茂名20万吨年气相法聚丙烯装置典型设备介绍(2014.11)

茂名20万吨/年气相法聚丙烯装置典型设备介绍2014年11月周建文1主要设备介绍20万吨/年气相法聚丙烯装置主要的设备有：反应器R201/R251、反应器循环压缩机C201/C251、沉降器压缩机C241、循环尾气压缩机C301、急冷液泵G201/G251、进料丙烯高速泵G651A/B、主催化剂泵G101A/B、三乙基铝泵G102A/B、改性剂泵G103A/B、温水泵G203/G253、丙烯回收单元PK351、挤压机PK401等。21、反应器

20万吨/年聚丙烯装置第一、二反应器R201/R251为卧式搅拌容器，在该反应器中丙烯进行连续的气相聚合，由比利时固科（COEK）公司制造。

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反应器全长15965mm，搅拌轴长为15638.45mm，筒体内径为2743mm。搅拌轴的转速均为15.56rpm，轴的驱动侧密封采用机械密封，浮动端采用唇封+迷宫密封。4反应器驱动系统5反应器驱动系统图6驱动端机械密封7机械密封剖面图88浮动端9浮动端剖面图

10浮动端吹扫管线

11唇封12迷宫密封13R201搅拌器---T型

碳钢，450KW，15.56rpm，恒速搅拌器，平叶片型。

14R251搅拌器---门型轴材料：电解抛光316L不锈钢涂层的碳钢门材料：电解抛光的316L不锈钢功率：450KW，15.56rpm，恒定速度驱动

15R251检修图（打开封头后塑化料）16反应器的喷嘴类型图17催化剂喷嘴18催化剂喷嘴19催化剂喷嘴20反应器底部喷嘴21反应器底部喷嘴22急冷液喷头23故障案例燕化三聚发生过R201/R251搅拌器浮动端支撑半轴断裂事故：1）R-251搅拌器浮动端支撑半轴断裂2008年7月R-251搅拌器支撑半轴浮动端近根部处完全断裂，自投用至发生断裂时已使用10年，而设备设计使用寿命为5年。经故障诊断分析后认为发生断裂的原因是疲劳失效。对该支撑半轴进行更换处理。24▼断轴后的主轴照片▼断轴后轴承座照片▼未断前的主轴照片25反应器搅拌轴组成

反应器搅拌轴由三部分组成，驱动端和浮动端各有一支撑半轴（与轴承接触的部位），中间为空心轴，三部分靠螺栓连接。262）R-201搅拌器浮动端支撑半轴断裂在2009年R-201搅拌器浮动端支撑半轴发生断裂，原因与2008年R-251支撑半轴断裂事故类似。对该支撑半轴进行更换处理。273）反应器搅拌器桨叶弯曲

反应器内粉料结块，搅拌器桨叶在与这些大块粉料的碰撞过程中逐渐发生弯曲，影响到设备的使用寿命和产品质量。通过检修对反应器内的大块料进行清理，同时将搅拌轴抽出送到机械厂进行加热矫直。284）催化剂喷嘴/急冷液喷嘴堵催化剂喷嘴和急冷液喷嘴等在正常生产过程中存在被粉料堵塞的可能，燕化利用检修的机会对喷嘴进行清理，遇到无法清理的情况则对喷嘴进行更换处理。292、压缩机Ⅰ）反应器循环气压缩机C-201A/B，C-251A/B为单级立式离心压缩机，由美国胜达因（Sundyne）公司制造，用来把第一、二反应器顶部来的气体压送至R-201/R-251的底部。30压缩机结构图（LMC-343型）

31机械密封图（共3道机封）

齿轮箱采用串联机械密封，用N2作为缓冲气，丙烯作为冲洗气。

32密封冲洗说明

第一级（主密封）密封承担全部或大部分负荷，而另外一级作为备用密封不承受或承受小部分压力降，通过主密封泄漏出的工艺气体被排向火炬。剩余极少量的未被燃烧的工艺气通过二级密封漏出，引入安全地带排放。当主密封失效时，第二级密封可以起到辅助安全密封的作用，可保证工艺介质不大量向大气泄漏。33干气密封简介

干气密封是一种气膜润滑的流体动、静压结合型非接触式机械密封。和其他机械密封相比，其主要区别是在旋转环或静止环端面上(或者同时在这两个端面上)刻有浅槽，当密封运转时，在密封端面形成气膜，使之脱离接触，因而端面几乎无磨损。其可靠性高，使用寿命长，密封气泄漏量小，功耗极低，工艺回路无油污染，工艺气也不污染润滑油系统。34故障案例燕化三聚G251B机封泄漏2013.7.16G251第一道机封泄漏，关第一道密封排放阀，压力升高明显，达到2.0MPa左右，判断为机封失效。于时检修解体机封，更换所有机封（三道），重新回装试车，关第一道密封排放阀，压力无明显升高，便正常投用。35检修图36检修图（叶轮）37检修图38检修图39Ⅱ往复活塞式压缩机本装置共有往复活塞式压缩机2台，其中C-241/C-301瑞士布卡哈德（Burckhardt）公司成套供货，C-241为一级三缸立式迷宫活塞式压缩机，C-301为三级四缸立式迷宫活塞式压缩机。40沉降器压缩机C241

C-241是三个活塞一级压缩，共作用是把从装置中沉降器（S-241A/B）分离出来的未反应单体，经过沉降器压缩机C-241的一级压缩，送到第一反应器R-201顶部冷凝器E-206入口，循环回到第一反应器R-201。41C-241技术参数型号：3K160-1B功率：485KW流量：5137.9m3/h转速：585rpm6个入口阀，6个出口阀负荷分为0、50﹪、67﹪、83﹪、100﹪。42气缸43工作原理当电动机驱动时，通过联轴节带动曲轴旋转（曲轴上装有飞轮，以增加曲轴的惯性），再通过连杆、十字头和活塞杆把曲轴的旋转运动变为活塞的往复运动。当活塞在气缸内多作一次往复运动时，气腔容积由小到大，由大到小的变化，完成膨胀—吸气—压缩—排气的工作循环，把气体从低压区送到高压区。当活塞作连续往复运动时，压缩机重复上述工作循环，不断排出压缩气体。44进气阀结构图45进气阀46进口气阀带卸荷装置

工作原理：通气，压力销松开，气阀自由动作，正常工作；断气，压力销压紧气阀，气阀常开，不做功。

47排气阀结构图48中间体吹扫丙烯的作用：

吹扫气是平衡气缸泄漏气，收集后返回一段入口。49活塞杆填料50刮油环、导向轴承51循环尾气压缩机C-301是三段四缸立式迷宫活塞压缩机。5252C-301技术参数型号：4D250B-3R-1功率：940KW流量：3684m3/h转速：495rpm14个入口阀，14个出口阀负荷分为0、50﹪、75﹪、100﹪。53C301结构图54Ⅲ螺杆式压缩机

螺杆式压缩机C-302A/B、C501B/C为单级螺杆式压缩机（C501A为罗茨风机）。由主电机、联轴节、壳体、螺杆、齿轮箱、入口空气过滤器、止回阀、轴向补偿管、安全泄放阀、润滑油系统隔音罩、消音器等组成，润滑油系统由油泵、油冷却器、油槽组成。55二级螺杆式压缩机本装置PK351丙烯回收单元(PropyleneRecoveryUnit)为膜分离单元，其压缩机C351为二级螺杆压缩机，整个PRU系统由美国MTR公司供货。56C351结构原理

螺杆压缩机是通过阴阳螺杆在“∞”子形缸体内互相啮合，由轴端的同步齿轮带动回转。阴阳转子间有微小间隙，互相不接触。吸入口吸进的气体被封闭在阴阳螺杆的啮齿之间，随着转子的旋转壳程逐渐减小使压力上升，阴阳转子和缸体之间的空间排气口连通，气体从排气口送出。57C351主要技术参数功率：435KW；流量：1970m3/h；转速：950rpm入口压力：13.1KPa；出口压力：2.422MPa。C351是两级螺杆压缩机(4根螺杆）58膜59PK351流程示意图60工艺流程说明膜工艺单元由两级膜组成。膜单元将物流分离成富含高压氮气的产品流和富含烃类的低压渗透物流。回收氮气的压力被降低到要求的排放压力0.74MPag。一级膜的渗透物流以接近大气压的压力循环到压缩机吸入口。二级膜对含有其他不凝气（主要为氢气、甲烷、乙烷和乙烯）的氮气进一步净化。613、罗茨风机本装置风送系统有多台罗茨式鼓风机，位号为C-403A/B、C-501A、C-502。62设备结构图

主要由机壳、轴、传动齿轮、同步齿轮以及一对“∞”字形转子组成，它的两个转子分别由主动轴和从动轴支承在两端的滚动轴承和止推轴承上。63工作原理罗茨风机是一种容积式鼓风机。通过一对转子的“啮合”（转子之间有间隙，又不相互接触）使进气口隔开，转子由一对同步齿轮传动，做反方向运动，将吸入的气体无内压缩的从吸气口推至排气口。气体到达排气口的瞬间，因排气侧高压气体的回流而被加压，从而完成气体输送。644、泵类Ⅰ离心泵本装置具有离心泵有多台，如急冷液泵G-201A/B、G-251A/B；水泵G-203、G-253、G-407A/B、G-652、G-911A/B、G-932A/B、G-933A/B。65急冷液泵G201/G25166G201/G251结构图67机械密封图串联式机械密封:68G201/G251密封油系统流程图机械密封冲洗方案：32+54(+61)69常用的密封冲洗方案1）PLAN11：出口经孔板到密封腔▼2）PLAN13：密封腔经孔板到入口▼70常用的密封冲洗方案3）PLAN21：出口经孔板和冷却器到密封腔▼4）PLAN32：外部冲洗液到密封腔▼71常用的密封冲洗方案5）PLAN52：常压容器到密封腔循环▼6）PLAN53：带压容器到密封腔循环▼72★其中又分为PLAN53a、b、c三种冲洗方案

7374757）PLAN54：带压冲洗系统到密封腔循环▼76常用的密封冲洗方案8）PLAN61：用户备选密封▼（G201/G251）77常用干气密封方案9）PLAN7278温水泵G203/G25379G203/G253主要技术参数卧式、单级、双吸、中开式离心泵机械密封；冲洗方案21额定流量：G203：1300m3/h；G253：692m3/h。80废水池泵G9101A/B、G9102A/B1、G9101A/B用于正常废水池排外抽水，流量30m3/h。2、G9102A/B用于下大雨时外排水，流量250m3/h。单级单吸卧式离心泵，型式为强自吸泵。不需要灌泵，泵启动后吸真空装置开始工作，20秒时水泵正常上水。叶轮为半开式。填料密封。81强自吸泵结构图82故障案例1、燕化三聚急冷液泵曾出现机械密封频繁泄漏的情况：2005年以前急冷液泵采用双端面机械密封，使用密封油对机封进行冲洗，在使用过程中机封经常发生泄漏，检修频率高。机组振动大，密封注入管线的稳压阀容易被振松，致使封油注入压力不稳定，丙烯反窜泄漏到密封油罐，导致停车检修。2005年将急冷液泵密封系统改为串联式干气密封后(API682Plan72方案)，干气密封运行稳定，故障率低。83干气密封结构示意图

干气密封与接触式机械密封串联使用，机械密封为主密封，干气密封为次密封。84密封原理主密封为机械密封，能完全承受介质压力，单独可起到密封的作用，附密封为干气密封，是一种非接触密封。介质通过主密封微量泄漏到干气密封形成的密封腔，经过收集，被加压的氮气带往到火炬燃烧，介质一点不往环境排放；另氮气可以在干气密封形成的密封腔里加压（0.5Mpa,远低于密封腔介质压力），提高主密封的背压，增大介质在主密封面的液膜面积，减少介质汽化，从而提高主密封使用寿命85干气密封控制系统示意图86Ⅱ高速泵本装置高速泵有G-651A/B，是精制单元丙烯送料泵。由北京航天石化技术装备工程公司（北京航天11所）制造。87G651结构图

G651是单级立式高速离心泵，主要由泵壳、齿轮增速箱（包括高低速齿轮轴和轴承等）、泵端结构（包括叶轮、诱导轮等）和密封体组成。88操作注意事项高速泵启动前微开出口阀：

启泵前关闭离心泵出口阀的目的是降低电机的电流，保护电机不过载。对高速泵而言，启动前微开出口阀门，可以降低动能对泵内部件的冲击，防止启动时的出口压力过高。尤其是现在的高速泵，转速在一万转/分钟左右，出厂时明确要求在启泵前要微开出口阀门。因此，在电机功率足够大的前提下，启泵前微开出口阀门，有利于泵的长周期运行。89Ⅲ齿轮泵

本装置共有齿轮泵G106、G409、G410等。90Ⅳ隔膜泵本装置共有四台隔膜泵G102A/B、G103A/B，均采用双隔膜型式，用于输送烷基铝和改性剂，它的特点流量小，且可调节计量。G102▼G103▼91工作原理隔膜泵是容积泵中较特殊的一个型式，它是靠隔膜片来回鼓动而吸入和排出液体的。它由传动部分和隔膜缸头两大部分组成。传动部分是带动隔膜片来回鼓动的驱动机构，其原理如图所示。92隔膜泵结构图93Ⅴ螺杆泵螺杆泵有单螺杆泵、双螺杆泵和三螺杆泵。本装置G-101A/B为单螺杆泵，用来输送淤浆催化剂。

94结构原理螺杆泵是容积式转子泵的一种，它是利用泵壳内一根或数根螺杆互相啮合使室内容积变化来输送液体，螺杆泵的效率高，流量均匀，转速平稳。螺杆泵G-101A/B为单螺杆泵，由电机、齿轮箱、联轴节、机械密封及密封润滑油系统、螺杆、泵体等几部分组成。95双螺杆泵

本装置主减速器润滑油泵M-410-G1A/B是双螺杆泵。通过转向相反的两根单头螺纹的螺杆来挤压输送介质的。一根是主动的，令一根是从动的，它通过齿轮联轴器驱动。螺杆用泵壳密封，相互啮合时仅有微小的齿面间隙。由于转速不变，螺杆输送腔内的液体限定在螺纹槽内均匀的延轴向向前移动，提供的是一种均匀的体积流量。965、旋转阀

本装置有旋转阀Q301、Q304、Q311、Q412、Q403、Q409、Q410A/B/C/D、Q511A/B/C/D/E/F、Q510A/B、Q509、Q516等。旋转阀的作用有两个：（1）均匀卸料；（2）防止物料返窜。其中Q301/Q304特点：变频调速，壳体带切刀，可正反转。97燕化Q301转子带切刀98燕化三聚Q304转子前增加格栅网996、挤压造粒机组

20万吨/年PP挤压造粒机组PK401为单支撑同向双螺杆挤压造粒机组，规格型号为SJSHL-Z320x24B，带熔体齿轮泵。由大连橡胶塑料机械股份有限公司制造。100挤压机型号说明101挤压机主要参数本机组结构型式:单支撑同向双螺杆挤出机，带熔体齿轮泵规格型号：SJSHL-Z320x24B主电机功率：8000KW螺杆直径：Ø320螺杆长径比：24输入轴转速：1485rpm输出轴转速：224rpm/185rpm（双速）输出轴最大扭矩：2×200000N.m机组保证生产能力：33t/h*机组长周期运行最低产量不能低于19.5t/h102挤压造粒系统机组主要构成混炼挤压造粒机组包括：驱动系统、混炼挤压系统、挤出造粒系统、粒子处理系统、辅助系统和控制系统。103主减速器主减速器采用强制润滑。配置一开一备润滑油泵。输入电机功率：8000kW输入转速：1485r/min输出转速：224/185r/min输出轴中心距：261输出扭矩：2x170000N.m设计最大扭矩：2x200000N.m轴承寿命：径向轴承≥40000h止推轴承≥100000h润滑方式：强制润滑润滑油泵：螺杆泵润滑油泵电机功率：55kWx2油泵排量：1100L/min冷却器换热能力：350kW冷却器形式：管式滤油器形式：双联筒式滤油精度：25μm104104主减速器传动结构示意图105扭矩限制离合器又叫气动摩擦离合器作用：①主电机与主减速器连接；②保护电机（在过载扭矩下及时打滑联锁停车）最大传递扭矩：97500N.m需要的最大仪表风压：0.6MPa报警转速差：4r/2min制造商：德国DESCH106盘车装置盘车装置主要由盘车电机、鼓形齿联轴器、减速器、手动复位离合器、底座等组成。当开车时，不直接启动主电机，首先启动盘车装置。螺杆在盘车装置的驱动下低速运转，物料在螺杆低速运转下进入机筒，将螺杆浮起，对螺杆起到保护作用，当主电机启动时，手动复位离合器会自动脱开，盘车装置停止。107107主减速器与螺杆连接减速器输出轴与双螺杆的连接是花键套连接。108螺杆

（包括螺杆芯轴和螺杆元件）结构形式：同向旋转积木组合式双螺杆螺杆直径：Ø320mm长径比L/D：24螺杆全长：8550mm螺杆中心距：261mm螺杆转速：224rpm/185rpm（双速）与主减速器连接方式：花键套联接螺杆尾部密封（粉料密封）形式：HALF形式的机械密封，同时通有氮气。109螺杆根据各段功能的不同，螺杆大体可以分为三段：加料段（固体输送段）、混炼段（熔融段、压缩段）和出料段（均化段、计量段）。加料段的螺齿及螺槽形状一般为等深不等距近似圆柱形断面结构，主要作用是有利于粉料加入，并部分熔融；混炼段一般为椭圆形啮合盘，主要作用是强制物料剪切变形、混合、熔融；出料段一般为等深、等距形断面结构，主要作用是使物料压实，向模头输送。110螺杆111输送段混炼段均化计量段111螺杆为组合积木式结构112机筒筒体共9段：进料段筒体：数量：1段筒体冷却方法：水冷却混炼及出