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1、-乙烯进料系统-第 15 页乙烯精致系统 烯烃中心 聚烯烃装置 常健 2013年8月2日 讲课题纲1、 乙烯精致系统流程简述；2、 各个精致床的原理；3、 乙烯精致的主要逻辑；4、 乙烯精致床层的再生（以脱氧床为例）；5、 常见事故处理。内容1、乙烯精致系统流程简述： 来自界区的乙烯在乙烯中间换热器（E-2105）中被乙烯CO脱除罐（C-2107或C-2103）中的乙烯进行加热。乙烯在进入乙烯脱氧罐（C-2109或C-2108）和随后进入的乙烯CO脱除罐（C-2107或C-2103）之前，热乙烯要先进入乙烯预热器，在预热器中被加热到100。预热器用于乙烯进入乙烯脱氧罐和乙烯CO脱除罐前达到加热
2、终温，同时还用于装置开车阶段的初加热。乙烯脱氧罐内有一个单质铜催化剂的固定床，通过将单质铜氧化成氧化铜而除去乙烯中的氧气。催化剂床需要用氮气稀释的氢气进行定期再生。乙烯CO脱除罐内有一个氧化铜固定床。这些床层要用氮气稀释的氧气进行定期再生。离开乙烯CO脱除罐后，乙烯在乙烯中间换热器中被冷却至40，之后进入乙烯干燥器（C-2112或C-2113）。乙烯干燥器中含有分子筛和活化氧化铝，这两种物质通过物理吸收作用除去乙烯物流中的水分和其他极性杂质。乙烯干燥器需要用热氮气定期再生。当一个乙烯干燥器进行再生时，就启用备用的乙烯干燥器，这样使乙烯能够连续流入反应器系统。离开乙烯干燥器（C-2112或C-2
3、113）的乙烯随后一部分送出界区去PP装置，其余进入乙烯CO2脱除罐，除去其中微量的二氧化碳。乙烯CO2脱除罐含有活化氧化铝（Selexsorb COS），通过化学吸收作用除去乙烯物流中的二氧化碳。分子筛需要用热氮气定期再生。2、各个精致床的原理；乙烯脱一氧化碳是在含有CuO催化剂Sud Chemie Polymax 300作用下，使CO转变成CO2，反应式如下：CO + CuOCO2 + CuCu2O + CO2Cu + CO2当催化剂中氧化铜被还原成铜单质的时候需要进行再生。再生的时候，是有控制地将被还原的铜重新氧化，从而使催化剂床层得到再生。反应式如下：4Cu + O22Cu2O2Cu2
4、O + O24CuO乙烯脱氧是以负载铜的UT-2000作为脱氧催化剂。UT-2000由亚铬酸铜附着在二氧化硅上制成，铜占13%左右。脱除氧是通过催化剂的氧化变成氧化铜来实现的。反应式如下：4Cu + O22Cu2O2Cu2O + O24CuOUT-2000需要定期再生是通过氢气将催化剂中氧化铜还原成单质铜，从而得到再生。反应式如下：CuO + H2Cu + H2O在乙烯干燥器中通过吸附过程脱除H2O。干燥床中上层为3A分子筛材料用于脱H2O，在下层使用Selexsorb CD，被主要用于脱除其它极性杂质，象丙酮、甲醇、羟络合物等。3A分子筛有3A孔径，在脱H2O中是最有效的，但因为它的孔径小，
5、不会脱除象甲醇这样的杂质，因此使用Selexsorb CD分子筛用于脱除乙烯中的极性杂质。由于Selexsorb CD对水的选择性大，所以被装在干燥床下部，含有水和其他极性杂质的的乙烯从上部进入干燥床，水先被3A分子筛吸附，其他极性杂质被Selexsorb CD吸附，这样能够有效地脱除水、丙酮、甲醇、羟络合物等杂质。干燥床再生是利用物理吸附为放热反应，当温度越高，分子筛的吸附能力越差，所以当干燥的热氮气通过含有水或极性物质的分子筛3A和Selexsorb CD时，水分子和极性物质分子在分子筛中解吸，分子筛得到再生。干燥床再生就是利用这个原理。由于乙烯的吸附热比较大，在干燥床再生后重新投入使用前
6、，必须进行严格控制的预负载，带走大量吸附热，避免干燥床吸附乙烯时产生高温，对设备和催化剂的损害。乙烯脱二氧化碳床是利用选择性吸附剂Selexsorb COS 物理吸附二氧化碳，再生是用干燥的热氮气通过含有二氧化碳的Selexsorb COS，二氧化碳在分子筛中解吸，Selexsorb COS得到再生。由于铜容易与乙炔生成对震动非常敏感的乙炔铜，一旦乙炔铜积累稍有振动就会发生爆炸，因此含有铜催化剂的脱一氧化碳床和脱氧床在打开容器之前都需要进行乙炔铜分解，用受控制氢气浓度的氮气进行分解乙炔铜。反应式如下：CuC=CCu + H2 Cu + 烃类由于铜暴露于高氧气浓度中，例如空气，它将自燃，引起铜的
7、氧化放热反应。反应式如下： 2Cu+O22CuO+66，000Bt/lbmol因此，打开脱一氧化碳床和脱氧床之前，用控制方法氧化床层。为了完成氧化，用N2和空气的混合物氧化床层。控制催化剂再生时要特别小心，先用含2mol和5mol空气的N2来氧化床层，然后用100mol的空气手动氧化床层。3、乙烯精致的主要逻辑； A. 自动SD1、两个乙烯脱氧罐（C-2108和/或C-2109）中的任意一个的温度分别高于TA2H-2108-7或TA2H-2109-7的高高设定值，并持续两分钟；2、两个CO脱除床（C-2103和/或C-2107）中的任意一个的温度分别高于TA2H-2103-7或TA2H-210
8、7-7的高高设定值，并持续两分钟；3、两个CO2脱除床（C-2110）中的任意一个的温度分别高于TA3H-2110-7的高高高设定值，并持续两分钟；4、两个乙烯干燥器（C-2112和/或C-2113）中的任意一个的温度分别高于TA4H-2112-7或TA4H-2113-7的高高高高设定值，并持续两分钟。自动SD用于乙烯净化床在紧急状况下排放火炬时降压，如果在正常操作过程中乙烯净化床（C-2103/2107，C-2108/2109，C-2110， C-2112或2113）的任意一个的温度报警设定在110，则预警报（TAH-2103-7/2107-7，TAH-2108-8/2109-7，TA2H-
9、2110-7/2111-7，TA3H-2112-7/2113-7）将发出报警声，表示如果床的温度（TA2H-2103-7/2107-7，TA2H-2108-8/2109-7，TA3H-2110-7，TA4H-2112-7/2113-7）增加到125，并持续两分钟时，将会发生乙烯净化系统的排放。（见逻辑21-4-4）温度在125持续两分钟以后，SD将自动激活，导致出现以下情况：1、乙烯供应阀、乙烯截止阀、乙烯出口阀、乙烯进料控制阀、乙烯反吹总管阀和共聚单体干燥器预加料阀（分别是HV-2001-2，HV-2113-10，HV-4001-96，FV-4001-1，HV-4001-95和HV-1004
10、-4）将会关闭（见逻辑20-1），乙烯供应阀HV-2001-2只有在手动将HS-2001-2A打到OPEN位，所有的联锁都满足时才能打开；2、乙烯放空阀（HV-2113-8）打开到火炬；3、控制室中XA-2113-8将发出警报，表示SHUTDOWN（停车）；4、再生氮气加热器（E-2114）停止（逻辑21-8-1）。位指示灯ZLC-2001-2将点亮红色报警灯，表示乙烯进料截止阀全部关闭。如果在5秒钟之内没有完全关闭，ZAC-2001-2将发出警报，指示ETHYLENE FEED BLOCK VALVE FAILURE TO CLOSE（乙烯进料截止阀关闭故障）。位指示灯ZLO-2113-8将
11、点亮，表示乙烯放空阀HV-2113-8全开。如果在5秒钟之内没有全开，ZAO-2113-8将发出警报，指示ETHYLENE VENT VALVE FAILURE TO OPEN HV-2113-8（乙烯放空阀HV-2113-8打开故障）。B. 手动SD手动ESD是一个由操作员操纵的系统，用于紧急情况下使乙烯净化系统泄压，并排放至火炬。手动SD激活是通过将HS-2113-8打到“SHUTDOWN（ESD）”位实现的，与自动执行ESD的程序相同（见上述自动SD）要操作乙烯净化系统，必须满足下列条件：1、乙烯系统不在停车状态（SD）；2、乙烯进料手动开关（HS-2001-2A）一定要打到“OPEN”
12、位（由逻辑20-1执行）以及手动开关HS-2001-2B一定要打到“AUTO”位；3、乙烯供应压力不大于3549kPag （PA2H-2001-9）；4、乙烯供应温度不小于-8（TA2L-2001-10）。满足上述条件会出现以下结果：1、乙烯供应阀HV-2001-2打开，位指示灯ZLO-2001-2将发出绿色的警示光，表示进料阀全开。如果在5秒钟内没有完全打开，ZAO-2001-2将发出报警，指示“ETHYLENE FEED BLOCK VALVE FAILED TO OPEN HV-2001-2”（乙烯进料截止阀HV-2001-2打开故障）。2、乙烯放空阀HV-2113-8将关闭。位指示灯Z
13、LC-2113-8将点亮，表示乙烯放空阀HV-2113-8完全关闭。如果没能在5秒之内完全关闭，ZAC-2113-8将发出警报，并指示“ETHYLENE VENT VALVE FAILED TO CLOSE HV-2113-8”（乙烯放空阀HV-2113-8关闭故障）。值得注意的一点是当发生SD以后，乙烯干燥器在将净化系统再次投入运行之前一定要预加载，如果干燥器没有预加载，那么当乙烯重新进入床时，就会使床出现高温现象。当TAL-2001-10低于其低设定值，且PAH-2001-9高于其高设定值时，就会发出“ETHYLENE CONDENSATION WARNING”（乙烯冷凝警告）的警报声。C
14、. 外部合同装置乙烯进料隔离阀（HV-2113-10）当乙烯进料的压力降低于PDAL-2113-10的设定值时，控制室的报警将会启动，并通过关闭HV-2113-10和FV-2113-11将乙烯总管从界外合同装置上隔离。乙烯精制SD过程中，HV-2113-10也将关闭。如果HV-2113-10在收到信号后5秒之内不能确定已关闭，ZAC-2113-10将发出报警，指示“ETHYLENE BLOCK VALVE HV-2113-10 FAILURE TO CLOSE” （乙烯截止阀HV-2113-10关闭故障）。与界外合同装置相连的乙烯总管也可以通过手动将HS-2113-10打到“CLOSE”位实现
15、隔离，同样由于手动开关打到了“CLOSE”位，但并没有关闭截止阀也会出现与上面一样的报警。要重新打开乙烯总管上的截止阀，使FIC-2113-11在隔离以后能控制FV-2113-11，逻辑一定要在瞬时内将HS-2113-10打到“RESET”瞬时位，要可以打开乙烯切断阀HV-2113-10，必须存在乙烯精制SD许可信号。B、床层再生逻辑（以脱氧床为例）设计中允许一台干燥器再生，另一台在线。使用再生加热床选择开关HS-2114-9，将再生的逻辑应用于两台乙烯干燥器C-2112和C-2113中的任意一台。以下的逻辑描述以乙烯干燥器C-2112已被隔离去再生为例，如果乙烯干燥器C-2113去再生，逻辑
16、也是一样的。干燥器再生用的氮气的流量由FICA-2114-2设定，如果下列条件得以满足，将手动开关HS-2114-5打到“START”位将启动C-2112的再生：1、乙烯干燥床的温度低于TA5H-2112-1，-2，-3，-4，-5，-16和TA5H-2112-13的高高高高高设定值；2、乙烯干燥床的压力低于PAH-2112-6的高设定值，如果床的压力高于高设定值，且HS-2114-9位于“ETHYLENE DRYER C-2112”（乙烯干燥器）位，报警PAH-2112-6将启动；3、再生加热床选择开关HS-2114-9位于“ETHYLENE DRYER C-2112”（乙烯干燥器）位。当以
17、上条件得到满足以后，将向再生氮气加热器（参见逻辑21-8-3）发送许可信号，让满足所有其它许可条件下启动加热器。再生的步骤和定时将以手动形式设定如下：1、热吹扫：设定再生氮气加热器，使之能为床提供120的温度；2、加热：再生氮气加热器为床提供250的温度；3、冷却：再生氮气加热器停止。脱氧床的预加载逻辑：手动开关HS-2112-10用于选择“PRELOAD/PRESSURE-UP”（预加载/升压）、OFF、或是NEUTRAL（中立），预加载/升压逻辑可以应用于乙烯干燥器C-2112和C-2113中的任何一个。操作人员负责手动选择适当位，确保床保持适当的状态。预加载在下列条件得以满足的情况下，将
18、手动开关HS-2112-10打到“PRELOAD/PRESSURE-UP”位将会打开预加载/升压阀HV-2112-10：1、再生氮气的流量大于FAL-2114-2的低设定值；2、乙烯干燥床的温度低于下列各项的高高设定值：a.TA2H-2112-1，-2，-3，-4，-5和-16；b.TA2H-2112-13；c.TA2H-2113-1，-2，-3，-4，-5和-16；d.TA2H-2113-13；3、再生氮气总管的压力低于PAH-2114-8的高设定值；4、再生氮气加热器没有运行（逻辑21-8-1的允许值）。通过逻辑可以将“PRELOAD”（预加载）命令激活，当打开HV-2112-10时，计时
19、器启动。预加载命令激活后，如果条件14不管什么时候出现不满足的情况，逻辑将会取消激活的命令，关闭预加载/升压阀门，并将定时器复位。另外，如果干燥床的温度高于100，高高温度报警TA2H-2112-7或TA2H-2113-7将会发出报警声，阀门在报警条件下或将手动开关打到OFF位时都会关闭，直至用手动开关再次打开。如果阀HV-2112-10是开的，且干燥床的温度在大于100下持续3秒钟，则“BED TEMPERATURE 2H AND PRELOAD VALVE NOT CLOSED”（床温2H及预加载阀没有关闭）的报警XA-2112-10将会发出警报声。如果预加载步骤出现中断，那么必须再次重复
20、全部的步骤。预装载的步骤按定时器的设定进行，定时器到时以后，就会出现一个“PRELOAD COMPLETE”（预加载完成）（XA-2112-14）的报警声，告诉操作人员要检查温度曲线，确认预加载完成。在预加载过程中如果手动开关HS-2112-10位于“PRELOAD/PRESSURE-UP”位时DCS灯XL-2112-11就持续发亮。在预加载程序之后，立即自动开始逻辑加压程序。操作员必须手动关闭通到干燥器的氮气进料，再关闭从干燥器的放空阀。如果下列条件得以满足，则HV-2112-10将持续打开用于升压：1、乙烯干燥床的温度低于下列各项的高高设定值：a.TA2H-2112-1，-2，-3，-4，
21、-5和-16；b.TA2H-2112-13；c.TA2H-2113-1，-2，-3，-4，-5和-16；d.TA2H-2113-13；2、预加载计时器的预设时间到时（此时“PRELOAD COMPLETE”报警XA-2112-14就已激活）。通过逻辑可以激活“PRESSURE-UP”（升压）命令以打开HV-2112-10，当预装载各步骤完成以后，操作员就可以开始升压。XL-2112-11将会显示升压正在进行。如果在计时器到时之前干燥器的压力已经达到了乙烯总管的压力，则可以通过手动关闭HV-2112-10停止升压。只有当罐中的压力等于乙烯总管中的压力时，升压步骤才能停止。4、乙烯精致床层的再生（
22、以脱氧床为例）1) 确认乙烯干燥床C-2113已经成功进行预负荷操作2) 确认乙烯干燥床C-2113已充至操作压力并投用 3) 确认C-2113床层温度正常4) 确认C-2113床层压力正常5) 确认C-2113床层出口水含量合格6) 确认反应系统无异常变化7) 关闭C-2112的出入口阀门，C-2112切出系统隔离8) 提前把C-2112的出入口管线盲板上残留的铁锈清除干净9) 调C-2112的出入口管线2块盲板至盲位10) 再生氮气、排火炬盲板为通位11) 打开C-2112顶部经泄压孔板FO-2112-8排火炬的阀门12) 确认C-2112MPa13) 打开再生氮气至C-2112的再生阀门
23、14) 通知调度准备用5443kg/h的氮气15) 投用再生N2系统，切换再生加热器E-2114控制室选择开关到 “C-2112再生”位置16) 关闭泄压孔板FO-2112-8前后截止阀17) 打开再生孔板FO-2112-9前后截止阀。18) 调度同意后缓慢调整FICA-2114-2至正常再生流量（5443kg/h）19) 对C-2112进行冷吹排火炬1hr20) 设定FIC-9201-6为644kg/h21) 通知电气，E-2114送电22) 设定TICA-2114-1为150，对C-2112床层进行热吹扫30hr23) 确认C-2112床层6个测温点到100以上24) TICA-2114-
24、1设定在250，用热氮气升温床层约17hr，恒温4hr25) 再生完成后停氮气电加热器E-211426) 通知电气，E-2114断电27) 用再生氮气对床层进行冷却到40，时间为16hr28) 氮气停之前，通知调度准备减少5443kg/h的氮气用量29) 缓慢关闭FIC-9201-630) 逐渐切断N2气源31) 关闭再生管线和C-2112床层放空管线上所有阀门，32) 调到C-2112再生氮气管线盲板、排火炬盲板至盲位，床层隔离保压备用。5、常见事故处理。1. 乙烯原料中毒如何处理？原料：(1) 首先，分别对界区乙烯和净化后的乙烯采样分析，查找杂质超标的原因。(2) 如果净化后的乙烯中杂质超
25、标，则对乙烯净化床进行再生。(3) 如果界区乙烯杂质超标，联系供给装置处理。聚合：(1) 停止进料和催化剂，维持流化和气相组成，通精制氮气置换反应器。(2) 此时应从E-4002处通中压蒸汽，保持反应器温度。(3) 重新建立气相组成，开始进料反应。2. 乙烯预负荷时温度突然升高的原因，怎样处理？乙烯预负荷时温度突然升高的原因有：(1) 乙烯进量过大，产生的吸附热增加，导致温度上升。(2) 精制N2流量过低(3) 在预负荷时，精制N2质量不合格（吸附杂质产生热量）。如理方法：关闭乙烯预负荷进料阀，停止乙烯进料，用N2冷却床层到40以下或者自然冷却到40以下，分析温度过高的原因，消除故障，重新进行预负荷。 3. 什么原因会造成HV-2113-8动作？(1) 乙烯ESD系统提供在不安全情况下乙烯精制部分自动停车。在精制系统部分由于高温可能导致精制床分解，从而引发失控的一些聚合反应。(2) 整个乙烯精制系统每个床层不同位置有床温检测（热电偶）。床层中超过110，控制室一个预报警响起，如果两个热电偶测到温度达到125，并保持两分钟，ESD将自动触发,HV-2113-8将打开。(3) 另外，仪表风中断也会造成该阀的误动作。讨论1、