EVA樹(shù)脂生產(chǎn)裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行影響因素分析

高 健

（中國(guó)石油化工股份有限公司北京燕山分公司，北京 102599）

化工行業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，隨著國(guó)家提出2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和2060年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，化工生產(chǎn)裝置的長(zhǎng)周期安全、穩(wěn)定運(yùn)行顯得尤為重要。設(shè)備或人為原因造成停車(chē)，不僅造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，更會(huì)導(dǎo)致大量的碳排放，與國(guó)家碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)背道而馳。乙烯–乙酸乙烯共聚物（EVA）生產(chǎn)裝置的開(kāi)、停車(chē)操作都伴隨著系統(tǒng)的氮?dú)?、乙烯置換，增加成本的同時(shí)，提高了碳排放。實(shí)踐證明，延長(zhǎng)化工裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行，不斷提高裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行水平，不僅可以降低裝置生產(chǎn)成本，更能有效降低揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）排放。文章著重統(tǒng)計(jì)分析了國(guó)內(nèi)某EVA裝置近幾年的停車(chē)原因，提出可行性建議，以達(dá)到提高裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行水平的目的。

1 裝置概況

以某EVA樹(shù)脂生產(chǎn)裝置為例進(jìn)行分析探究，該EVA樹(shù)脂生產(chǎn)裝置引進(jìn)國(guó)外某公司釜式法技術(shù)，正式投產(chǎn)后，年產(chǎn)量達(dá)4萬(wàn)噸；以乙烯和乙酸乙烯為原料，以丙烯為調(diào)節(jié)劑。主要采用類(lèi)似高壓聚乙烯的高壓本體聚合工藝，經(jīng)過(guò)兩級(jí)壓縮，將乙烯、乙酸乙烯和調(diào)節(jié)劑（丙烯）壓縮至工藝壓力，進(jìn)入反應(yīng)器，并在反應(yīng)器中注入有機(jī)過(guò)氧化物作為引發(fā)劑，引發(fā)聚合反應(yīng)，高壓法聚合反應(yīng)可以制得乙酸乙烯含量在5%～40%、相對(duì)分子量為（2～5）×104的EVA樹(shù)脂。熔融狀態(tài)的聚合物經(jīng)過(guò)高、中、低壓分離器后，進(jìn)入擠壓機(jī)，經(jīng)過(guò)擠出、造粒、干燥，制得顆粒狀EVA樹(shù)脂產(chǎn)品。該裝置具有高溫高壓的生產(chǎn)特點(diǎn)，聯(lián)鎖點(diǎn)較多，聯(lián)鎖保護(hù)措施等級(jí)較高，生產(chǎn)工藝或設(shè)備略有波動(dòng)，易造成裝置停車(chē)。如何提高裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性、延長(zhǎng)裝置運(yùn)行周期，是裝置管理人員和技術(shù)人員長(zhǎng)期研究的問(wèn)題。

2 影響高壓裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的問(wèn)題

該EVA裝置已運(yùn)行近20多年，設(shè)備老化、儀表線路老化、儀表器件本身質(zhì)量問(wèn)題是造成裝置停車(chē)的主要原因。設(shè)備問(wèn)題主要集中在一次壓縮機(jī)、二次壓縮機(jī)及反應(yīng)器、引發(fā)劑泵等核心設(shè)備上。該EVA裝置分別于2016年和2021年進(jìn)行了兩次大檢修，由表1可以看出，越是臨近大檢修，非計(jì)劃停工時(shí)間越長(zhǎng)。近10年來(lái)，裝置最長(zhǎng)的一次運(yùn)行周期為2013年的166天，其次是2010年的159天；在2016年大檢修后，最長(zhǎng)的運(yùn)行周期也僅為124天。非計(jì)劃停工次數(shù)最多是2011年和2012年，均為15次，造成非計(jì)劃停工的原因主要集中在設(shè)備和電儀問(wèn)題，占比近80%。其中，內(nèi)部因素占到91%，外部因素只占9%，外部因素主要是外部電網(wǎng)不穩(wěn)和乙烯原料不足，規(guī)避難度較高。而在內(nèi)部因素中造成非計(jì)劃停工最多的是反應(yīng)器壓差高報(bào)聯(lián)鎖停工，占到總停工次數(shù)的25%，其后依次為二次壓縮機(jī)故障、引發(fā)劑泵故障、反應(yīng)器攪拌故障和一次壓縮機(jī)故障。

表1 2010-2020年EVA裝置非計(jì)劃停工

2.1 反應(yīng)器壓差高限報(bào)警問(wèn)題

反應(yīng)器出口閥是EVA裝置的關(guān)鍵閥門(mén)，控制著反應(yīng)器的壓力，裝置自建立以來(lái)，雖配套2個(gè)相同的壓力控制閥交替使用，但由于使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成閥套、閥座、閥桿等磨損嚴(yán)重，信號(hào)與動(dòng)作不一致，存在延遲等問(wèn)題，造成多次非計(jì)劃停車(chē)，更換頻率逐漸增大，維修成本也逐漸增加。反應(yīng)器壓力控制閥使用周期短，而且存在突然泄漏的危險(xiǎn)，嚴(yán)重影響裝置的安全長(zhǎng)周期運(yùn)行。

2.2 壓縮機(jī)故障問(wèn)題

該裝置采用兩次壓縮，一次壓縮機(jī)將2 MPa的乙烯加壓到20 MPa，二次壓縮機(jī)是將20 MPa的乙烯加壓到160 MPa。

由圖1可以看出，近10年因二次壓縮機(jī)故障造成的非計(jì)劃停車(chē)19次，一次壓縮機(jī)故障停車(chē)8次，共27次，占總非計(jì)劃停車(chē)次數(shù)的26.47%。二次壓縮機(jī)故障點(diǎn)主要集中在二次機(jī)底部風(fēng)機(jī)故障或壓力低、熔斷桿報(bào)警（誤報(bào)）以及段間組合閥故障，而一次機(jī)故障點(diǎn)主要集中在壓縮機(jī)一段氣閥故障和壓縮機(jī)填料泄漏。由此可見(jiàn)，大型壓縮機(jī)組在石化裝置壓縮并輸送工藝介質(zhì)過(guò)程中的重要性，是石化裝置安全可靠運(yùn)行的基本保障。

圖1 非計(jì)劃停車(chē)因素

2.3 引發(fā)劑泵故障問(wèn)題

引發(fā)劑泵用于將配置好的引發(fā)劑按照一定量注入到反應(yīng)器中，保證反應(yīng)器的反應(yīng)溫度。由圖1可以看出，在近10年間非計(jì)劃停車(chē)中，引發(fā)劑泵故障占到了10.78%，達(dá)11次。引發(fā)劑泵故障點(diǎn)主要集中在組合閥故障或堵塞，造成注入量不穩(wěn)，反應(yīng)器溫度波動(dòng)，引發(fā)聯(lián)鎖停車(chē)。

2.4 反應(yīng)器攪拌電機(jī)及軸承

該裝置反應(yīng)器為釜式反應(yīng)器，需要持續(xù)攪拌，才能保證反應(yīng)物料在釜內(nèi)充分混合，保證反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力均勻分布。自裝置建立開(kāi)始，共有2套攪拌和2臺(tái)攪拌電機(jī)交替使用，同樣是因?yàn)槭褂闷谙捱^(guò)長(zhǎng)，造成設(shè)備磨損嚴(yán)重，維修周期縮短，維修成本上升。反應(yīng)器攪拌電機(jī)及軸承故障點(diǎn)主要集中在攪拌功率增大和攪拌電機(jī)過(guò)熱而引起聯(lián)鎖停車(chē)。

3 裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的對(duì)策建議

確保高壓裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行是一個(gè)系統(tǒng)工程，不僅涉及設(shè)備管理、人員管理和工藝管理，而且還與新設(shè)備、新工藝技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用密切相關(guān)[1]。化工裝置實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期運(yùn)行的關(guān)鍵是及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除設(shè)備隱患和工藝異常。任何事故無(wú)論大小，都是一個(gè)伴有量變和質(zhì)變的過(guò)程，都要經(jīng)歷正常狀態(tài)、隱患出現(xiàn)狀態(tài)和事故發(fā)生狀態(tài)[2]。在事故量變過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)，將事故隱患消滅在萌芽狀態(tài)，是保證長(zhǎng)周期運(yùn)行的關(guān)鍵。

3.1 加強(qiáng)生產(chǎn)工藝管理，保障平穩(wěn)生產(chǎn)

化工生產(chǎn)的平穩(wěn)操作是工藝管理的重要內(nèi)容，生產(chǎn)過(guò)程平穩(wěn)程度、工藝參數(shù)波動(dòng)程度都是影響裝置運(yùn)行周期長(zhǎng)短的最直接因素[3]。生產(chǎn)頻繁波動(dòng)不但影響裝置產(chǎn)品質(zhì)量，而且還會(huì)對(duì)設(shè)備和管線造成沖擊和破壞，影響設(shè)備性能；加速設(shè)備、管線沖刷、減薄和結(jié)垢，縮短生產(chǎn)設(shè)備和工藝管線的有效壽命，增加設(shè)備損壞泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致裝置非計(jì)劃停車(chē)。因此，要抓好做好化工生產(chǎn)過(guò)程的平穩(wěn)操作，減少工藝波動(dòng)，避免設(shè)備超溫、超壓、超負(fù)荷運(yùn)行。

控制工藝參數(shù)波動(dòng)是優(yōu)化工藝管理的一項(xiàng)重要內(nèi)容，可以從源頭上降低物料因素對(duì)裝置平穩(wěn)運(yùn)行所產(chǎn)生的影響，也是做好裝置設(shè)備防腐抗垢、保障設(shè)備性能的根本保證[4]。要強(qiáng)化物料質(zhì)量管理，確保界區(qū)原料以及系統(tǒng)內(nèi)物料在線分析的準(zhǔn)確性，做好記錄，及時(shí)調(diào)整，采取可控措施降低原料中氧含量、水含量及其他雜質(zhì)含量，并抓好水、電、汽等公用工程系統(tǒng)的工藝管理。

3.2 加強(qiáng)巡回檢查管理，提高巡檢質(zhì)量

巡檢人員通過(guò)“望、聞、聽(tīng)、摸”，可以將生產(chǎn)隱患消除在初期萌芽階段，最終防止事故發(fā)生，保證系統(tǒng)的長(zhǎng)周期運(yùn)行。技術(shù)管理人員每天對(duì)裝置進(jìn)行一次全面深入的現(xiàn)場(chǎng)檢查，重點(diǎn)檢查關(guān)鍵設(shè)備、特殊管線的運(yùn)行狀況，并做好記錄。崗位操作人員的巡檢是及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)隱患的主要手段，按照不同的崗位巡檢路線、內(nèi)容、頻次和要求，對(duì)本崗位所屬設(shè)備、管線、閥門(mén)、儀表做全面詳細(xì)檢查，杜絕“跑冒滴漏”等現(xiàn)象。提高班組長(zhǎng)崗位的巡檢質(zhì)量，在對(duì)裝置全面巡檢基礎(chǔ)上，對(duì)裝置重點(diǎn)設(shè)備如壓縮機(jī)、引發(fā)劑泵、攪拌電機(jī)等給予特別重視，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)處理匯報(bào)并解決。

3.3 加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)管理，延長(zhǎng)設(shè)備運(yùn)行周期

EVA裝置抓管理抓落實(shí)，重點(diǎn)確保重點(diǎn)設(shè)備的穩(wěn)定性運(yùn)行，成立工藝和儀表特護(hù)小組，關(guān)注重點(diǎn)設(shè)備。首先，設(shè)備的正確使用和日常精心維護(hù)是設(shè)備管理工作的重要環(huán)節(jié)和前提，要做好設(shè)備的日常維護(hù)和巡回檢查工作，確保班組、維修、技術(shù)以及設(shè)備人員巡檢到位。其次，做好設(shè)備的計(jì)劃?rùn)z修工作和提高檢修質(zhì)量。設(shè)備的監(jiān)測(cè)和故障判斷是實(shí)現(xiàn)預(yù)防性維修必不可少的重要手段，有計(jì)劃?rùn)z修和高質(zhì)量檢修工作是保障設(shè)備長(zhǎng)周期運(yùn)行的基礎(chǔ)[5]。再次，做好備用設(shè)備管理工作，確保設(shè)備時(shí)刻處于良好備用狀態(tài)，要求按規(guī)定頻次進(jìn)行盤(pán)車(chē)，有計(jì)劃地進(jìn)行備用設(shè)備切換操作，冬季更要做好設(shè)備防凍工作。最后，完善的設(shè)備管理體系是實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理的基礎(chǔ)，做到任何工作有據(jù)可查、獎(jiǎng)懲分明，是設(shè)備管理工作的理論基礎(chǔ)。EVA裝置先后制定了多個(gè)設(shè)備管理規(guī)定和辦法，包括《大檢修設(shè)備管理規(guī)定》《裝置設(shè)備巡檢管理辦法》《備品備件管理辦法》等，并不斷修訂和更新，通過(guò)持續(xù)完善設(shè)備管理體系文件指導(dǎo)，提升設(shè)備使用效率，達(dá)到裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的目的。

3.4 抓好人員管理，提高人員執(zhí)行力

人的管理是化工裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，要求通過(guò)不同方式提高員工的管理水平和技能操作水平，強(qiáng)化員工執(zhí)行力。應(yīng)不定期組織技術(shù)管理人員進(jìn)行外出學(xué)習(xí)和集中培訓(xùn)，或邀請(qǐng)行業(yè)內(nèi)專(zhuān)家來(lái)裝置現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)交流活動(dòng)，提高管理水平。注重操作人員操作水平的提高，通過(guò)班組內(nèi)部、外部培訓(xùn)、師帶徒、集中脫產(chǎn)培訓(xùn)等手段，結(jié)合定期競(jìng)賽和上崗考試，不斷促進(jìn)技能操作水平的提高。重視員工執(zhí)行力的培養(yǎng)建設(shè)。執(zhí)行力是員工保質(zhì)保量完成工作和任務(wù)的能力，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即處理，人員全天候待命，要求通過(guò)制度建設(shè)不斷提升員工的實(shí)際執(zhí)行力。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)EVA裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行影響因素的探析，分析影響裝置非計(jì)劃停車(chē)的內(nèi)部因素和外部因素，采取最優(yōu)化措施，合理控制工藝過(guò)程，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的管理，提高設(shè)備運(yùn)行效率。提高裝置長(zhǎng)周期、安全平穩(wěn)運(yùn)行，不僅可以降低裝置檢維修成本，促進(jìn)裝置節(jié)能降耗，而且還能極大降低裝置的VOC排放，符合國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略的基本要求，有助于國(guó)家“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，具有重要的實(shí)際意義。