流化床单元操作手册B5要点.pdf

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1、流化床反应器单元仿真培训系统 操作说明书 北京东方仿真软件技术有限公司 2009 年 1 月 流化床反应器单元仿真培训系统操作说明书 地址：北京市朝阳区安外小关东里10 号院，润宇大厦610 室邮编： 100029 E-mail: 电话： 01064951832 网址： 1 目录 一、工艺流程说明2 1、工艺说明 2 2、反应机理 3 3、设备一览 3 4、参数说明 3 二、装置的操作规程3 1、冷态开车规程4 2、正常操作规程6 3、停车操作规程6 4、仪表一览表8 三、事故设置一览表9 四、仿真界面11 附：思考题 13 流化床反应器单元仿真培训系统操作说明书 地址：北京市朝阳区安外小关

2、东里10 号院，润宇大厦610 室邮编： 100029 E-mail: 电话： 01064951832 网址： 2 一、工艺流程说明 1、工艺说明 该流化床反应器取材于HIMONT 工艺本体聚合装置，用于生产高抗冲击共聚物。 具有剩余活性的干均聚物（聚丙烯），在压差作用下自闪蒸罐D-301 流到该气相共 聚反应器R-401。 在气体分析仪的控制下，氢气被加到乙烯进料管道中，以改进聚合物的本征粘 度，满足加工需要。 聚合物从顶部进入流化床反应器，落在流化床的床层上。流化气体 （反应单体） 通过一个特殊设计的栅板进入反应器。由反应器底部出口管路上的控制阀来维持聚 合物的料位。聚合物料位决定了停留

3、时间，从而决定了聚合反应的程度，为了避免 过度聚合的鳞片状产物堆积在反应器壁上，反应器内配置一转速较慢的刮刀，以使 反应器壁保持干净。 栅板下部夹带的聚合物细末，用一台小型旋风分离器S401 除去，并送到下游 的袋式过滤器中。 所有末反应的单体循环返回到流化压缩机的吸入口。 来自乙烯汽提塔顶部的回收气相与气相反应器出口的循环单体汇合，而补充的 氢气，乙烯和丙烯加入到压缩机排出口。 循环气体用工业色谱仪进行分析，调节氢气和丙烯的补充量。 然后调节补充的丙烯进料量以保证反应器的进料气体满足工艺要求的组成。 用脱盐水作为冷却介质，用一台立式列管式换热器将聚合反应热撤出。该热交 换器位于循环气体压缩机

4、之前。 共聚物的反应压力约为1.4Mpa( 表 ) ，70，注意，该系统压力位于闪蒸罐压力 和袋式过滤器压力之间，从而在整个聚合物管路中形成一定压力梯度，以避免容器 间物料的返混并使聚合物向前流动。 流化床反应器单元仿真培训系统操作说明书 地址：北京市朝阳区安外小关东里10 号院，润宇大厦610 室邮编： 100029 E-mail: 电话： 01064951832 网址： 3 2、反应机理 乙烯，丙烯以及反应混合气在一定的温度70 度，一定的压力1.35Mpa 下，通 过具有剩余活性的干均聚物（聚丙烯）的引发，在流化床反应器里进行反应，同时 加入氢气以改善共聚物的本征粘度，生成高抗冲击共聚

5、物。 主要原料：乙烯，丙烯，具有剩余活性的干均聚物（聚丙烯），氢气。 主产物：高抗冲击共聚物（具有乙烯和丙烯单体的共聚物）。 副产物：无。 反应方程式： n C2H4 + n C3H6 C2H4C3H6n。 3、设备一览 A401：R401的刮刀 C401：R401 循环压缩机 E401：R401 气体冷却器 E409：夹套水加热器 P401：开车加热泵 R401：共聚反应器 S401：R401 旋风分离器 4、参数说明 AI40111：反应产物中H2的含量 AI40121：反应产物中C2H4的含量 AI40131：反应产物中C2H6的含量 AI40141：反应产物中C3H6的含量 AI401

6、51：反应产物中C3H8的含量 二、装置的操作规程 流化床反应器单元仿真培训系统操作说明书 地址：北京市朝阳区安外小关东里10 号院，润宇大厦610 室邮编： 100029 E-mail: 电话： 01064951832 网址： 4 1、冷态开车规程 本操作规程仅供参考，详细操作以评分系统为准。 1.1 、开车准备 准备工作包括：系统中用氮气充压，循环加热氮气，随后用乙烯对系统进行置 换（按照实际正常的操作，用乙烯置换系统要进行两次，考虑到时间关系，只进行 一次）。这一过程完成之后，系统将准备开始单体开车。 1.1.1 、系统氮气充压加热 (1)充氮：打开充氮阀，用氮气给反应器系统充压，当系

7、统压力达0.7Mpa（表） 时，关闭充氮阀。 (2)当氮充压至0.1Mpa( 表) 时，按照正确的操作规程，启动 C401共聚循环气体 压缩机，将导流叶片（HIC402）定在 40% (3)环管充液： 启动压缩机后，开进水阀V4030，给水罐充液， 开氮封阀V4031。 (4) 当水罐液位大于10% 时，开泵P401 入口阀 V4032，启动泵P401，调节泵出 口阀 V4034 至 60% 开度。 (5) 冷却水循环流量FI401 达到 56t/hr左右。 (6)手动开低压蒸汽阀HC451 ，启动换热器E-409，加热循环氮气。 (7)打开循环水阀V4035。 (8)当循环氮气温度达到70时

8、， TC451 投自动，调节其设定值，维持氮气温 度 TC401在 70左右。 1.1.2 、氮气循环 (1)当反应系统压力达0.7Mpa 时，关充氮阀。 (2)在不停压缩机的情况下，用 PIC402 和排放阀给反应系统泄压至0.0Mpa （表） 。 (3)在充氮泄压操作中，不断调节TC451设定值， 维持 TC401温度在 70左右。 1.1.3 、乙烯充压 (1)当系统压力降至0.0Mpa（表）时，关闭排放阀。 (2) 由 FC403开始乙烯进料，乙烯进料量设定在567.0kg/hr时投自动调节，乙 烯使系统压力充至0.25Mpa（表）。 1.2 、干态运行开车 流化床反应器单元仿真培训系

9、统操作说明书 地址：北京市朝阳区安外小关东里10 号院，润宇大厦610 室邮编： 100029 E-mail: 电话： 01064951832 网址： 5 本规程旨在聚合物进入之前，共聚集反应系统具备合适的单体浓度，另外通过 该步骤也可以在实际工艺条件下，预先对仪表进行操作和调节。 1.2.1 、反应进料 (1)当乙烯充压至0.25Mpa（表）时，启动氢气的进料阀FC402 ，氢气进料设定 在 0.102kg/hr， FC402投自动控制。 (2)当系统压力升至0.5Mpa（表）时，启动丙烯进料阀FC404 ，丙烯进料设定 在 400kg/hr ，FC404投自动控制。 (3)打开自乙烯汽提

10、塔来的进料阀V4010。 (4)当系统压力升至0.8Mpa（表）时，打开旋风分离器S-401 底部阀 HC403至 20% 开度，维持系统压力缓慢上升。 1.2.2 、准备接收D301 来的均聚物 (1)再次加入丙烯，将FIC404 改为手动，调节FV404为 85% 。 (2)当 AC402和 AC403平稳后，调节HC403开度至 25% 。 (3) 启动共聚反应器的刮刀，准备接收从闪蒸罐（D-301）来的均聚物。 1.3 、共聚反应物的开车 (1)确认系统温度TC451维持在 70 度左右。 (2)当系统压力升至1.2Mpa （表） 时， 开大 HC403开度在 40% 和 LV401

11、在 20-25%， 以维持流态化。 (3) 打开来自D-301 的聚合物进料阀。 (4) 停低压加热蒸汽，关闭HV451。 1.4 、稳定状态的过渡 1.4.1 、反应器的液位 (1)随着 R401料位的增加，系统温度将升高，及时降低TC451的设定值，不断 取走反应热，维持TC401温度在 70左右。 (2) 调节反应系统压力在1.35Mpa（表）时， PC402自动控制。 (3) 手动开启LV401 至 30% ，让共聚物稳定地流过此阀。 (4)当液位达到60% 时，将 LC401设置投自动。 流化床反应器单元仿真培训系统操作说明书 地址：北京市朝阳区安外小关东里10 号院，润宇大厦610

12、 室邮编： 100029 E-mail: 电话： 01064951832 网址： 6 (5)随系统压力的增加，料位将缓慢下降，PC402调节阀自动开大，为了维持系 统压力在1.35Mpa，缓慢提高PC402的设定值至1.40Mpa( 表) 。 (6)当 LC401在 60% 投自动控制后，调节TC451的设定值，待TC401 稳定在 70 左右时， TC401与 TC451串级控制。 1.4.2 、反应器压力和气相组成控制 (1)压力和组成趋于稳定时，将LC401 和 PC403投串级。 (2)FC404和 AC403串级联结。 (3)FC402和 AC402串级联结。 2、正常操作规程 正

13、常工况下的工艺参数： (1)FC402：调节氢气进料量（与AC402串级）正常值：0.35kg/hr。 (2)FC403：单回路调节乙烯进料量正常值：567.0kg/hr。 (3)FC404：调节丙烯进料量（与AC403串级）正常值：400.0kg/hr。 (4)PC402：单回路调节系统压力正常值： 1.4Mpa。 (5)PC403：主回路调节系统压力正常值： 1.35Mpa。 (6)LC401：反应器料位（与PC403串级）正常值：60% 。 (7)TC401：主回路调节循环气体温度正常值：70。 (8)TC451：分程调节取走反应热量（与TC401串级）正常值：50。 (9)AC402：

14、主回路调节反应产物中H2/C2 之比正常值： 0.18 。 (10)AC403：主回路调节反应产物中C2/C3&C2之比正常值：0.38 。 3、停车操作规程 本操作规程仅供参考，详细操作以评分系统为准。 正常停车： 3.1 、降反应器料位 (1)关闭催化剂来料阀TMP20 。 (2)手动缓慢调节反应器料位。 流化床反应器单元仿真培训系统操作说明书 地址：北京市朝阳区安外小关东里10 号院，润宇大厦610 室邮编： 100029 E-mail: 电话： 01064951832 网址： 7 3.2 、关闭乙烯进料，保压 (1)当反应器料位降至10% ，关乙烯进料。 (2)当反应器料位降至0%

15、，关反应器出口阀。 (3)关旋风分离器S-401 上的出口阀。 3.3 、关丙烯及氢气进料 (1)手动切断丙烯进料阀。 (2)手动切断氢气进料阀。 (3)排放导压至火炬。 (4)停反应器刮刀A401。 3.4 、氮气吹扫 (1)将氮气加入该系统。 (2)当压力达0.35Mpa 时放火炬。 (3)停压缩机C-401。 流化床反应器单元仿真培训系统操作说明书 地址：北京市朝阳区安外小关东里10 号院，润宇大厦610 室邮编： 100029 E-mail: 电话： 01064951832 网址： 8 4、仪表一览表 位号说明类型正常值量程高限量程低限工程单位高 报低 报高高报低低报 FC402 氢

16、气进料流量PID 0.35 5.0 0.0 Kg/h FC403 乙烯进料流量PID 567.0 1000.0 0.0 Kg/h FC404 丙烯进料流量PID 400.0 1000.0 0.0 Kg/h PC402 R-401 压力PID 1.40 3.0 0.0 Mpa PC403 R-401 压力PID 1.35 3.0 0.0 Mpa LC401 R-401 液位PID 60.0 100.0 0.0 % TC401 R-401 循环气温度PID 70.0 150.0 0.0 FI401 E-401 循环水流量AI 36.0 80.0 0.0 T/h FI405 R-401 气相进料流量

17、AI 120.0 250.0 0.0 T/h TI402 循环气E-401 入口温 度 AI 70.0 70. 150.0 0.0 TI403 E-401 出口温度AI 65.0 150.0 0.0 TI404 R-401 入口温度AI 75.0 150.0 0.0 TI405/1 E-401 入口水温度AI 60.0 150.0 0.0 TI405/2 E-401 出口水温度AI 70.0 150.0 0.0 TI406 E-401 出口水温度AI 70.0 150.0 0.0 流化床反应器单元仿真培训系统操作说明书 地址：北京市朝阳区安外小关东里10 号院，润宇大厦610 室邮编： 100

18、029 E-mail: 电话： 01064951832 网址： 9 三、事故设置一览 下列事故处理操作仅供参考，详细操作以评分系统为准。 1、泵 P401 停 原因：运行泵P401停。 现象：温度调节器TC451急剧上升，然后TC401随之升高。 处理： (1) 调节丙烯进料阀FV404，增加丙烯进料量。 (2)调节压力调节器PC402，维持系统压力。 (3)调节乙烯进料阀FV403，维持 C2/C3 比。 2、压缩机 C-401 停 原因：压缩机C-401 停。 现象：系统压力急剧上升。 处理： (1) 关闭催化剂来料阀TMP20 。 (2)手动调节PC402，维持系统压力。 (3)手动调

19、节LC401，维持反应器料位。 3、丙烯进料停 原因：丙烯进料阀卡。 现象：丙烯进料量为0.0 。 处理： (1) 手动关小乙烯进料量，维持C2/C3 比。 (2)关催化剂来料阀TMP20 。 (3)手动关小PV402，维持压力。 (4)手动关小LC401，维持料位。 4、乙烯进料停 原因：乙烯进料阀卡。 现象：乙烯进料量为0.0 。 处理： (1) 手动关丙烯进料，维持C2/C3 比。 (2) 手动关小氢气进料，维持H2/C2 比。 5、D301供料停 流化床反应器单元仿真培训系统操作说明书 地址：北京市朝阳区安外小关东里10 号院，润宇大厦610 室邮编： 100029 E-mail: 电

20、话： 01064951832 网址： 10 原因： D301 供料阀 TMP20关。 现象： D301 供料停止。 处理： (1) 手动关闭LV401。 (2)手动关小丙烯和乙烯进料。 (3) 手动调节压力。 流化床反应器单元仿真培训系统操作说明书 地址：北京市朝阳区安外小关东里10 号院，润宇大厦610 室邮编： 100029 E-mail: 电话： 01064951832 网址： 11 四、仿真界面 流化床反应器DCS 界面 流化床反应器单元仿真培训系统操作说明书 地址：北京市朝阳区安外小关东里10 号院，润宇大厦610 室邮编： 100029 E-mail: 电话： 01064951

21、832 网址： 12 流化床反应器现场界面 流化床反应器单元仿真培训系统操作说明书 地址：北京市朝阳区安外小关东里10 号院，润宇大厦610 室邮编： 100029 E-mail: 电话： 01064951832 网址： 13 附：思考题 标准答案请自行查阅相关资料，本公司不予提供。 1、在开车及运行过程中，为什么一直要保持氮封？ 2、熔融指数(MFR)表示什么？氢气在共聚过程中起什么作用？试描述 AC402 指示值与 MFR 的关系？ 3、气相共聚反应的温度为什么绝对不能偏差所规定的温度？ 4、气相共聚反应的停留时间是如何控制的？ 5、气相共聚反应器的流态化是如何形成的？ 6、冷态开车时，为什么要首先进行系统氮气充压加热？ 7、什么叫流化床？与固定床比有什么特点？ 8、请解释以下概念：共聚、均聚、气相聚合、本体聚合。 9、请简述本培训单元所选流程的反应机理