聚乙烯裝置調(diào)溫水區(qū)域設(shè)備布置優(yōu)化

楊興華

(中石化寧波工程有限公司工藝安裝室, 浙江 寧波 315103)

聚乙烯裝置調(diào)溫水區(qū)域設(shè)備布置優(yōu)化

楊興華

(中石化寧波工程有限公司工藝安裝室, 浙江 寧波 315103)

通過介紹氣相法聚乙烯裝置調(diào)溫水區(qū)域的設(shè)備布置要點(diǎn)，以及對兩套同等規(guī)模及技術(shù)來源一致的裝置研究，提出該區(qū)域的設(shè)備布置優(yōu)化方案。

氣相法；聚乙烯；調(diào)溫水區(qū)域；設(shè)備布置；優(yōu)化

1 概述

目前聚乙烯的生產(chǎn)方法主要有淤漿法、溶液法及氣相法。而氣相法以其工藝流程簡單、建設(shè)投資少、可以在較寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)產(chǎn)品等特點(diǎn)[1]，在世界范圍內(nèi)得到廣泛地應(yīng)用。該工藝分為原料精制、聚合反應(yīng)、粉料樹脂處理、粒料樹脂摻混、排放氣回收等單元，而本文主要介紹聚合反應(yīng)單元中的調(diào)溫水區(qū)域。

由于聚合過程為放熱反應(yīng)，若不及時將釋放的熱量移出，溫度的上升將會加快聚合反應(yīng)的進(jìn)程，從而釋放更多的熱量，形成一個惡性循環(huán)。而且溫度過高，將導(dǎo)致粉料樹脂達(dá)到熔融溫度而在反應(yīng)內(nèi)發(fā)生結(jié)塊爆聚事故[2]。因此，為了及時將反應(yīng)所釋放出的熱量移出，保證反應(yīng)器內(nèi)聚合反應(yīng)的穩(wěn)定進(jìn)行，在反應(yīng)單元設(shè)置有調(diào)溫水系統(tǒng)。整個調(diào)溫水系統(tǒng)，包括調(diào)溫水換熱器、調(diào)溫水泵、循環(huán)氣冷卻器、膨脹罐。

2 設(shè)備布置要點(diǎn)

調(diào)溫水區(qū)域的設(shè)備布置，在滿足泵與換熱器檢修的前提下，需緊湊布置，以使整個調(diào)溫水回路的管線盡量短，反應(yīng)床層溫度的滯后時間最小。

2.1 調(diào)溫水冷卻器

該設(shè)備為板式換熱器，共3臺，2開1備設(shè)置，調(diào)溫水與循環(huán)水逆向流動進(jìn)行熱交換。調(diào)溫水冷卻器布置時，設(shè)備間的距離需滿足廠家要求的檢修空間要求。調(diào)溫水冷卻器需定期清理內(nèi)部的污垢，但不需要將設(shè)備整體吊出，只需松開固定翅片的螺栓，用高壓水槍一片片清理。在清理過程中將會產(chǎn)生大量的污水，若在設(shè)備周圍不設(shè)置收集裝置，水將在換熱冷卻器所在區(qū)域地面上漫流，一方面影響整個區(qū)域的美觀，另一方面，若遇到寒冷天氣，則容易結(jié)冰而影響通行，因此，需在設(shè)備附近設(shè)置用于收集污水的地漏或地溝。

2.2 循環(huán)氣冷卻器

該設(shè)備共需2臺，一開一備設(shè)置，為固定管板式臥式換熱器，管程介質(zhì)為循環(huán)氣，殼層介質(zhì)為調(diào)溫水。循環(huán)氣攜帶有少量粉料樹脂，隨著運(yùn)行時間的增加，粉料慢慢在管束中淤積，逐漸堵塞整個管束，降低循環(huán)氣與調(diào)溫水間的換熱效果，從而影響到對反應(yīng)器內(nèi)床層溫度的控制，因此需定期將冷卻器切換出來，清理管束堵塞物。而清理管束內(nèi)的淤積物，需先將兩側(cè)的管箱拆除，使用長度比管束長約2m左右的鉆具進(jìn)行清理(也有清理時使用高壓水槍，但由于該方法力度不好掌控，容易對管束造成損傷，不建議采用)，而循環(huán)氣冷卻器為單管程結(jié)構(gòu)，管束較長(長度可達(dá)15m)，因此循環(huán)氣冷卻器的管程進(jìn)出口側(cè)至少有一側(cè)需滿足鉆具所需要的空間要求。拆除冷卻器管箱及切換冷卻器時也需使用吊具，在冷卻器周圍也都需要預(yù)留出吊具的布置及其運(yùn)行空間。以上的空間要求，在最初設(shè)備布置時就需予以考慮。其次，循環(huán)氣冷卻器在開車前調(diào)試階段或檢修時需排出大量的水，換熱器內(nèi)調(diào)溫水進(jìn)出口的操作溫度分別為38℃/44℃，為了避免人員被熱水燙傷及調(diào)溫水在大區(qū)域漫流，在換熱器周圍增加的收集裝置需引至冷卻器各排凈口。

2.3 調(diào)溫水泵

該泵為水平吸入和排出的離心泵，共需2臺，1開1備設(shè)置。首先，泵的布置應(yīng)滿足其自身檢維修的要求，周圍應(yīng)有吊具的布置及其運(yùn)行空間，以及滿足操作和檢修人員能方便進(jìn)出的通道。其次，為了減少調(diào)溫水管道長度，降低控制反應(yīng)床層溫度滯后時間，以及在配管設(shè)計時實(shí)現(xiàn)調(diào)溫水進(jìn)任意一臺調(diào)溫水泵和循環(huán)氣冷卻器的管線長度相同，在滿足檢維修及配管安裝空間的前提下，兩臺泵應(yīng)盡量靠近布置，且兩臺泵進(jìn)出口朝向需一致。第三，泵的周圍需設(shè)置地溝或地漏，用于收集在泵檢修時由其內(nèi)部排出的污水及管線內(nèi)調(diào)溫水。

3 設(shè)備布置研究

本文A、B兩套裝置為已完成工程設(shè)計的同規(guī)模聚乙烯裝置：采用的技術(shù)均為同一氣相法工藝，設(shè)備臺數(shù)和開備用設(shè)置均一致。通過對該兩套裝置的調(diào)溫水區(qū)域設(shè)備研究，總結(jié)出優(yōu)化的方案。

圖1為A裝置調(diào)溫水區(qū)域設(shè)備布置：調(diào)溫水泵布置在循環(huán)氣冷卻器一側(cè)，泵進(jìn)出口與循環(huán)氣冷卻器中心線垂直，調(diào)溫水冷卻器布置在泵左側(cè)，配管側(cè)朝下。該布置的優(yōu)點(diǎn)為循環(huán)氣冷卻器出口側(cè)、調(diào)溫水泵均靠近道路布置，循環(huán)氣冷卻器入口和調(diào)溫水冷卻器周圍也留有足夠的空間，有利于設(shè)備檢修和冷卻器切換時吊裝機(jī)具的進(jìn)入作業(yè)。缺點(diǎn)是調(diào)溫水泵與循環(huán)氣冷卻器的距離太遠(yuǎn)，對反應(yīng)器床層的溫度控制滯后性較大。

圖1 A裝置調(diào)溫水區(qū)域設(shè)備布置

圖2為B裝置調(diào)溫水區(qū)域設(shè)備布置：調(diào)溫水泵布置在循環(huán)氣冷卻器一側(cè)，泵進(jìn)出口與循環(huán)氣冷卻器中心線垂直，調(diào)溫水冷卻器布置在泵上側(cè)，配管側(cè)朝左。該布置的優(yōu)點(diǎn)為相比于圖6，調(diào)溫水泵更靠近循環(huán)氣冷卻器布置，調(diào)溫水冷卻器翅片側(cè)靠近道路，有利于設(shè)備檢修。缺點(diǎn)為雨淋閥室、區(qū)域管架及裝置管廊將調(diào)溫水泵與循環(huán)氣冷卻器包圍，且冷卻器進(jìn)出口與結(jié)構(gòu)立柱之間的間距均小于冷卻器管束的長度，不利于設(shè)備檢修及冷卻器的切換。

圖2 B裝置調(diào)溫水區(qū)域設(shè)備布置

4 設(shè)備布置優(yōu)化

結(jié)合上述兩個裝置設(shè)備布置特點(diǎn)以及調(diào)溫水區(qū)域設(shè)備布置的要點(diǎn)，確定了設(shè)備布置優(yōu)化的總體方向：調(diào)溫水泵與循環(huán)氣冷卻器就近布置，以及在泵的周圍及循環(huán)氣冷卻器進(jìn)出口均留出足夠的檢修空間。優(yōu)化后設(shè)備布置見圖3。圖3是在圖2布置的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，即裝置主管廊依然在調(diào)溫水區(qū)域一側(cè)，具體優(yōu)化措施為：將雨淋閥室移出調(diào)溫水區(qū)域；將調(diào)溫水泵如圖2布置進(jìn)行調(diào)整，但距離更靠近循環(huán)氣冷卻器布置；為了留出調(diào)溫水泵和循環(huán)氣冷卻器的檢修空間，將該區(qū)域的管架移至調(diào)溫水區(qū)域中部，進(jìn)出調(diào)溫水區(qū)域的管線統(tǒng)一經(jīng)由反應(yīng)框架進(jìn)入，因需要在反應(yīng)框架和循環(huán)氣冷卻器之間的通道增加結(jié)構(gòu)立柱，為了不影響運(yùn)送催化劑鋼瓶的叉車通行，需適當(dāng)加大循環(huán)氣冷卻器與反應(yīng)框架間的距離(本次方案增加了1米)；調(diào)整了裝置主管廊的跨距，使結(jié)構(gòu)立柱不妨礙鉆具對循環(huán)氣冷卻器管束的清理；調(diào)整調(diào)溫水冷卻器管口側(cè)的朝向，并將設(shè)備靠近調(diào)溫水泵布置，以便減少整個調(diào)溫水系統(tǒng)管道的總長度。

圖3 優(yōu)化后設(shè)備布置

5 結(jié)束語

優(yōu)化后的調(diào)溫水區(qū)域設(shè)備布置，不僅能滿足區(qū)域內(nèi)設(shè)備檢維修及切換的要求，而且還能解決調(diào)溫水泵和循環(huán)氣冷卻器開備用切換時產(chǎn)生對反應(yīng)床層溫度控制的滯后時間差異性問題，方便了實(shí)際的工藝操作，保證聚合反應(yīng)的穩(wěn)定進(jìn)行。

[1] 楊忠華，張洪濤.國內(nèi)外聚乙烯生產(chǎn)工藝研究新進(jìn)展[J]. 煉油與化工 ,2009, 20(1):12-15.

[2] 劉志武 .氣相法聚乙烯裝置長周期運(yùn)行技術(shù)優(yōu)化[J].齊魯石油化工,2014,42(2):108-111.

(本文文獻(xiàn)格式：楊興華.聚乙烯裝置調(diào)溫水區(qū)域設(shè)備布置優(yōu)化[J].山東化工，2016，45(14)：105-107.)

2016-05-11

楊興華(1982—)，浙江金華人，工程師，主要從事石油化工裝置配管設(shè)計。

TQ325.12

A

1008-021X(2016)14-0105-03