气相聚丙烯.docx

1、气相聚丙烯一、重点部位及设备(一)重点部位从装置的平稳生产和安全角度考虑，聚丙烯装置共有液体丙烯储罐、第一反应器顶部分离器、第二反应器顶部分离器、第一反应器、第二反应器等五个危险部位。其中液体丙烯储罐储存来自界区的液体丙烯、第一反应器顶部分离器、第二反应器顶部分离器分别储存两个反应器的原料丙烯和循环丙烯，这三个储罐如果发生泄漏或者火灾，将产生巨大危害。在第一反应器、第二反应器中存在大量粉料和气相丙烯，反应器是在高压条件下操作，聚合反应是剧烈的放热反应，一旦反应器失控，会发生严重的安全事故。(二)重点设备气相法聚丙烯装置重点设备主要为循环气压缩机、丙烯加料泵、急冷液加料泵、沉降器顶部压缩机、尾气

2、压缩机、粉料输送风机、挤压造粒机组、粒料输送压缩机等设备。除此之外，还有一些重要阀门如：两反应器的温度控制调节阀、压力控制调节阀、气锁器系统的阀门、粉料出料线上的阀门、粉料输送旋转加料阀、粒料输送旋转加料阀等，一旦这些设备和阀门出现故障，会引起装置生产波动或者减产停产，处理不当会引起恶性事故的发生。1.循环气压缩机气相法聚丙烯装置在两个反应器都有循环气压缩机，循环气通过位于反应器底部的8个循环气喷嘴向反应器通人循环气，来保持反应器床层的悬浮程度，循环气压缩机出现故障停止，反应器失去循环气，只能短时间维持生产，必须立即启动备台，如果备台不能启动，装置只能进行停工处理。2丙烯加料泵来自界区的液体丙

3、烯储存在丙烯储罐中，利用丙烯加料泵将丙烯储罐的丙烯增压后输送至所有丙烯用户，丙烯用户包括两反应器的原料丙烯、设备的冲洗丙烯、催化剂系统冲洗丙烯以及气相丙烯储罐的原料，急冷液泵故障停止后，由于丙烯储罐的压力达不到各丙烯用户的压力，所有的丙烯用户失去丙烯供应，将会造成反应原料丙烯无法供应，催化剂喷嘴堵塞、设备失去丙烯冲洗、压缩机失去气相丙烯冲洗，粉料输送系统无法运行等一系列问题。3.急冷液泵两个反应器通过加入液体丙烯汽化带走热量从而达到控制反应器的温度。急冷液通过12个注入口喷洒在粉料床层上，急冷液加入反应器后，汽化带走聚合反应放出的反应热。急冷液通过急冷液泵输送至反应器进行温度控制，如果反应器温

4、度过低会造成冷凝液增多，影响粉料的混合均匀性和流动性。反应器温度过高又会引起聚合物熔融，堵塞反应器出口管线，从而使反应器停车。因此急冷液泵是聚合单元的重要设备，一旦急冷液泵故障，反应器失去撤热，温度会迅速上升，需要立即中止反应。4.沉降器顶部压缩机尾气压缩机气锁器系统出料后粉料夹带大量气相丙烯，这些气相丙烯通过沉降器顶部压缩机压缩后冷凝回收利用，此压缩机设计单台操作，如果发生故障，气锁器系统无法运行，第二反应器进行停车，单反应器维持生产。尾气压缩机将第二反应器出料过程中粉料夹带的气相丙烯压缩后冷凝回收，如果发生故障，整个聚合单元必须全线停车。5.粉料输送风机聚合单元生产的粉料，经过氮气和蒸汽混

5、合气体脱除剩余活性后，经过粉料输送压缩机由脱气仓输送至挤压造粒单元，粉料输送风机发生故障后，聚合单元生产的粉料无法输送至造粒单元，挤压造粒单元只能停车待料，聚合单元粉料脱气仓可以维持三个小时的粉料缓冲量，如果长时间不能恢复，聚合单元必须停车。6.挤压造粒机组挤压造粒机组把聚合单元经过脱气脱活、脱挥发分处理的粉料加入助剂进行稳定，然后熔融、过滤，造成粒料。挤压造粒机组主要由混炼机、齿轮泵、切粒机、震动筛、干燥器和辅助系统构成，聚丙烯粉料和助剂在混炼机中充分混炼、熔融和均化，熔融聚丙烯经齿轮泵增压，熔融聚丙烯经过切粒机进入切粒室，旋转的切刀将聚丙烯切成小颗粒。聚丙烯颗粒经过脱水、干燥、筛分后输送至

6、包装单元，挤压造粒机组是聚丙烯装置的最后一道工序，也是最重要的工序之一，如果挤压造粒机组发生故障，无法生产聚丙烯粒料，只能生产聚丙烯粉料。 7重要阀门 气相法聚丙烯装置自动化程度非常高，装置大量使用调节阀和电磁阀，这些阀门工作状态对生产的影响非常大，温度、压力调节阀直接决定生产的平稳控制；每个气锁器系统由十几个电磁阀组成，通过程序控制电磁阀来完成粉料的输送，其中的部分阀门发生故障后，输送系统无法运行；出料管线上的电磁阀发生故障后，粉料无法从反应器排出；粉料输送旋转阀和粒料输送旋转阀发生故障后，分别会造成聚合单元和造粒单元的停车。 二、危险因素分析及其防范措施 (一)开停工时危险因素分析及其防范

7、措施 1开工时危险因素分析及其防范措施 装置开车的准备要求有几方面：所有设备已吹扫并氮气置换完毕；火炬系统及公用工程设施循环水系统、蒸汽系统、氮气系统、仪表风系统和矿物油冲洗系统都处在完好待用测态；所有设备和仪表及附件都要处在备用工作状态。气相法聚丙烯装置正常开工步骤如下：(1)液体丙烯引入丙烯进料单元待用，丙烯汽化器投入使用，气相丙烯压力稳定，气相丙烯待用； (2)第一反应器中加入种子粉料，执行氮气置换，氢气系统引入至反应器前待用； (3)催化剂、助催化剂、改性剂准备待用，所有催化剂、助催化剂、改性剂管线用矿物油冲洗；(4)两个反应器顶部分离器引入丙烯，分离器液位正常，循环气压缩机、急冷液泵

8、正常运行，反应器分离系统开始循环，向顶部分离器加入少量烷基铝，脱除系统中残留的有害组分；(5)两反应器引入气体丙烯，反应器与分离系统进行压力平衡，两个反应器单元开始空载循环，开车加热器将反应器压力、温度升高至操作值；(6)第一反应器开始依次加入烷基铝、改性剂和主催化剂，当开始有产率时，向第一反应器通人氢气；(7)启动沉降器顶部压缩机，气锁系统空载循环检查，第一反应器料位上涨至料位设定值后，开始向由气锁器向第二反应器输送粉料；(8)以最小流量启动尾气压缩机，建立袋滤器至尾气压缩机之间的循环；(9)第二反应器料位达到设定值后，打开底部柱塞阀向气体膨胀袋滤器中送料，然后进入脱气仓；(10)脱气仓开始

9、通入脱活氮气和蒸汽，脱气仓运转2h后，启动粉料输送风机，开始由粉料输送系统向造粒单元输送粉料；(11)挤压造粒单元开车，粒料输送系统开车，向包装料仓输送粒料。在开车过程中，装置从常温、常压逐渐升高至操作值，公用工程、原料、催化剂逐步引入装置，各个环节紧紧相扣，装置的操作参数变化块，物料引入引出频繁，比较容易发生事故，开工过程中容易发生的危险因素及预防措施如表518所示。2.停工时危险因素分析及其防范措施装置停工涉及多项操作，需要时间长，处理问题多，因此在停车前要制定详细的停车计划，准备好停车期间所需的物资，联系好各有关部门，装置正常停车步骤如下：(1)依次停止主催化剂、烷基铝和改型剂加料，催化

10、剂管线进行矿物油冲洗，启动氧杀死系统中止第一反应器产率，切断两反应器丙烯、乙烯、氢气进料；(2)将第一反应器粉料彻底输送至第二反应器后，隔离第一反应器，将第一反应器放空，反应器分离系统停止循环，第一反应器单元丙烯进行排放，第一反应器单元加装盲板；(3)气锁器系统空载循环几个周期，彻底排空积存粉料后停止运行，停止沉降器顶部压缩机；(4)第二反应器粉料彻底出空，隔离第二反应器，反应器分离系统停止循环，第一反应器单元丙烯进行排放，第二反应器单元加装盲板；(5)将袋滤器中粉料彻底输送至脱气仓后，停止旋转加料阀，尾气压缩机；(6)脱气仓停止向挤压造粒单元输送粉料，停止旋转加料阀和粉料输送风机；(7)挤压

11、造粒单元停车；(8)两反应器单元彻底放空后，进行氮气置换，直至可燃气分析合格后，停止氮气置换，停止反应器搅拌。装置停工过程是由正常操作状态逐步降温降压的过程，其操作复杂，涉及多项交叉操作，仑项操作参数变化大，也是一个比较容易发生事故的过程，停工过程中容易发生的危险因素及预防措施如表519所示。 (二)正常生产中危险因素分析及其防范措施装置正常生产时各个工艺参数是平稳的，在运行过程中，由于工艺控制、设备仪表电气、公用工程、操作人员等诸多因素的影响，正常生产中会有不少影响装置安全平稳运行的因素，下面就各单元的危险因素和防范要求简述如下。1催化剂进料单元催化剂进料单元包括主催化剂、助催化剂和改性剂系

12、统、矿物油系统和废催化剂的中和系统。催化剂体系分成两部分加入到第一反应器，一部分为主催化剂的矿物油浆液，另一部分为助催化剂和改性剂，每根管线都有丙烯冲洗管线，来保持催化剂良好的喷洒状态和减少喷嘴堵塞的可能性。矿物油系统用于泵和设备的冲洗，废催化剂中和系统用于主催化剂、助催化剂和改性剂的中和和处理以及设备和管线的冲洗。本单元常见故障及处理方法如表5-20所示。 2第一聚合反应单元催化剂体系加入第一反应器，原料在催化剂作用下生产聚丙烯粉料，第一反应器要维持一定的生产负荷、料位、温度、压力和聚合物性能。聚丙烯生产速率是靠催化剂进料速率控制的；料位是通过排料阀的顺控操作实现的；反应器的温度是靠循环的液

13、相速率来控制的；反应器的压力是靠调节反应器顶部冷凝器冷却水流量来控制；聚合物性能是靠原料和催化剂配比来控制。上述控制一旦出现问题，正常生产难以维持，必须及时正确处理，才能稳定生产否则将会引起减产、停工，严重是会产生恶性安全事故。本单元常见故障及处理方法如表521所示。 3反应器粉料输送单元粉料输送单元通过两套气锁系统的顺序控制把第一反应器的粉料输送到第二反应器，还能将两个反应器相互隔开，避免反应器物料混合；同时为装置区所有气相丙烯用户提供气相丙烯。本单元常见故障及处理方法如表522所示。 4第二聚合反应单元第二反应器单元的设计和操作与第一反应器系统相似，从反应器排出的丙烯、乙烯、氢气大部分冷凝

14、以撤出反应热，冷凝液与加入的新鲜丙烯一起用泵加入反应器顶部。只是在生产抗冲共聚物时乙烯和丙烯的比例必须准确控制，以得到所需组成的共聚物产品。其常见故障与处理方法与第一反应器相同，除此之外，还有其他常见故障：本单元其他常见故障及处理方法如表523所示。 5粉料干燥及脱活单元第二反应器产生的粉料中的气体在袋滤器中与粉料分离，脱气仓中将粉料中的残余催化剂利用湿氮气水解脱除活性，同时带走挥发组分。并将脱活及干燥后的聚丙烯粉料输送到造a粒单元。本单元其他常见故障及处理方法如表524所示。 6挤压造粒单元挤压造粒系统把脱活、脱挥发分处理的粉料加入助剂进行稳定，然后熔融、过滤和造粒。聚丙烯粉料和助剂在混炼机

15、中充分混炼、熔融和均化，熔融聚丙烯经齿轮泵增压，熔融聚丙烯经过切粒机模板束状挤压后进人切粒室，经过干燥的颗粒送到振动筛进行筛分，大颗粒和小颗粒均被筛掉，合格的颗粒送到颗粒料斗送到掺合料仓。本单元单台设备和辅助系统多，因此容易发生故障。本单元其他常见故障及处理方法如表525所示。 7公用工程系统 公用工程系统包括高压蒸汽、低压蒸汽、高压氮气、低压氮气、仪表风、工厂风、水、循环水、工艺水的引入，对所有单元的蒸汽冷凝液进行回收处理，对所有系统进行火气的收集与排放。本单元其他常见故障及处理方法如表526所示。四、装置的安全设计 聚丙烯的生产过程是将易燃、易爆的丙烯、乙烯、氢气等原料在催化剂作用下聚合成

16、丙烯粉料。这些烃类原料和氢气一旦发生泄漏而造成爆炸或火灾将是灾难性的事故，因而装置的设计和生产的安全性就显得极为重要。聚丙烯装置与其他石油化工装置一样在设计中要考虑物料及工艺过程的危险性分析、装置安全设计、安全控制系统、工艺联锁系统，并将装置的安全分析、设计与检查贯穿于工程项目的全过程，本装置的安全设计主要如下： (一)工艺联锁系统为了排除不安全或不正常的条件，如出现反应异常、工艺条件失控、工艺流体大量泄漏、公用工程故障等情况，装置中设置了工艺安全联锁系统，气相法聚丙烯装置在工艺设计中的主要联锁系统如下：(1)废催化剂中和罐隔离所有的主催化剂，助催化剂和改性剂管线上都有矿物油冲洗直接进入烷基铝

17、密封罐，然后，将液体转移到中和罐用碱液进行中和，调节阀控制废液流量，当中和罐的温度达到80时，联锁关闭废液进料阀。(2)第一反应器隔离位于反应器顶部的三个压力开关中的任意两个达到248Mpa(表)，反应器开始自动隔离、放空和氧气注入，第一反应器隔离被触发后，反应器所有进料出料都停止，主催化剂、助催化剂、改性剂泵、急冷液泵和循环气压缩机停止。(3)反应器分离系统联锁反应器顶部分离器的高液位开关被触发后，循环气压缩机联锁停车，防止分离器液位过高，循环气压缩机进入液体，直到高液位开关恢复后，才能重新启动循环气压缩机。(4)三乙基铝系统隔离当反应器的三个压力高位开关中任意两个指示低于05Mpa(表)时

18、，三乙基铝加料阀将关闭，烷基铝停止进料。 (5)气锁器系统的隔离 如果气锁器系统的阀门发生故障，或者气锁器压力、料位条件不满足时，气锁器就会产生隔离，根据隔离产生条件不同，气锁器隔离分为两种，第一种隔离后气锁器系统所有外部阀门关闭，第二种隔离所有阀门全部关闭。 (6)袋滤器联锁 如果袋滤器旋转加料阀停车超过75s，通往袋滤器的出料柱塞阀关闭，位于袋滤器顶部的两个压力开关任意一个达到0.22MPa(表)，反应器向袋滤器的出料终止，如果袋滤器温度过低，将禁止取样阀打开，防止可燃气外泄。(7)脱气仓隔离为了防止脱气仓超压，当脱气仓压力指示达到008MPa(表)，脱气仓隔离启动，脱气仓所有入口及出口物

19、流与脱气仓隔离，袋滤器旋转加料阀和脱气仓旋转加料阀关闭。 (8)丙烯进料系统联锁来自界区的液体丙烯在丙烯储罐中保持稳定液位，为了防止液位过高或者过低，在丙烯进料系统设有高液位联锁和低液位联锁，高液位联锁触发后将切断界区液体丙烯进料，低液位联锁触发后，丙烯加料泵停止向液体丙烯用户供应丙烯。(二)氧杀死系统 氧杀死系统提供了一种降低产率的快捷方式，反应器产率迅速降低的方法就是利用氧杀死系统，氧气是使催化剂中毒的物质，能迅速降低聚合速度，足够的氧气可快速的终止反应。反应器停车也可以不用氧杀死系统。紧急情况下，利用氧杀死系统停车更有效，反应釜的设定料位是80，反应釜内的空余空间只有不到5t，一旦发生紧

20、急情况，如出料线堵塞急冷液无量，就必须在几分钟内终止反应，否则五、六分钟内，将出现反应釜温度、料位飞涨，使反应釜结出大的块料而不得不停车清釜。反应器处在备用状态时，加入氧气可快速中止反应避免过渡料生成。对生产均聚物和无规共聚物时来说，反应器的粉料仍为合格产品，反应器可重新开始操作而不会造成过渡产品的生成。在反应器正常停车期间，氧杀死系统可用来减慢聚合物产率并控制向火炬的放空量。否则，整个反应器的烃类组分都会被放空，造成丙烯大量浪费。在放空前用氧气抑制反应，可减少丙烯的浪费，使反应能快速重建。同时，在生产抗冲共聚物时，因为要控制共聚物中的橡胶含量，就要控制第二反应釜和第一反应釜的产率比，也需要我

21、们在第二反应釜中加入一定量的氧气，以控制第二反应釜的产率。由此可见，氧杀死和产率控制系统在20104ta装置上有着举足轻重的作用，装置的安全可靠性决定着整个装置的安全和平稳生产，氧杀死系统的简图如图56所示。仪表风流量调节阀和氮气流量调节阀共同控制气体配制罐的氧气浓度，它们由氧含量分析仪来控制，气体配制罐中氧气含量设定5，仪表风流量调节阀和氮气流量调节阀根据氧含量分析结果进行调节。压缩机将气体配制罐中的混合气加压至气体储罐储存，气体被压缩后进行冷却，当压力到达4.0MPa时，操作人员现场停压缩机，当压力低于30MPa时，操作人员现场开压缩机。每个反应器的4个循环气管线分别连接一根管线，管线上安

22、装电磁阀需要进行氧杀死时，通过触发控制台上的控制按钮可以打开电磁阀，氧气氮气混合气通过循环气喷嘴均匀加入到反应器中。 反应产率控制系统控制原理同氧杀死系统相似，氧气氮气混合气人口位循环气压缩机入口，只是其控制阀为流量控制阀，根据第二反应器的产率调节其流量。如图57所示。 (三)安全设施(1)消防设施在装置区的五个危险部位分别设置有一门高压水炮，延装置区分布二十二个消防栓，在容易发生火灾的烷基铝系统和改性剂系统安装有自动焰报警器和自动干粉灭火器；装置去所有的单元分别设置了8kg的干粉灭火器和消防箱。(2)可燃气体报警系统为了及时发现可燃气体的泄漏，在有可能泄漏出可燃气体的设备和法兰处要设置可燃气体检测器。检测器的位号和报警信号或位置显示安装在控制室的控制盘或模拟盘上。(3)ESD手动隔离系统ESD连锁系统中的一部分重要的设有手动按钮安置于辅助控制台上，例如两反应器的隔离、反应杀死剂注入按钮、气锁器系统的隔离、关键设备的停车按钮和重要联锁的启动和旁路按钮，一旦反应失去控制，不用等到联锁启动，可以立即手动启动联锁。(4)备用电源系统。由于聚丙烯生产过程安全性、连续性要求很高，供电系统采用双电源供电以确保供电的可靠性。仪表供电备用蓄电池容量要保证电源故障时持续分钟供电，以使装置能够安全停车。