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1、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100C。预热器用于乙烯进入乙烯脱氧罐和乙烯CO脱除罐前达到加热终温，同时还用于装置开车阶段的初加热
2、。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40C，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-2113) 的
3、乙烯随后一部分送出界区去PP装置，其余进入乙烯CO脱除罐，2除去其中微量的二氧化碳。乙烯 CO 脱除罐含有活化氧化铝2(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 + CuOC02+ CuCu2 + C02Cu + C02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 + O22Cu2O2Cu2O
4、+ 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 + O22Cu2O2CuO + O 4CuO22UT-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 + H Cu + HO22在乙烯干燥器中通过吸附过程脱除H0。干燥床中上层为3A2分子筛材料用于脱H0,在下层使用Selexsorb CD,被主要用于脱2 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H0中是最有效的，但因为它的
5、孔2径小，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
6、燥床再生后重新投入使用前 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二CCu + H2 Cu + 烃类由于铜暴露于高氧气浓度
7、中，例如空气，它将自燃，引起铜 的氧化放热反应。反应式如下：2Cu+O22CuO+66, OOOBt/lb mol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，先用含加ol%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
8、别高于TA2H-2103-7或TA2H-2107-7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110C，则预警报（TAH-2103-7/210
9、7-7，TAH-2108-8/2109-7，TA2H-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125C,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125C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，H
10、V-4001-96，FV-4001T，HV-4001-95 和 HVT004-4）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 VALV
11、E FAILURE TO CLOSE （乙烯进料截止 阀关闭故障）。位指示灯ZL0-2113-8将点亮，表示乙烯放空阀HV-2113-8全开。 如果在5秒钟之内没有全开，ZA0-2113-8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
12、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） 定要打到“OPEN”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-8C（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 FAILE
13、D 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ZLC-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
14、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. 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 FAI
15、LURE 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-
