聚乙烯技术参考资料聚乙烯装置.docx
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聚乙烯技术参考资料聚乙烯装置
第一章装置总体概况和工艺技术说明
第一节装置总体概况
(1)装置生产能力、产品品种、产品性质及用途
聚乙烯装置原设计能力为年产聚乙烯树脂10万吨,2001年聚乙烯装置进行一期改造,装置的生产能力扩产为15万吨/年,2002聚乙烯装置进行二期改造,装置的生产能力扩产为20万吨/年。
经过2003年装置进行三期改造,装置的生产能力扩产为27.4万吨/年。
可生产108种商品牌号,主要有薄膜料,旋塑料,吹塑料,注塑料,管材料和丝料,绝缘护套料等。
树脂的密度从0.915~0.970g/cm3,熔融指数从0.01~150g/10min,分子量分布分为宽、中、窄,构成了数值性能关键参数的优化组合,使产品具有较高的经济价值和附加值,是典型的全密度线性聚乙烯生产装置。
(2)技术来源、专利商、设计、建设及施工单位
聚乙烯装置是吉化三十万吨乙烯工程重要配套装置之一,采用UCC&P公司先进的低压气相法聚乙烯工艺技术,装置由日本三菱重工和中国环球化学工程公司联合设计,引进的设备和工程总承包是日本三菱重工工程公司,承建单位是吉化化建公司安装二处。
(3)装置规划、设计、建设、开工时间及投资情况
装置于1994年4月破土动工兴建,1996年9月建成投产。
聚乙烯装置合同总价为5772.23万美元,本工程基建总投资为7.2亿元人民币(其中含外汇5772.23万元)。
2001年装置进行一期改造,投资4579.63万元人民币;2002装置进行二期改造,投资11844万元人民币;2003年装置进行三期改造,投资1.1亿元人民币。
(4)装置占地面积、位置、定员、设备及仪表总台件、电气总容量
聚乙烯装置位于吉林省吉林市,座落于龙潭山脚下,占地面积4.82公顷。
定员136人。
设备总台数347台。
第二节工艺技术说明
(1)装置组成、单元划分与说明
生产工艺单元划分:
原料供应和净化;乙烯净化;反应;树脂脱气和尾气回收;添加剂处理;造粒;产品贮存和包装。
装置组成见附图。
(2)装置概述及主要工艺特点
聚乙烯装置是吉化三十万吨乙烯工程重要配套装置之一,采用UCC&P公司先进的低压气相法聚乙烯工艺技术,装置由日本三菱重工和中国环球化学工程公司联合设计,引进的设备和工程总承包是日本三菱重工工程公司。
聚乙烯装置合同总价为5772.23万美元,本工程基建总投资为7.2亿元人民币(其中含外汇5772.23万元)。
装置于1994年4月破土动工兴建,占地面积4.82公顷,1996年9月建成投产,承建单位是吉化化建公司安装二处。
聚乙烯装置的UNIPOL工艺技术具有工艺流程短,设备台件少,占地面积小,投资和操作费用低,稳定灵活的操作工况,固有的高效益经济性和安全水准,全过程无污染物产生的特点。
聚乙烯装置原设计能力为年产聚乙烯树脂10万吨,运转时数为7200小时,由原料精制,聚合反应,树脂脱气和尾气回收,添加剂处理及造粒,风送及包装等生产单元组成,使用高效催化剂和接枝共聚技术,辅助优良的添加剂改性,可生产108种商品牌号,主要有薄膜料,旋塑料,吹塑料,注塑料,管材料和丝料,绝缘护套料等。
树脂的密度从0.915~0.970g/cm3,熔融指数从0.01~150g/10min,分子量分布分为宽、中、窄,构成了数值性能关键参数的优化组合,使产品具有较高的经济价值和附加值,是典型的全密度线性聚乙烯生产装置。
2001年聚乙烯装置进行一期改造,投资4579.63万元人民币,装置的生产能力扩产为15万吨/年,2002进行了第二期改造,投资11844万元人民币,装置的生产能力扩产为20/年。
经过2003年第三期改造,装置的生产能力扩为27.4万吨/年。
UCC&P的工艺可以简单地、经济地、安全地生产高密度与低密度聚乙烯。
该工艺技术以高效益在工业中得以广泛应用。
完全返混,低压操作,高效催化剂的使用导致UNIPOL工艺的简单性,该套联合装置能生产全系列产品且非常稳定,在保证产品性质不变的情况下有很高的调节能力,并容易操作。
该套装置具有可靠性,维修量小。
UNIPOL经济性在聚烯烃类生产中是少见的,具有很大的吸引力。
从控制方面看,工业和设备的简单性导致控制和维修人员需求的减少,使能耗降低,效益提高;从工程方面看,技术简单使投资需求少。
UNIPOL装置是紧凑的,设备简单,占地面积少,重要转动设备相对少,所以具有缩短工期,容易开车和降低投资的特点。
UNIPOL工艺采用低温、低压力、无溶剂的反应系统,工艺的安全性有很大的提高,同时易燃品用量少,在爆炸范围内碳氢化合物蒸汽和液体燃烧的危险性也大大减少。
(3)生产原理、特点、专利技术及化学反应方程式
装置采用美国UCC&P公司先进的低压气相法聚乙烯工艺技术。
精制后的乙烯单体,丁烯-1(或已烯-1)共聚单体呈气相状态进入流化床反应器中,在连续注入的齐格勒-纳塔催化剂和助催化剂(三乙基铝)作用下,在2.413MPaG和80~110℃条件下,完成聚合过程,树脂的密度主要通过控制乙烯和共聚单体的摩尔比值来调节,熔融指数主要通过控制氢气和乙烯的摩尔比来调节。
聚合反应可以认为是按配位阴离子机理进行,即在过渡金属催化剂的活性中心上有过渡金属—碳键(M-R),而且在其上进行单体插入来增长聚合物链,整个聚合过程也可以表述为引发、增长、终止基元反应。
共聚过程的示意方程式为:
mH2C=CH2
M-R+M-(CH2-CH2)x-(CH2-CH)y……
nRHC=CH2
R
(4)主、副产品规格、数量及执行标准情况
产品说明
生产规模及设计运行时间
生产规模:
27.4万吨/年
产品名称
线形低密度聚乙烯(LLDPE)
分子式及结构式
分子式:
CmH2m+2
结构式:
H——(CH2)m——H
性质与用途
主要物理化学性质
以DFDA—7047产品为例
熔融指数1.0
流动指数25
分子量分布窄
树脂密度918Kg/m3
正割膜量241Mpa
抗张强度40/32MPa
屈服强度11/10MPa
延伸率600/760
落镖冲击145g
击穿力90J/mm
浊度11℅
光泽65
薄膜外观+10
过渡金属含量5ppm
产品质量
主要质量指标
熔融指数(MI)、密度(DE)
以DGM-1820产品为例:
熔融指数(MI):
2.0g/10min
密度(DE):
0.918g/cm3
执行标准及分析方法
执行标准分析方法
GB1033-86塑料密度和相对密度试验方法
GB/T3682-83热塑性塑料熔体流动速率试验方法
(5)公用工程规格、用量和消耗定额情况
公用工程规格
蒸汽
压力MPaG温度℃
高压蒸汽3.8+0.2370+15
中压蒸汽1.3+0.1240±10
低压蒸汽0.3±0.05140±5
用量:
MP13700吨/年LP16440吨/年LLP41100吨/年消耗定额:
MP0.05T/TPELP0.06T/TPELLP0.15T/TPE
返回冷凝水
压力MPaG温度℃
来自PE装置0.390
回收蒸汽冷凝水的质量如下:
总铁(Fe)ppm(排除悬浮铁)0.3
氨ppm1.0或更低
总溶解的固体ppm(CaCO3)5或更低
硅ppm(SiO2)0.1或更低
油含量ppm0.5(为过滤器设计)
循环冷却水(界区输入和输出)
Fe2+、Fe3+0.9mg/l
Cl-40mg/l
耗氧量21mg/l
可溶性固体365mg/l
可溶性SiO236mg/l
总硬度(如CaCO3)3.0mg-N/l
总碱度(如CaCO3)2.4mg-N/l
浊度10度
PH7——8.5
界区条件
压力MPaG温度℃
进入0.45(min)31max
输出0.25(min)41max
用量:
30140000吨/年消耗定额:
110T/TPE
新鲜水
PH6.5——8
温度℃22max;1min
浊度3mg/l
总固体颗粒103mg/l
总的可溶性固体100mg/l
自由CO258mg/l
电导率(25℃)115us/cm
总硬度1EPM(mg-N/l)
总碱度0.9mg-N/l
K+3.2mg/l
Na+11.7mg/l
Ca2+13.6mg/l
Cu2+0.02mg/l
Mg2+3.7mg/l
Fe3+0.3mg/l
Al3+1.3mg/l
HCO3-48.8mg/l
Cl-13mg/l
SO42-18.5mg/l
NO2-0.015mg/l
NO3-2.5mg/l
SiO3-12mg/l
耗氧量(CODMn)4mg/l
溶解氧5mg/l
总硅13mg/l
界区条件
温度℃1~22
压力MPaG0.4(min)
氮气
组成
氮气99.9%(V)min
氧气10ppm(V)max
CO1ppm(V)max
CO210ppm(V)max
水2ppm(V)max
甲烷和碳22ppm(V)max
油不含油
界区条件
压力MPaG0.60(min)
温度℃-0.3
用量:
17810000Nm3消耗定额:
65Nm3/TPE
工厂空气
温度℃环境温度
压力MPaG0.60
备注无油、无尘
仪表空气
露点温度℃(6kg/cm2G)(-43)、-40
压力MPaG0.60
温度℃环境温度
备注无油、无尘
用量:
15070000Nm3消耗定额:
55Nm3/TPE
(6)三废排放一览表
废气排放及处理方式
排放名称
主要排放物
排放量kg/h
频率
处理方式
单体脱气塔排气
CO、CO2、轻烃
1.18
连续
火炬
单体干燥床排气
氮气、乙烯、丁烯
2.08
间断
火炬
乙烯脱CO、CO2床排气
氮气、乙烯
0.27
间断
火炬
乙烯干燥床排气
氮气、乙烯
1.8
间断
火炬
封头换热器
氮气、乙烯
120
间断
火炬
E-2001封头漏乙烯
氮气、乙烯
无
垫片损坏
大气
T2池子着火
T2
200
事故
大气
更换T2钢瓶
氮气
50
间断
大气
尾气回收排气
氮气、轻烃
400
连续
燃料气
手动包装
氮气、轻烃
100
间断
大气
包装线叉车
CO、SO2、灰尘
20
间断
大气
隔油池排气
有毒有害气体
微量
连续
大气
阀盘根
烃类气体
0.12
间断
大气
机泵漏气
烃类气体
0.12
间断
大气
事故状态或紧急状态下废气排放
烃类气体
210000
事故
火炬
系统开停车
氮气
3000
间断
大气、火炬
车辆使用
CO、SO2、灰尘
微量
间断
大气
1211灭火器使用
卤代烷
200
事故
大气
废液排放及处理方式
排放名称
主要排放物
排放量kg/h
频率
处理方式
戊烷油床再生
戊烷油
0.5
间断
湿火炬罐
隔油池出水
含油污水
微量
间断
厂排污水线
造粒水箱排水
树脂料
140
连续
树脂池
树脂池出水
树脂料
微量
间断
厂排污水线
11#线总井排污
污水
150
间断
厂排污水线
设备漏油
润滑油
﹤0.7
间断
装桶
.维修或检修
污水
20
间断
厂排污水线
废渣排放及处理方式
排放名称
主要排放物
排放量吨/年
频率
处理方式
床层更换
催化剂
3.8(按5年平均)
间断
掩埋
床层更换
分子筛
7.6
间断
掩埋、回收
采样
聚乙烯粉料
1
间断
外卖
造粒开停车
聚乙烯块料
40
间断
外卖
清理树脂池
聚乙烯水捞料
30
间断
外卖
系统泄漏
聚乙烯粉料
1
间断
外卖
采样
聚乙烯粒料
1
间断
外卖
粉料包装
聚乙烯粉料
3
间断
外卖
粉料装车
聚乙烯粉料
5
间断
外卖
检维修
手套、抹布
﹤1
间断
送垃圾厂
保温更换
岩棉
﹤1
间断
送垃圾厂
办公用纸
纸
﹤0.01
间断
送垃圾厂
废包装物的废弃
包装物
﹤1
间断
回收
办公活动
墨盒、色带
﹤0.01
间断
送垃圾厂
电池的废弃
电池
﹤0.01
间断
送垃圾厂
(7)控制系统、电气及分析检验设备说明
第三节工艺流程叙述
(1)工艺流程叙述
由界区外来的原料:
乙烯、丁烯、氮气、氢气等经原料精制系统精制后,进入反应系统。
进入反应器时,伴随M—1催化剂、T2、戊烷油同时加入,进行反应,反应生成聚乙烯粉料树脂。
生成的树脂经过造粒系统造粒后,经风送系统送到聚乙烯包装线,包装成袋。
原料单元起到对整个装置反应原料精制及输送的作用。
对杂质的脱除主要有分子筛吸附水、精流塔精流轻组分杂质、氧化剂氧化一氧化碳、还原剂还原氧气、以及特殊催化剂脱除乙烯中的乙炔、通过甲烷化来脱除氢气中的一氧化碳、二氧化碳、氧气等。
经过原料,将精制后的丁烯、氮气、氢气、戊烷油、乙烯,与T2一同被送往反应单元。
聚合反应单元是线性聚乙烯装置的核心单元。
主要任务是完成乙烯和共聚单体的聚合过程,从而生产出合格的聚乙烯粉粒树脂,通过产品排放系统分离。
来自精制单元的乙烯、共聚单体、氢气进入反应器(C-4001),循环气压缩机(K-4003),循环气冷却器(E-4002)组成的闭路循环系统。
从K-4003入口注入,经E-4002从C-4001底部进入反应器,使流化床流化,一定组成的物料在催化剂加料器(V-4036/4037)提供的催化剂作用下,在80~100℃,2.4MPaG的反应条件下发生聚合,单程转化率2%,未反应的原料进行循环,聚合所放出的热由E-4002带走。
粉状的聚乙烯在反应器中积累到一定床层高度,由产品排入系统(PDS)自动排料,进入产品脱气仓,两套产品排放系统可以单独排料、交叉排料、手动和自动排料多种操作方式。
绝缘休的聚乙烯粉末在反应器中流化经磨擦产生静电,但一般正负静电保持平衡如果在原料中带入极性静电诱导剂如水、氧、醇等则破坏了平衡,产生几千甚至更高的静电,容易形成结块,故设置了RSC系统来用水控制正电,用甲醇控制负电。
为使反应器安全运行设置了Kill(终止)系统,即向反应器内注入可逆的催化剂毒物使聚合反应部分地或完全停止。
将反应床内的毒物吹扫排入火炬,催化剂将会重新恢复活性,反应又可以引发。
脱气回收单元主要作用是脱除来自反应器的树脂中所含的轻烃(主要是乙烯、共聚单体丁烯或己烯和制冷剂异戊烷),并回收其中的丁烯和异戊烷送回反应,水解树脂中的助催化剂(三乙基铝),为产品出料系统提供输送气,为造粒提供一定的缓冲
造粒系统的作用是将粉料树脂熔融后生成粒料树脂。
树脂经熔融泵的剪切、挤压进一步熔融,并且熔融泵提供了树脂在模板出料的动力,树脂从熔融泵出来后,经熔融筛脱除杂质,从模板成束状出料,温度约为220℃,被处于60℃颗粒水中高速旋转的切刀切成粒状,冷却后的粒子随颗粒水进入脱块器,其中大尺寸的块料被脱除,符合规定的粒料进入干燥器,水由脱块器和干燥器的底部脱除,而较轻的粒料则被干燥器由顶部甩出,进入缓冲罐D-7030,旋转加料器S-7014送至过渡仓或成品仓。
干燥器顶部还有一入风口,由中部风口经排气扇K-7015强制通风,形成与粒料逆行的气流,带走粒料中的水分
造粒产生的粒料通过旋转加料器S-7014送至过渡仓,正常生产时的合格品进入合格品仓D-8004,不合格但指标偏离控制范围不大的料进入过渡品仓D-8003。
粒料树脂经风送单元送至包装单元。
包装单元由四条包装线,每条包装线的包装能力均超过10万吨,因此,足以满足27.4万吨/年的聚乙烯生产量。
在此单元,树脂包装成袋,送至仓储贮存。
(2)装置物料平衡图表(见附表)
(3)装置原则流程图(见附表)
(4)分析控制一览表
第四节原料及产品储运
(1)原料储存及产品罐区概况
界区来的丁烯储存在C-1921罐内,界区来的戊烷油储存在C-1403罐内然后由泵供应其它单元,其它原料无罐存。
产品分别由成品仓D-8110/8111/8112、2D-8501/5802、3D-8113/8114/8115,过渡仓D-8003,掺混仓D-8004、2D-8020储存。
(2)原料及产品的运输方式和能力
原料运输方式为管道运输方式。
聚乙烯树脂包装分自动包装和手动包装两种,粉料为手动包装,汽车运输;粒料为自动包装,分铁路运输和汽车运输两种。
第二章原料、辅助原材料及化工用“三剂”
第一节原料及辅助原材料
(1)原料与辅助原材料及执行标准情况
聚乙烯原料气中微量CO、CO2分析执行标准Q/SYJH114·191·06-017
循环气组分分析和丁烯——1纯度分析执行标准Q/SYJH114·191·06-018
氢气含量测定执行标准Q/SYJH114·191·06-019
循环气中氮气的测定执行标准Q/SYJH114·191·06-020
乙烯中烃类杂质的测定执行标准Q/SYJH114·191·06-021
聚乙烯树脂中残余挥发轻烃的测定执行标准Q/SYJH114·191·06-022
(2)原料与辅助原材料用量
乙烯
乙烯单耗:
0.94T/TPE小时用量:
32.5T/H年用量:
257560吨/年
丁烯单耗:
0.073T/TPE小时用量:
2550KG/H年用量:
第二节催化剂
(1)催化剂型号、规格、用量、活性组分含量、使用寿命及供货厂商
主要成分或分子式
M-4520:
SiO2、AL(C2H5)3、TiCL4、MgCL2、
CL4H8O
主要技术指标
M-4520:
Ti0.20mmoleTi/g范围:
0.15-0.22
Al0.42mmoleAl/g范围:
0.36-0.48
THF12%THF范围:
10-15%
Mg2.5-3.5Mg/Ti摩尔比
用量
单耗:
0.287KG/TPE年耗量22.569T
供应厂商
M-4520:
进口和国产(主要营口、九站)
充填设备及一次填量
M-4520:
填充设备为催化剂加料器,一次填充量为100Kg
(2)催化剂使用说明
M-4520:
此催化剂不能自燃,但能与空气接触而自燃与水接触能释放氯化氢气体和易燃的有机蒸汽。
由统一规格的密闭钢瓶盛装。
储运时应防止碰撞,注意密封,防止泄漏。
泄漏时用大量的水冲洗,不准打扫,可用沙子除去残物;如燃烧,在20英尺外用水喷淋或喷雾灭火。
第三节助剂与化学品添加剂
(1)助剂与化学品添加剂型号、规格、用量及供货厂商
主要成分或分子式
三乙基铝:
AL(CH)3
预混9G:
Lrganox1076、KemamineAS1800、硬脂酸锌、Syloid244
主要技术指标
三乙基铝:
铝23%(W)min
氯化物无
三乙基铝92%(W)min
三正丙基铝0.7%(W)max
三正丁基铝6.0%(W)max
三异丁基铝1.0%(W)max
氢化物2.0%(W)max
甲烷0.3%(W)max
乙烷0.3%(W)max
异丁烷0.1%(W)max
预混9G:
Lrganox107622.5wt%(稳定、抗氧作用)
KemamineAS180037.5wt%(催化剂中和、爽滑作用)
硬脂酸锌37.5wt%(催化剂中和、滑动作用)
Syloid2442.5wt%(流动作用)
供应厂商
T2:
营口9G:
国产
充填设备及一次填量
三乙基铝:
属连续注入。
预混9G:
填充设备为添加剂加料器S-6223、S-6240、2S-6223、2S-6240,一次填充量分别为150、60、30、20Kg,加料器为重量称,通过重量变化开关上部下料阀,实现连续生产添加过程。
(2)助剂与化学品添加剂的使用说明
三乙基铝:
是一种助催化剂,以引发M—1催化剂尽快建立反应。
包装由统一规格的密闭钢瓶盛装。
储运时应防止碰撞,注意密封,防止泄漏。
预混9G:
1)对所有的粉料和添加剂系统保持N2吹扫,确保封闭结构所有的高度有适宜的通风。
2)添加剂系统所在的室内必须设有氧分析仪,可对环境通风不良造成的氧气缺乏发出报警。
3)人员在进行添加剂的操作时,必须穿戴好防护服(包括工作服、手套和眼镜),皮肤外露接触刺激皮肤,在添加剂粉尘环境中过长刺激呼吸系统,添加剂进入眼睛后,立即用旁边洗眼器中水清洗,应避免直接进入眼睛。
4)了解每个添加剂的最低点火值,防止粉尘爆炸。
5)确认所有的设备连接了静电接地。
第四节润滑油脂
(1)润滑油脂品种、规格、数量及使用地点
(2)润滑油脂使用说明
第三章装置设备
第一节设备配置的总体说明及主要设备使用注意事项
第二节设备分类汇总表
第三节设备分类明细表
PE物料平衡图
乙烯氢气
氮气
共聚单体去火炬
催化剂
去大气
T2
氮气去火炬
添加剂掩埋
造粒的产品去包装
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- 聚乙烯 技术 参考资料 装置