CN114073924A - 聚丙烯预聚反应阻聚系统、方法、聚丙烯生产装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种聚丙烯预聚反应阻聚系统、方法、聚丙烯生产装置。所述聚丙烯预聚反应阻聚方法，包括：响应控制开关的阻聚启动指令，启动阻聚剂开始注入联锁程序；以及响应所述控制开关的阻聚终止指令，启动阻聚剂停止注入联锁程序；其中，所述阻聚剂开始注入联锁程序及所述阻聚剂停止注入联锁程序在SIS中被预先设置；所述阻聚剂开始注入联锁程序包括：顺控联锁动作，依次包括：关闭去火炬放空阀；经过第一延时，打开阻聚剂容器的主阀；经过第二延时，打开预聚环管反应器的阻聚剂注入阀。通过在安全仪表系统中设置控制所述聚丙烯预聚反应阻聚系统的顺控联锁指令，操作人员可以远程手动控制阻聚的启停，防止预聚反应器爆聚。
Description
技术领域
本发明涉及石化行业中聚丙烯生产装置领域，具体地涉及一种聚丙烯预聚反应阻聚系统、方法、聚丙烯生产装置。
背景技术
目前已发生过多起环管法工艺聚丙烯装置中预聚反应器爆聚事故，一旦反应器内发生爆聚后，后续处理过程十分复杂，需要停止生产过程对反应器进行清理，生产装置长时停工将影响生产进度，进而带来财产损失。
针对生产中可能出现的如超温、超压、循环中断等危险因素造成的紧急状况，现有技术针对预聚反应器设置了紧急停车联锁动作，当紧急状况发生时，通过启动紧急停车联锁来防止状况进一步恶化。但由于预聚反应器内部催化剂浓度较高，当预聚反应失控时如果紧急停车联锁失效将导致预聚环管反应器出现爆聚现象，且预聚环管爆聚现象实际在聚丙烯装置运行中确有发生。
鉴于上述情况，开发一种聚丙烯预聚反应器的阻聚装置就成为亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种聚丙烯预聚反应阻聚系统、方法、聚丙烯生产装置，旨在解决聚丙烯预聚反应器内部发生爆聚现象时无法进行有效阻聚的缺陷，防止爆聚现象对工艺生产造成更大损失。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种聚丙烯预聚反应阻聚系统，包括：阻聚剂容器，用于向聚丙烯预聚反应器注入阻聚剂以终止预聚反应；阻聚流程管线，用于连接所述阻聚剂容器与所述聚丙烯预聚反应器；控制开关，用于控制注入阻聚剂操作的启动与终止。
可选的，所述阻聚剂容器包括CO钢瓶，所述聚丙烯预聚反应器包括预聚环管反应器。
可选的，所述阻聚流程管线汇入与所述预聚环管反应器相通的丙烯冲洗流程管线，其中，所述丙烯冲洗流程管线通入所述预聚环管反应器底部。
可选的，所述阻聚流程管线上设置有调节阀、压力传感设备；其中，所述调节阀包括联锁调节阀，包括：去火炬放空阀、所述阻聚剂容器的主阀、所述预聚反应器的阻聚剂注入阀；所述压力传感设备包括：压力变送器、就地压力表。
可选的，所述联锁调节阀包括：气动调节阀。
另一方面，本发明提供一种聚丙烯预聚反应阻聚方法，所述聚丙烯预聚反应阻聚方法对应控制上述任一项聚丙烯预聚反应阻聚系统，包括：响应控制开关的阻聚启动指令，启动阻聚剂开始注入联锁程序；以及响应所述控制开关的阻聚终止指令，启动阻聚剂停止注入联锁程序；其中，所述阻聚剂开始注入联锁程序及所述阻聚剂停止注入联锁程序在SIS中被预先设置；所述阻聚剂开始注入联锁程序包括：顺控联锁动作，依次包括：关闭去火炬放空阀；经过第一延时，打开阻聚剂容器的主阀；经过第二延时，打开预聚环管反应器的阻聚剂注入阀。
可选的，所述阻聚剂停止注入联锁程序包括：顺控联锁动作，依次包括：关闭预聚环管反应器的阻聚剂注入阀；经过第三延时，关闭阻聚剂容器的主阀；经过第四延时，打开去火炬放空阀。
另一方面，本发明提供一种聚丙烯生产装置，所述聚丙烯生产装置包括上述任一项所述的聚丙烯预聚反应阻聚系统。
另一方面，本发明提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行本申请上述任一项聚丙烯预聚反应阻聚方法。
另一方面，本发明提供一种处理器，用于运行程序，其中，所述程序被运行时用于执行本申请上述任一项聚丙烯预聚反应阻聚方法。
通过上述技术方案，当聚丙烯生产装置中的预聚反应器在生产过程中发生异常状况时，将阻聚剂经过阻聚流程管线注入至聚丙烯预聚反应器的工艺系统，可立刻终止预聚合反应，防止发生爆聚事件，保证装置的安全；另外操作人员可通过控制开关远程手动控制阻聚的启停，为及时终止反应提供方便。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明一实施例提供的聚丙烯预聚反应阻聚系统的结构框图；
图2是本发明一实施例提供的聚丙烯预聚反应阻聚系统的结构示意图；
图3是本发明一实施例提供的聚丙烯预聚反应阻聚方法的流程图。
附图标记说明
1单向阀 2手阀
3CO钢瓶
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
聚丙烯是一种性能良好的热塑性合成树脂，具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等。目前合成聚丙烯的工艺较多，有浆液法聚合工艺、溶液法聚合工艺、本体法-气相法组合工艺和气相法工艺等，其中中石化本体法-气相法组合工艺比较成熟，稳定，具有很高的反应器时空产率，反应器结构简单，停留时间短，产品切换快、过渡料少等优点。该工艺主要包括原料精制、催化剂配置、预聚合及聚合反应、丙烯高低压回收、聚丙烯汽蒸干燥和挤压造粒单元。
本体法-气相法聚丙烯工艺中的预聚反应系统使用的反应器是一个小型单环管反应器，在完全充满液体的条件下操作，通过轴流泵进行循环反应。在反应过程中通过向反应器内进行连续丙烯冲洗以防止聚合物接触到机械密封面。在反应器中每克催化剂只聚合生成150g的聚丙烯，在催化剂的表面裹成一层聚丙烯，防止催化剂在进入环管反应器内因反应剧烈而破裂，保护催化剂，减少反应细粉。
针对生产中可能出现的如超温、超压、循环中断等危险因素造成的紧急状况，现有技术针对预聚反应器设置了紧急停车联锁动作，通过启动紧急停车防止状况进一步恶化直至发生爆聚。然而在实际运行中，曾出现过因阀门动作不到位等异常原因造成紧急停车联锁失效，且生产装置仅仅通过平时的联锁确认来保证联锁的完好性，可靠性较差，不能绝对保证在生产装置发生紧急状况下，停车联锁能及时动作，阻止反应爆聚发生。
鉴于上述情况，本发明考虑到在预聚反应器出现生产异常且停车联锁失效的情况下，通过增设联锁顺控阻聚系统及时终止反应，避免爆聚事件的发生，减少生产装置长时停工带来的财产损失，而且阻聚系统投资小，平时运维成本较低，保证了反应装置运行的经济性和可靠性。
本发明提供一种聚丙烯预聚反应阻聚系统，图1示出的是该聚丙烯预聚反应阻聚系统的结构框图，该聚丙烯预聚反应阻聚系统包括：阻聚剂容器，用于向聚丙烯预聚反应器注入阻聚剂以终止预聚反应；阻聚流程管线，用于连接所述阻聚剂容器与所述聚丙烯预聚反应器；控制开关，用于控制注入阻聚剂操作的启动与终止。
考虑到CO气体可用于使聚丙烯预聚反应终止，将CO气体作为聚丙烯反应的阻聚剂，优选的，所述阻聚剂容器包括CO钢瓶，通过从CO钢瓶内向预聚反应器内通入CO即可对预聚反应进行阻聚。本体法-气相法聚丙烯工艺中聚丙烯预聚反应器一般采用预聚环管反应器，该预聚环管反应器设置在用于聚丙烯聚合反应的双环管反应器流程之前，生产物料经过预聚环管反应器进行预聚反应后再通入双环管反应器进行聚合反应。
图2示出的是聚丙烯预聚反应阻聚系统的结构示意图。HV代表调节阀，其中HV224是阻聚剂容器的主阀，HV225是去火炬放空阀，HV226是预聚反应器的阻聚剂注入阀，编号1所指示的所有相似装置均为单向阀，用于防止丙烯倒窜，编号2所指示的所有相似装置均为手阀，编号3为CO钢瓶，AFC和AFL为阀门的两个不同类型，AFC为失气关阀门，AFL为失气锁阀门，FE为流量计，FV为流量控制阀，PT为压力变送器，PI为就地压力表，为预聚反应器，P30200为预聚反应器R30200内的轴流泵，BDL代表低压排放系统。
在实际的生产过程中，现有工艺采用通过向反应器内进行连续丙烯冲洗的方法以防止聚合物接触到机械密封面，因此预聚环管反应器会有丙烯冲洗流程管线通入，且通入位置在预聚环管反应器底部，如图2所示，优选的，将所述阻聚流程管线汇入与所述预聚环管反应器相通的丙烯冲洗流程管线，可免去在预聚环管反应器再增设一个通入口的需求，且CO气体从预聚环管反应器最底部注入可以保证CO阻聚剂能够充分从下到上杀死反应，使阻聚效果达到最好。
如图2所示，所述阻聚流程管线上设置有调节阀、压力传感设备；其中，压力传感设备包括压力变送器PT和就地压力表PI，就地压力表用于感测管线压力，压力变送器用于将就地压力表感受到的压力信号转变成电信号传送到电子设备以进行调节；调节阀包括联锁调节阀HV，包括：去火炬放空阀HV225，用于开启或闭合通向放空火炬的管线通道、阻聚剂容器的主阀HV224，用于开启或闭合阻聚剂容器中的阻聚剂通入工艺管线的管线通道、以及预聚反应器的阻聚剂注入阀HV226，用于开启或闭合阻聚剂通入预聚反应器的管线通道。
所述联锁调节阀是具有联锁控制功能的阀门，可选的，本实施例的联锁调节阀可以是气动调节阀，本实施例提供的聚丙烯预聚反应阻聚系统采用联锁调节阀目的是使该阻聚系统的调节阀具有联锁动作的功能，当下发阻聚指令时，联锁调节阀得以联锁动作，以保证该阻聚系统正常工作，增加该阻聚系统的可靠性，保护聚丙烯预聚反应器。
向聚丙烯预聚反应器注入阻聚剂的操作由控制开关来控制，操作人员可在中央控制室手动操作控制开关来启动或终止阻聚操作，例如，操作人员按动“开始”按钮，启动向预聚反应器注入CO操作，操作人员按下“复位”按钮，终止向预聚反应器注入CO的操作。另外，所述聚丙烯预聚反应阻聚系统还可增设检验装置，以方便在备用情况下检验控制逻辑和流程管线上阀门的可靠性。
所述聚丙烯预聚反应阻聚系统可以不限于本体法-气相法聚丙烯工艺的预聚反应器，还可以用于其他聚丙烯生产工艺的预聚反应器，比如气相法聚丙烯工艺的预聚反应器。
本实施例提供的聚丙烯预聚反应阻聚系统在聚丙烯生产装置的预聚反应器增加了注入CO作为阻聚剂的管线流程，采用联锁调节阀增加该阻聚系统的可靠性。当预聚反应器出现生产异常后，操作人员可在控制室通过启动阻聚系统向预聚反应器注入CO，及时启动终止反应，避免异常扩大，一方面避免爆聚事件的发生，减少生产装置长时停工带来的财产损失，另一方面作为预聚反应器停车联锁失效的后备保护设施，并且该阻聚系统投资小，运维成本低，易于广泛投入使用，保证生产装置的平稳性和经济性。目前全世界聚丙烯生产装置有数百套，产能达到5000万吨/年，产值可达5000亿/年，该阻聚系统具有非常好的应用前景。
图3示出的是本发明一实施例提供的聚丙烯预聚反应阻聚方法的流程图。基于上述提供的聚丙烯预聚反应阻聚系统，本发明实施例还提供一种聚丙烯预聚反应阻聚方法，基于DCS(Distant Control System，远程控制系统)实现，该聚丙烯预聚反应阻聚方法对应控制上述聚丙烯预聚反应阻聚系统，如图3所示，包括S101-S102：
S101，响应控制开关的阻聚启动指令，启动阻聚剂开始注入联锁程序；以及S102，响应所述控制开关的阻聚终止指令，启动阻聚剂停止注入联锁程序。
所述阻聚剂开始注入联锁程序及所述阻聚剂停止注入联锁程序在SIS中被预先设置；SIS为安全仪表系统(Safety Instrumentation System)，又称为安全联锁系统(SafetyInterlocking System)，主要为工厂控制系统中报警和联锁部分，对控制系统中检测的结果实施报警动作或调节或停机控制。
在遇到反应需要阻聚的情况下，操作人员在控制室通过控制开关下达阻聚启动指令，启动阻聚程序，所述阻聚程序可以是顺控的联锁动作，“顺控”即被控装置按照既定顺序执行动作，阻聚剂开始注入联锁程序的顺控联锁动作依次包括：
(1)关闭去火炬放空阀；
(2)经过第一延时，打开阻聚剂容器的主阀；
(3)经过第二延时，打开预聚环管反应器的阻聚剂注入阀。
如图2中所示，阻聚剂开始注入联锁程序的顺控联锁动作执行后，CO可顺利通入聚丙烯预聚反应器中以终止反应。
启动阻聚程序后，CO被顺利通入到聚丙烯预聚反应器中以终止反应，反应停止后，即可终止阻聚程序，操作人员在控制室通过控制开关下达阻聚终止指令，聚丙烯预聚反应阻聚系统启动阻聚剂停止注入联锁程序，该阻聚剂停止注入联锁程序的顺控联锁动作，依次包括：
(1)关闭预聚环管反应器的阻聚剂注入阀；
(2)经过第三延时，关闭阻聚剂容器的主阀；
(3)经过第四延时，打开去火炬放空阀。
所述第一、二、三、四延时可根据实际工艺设置适当的延时，例如都设置为5秒，经过延时操作后，再执行之后的顺控联锁动作，可保证前一动作被准确执行以及气体有效通断。
如图2中所示，阻聚剂停止注入联锁程序的顺控联锁动作执行后，CO不再通入到聚丙烯预聚反应器中，阻聚终止。
本实施例提供的聚丙烯预聚反应阻聚方法，通过将阻聚程序设置为顺控联锁动作并加入延时，保证预聚反应阻聚系统执行的动作被有序、完整地执行，增加该预聚反应阻聚系统的可靠性；操作人员可通过远程手动控制阻聚的启停，为紧急状况下处理异常提供方便。
本发明实施例还提供一种聚丙烯生产装置，该聚丙烯生产装置包括上述实施例中所述的聚丙烯预聚反应阻聚系统，能够实现远程手动控制阻聚的启停，防止反应器爆聚。
本发明实施例提供了一种可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现所述聚丙烯预聚反应阻聚方法。
本发明实施例提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述聚丙烯预聚反应阻聚方法。
本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现所述聚丙烯预聚反应阻聚方法。本文中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。
本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化所述聚丙烯预聚反应阻聚方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种聚丙烯预聚反应阻聚系统，其特征在于，包括：
阻聚剂容器，用于向聚丙烯预聚反应器注入阻聚剂以终止预聚反应；
阻聚流程管线，用于连接所述阻聚剂容器与所述聚丙烯预聚反应器；
控制开关，用于控制注入阻聚剂操作的启动与终止。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯预聚反应阻聚系统，其特征在于，所述阻聚剂容器包括CO钢瓶，所述聚丙烯预聚反应器包括预聚环管反应器。
3.根据权利要求2所述的聚丙烯预聚反应阻聚系统，其特征在于，所述阻聚流程管线汇入与所述预聚环管反应器相通的丙烯冲洗流程管线，其中，所述丙烯冲洗流程管线通入所述预聚环管反应器底部。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯预聚反应阻聚系统，其特征在于，所述阻聚流程管线上设置有调节阀、压力传感设备；
其中，所述调节阀包括联锁调节阀，包括：去火炬放空阀、所述阻聚剂容器的主阀、所述预聚反应器的阻聚剂注入阀；
所述压力传感设备包括：压力变送器、就地压力表。
5.根据权利要求4所述的聚丙烯预聚反应阻聚系统，其特征在于，所述联锁调节阀包括：气动调节阀。
6.一种聚丙烯预聚反应阻聚方法，其特征在于，所述聚丙烯预聚反应阻聚方法对应控制权利要求1-5中任一项所述的聚丙烯预聚反应阻聚系统，包括：
响应控制开关的阻聚启动指令，启动阻聚剂开始注入联锁程序；以及
响应所述控制开关的阻聚终止指令，启动阻聚剂停止注入联锁程序；
其中，所述阻聚剂开始注入联锁程序及所述阻聚剂停止注入联锁程序在SIS中被预先设置；
所述阻聚剂开始注入联锁程序包括：顺控联锁动作，依次包括：关闭去火炬放空阀；经过第一延时，打开阻聚剂容器的主阀；经过第二延时，打开预聚环管反应器的阻聚剂注入阀。
7.根据权利要求6所述的聚丙烯预聚反应阻聚方法，其特征在于，所述阻聚剂停止注入联锁程序包括：顺控联锁动作，依次包括：关闭预聚环管反应器的阻聚剂注入阀；经过第三延时，关闭阻聚剂容器的主阀；经过第四延时，打开去火炬放空阀。
8.一种聚丙烯生产装置，其特征在于，所述聚丙烯生产装置包括权利要求1-5中任一项所述的聚丙烯预聚反应阻聚系统。
9.一种机器可读存储介质，其特征在于，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行根据权利要求6-7中任一项所述的聚丙烯预聚反应阻聚方法。
10.一种处理器，其特征在于，用于运行程序，其中，所述程序被运行时用于执行根据权利要求6-7中任一项所述的聚丙烯预聚反应阻聚方法。
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