聚丙烯装置精制单元配管设计

2018-03-28邓丽丽

山东化工 2018年9期

邓丽丽

(广东寰球广业工程有限公司，广东广州 510655)

1 聚丙烯装置概述

在聚丙烯装置中，原料的杂质会影响催化剂的活性，聚合反应的质量等。因此需要根据工艺对原料的规格要求，对界区外来的原料进行精制，降低原料的杂质含量。某聚丙烯装置采用了INEOS 的 INNOVENE卧式釜气相聚丙烯工艺，以卧式带搅拌气相反应器、循环气冷却器、循环气压缩机和挤压造粒机组等组成了工艺的核心设备。原料经过精制符合要求后，进入反应器，在高效催化剂的作用下，原料单体聚合成为粉料，粉料经过分离，得到的粉料经过挤压造粒风送及掺混，成为成品。而粉料分离过程的尾气通过压缩分离进行回收。装置整合分区主要包括精制单元，TEL/助催化剂进料单元，聚合净化单元，挤压造粒单元，风送及掺混单元，压缩回收单元。

根据工艺规格要求，界区外来含杂质(主要是一氧化碳、二氧化碳、硫化物、水、氧气、甲醇、异丙醇)的液体丙烯，先通过汽提塔脱除轻组分(一氧化碳、氧气以及部分二氧化碳)，在干燥塔脱除水，再通过内部装填选择性吸附剂塔去除剩余的杂质(残余的二氧化碳、甲醇、异丙醇以及硫化物)。界区外来的乙烯原料需要脱除一氧化碳、水、甲醇，先通过脱CO塔脱除一氧化碳，再进入装有混合吸附剂塔中脱除二氧化碳、水、甲醇。其中干燥塔、脱CO2、硫和醇塔的吸附剂利用氮气进行开式再生。本文以某一聚丙烯装置为例，简述聚丙烯装置中精制单元的配管设计的注意事项。

2 精制单元设计要点

2.1 设备布置设计

精制单元主要利用塔脱除杂质，主要的设备就是塔器。内部装填吸附剂的塔，经过一段时间失去活性，需要更换吸附剂。对于吸附剂的卸载和安装，需要考虑更换过程中吊钩，人孔的开启等可操作性与方便性。塔平台设置应方便检修、操作、监测仪表和出入人孔等[1]。

按照生产流程顺序和同类设备适当集中的方式，原料丙烯和乙烯进行双排布置，利用框架联合平台将塔联系在一起，提高稳定性。以塔中心线对齐，去丙烯杂质的塔为一侧，去乙烯杂质的塔为一侧，中间为管廊。塔对外侧为维修侧，布置人孔，吊装区域，靠管廊侧为配管侧，布置管道。塔器支撑高度取齐，便于设置支撑层。相对于单排布置方式，双排布置，去丙烯杂质的塔与去乙烯杂质的塔可共用管廊，减少管子长度，节约成本，对称布置，整齐美观。塔器的再生需要的热氮气，是通过电加热器加热得到。该电加热器应布置在靠近主电缆，也靠近需要再生的塔器的地方。

2.2 管道布置设计

管道布置，应该符合有关的规范、标准和惯例，符合工艺要求，统筹规划，整齐有序，横平竖直，成组成排，便于支撑。水平方向管子应以底标为统一标高，纵向和横向的管子的标高错开，成排立管也可以管外壁作为对齐线，方便统一做支架支撑[2]。

配管过程要考虑的预留空间，对可能出现的情况，留有改动的空间。不同类型的仪表元件，控制仪表阀的执行机构一般比较大，要考虑气缸大小、安装空间与气缸支撑；孔板、涡街流量计等要考虑前后直管段要求等。在空间充裕的地方，尽量多留点空间，减少后期因条件变动带来的改动量，减少工作量。管道布置时，应同时考虑支架的位置是否有建筑物、构筑物和设备来支撑，留出做支架需要的直管段。对于小管线，可立式布置，统一做支架，既减少空间，也方便操作。管道布置也要结合管道内介质的属性考虑。例如黏稠介质的小管线，应尽量减短管线的长度，减少焊接的数量，减少堵塞段；带粉料介质的，管线尽量短而直，缩短水平长度，使用大长弯头拐弯，减少粉料的积聚。该装置中，丙烯以液相进料，受环境温度影响，液相丙烯容易气化，造成管道内压力迅速升高。对于可能超压的位置，配备了泄压管线，丙烯泄压可能产生低温。低温介质管道上的阀门宜安装在水平管道上，阀杆方向宜垂直向上[3]。泄压管线的阀门应考虑水平安装。

2.3 考虑结构对管道布置的影响

塔器的支撑层及以下是框架是混凝土结构，有利于塔器设备的支撑，也有利于防火。由于混凝土结构，承载设备的荷载，梁高很厚，规划塔器中间的管廊层高时，要考虑梁的厚度，最好结构专业提前沟通，给一个初步的梁高，再根据进出该层梁的最大管子需要的高度来规划管廊的层高，这个可以避免设计后期由于梁高问题影响管子进出管廊引起的麻烦。

塔器的支撑层及以下是框架是钢结构，对于钢结构的框架，水平面与立面都是需要打斜撑的。水平面的斜撑，主要考虑与穿楼层的管子碰撞问题；立面上的斜撑，立于框架的平台上，会影响平台的通道，检修空间，碰撞管道等。所以在开始配管前期，应该跟结构专业沟通，先商议好立面斜撑的位置，配管过程考虑立面斜撑的影响，尽量减少由于斜撑影响带来的管道的修改，减少工作量。

2.4 考虑应力对管道布置的影响

干燥塔、脱CO2、硫和醇塔的催化剂利用高温的氮气进行开式再生，塔有两个切换使用的，一个使用，一个进行再生。切换使用的塔配管应对称或一样，这样可以保证管线的压力降一样，应力也一样。塔再生有高温工况，在配管前，就应该考虑管道的柔性，如果以前有类似项目的，可以参考该项目的配管，如果没有，也可以根据管道柔性的公式，进行简单的计算。改变管道走向，例如多拐弯、增加垂直管道原来走向的管道的长度，都可以增加管道柔性。对于大口径的，或设计温度计较高的管线，要考虑管道柔性，需要应力计算的，要多跟应力分析的沟通。这样可以减少后期由于应力问题带来管道修改而增加的难度和工作量。

2.5 其它注意事项

管道设计，也要考虑后期管道施工、安装、维修、方便操作等问题。例如球阀与对夹式止回阀直连，止回阀上的螺栓很长，在止回阀后面应留空间供螺栓拆卸。配管过程中，管件最好不要都直连，中间留直管段，这样，现在施工有误差时，可以通过直管段来调节。在检修设备需要拆除部分管道时，需要拆除部分管道的管架应可拆卸，不影响检维修，设置支架支撑拆卸后剩余管道。