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LDPE 裝置反應器壓力變送器易堵原因分析及對策
  高壓聚乙烯(LDPE)裝置反應壓力高達 220~300MPa (G),反應溫度高達 270~330℃。為解決國內某高壓聚乙烯裝置反應器壓力變送器經常堵塞,嚴重影響該裝置長周期安全運行的問題,通過實踐經驗對比分析導致反應器壓力變送器堵塞的主要原因,在操作中采取增加高循分離器的排蠟次數,降低汙垢係數並控製預熱器中低聚物的產生等相應措施,從而減緩裝置反應器壓力變送器的堵塞,提高裝置的運轉周期,為同類裝置的生產提供一定的參考。
引 言
   本文所介紹的 LDPE 裝置為管式反應器技術,裝置的工藝流程是以乙烯為主要原料,以丙烯和丙醛為調整劑,生產均聚聚乙烯產品,以過氧化物為引發劑。界區來的乙烯氣體經過增壓一次機和二次機升壓至 260MPa(G)後進入反應器,過氧化物分四點注入反應器的不同區域,形成反應一峰、二峰、三峰和四峰。 [1] 反應器壓力通過位於反應器出口的壓力脈衝閥進行控製,反應器壓力檢測點位於反應器入口,采用 3 個檢測點檢測反應器壓力,從而提高裝置壓力檢測的穩定性,取三個檢測點的檢測中間值作為反應器壓力的實際值。該裝置自投產運行以來,反應器壓力變送器經常出現被聚合物堵塞的現象,導致壓力變送器檢測失效,從而影響了裝置的安全穩定運行,成為製約該裝置長周期運行的主要因素之一。
1 工藝流程簡介
工藝流程主要包括進料、壓縮、聚合、高壓分離、高壓循環氣冷卻和淨化、低壓分離、低壓循環氣冷卻和淨化、引發劑配製注入、造粒、成品料倉等。如圖 1 LDPE 裝置工藝流程簡圖。界區來的新鮮乙烯與經過增壓機壓縮的低壓循環氣混合進入一次機,經一次機壓縮後與高壓循環氣混合進入二次機,經二次機壓縮至 270MPa(G)
後進入反應器預熱器,經預熱器加熱進入反應器,在反應器內分四段分別由四種過氧化物溶液引發聚合反應,經過四段反應後的熔融聚乙烯與未反應的單體乙烯經過反應器壓力脈衝閥 PV1 後,降壓至30 ~40 MPa(G)後經反應器冷卻進入高壓產品分離器,經高壓產品分離器分離後的工藝氣體進入高壓循環氣係統,而夾帶部分乙烯單體的熔融聚合物經過產品閥 LV1 減壓至約 0.1 MPa(G)後進入低壓產品分離器,在低壓產品分離器中,分離後的工藝氣進入低壓循環氣係統,熔融聚乙烯進入擠壓造粒係統,經過水下切粒後將聚乙烯顆粒輸送至成品料倉。
2 反應器壓力變送器堵塞後的現象及影響
2.1 現象
中某一變送器發生堵塞。該變送器檢測壓力會與其餘兩個變送器檢測壓力偏差較大,當該變送器檢測的壓力變化率與其餘兩個壓力變化率偏差大於 5 MPa (G)後,反應器壓力脈衝閥控製器會將該檢測點的檢測壓力自動摘除,不再參與反應器壓力的控製,此時剩餘兩個檢測點檢測值的平均值作為反應器壓力的實際值,參與反應器壓力的控製,此時觀察 DCS 趨勢會發現,當某一個壓力檢測點失效後,反應器的實際控製壓力會發生變化,進而導致脈衝閥開大或關小。
三個壓力變送器中某兩個變送器堵塞後。在剩餘的兩個壓力變送器中,當再次出現一個檢測點堵塞時,該檢測點壓力變化率與剩餘一個壓力變化率偏差大於5 MPa(G),該壓力檢測點自動被脈衝閥控製器摘除,此時反應器的壓力檢測點隻剩餘一個,該點作為反應器壓力檢測的唯一檢測點,此時反應器壓力控製的風險增大三個壓力變送器都堵塞後。當僅剩下非常後一個壓力變送器也被堵塞後,無法確認反應器的實際壓力為多少,此時反應器存在超壓超溫分解風險。
2.2 影響
當出現一個或兩個變送器堵塞的初期,該壓力檢測點的壓力變化率會出現頻繁大於 5 MPa(G)或小於 5 MPa (G),意味著該點頻繁參與到反應器壓力檢測的參考值,導致反應器壓力頻繁波動。由於LDPE 生產過程中壓力是控製產品牌號質量非常重要的工藝控製參數,因此,該壓力波動會造成產品的熔融指數和密度的波動,導致同一批次產品各項性能指標出現波動。
當出現兩個變送器堵塞後,此時剩餘一個檢測點的壓力參與反應器壓力的控製,此時增大了反應器壓力控製的風險,當非常後一個檢測點出現堵塞時,此時反應器的實際壓力無法判斷,進而導致反應器壓力波動較大,出現產品的熔融指數和密度的波動。當脈衝閥頻繁動作時會增加脈衝閥的損耗,縮短脈衝閥的使用壽命,當脈衝閥突然開大會導致高分壓力快速上升,造成高分超壓和高分液位波動,高循夾帶量增大;當脈衝閥突然關小會造成反應器實際壓力快速上升,造成反應器超壓,進而導致聯鎖停車或乙烯達到熱力學分解溫度,發生分解反應產生的炭黑會黏附在反應器內壁上,在下次開車時,會導致開車料發黑,增加了等外品量。
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