聚乙烯裝置脫氣倉(cāng)壓力的優(yōu)化

劉衛(wèi)東，白 鴻

（1. 沈陽(yáng)石蠟化工有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110141； 2. 沈陽(yáng)金碧蘭化工有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

主流氣相法聚乙烯生產(chǎn)工藝中用脫氣倉(cāng)來(lái)脫除樹(shù)脂中夾帶的烴類(lèi)物質(zhì)。在這類(lèi)工藝中，離開(kāi)反應(yīng)器的樹(shù)脂粉末通常會(huì)溶解各種烴類(lèi)。盡管有些烴在反應(yīng)器排放減壓時(shí)被閃蒸出去，但仍然有一些殘留在樹(shù)脂中，因此必須用氮?dú)饷摎?，保證在樹(shù)脂中殘留的烴的濃度要足夠低，達(dá)到安全范圍以?xún)?nèi)，防止它們進(jìn)入下游的儲(chǔ)存和處理設(shè)備。個(gè)別生產(chǎn)商曾經(jīng)由于烴殘留發(fā)生過(guò)爆炸事故。

1 問(wèn)題的分析

1.1 理論分析

根據(jù)亨利定律：烴的溶解性與壓力的關(guān)系

式中: H —亨利定律常數(shù);

Py—烴分壓;

x —溶解在樹(shù)脂中烴類(lèi)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

降低烴類(lèi)殘留的方向主要是降低烴分壓，在反應(yīng)器中烴類(lèi)組成基本不變的情況下，降低脫氣倉(cāng)壓力是直接降低烴類(lèi)分壓的辦法。降低脫氣倉(cāng)壓力將能使脫氣效果更佳，進(jìn)一步可以降低脫氣倉(cāng)中的氮?dú)馐褂昧?，?jié)約能源。

1.2 流程分析

脫氣倉(cāng)與排放氣回收壓縮機(jī)相連，中間有兩個(gè)過(guò)濾器5010和5223，存在過(guò)濾器壓降，因此：

即：

結(jié)論：降低脫氣倉(cāng)壓力主要方法是降低以下 3個(gè)指標(biāo)：排放氣壓縮機(jī)入口壓力、5010壓降、5223壓降。

2 優(yōu)化實(shí)施

2.1 降低壓縮機(jī)入口壓力PICA5206-1

壓縮機(jī)入口壓力由回流控制，壓力低時(shí)回流閥打開(kāi)（單回路控制）。

限制條件：入口壓力低，聯(lián)鎖停壓縮機(jī)。我們通過(guò)與壓縮機(jī)廠(chǎng)家的探討研究，覺(jué)得可以降低聯(lián)鎖壓力值，低壓運(yùn)行時(shí)主要觀(guān)察壓縮機(jī)缸體溫度和一段出口溫度，防止過(guò)熱。目前壓縮機(jī)一段出口溫度135 ℃左右，高報(bào)值為150 ℃，聯(lián)鎖停車(chē)值為160℃，還有較大余量。壓縮機(jī)初始設(shè)定的入口壓力低連鎖值由5 kPa降至3 kPa，最后降為為0 kPa。放寬了限制條件。

2.1.1 減小入口壓力波動(dòng)

原來(lái)波動(dòng)狀態(tài)如圖1。

圖1 壓縮機(jī)入口壓力時(shí)間序列圖Fig.1 Compressor inlet pressure time series graph before optimize

如圖1所示，由于過(guò)調(diào)嚴(yán)重最低點(diǎn)低于設(shè)定值6 kPa約2 kPa，容易達(dá)到連鎖停車(chē)值。

需要通過(guò)控制回路整定，減小壓縮機(jī)入口壓力波動(dòng)，尤其是要消除過(guò)調(diào)。

2.1.2 控制回路整定和設(shè)定值調(diào)整

控制回路整定后，過(guò)調(diào)消除了。在此基礎(chǔ)上又調(diào)整了設(shè)定值，如圖2。

圖2 壓縮機(jī)入口壓力時(shí)間序列圖優(yōu)化前后對(duì)比Fig.2 Compressor inlet pressure time series graph compared before and after optimization

虛線(xiàn)是我們把設(shè)定值由6 kPa降至4 kPa，如圖所示最低值基本等于設(shè)定值，壓縮機(jī)低壓連鎖停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)減小。

2.1.3 脫氣倉(cāng)壓力變化

通過(guò)降低壓縮機(jī)入口壓力的降低，脫氣倉(cāng)平均壓力由10.7 kPa降低至8.5 kPa,如圖3。

2.2 過(guò)濾器壓差降低

過(guò)濾器主要是過(guò)濾細(xì)粉。

（1）細(xì)粉量越多，濾袋堵得越快，控制細(xì)粉量是一個(gè)較大課題，主要是調(diào)整催化劑配方，這里不做研究，可以另行優(yōu)化；

（2）再有就是采用質(zhì)量好的濾袋：結(jié)實(shí)不破損，用的時(shí)間長(zhǎng)；

（3）不容易堵塞的（即過(guò)慮細(xì)粉，經(jīng)吹掃又容易脫落的袋子）；

圖3 脫氣倉(cāng)平均壓力壓力時(shí)間序列圖優(yōu)化前后對(duì)比Fig.3 Purge bin average pressure time series graph compared before and after optimization

以前為了降成本，采用國(guó)產(chǎn)袋子，1-2個(gè)月就堵了，造成壓差增大。目前選用材料進(jìn)口、國(guó)內(nèi)加工的袋子， 2013年3月24日停車(chē)更換了這種新型號(hào)袋子。4月26日開(kāi)車(chē)后脫氣倉(cāng)壓力進(jìn)一步降至7.4 kPa如圖4。

圖4 脫氣倉(cāng)平均壓力壓力時(shí)間序列圖優(yōu)化前后對(duì)比Fig.4 Purge bin average pressure time series graph compared before and after optimization

圖5 壓縮機(jī)入口壓力—壓縮機(jī)出口溫度時(shí)間序列圖優(yōu)化前后對(duì)比Fig.5 Compressor inlet pressure- compressor outlet temperature time series graph compared before and after optimization

2.3 壓縮機(jī)適應(yīng)性驗(yàn)證

壓縮機(jī)入口壓力降低，出口壓力不變，壓縮比增加，我們擔(dān)心壓縮機(jī)出口溫度會(huì)升高，為此我們進(jìn)行了驗(yàn)證，見(jiàn)圖5。下部曲線(xiàn)是壓縮機(jī)入口壓力，上部曲線(xiàn)是一段出口溫度，隨入口壓力降低2 kPa，溫度約提高1~2 ℃度，變化不大，在140 ℃左右，距離報(bào)警值150 ℃較遠(yuǎn)，距離聯(lián)鎖停車(chē)值160 ℃更遠(yuǎn)，可見(jiàn)上述優(yōu)化對(duì)壓縮機(jī)不會(huì)造成傷害。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)優(yōu)化，進(jìn)一步降低了脫氣倉(cāng)的壓力，提高了烴類(lèi)揮發(fā)的動(dòng)力，為降低粉末烴含量打下良好基礎(chǔ)，對(duì)裝置安全運(yùn)行起到積極作用。為下一步降低氮?dú)庥昧看蛳铝己没A(chǔ)。