柯浩

摘 要：目前，淤漿法高密度聚乙烯裝置在國內(nèi)陸續(xù)新建。與國內(nèi)以前生產(chǎn)高密度聚乙烯的工藝相比，該工藝主要用于生產(chǎn)具有優(yōu)異聚合物性能的多峰高密度聚乙烯。本文以某淤漿法高密度聚乙烯裝置為例，對其粉料處理單元的設(shè)備布置和管道布置進行討論。

關(guān)鍵詞：淤漿法;高密度聚乙烯;粉料處理;設(shè)備和管道布置

中圖分類號：X937文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）16-0032-04

Abstract： At present， slurry HDPE units have been newly built in China. Compared with the previous domestic process of producing high-density polyethylene， this process is mainly used to produce multimodal high-density polyethylene with excellent polymer properties. Taking a slurry HDPE Plant as an example， this paper discussed the equipment layout and pipeline layout of its powder treatment unit.

Keywords： slurry;high density polyethylene;power processing;equipment layout and pipeline layout

目前，國內(nèi)普遍采用淤漿法生產(chǎn)高密度聚乙烯（High Density Polyethylene，HDPE）裝置。與以前國內(nèi)生產(chǎn)高密度聚乙烯的工藝相比，該工藝主要用于生產(chǎn)具有優(yōu)異聚合物性能的多峰高密度聚乙烯[1-2]。粉料處理單元是HDPE裝置的重要組成單元。本文主要對采用淤漿法的HDPE裝置的粉料處理單元的設(shè)備布置以及管道布置進行探討。

1 設(shè)備構(gòu)成和工藝簡介

1.1 設(shè)備構(gòu)成

粉料處理單元的設(shè)備主要包括離心機S2101A/B/C、流化床包、粉料處理罐D(zhuǎn)2301、母液罐D(zhuǎn)2101、膜回收包以及粉料風(fēng)送包。

粉料處理單元的設(shè)備布置在框架上，主要框架共五層，高37.0 m，局部升高至55.3 m。因為離心機S2101A/B/C和流化床干燥器DR2201都是振動設(shè)備，為避免振動設(shè)備與框架形成共振，經(jīng)過計算，四層以下的框架都采用混凝土結(jié)構(gòu)，五層及以上采用鋼結(jié)構(gòu)形式。

1.2 粉料處理工藝

粉料處理的主要目的是將由反應(yīng)區(qū)生產(chǎn)的漿料進行分離、干燥和精制[3]。來自反應(yīng)區(qū)的聚乙烯懸浮液被輸送至并聯(lián)且連續(xù)操作的離心機S2101A/B/C中。在離心機中，大部分己烷會在離心力的作用下與聚乙烯粉料分離。通過離心機分離并排出的含有己烷的聚乙烯粉料直接進入流化床干燥器DR2201中，并在其中通過熱氮氣進一步脫除己烷。在流化床干燥器輸送粉料的過程中，氮氣是閉環(huán)使用的。相關(guān)設(shè)備包括氮氣洗滌塔C2201、氮氣加熱器E2201等。

被離心機分離的己烷（母液）則會進入母液罐D(zhuǎn)2101中，并由母液泵P2101AB根據(jù)配方需要的數(shù)量循環(huán)輸送至反應(yīng)器。多余的己烷會在液位控制系統(tǒng)的作用下從母液罐D(zhuǎn)2101輸送至己烷精餾單元。

自流化床干燥器DR2201脫除大部分的己烷粉料，通過粉料樹脂旋轉(zhuǎn)加料器RF2203被風(fēng)送至粉料處理罐D(zhuǎn)2301進行粉料精制。在粉料處理罐D(zhuǎn)2301中，通過在其錐段吹入氮氣，與粉料建立穩(wěn)定的柱塞流，將其中己烷的質(zhì)量分數(shù)降至0.01%以下。

粉料處理罐D(zhuǎn)2301中吹掃所用氮氣，通過膜回收單元脫除其中的己烷，再通過氮氣加熱器E2301加熱，作為吹除氣在D2301中重復(fù)使用。

通過D2301精制后的HDPE粉料則由旋轉(zhuǎn)閥RF2302及RF2303控制，并通過風(fēng)送系統(tǒng)輸送至粉料倉D2401AB或直接進入粉料緩沖倉D5101。

2 管道布置

按照上述工藝流程，離心機S2101A/B/C需要布置在流化床干燥器DR2201和母液罐D(zhuǎn)2101的上方，從而保證依靠重力從聚乙烯懸浮液中分離出聚乙烯粉料和母液（己烷）。如圖1所示，將離心機布置在了混凝土框架的最上層，即EL129.000層;將流化床干燥器DR2201布置在EL115.000層，以方便接收經(jīng)過離心分離出的聚乙烯粉料;母液罐D(zhuǎn)2101則布置在了EL108.000層，以接收經(jīng)過離心機分離出來的母液。

粉料風(fēng)送包內(nèi)的風(fēng)機K2203A/B、旋轉(zhuǎn)閥（RF2302及RF2303）、袋濾器F2303等設(shè)備則主要被布置在地面以及EL108.000層。

為方便相關(guān)管線布置，粉料處理罐D(zhuǎn)2301布置在了離流化床干燥器DR2201出口較近的一側(cè)（C200-3至C200-4）。根據(jù)粉料處理罐D(zhuǎn)2301的設(shè)備外形以及相關(guān)管線的配管需求，將粉料處理罐D(zhuǎn)2301支撐在EL129.000層。與D2301配套的膜回收單元以及氮氣加熱器E2301等設(shè)備，也都布置在與D2301相同的一跨（C200-3至C200-4之間），從而盡可能最大限度地縮短相關(guān)的管線。

2.1 離心機的布置及配管

本單元內(nèi)S2101A/B/C三臺離心機布置在第五層（EL129.000層），其相互之間應(yīng)保持適當?shù)木嚯x，以保證設(shè)備的檢修和操作[4]。

離心機布置的主要制約因素是離心機的出口到流化床干燥器DR2201的管線應(yīng)滿足垂直角度小于15°的工藝要求，而流化床干燥器的4個入口全部都集中在設(shè)備本體，其頂部相鄰兩個管口的最小距離只有1 400 mm。如果3臺離心機出口均采用直連形式連接到流化床干燥器的入口，即使3臺離心機緊密排布，也依然無法滿足工藝要求。因此，在設(shè)計時，采用了如下方法：將其中的B機和C機與流化床干燥器的入口按一定角度直連，而在A機出口與流化床干燥器之間增加了螺旋輸送器SF2101，這樣既保證了3臺離心之間有足夠的檢修空間，也滿足了相關(guān)管線垂直角度小于15°的要求。其中，螺旋輸送器SF2101的長度可以按照需求向廠家提出，以保證離心機S2101A/B/C出口到SF2101入口和SF2101出口進入流化床干燥器入口的管線均為垂直管線，從而更好地滿足工藝要求。

根據(jù)流化床干燥器4個入口（有一個備用口）的位置，在進行離心機布置時，并沒有將3臺離心機并排布置，而是將離心機A、B與離心機C采用入口相對的方式布置，從而保證3臺機器的出口都盡可能靠近流化床干燥器的入口。離心機的平面布置如圖2所示。

離心機入口一側(cè)要保留一定長度的抽出空間，以方便離心機入口的拆卸。同時，離心機入口配管要采用大半徑彎管，非常占用空間。因此，A、B離心機的入口同C離心機的入口應(yīng)保持足夠的間距，以便于進行配管和設(shè)備檢修。但是，間距過大又會使離心機出口管線至流化床干燥器入口的管線無法滿足工藝要求，因此，最終3臺離心機入口的間距設(shè)計為1.75 m。

需要注意的是，離心機的電機和轉(zhuǎn)子都需要吊裝檢修。因此，3臺離心機布置得相對比較密集，在進行離心機平面布置時，一定要做好充分的研究。

根據(jù)已經(jīng)做好的設(shè)備布置，選擇A、B離心機共用一臺吊車，C離心機單獨用一臺吊車。吊車梁的位置設(shè)計在離心機轉(zhuǎn)子中心點的正上方，而離心機的電機與轉(zhuǎn)子的中心點間距只有400 mm，因此，以電機中心點為中點，在吊車梁的對稱位置（距離吊車梁800 mm距離）設(shè)置了吊點。在后續(xù)進行離心機電機吊裝時，先通過吊點與吊車梁共同將電機吊起，再通過吊車將電機吊到地面進行檢修。

2.2 流化床干燥器的布置

流化床包的作用是通過熱氮氣去除經(jīng)離心機分離出的粉料中的大部分水和己烷。流化床為成套包設(shè)備，除流化床干燥器DR2201外，還包括配套的氮氣洗滌塔、氮氣加熱器、旋風(fēng)分離器等設(shè)備，在此僅分析流化床干燥器DR2201的布置。

流化床干燥器是由8個小箱體組成的聯(lián)合大箱體，其中每個箱體都需要檢修。在設(shè)計時，要考慮到8臺箱體都要有足夠的吊裝空間，吊裝空間的長度取決于其內(nèi)部翅片的長度。

2.3 母液罐的布置

母液罐D(zhuǎn)2101支撐在EL108.000層，配套的泵P2101A/B則布置在其下方的地面上?？紤]到母液罐D(zhuǎn)2101的支耳位置，要保證其頂度管口全部露出EL115.000層樓面，以方便操作。因為粉料處理區(qū)在五層以下全部為混凝土結(jié)構(gòu)，但又要考慮到母液罐D(zhuǎn)2101的吊裝與檢修問題，因此，將母液罐D(zhuǎn)2101頂部附近這一部分設(shè)計為鋼結(jié)構(gòu)，鋪設(shè)鋼格板，以保證母液罐D(zhuǎn)2101的吊裝，可待設(shè)備就位后，焊接鋼梁。

母液罐D(zhuǎn)2101為可燃液體設(shè)備，按照《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》（GB50160—2008）的要求[5]，需要保證可燃液體泄露燃燒時不形成池火。為此，在EL108.000層設(shè)置了部分鋼格板替代混凝土樓板，一旦母液罐D(zhuǎn)2101發(fā)生泄露，流出的己烷液體會直接通過鋼格板流到地面，避免形成池火，并避免對流化床干燥器附近的粉塵防爆區(qū)產(chǎn)生影響。

2.4 粉料處理罐的布置

經(jīng)過流化床干燥器DR2201初步處理的聚乙烯粉料通過旋轉(zhuǎn)加料器RF2301風(fēng)送到粉料處理罐D(zhuǎn)2301的頂部過濾器F2304。粉料以柱塞流的形式通過粉料處理罐，停留時間大約3 h。通過粉料處理罐底部的氮氣去除其中的己烷。通過蒸汽來使聚乙烯粉料中殘留的催化劑失活。

粉料處理罐有6個氮氣吹掃口，并且有20組蒸汽伴熱口。在確定粉料處理罐的支撐高度時，需要確認氮氣吹掃管口和蒸汽伴熱管口的高度，使其不能與混凝土的結(jié)構(gòu)梁和樓板發(fā)生碰撞。

但粉料處理罐D(zhuǎn)2301的支撐層（EL129.000），混凝土支撐梁有1.4 m高，無法避免蒸汽、凝液管口與該支撐梁發(fā)生碰撞。因此，最終要求設(shè)備專業(yè)調(diào)整相關(guān)管口外接引出管線，將蒸汽管口引至平臺上方，將凝液管口引至支撐層下方，從而方便配管及滿足工藝要求。

2.5 膜回收包的布置

膜回收包的主要作用是凈化吹掃粉料處理罐D(zhuǎn)2301所用的氮氣，并通過壓縮機維持粉料處理罐內(nèi)整個氮氣的循環(huán)。

膜回收包屬于包設(shè)備，采用MTR膜回收工藝，其主要設(shè)備包括壓縮機撬塊、膜撬塊以及堿洗單元。膜回收單元設(shè)備布置如圖3所示。從圖3可知，將膜分離包的壓縮機撬塊和堿洗單元的兩臺泵放到地面，將堿洗塔布置在EL108.000層，將膜撬塊布置在EL115.000層，并盡量遠離離心機、流化床干燥器這些容易產(chǎn)生粉塵的設(shè)備。這樣布置不僅減少了整個框架的振動負擔，而且方便相關(guān)設(shè)備檢修和維修。

堿洗塔是膜回收包堿洗單元最重要的設(shè)備，其作用是用堿液吸收氣體中的酸性氣體。堿洗塔C2321下粗上細，將其支撐在EL108.000層樓面上，其上部穿過了EL115.000層，在穿平臺的地方設(shè)置限位擋塊以防止晃動。

3 結(jié)語

本文以某采用淤漿法工藝的HDPE裝置為例，就其粉料處理單元離心機、流化床干燥器、粉料處理罐等設(shè)備的布置進行了探討，總結(jié)其中的難點以及改進措施，以期對后期的工程設(shè)計提供借鑒。

參考文獻：

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[3]陳鵬.聚乙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)探討[J].化工設(shè)計通訊，2018（2）：49.

[4]張德江.石油化工裝置管道安裝設(shè)計手冊[M].北京：中國石化出版社，2008：14.

[5]中國石油化工集團公司主編.石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范：GB50160—2008[S].北京：中國計劃出版社，2009.