冷凝技术在聚乙烯装置改造中应用述评 早在80年代，美国联碳公司（UCC）就发现了“带有液体的循环
早在80年代，美国联碳公司（UCC）就发现了“带有液体的循环气体进入气相流化床反应器后，仍然可以稳定地控制聚合反应，并且能提高产能”这一现象。UCC最先在其UNIPOL工艺上开发和应用了这一技术，并且实现了工业化，该项技术便为冷凝技术（Condensing Mode Technology）。 冷凝技术的基本原理是在反应器中加入易挥发的冷凝剂，并随循
冷凝技术的基本原理是在反应器中加入易挥发的冷凝剂，并随循环气循环，利用冷却器使反应器入口气体温度低于露点温度，部分循环气体冷凝成液体，冷凝液体在循环气体的夹带下进入反应器入口。在反应器分布板下，经过特殊的入口导流环，使液体以一定的角度均匀喷射到分布板上。气体混合物经分布板进入反应器。在反应器中呈雾状的液体迅速气化，靠其气化相变潜热将反应热迅速移走，从而降低反应器的温度，避免树脂熔化。利用循环气体的温升（显热）和循环气中冷凝液的气化（潜热）共同带出反应热，从而提高反应器的时空收率（STY）。反应器时空收率的大小在某种程度上取决于循环气体中的冷凝剂的含量。 采用冷凝技术给气相流化床工艺带来的显著优点是明显提高流化
采用冷凝技术给气相流化床工艺带来的显著优点是明显提高流化床反应的STY，即提高了反应器的生产能力；增强了气相法工艺对各种催化剂的适应能力和对各种类型共聚单体的适应能力；增强安全生产的稳定性，降低气相流化床的静电效应；增加了聚合物产品的类型。 冷凝技术具有操作简单、能极大稳定反应器的操作等特点，为装
冷凝技术具有操作简单、能极大稳定反应器的操作等特点，为装置长周期运行创造了条件。该工艺同原装置结合性好，对设备、管线不做大的改动即能满足扩产的需要，同时不产生额外的“三废”。由于冷凝技术具有投资少、见效快、工艺简单等优点，目前已成为国外气相法聚乙烯装置扩能改造的首选。 目前国内在工业化装置成功地开发并应用此项技术，采用此项技
目前国内在工业化装置成功地开发并应用此项技术，采用此项技术的装置运行状况良好，操作安全、稳定，各项技术及经济指标优良，已接近国外同类装置。 一、聚乙烯装置现状
一、聚乙烯装置现状 乙烯厂现有的聚乙烯装置及其辅助设施是吉化集团“30万t/a
乙烯厂现有的聚乙烯装置及其辅助设施是吉化集团“30万t/a乙烯工程”的重要配套装置之一，采用美国联合碳化物及塑料公司（UCC&P）的UNIPOL低压气相法聚乙烯工艺，即可生产LLDPE，也可生产HDPE，设计能力为年生产聚乙烯基础树脂10万t，年操作时间为7200h。 由于装置的规模较小，成本偏高，直接影响了经济效益。因此，
由于装置的规模较小，成本偏高，直接影响了经济效益。因此，决定采用冷凝技术，并充分依托老厂公用工程潜力来进行技术改造，降低生产成本，提高市场竞争力。 二、冷凝技术应用情况
二、冷凝技术应用情况 １．确定聚乙烯装置改造规模
１．确定聚乙烯装置改造规模 若单纯考虑反应器本身，采用冷凝技术改造后，其生产能力可以
若单纯考虑反应器本身，采用冷凝技术改造后，其生产能力可以达到22.5万t/a，但受挤出造粒系统的制约，若要维持这样的生产能力必将增加大量的投资。考虑到投资的合理性，本着以下原则即反应器本身不作大的改动；在挤出造粒系统发挥最大生产能力的条件下，多余产品以粉料形式产出。为此，在改造工程中，我们确定改造后的生产能力为15万t/a（其中粉料3.4万t/a），年操作时数维持不变。 ２．冷凝剂选择和比较
２．冷凝剂选择和比较 冷凝剂加入的目的在于提高循环反应气体的露点，使其在适当的
冷凝剂加入的目的在于提高循环反应气体的露点，使其在适当的温度下易于液化，以提高聚乙烯装置生产能力。因此，要合理选择冷凝剂，既要节省投资，又能保证稳定生产。 根据专利商资料，可供选择的冷凝剂有戊烷油和正己烷，戊烷油
根据专利商资料，可供选择的冷凝剂有戊烷油和正己烷，戊烷油比正己烷在性能方面更优越，因此，本次改造选择戊烷油作为冷凝剂。 ３．改造内容和工艺说明
３．改造内容和工艺说明 ①新增冷凝剂精制系统
①新增冷凝剂精制系统 其工艺流程如下：自界区管线来的戊烷油经计量后进入油贮罐，
其工艺流程如下：自界区管线来的戊烷油经计量后进入油贮罐，戊烷油经加热器加热高于5℃后进入干燥器，戊烷油中含有的水、醇、硫等其他杂质由4Ａ分子筛干燥除去，后经输送泵注入脱气塔，戊烷油经再沸器加热至65～75℃沸腾，气相戊烷油、轻烃及杂质（O2、H2O等）经冷凝器冷凝，轻烃及杂质去火炬，戊烷油回流到缓冲罐。脱气后的戊烷油经后冷却器冷却后，由戊烷油变频调速计量泵注入反应进料系统，随回收凝液一同注入聚合反应系统离心式压缩机出口循环气管线中。 ②聚合反应系统
②聚合反应系统 聚合反应在流化床反应器中进行，反应压力设定为2.2MPa，温
聚合反应在流化床反应器中进行，反应压力设定为2.2MPa，温度87～108℃。反应物单程转换率约为3%～4%，停留时间1.5～2h，催化剂、三乙基铝、乙烯、共聚单体、氢气、氮气、戊烷油连续加入反应器。粉料产品通过排料系统（PDS）间歇排出。从反应器出来的气相反应物通过一台离心式压缩机和水冷却器又回到反应器。循环气体经水冷却器冷却后，部分循环气冷凝成液体，经反应器入口导流环均匀分布后，由气体夹带进入反应器。反应热靠循环气的温升（显热）和冷凝液的气化（潜热）移走。 反应器系统改造内容有：乙烯注入点由现有位置改为离心式压缩
反应器系统改造内容有：乙烯注入点由现有位置改为离心式压缩机入口前循环管线直管段处；共聚单体单独注入反应器；增加回收凝液和戊烷油的注入点；增加反应器高料位检测器LT-4001-48；在线色谱改造，增加异戊烷、环戊烷组分测量色谱柱；改造反应器入口导流器；增大水冷却器换热面积；增加露点计算程序、DCS组态及通讯；PDS系统逻辑适当修改；反应器温度控制修改。 ③树脂脱气系统
③树脂脱气系统 缩短聚乙烯树脂在净化仓的停留时间，可满足改造的要求。由于
缩短聚乙烯树脂在净化仓的停留时间，可满足改造的要求。由于聚乙烯在脱气仓内的停留时间缩短不利于脱气，需要对该系统的操作方法、监测手段做一些补充和修改。更换部分工艺管线。 ④尾气回收系统
④尾气回收系统 采用冷凝技术后，尾气中重组分增多，尾气回收系统的负荷增加，
采用冷凝技术后，尾气中重组分增多，尾气回收系统的负荷增加，现有的换热器、凝液泵不能满足扩能50%的生产需求，因此，新增尾气入口过滤器与现有尾气入口过滤器并联以增加流通量。新增中间换热器以减轻冰机负荷，同时更换高压冷凝器。 由于凝液量增加较多，现有的凝液泵不能满足要求，需要整体更
由于凝液量增加较多，现有的凝液泵不能满足要求，需要整体更换两台流量大的高压凝液泵。 ⑤造粒系统
⑤造粒系统 造粒系统原设计能力为11.6万t/a（16.1t/h）。本次改造现有
造粒系统原设计能力为11.6万t/a（16.1t/h）。本次改造现有添加剂系统、造粒系统不变。为此从粉料净化仓后增加一条去粉料包装的输送线。将改造后多余产品以粉料形式送至新增粉料包装系统，完成粉料包装。 ４．主要设备
４．主要设备 本改造工程新增设备37台，其中更换原设备3台，利旧1台，
本改造工程新增设备37台，其中更换原设备3台，利旧1台，另外新增一条粉料包装线，同时反应器作内部改动。 由于该装置内物料几乎没有腐蚀性，所以非标设备除粉料输送、
由于该装置内物料几乎没有腐蚀性，所以非标设备除粉料输送、贮存及包装系统外，其他设备材质主要为碳钢，并可在国内设计制造。 三、改造结果
三、改造结果 改造后操作时间不变，生产能力达到15万t/a，单位产品综合
改造后操作时间不变，生产能力达到15万t/a，单位产品综合能耗降低1338MJ/t。 采用冷凝技术对现有装置的改造实现了技术进步，提高了装置的
采用冷凝技术对现有装置的改造实现了技术进步，提高了装置的生产水平，装置生产能力超过设计值，且运行平稳，产品质量稳定。改造充分挖掘了现有装置潜力，具有投资少、工期短、公用工程增量少、扩建占地面积和“三废”排放量小等特点。经过改造后，节能20%以上，达到了节能降耗的目的。依据装置投产以来的生产情况，本次技术改造实施后1年内创造的效益可达到4000万元，投产1年内即可收回全部投资，经济效益显著。