一种聚乙烯装置反应器种子床脱水置换装置及方法
【专利摘要】本发明涉及一种聚乙烯装置反应器种子床脱水置换装置及方法；其中包括带夹套控温装置的种子床处理罐、氮气入口管线及阀门、根部阀门、种子床加入口管线及阀门、搅拌装置、放空管线及阀门及安全附件，当种子床由空气或氮气传输到种子床处理罐中温度控制在80～90℃，通入精制氮气，使得种子床处理罐升至一定压力后，打放空管线阀门进行压力置换，如此重复10次以上，至种子床的水氧杂质含量小于10×10-6ppm；本方法仅需将脱水置换装置安装在原反应器的种子床加入口上，就可实现种子床杂质的快速脱除，不需要启动循环气压缩机和吹扫气压缩机，可延长设备使用寿命，节省原料和电能，安全环保，使种子床脱水置换方法简便可行。
【专利说明】一种聚乙烯装置反应器种子床脱水置换装置及方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种气相法全密度聚乙烯装置反应器种子床脱水置换装置及方法，属 于乙烯在气态中聚合工艺过程控制。
【背景技术】：
[0002] Unipol气相法全密度聚乙烯工艺在世界气相法聚乙烯工艺中占据主导地位，目前 在我国已投产的Unipol聚乙烯装置有9套，另有11套在建，是我国各类聚乙烯工艺中套数 最多、生产能力最大的一种。
[0003] Unipol气相法全密度聚乙烯装置在开车之前，需要预先向反应器中装入一定高度 的聚乙烯粉料，称之为种子床。由于种子床向反应器的输送是用空气鼓风机来完成的，所以 种子床不可避免地与空气中的氧气及水分接触，这些物质都是聚乙烯催化剂的毒物，必须 将其脱除才能保证顺利开车。这些杂质的脱除用精制氮气进行，〇 2、C02等气态杂质较容易 脱除，而种子床粉料吸附的水分则较难脱除，需在一定的温度条件下进行。
[0004] Unipol气相法全密度聚乙烯工艺流化床反应器的开车程序包括装填种子床、气 密、脱〇2置换、升压、启动循环气压缩机、反应器升温、恒温脱水置换、三乙基铝滴定、钝化、 调组分、投催化剂等。种子床脱水的常规置换方法是维持反应器温度在：80?90,压力 0. 5?0. 6Mpa，并保持循环气压缩机连续运转的情况下，以尽可能大的N2流量进行种子床 的动态流动置换。该法占用时间长、队耗量大。Unipol气相法全密度聚乙烯装置运行平均 不足半年就需要停车打开反应器1次，因此有效地进行种子床脱水置换是缩短停车时间、 减少N 2消耗的关键环节。
[0005] 以中原聚乙烯反应器为例，其容积434m3,循环气管线容积71m3,生产DGM-1820产 品时需装种子床约40吨，那么N 2所占体积应为461. 4m3,在反应器压力为0. 6MPa的情况下， 反应系统的N2质量约为3051kg，置换种子床的精制N2流量约为3050kg/h，则N 2在反应器 中的一个停留时间约为lh。
[0006] 有文献表明，在置换的前3个停留时间中，种子床中的水分脱除较快，以后则很 慢。因为种子床吸附的水分是气相平衡时所显示的水分含量的4?6倍，种子床中的水分 向气相中挥发需要一定的时间。气相压力越低，挥发越快，但的反应器的压力一般不得低于 0. 52MPa，否则循环气压缩机会发生喘振，这种常规置换方法决定了其费时耗料的缺点。实 践证明，要将种子床中的水分脱除到10X 1〇_6的目标值，仅恒温脱水置换就需要.80吨的 N2，而且置换时间要在24h以上。
[0007] 针对这种情况，栗文革等提出了一种改进的Unipol聚乙烯工艺中种子床置换方 法，其方法可简单概括为：改进的种子床脱水置换方法是在进行到第3个停留时间时，停掉 循环气压缩机，将反应器泄压至零，然后用恒温热N 2吹扫种子床，通过加快种子床中水分的 挥发速度来缩短置换时间。此方法简单可行，但在实际操作中使用该法置换种子床时，仍需 要浪费大量氮气来置换循环气换热器及循环管线。
【发明内容】
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[0008] 本发明的目的是提供一种聚乙烯装置反应器种子床脱水置换装置及方法。仅需将 脱水置换装置安装在原反应器的种子床加入口上，就可实现种子床杂质的快速脱除，不需 要启动循环气压缩机和吹扫气压缩机，本方法可延长设备使用寿命，节省原料和电能，安全 环保，使种子床脱水置换方法简便可行。
[0009] 本发明所述的聚乙烯装置反应器种子床脱水置换装置包括种子床处理罐、夹套控 温装置、氮气入口管线及氮气入口管线阀门、根部管线及根部阀门、种子床加入口管线及种 子床加入口管线阀门、搅拌装置、放空管线及放空管线阀门及安全附件；种子床处理罐为一 壳层外装配有夹套控温装置的压力容器，底部为锥形，根部管线连接在锥形根部，根部管线 端部设有根部阀门；氮气入口管线连接在根部管线上，通过根部阀门前的根部管线与种子 床处理罐连通，氮气入口管线端部设有氮气入口管线阀门；种子床加入口管线及种子床加 入口管线阀门设置在种子床处理罐顶部；放空管线及放空管线阀门设置在种子床处理罐 顶部；搅拌装置设置在种子床处理罐内；由根部管线及根部阀门与反应器种子床加入口连 接。
[0010] 本发明所述的聚乙烯装置种子床脱水置换方法：当种子床从种子床处理罐种子床 加入口管线及种子床加入口管线阀门由空气或氮气传输到带夹套控温装置的种子床处理 罐中后，关闭加入口管线阀门，开动搅拌装置，带夹套控温装置的种子床处理罐的温度控制 在80?90°C，通过氮气入口管线及氮气入口管线阀门通入精制氮气，使得带夹套控温装置 的种子床处理罐升至〇. 5-0. 7MPa压力后打开放空管线阀门进行压力置换，如此重复次以 上，种子床的水氧杂质含量小于l〇Xl(T6ppm ;然后打开根部阀门，种子床处理罐中的聚乙 烯粉料依靠自身的重力作用输送至反应器中，实现种子床填装。
[0011] 所述的种子床处理罐其温度一般控制在50?100°C，优选70?90°C，最优选80? 90。。。
[0012] 所述的氮气入口管线阀门为球阀或闸阀，优选为球阀，最优选电动球阀。
[0013] 所述的根部阀门为球阀或闸阀，优选为球阀，最优选电动球阀。
[0014] 所述的种子床加入口管线阀门为球阀或闸阀，优选为球阀，最优选电动球阀。
[0015] 所述的搅拌装置为防爆型气动、液动或电动搅拌装置，优选为气动或液动搅拌，最 优选气动搅拌装置。
[0016] 所述的为安全附件包涵压力表及其远传设备、安全阀及防爆片。
[0017] 该反应器种子床置换装置应安装在原设计反应器种子床加入口，并在此通过法兰 连接安装一电动球阀。
[0018] 本发明提供一种聚乙烯装置反应器种子床脱水置换装置及方法。仅需将脱水置换 装置安装在原反应器的种子床加入口上，就可实现种子床杂质的快速脱除，不需要启动循 环气压缩机和吹扫气压缩机，本方法可延长设备使用寿命，节省原料和电能，安全环保，使 种子床脱水置换方法简便可行。
【专利附图】
【附图说明】：
[0019] 图1聚乙烯装置反应器种子床置换装置示意图，
[0020] 图中：1.种子床处理罐、2.氮气入口管线阀门、3.根部阀门、4.种子床加入口管线 阀门、5.搅拌装置、6.放空管线阀门、7.安全附件、8.夹套控温装置、9.根部管线、10.氮气 入口管线、11.种子床加入口管线、12.放空管线
【具体实施方式】：
[0021] 本发明所述的聚乙烯装置反应器种子床脱水置换装置包括种子床处理罐1、夹套 控温装置8、氮气入口管线10及氮气入口管线阀门2、根部管线9及根部阀门3、种子床加入 口管线11及种子床加入口管线阀门4、搅拌装置5、放空管线12及放空管线阀门6及安全 附件7 ;种子床处理罐1为一壳层外装配有夹套控温装置8的压力容器，底部为锥形，根部 管线9连接在锥形根部，根部管线9端部设有根部阀门3 ;氮气入口管线10连接在根部管 线9上，通过根部阀门3前的根部管线9与种子床处理罐1连通，氮气入口管线10端部设 有氮气入口管线阀门2 ;种子床加入口管线11及种子床加入口管线阀门4设置在种子床处 理罐1顶部；放空管线12及放空管线阀门6设置在种子床处理罐1顶部；搅拌装置5设置 在种子床处理罐1内；由根部管线9及根部阀门3与反应器种子床加入口连接。
[0022] 实施例1
[0023] 本发明所述的聚乙烯装置反应器种子床脱水置换方法，是通过上述种子床脱水置 换装置实现的。
[0024] a.将备用的水解种子床通过种子床加入口管线11及种子床加入口管线阀门4用 空气输送到种子床处理罐1中，关闭种子床加入口管线阀门4,开动搅拌装置5,将种子床处 理罐1的温度加热至80°C，从氮气入口管线10及氮气入口管线阀门2处通入精制氮气，使 得种子床处理罐1升至〇. 5-0. 7MPa后打开放空管线12及放空管线阀门6进行压力置换10 次，通氮气流动置换进行预处理。
[0025] b.种子床预处理的同时，进行系统置换。
[0026] c.种子床处理罐1安装在原反应器的种子床加入口上；
[0027] d.种子床处理罐1中的聚乙烯粉料依靠自身的重力作用输送至反应器中，实现种 子床填装；
[0028] e.装床完毕后，开车操作中，只需建立床层中的三乙基铝浓度。
[0029] 在生产过程中，反应系统置换合格，耗时8小时；种子床输送和系统低压气密，耗 时2小时；系统烷基铝钝化，耗时4小时；循环气组分调整，耗时4小时；加入催化剂建立正 常聚合反应条件，系统进入正常生产状态。整个开停车过程仅需要16小时，与原工艺的96 小时相比，节约80小时。
【权利要求】
1. 一种聚乙烯装置反应器种子床脱水置换装置，包括种子床处理罐、夹套控温装置、氮 气入口管线及氮气入口管线阀门、根部管线及根部阀门、种子床加入口管线及种子床加入 口管线阀门、搅拌装置、放空管线及放空管线阀门及安全附件；其特征在于：种子床处理罐 为一壳层外装配有夹套控温装置的压力容器，底部为锥形，根部管线连接在锥形根部，根部 管线端部设有根部阀门；氮气入口管线连接在根部管线上，通过根部阀门前的根部管线与 种子床处理罐连通，氮气入口管线端部设有氮气入口管线阀门；种子床加入口管线及种子 床加入口管线阀门设置在种子床处理罐顶部；放空管线及放空管线阀门设置在种子床处理 罐顶部；搅拌装置设置在种子床处理罐内；由根部管线及根部阀门与反应器种子床加入口 连接。
2. 按照权利要求1所述的一种聚乙烯装置反应器种子床脱水置换装置，其特征在于： 氮气入口管线阀门为球阀或闸阀。
3. 按照权利要求1所述的一种聚乙烯装置反应器种子床脱水置换装置，其特征在于： 根部阀门为球阀或闸阀。
4. 按照权利要求1所述的一种聚乙烯装置反应器种子床脱水置换装置，其特征在于： 种子床加入口管线阀门为球阀或闸阀。
5. 按照权利要求1所述的一种聚乙烯装置反应器种子床脱水置换装置，其特征在于： 搅拌装置为防爆型气动、液动或电动搅拌装置。
6. 按照权利要求1所述的一种聚乙烯装置反应器种子床脱水置换装置，其特征在于： 安全附件，包涵压力表及其远传设备、安全阀及防爆片。
7. -种聚乙烯装置反应器种子床脱水置换方法，其特征在于：应用利要求1所述的一 种聚乙烯装置反应器种子床脱水置换装置，当种子床从种子床处理罐种子床加入口管线及 种子床加入口管线阀门由空气或氮气传输到带夹套控温装置的种子床处理罐中后，关闭加 入口管线阀门，开动搅拌装置，带夹套控温装置的种子床处理罐的温度控制在80?90°C， 通过氮气入口管线及氮气入口管线阀门通入精制氮气，使得带夹套控温装置的种子床处理 罐升至0.5-0. 7MPa压力后打开放空管线阀门进行压力置换，如此重复次以上，种子床的水 氧杂质含量小于10 X l(T6ppm ;然后打开根部阀门，种子床处理罐中的聚乙烯粉料依靠自身 的重力作用输送至反应器中，实现种子床填装。
【文档编号】C08F10/02GK104098722SQ201310114345
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月3日 优先权日:2013年4月3日
【发明者】王登飞, 郭峰, 杨国兴, 赵兴龙, 高宇新, 任合刚, 李 瑞, 王熺, 邹恩广, 邱丽萍, 王立明, 杜威, 国海峰, 孙彬彬, 吕红丽, 尤丽梅, 张铭辉, 李明全, 马英, 刘玉春, 王斯晗, 姜进宪, 马建英, 杨晓东, 黄付玲, 刘丽军, 邹丹, 赵贵乔, 侯裕厅, 刘坤, 于秀娟 申请人:中国石油天然气股份有限公司