聚乙烯裝置改造中鉻系催化劑的應(yīng)用

聚乙烯裝置改造中鉻系催化劑的應(yīng)用

0生產(chǎn)線裝置項(xiàng)目20世紀(jì)90年代初，我們的環(huán)保裝置由英國bp公司開發(fā)，采用齊格勒催化劑生產(chǎn)了10種聚乙烯醇固定碳?xì)浠衔?。裝置由原料精制、催化劑制備、預(yù)聚、聚合、脫氣、造粒,包裝碼垛和溶劑回收等工序組成。其中預(yù)聚、聚合、造粒、包裝碼垛等為并列的兩條生產(chǎn)線裝置年生產(chǎn)能力12萬噸。本次裝置改擴(kuò)建是基于消除瓶頸,增加產(chǎn)品牌號,擴(kuò)大生產(chǎn)能力,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的考慮。通過與BP公司反復(fù)研究,決定采用BP公司的專利技術(shù),利用BP新型鉻系催化劑將原裝置一條生產(chǎn)線進(jìn)行改造,使這條生產(chǎn)線生產(chǎn)能力由8.33噸/小時提高到14.5噸/小時。此方案不僅提高了裝置生產(chǎn)能力,而且還可以生產(chǎn)專用料產(chǎn)品。現(xiàn)就此方案做一介紹。1圍內(nèi)控制平均相對分子質(zhì)量自50年代,Ziegler和Natta實(shí)現(xiàn)了在過渡金屬化合物上進(jìn)行乙烯聚合以來,聚烯烴技術(shù)一直是石油化工技術(shù)的一個活躍領(lǐng)域,40多年來聚烯烴技術(shù)取得了一系列的重大發(fā)展。從催化劑的進(jìn)步看,催化劑活性由催化劑中的每克金屬組份生成幾千克聚合物提高到幾百萬克聚合物,可在很寬范圍內(nèi)控制平均相對分子質(zhì)量和調(diào)節(jié)相對分子質(zhì)量分布,可以調(diào)節(jié)共聚單體的加入方式,控制聚合物的支化度,改變聚合物密度。隨著催化劑性能的改善,不僅產(chǎn)品性能得到很大改善,而且簡化了生產(chǎn)工藝,開發(fā)了新品種。80年代中期,BP公司開發(fā)了氣相法聚乙烯工藝技術(shù),成為第二代聚烯烴技術(shù)的重要內(nèi)容,對氣相法聚乙烯工藝,影響反應(yīng)器生產(chǎn)能力的關(guān)鍵是提高催化劑活性及如何迅速移走反應(yīng)熱,為了解決這一問題,BP公司開發(fā)了新型高效鉻系催化劑及冷凝技術(shù),并在國外已實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。鉻系催化劑在氣相法聚乙烯裝置改造中之所以被廣泛重視,是由于鉻系催化劑的活性要比齊格勒化劑高得多,不僅使裝置生產(chǎn)能力大幅度提高,而且其共聚單體可以是C4,也可以是C6,除了可以生產(chǎn)一般的農(nóng)用薄膜和生活用品外,還可以生產(chǎn)各種用途的高強(qiáng)度薄膜、耐壓管材、大型化工容器、電纜等。因此在聚乙烯裝置改造中,采用鉻系催化劑是增加產(chǎn)品牌號,提高產(chǎn)品性能,擴(kuò)大生產(chǎn)能力的有效途徑。2采用鉻系催化劑裝置進(jìn)行改造2.1催化劑制備增加鉻系催化劑活化系統(tǒng)2.2周圍的改造2.2.1預(yù)聚在改造后的21D200預(yù)聚反應(yīng)器中生產(chǎn)。21D200周圍的主要改造:a.增加ASA進(jìn)料罐。b.增加鉻催化的儲罐和進(jìn)料設(shè)施。c.增加廢溶劑抽出設(shè)施。2.2預(yù)聚物注入a.利用原有的輸送系統(tǒng)20W320及原有的噴射注入設(shè)施。b.新增撥21Q340D注入口。2.3溶劑回收增加溶劑汽提(脫臘)設(shè)施,包括貯罐,汽提塔、冷凝器、分離罐和泵等。2.4多組2.4.1催化劑的設(shè)置a.增加新的21E-401(1800m3),原有的E-401不用。b.增設(shè)C6中間罐,注射泵。c.增設(shè)鉻系催化劑的失活系統(tǒng)。d.增設(shè)助催化劑的噴射系統(tǒng)。e.C400將改造擴(kuò)大能力。2.4.2從粉末狀泡沫中提取的第二句話a.安裝第四個抽出系統(tǒng),C470、S425、S426將改造。b.新增S430、F430的長度將增加,Q425、Q430的轉(zhuǎn)速將增加。2.4.3粉末生產(chǎn)增加兩臺新的鼓風(fēng)機(jī)(21-C-430AB)及兩臺新的進(jìn)/出口冷卻器21E431、21E430。2.4.4振動器和最終逃離a.振動篩:使用原有的兩臺震動篩。b.最終脫氣:使用原有最終脫氣塔,出料線21Q441改造。2.4.5向粉料廠送粉末新增21W430、21W460及21S490系統(tǒng)。2.5原料、壓縮和造粒利用新的添加劑和造粒機(jī)組。3鉻系催化劑的制備工藝簡單介紹3.1催化劑制備3.1.1硫化床的溫度設(shè)定未活化的催化劑裝于罐中,由氣力送至活化器21-D-082,輸送在真空或進(jìn)行,催化劑輸送噴射器J-070為21-D-082提供足夠的真空度以使原料催化劑料被抽入活化器。活化開始階段,催化劑在氮?dú)庵辛蚧?同時溫度由環(huán)境溫度開始分兩段上升。第一階段溫度上升以除去催化劑中所含水分,在保持一段時間后,依催化劑成分的不同來調(diào)整有機(jī)Ti(試劑N021)的加入量以調(diào)整催化劑,當(dāng)有機(jī)物加入時溫度維持穩(wěn)定,在第二維持階段結(jié)束時,硫化介質(zhì)換為空氣,轉(zhuǎn)換完成后,溫度在一定時間內(nèi)按預(yù)定速度上升到峰值,在該階段鉻被氧化6價狀態(tài),最后床層冷卻硫化介質(zhì)又回復(fù)為氮?dú)庖宰罱K冷卻,硫化床的溫度由位于硫化氣進(jìn)口處的電預(yù)熱器21-E-082以及活化器的電熱夾套21-E-083來控制。活化完成后,冷卻的催化劑靠自重泄放至搬運(yùn)箱21-F-082A/F,然后加低壓氮準(zhǔn)備為預(yù)聚工序使用。3.1.2催化劑的排放和放空來自流化床的廢氣通過活化器頂部的內(nèi)部繞結(jié)的金屬過濾器21-S-081后,在空冷器21-E-085中冷卻,再經(jīng)過21-S-082捕集殘余催化劑細(xì)粉后于安全高度排放,自活化器爆破板來的放空氣引入旋風(fēng)分離器21-S-083將催化劑細(xì)粉捕集后進(jìn)入泄放槽21-F-081,然后在安全高度放空。3.2預(yù)聚反應(yīng)器21-d-200預(yù)聚合物工段是為了得到一種能注入反應(yīng)器的預(yù)聚物。利用鉻催化劑的聚集過程中,由于烴類物質(zhì)在鉻的作用下會生成蠟,因此在預(yù)聚反應(yīng)結(jié)束后,增加向預(yù)聚反應(yīng)器加入新鮮溶劑,以洗滌預(yù)聚物,使粘附在預(yù)聚物上的蠟溶解下來,然后再從反應(yīng)器中抽出現(xiàn)溶劑去溶劑回收工段,經(jīng)氣提脫蠟處理后回收溶劑,因此預(yù)聚反應(yīng)器(22-D-200)將簡單改造(增加溶劑抽出口),經(jīng)過洗滌脫蠟之后的預(yù)聚物,經(jīng)干燥器(22-B-300)干燥后送到新增的鉻預(yù)聚物料倉(21-F-310)中以便聚合使用。3.3鉻系催化劑的制備過程圖：圖1(BP公司提供)4生產(chǎn)專用料產(chǎn)品裝置改造后,由于這條生產(chǎn)線采用了鉻系催化劑,除生產(chǎn)能力有了大幅度提高外,這條生產(chǎn)線可以用C4為共聚單體生產(chǎn)HDPE,也可以用C6為共聚單體生產(chǎn)聚乙烯共聚樹脂,這樣裝置生產(chǎn)牌號在原來的基礎(chǔ)上又增加了十幾種。這些產(chǎn)品要用來生產(chǎn)高強(qiáng)度的管材,容器以及電纜等塑料產(chǎn)品。因此裝置改造后,除了可以生產(chǎn)用于通用薄膜產(chǎn)品外,還可以生產(chǎn)一些專用料產(chǎn)品。詳細(xì)情況如表:由表可以看出采用鉻系催化劑后,增加的產(chǎn)品牌號主要用來生產(chǎn)管材、容器、電線、電纜等專用料產(chǎn)品。這將為我廠適應(yīng)市場變化,提高市場競爭力提供了有效保證。同時,也將給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。5蒸汽、氮?dú)庀谋扔缮媳砜梢钥闯鲅b置改造后,除循環(huán)水、蒸汽、氮?dú)庀谋妊b置改造前略高外,其他幾項(xiàng)均低于改造前的消耗量。因此,裝置改造后單位產(chǎn)品能耗將有所下降。6改造的可行性分析1.氣相法聚乙烯裝置改造采用鉻系催化劑技術(shù)是BP公司的專利技術(shù),這一技術(shù)在國外氣相法聚乙烯裝置改造中已得到了應(yīng)用,并且各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求,說明技術(shù)是可靠的。2.氣相法聚乙烯裝置改