聚丙烯装置催化剂预接触罐(D201)温度控制改造方案延炼100kt/a聚丙烯装置催化剂预接触罐温度控制改造

2022-11-23

一、概述

1. 装置概述

陕西延长石油 (集团) 有限责任公司延炼聚丙烯装置是由中石化工程建设公司 (SEI) 设计建设, 于2005年5月31日一次试车成功。聚丙烯项目是延安炼油厂从单一燃料型炼油企业向高附加值的燃料化工型过渡的标志性工程。装置采用国产化第二代双环管液相本体聚合工艺技术, 使用Z-N型催化剂, 设计生产时间8000h/a, 可生产10万吨聚丙烯粒料, 共计26种均聚物牌号。

2. D201系统简介

CAT (主催化剂) 在D201 (三剂预接触罐) 里被助催化剂TEAL (三乙基铝) 和DONOR (给电子体) 活化, D201容积为3L。

CAT、DONOR和TEAL分别由各自的计量泵 (P108A/B、P104A/B和P101A/B) 送入D201。其中DONOR和TEAL供料在进入D201前短暂混合, TEAL杀死DONOR中的毒物, 防止其使CAT中毒, 以确保CAT活性;CAT则通过另一条管线进入D201。三剂在D201中通过A201 (磁耦合搅拌器) 充分混合后溢流进入Z203A/B (在线混合器) , 三剂混合物与10℃的冷丙烯在Z203A/B中混合后通过Z211A/B线进入R200 (预聚合反应器) 中进行预聚合反应。

D201操作压力为3.4MPa左右, 操作温度为10±2℃, 其温度控制是通过控制夹套冷冻水流量来实现, 由P203 (D201夹套水循环泵) 提供循环动力。

二、D201温度高对生产的影响

聚丙烯装置的主催化剂是由催化剂粉末、白油及凡士林脂混合配制而成的, 在D106 (催化剂分散罐) 中搅拌均匀并最终控制在10℃。控制在10℃的原因为确保配制好的催化剂以膏状均匀向反应系统供料;如催化剂温度过高, 油、脂混合物就会由均匀膏状变为不均匀的液态, 从而造成催化剂沉降。

D201作为三种催化剂的预接触罐, 其作用是使三种催化剂在其中混合均匀的同时主催化剂被助催化剂活化。如果温度过高, 主催化剂会在D201中沉降, 导致Z203A/B堵塞中断反应以及催化剂供给不均聚合反应波动等不良影响, 直接影响装置的连续、平稳、高效运行。

三、D201系统夏季时温度高的原因分析

1. 原始设计

根据原始设计, D201的温度是由回路TIC211控制P203入口冷冻水补给量 (即调节阀TV211的开度) 来控制在10℃的。

2. D201系统夏季温度高原因分析

(1) 调节阀TV211安装位置欠妥

原始设计中, 调节阀TV211安装在P203的进口位置。但根据离心泵的特性可知, 如果使用进口阀来调节泵的流量, 在转速一定的条件下, 可能导致水量不足, 管道不能满水, 则可能出现一定的真空度, 如此一来, 泵出口压力、流量均无法保证。

(2) 冷冻水逆流短路

D201系统的冷冻水上水来自P601A/B (冷冻水泵) , P601A/B出口压力为0.6MPa左右, 而P203出口压力约为0.3MPa。在TV211关小的情况下, 由于P601A/B出口压力高于P203出口压力, 有可能导致冷冻水不经过P203逆流进入P203回水流程, 逆流冷冻水与P203出口冷冻水在管线中互相影响, 造成D201系统温度控制困难。

四、工艺管线改造

根据对D201夏季温度难以控制的原因分析, 我们在2014年3月的装置抢修中对该系统管线进行了两处改造, 即将调节阀TV211移位至P203出口以及给P203回水管线增加一台单向阀。改造前后流程见图1。

五、改造效果

1. 数据对比

由于改造是在2014年装置抢修中完成, 故选取改造前后两年 (2013、2014年) 7月相同时段的温度数据作直观对比, 见表1。

注:时间选择为该两年生产情况较为相似的7月1至24日16:00作对比, 数据均采自延安炼油厂《10万吨/年聚丙烯装置内操台账记录》

2. 结论

将表1中数据转换为图标作对比, 更加直观, 见图2。

图中上部曲线为2013年7月1~24日16:00时D201温度, 下部曲线为2014年同时段D201温度, 由表1数据明显得出:经过工艺管线改造后, 催化剂预接触罐 (D201) 温度控制得到了明显改善, 已达到预期要求, 有效解决了在夏季因D201温度控制不稳引起的聚合反应波动问题, 确保了装置的安全平稳运行。

摘要：本文针对陕西延长石油 (集团) 有限责任公司延安炼油厂, 100kt/a聚丙烯装置催化剂预接触罐D201在夏季时温度控制困难 (偏高) 问题展开分析, 通过系统深入细致的分析和技术改造, 达到了控制D201温度的预期目的, 提高了装置运行平稳率。

关键词：聚丙烯,催化剂预接触罐,冷冻水,改造