聚乙烯装置的节能设计_王怀荐
炼油与化工
6REFININGANDCHEMICALINDUSTRY第18卷
聚乙烯装置的节能设计
王怀荐
(大庆石化工程有限公司,黑龙江大庆163714)
摘要:文中阐述了几种气相法生产聚乙烯装置的技术指标、公用工程消耗和综合能耗;针对目前技术较为先进的聚乙烯生产技术,说明了在设计该装置时采用的节能设计,对今后的聚乙烯装置的节能设计具有一定的参考和借鉴作用。关键词:气相法;聚乙烯装置;节能设计中图分类号:TQ325.1
文献标识码:B
文章编号:1671-4962(2007)03-0006-03
固定资产投资工程项目的设计和建设,应当遵守合理用能标准和节能设计规范。制定有关节能的标准应当做到技术上先进,经济上合理,并不断加以完善和改进。制定单位产品能耗限额应当科学、合理。用能单位应当按照合理用能的原则,加强节能管理,制定并组织实施本单位的节能技术措施,降低能耗。采用先进的节能工艺、技术、设备和材料。
衡量石油化工装置的先进性,除了考虑装置投资、环境保护等因素外,还需要考虑另外一种重要因素,即装置的燃料和动力综合能耗。
虑技术的先进性和投资因素,还有一项重要指标就是公用工程消耗。几种气相法聚乙烯工艺技术对比见表1。
表1
比较内容
冷却水/t蒸汽/t电/kWh能耗/MJ总单体单耗/t总操作成本/元操作成本(/万元・a-1)
几种气相法聚乙烯工艺技术对比
A技术
1300.06537560221.0154490107760
B技术1400.142071091.0194539108936
C技术1500.20542077781.0204686112464
1聚乙烯装置技术及综合能耗1.1聚乙烯装置技术
目前生产全密度聚乙烯的工艺技术有气相法、浆液法和溶液法。各种工艺技术都有其不同的优缺点,都有好的产品,成熟的工艺路线。虽然溶液法产品质量好,但投资高,消耗高。综合分析投资、消耗、产品范围、生产成本等因素,气相法略好于浆液法。
在具体选择聚乙烯工艺技术路线[1]时,除了考
由表1可以看出,A技术的工艺技术操作费用低,能耗、物耗在同类技术中是最低的。该技术工艺首先是安全、健康、环保,消费者安全(产品无污染),装置可靠,生产费用最低,同时对原料的要求低。
1.2工艺流程简述
气相法聚乙烯装置[2]以乙烯为主要原料,丁烯或己烯为共聚单体,采用流化床聚合工艺,生产线性低密度和部分中、高密度聚乙烯颗粒树
铬);(2)使用专用的乙醇燃料发动机润滑油(碱度较高,可中和乙醇燃料燃烧产生的乙酸)。
参考文献:
[1]王春杰,崔平,王玮,等.我国推广车用乙醇汽油过程中面临的
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[2]吕兴才,李德钢,杨剑光,等.柴油机燃用乙醇柴油燃料的燃烧
与排放特性[J].汽车工程,2004,2:25-28.
[3]刘金宝.车用乙醇汽油推广应用中存在的问题及建议[J].炼油
与化工,2005,2:37-39.收稿日期:2007-05-09
作者简介:李永平,男,北京交通大学机械与电子控制工程学院在校学生,已发表多篇论文。
3结束语
车用乙醇汽油在实际使用过程中能显著降低汽车尾气中H、C和CO的排放量,有利于改善环境。推广使用车用乙醇汽油是国家的一项战略性举措,对缓解我国石油资源短缺、减少对进口石油的依赖性、改善大气环境、促进农业生产和消费的良性循环及可持续发展,具有积极意义。
2007年第3期王怀荐.聚乙烯装置的节能设计7
脂。生产产品密度为0.915~0.965g/cm3,熔融指数为0.05~该工艺过程较简单,流程较155g/10min。短,聚合反应本身是压力自限性的,没有超压危险。设备台数较其他聚乙烯工艺少,材质要求不高。操作条件比较缓和,无高温,压力低。自动化水平高,安全连锁比较齐全,并用计算机控制。产品用途广泛。三废少,对环境影响小,很容易满足环保要求。
工艺主要由原料的精制、气相流化床反应、树脂脱气、排放气回收、添加剂添加、造粒、树脂处理、产品包装和贮存等部分组成。采用单反应器气相流化床工艺生产,使用Ziegler-Nata催化剂。原料中所含的水、氧气、一氧化碳、二氧化碳对催化共聚单体、异剂有毒化作用,所以反应物料乙烯、
戊烷、氮气根据进料质量情况进行精制除去上述杂质。乙烯、共聚单体(丁烯-1和己烯-1)在流化床反应器进行聚合,生成粒状聚合物,载体型钛或铬催化剂不断地加到反应器中,产品粉料通过排料添加剂添加后就系统不断地撤出,树脂经过脱气、可进行造粒。
反应回路由一个流化床反应器[3],一个循环气压缩机和一个循环气冷却器组成。反应器是一个连续返混的反应器。流化床含有痕量催化剂和粒状聚乙烯树脂。反应器中树脂总量介于2 ̄3倍的每h产率之间。循环气压缩机使反应气通过床层循环以提供良好返混所需要的搅拌作用,将原料带至反应区并带走反应热。床层中没有大的温度或浓度梯度。反应热由一个外部的管壳式气—水换热器从反应循环气中带走。
产品性质通过调整反应条件来控制。熔融指数和密度通过分别调整循环气中氢气和乙烯的比以及共聚单体和乙烯的比来控制。调整进料速率控制气体组成。系统压力通过调整乙烯进料速率来保持恒定。温度温和,可通过调整循环气返回反应器的温度将其控制在恒定值。通过使用不同的催化剂使分子量分布从宽到窄之间改变。产率高度灵活,可通过调整催化剂进料速率调整。操作下限只受造粒的限制。树脂性质不随产率而改变。
石油化工装置机泵电耗占装置总电耗的比例较大,由于电属于高质量能源,装置中节约电能有显著的节能效益。
石油化工装置由于生产方案、原料产品运输、市场情况等原因,常常处于低负荷运行,加之装置在设计过程中考虑安全裕量和装置扩建发展的设想,使得许多机泵处于低负荷运行。此外,一些机泵受装置加工方案、气候、季节等因素的影响,负荷率波动较大,通常的做法是在低负荷下采用调节阀节流控制,造成大量的能量损失,为改变这一状况,应用机泵的转数变化调节流量,避免机泵的节流损失。
聚乙烯装置设计中采用变频电机以节约利用电能。装置中计量泵全部设计采用变频电机调节流量;添加剂系统加料器全部设计采用变频电机调节流量;旋转阀、旋转加料器全部设计采用变频切粒机电机根据流量调整转数;造粒系统熔融泵、设计采用变频电机。
(2)采用设备的节能设计
循环气压缩机为装置关键设备,是除造粒挤出机外装置的最大用电用户。在设备选型时,注意要求制造商采用高效率的压缩机结构,设计点多变效率不得低于82%,并在其它各种工况下都应保持高的效率。
调温水换热器采用板式换热器,提高换热温差,降低循环水用量。对于水—水换热,板式换热器应该是效率最高的大型换热设备。
对高速泵、离心泵、屏蔽泵等离心式泵,在设备选型时,要求性能曲线尽量平,不能出现陡峰。要求采用效率高、能力合适的泵,并在较宽的流量区间内都保持较高的效率,以节省电力消耗。
共聚单体脱气塔采用散堆填料,降低全塔压降,降低塔底温度,节省重沸器蒸汽耗量和冷凝器循环水耗量。
装置各部位再生时需要的再生氮气流量差别很大,大的需要5400kg/h,小的只需要400kg/h。为适应此不同工况,氮气加热器氮气出口相应设置两调节阀,分别适应大、小两种工况,同时要求氮气加热器制造商电加热器件也要适应此2种工况。
在造粒系统选型设计中,混炼机在正常生产过程中功率消耗比较高,能耗将近10MW,但混炼
2聚乙烯装置设计中采用的节能设计2.1设计过程中考虑的节能设计
(1)采用机泵调速技术
机的生产能力要求是从50%到110%,对于低生产能力的情况,由于电机功率比较大,做变频很困难,但在设计中对电机要求采用双速电机,因此在生产能力低时采用低速,这样在能耗中就达到了节约能源的目的。
造粒系统中另外一台关键设备熔融泵,出口压力大,能耗也比较大,电机为1200kW,齿轮泵适应的能力范围比较大,同样考虑节约能耗,采用了变频电机以使在不同能力下耗能最低。造粒系统所选设备为日本神户制钢的设备,该设备筒体带有夹套,用于筒体的加热,但该设备的设计中的优点是筒体的加热仅在设备开车时需要加热,正常生产中不再需要对筒体的加热,这样也节约了能耗。
气力输送系统中的B和C线的输送能力比较大,在对于提供压缩气源的机械选择中既可以选择罗茨风机也可以选择螺杆压缩机,但采用不同的类型的设备其能耗是不一样的,采用罗茨风机只能选择2开1备(每台风机提供1/2的风量)的配置,而螺杆压缩机采用1开1备(每台风机提供全部风量)即可,一台螺杆压缩机的能耗要比2台风机的能耗低。
(3)选用优质的绝热材料,降低热、冷损失聚乙烯装置中的下列设备和管道应进行隔热保温,以避免热量损失。
设备和管道的外表面温度在50℃以上时,除工艺有散热要求者外,均应设置隔热保温层;工艺生产过程要求隔热的设备和管道(含管件、阀门等);为减少设备和管道的热量损失;聚乙烯装置中的设备和管道应进行隔热保冷,以避免冷量损失:
为减少设备和管道的冷量损失;操作温度在
的平均温度低于27℃时,其导热系数不应大于・0.064W/m℃。
(4)工艺流程的节能设计
原料乙烯在进脱CO床之前,与乙烯脱氧床出来的热乙烯换热,充分利用乙烯脱氧反应的反应热预热乙烯后进脱CO床,节省了蒸汽耗量。
总体布置顺流程物料方向,减少物料输送行程,降低动力消耗。脱气仓直接布置在造粒机上方,利用反应系统自身压力将粉料输送到脱气仓,不需要风送系统。
下料系统输送气采用回收系统压缩尾气,只在回收系统故障时采用氮气作为输送气,节省了氮气消耗。
2.2操作过程中考虑的节能设计
为保证流化床操作和取反应热,循环气流量必须保证充足、稳定。对于不同密度、不同共聚单体的各牌号产品来讲,由于反应热、形成粉料粒子的直径分布、床层高度、凝液含量的不同,最适宜的循环气流量对不同牌号来讲也有所不同,因此,选择正确的流量对聚合的稳定及能量的消耗都是有益的。
生产过程中应随时注意反应温度、压力、静电、催化剂进料、单体进料等各种聚合反应的影响参数的变化,减少不合格料的数量,从而减少不合格料反掺的几率,降低反掺风送系统的电力消耗。
3结束语
采用先进的气相法聚乙烯生产技术设计的聚乙烯装置在综合能耗方面领先于其它技术。聚乙烯装置设计过程中,采用机泵调速技术、选用设备采用节能设计、选用优质的绝热材料和工艺流程优化节能设计对聚乙烯装置的节能起到相当重要的作用。采用节能设计的聚乙烯装置产品具有较强的竞争力。
参考文献:
[1]陈安民.石油化工过程节能方法和技术[M].北京:中国石化出版
社,1995:36-39.
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10℃及其以下的设备和管道,除了希望有热增益
的地方。
聚乙烯装置中的设备和管道隔热材料及其制品的性能,应符合下列要求。
隔热性能良好,具有随温度变化的导热系数方程式或图表,对于松散或可压缩的隔热材料,应选择能提供在使用密度下的导热系数方程式或图表的产品。
在实际运行中,隔热材料的平均温度低于・350℃时,导热系数不大于0.12W/m℃,保冷材料
24-26.
收稿日期:2007-05-15
作者简介:王怀荐,男,工程师,1997年毕业于石油大学(华东)化学工程专业,现从事化工工艺设计工作。
Dieseloilhydrogenationunitretrofitforblendingcokergasolineandoperationanalysis/2007,18(3):1-3
ZhangFuen,,CaoRuixun,YueChun,ChengBaochang
(JilinPetrochemicalCompany,Jilin132002,China)
Abstract:Toensurethattheproductdieseloilqualitymeetthespecification,theRefineryofJilinPetrochemicalCompanybuiltandputintooperationadieseloilhydrogenationunittotreatthecatalyticcrackergasolineandcokergasoline.InJuneof2004,aftertheretrofitoftheunit,itstartedtoblendthecokergasoline.Thetestrunshowsthatthedieseloilyieldreaches84.41%,sulfurremovalrateis73%,cetanenumberis58,crudegasolineyieldreaches14.44%,andtheproductprocessingstructureisoptimized.Keywords:hydrotreating;cokergasoline;sulfurcontent
Characteristicsofethanolfuelanditsperformanceanalysis/2007,18(3):4-5
LiYongping
(BeijingJiaotongUniversitySchoolofMechanical,ElectronicandControlEngineering,Beijing100044,China)
Abstract:Theuseofethanolgasolineascleanalternativefuelhasdevelopedrapidly,butsomeproblemshavebeenmetduringitspop-
ularization.Inthisarticle,theadvantagesanddisadvantagesofethanolfuelarefoundbycomparisonofchemicalandphysicalproper-tiesbetweentheethanolgasolineandordinarygasoline.Basedonthis,specificsolutionisputforwardaimingattheproblemscommon-lyfoundintheuseofvehicleethanolgasoline.
Keywords:ethanolgasoline;octanenumber;dynamicproperty
Energyconservationdesignofpolyethyleneplant/2007,18(3):6-8
Wanghuaijian
(DaqingPetrochemicalEngineeringCo.,Ltd,Daqing163714,China)
Abstract:Thetechnicalspecificationcomparison,utilitiesconsumptionandcomprehensiveenergyconsumptionaredescribedinthis
article;theenergyconservationdesignusedinthedesignofthisplantisexplainedwithregardtoadvancedpolyethylenetechnologynowadays,whichcanbeusedforreferencefortheenergyconservationdesignofthepolyethyleneplantsinthefuture.Keywords:gasphaseprocess;polyethyleneplant;energyconservationdesign
FinancialevaluationandanalysisofDaqingRefining&
s100kt/aethylbenzeneproject/2007,18(3):9-11ChemicalCompany’
JiangGuangying
(DaqingRefining&ChemicalCompany,Daqing163318,China)
SETPV2505B.OP=0GOTOSTEPST03--
(PC2505.OP>50ANDST1A:IFNOT
ENDSP_CTL
投用方式:该程序在SP_CTL点装载运行后,只需将
PC2505点的操作方式置成AUTO,PV2505A和PV2505B
[2]
的操作方式置成P_MAN状态,即可投用该程序。
PC2505.OP<=109.6)&THENGOTOST1BSETPV2505A.OP=0
SETPV2505B.OP=2*PC2505.OP-100GOTOSTEPST03--
ST1B:IFNOT(PC2505.OP>25ANDPC2505.OP<=50)&THENGOTOSTEPST03SETPV2505A.OP=0SETPV2505B.OP=0
----------------------------------------STEPST03--GOTOST01
该程序在TDC-3000系统中编译通过后,可驻留在
APM中运行。4结束语
应用CL编程简单易行,无需硬件投资,所有TDC-
3000系统都可以使用,而且程序的投用也十分方便,是开
发DCS软件、挖掘其潜力的有效途径。适当应用CL编程功能,在控制模件APM中即可实现相当规模的程序控制,如进行累积量控制、选择开关控制、模糊控制等,其应用具有广阔的发展前景。参考文献:
[1]J.Kennedy.ControlLanguageAdvancedProcessManagerReference
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