管式法高压聚乙烯装置简介和重点部位及设备

编号：AQ-JS-04635

( 安全技术)

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管式法高压聚乙烯装置简介和

重点部位及设备

Brief introduction of tubular high pressure polyethylene plant and key parts and equipment

管式法高压聚乙烯装置简介和重点

部位及设备

使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。

一、装置简介

(一)装置发展及类型

1，装置发展

高压聚乙烯发现于1933年，从1939年开始工业化，至今已有70年的历史。

1970年我国第一套高压聚乙烯生产装置在兰州化学工业公司建成，规模为3．6X104

t／a，

单系列设计生产能力为1X104

t／a。

燕化从日本住友化学株式会社引进的18X104

t／a釜式法高压聚乙烯装置于1976年建成。单系列设计生产能力为6X104

t／a。双釜串联操作，使单程转化率由单一反应器的16％左右提高到20％以上(最高可达24％)，动力消耗和物料消耗也有较大降低，因而生产成本也降低。

我国现有的五套管式法LDPE装置除上海石化的老装置引进较早外，其他的装置为近几年新引进的，工艺比较先进，自控系统完备，产品质量稳定，与老装置相比有明显优势。其他四套技术指标对比见表5—1。

2．装置的主要特点

目前，全世界LDPE产品中约有55％是管式法生产的，其余45％为釜式法生产的。两种工艺各有特点，生产的产品也各有侧重。比如，釜式法生产的LDPE长支链支化程度较高由于长支链影响聚合物的分子量分布和改善流变性能(如溶液黏度、黏弹性能)，因此长支链支化程度高使得树脂易于加工，常用作挤压涂层和高强度的工业用重包装膜；管式法生产的树脂则有更多的短链支化，光学性能好，

适宜作透明的包装薄膜。两种工艺的特点比较如表5-2所示。

(二)装置单元组成与工艺流程

1．组成单元

高压聚乙烯装置的基本组成单元为：压缩，聚合，切粒空送单元等。各单元作用介绍如下：

(1)压缩单元

从低压分离罐出来的未反应的低压循环乙烯气通过聚合物分离罐、排放气冷却器、排放气冷却中间分离罐、排放气最终冷却器，经过分离和降温后，从排放气压缩机一段人口分离罐进入排放气压缩机(共分三段)。低压循环乙烯气经排放气压缩机由0．05MPa(表)加压到3．3MPa(表)。然后和乙烯装置送来的3．2-3．5MPa(表)，30℃的新鲜乙烯经过一次压缩机测压到26～30MPa(表)再和高压分离器分离出来并经高压循环系统冷却和除蜡的未反应的高田循环气一同进入二次压缩机。

排放气压缩机出口气体分成两股，一股气体去一次压缩机，另一股气体返回乙烯精制或去火炬，以保持系统内惰性气体的含量处

于合理范围之内。一次压缩机出口气体一股与高固循环系统返回的气体混合后进人二次压缩机，另一股气体作为急冷物流进入高压泄料阀后的管线，以冷却经高压泄料阀后的高温物流。

二次压缩机是用同步电动机驱动的对置平衡型两段压缩机，每段均有6个汽缸。乙烯气由20～30MPa(表)增压至

240-310MPa(表)。然后送人反应器。

(2)聚合单元

①反应器系统

从二次压缩机出来的乙烯气体，分三路进入反应器。第一路为主物流，先进入，正常生产中，要保持40％以上的最小流量。预热器为超高压套管式换热器。乙烯气体被加热到引发温度。另外两路作为反应器的第一和第二侧线进料，分别经第一侧流冷却器和第二侧流冷却器冷却到15℃后进入反应器。

反应器共有五个引发剂注人点。过氧化物的注入，很快使注人点的温度上升到最高温度(峰值温度)。反应器分成5个反应区。反应器中的温度分布是根据产品的要求来设定的。反应器是用高压管夹

套中流动的有压力的水来冷却的，并与反应物料成逆流，这是一个闭路公用水系统。夹套水的温度可以在35—200℃之间进行调节，这主要取决于操作方式和反应段的不同。在正常的操作中，通过热交换夹套水要带走尽可能多的热量，但在反应建立阶段，夹套水用来加热公用水系统包括公用水膨胀罐、冷却器、加热器和循环水泵。

反应器一般在300MPa(表)的压力下运行，反应器中的气体和聚合物处于同一相。反应器的压力靠其尾部的高压排放阀来控制，高压排放阀可用周期性的脉冲变化来操作。反应器在脉冲方式下操作，这种反应器称之为脉冲反应器。当聚合物的黏度增大(低MI树脂)或反应物流中的聚合物浓度增大，聚合物从溶液中分离出来的趋势增大，由于黏度增大，反应器内壁结垢影响了热交换，同时降低了转化率，为了提高低MI产品(MI<0．7g／10min)的转化率，必须采用脉冲出料。

万一发生机械和工艺故障时，一个自动联锁系统会使反应停止。通过一个放空阀和爆破片向大气放空来保护反应器。为了在反应器紧急放空时减小噪音和防止聚合物粉尘扩散，设置有一个紧急放空

系统。

②高压分离器(HPS)与高压循环系统

在反应器的高压排放阀后，未反应的气体与聚合物的混合物被注入的新鲜乙烯急冷。与使用产品冷却器相比较，采用急冷技术冷却热的聚合物大大地提高了最终产品的薄膜性能。本装置所生产的LDPE树脂的最大特点是凝胶(导致薄膜缺陷的主要因素)含量低。

冷却后的混合物进入高压分离器，在这里进行聚合物和气体的第一次分离。分离出来的未反应的乙烯气体从分离器顶部出来进入高压循环系统，聚合物从底部排出进入低压分离器。

从高压分离器出来的气体首先通过中压废热锅炉，将气体冷却至约210℃，产生的中压蒸汽用于反应器预热器预热。之后，再通过低压废热锅炉，产生低压蒸气，冷却到约180℃。经过废热锅炉后，未反应气体经过一系列的冷却器和分离器，冷却到300℃，除去低聚物后，气体返回二次压缩机人口，循环使用。

(3)切粒空送单元

聚乙烯和未反应的乙烯经低压卸料阀进人低压分离器，在低分