CN210620675U - 一种用于气相聚乙烯反应器建立反应组分的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于气相聚乙烯反应器建立反应组分的系统，包括：第一氮气进料管线，管径为7‑10cm，提供氮气；第一氢气进料管线，提供低压氢气；异戊烷进料管线，提供异戊烷；共聚单体进料管线，提供共聚单体；乙烯进料管线，提供乙烯；第二氮气进料管线，在氢气、异戊烷、共聚单体和乙烯进料完成后，提供氮气；压缩机，对进料气体进行混合；进料气体包括氮气、氢气和乙烯；冷却器，对来自压缩机的混合气体进行冷却降温；反应器，接收反应进料以发生聚合反应生成聚乙烯树脂，并自顶部输出循环气；反应进料包括混合气体、共聚单体以及异戊烷；压缩机的进料气体还包括循环气。该系统能够在较短的时间内建立反应组分。
Description
技术领域
本实用新型涉及实验设备领域，具体涉及一种用于气相聚乙烯反应器建立反应组分的系统。
背景技术
神华宁夏煤业集团烯烃二分公司聚乙烯装置采用美国Univation公司Unipol气相法工艺，装置设计生产能力45万吨/年。按照工艺要求，反应器开车初期，应按照目标配比，向反应器加入乙烯、共聚单体、异戊烷、氢气、氮气等物料以建立反应组分。
反应器开车过程中建立反应组分的操作是反应器整体开车的第一步，也是其重要步骤。目前反应器建立反应组分需要较长时间，至少需要10 个小时，导致反应器中粉料细粉增加，进而使得反应器内产生静电，对反应器开车存在不利影响；且开车期间水、电、汽、风的消耗较大，开车成本较高；开工周期较长。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于气相聚乙烯反应器建立反应组分的系统，该系统能够在较短的时间内建立反应组分，节约开车成本，缩短开工周期。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种用于气相聚乙烯反应器建立反应组分的系统，包括：
第一氮气进料管线，用于提供表压为3.8-4.2MPa的氮气以在建立反应组分时对系统中的空气进行置换，并对系统进行升压；所述第一氮气进料管线的管径为7-10cm；
第一氢气进料管线，用于提供表压为2.8-3.2MPa的氢气作为反应原料；
异戊烷进料管线，用于提供异戊烷以作为反应的制冷剂；
共聚单体进料管线，用于提供共聚单体以作为反应原料；
乙烯进料管线，用于提供乙烯以作为反应原料；
第二氮气进料管线，用于在氢气、异戊烷、共聚单体和乙烯进料完成后，提供表压为2.8-3.2MPa的氮气，以调整系统压力；
压缩机，用于对进料气体进行混合，得到混合气体；所述进料气体包括来自所述第一氮气进料管线的氮气、来自所述第一氢气进料管线的氢气、来自所述乙烯进料管线的乙烯、来自所述第二氮气进料管线的氮气以及来自反应器的循环气；
冷却器，用于对来自所述压缩机的混合气体进行冷却降温；
反应器，用于接收反应进料以发生聚合反应生成聚乙烯树脂，并自顶部输出未反应的气体作为所述循环气；所述反应进料包括来自所述冷却器的混合气体、来自所述共聚单体进料管线的共聚单体以及来自所述异戊烷进料管线的异戊烷。
优选地，所述第一氢气进料管线上设有第一流量调节阀，所述第一流量调节阀完全开启时，其内通道最窄处的横截面积与所述第一氢气进料管线的横截面积之比为(0.66-0.75):1。
优选地，所述第一氢气进料管线的管径为3.5-5cm。
优选地，所述共聚单体进料管线上设置有第二流量调节阀，所述共聚单体进料管线上还设置有共聚单体进料旁路管线，所述共聚单体进料旁路管线的两端分别连接至所述第二量调节阀两侧的共聚单体进料管线上所述共聚单体进料旁路管线上设有第三流量调节阀。
优选地，所述第二流量调节阀完全开启时，其内通道最窄处的横截面积与所述共聚单体进料管线的横截面积之比为(0.5-0.65):1；
所述第三流量调节阀完全开启时，其内通道最窄处的横截面积与所述共聚单体进料旁路管线的横截面积之比为(0.66-0.75):1。
优选地，所述共聚单体进料管线和所述共聚单体进料旁路管线的管径均为9-12cm。
优选地，所述异戊烷进料管线上设置有第四流量调节阀，所述异戊烷进料管线上还设置有异戊烷进料旁路管线，所述异戊烷进料旁路管线的两端分别连接至所述第四流量调节阀两侧的异戊烷进料管线上，所述异戊烷进料旁路管线上设有第五流量调节阀。
优选地，所述第四流量调节阀完全开启时，其内通道最窄处的横截面积与所述异戊烷进料管线的横截面积之比为(0.5-0.65):1；
所述第五流量调节阀完全开启时，其内通道最窄处的横截面积与所述异戊烷进料旁路管线的横截面积之比为(0.66-0.75):1。
优选地，所述异戊烷进料管线和所述异戊烷进料旁路管线的管径均为7-8cm。
本实用新型的用于气相聚乙烯反应器建立反应组分的系统，其有益效果在于：能够在较短时间内建立反应组分，从而有效控制反应器中粉料细粉的量，降低建立反应组分过程及开车过程中的物料消耗及能量消耗，节约开车成本，缩短开工周期。
附图说明
图1为本实用新型的用于气相聚乙烯反应器建立反应组分的系统在一种实施方式中的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细说明，但本实用新型并不仅限于此。
如图1所示，本实用新型的用于气相聚乙烯反应器建立反应组分的系统，包括：
第一氮气进料管线5，用于提供表压为3.8-4.2MPa(比如4MPa)的氮气以在建立反应组分时对系统中的空气进行置换，并对系统进行升压至0.70-0.75MPa；所述第一氮气进料管线5的管径为7-10cm，比如3英寸、8cm、9cm；
第一氢气进料管线6，用于提供表压为2.8-3.2MPa的氢气作为反应原料；
异戊烷进料管线8，用于提供异戊烷以作为反应的制冷剂；
共聚单体进料管线7，用于提供共聚单体以作为反应原料；
乙烯进料管线1，用于提供乙烯以作为反应原料；
第二氮气进料管线3，用于在氢气、异戊烷、共聚单体和乙烯进料完成后，提供表压为2.8-3.2MPa(比如3MPa)的氮气，以调整系统压力为2.2-2.3MPa(此时，氮气的分压达到0.70-0.80MPa)；
所谓进料完成，是指进料中氢气、异戊烷、共聚单体和乙烯的分压均达到相应的开车压力，比如氢气分压达到0.060-0.08MPa，异戊烷分压达到0.12-0.15MPa，共聚单体分压达到0.38-0.40MPa，乙烯分压达到0.75- 0.80MPa；在氢气、异戊烷、共聚单体和乙烯进料完成后，在其继续进料的前提下，会通过火炬排放来调整各个组分的平衡，因此氮气会有损失，此时再通过第二氮气进料管线3提供表压为2.8-3.2MPa(比如3MPa) 的氮气来调整氮气的分压及系统压力；
压缩机11，用于对进料气体进行混合，得到混合气体；所述进料气体包括来自所述第一氮气进料管线5的氮气、来自所述第一氢气进料管线6的氢气、来自所述乙烯进料管线1的乙烯、来自所述第二氮气进料管线3的氮气以及来自反应器13的循环气；
冷却器12，用于对来自所述压缩机11的混合气体进行冷却降温；
反应器13，用于接收反应进料以发生聚合反应生成聚乙烯树脂，并自顶部输出未反应的气体作为所述循环气；所述反应进料包括来自所述冷却器12的混合气体、来自所述共聚单体进料管线7的共聚单体以及来自所述异戊烷进料管线8的异戊烷。
本领域技术人员可以理解，第一氮气进料管线5、第一氢气进料管线 6、乙烯进料管线1和第二氮气进料管线3均连接至所述压缩机11的入口以分别向所述压缩机11输送氮气、氢气和乙烯；反应器13的顶部至所述压缩机11的入口设有循环气输送管线以向所述压缩机11输送循环气；所述压缩机11的出口至所述冷却器12的入口设有物料输送管线以将所述压缩机11内的混合气体输送至所述冷却气12中；所述冷却器12 的出口至所述反应器13的底部入口设有物料输送管线，用于将经所述冷却器12冷却后的物料输送至所述反应器13；异戊烷进料管线8和共聚单体进料管线7分别连接至所述反应器13的底部入口，用于分别向所述反应器13输送异戊烷和共聚单体。
循环气的组分包括氮气、氢气、异戊烷、共聚单体和乙烯。
本实用新型的用于气相聚乙烯反应器建立反应组分的系统中，利用管径为7-10cm的第一氮气进料管线5对系统提供未经精制、且表压为 3.8-4.2MPa的氮气(高压氮气)以进行空气置换和系统升压，氮气对系统中空气的置换效率及对系统的升压效率均较高，氮气对系统中空气的置换时间及对系统的升压时间均较短，从而有效缩短气相聚乙烯反应器建立氮气组分的时间；
同时，利用第一氢气进料管线6对系统提供表压为2.8-3.2MPa的低压氢气作为反应原料，能够提高单位时间内的氢气进料量，进一步缩短建立氢气组分的时间。
在一种实施方式中，所述第一氢气进料管线6上设有第一流量调节阀14，所述第一流量调节阀14完全开启时，其内通道最窄处的横截面积与所述第一氢气进料管线6的横截面积之比为(0.66-0.75):1，比如为2/3、 0.7:1。
在一种实施方式中，所述第一氢气进料管线6上设有第一流量调节阀14，所述第一流量调节阀14完全开启时，其内通道最窄处的横截面积与所述第一氢气进料管线6的横截面积之比为2/3。此时，所述第一流量调节阀14的流量调节范围为0-200kg/h。
本实用新型的用于气相聚乙烯反应器建立反应组分的系统中，所述第一流量调节阀14完全开启时，其内通道最窄处的横截面积与所述第一氢气进料管线6的横截面积之比为(0.66-0.75):1，进一步提高了氢气进料量，缩短了建立氢气组分的时间。
在一种实施方式中，所述第一氢气进料管线6的管径为3.5-5cm，比如1.5英寸(约3.81cm)。
在一种实施方式中，所述共聚单体进料管线7上设置有第二流量调节阀，所述共聚单体进料管线7上还设置有共聚单体进料旁路管线9，所述共聚单体进料旁路管线9的两端分别连接至所述第二流量调节阀两侧的共聚单体进料管线7上，所述共聚单体进料旁路管线9上设有第三流量调节阀15。
本实用新型的用于气相聚乙烯反应器建立反应组分的系统中，通过设置共聚单体进料旁路管线9，使得其在建立反应组分时，用于共聚单体进料的主路和旁路同时开启，有助于提高共聚单体的单位时间进料量，从而缩短共聚单体进料时间，缩短建立共聚单体组分的时间。
在一种实施方式中，所述第二流量调节阀完全开启时，其内通道最窄处的横截面积与所述共聚单体进料管线7的横截面积之比为(0.5-0.65):1，比如为0.55:1、0.60:1；所述第三流量调节阀15完全开启时，其内通道最窄处的横截面积与所述共聚单体进料旁路管线9的横截面积之比为(0.66- 0.75):1，比如为2/3、0.7:1。
在一种实施方式中，所述第二流量调节阀完全开启时，其内通道最窄处的横截面积与所述共聚单体进料管线7的横截面积之比为0.5:1。此时，所述第二流量调节阀的流量调节范围为0-6500kg/h。
在一种实施方式中，所述第三流量调节阀15完全开启时，其内通道最窄处的横截面积与所述共聚单体进料旁路管线9的横截面积之比为2/3，所述第三流量调节阀15的流量调节范围为0-8000kg/h。
本实用新型的用于气相聚乙烯反应器建立反应组分的系统中，共聚单体进料旁路管线9上所述第三流量调节阀15完全开启时，其内通道最窄处的横截面积与所述共聚单体进料旁路管线9的横截面积之比为(0.66- 0.75):1，比共聚单体进料管线7上第二流量调节阀完全开启时，其内通道最窄处的横截面积与所述共聚单体进料管线7的横截面积之比(即， (0.5-0.65):1)还要大，这也进一步提高了共聚单体的进料量，缩短了共聚单体进料时间，缩短了建立共聚单体组分的时间；同时也能满足不同工况下的进料要求。
在一种实施方式中，所述共聚单体进料管线7和所述共聚单体进料旁路管线9的管径均为9-12cm，比如10cm、11cm、4英寸(约10.16 cm)。
在一种实施方式中，所述异戊烷进料管线8上设置有第四流量调节阀，所述异戊烷进料管线8上还设置有异戊烷进料旁路管线10，所述异戊烷进料旁路管线10的两端分别连接至所述第四流量调节阀两侧的异戊烷进料管线8上，所述异戊烷进料旁路管线10上设有第五流量调节阀 16。
本实用新型的用于气相聚乙烯反应器建立反应组分的系统中，通过设置异戊烷进料旁路管线10，使得其在建立反应组分时，用于异戊烷进料的主路和旁路同时开启，有助于提高异戊烷的单位时间进料量，缩短异戊烷的进料时间，缩短建立异戊烷组分的时间
在一种实施方式中，所述第四流量调节阀完全开启时，其内通道最窄处的横截面积与所述异戊烷进料管线8的横截面积之比为(0.5-0.65):1，比如为0.55:1、0.60:1；所述第五流量调节阀16完全开启时，其内通道最窄处的横截面积与所述异戊烷进料旁路管线10的横截面积之比为(0.66- 0.75):1，比如为2/3、0.7:1。
在一种实施方式中，所述第四流量调节阀完全开启时，其内通道最窄处的横截面积与所述异戊烷进料管线8的横截面积之比为0.5:1。此时，所述第四流量调节阀的流量调节范围为0-1500kg/h。
在一种实施方式中，所述第五流量调节阀16完全开启时，其内通道最窄处的横截面积与所述异戊烷进料旁路管线10的横截面积之比为2/3。此时，所述第五流量调节阀16的流量调节范围为0-2000kg/h。
本实用新型的用于气相聚乙烯反应器建立反应组分的系统中，异戊烷进料旁路管线10上所述第五流量调节阀16完全开启时，其内通道最窄处的横截面积与所述异戊烷进料旁路管线10的横截面积之比为(0.66- 0.75):1，比异戊烷进料管线8上第四流量调节阀完全开启时，其内通道最窄处的横截面积与所述异戊烷进料管线8的横截面积之比(即，(0.5-0.65):1)还要大，这也进一步提高了异戊烷的进料量，缩短了异戊烷的进料时间，缩短了建立异戊烷组分的时间；同时也能满足不同工况下的进料要求。
在一种实施方式中，所述异戊烷进料管线8和所述异戊烷进料旁路管线10的管径均为7-8cm，比如3英寸(约7.62cm)。
综上，本实用新型提供的一种用于气相聚乙烯反应器建立反应组分的系统，能够缩短建立反应组分的时间，从而有效控制反应器中粉料细粉的量，降低建立反应组分过程及开车过程中的物料消耗及能量消耗，节约开车成本，缩短开工周期；且能够满足不同基础树脂牌号开车原料的进料要求。
如图1所示，本实用新型的用于气相聚乙烯反应器建立反应组分的系统，其建立反应组分的运行过程如下：
表压为3.8-4.2MPa的氮气经所述第一氮气进料管线5输入压缩机11 中增压；然后压缩机11的出口物料输送至冷却器12中进行降温后输送至反应器13中，以对系统中的空气进行置换；反应器13的顶部输出包含氮气的循环气，反应器13顶部输出的循环气输送至所述压缩机11中进行循环，至系统压力升至0.70-0.75MPa，关闭所述第一氮气进料管线 5；
然后，开始氢气进料：表压为2.8-3.2MPa的氢气经所述第一氢气进料管线6输入所述压缩机11中增压；然后压缩机11的出口物料输送至冷却器12中进行降温后输送至反应器13中，以作为反应原料；反应器 13的顶部输出包含氮气和氢气的循环气，反应器13顶部输出的循环气输送至所述压缩机11中进行循环；
待所述第一氢气进料管线6进料15min后，同时开始异戊烷进料：异戊烷经异戊烷进料管线8输入所述压缩机11中与氢气混合；然后压缩机11的出口物料输送至冷却器12中进行降温后输送至反应器13中，以作为反应的制冷剂；反应器13的顶部输出包含氮气、氢气和异戊烷的循环气，反应器13顶部输出的循环气输送至所述压缩机11中进行循环；
待所述异戊烷进料管线8进料15min后，同时开始共聚单体进料：共聚单体经共聚单体进料管线7输入所述压缩机11中与氢气和异戊烷混合；然后压缩机11的出口物料输送至冷却器12中进行降温后输送至反应器13中，以作为反应原料；反应器13的顶部输出包含氮气、氢气、异戊烷和共聚单体的循环气，反应器13顶部输出的循环气输送至所述压缩机11中进行循环；
待所述共聚单体进料管线7进料15min后，同时开始乙烯进料：乙烯经乙烯进料管线1输入所述压缩机11中与氢气、异戊烷和共聚单体混合；然后压缩机11的出口物料输送至冷却器12中进行降温后输送至反应器13中，以作为反应原料；反应器13的顶部输出包含氮气、氢气、异戊烷、共聚单体和乙烯的循环气，反应器13顶部输出的循环气输送至所述压缩机11中进行循环；
待前述过程的氢气、异戊烷、共聚单体和乙烯全部进料完成，即各自的分压达到相应的开车压力时，开始低压氮气进料以调整系统压力为2.2- 2.3MPa：表压为2.8-3.2MPa的氮气经第二氮气进料管线3输入所述压缩机11中与压缩机11中原有的氮气、氢气、异戊烷、共聚单体混合；然后压缩机11的出口物料输送至冷却器12中进行降温后输送至反应器13中，以调整系统压力；反应器13的顶部输出包含氮气、氢气、异戊烷、共聚单体和乙烯的循环气，反应器13顶部输出的循环气输送至所述压缩机11中进行循环；待系统压力达到至2.2-2.3MPa，则完成了建立反应组分的过程。
本实用新型提供的一种用于气相聚乙烯反应器建立反应组分的系统，建立反应组分的时间约为2小时，建立反应组分的时间较短，能够大大降低建立反应组分过程及开车过程中的物料消耗及能量消耗，节约开车成本，缩短开工周期。
当然，本领域技术人员理解，对于化工装置，还可以适应性设置其他阀门和/或仪表，以更好地保障装置运行，这些是本领域技术人员所熟知的，这里不再赘述。
上述实施例仅供说明本实用新型之用，而非是对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下，还可以做出各种变化和变形，因此所有等同的技术方案也应属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应该由各权利要求限定。
Claims (9)
1.一种用于气相聚乙烯反应器建立反应组分的系统，其特征在于，包括：
第一氮气进料管线(5)，用于提供表压为3.8-4.2MPa的氮气以在建立反应组分时对系统中的空气进行置换，并对系统进行升压；所述第一氮气进料管线(5)的管径为7-10cm；
第一氢气进料管线(6)，用于提供表压为2.8-3.2MPa的氢气作为反应原料；
异戊烷进料管线(8)，用于提供异戊烷以作为反应的制冷剂；
共聚单体进料管线(7)，用于提供共聚单体以作为反应原料；
乙烯进料管线(1)，用于提供乙烯以作为反应原料；
第二氮气进料管线(3)，用于在氢气、异戊烷、共聚单体和乙烯进料完成后，提供表压为2.8-3.2MPa的氮气，以调整系统压力；
压缩机(11)，用于对进料气体进行混合，得到混合气体；所述进料气体包括来自所述第一氮气进料管线(5)的氮气、来自所述第一氢气进料管线(6)的氢气、来自所述乙烯进料管线(1)的乙烯、来自所述第二氮气进料管线(3)的氮气以及来自反应器(13)的循环气；
冷却器(12)，用于对来自所述压缩机(11)的混合气体进行冷却降温；
反应器(13)，用于接收反应进料以发生聚合反应生成聚乙烯树脂，并自顶部输出未反应的气体作为所述循环气；所述反应进料包括来自所述冷却器(12)的混合气体、来自所述共聚单体进料管线(7)的共聚单体以及来自所述异戊烷进料管线(8)的异戊烷。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一氢气进料管线(6)上设有第一流量调节阀(14)，所述第一流量调节阀(14)完全开启时，其内通道最窄处的横截面积与所述第一氢气进料管线(6)的横截面积之比为(0.66-0.75):1。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一氢气进料管线(6)的管径为3.5-5cm。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，所述共聚单体进料管线(7)上设置有第二流量调节阀，所述共聚单体进料管线(7)上还设置有共聚单体进料旁路管线(9)，所述共聚单体进料旁路管线(9)的两端分别连接至所述第二流量调节阀两侧的共聚单体进料管线(7)上，所述共聚单体进料旁路管线(9)上设有第三流量调节阀(15)。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第二流量调节阀完全开启时，其内通道最窄处的横截面积与所述共聚单体进料管线(7)的横截面积之比为(0.5-0.65):1；
所述第三流量调节阀(15)完全开启时，其内通道最窄处的横截面积与所述共聚单体进料旁路管线(9)的横截面积之比为(0.66-0.75):1。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述共聚单体进料管线(7)和所述共聚单体进料旁路管线(9)的管径均为9-12cm。
7.根据权利要求5或6所述的系统，其特征在于，所述异戊烷进料管线(8)上设置有第四流量调节阀，所述异戊烷进料管线(8)上还设置有异戊烷进料旁路管线(10)，所述异戊烷进料旁路管线(10)的两端分别连接至所述第四流量调节阀两侧的异戊烷进料管线(8)上，所述异戊烷进料旁路管线(10)上设有第五流量调节阀(16)。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第四流量调节阀完全开启时，其内通道最窄处的横截面积与所述异戊烷进料管线(8)的横截面积之比为(0.5-0.65):1；
所述第五流量调节阀(16)完全开启时，其内通道最窄处的横截面积与所述异戊烷进料旁路管线(10)的横截面积之比为(0.66-0.75):1。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述异戊烷进料管线(8)和所述异戊烷进料旁路管线(10)的管径均为7-8cm。
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