用于聚烯烃生产工艺的载气分配、处理和聚合反应系统的制作方法

1.本发明涉及聚烯烃工艺领域，具体地，涉及一种用于聚烯烃生产工艺的载气分配系统、载气处理系统和聚合反应系统。


背景技术：

2.聚丙烯生产中，载气分离系统是用于处理聚合反应器出口粉料中携带的未参与反应的原料气，如：丙烯、丙烷、氢气、乙烯等，此未反应的原料气称为载气。反应器出口的载气经过载气压缩机提压后送入载气分离塔，在原始设计里，载气分离塔为板式精馏塔，利用精馏的原理从重组分中分离易挥发的轻组分，分离出的轻组分和部分重组分送出界区上游装置回炼，而大部分重组分需循环回聚合反应器参与聚合反应。
3.但送回上游装置的回炼组分一方面增加了装置的能耗，另一方面影响了组分乙烯的利用率。且在实际生产中，当聚合反应器提负荷生产时，载气量也随之增多，整个载气分离系统超负荷运行，最终影响载气压缩机的安全运行及载气分离塔的分离效果。以novolen聚丙烯工艺为例，该工艺共有两条生产线，四台聚合反应器，其中一线双釜串联操作，可以生产均聚、抗冲共聚产品，二线双釜并联操作，可以生产均聚、无规共聚产品。在进行载气分离时，从反应器输出的载气经往复式压缩机三级压缩，提压后送入载气分离罐分离出气相，再送入载气分离塔分离出轻、重组分。当载气量超出系统处理的设计值时，载气压缩机三段入口压力偏高，存在安全阀起跳的风险，且载气分离塔超负荷运行，严重影响轻重组分的分离，轻组分的分离不能满足上游装置的回炼要求，造成有效组分的浪费及系统的能源消耗。
4.目前，为了保护压缩机的稳定运行，一般会采取放火炬的方式控制压力，避免压力偏高造成安全阀的联锁起跳，为了控制载气塔压力，一般采取放火炬的方式维持塔压，但此操作调整势必造成物料的损失及增加装置的单耗。


技术实现要素：

5.针对现有技术的上述至少一种缺陷或不足，本发明提供了一种用于聚烯烃生产工艺的载气分配系统、载气处理系统和聚合反应系统，能够通过简单的技术改造实现载气高效分配和回收利用，以降低系统能源损耗，提高载气回收利用率，达到优化工艺流程的目的。
6.为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种用于聚烯烃生产工艺的载气分配系统，所述载气分配系统包括：
7.多个载气增压总成，用于一一对应地设置在多条聚烯烃生产线中，各个所述载气增压总成均包括至少一个载气输入口和至少一个载气输出口，在所述载气分配系统中，所述载气输入口包括输入气压不同且位于不同的所述聚烯烃生产线中的高压载气输入口和低压载气输入口；
8.载气分压管路，连通所述高压载气输入口和所述低压载气输入口，以能够将待输入所述高压载气输入口的部分载气分流至所述低压载气输入口。
9.可选地，各个所述载气增压总成均包括依次连接的多个载气增压单元组，各个所述载气增压单元组均包括一个所述载气输入口和一个所述载气输出口。
10.可选地，所述高压载气输入口形成在相应的所述聚烯烃生产线的最下游处的所述载气增压单元组中，所述低压载气输入口形成在相应的另一所述聚烯烃生产线的最上游处的所述载气增压单元组中。
11.可选地，所述载气增压总成设置有两个，各个所述载气增压总成中的所述载气增压单元组均设置有三个。
12.可选地，各个所述载气增压总成均包括成组设置且依次连接的缓冲罐、载气输入管路、载气压缩机和载气输出管路，所述载气压缩机设有与所述载气输入管路连接的所述载气输入口和与所述载气输出管路连接的所述载气输出口，所述载气分压管路的一端连接至与所述高压载气输入口连通的所述载气输入管路，另一端连接至与所述低压载气输入口连通的所述缓冲罐。
13.可选地，所述载气分配系统包括控制器和气压传感器，所述载气分压管路中设有开关阀，所述气压传感器配置为用于检测所述高压载气输入口处的实时输入气压，所述控制器与所述气压传感器和所述开关阀通信，所述控制器配置为能够在所述实时输入气压超过预设安全阈值时控制所述开关阀打开。
14.可选地，所述载气分压管路中设有单向阀。
15.可选地，所述的载气分配系统包括：
16.载气回收管路，所述载气回收管路的管路上游端与位于所述载气增压总成的最下游处的所述载气输出口连通且管路下游端能够与所述聚烯烃生产线中的循环气系统连接。
17.可选地，所述载气回收管路的管路下游端用于与所述循环气系统中的循环气回流管路的旁路连接。
18.可选地，所述载气回收管路中设有导淋阀。
19.本发明第二方面提供了一种用于聚烯烃生产工艺的载气处理系统，所述载气处理系统包括上述的用于聚烯烃生产工艺的载气分配系统。
20.本发明第三方面提供了一种用于聚烯烃生产工艺的聚合反应系统，所述聚合反应系统包括循环气系统和上述的用于聚烯烃生产工艺的载气处理系统。
21.通过上述技术方案，至少可优化聚烯烃生产工艺中对载气的分配利用方式，当载气量超出系统处理的设计值而造成部分聚烯烃生产线中的载气增压总成的载气输入口处的压力过大，即形成高压载气输入口时，其余部分的聚烯烃生产线的载气增压总成中存在相比于该高压载气输入口的压力要小的低压载气输入口，此时可通过载气分压管路将高压载气输入口处的部分载气分流至另一条或几条聚烯烃生产线中的低压载气输入口，从而避免载气增压总成的安全阀起跳，保证其稳定运行，且避免载气分离塔超负荷运行而造成有效组分的浪费及系统的能源损耗。
22.本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
23.附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
24.图1为本发明具体实施方式中的一种聚合反应系统的局部结构示意图。
25.附图标记说明：
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一线一段缓冲罐
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一线一段载气压缩机
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二线三段缓冲罐
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二线三段载气压缩机
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载气分压管路
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载气回收管路
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导淋阀
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载气分离塔
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循环气回流管路
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10
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冷却器
[0031]
11
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循环气压缩机
具体实施方式
[0032]
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
[0033]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0034]
在本发明实施例中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
[0035]
下面将参考附图并结合示例性实施例来详细说明本发明。
[0036]
首先需要说明的是，本发明中完整的用于聚烯烃生产工艺的聚合反应系统包括至少两条聚烯烃生产线，且各条聚烯烃生产线可相互独立工作，也可存在结构上的关联。对于单独一条聚烯烃生产线而言，其包括循环气系统和载气处理系统，循环气系统包括聚合反应器等，载气处理系统包括载气分配系统和载气分离塔等。
[0037]
在生产时，循环气系统用于实际生产聚烯烃，生产过程中聚合反应器会将未参与反应的载气输出至载气处理系统作进一步处理，具体处理过程包括利用载气分配系统对部分载气进行分配，以及将符合分离要求的其余部分载气通入载气分离塔。载气分离塔通常为板式精馏塔，可利用精馏原理从重组分中分离易挥发的轻组分，分离后的轻组分和部分重组分被送出至界区上游装置回炼，剩余的大部分重组分则循环回聚合反应器继续参与聚合反应。
[0038]
本发明的核心在于不同聚烯烃生产线之间的关联设置。
[0039]
如图1所示，本发明第一示例性实施例首先提供的是一种用于聚烯烃生产工艺的载气分配系统，其主要包括多个载气增压总成和载气分压管路5。
[0040]
其中，多个载气增压总成用于一一对应地设置在多条聚烯烃生产线中，即实际生产时，每条聚烯烃生产线中均设有一个载气增压总成。各个载气增压总成均包括至少一个载气输入口和至少一个载气输出口，例如，当载气增压总成中只设有一个载气增压单元组时，由于载气增压单元组设有一个载气输入口和一个载气输出口，因此总成中的载气输入口和载气输出口的数量均为一个；而当载气增压总成中设有依次串联的多个载气增压单元组时，各个载气增压单元组均设有一个载气输入口和一个载气输出口，且位于上游的载气增压单元组的载气输出口与位于下游相邻的载气增压单元组的载气输入口连通，此时总成中的载气输入口和载气输出口的数量均为多个。
[0041]
当载气量超出系统处理的设计值而造成部分聚烯烃生产线中的载气增压总成的载气输入口处的压力过大，即形成高压载气输入口时，其余部分的聚烯烃生产线的载气增压总成中存在相比于该高压载气输入口的压力要小的低压载气输入口。换言之，在载气分配系统中，载气输入口包括输入气压不同且位于不同的聚烯烃生产线中的高压载气输入口和低压载气输入口。
[0042]
此时可通过在载气分配系统中设置载气分压管路5以连通高压载气输入口和低压载气输入口，从而能够将待输入高压载气输入口的部分载气分流至另一条或几条聚烯烃生产线中的低压载气输入口，避免载气增压总成的安全阀起跳，保证其稳定运行，且避免载气分离塔8超负荷运行而造成有效组分的浪费及系统的能源损耗。
[0043]
在一种可选或优选的实施例中，每条聚烯烃生产线的载气增压总成均包括依次连接的多个载气增压单元组，各个载气增压单元组均包括一个载气输入口和一个载气输出口，此时位于上游的载气增压单元组的载气输出口与位于下游相邻的载气增压单元组的载气输入口连通，载气在依次流经多个载气增压单元组的过程中气压逐次增加，即实现多段提压。因此可以预见的是，高压载气输入口通常形成在某条或某几条聚烯烃生产线的位于相对下游的载气增压单元组中，而低压载气输入口通常形成在其余聚烯烃生产线的位于相对上游的载气增压单元组中。
[0044]
通常地，在某条聚烯烃生产线中，位于最下游的载气增压单元组中形成有高压载气输入口的概率较高，为保证载气的分流泄压效果，此时可将低压载气输入口设置在相应的另一聚烯烃生产线的最上游处的载气增压单元组中。即，在具体设置载气分压管路5时，相当于将输入气压差最大的两个载气输入口通过载气分压管路5连通。
[0045]
在一种可选或优选的实施例中，各个载气增压总成中的载气增压单元组均包括成组设置且依次连接的缓冲罐、载气输入管路、载气压缩机和载气输出管路。此时，载气通过载气压缩机实现提压，载气压缩机的输入口和输出口分别形成为前述的载气输入口和载气输出口，且载气输入口与载气输入管路连接，载气输出口与载气输出管路连接。在此结构下，如图1所示，可将载气分压管路5的一端连接至与高压载气输入口连通的载气输入管路，并将载气分压管路5的另一端连接至与低压载气输入口连通的缓冲罐。
[0046]
在一种可选或优选的实施例中，对载气的分流泄压时机作更精准的把控。具体地，在载气分配系统中设置控制器和气压传感器，并在载气分压管路5中设置开关阀以控制载气分压管路5的通断。气压传感器配置为用于检测高压载气输入口处的实时输入气压，控制器与气压传感器和开关阀通信，控制器还配置为能够在高压载气输入口处的实时输入气压超过预设安全阈值时控制开关阀打开，以执行载气的分流泄压。当气压传感器检测到高压载气输入口处的实时输入气压未超过预设安全阈值时，控制器暂不动作，此时开关阀闭合，高压载气输入口处的载气暂不能通过载气分压管路5分流至低压载气输入口。显然，当高压载气输入口处的实时输入气压超过预设安全阈值时，意味着此时的载气量已超出系统可处理的最大设计值。
[0047]
在一种可选或优选的实施例中，可简化对载气分压管路5通断状态的控制，以及可保证高压载气输入口处的气压不会进一步升高。具体地，可在载气分压管路5中设置单向阀，该单向阀在载气量未超出系统可处理的最大设计值时始终保持闭合，一旦载气量超出系统可处理的最大设计值，单向阀便可在气压作用下打开，从而使部分载气能够经载气分
压管路5实现高压载气输入口往低压载气输入口方向的单向流动。
[0048]
另一方面，由前述可知，在聚烯烃生产线的工作过程中，符合分离要求的载气会被送入载气分离塔8，载气分离塔8通常利用精馏原理从重组分中分离易挥发的轻组分，并将分离后的轻组分和部分重组分送出至界区上游装置回炼，剩余的大部分重组分则循环回聚合反应器继续参与聚合反应。
[0049]
然而，送出回炼的组分增加了上游装置的能耗和载气分离塔8的生产负荷。为解决此技术问题，本示例性实施例中的载气分配系统中可设置载气回收管路6，该载气回收管路6的管路上游端与位于载气增压总成的最下游处的载气输出口连通，载气回收管路6的管路下游端能够与聚烯烃生产线中的循环气系统连接，从而提高载气回收率，降低载气分离塔8的负荷。
[0050]
通常，循环气系统中的循环气可通过循环气回流管路9和冷却器10后进入循环气压缩机11，但冷却器10处的气压一般为1.9mpa至2.0mpa，而载气压缩机的输出气压一般为3.0mpa至3.5mpa，此时载气的温度较高，需要经过冷却器10冷却降温，方可满足循环气系统要求。
[0051]
在一种可选或优选的实施例中，为避免上述气压不匹配问题，在设置载气回收管路6时，可将其管路下游端连接至循环气系统中的循环气回流管路9的旁路，待载气回收管路6中的载气与循环气回流管路9中的循环气汇流后再输入冷却器10，如此便可提高载气回收管路6的实用性。
[0052]
在一种可选或优选的实施例中，可在载气回收管路6中设置导淋阀7，以用于对载气取样分析或管线工艺交出(例如进行排污、管路清洗等操作)。
[0053]
本示例性实施例的载气分配系统适用在目前的novolen聚丙烯生产工艺中。具体地，该工艺共有两条生产线，四台聚合反应器，其中一线双釜串联操作，可以生产均聚、抗冲共聚产品，二线双釜并联操作，可以生产均聚、无规共聚产品。
[0054]
在设置载气分配系统时，参照图1，在一线和二线中均设置一个载气增压总成，且各个载气增压总成中的载气增压单元组均设置三个，即一线和二线的载气均采用三段压缩，具体采用前述的载气压缩机提压。其中，一线一段载气增压单元组包括一线一段缓冲罐1和一线一段载气压缩机2，二线三段载气增压单元组包括二线三段缓冲罐3和二线三段载气压缩机4。
[0055]
基于上述结构，可将载气分压管路5的一端连接至二线三段缓冲罐3和二线三段载气压缩机4之间的载气输入管路上，并将载气分压管路5的另一端连接至一线一段缓冲罐1。此外，可将载气回收管路6的一端连接至二线三段载气压缩机4和载气分离塔8之间的缓冲罐，并将载气回收管路6的另一端连接至循环气系统中的循环气回流管路9的旁路。
[0056]
本发明第二示例性实施例提供的是一种用于聚烯烃生产工艺的载气处理系统，其包括上述用于聚烯烃生产工艺的载气分配系统和载气分离塔8等结构。显然，本示例性实施例的载气处理系统具备由上述载气分配系统带来的所有技术效果，故此处不再赘述。
[0057]
本发明第三示例性实施例提供的是一种用于聚烯烃生产工艺的聚合反应系统，其包括循环气系统和上述用于聚烯烃生产工艺的载气处理系统，循环气系统包括聚合反应器、循环气回流管路9和冷却器10等结构。类似地，本示例性实施例的聚合反应系统具备由上述载气处理系统带来的所有技术效果，故此处也不再赘述。
[0058]
综上，本发明从工艺流程优化的角度考虑，通过简单的技术改造，将载气系统的物料有效分配、回收利用，降低系统的能源消耗，同时增加了系统载气的回收量。
[0059]
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
[0060]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0061]
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。