HDPE装置聚合釜生产能力的提高.pdf

工业技术
合成树脂及塑料,2010,27(4):41
CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS
HDPE装置聚合釜生产能力的提高
贵道祥
(中国石化扬子石油化工股份有限公司塑料厂,江苏南京,210048
摘要:研究了浆液浓度、聚合総撤热能力等对高密度聚乙烯装置生产能力的影响。结果表明:提高浆液浓
度、延长停留时间保证乙烯转化率来提高聚合釜的负荷,同时,提高釜顶冷凝器和聚合釜夹套的热处理能力及循环气
风机进釜风量,可提高装置生产能力。按目前实际生产中单釜最大负荷提高1.08倍计,生产能力可提高3.7%~74%
关键词:高密度聚乙烯聚合撤热能力淤浆浓度生产能力
中图分类号:TQ325.12文献标识码:B文章编号:1002-1396(201004-0041-05
中国石化扬子石油化工股份有限公司高密度过己烷输送泵(P-202)送回聚合釜,一部分己烷冷
聚乙烯(HDP)装置系引进日本三井油化专利技凝液在冷凝己烷至气相出口流量指示仪及冷凝己
术,设计生产能力140kta,分A,B两条生产线,烷至分液盘流量指示仪控制下冲洗气相出口及分
年操作时间为8000h该工艺以高纯度乙烯为主液盘,剩余己烷在D-205液位指示控制仪控制下
要原料,丙烯或1-丁烯为共聚单体,已烷为溶剂,返回聚合釜。
采用齐格勒一纳塔高效催化剂,在0.2-0.7MPa,
?TR
乙烯、氢气
78-85℃下浆液聚合。聚合物经分离、干燥、混炼、
造粒、颗粒均化。该装置经20多年的技术消化和
技术革新,工艺日趋完善,己形成170kta的生产
能力。产品达20多种,在用户中贏得了较高声誉
PDA-211
D-202
但在市场竞争日益激烈的今天,如何挖潜增效,提
D-201
高装置生产能力是亟需解决的难题
图1200工艺流程示意
1HDPE装置聚合流程简介
ig. 1 Flow diagram of process of 200
注:PDA-211为循环气风机进出口压差,D202为第一浆液稀
由图1可以看出,以聚合单釜(D-201)(压力
释罐,CW为夹套冷却水,RCW为夹套冷却水回水
0.35-0.50MPa,温度78-85℃,浆液浓度350g兀L,
搅拌电流118~122A)为例,原料乙烯、共聚单体2影响聚合釜生产能力的因素
(丙烯或1ー丁烯)和相对分子质量调节剂(氢气)与
聚合釜生产能力是指单位时间内聚合釜生成
从循环气鼓风机(C-201)来的循环气体混合,通聚乙烯粉末的量,取決于单位时间内乙烯进料量
过气体注入管线加入D-201,由带有三档涡轮的和乙烯转化率。在众多影响因素中,聚合釜的浆液
搅拌器彻底分散于己烷中,乙烯在催化剂存在下浓度和撤热能力是实际生产中制约生产能力的关
聚合,形成具有特定浓度的浆液。聚合反应热约键因素。进一步提高现有裝置聚合负荷主要顾
80%由己烷蒸发潜热带走,约20%由聚合釜夹套虑:一是保证足够停留时间以满足一定转化率的
冷却水撤除。含有大量己烷蒸气的循环气体被送
至第一釜顶冷凝器(F-201)冷凝和冷却后被送至
己烷接受罐(D-205)分离成己烷冷凝液和循环气
收稿日期:2010-02-21;修回日期:2010-05-16。
作者简介:责道样,1965年生,工程师,2005年毕业于南京
体,循环气体经C-201加压后,部分循环气由聚
工业大学化学工程与工艺专业,现从事聚烯烃生产技术管理
合釜温度控制阀(TRCS-221)控制与原料气混合返
工作。联系电话:1391740988;E-mail: bendaoxiang1965
?聚合釜,分离出来的己烷冷凝液在D-205中通
sina. com o
合成树脂及塑料
2010年第27卷
前提下提高聚合釜负荷势必会提高浆液浓度,而
提高浆液浓度给聚合的调节与控制带来一定影
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响;二是聚合的撤热能力,即聚合生成热能否被
及时撤除。
2.1浆液浓度
浆液浓度系指每升己烷中所含PE粉末的质
量,常规下浆液浓度取决于乙烯进料量及己烷和
母液的进料量[见式(1)]。
Ig Nrc
栄液浓度=己烧进料速率母液进料速率(1
Pig. 2 Curve of mixing power number versus Reynolds number
HDPE聚合翁在强制搅拌下,浆液形成均匀大,提高了聚合釜的生产能力;浆液浓度过高,导
分散的悬浮体系,非常接近理想混合模型(即釜内致釜内增大,流体由过渡区向层流区转移,这势
各处的组成和温度均相同,不随时间而变化,进出必影响釜内流体的混合效果,釜内物料难以均匀
口组成与釜内组成相同り。目前,浆液浓度的实际分散,乙烯分子在浆液中的分散阻力増加,不能迅
操作值为325gL,与理论浆液浓度最大值(Cw,速分散到催化剂活性中心的表面,不利于聚合顺
400g)相比,还有较大的弹性空间。
利进行。同时,催化剂分散不均可叮能导致局部催化
2.1.1浆液浓度对流体流动的影响
剂浓度过高,反应过于剧烈,如热量不能及时撒
在搅拌容器中,流体的流动形式可分为层流除,会造成局部 HIDPE粉末熔化结块,影响生产。
区、过渡区和湍流区。搅拌雷诺数(N)是判断流动另外,浆液浓度过高,瓮内单位体积内的生成热增
形式的无因次准数[见式(2)]。
大,同时由于釜内物料混合不均,导致放热不均,
从而增大聚合釜撤热难度,如果控制不好,会造成
(2
严重的后果。
式中:D为搅拌器直径,N为搅拌器转速,p为流2.13浆液浓度及平均停留时间对聚合转化率的
体的密度,ル为流体的黏度。
影响
当N大于1x10时,流体属湍流状态,NR大
如果浆液浓度过高,则会降低乙烯转化率。在
于20小于1x10为过渡区,NM。小于20为层流浆液浓度增加到400gL时,转化率实际为常量;
区,由奈维尔一斯托克斯方程推导得到式(3)。
当浓度超过此值时,乙烯在浆液中的分散阻力增
3)加,转化率开始下降;在浆液浓度保持不变时,廷
长停留时间,乙烯转化率上升,但它与停留时间不
式中:N。为搅拌功率准数,P为搅拌功率。
成任何比例关系。对于浆液法HDPE聚合,其转化
当N大于1x10时,N为常数,即P基本保率可按式(4)计算。
持恒定;当N小于20时,黏性功率准数(N)为
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P/AND是常数,即P随増加而增大
I+KT
由文献叫可知,图2中的M大于1x1时,流。式中:K表示反应常数,T表示平均停留时间,x表
体表现流形属湍流状态;M。大于20小于1x10°示转化率。
时,釜内流体流型属过渡区;Nn小于20为层流
由此可见,适当提高浆液浓度,延长停留时
区:N大于1x1时,釜内流体由过渡区向湍流间,可提高聚合转化率,但延长到一定值后,转化
区转移,拌功率变化不大;只有当淤浆浓度达一率则不再增加。
定值(即Cい后,ル剧增,致使Na小于20,総内流2.1.4浆液浓度的控制
体向层流区转移,搅拌功率迅速增加,甚至会引起
严格控制乙烯、已烷和母液的进料量。实际生
搅拌器跳闻,导致暴聚事故发生。正常生产时,浆产中因母液管线常会堵塞,尤其要注意母液进釜
液浓度应严格控制在400gL以内

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