在已知的粉料性质下,通过观察反应器床层重量的变化进行B阀时间优化,让实际床层重量数值始终略低于PDS出料的床层重量设定值,同时,PC与反应器之间压力平衡后1-3秒后关闭.
3.2 W阀、X阀的时间优化.当一组PDS中两个PC罐间、两个PBT罐间的压力刚好平衡时的时间是W阀、X阀的最佳设定时间.
3.3 D阀的时间优化.在一定的B阀接料时间下,D阀的时间不会变化太大,PC罐的核料位低低报警出现,D阀延迟2-5后秒关闭.
4.PDS系统的改造优化
适当增加W阀、X阀及M阀的孔板孔径.目前一组PDS中两个PC罐间、两个PBT罐间的压力平衡时的时间,即W阀及X阀开关时间为33s,W阀及X阀的作用为平衡两个PC罐间、两个PBT罐间的压力,减少反应器排气量.因此可适当增大孔板孔径,加快平衡压力时间lOs,可缩减PDS出料时间.由于M阀时间与PBT压力有关,PBT压力越高,则M阀排气时间会加长.适当增加M阀孔板孔径,缩短PBT排气时间进而优化PDS出料时间.
四、PDS系统的维护
定期检查PDS系统存在的隐患是保证PDS系统长周期稳定运行的重要措施.阀门由PDS控制系统控制每年动作次数约50万次,反应器与PDS系统之间较高的压差冲击以及PDS系统与下游管线间的压差冲击使得PDS系统出料时阀门及管线振动,导致阀门组件与管线支撑部分松动.根据我装置实际运行状况来看,需做以下工作来维持PDS系统的稳定运行：
1定期检查PDS阀门气缸连接线,出现组件松动及时进行紧固.依PDS系统出料时常振动来看,阀门气缸与气源线连接处的卡扣,经常出现松动漏风现象,每天对此处进行检查消漏,保证气缸压力充足.
2定期检查PDS阀门限位开关接线有无松动.PDS阀门限位开关将直接影响阀门开关,若PDS阀门限位开关接线松动,回讯不到位,将导致PDS系统无法连续运行.
3定期检查PDS系统管线支撑,消除管线应力.PDS系统长期频繁振动将导致PDS管线与支撑脱开,管线应力增加,长时间将导致法兰泄漏或管线破裂,影响PDS系统长周期稳定运行.
五、结论
通过合理的调控反应器的参数,减少对PDS系统的影响；改进催化剂的性质,生产出优良性质的粉料；选择合理的PDS运行方式,根据生产工况及时的优化PDS阀门时间；对PDS系统进行适当的改造,降低PDS系统出料时间,有效的提高PDS的效率和运行负荷；制定合理的维护和检修措施来延长阀门的寿命.通过这些优化和改造,可以提高装置PDS系统的效率和负荷,从而确保装置长周期高负荷运行.作者简介：李井轩男1971年9月生汉族本科学历工程师聚丙烯技师长期从事聚丙烯生产研究
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