УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИЭТИЛЕНА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к производству пластмасс, в частности к переработке этилена путем полимеризации в реакторе по методу высокого давления с целью получения полиэтилена, а именно к очистке и охлаждению непрореагировавшего (возвратного) этилена.
Основным промышленным методом производства полиэтилена высокого давления (далее ПЭВД) является полимеризация этилена при температуре 200-320°С и давлении 150-350 МПа. Полимеризация осуществляется на установках непрерывного действия различной производительности.
Технологический процесс производства ПЭВД включает следующие основные стадии:
1. Компримирование этилена до давления реакции;
2. Дозирование инициатора;
3. Дозирование модификатора;
4. Полимеризация этилена;
5. Разделение полиэтилена и непрореагировавшего этилена;
6. Грануляция расплавленного полиэтилена;
7. Охлаждение, очистка непрореагировавшего (возвратного) этилена;
8. Конфекционирование.
Известна «Установка для проведения полимеризации этилена в трубчатом реакторе». (Полиэтилен высокого давления. Научно-технические основы промышленного синтеза / А.В.Поляков и др., Л.: Химия, 1988, с.13-14, рис.2.1/.
Установка с трубчатым реактором устроена таким образом, что она содержит узел компримирования, узел дозирования инициатора, узел дозирования
модификатора, узел полимеризации этилена, узел разделения полиэтилена и непрореагировавшего этилена, узел охлаждения и очистки возвратного этилена, узел грануляции расплавленного полиэтилена и установку конфекционирования.
Возвратный этилен, отделенный от полиэтилена в отделителях высокого и низкого давления подвергается охлаждению и очистке от содержащего в нем низкомолекулярного полиэтилена. Полиэтилен содержится в возвратном этилене в виде мелких капель, унесенных потоком этилена из отделителей, и в растворенном виде.
Технология охлаждения и очистки возвратного этилена, поступающего из отделителя высокого давления, состоит из нескольких последовательно соединенных секций (обычно 3-х), каждая из которых включает холодильник и сепаратор. При охлаждении возвратного этилена в холодильнике, в сепараторе из возвратного этилена выделяется низкомолекулярный полиэтилен (НМПЭ), который периодически отводится из сепаратора, а возвратный этилен направляется в следующую по ходу секцию, где процесс выделения НМПЭ повторяется, но уже при более низкой температуре.
Очищенный и охлажденный возвратный этилен затем поступает далее на всасывание компрессора.
Задачей полезной модели является улучшение степени очистки и охлаждения возвратного этилена и предотвращение отложения низкомолекулярного полиэтилена на стенках холодильников.
Эта задача решается тем, что установка получения полиэтилена высокого давления, содержащая узел компримирования, узел дозирования инициатора, узел дозирования модификатора, узел полимеризации этилена, узел разделения полиэтилена и непрореагировавшего этилена, узел грануляции расплавленного полиэтилена и узел охлаждения и очистки возвратного этилена, состоящий из последовательно соединенных секций, каждая из которых включает холодильник типа «труба в трубе», сепаратор
циклонного типа и систему трубопроводов с запорными устройствами, при этом узел охлаждения и очистки возвратного этилена дополнительно содержит два сепаратора, первый из которых установлен сразу по ходу движения возвратного этилена после отделителя высокого давления, а второй последовательно после первого холодильника, а секции соединены между собой трубопроводами и запорной арматурой таким образом, что две последние секции могут подключаться как последовательно, так и параллельно по ходу движения возвратного этилена.
(1-2)
На фигуре 1 представлена схема узла охлаждения и очистки возвратного этилена. Узел охлаждения и очистки возвратного этилена состоит из последовательно соединенных секций, каждая из которых включает холодильник типа «труба в трубе» (далее холодильник) и сепаратор циклонного типа (далее сепаратор) и систему трубопроводов с запорными устройствами, при этом узел дополнительно содержит два сепаратора, первый из которых установлен сразу по ходу движения возвратного этилена, после отделителя высокого давления, а второй последовательно после первого холодильника, а секции соединены между собой таким образом, что две последние секции могут подключаться как последовательно, так и параллельно по ходу движения возвратного этилена. А холодильники (X-3/5) включены в схему очистки и охлаждения возвратного этилена параллельно и в них предусмотрена подача захоложенной воды.
Реакционная масса, пройдя продуктовый холодильник реакторного блока, подается в отделитель высокого давления (O-1) (на схеме не показано). Реакционная смесь в отделителе (O-1) при давлении 25-30 МПа и температуре 200-280°С разделяется на две фазы - жидкую, состоящую из расплавленного высокомолекулярного полиэтилена и газовую, содержащую незначительное количество низкомолекулярного полимера. Жидкая фаза - расплав полимера поступает в отделитель низкого давления (O-6) (на схеме не показано).
Газовая фаза, возвратный этилен из отделителя высокого давления (O-1) с температурой 200-280°С и давлением 25-30 МПа, по трубопроводу, охлаждаемому горячей водой, поступает в сепаратор (С-2/1), где происходит частичное выделение (НМПЭ) из газовой фазы.
(1-2
Газовая фаза, возвратный этилен из сепаратора (С-2/1) через холодильник (X-3/1) подается в следующий по ходу сепаратор (С-2/2), где происходит дальнейшее отделение НМПЭ из газовой фазы. Далее газовая фаза, возвратного этилена, через холодильник (С-3/2), охлаждаемая оборотной водой, поступает в следующий сепаратор (С-2/3), где происходит дальнейшее отделение НМПЭ из газовой фазы.
1-2
(1-2
(1-2
Газовая фаза, возвратного этилена, с остатками НМПЭ, из сепаратора (С-2/3) подается на охлаждение в холодильники (3/3(), где охлаждается до температуры 70-100°С, и охлажденный возвратный этилен, подается в следующий сепаратор (С-2/4), где происходит очистка возвратного этилена от остаточного НМПЭ, далее газовая фаза, возвратного этилена, с остатками НМПЭ, из сепаратора (С-2/4) подается на охлаждение в холодильники (Х-3/4), где охлаждается до температуры 40-70°С, и охлажденный возвратный этилен, подается в следующий сепаратор (С-2/5), где происходит очистка возвратного этилена от остаточного НМПЭ и, далее через холодильники (Х-3/5), подключенные параллельно по ходу движения возвратного этилена, где возвратный этилен охлаждается до температуры 25-40°С оборотной водой (в летний период захоложенным конденсатом) подается в колонну (K-5) для окончательной очистки возвратного этилена от НМПЭ и подачи возвратного этилена на всас компрессора.
(1-2
(1-2
(1-2
(1-2
При этом газовая фаза после сепаратора С-2/3) сначала может подаваться на охлаждение в холодильники (3/4) и далее в сепаратор (С-2/5), а затем в холодильники (3/3) и сепаратор (С-2/4) или после сепаратора С-2/3) сразу двумя потоками в холодильники (3/3) и (3/4) и далее по ходу движения возвратного этилена в сепараторы (С-2/4) и (С-2/5) соответственно.
Выделившийся НМПЭ, из сепараторов (С-2/1, С-2/2, С-2/3, С-2/4, С-2/5) через запорную арматуру ежечасно отводится в сепаратор среднего давления (С-4).
(1-2)
(1-2)
(1-2)
В качестве охлаждающего агента, в первой по ходу возвратного этилена секции в холодильнике (X-3/1) применяется горячая вода, а в последующих секциях в холодильники (Х-3/2, X-3/3, X-3/4) подается оборотная вода.
(1-2)
В холодильники (X-3/5) в качестве охлаждающего агента подается оборотная вода, а в летний период, для снижения температуры возвратного этилена и во время пропаривания паром одного из холодильников от отложившегося на стенках холодильника НМПЭ, без остановки всего узла очистки и охлаждения, предусмотрена подача захоложенной воды.
(1-2)
(1-2)
Подключение двух последних секций параллельно, по ходу движения потока возвратного этилена, позволило выводить одну из секций из работы и ставить выведенную секцию на пропаривание паром от отложившегося на стенках холодильников НМПЭ, без остановки всего узла очистки и охлаждения. При выводе одной из параллельной секций на пропарку от НМПЭ, для поддержания температуры возвратного этилена, предусмотрена на это время подача захоложенной воды на холодильники (X-3/3) или (X-3/4).
(1)
(2)
Подключение холодильника X-3/5 параллельно холодильнику X-3/5 позволило отключать один из холодильников и ставить его на пропаривание паром от отложившегося на стенках холодильников НМПЭ без остановки всего узла очистки и охлаждения, подав предварительно на другой холодильник захоложенную воду.