Описание технологической схемы полимеризации этилена

Описание технологической схемы производства

Производство полиэтилена состоит из четырех одинаковых технологических потоков, каждый из которых составляет независимый комплекс аппаратов.

В технологический поток входят следующие основные узлы: бустерный компрессор, компрессор 1-го каскада, два компрессора 2-го каскада, реактор, отделители высокого и низкого давления, экструзионный агрегат первичной грануляции, система бункеров анализных, смешения, хранения и обработки полиэтилена с пневмотранспортом.

Деление на независимые технологические потоки позволяет обеспечить большую безопасность и надежность работы всего производства. Дальнейшее описание ведется по одному технологическому потоку.

Описание технологической схемы отделения компрессии

Этилен из цеха газоразделения с концентрацией не менее 99,9 % об. и температурой не менее 5°С, по трубопроводу поступает в цех полимеризации. Давление в коллекторе свежего этилена поддерживается в пределах 0,8-1,3 МПа. Из коллектора свежего этилена по трубопроводу этилен поступает в емкость свежего этилена (поз. Е-2), где он смешивается с возвратным этиленом низкого давления, подаваемым бустерным компрессором (поз. М-1). Возвратный этилен из отделителя низкого давления (поз. О-8) направляется в ресивер (поз. Е-1), работающий под давлением 0,025-0,045 МПа.

Из емкости возвратного газа (поз. Е-1) газовая смесь через фильтр (поз. Ф-1) со специально фильтрующим элементом поступает на всас бустерного компрессора (поз. М-1).

Бустерный компрессор имеет холодильники после нагнетания 1-ой и 2-ой ступеней (поз.T-1), (поз.T-2) и сепараторы для улавливания масла (поз. O-1) и (поз. O-2). Масло из сепараторов (поз. O-1 и поз. O-2) периодически улавливается в циклонный сепаратор (поз. O-3), откуда выгружается в емкость сбора отработанного масла (поз E-3).

Бустерный компрессор (поз. М-1) подает газовую смесь в емкость (поз. Е-2), где она и смешивается со свежим газом из цеха газоразделения. Из смесительной емкости (поз. Е-2) газ идет на всас компрессора 1-го каскада (поз. М-2) через фильтр (поз. Ф-2). Фильтр заполнен мелкой металлической сеткой и войлоком.

Для охлаждения сжимаемого компрессором (поз. М-2) газа установлены два межступенчатых кожухотрубных холодильника (поз. Т-З и поз. Т-4) и концевой кожухотрубный хододильник (поз. Т-5). В случае завышения температуры оборотной воды до 31-32°С резко ухудшается работа теплообменной аппаратуры, снижается производительность компрессора 1-го каскада (поз. М-2).

Газ после первой и второй ступеней компрессора 1 каскада (поз. М-2) проходит соответственно через сепараторы (поз. О-4 и поз. О-5), где отделяется унесенное масло. Из межступенчатых сепараторов (поз. О-4 и поз. О-5) масло периодически удаляется продувкой в циклонный сепаратор (поз. О-З).

Этилен, сжатый компрессором 1 каскада до 17-28 МПа идет в смеситель (поз. Е-4), в котором происходит его перемешивание с возвратным газом высокого давления из отделителей (поз. О-6). Давление в смесителе (поз. Е-4) поддерживается автоматически изменением скорости компрессора 1 каскада (поз. М-2). Далее из смесителя (поз. Е-4) газ проходит через фильтр высокого давления (поз. Ф-3) и направляется на всас компрессоров 2 каскада. Назначение фильтров - улавливать унесенное масло и низкомолекулярный полиэтилен. Периодически смеситель (поз. Е-4) и фильтр (поз. Ф-3) продуваются в циклонный сепаратор (поз. О-3).

После фильтра (поз. Ф-3) газовый поток разделяется на два и под давлением 17-28 МПа идет на всас параллельно работающих компрессоров 2 каскада (поз. М-3/1 и поз. М-3/2).

Компрессоры 2 каскада имеют аналогичные характеристики за исключением числа оборотов. Компрессор (поз. М-3/1) работает с двигателем переменного тока и постоянной скоростью 230 об/мин. Компрессор (поз. М-З/2) приводится в действие электродвигателем постоянного тока, обеспечивающим плавное дистанционное изменение скорости от 23 до 230 об/мин.

Компрессор 2 каскада - двухступенчатый, вертикальный. Этилен после первой ступени охлаждается в межступенчатых холодильниках типа "труба в трубе" (поз. Т-6/1, поз. Т-6/2). В этих холодильниках газ охлаждается водой температурой от 97° до 50°С. В цилиндрах второй ступени происходит сжатие газа до рабочего давления, далее газ направляется в концевые холодильники типа "труба в трубе" (поз. Т-7/1, поз. Т-7/2).

В случае завышения температуры оборотной воды до 31-32°С резко ухудшается работа теплообменной аппаратуры, возрастает температура этилена на входе в реактор (поз. Л-1) и происходит снижение производительности компрессоров II-го каскада (поз. М-3/1, 2) и степени конверсии этилена в реакторе (поз. Л-1) на 1¸1,5 %;

Охлажденный до 50°С газ 4-мя потоками по трубам с рубашками транспортируется в отделение полимеризации.

Отработанное масло с растворенным в нем низкомолекулярным полиэтиленом из емкости (поз. Е2) фильтров (поз. Ф-2 и Ф-3) самотёком поступает в циклон (поз. О-З), откуда через дренажный вентиль сливается в емкость (поз. Е-3), туда самотеком также поступает отработанное масло из емкости (поз. Е-1) и фильтра (поз. Ф-1).

Утечки с сальников компрессоров 2 каскада (поз. М-3/1 и поз. М-3/2) направляются на всас бустерного компрессора (поз. М-1) через емкость (поз. Е-1).

Описание технологической схемы полимеризации этилена

Рабочий газ из отделения компрессии идет четырьмя потоками, которые перед реактором объединяются попарно.

Реактор - автоклав с мешалкой (поз. Л-1) - представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с параметрами:

Объем 250 литров;

Диаметр 400 мм;

Общая высота 6 метров;

Скорость вращения мешалки 1500 об/мин

Мощность электродвигателя 32,4 квт [6].

Реактор имеет три рубашки для подачи горячего или холодного воздуха соответственно для разогрева или частичного снятия тепла реакции.

Снабжен двумя разрывными мембранами на случай завышения давления. При срабатывании мембраны реакционная смесь выбрасывается в атмосферу через выхлопные трубы, в которых имеются полиэтиленовые мешочки с бикарбонатом натрия для предотвращения вторичного разложения этилена в воздухе.

Кроме того, реактор защищен рядом блокировок, обеспечивающих его нормальную работу. При завышении или занижении температур в реакторе останавливаются катализаторные насосы. При завышении давления в реакторе останавливаются компрессора 2 каскада.

Температура на входе в реактор поддерживается подачей охлаждающей воды в рубашки трубопроводов рабочего газа в пределах (10-50) °С.

20% Газа подается в корпус двигателя мешалки реактора, где он обдувает электродвигатель мешалки и охлаждает его подшипники и оттуда поступает в реактор. 30% Газа подается непосредственно в реактор, напротив термопары и 50% газа подается напротив термопары [6].

Инициаторами реакции при однозонном процессе являются пероксидные соединения (пероксиды): пероксид дитретичного бутила (катализатор "А"), третбутилпербензоат – Тригонокс С (катализатор "С"). Инициаторы "А", "С" вводятся в реактор двумя потоками с помощью насосов (поз. Н-1, поз. Н-2) в виде раствора в жидкой фракции низкомолекулярного полиэтилена различных концентраций. ЖФНМПЭ используется для уменьшения содержания летучих компонентов в готовой продукции, так как она предназначена для контакта с пищевыми продуктами [7].

В реакторе при давлении 100-160 МПа и температуре 157-280°С происходит реакция полимеризации этилена, тепло реакции отводится, в основном, потоком "полиэтилен-этилен", а также дополнительно, при необходимости, подачей холодного воздуха в рубашку реактора. Воздух подается воздуходувкой. На случай разогрева реактора включается электроподогреватель (поз. Т-8), с помощью которого можно поднять температуру этилена в реакторе до 170-200°С. Горячий воздух подается той же воздуходувкой.

Температура наружной стенки реактора регулируется автоматически перепуском горячего воздуха по байпасу в атмосферу.

Давление в реакторе автоматически поддерживается регулятором на заданном уровне, воздействующим на клапан Фишера - на выходе газополиэтиленовой смеси из этого аппарата, температура в реакторе поддерживается автоматически подачей инициаторов путем изменения производительности насосов.

Клапан Фишера снижает давление реакционной смеси с рабочего до 25 МПа.

Под этим давлением и с температурой от 157 до 280 °С реакционная смесь поступает в продуктовый холодильник (поз. Т-9), представляющий собой холодильник типа "труба в трубе". Его назначение поддерживать определенную температуру полиэтилена для переработки его на узле грануляции 1 ступени и для предотвращения термической полимеризации после реактора. После продуктового холодильника смесь полиэтилена и этилена выходит с температурой 130-250°. Охлаждение холодильника осуществляется конденсатом, который циркулирует по замкнутой системе. Конденсат из продуктового холодильника поступает в конденсатный холодильник (поз. Т-10), представляющий собой кожухотрубчатый теплообменник, который охлаждается промышленной водой. Далее конденсат подается в емкость (поз. Е-5), из которой насосом (поз. Н-3) снова подается на охлаждение газополиэтиленовой смеси в продуктовые холодильники.

Температура газополиэтиленовой смеси на выходе из продуктового холодильника выдерживается автоматически подачей охлажденного конденсата в рубашки холодильника.

Из продуктового холодильника смесь "полиэтилен-этилен" поступает в отделитель высокого давления (поз. О-6). В этом сосуде происходит разделение непрореагировавшего этилена. Отделитель на случай завышения давления снабжен двумя разрывными мембранами. При разрыве мембран этилен через выхлопные трубы выбрасывается в атмосферу [6].

Давление 17-25 МПа в отделителе высокого давления, как и во всей системе возвратного газа высокого давления поддерживается изменением числа оборотов компрессора 1-го каскада.

Уровень в аппарате регулируется автоматически клапаном на линии выхода полиэтилена, работающим от емкостного уровнемера. Отделитель обогревается паром.

Этилен-газ с верха отделителя поступает в холодильники возвратного газа типа (поз. Т-11) "труба в трубе" для снижения температуры с 130¸270 °С до температуры не выше 65°С.

Холодильники возвратного газа разделены на три секции. После каждой секции стоит циклонный сепаратор (поз. О-7) для отделения низкомолекулярного полиэтилена. Обвязка холодильников выполнена таким образом, что любая секция может стать первой по ходу движения горячего этилена. Это необходимо для расплавления отлагающегося на стенках унесенного газом полимера. Низкомолекулярный полиэтилен из циклонных сепараторов периодически удаляется в сборник низкомолекулярного полиэтилена (поз. Е-6).

Расплав полиэтилена с небольшим количеством этилена (примерно 5% от всего непрореагировавшего газа) из отделителя высокого давления проходит через регулирующий клапан, который снижает давление с 25 МПа до 0,15 МПа и попадает в отделитель низкого давления (поз. О-8).

В отделителе низкого давления происходит разделение полиэтилена и непрореагировавшего этилена. Давление до 0,15 МПа в отделителе поддерживается перепускным клапаном, стоящим на всасебустерного компрессора.

Отделитель низкого давления снабжен разрывной мембраной и клапаном на случай завышения давления. Этилен при разрыве мембраны выбрасывается в атмосферу через горизонтальную ловушку, предотвращающую забивку трубопровода полиэтиленом.

Отделитель низкого давления снабжен рубашкой, разделенной на 2 части, в верхнюю часть подается пар 1,9 МПа. Нижняя - конусная часть обогревается циркулирующим высокотемпературным теплоносителем – маслом.

Выделяющийся этилен с верха аппарата (поз. О-8) проходит через циклонный сепаратор (поз. О-9) и возвращается в систему низкого давления в емкость (поз. Е-1), улавливаемый в сепараторе (поз. О-9) низкомолекулярный полиэтилен периодически выгружается в бочки через нижний (выгрузочный) штуцер.

Из отделителя (поз. О-8) расплав поступает в зону заполнения экструдера (поз. А-1).

Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 219; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!