高壓管式反應(yīng)器一峰超溫分解的原因分析及采取措施

馬鳳濤

【摘 要】高壓聚乙烯管式反應(yīng)器一峰頻繁超溫分解，嚴(yán)重影響裝置的平穩(wěn)生產(chǎn)，通過(guò)數(shù)次分析及總結(jié)經(jīng)驗(yàn)找到根本原因，采取相應(yīng)措施，最終解決了反應(yīng)器一峰分解問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】超溫分解；反應(yīng)粘壁；措施

一、概述

大慶石化公司高壓聚乙烯一裝置采用德國(guó)伊姆豪遜專利，由德國(guó)伍德公司承包。設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力6.0萬(wàn)噸/年，在一條生產(chǎn)線上完成，裝置于1986年7月建成投產(chǎn)。是以乙烯為原料，氧氣作引發(fā)劑，丙烯、丙烷、丁烯-1作分子量調(diào)整劑，采用一熱三冷四點(diǎn)進(jìn)料的管式法反應(yīng)。反應(yīng)溫度為270～330℃，反應(yīng)壓力為210～270 MPA，最高單程轉(zhuǎn)化率達(dá)32%。

高壓一裝置采用一熱三冷四點(diǎn)乙烯進(jìn)料的管式反應(yīng)器，熱流進(jìn)入預(yù)熱器E-307，另外兩股冷流分別進(jìn)入冷卻器E-308A和B。熱流被送到反應(yīng)器的入口，兩股冷流則被送至沿反應(yīng)器分布的三個(gè)可同時(shí)操作的注入點(diǎn)，冷流量由冷流閥FIC64501/FIC64502/FIC64503進(jìn)行調(diào)節(jié)，冷流閥前法蘭都安裝了節(jié)流孔板，孔板起到節(jié)流和減震的作用。聚合反應(yīng)壓力是通過(guò)反應(yīng)器末端的脈沖閥PV64502按一定的時(shí)間周期和降壓幅度進(jìn)行自動(dòng)脈沖調(diào)節(jié)的，脈沖是為了長(zhǎng)時(shí)間保持恒定的反應(yīng)條件，防止聚合物粘于反應(yīng)器內(nèi)壁，不利于聚合熱的取走，并排出熔融聚乙烯產(chǎn)品。反應(yīng)系統(tǒng)流程見(jiàn)下圖：

二、反應(yīng)一峰分解原因分析

2010年高壓一裝置進(jìn)行了控制系統(tǒng)改造，由PLCS5升級(jí)為PLCS7。改造過(guò)程中，由大慶金橋公司與塑料廠合作將脈沖閥的控制方式由原來(lái)的設(shè)定深度（按照公式計(jì)算）的脈沖控制方式改造為現(xiàn)在的設(shè)定閥開時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)脈沖的控制方式。改造后2010年末至2015年裝置頻繁出現(xiàn)反應(yīng)一峰超溫分解停車事故。

從表一可以看出在2010年控制系統(tǒng)改造前平均每年發(fā)生1次反應(yīng)一峰超溫分解停車事故，控制系統(tǒng)改造后，平均每年發(fā)生的反應(yīng)一峰超溫分解停車事故增加至9次。

造成高壓一裝置反應(yīng)超溫分解的主要原因有：

1、脈沖作用方式的改變是造成2010年以后頻繁分解的主要原因?？刂葡到y(tǒng)改造后，脈沖作用對(duì)于流速最慢的反應(yīng)一峰管段的沖刷作用減弱，造成了反應(yīng)一峰管段易于形成粘壁或粘壁作用加重，進(jìn)而造成了反應(yīng)熱在某一瞬間無(wú)法及時(shí)撤除，反應(yīng)一峰的某一點(diǎn)局部過(guò)熱造成超溫分解。

2、反應(yīng)一峰粘壁影響：高壓一裝置反應(yīng)一峰氣體流速較慢，而反應(yīng)器入口離脈沖閥最遠(yuǎn)，也就是脈沖對(duì)反應(yīng)一峰的影響較小，造成聚合物在反應(yīng)一峰管線上形成聚合物的滯流層，這一層滯流層是始終存在的，如果滯流層變厚（粘壁加?。?，就會(huì)造成反應(yīng)一峰由于熱量無(wú)法及時(shí)撤走造成局部過(guò)熱而發(fā)生熱分解。熱流流速偏低造成熱流反應(yīng)熱無(wú)法及時(shí)撤走是造成裝置頻繁分解的根本原因。

3、裝置工藝控制落后，反應(yīng)器“一熱三冷”進(jìn)氣控制無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，全憑操作人員憑經(jīng)驗(yàn)操作，一旦進(jìn)氣量發(fā)生改變，操作人員往往不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)或調(diào)整滯后是造成裝置出現(xiàn)分解停車事故的重要原因。

三、采取的措施

1、為了增強(qiáng)脈沖閥對(duì)于熱流管段的沖刷，同時(shí)為了減少脈沖作用對(duì)于反應(yīng)器進(jìn)氣的影響，加設(shè)脈沖閥動(dòng)作的下降沿和上升沿，確保脈沖時(shí)開閥和關(guān)閥過(guò)程平穩(wěn)受控同時(shí)增加對(duì)于熱流管段的沖刷；調(diào)整脈沖閥的閥開時(shí)間和脈沖深度，確保反應(yīng)器進(jìn)氣穩(wěn)定的同時(shí)保證脈沖作用不減弱；調(diào)整脈沖閥的脈沖周期，確保脈沖作用充分的前提下，適當(dāng)降低了脈沖對(duì)于反應(yīng)器進(jìn)氣的影響。

2、通過(guò)開大差壓閥和關(guān)小冷流閥來(lái)增加熱流流量進(jìn)而提高熱流流速。

3、將反應(yīng)器入口E-307換熱器后溫度TI64507作為熱流進(jìn)氣量大小的監(jiān)控點(diǎn)，保證熱流流量和流速，彌補(bǔ)裝置設(shè)計(jì)缺陷，消除反應(yīng)器“一熱三冷”進(jìn)氣控制無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的不利影響，從根本上杜絕反應(yīng)一峰分解停車事故。

4、升壓過(guò)程中保證升壓速度，減少產(chǎn)品在低指數(shù)區(qū)域的停留時(shí)間。降低裝置開停工過(guò)程產(chǎn)生的低指數(shù)料，降低反應(yīng)器一峰的粘壁效果。

四、總結(jié)

通過(guò)對(duì)反應(yīng)超溫分解的原因進(jìn)行分析，優(yōu)化操作，制定相應(yīng)的措施使裝置平穩(wěn)運(yùn)行，防止超溫分解的發(fā)生。降低了裝置單耗、能耗，減少環(huán)境污染，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，增長(zhǎng)了反應(yīng)器上的液壓放空閥、冷流閥、脈沖閥、差壓閥的壽命，保護(hù)了反應(yīng)器，解決了困擾高壓一裝置多年的反應(yīng)一峰超溫分解停車問(wèn)題，高壓一裝置既實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)周期運(yùn)行，又消除了反應(yīng)一峰超溫分解停車帶來(lái)的安全環(huán)保隱患，裝置實(shí)現(xiàn)了安全、綠色和平穩(wěn)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]高壓一裝置操作規(guī)程[Z].大慶石化公司.2012（12）.

[2]高壓一裝置工藝技術(shù)規(guī)程[Z].大慶石化公司.2009（08）.

（作者單位：中國(guó)石油大慶石化公司塑料廠）