61 单元
a.将反应循环系统当作一套系统来开车(吸收塔、管道、循环气体压缩机、反应器和换热器)。 b.保证循环气体压缩机密封做好了承受正压的准备。 c.连接氮气软管升压至390~490 kg/cm。
d.用肥皂水对系统中每个法兰进行泄漏检查。大法兰(大于14″)可以用胶带绑敷以协助泄漏试验。 e.纠正发现的泄漏。
f.试验后断开氮气软管,然后安装管塞或盲法兰,或者打开末端切断阀或放空和排污。 g.按类似方式对所有反应物进料管线进行泄漏试验。 这样反应系统可以按正常的开车程序开车。
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61 单元 附件1 促进剂和抑制剂操作策略
第1部分:范围介绍
用于环氧乙烷生产的METEOR? 催化剂和反应系统优化比传统催化剂的优化更复杂。这种催化剂的独特性在于它们使用两种不同的气相促进剂,而不是象其他大部分催化剂那样只用一种促进剂。另外,两种促进剂的效果互相作用,因此催化剂对促进剂变化的反应与传统的催化剂相比也有所不同。
最后,METEOR?催化剂比传统催化剂更容易形成氯化银。氯化银的形成可能引起催化剂完全不可逆地失活。可以提升短期性能的氯化物含量(Z*)可能会导致氯化银的形成以及不可接受的长期老化。如果没有一套系统的办法,在这些因素的综合作用达到最佳反应条件是十分困难的。
一般而言,本附件的目的是提供一种优化短期催化剂性能 (选择性)的手段,与此同时实现可接受的长期催化老化。为达到老化要求,并使催化剂在整个生命周期内的活性可以接受,可能必须放弃部分短期性能。长期老化的严重后果可以轻松的抵消任何短期利益。
随着催化剂的老化,两种促进剂的最佳浓度也在变化。各个批次的催化剂都有一定程度的差别,对一个批次是最佳并不见得对另一个批次有同样的效果。本附件提供一种比预定关系式获得更接近实际最佳条件的如何判断促进剂浓度的程序。
必须定期执行本附件以减少催化剂有效寿命过程中环氧乙烷催化剂活性和选择性的损失。优化频率由下文讨论的反应器温度上升决定。例外情况是工艺条件稳定性不够,无法执行优化程序。在这种情况下,一旦条件恢复稳定,应当立即执行。
注意,可以确信,过剩氨和过剩氯化物都会引起催化剂长期退化,短期内可能不十分明显。因此,本附件用来确定保证最佳选择性和可接受的催化剂活性的最低氨浓度和氯化物浓度。
第2部分:指南 A. 催化剂开车指南:
环氧乙烷/乙二醇专利转让联系人在开车前会提供一份建议的催化剂开车初始操作条件,包括促进剂含量。这些条件取决于化验室和/或中试装置对该批次催化剂的评价结果以及以前对催化剂性能的研究和理解。这些条件是催化剂最初几天操作的建议操作条件,直至催化剂进入甲烷致稳气状态、达到满负荷、反应器条件处于稳定状态。随着开车的深入,根据开车结果,环氧乙烷/乙二醇专利转让联系人可能会建议改变到这些条件。
B. 初始优化:
虽然开车指南代表的是最佳初始条件的最佳期望值,但是当催化剂处于稳定的商业运行条件时可能不会获得确切的最优催化剂性能。催化剂经过最初开车达到稳定状态后,应当进行初始优化。该优化应当在咨询陶氏化学公司环氧乙烷/乙二醇专利转让联系人的条件下进行。优化应包括促进剂变化,但是比下文说明的定期变化的范围更广。
C. 程序:
下列程序适用于开车和初步优化后的长期操作和优化。为最大限度地提高催化剂性能,除非装置停车或运行不稳定,应当每月执行本程序一次,或每次TST(上壳程温度)提高至少2℃时进行。
设计惯例
2.1. 一般情况下,氯化物进料量应当按计算的变量Z*而不是EC进料量进行测量和调整。该变量考虑了同时影响催化剂氯化的乙烷和乙烯的变化。尽管如此,氯化物、乙烷或乙烯的分析问题,或这些变量的迅速波动都可能导致 计算的Z*值出现错误或噪音。如果知道存在分析问题,或者浓度变化迅速,
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61 单元 控制氯化物进料量可能更有效。应当立即纠正已知的分析问题。用于Z*值控制的控制系统的设置应当保证如果氯化物分析仪出现故障,氯化物流量不会出现大幅度变化以补偿分析仪故障。设定值偏差报警应当用于此目的。
2.2. 获得两种促进剂浓度的精确测量值对获得最佳结果至关重要。对氯化物而言,需要对反应器进料物流进行实际分析。对氨而言,如果进料量测量值可靠,那么就可以根据测量的氨进料量和总反应器进料量计算反应器入口浓度。
2.2.1. 目前建议的氯化物测量方法是一种工艺GC方法。该方法可以测量最低浓度的VCL(Vinyl chloride)、EDC、EC。最好采用另一种MCL(Methallyl chloride)测量方法。这些组份的标准测量偏差最大为0.1ppm。
2.2.2. 反应器入口氨浓度可以从可靠的氨进料量与反应器总进料量计算。应当至少提供一种冗余测量。如果氨来自储罐,那么储罐液位和时间变化可以作为一种可接受的第二测量方法。尽管如此,这种方法仅能在不进行装填操作的稳定状态下进行。储罐液位应当至少以24小时为周期进行检查,并用液位验证流量表读数而不是用作瞬时读数。如果氨不是来自储罐,应当至少配备两台相互独立的流量表。
2.2.3.
此时,氨没有可靠的工艺分析仪读数。
2.3. 每套环氧乙烷反应装置都应当以文件形式制订促进剂优化的操作规定。 2.4. 装置操作人员应当接受促进剂优化的操作规定培训。 2.5. 操作规定应当每月由内部反应操作人员进行演练。 2.6. 操作规定至少应当包括下文2.6.1至2.6.5节规定的内容:
2.6.1. 确认在未来数天装置可以在稳定状态下操作(恒定产量、稳定和优化的CO2 脱除系统操作、恒定循环气体压力和流量、相对较恒定的氧气、乙烷和乙烯浓度)。如果知道操作条件不会处于稳定状态,应推迟优化操作,直至重新实现稳定状态。
2.6.2. 对用来测量选择性的分析仪和测量氯化物的分析仪进行标定。如果检查发现偏差超出标准,应重新标定分析仪。如果需要重新进行标定,应当让分析仪至少稳定24小时,并用新的标定获取基准线数据。保证在重新标定过程中对EC流量的控制。
2.6.3.
获得优化前24小时的基准线工艺数据。24小时内按每小时的平均数据点应当记录在表
单上。数据应当包括反应器累计产量,以百万磅环氧乙烷/立方英尺催化剂。计算上次促进剂优化以来累计产量、TST的变化。
2.6.4. 首先按下列方式调节氨: 2.6.4.1.
氨浓度的变化可以按下列方法估算:
?NH3 ppm≈0.2×?TST+4×?入口CO2% 式中: ?TST=上月和本月的TST变化(C) ?入口CO2%=上月和本月的CO2%变化 无论如何,氨浓度变化不得超过1ppm。
例如,假设TST升高2℃且 CO2 升高0.5%,那么新的氨目标浓度应增加0.2×2+0.4×0.5=0.4+0.2=0.6ppm。如果原来设定氨进料量目标为7 ppm,那么新的目标进料量为7.6ppm。
2.6.4.2. 调节氨进料量使其达到新的目标浓度,让系统稳定至少24小时。然后在系统再次达到稳定状态后收集24小时的数据。按下列方法评价变化结果:
2.6.4.2.1. 如果TST未下降,或选择性未上升,恢复原氨浓度。
2.6.4.2.2. 如果TST 在没有出现其他明显原因的条件下下降,且选择性亦未下降,氨浓度保持
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61 单元 在当前水平不变。
2.6.4.2.3. 如果选择性上升量大于0.2个百分点,咨询环氧乙烷乙二醇技术中心重复氨浓度调节。 2.6.5. 氯化物优化在氨优化完成后按下列方法进行: 2.6.5.1.
Z*值的变化可以按下列方法估算:
ΔZ* =0.2×ΔTST
例如,假设TST在一个月内升高了4℃,那么Z*的新目标值会上升0.2×4=0.8。如果原Z*值为14个单位,则新的目标值为14.8单位。
尽管如此,Z*值每次增加不得超过1个单位。 2.6.5.2.
调节EC 进料量以实现新的目标Z*值,让系统稳定至少24小时。然后,在系统再次
达到稳定状态后收集24小时的数据。按下列方法评价变化结果:
2.6.5.2.1. 如果TST在没有其他明显原因的条件下升高量大于等于1.0℃,恢复原Z* 值。 2.6.5.2.2. 如果选择性上升至少0.2个百分点,同时TST未变化或出现下降,保持Z*值不变。如果选择性上升量大于0.4%,同时TST下降超过0.5℃,提高EC进料量保证Z*值至少另外上升0.5个单位,并重复。如果该补充增加量导致选择性增加至少0.2%,而TST增加量不超过0.2℃ ,就在该点停止。未咨询环氧乙烷/乙二醇专利转让联系人之前不要进一步增加。
2.6.5.2.3. 如果选择性未发生变化,但是在没有其他明显原因的条件下TST的下降量却大于等于0.5℃,保持Z*值不变。
操作惯例
只要TST增加量自前一次调节以来达到至少+/-2℃ ,就应当进行执行优化操作。因为 Z值的步进量很小,无法将工艺干扰控制在经常进行优化所必须的最低水平。因为并不要求对重大工艺变化进行优化,所以最好提高优化频率。
进行优化时保持操作条件稳定至关重要。操作条件的变化可能导致数据解读困难。 Z值和氨浓度调节应当以8小时为单位缓慢进行。这样可保持反应系统处于稳定状态。
METEOR?催化剂的Z值操作区间大约为10~17。未咨询环氧乙烷/乙二醇专利转让联系人,不得进行此范围之外的调节。
如果TST下降量≤2℃,禁止修改Z*值降低产量。 Z值变化0.5之间至少等待48小时。
FB Z≈0.06~0.08×EDC进料量kg/h(经环氧乙烷/乙二醇研发部验证——每套装置的实际系数不同。) METEOR?催化剂的氨操作区间大约4~15 ppm。在此范围之外操作可能导致催化剂明显及永久性损坏。未咨询环氧乙烷/乙二醇专利转让联系人,不得在此范围之外调节。由于在稳定后对温度和效率的瞬时影响,在NH3浓度变化0.5ppm之间应当等待至少48小时。变化后必须至少稳定24小时让系统达到平衡。当系统达到稳定状态后,必须收集24小时的数据以判断变化效果。
作为一条通用规律,最好在最佳氨进料量的低端进行操作。据信这样可以最大限度的延长催化剂寿命。尽管如此,在催化剂寿命的末期,可能必须将氨浓度提高到最佳选择性规定浓度之上才能达到可接受的活性。
为防止催化剂氯化,最好在产生最高反应器选择性的最低Z*值下操作。最低Z值可导致反应器温度更低,这样可延长催化剂寿命。
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附件2 进料物流的正压隔离
操作惯例 强制性标准:
向大气中放空烃类或氧气时,必须有监控隔断阀或放空阀故障(泄漏或打开)的程序或设备。 下列情况下必须制订程序和/或准则:
- 对DV&V站任何部分故障作出响应,并采取相应措施。 - 对DV&V站进行维护和试验。
对氨隔断阀,任何指定了关闭时间以防止管线出现水锤现象的自动阀门必须定期进行例行检查,制定可记录的维护程序保证关闭时间。
附件3 氧气进料系统隔离
操作纪律 操作程序和惯例
1. 启动进入气体回路的氧气之前,TPB(三重截断)系统上从第一EBV(紧急切断阀)起的所有氧气管道系统都应当用氮气吹扫清除其中的氧气,然后用氮气加压。
2. 从第一EBV至循环气体回路的系统必须进行吹扫。
3. 必须制订防止进料系统所有各点氧气压力迅速上升的程序(绝热压缩是一种火源)。建立氮气密封时升压速度必须缓慢,防止出现氧气绝热压缩的可能性。这取决于限流孔板的尺寸。
4. 必须制订程序或采取替代方法保证氧气隔离系统工作正常,且任何TBP均无过度泄漏发生。最佳方案是本流程自动运行,并将其作为开车顺序的一部分。如果吹扫、阀门泄漏或正确的阀门动作无法完成,必须放弃开车程序。
5. 必须制订程序确定在高压氮气由于上游用户(界区内或界区外)而发生污染异常情况时必须采取的措施。异常情况包括但不限于上游用户污染了氮气供应而使用高压氮气供应中断。
6. 绝对不允许为了维修需要而将安全仪表(或ESD)系统切除或跳开。
7. 应当以文件形式制订氧气混合器的检验计划,其中包括检验频率和检验标准。 8. 氧气混合器在检验、维护或改造后必须对氧气场合进行清洁。
9. 所有氧气场合的设备必须按G4S-0230-01的规定,管道和阀门按G4S-7205-01的规定进行清洁。也可用按CGA G-4.1的规定进行。如果系统内部所有的有机物、无机物和颗粒物质都已清除,即可认为该系统已经完成了氧气场合的清洁。清除各种污染物,如油脂、机油、螺纹润滑剂、污物、水、锉屑、垢、焊渣、油漆或其他异物至关重要。设备投用前必须由有资格的检验人员进行检验。
10. 应当对阴极保护系统进行年度操作水平检查。应当获得和记录所有电势、电流和电压等读数。故障应当按需要进行消除。
11. 氧气紧急切断阀的测试必须包括但不限于:阀门关闭速度、阀门泄漏量、阀门的正确安装(密封方向正确)、导电通道、阀门清洁度等。
12. 列举所需的适用信息。 ? ?
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必须提供检测隔离或放空阀故障(泄漏或打开)的培训或设备。
所有人员必须按装置特定的要求接受与氧气系统相关的紧急程序初始培训和定期培训。
13.必须制订防止自动控制系统出现故障时的操作程序。