乙烯進(jìn)料系統(tǒng)

1、乙烯精致系統(tǒng) 烯烴中心 聚烯烴裝置 常健 2013年8月2日 講課題綱1、 乙烯精致系統(tǒng)流程簡述；2、 各個精致床的原理；3、 乙烯精致的主要邏輯；4、 乙烯精致床層的再生（以脫氧床為例）；5、 常見事故處理。內(nèi)容1、乙烯精致系統(tǒng)流程簡述： 來自界區(qū)的乙烯在乙烯中間換熱器（E-2105）中被乙烯CO脫除罐（C-2107或C-2103）中的乙烯進(jìn)行加熱。乙烯在進(jìn)入乙烯脫氧罐（C-2109或C-2108）和隨后進(jìn)入的乙烯CO脫除罐（C-2107或C-2103）之前，熱乙烯要先進(jìn)入乙烯預(yù)熱器，在預(yù)熱器中被加熱到100。預(yù)熱器用于乙烯進(jìn)入乙烯脫氧罐和乙烯CO脫除罐前達(dá)到加熱終溫，同時還用于裝置開車階段

2、的初加熱。乙烯脫氧罐內(nèi)有一個單質(zhì)銅催化劑的固定床，通過將單質(zhì)銅氧化成氧化銅而除去乙烯中的氧氣。催化劑床需要用氮氣稀釋的氫氣進(jìn)行定期再生。乙烯CO脫除罐內(nèi)有一個氧化銅固定床。這些床層要用氮氣稀釋的氧氣進(jìn)行定期再生。離開乙烯CO脫除罐后，乙烯在乙烯中間換熱器中被冷卻至40，之后進(jìn)入乙烯干燥器（C-2112或C-2113）。乙烯干燥器中含有分子篩和活化氧化鋁，這兩種物質(zhì)通過物理吸收作用除去乙烯物流中的水分和其他極性雜質(zhì)。乙烯干燥器需要用熱氮氣定期再生。當(dāng)一個乙烯干燥器進(jìn)行再生時，就啟用備用的乙烯干燥器，這樣使乙烯能夠連續(xù)流入反應(yīng)器系統(tǒng)。離開乙烯干燥器（C-2112或C-2113）的乙烯隨后一部分送出

3、界區(qū)去PP裝置，其余進(jìn)入乙烯CO2脫除罐，除去其中微量的二氧化碳。乙烯CO2脫除罐含有活化氧化鋁（Selexsorb COS），通過化學(xué)吸收作用除去乙烯物流中的二氧化碳。分子篩需要用熱氮氣定期再生。2、各個精致床的原理；乙烯脫一氧化碳是在含有CuO催化劑Sud Chemie Polymax 300作用下，使CO轉(zhuǎn)變成CO2，反應(yīng)式如下：CO + CuOCO2 + CuCu2O + CO2Cu + CO2當(dāng)催化劑中氧化銅被還原成銅單質(zhì)的時候需要進(jìn)行再生。再生的時候，是有控制地將被還原的銅重新氧化，從而使催化劑床層得到再生。反應(yīng)式如下：4Cu + O22Cu2O2Cu2O + O24CuO乙烯脫氧

4、是以負(fù)載銅的UT-2000作為脫氧催化劑。UT-2000由亞鉻酸銅附著在二氧化硅上制成，銅占13%左右。脫除氧是通過催化劑的氧化變成氧化銅來實現(xiàn)的。反應(yīng)式如下：4Cu + O22Cu2O2Cu2O + O24CuOUT-2000需要定期再生是通過氫氣將催化劑中氧化銅還原成單質(zhì)銅，從而得到再生。反應(yīng)式如下：CuO + H2Cu + H2O在乙烯干燥器中通過吸附過程脫除H2O。干燥床中上層為3A分子篩材料用于脫H2O，在下層使用Selexsorb CD，被主要用于脫除其它極性雜質(zhì)，象丙酮、甲醇、羥絡(luò)合物等。3A分子篩有3A孔徑，在脫H2O中是最有效的，但因為它的孔徑小，不會脫除象甲醇這樣的雜質(zhì)，因

5、此使用Selexsorb CD分子篩用于脫除乙烯中的極性雜質(zhì)。由于Selexsorb CD對水的選擇性大，所以被裝在干燥床下部，含有水和其他極性雜質(zhì)的的乙烯從上部進(jìn)入干燥床，水先被3A分子篩吸附，其他極性雜質(zhì)被Selexsorb CD吸附，這樣能夠有效地脫除水、丙酮、甲醇、羥絡(luò)合物等雜質(zhì)。干燥床再生是利用物理吸附為放熱反應(yīng)，當(dāng)溫度越高，分子篩的吸附能力越差，所以當(dāng)干燥的熱氮氣通過含有水或極性物質(zhì)的分子篩3A和Selexsorb CD時，水分子和極性物質(zhì)分子在分子篩中解吸，分子篩得到再生。干燥床再生就是利用這個原理。由于乙烯的吸附熱比較大，在干燥床再生后重新投入使用前，必須進(jìn)行嚴(yán)格控制的預(yù)負(fù)載，

6、帶走大量吸附熱，避免干燥床吸附乙烯時產(chǎn)生高溫，對設(shè)備和催化劑的損害。乙烯脫二氧化碳床是利用選擇性吸附劑Selexsorb COS 物理吸附二氧化碳，再生是用干燥的熱氮氣通過含有二氧化碳的Selexsorb COS，二氧化碳在分子篩中解吸，Selexsorb COS得到再生。由于銅容易與乙炔生成對震動非常敏感的乙炔銅，一旦乙炔銅積累稍有振動就會發(fā)生爆炸，因此含有銅催化劑的脫一氧化碳床和脫氧床在打開容器之前都需要進(jìn)行乙炔銅分解，用受控制氫氣濃度的氮氣進(jìn)行分解乙炔銅。反應(yīng)式如下：CuC=CCu + H2 Cu + 烴類由于銅暴露于高氧氣濃度中，例如空氣，它將自燃，引起銅的氧化放熱反應(yīng)。反應(yīng)式如下：

7、2Cu+O22CuO+66，000Bt/lb·mol因此，打開脫一氧化碳床和脫氧床之前，用控制方法氧化床層。為了完成氧化，用N2和空氣的混合物氧化床層?？刂拼呋瘎┰偕鷷r要特別小心，先用含2mol和5mol空氣的N2來氧化床層，然后用100mol的空氣手動氧化床層。3、乙烯精致的主要邏輯； A. 自動SD1、兩個乙烯脫氧罐（C-2108和/或C-2109）中的任意一個的溫度分別高于TA2H-2108-7或TA2H-2109-7的高高設(shè)定值，并持續(xù)兩分鐘；2、兩個CO脫除床（C-2103和/或C-2107）中的任意一個的溫度分別高于TA2H-2103-7或TA2H-2107-7的高高設(shè)定

8、值，并持續(xù)兩分鐘；3、兩個CO2脫除床（C-2110）中的任意一個的溫度分別高于TA3H-2110-7的高高高設(shè)定值，并持續(xù)兩分鐘；4、兩個乙烯干燥器（C-2112和/或C-2113）中的任意一個的溫度分別高于TA4H-2112-7或TA4H-2113-7的高高高高設(shè)定值，并持續(xù)兩分鐘。自動SD用于乙烯凈化床在緊急狀況下排放火炬時降壓，如果在正常操作過程中乙烯凈化床（C-2103/2107，C-2108/2109，C-2110， C-2112或2113）的任意一個的溫度報警設(shè)定在110，則預(yù)警報（TAH-2103-7/2107-7，TAH-2108-8/2109-7，TA2H-2110-7/2

9、111-7，TA3H-2112-7/2113-7）將發(fā)出報警聲，表示如果床的溫度（TA2H-2103-7/2107-7，TA2H-2108-8/2109-7，TA3H-2110-7，TA4H-2112-7/2113-7）增加到125，并持續(xù)兩分鐘時，將會發(fā)生乙烯凈化系統(tǒng)的排放。（見邏輯21-4-4）溫度在125持續(xù)兩分鐘以后，SD將自動激活，導(dǎo)致出現(xiàn)以下情況：1、乙烯供應(yīng)閥、乙烯截止閥、乙烯出口閥、乙烯進(jìn)料控制閥、乙烯反吹總管閥和共聚單體干燥器預(yù)加料閥（分別是HV-2001-2，HV-2113-10，HV-4001-96，F(xiàn)V-4001-1，HV-4001-95和HV-1004-4）將會關(guān)閉（

10、見邏輯20-1），乙烯供應(yīng)閥HV-2001-2只有在手動將HS-2001-2A打到OPEN位，所有的聯(lián)鎖都滿足時才能打開；2、乙烯放空閥（HV-2113-8）打開到火炬；3、控制室中XA-2113-8將發(fā)出警報，表示SHUTDOWN（停車）；4、再生氮氣加熱器（E-2114）停止（邏輯21-8-1）。位指示燈ZLC-2001-2將點亮紅色報警燈，表示乙烯進(jìn)料截止閥全部關(guān)閉。如果在5秒鐘之內(nèi)沒有完全關(guān)閉，ZAC-2001-2將發(fā)出警報，指示ETHYLENE FEED BLOCK VALVE FAILURE TO CLOSE（乙烯進(jìn)料截止閥關(guān)閉故障）。位指示燈ZLO-2113-8將點亮，表示乙烯放

11、空閥HV-2113-8全開。如果在5秒鐘之內(nèi)沒有全開，ZAO-2113-8將發(fā)出警報，指示ETHYLENE VENT VALVE FAILURE TO OPEN HV-2113-8（乙烯放空閥HV-2113-8打開故障）。B. 手動SD手動ESD是一個由操作員操縱的系統(tǒng)，用于緊急情況下使乙烯凈化系統(tǒng)泄壓，并排放至火炬。手動SD激活是通過將HS-2113-8打到“SHUTDOWN（ESD）”位實現(xiàn)的，與自動執(zhí)行ESD的程序相同（見上述自動SD）要操作乙烯凈化系統(tǒng)，必須滿足下列條件：1、乙烯系統(tǒng)不在停車狀態(tài)（SD）；2、乙烯進(jìn)料手動開關(guān)（HS-2001-2A）一定要打到“OPEN”位（由邏輯20-

12、1執(zhí)行）以及手動開關(guān)HS-2001-2B一定要打到“AUTO”位；3、乙烯供應(yīng)壓力不大于3549kPag （PA2H-2001-9）；4、乙烯供應(yīng)溫度不小于-8（TA2L-2001-10）。滿足上述條件會出現(xiàn)以下結(jié)果：1、乙烯供應(yīng)閥HV-2001-2打開，位指示燈ZLO-2001-2將發(fā)出綠色的警示光，表示進(jìn)料閥全開。如果在5秒鐘內(nèi)沒有完全打開，ZAO-2001-2將發(fā)出報警，指示“ETHYLENE FEED BLOCK VALVE FAILED TO OPEN HV-2001-2”（乙烯進(jìn)料截止閥HV-2001-2打開故障）。2、乙烯放空閥HV-2113-8將關(guān)閉。位指示燈ZLC-2113-

13、8將點亮，表示乙烯放空閥HV-2113-8完全關(guān)閉。如果沒能在5秒之內(nèi)完全關(guān)閉，ZAC-2113-8將發(fā)出警報，并指示“ETHYLENE VENT VALVE FAILED TO CLOSE HV-2113-8”（乙烯放空閥HV-2113-8關(guān)閉故障）。值得注意的一點是當(dāng)發(fā)生SD以后，乙烯干燥器在將凈化系統(tǒng)再次投入運行之前一定要預(yù)加載，如果干燥器沒有預(yù)加載，那么當(dāng)乙烯重新進(jìn)入床時，就會使床出現(xiàn)高溫現(xiàn)象。當(dāng)TAL-2001-10低于其低設(shè)定值，且PAH-2001-9高于其高設(shè)定值時，就會發(fā)出“ETHYLENE CONDENSATION WARNING”（乙烯冷凝警告）的警報聲。C. 外部合同裝置

14、乙烯進(jìn)料隔離閥（HV-2113-10）當(dāng)乙烯進(jìn)料的壓力降低于PDAL-2113-10的設(shè)定值時，控制室的報警將會啟動，并通過關(guān)閉HV-2113-10和FV-2113-11將乙烯總管從界外合同裝置上隔離。乙烯精制SD過程中，HV-2113-10也將關(guān)閉。如果HV-2113-10在收到信號后5秒之內(nèi)不能確定已關(guān)閉，ZAC-2113-10將發(fā)出報警，指示“ETHYLENE BLOCK VALVE HV-2113-10 FAILURE TO CLOSE” （乙烯截止閥HV-2113-10關(guān)閉故障）。與界外合同裝置相連的乙烯總管也可以通過手動將HS-2113-10打到“CLOSE”位實現(xiàn)隔離，同樣由于手

15、動開關(guān)打到了“CLOSE”位，但并沒有關(guān)閉截止閥也會出現(xiàn)與上面一樣的報警。要重新打開乙烯總管上的截止閥，使FIC-2113-11在隔離以后能控制FV-2113-11，邏輯一定要在瞬時內(nèi)將HS-2113-10打到“RESET”瞬時位，要可以打開乙烯切斷閥HV-2113-10，必須存在乙烯精制SD許可信號。B、床層再生邏輯（以脫氧床為例）設(shè)計中允許一臺干燥器再生，另一臺在線。使用再生加熱床選擇開關(guān)HS-2114-9，將再生的邏輯應(yīng)用于兩臺乙烯干燥器C-2112和C-2113中的任意一臺。以下的邏輯描述以乙烯干燥器C-2112已被隔離去再生為例，如果乙烯干燥器C-2113去再生，邏輯也是一樣的。干燥

16、器再生用的氮氣的流量由FICA-2114-2設(shè)定，如果下列條件得以滿足，將手動開關(guān)HS-2114-5打到“START”位將啟動C-2112的再生：1、乙烯干燥床的溫度低于TA5H-2112-1，-2，-3，-4，-5，-16和TA5H-2112-13的高高高高高設(shè)定值；2、乙烯干燥床的壓力低于PAH-2112-6的高設(shè)定值，如果床的壓力高于高設(shè)定值，且HS-2114-9位于“ETHYLENE DRYER C-2112”（乙烯干燥器）位，報警PAH-2112-6將啟動；3、再生加熱床選擇開關(guān)HS-2114-9位于“ETHYLENE DRYER C-2112”（乙烯干燥器）位。當(dāng)以上條件得到滿足以

17、后，將向再生氮氣加熱器（參見邏輯21-8-3）發(fā)送許可信號，讓滿足所有其它許可條件下啟動加熱器。再生的步驟和定時將以手動形式設(shè)定如下：1、熱吹掃：設(shè)定再生氮氣加熱器，使之能為床提供120的溫度；2、加熱：再生氮氣加熱器為床提供250的溫度；3、冷卻：再生氮氣加熱器停止。脫氧床的預(yù)加載邏輯：手動開關(guān)HS-2112-10用于選擇“PRELOAD/PRESSURE-UP”（預(yù)加載/升壓）、OFF、或是NEUTRAL（中立），預(yù)加載/升壓邏輯可以應(yīng)用于乙烯干燥器C-2112和C-2113中的任何一個。操作人員負(fù)責(zé)手動選擇適當(dāng)位，確保床保持適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)。預(yù)加載在下列條件得以滿足的情況下，將手動開關(guān)HS-2

18、112-10打到“PRELOAD/PRESSURE-UP”位將會打開預(yù)加載/升壓閥HV-2112-10：1、再生氮氣的流量大于FAL-2114-2的低設(shè)定值；2、乙烯干燥床的溫度低于下列各項的高高設(shè)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、再生氮氣總管的壓力低于PAH-2114-8的高設(shè)定值；4、再生氮氣加熱器沒有運行（邏輯21-8-1的允許值）。通過邏輯可以將“PRELOAD”（預(yù)加載）命令激活，當(dāng)打開HV-2112-10時，計時器啟動。預(yù)加載命

19、令激活后，如果條件14不管什么時候出現(xiàn)不滿足的情況，邏輯將會取消激活的命令，關(guān)閉預(yù)加載/升壓閥門，并將定時器復(fù)位。另外，如果干燥床的溫度高于100，高高溫度報警TA2H-2112-7或TA2H-2113-7將會發(fā)出報警聲，閥門在報警條件下或?qū)⑹謩娱_關(guān)打到OFF位時都會關(guān)閉，直至用手動開關(guān)再次打開。如果閥HV-2112-10是開的，且干燥床的溫度在大于100下持續(xù)3秒鐘，則“BED TEMPERATURE 2H AND PRELOAD VALVE NOT CLOSED”（床溫2H及預(yù)加載閥沒有關(guān)閉）的報警XA-2112-10將會發(fā)出警報聲。如果預(yù)加載步驟出現(xiàn)中斷，那么必須再次重復(fù)全部的步驟。預(yù)裝

20、載的步驟按定時器的設(shè)定進(jìn)行，定時器到時以后，就會出現(xiàn)一個“PRELOAD COMPLETE”（預(yù)加載完成）（XA-2112-14）的報警聲，告訴操作人員要檢查溫度曲線，確認(rèn)預(yù)加載完成。在預(yù)加載過程中如果手動開關(guān)HS-2112-10位于“PRELOAD/PRESSURE-UP”位時DCS燈XL-2112-11就持續(xù)發(fā)亮。在預(yù)加載程序之后，立即自動開始邏輯加壓程序。操作員必須手動關(guān)閉通到干燥器的氮氣進(jìn)料，再關(guān)閉從干燥器的放空閥。如果下列條件得以滿足，則HV-2112-10將持續(xù)打開用于升壓：1、乙烯干燥床的溫度低于下列各項的高高設(shè)定值：a.TA2H-2112-1，-2，-3，-4，-5和-16；b

21、.TA2H-2112-13；c.TA2H-2113-1，-2，-3，-4，-5和-16；d.TA2H-2113-13；2、預(yù)加載計時器的預(yù)設(shè)時間到時（此時“PRELOAD COMPLETE”報警XA-2112-14就已激活）。通過邏輯可以激活“PRESSURE-UP”（升壓）命令以打開HV-2112-10，當(dāng)預(yù)裝載各步驟完成以后，操作員就可以開始升壓。XL-2112-11將會顯示升壓正在進(jìn)行。如果在計時器到時之前干燥器的壓力已經(jīng)達(dá)到了乙烯總管的壓力，則可以通過手動關(guān)閉HV-2112-10停止升壓。只有當(dāng)罐中的壓力等于乙烯總管中的壓力時，升壓步驟才能停止。4、乙烯精致床層的再生（以脫氧床為例）1

22、) 確認(rèn)乙烯干燥床C-2113已經(jīng)成功進(jìn)行預(yù)負(fù)荷操作2) 確認(rèn)乙烯干燥床C-2113已充至操作壓力并投用 3) 確認(rèn)C-2113床層溫度正常4) 確認(rèn)C-2113床層壓力正常5) 確認(rèn)C-2113床層出口水含量合格6) 確認(rèn)反應(yīng)系統(tǒng)無異常變化7) 關(guān)閉C-2112的出入口閥門，C-2112切出系統(tǒng)隔離8) 提前把C-2112的出入口管線盲板上殘留的鐵銹清除干凈9) 調(diào)C-2112的出入口管線2塊盲板至盲位10) 再生氮氣、排火炬盲板為通位11) 打開C-2112頂部經(jīng)泄壓孔板FO-2112-8排火炬的閥門12) 確認(rèn)C-2112壓力泄至0.05MPa，泄壓時間約0.75h13) 打開再生氮氣至

23、C-2112的再生閥門14) 通知調(diào)度準(zhǔn)備用5443kg/h的氮氣15) 投用再生N2系統(tǒng)，切換再生加熱器E-2114控制室選擇開關(guān)到 “C-2112再生”位置16) 關(guān)閉泄壓孔板FO-2112-8前后截止閥17) 打開再生孔板FO-2112-9前后截止閥。18) 調(diào)度同意后緩慢調(diào)整FICA-2114-2至正常再生流量（5443kg/h）19) 對C-2112進(jìn)行冷吹排火炬1hr20) 設(shè)定FIC-9201-6為644kg/h21) 通知電氣，E-2114送電22) 設(shè)定TICA-2114-1為150，對C-2112床層進(jìn)行熱吹掃30hr23) 確認(rèn)C-2112床層6個測溫點到100以上24) TICA-2114-1設(shè)定在250，用熱氮氣升溫床層約17hr，恒溫4hr25) 再生完成后停氮氣電加熱器E-