乙烯进料系统

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100℃。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。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40℃，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）的乙烯随后一部分送出界区去PP装置，其余进入乙烯CO2脱除罐，除去其中微量的二氧化碳。乙烯CO2脱除罐含有活化氧化铝（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 + CuO→CO2 + Cu

Cu2O + CO→2Cu + CO2

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 + O2→2Cu2O

2Cu2O + O2→4CuO

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 + O2→2Cu2O

2Cu2O + O2→4CuO

UT-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 + H2→Cu + H2O

在乙烯干燥器中通过吸附过程脱除H2O。干燥床中上层为3A 分子筛材料用于脱H2O，在下层使用Selexsorb CD，被主要用于脱除其它极性杂质，象丙酮、甲醇、羟络合物等。

3A分子筛有3A孔径，在脱H2O中是最有效的，但因为它的孔径小，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=CCu + H2→Cu + 烃类

由于铜暴露于高氧气浓度中，例如空气，它将自燃，引起铜的氧化放热反应。反应式如下：

2Cu+O2→2CuO+66，000Bt/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2mol％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SD

1、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110℃，则预警报（TAH-2103-7/2107-7，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125℃，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125℃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，HV-4001-96，FV-4001-1，HV-4001-95和HV-1004-4）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 VALVE FAILURE TO CLOSE（乙烯进料截止阀关闭故障）。