乙烯聚合反应撤热能力的优化及其应用

论文摘要

聚乙烯，是用量最大的通用塑料之一。聚乙烯具有良好的机械性能和化学稳定性，加工性能好，广泛应用于工业、农业及日常生活中，在塑料工业中占有举足轻重的地位。近年来，在各种工艺技术并存的同时，新技术不断涌现；主要方向为通过各种技术手段提高装置生产能力或优化产品性能。某大型石油化工联合工厂现有高密度聚乙烯生产车间，采用德国Basell巴塞尔公司（现为LyndellBasell）的Lupotech G工艺技术。为了配合整个石化联合工厂的改扩建计划，该聚乙烯车间需要在原有的基础上每小时增加约5到8t的乙烯进料量以达到全厂乙烯平衡,即产量从25/h提高到30t/h~33t/h。本文首先介绍了该聚乙烯装置的基本工艺流程，并分析了气相法聚乙烯生产工艺中聚合反应热移除的原理，指出各种气相法聚乙烯工艺通过不同方法实现撤除反应热的目的，如冷进料、夹套换热、液体蒸发吸热、外循环撤热等。并指出，对气相法聚乙烯工艺来说,提高反应器生产能力的关键是如何增加在反应器内的STY(时空产率)和如何迅速移出反应热。从反应器中提高除去反应热的能力的方法主要有提高循环气流量、加大循环气进出反应器的温度差或转换成冷凝/超冷凝态操作模式等。针对该聚乙烯装置的现况，本文提出提高循环气的比热来增加反应器中乙烯聚合反应的撤热能力，即减少循环气中较低比热的组分的组成同时增加高比热的组分的组成。还构建了ASPEN PLUS模型，并以设计数据、现有稳定阶段生产数据对模型进行了校验，证明此模型较好地模拟了该聚乙烯装置的主要工艺流程。并在此结论上用ASPENPLUS模型预测达到目标产量需要在循环气中建成新的乙烷含量。在装置的乙烯精制单元中进行了小规模的改造，对此改造进行了充分的工艺危害分析并针对各个风险提出了控制措施。装置改造完成后，进行了实际生产测试，证明了此优化思路的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外高密度聚乙烯生产技术概况
• 1.1.1 溶液法
• 1.1.2 浆液法
• 1.1.3 气相法
• 1.2 聚乙烯工艺技术新进展
• 1.2.1 冷凝及超冷凝技术
• 1.2.2 不造粒技术
• 1.2.3 双峰技术
• 1.2.4 原位法技术
• 1.2.5 激光法技术
• 1.3 课题研究意义
• 第二章 气相法乙烯聚合工艺流程分析
• 2.1 装置工艺流程简介
• 2.1.1 主要原材料单元
• 2.1.2 聚合反应
• 2.1.3 粉料脱气
• 2.1.4 回收单元
• 2.1.5 挤压造粒
• 2.2 气相法乙烯聚合反应热撤除原理
• 2.3 气相法乙烯聚合装置扩能技术分析
• 2.3.1 提高循环气流量
• 2.3.2 加大循环气进出反应器的温度差
• 2.3.3 冷凝、超冷凝态操作
• 2.4 本章小结
• 第三章 ASPEN PLUS 模型建立
• 3.1 乙烯聚合反应热撤除的优化思路
• 3.2 Aspen Plus 建模模拟
• 3.3 本章小结
• 第四章 实际生产验证
• 4.1 装置改造
• 4.1.1 现有乙烯精制工艺设计
• 4.1.2 乙烯精制塔制乙烷改造
• 4.2 工艺安全分析及控制措施
• 4.2.1 工艺安全风险分析
• 4.2.2 工艺安全风险控制措施
• 4.3 装置测试成果
• 4.3.1 乙烯加氢制乙烷
• 4.3.2 反应系统循环气组成
• 4.4 本章小结
• 结论与建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件