馮勇（中國石化股份有限公司齊魯分公司塑料廠 山東 淄博 255411）

齊魯高壓聚乙烯裝置為齊魯45萬噸乙烯改擴(kuò)建工程主要配套項(xiàng)目，采用無脈沖管式法生產(chǎn)工藝，反應(yīng)壓力高，聯(lián)鎖多，生產(chǎn)連續(xù)性強(qiáng)，操作難度相對(duì)較大。隨著裝置運(yùn)行時(shí)間的延長，許多制約裝置長周期運(yùn)行和影響產(chǎn)品質(zhì)量的問題逐漸顯現(xiàn)出來，其中反應(yīng)器壓力波動(dòng)問題已經(jīng)成為影響裝置長周期運(yùn)行的瓶頸之一。

一、高壓聚乙烯裝置反應(yīng)器壓力波動(dòng)的危害

采用的是無脈沖管式工藝，要求壓力高（250MPa±1MPa），壓力控制要平穩(wěn)。反應(yīng)壓力波動(dòng)主要危害：

1.反應(yīng)器壓力波動(dòng)影響產(chǎn)品質(zhì)量。反應(yīng)壓力的變化都會(huì)引起產(chǎn)品分子量、密度以及其他物理性能的變化，反應(yīng)壓力升高，產(chǎn)品分子量增加，熔融指數(shù)降低，密度升高，反之亦然，會(huì)造成最終產(chǎn)品指數(shù)不穩(wěn)定。

2.反應(yīng)器壓力波動(dòng)會(huì)造成反應(yīng)溫度的波動(dòng)。壓力上升時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)乙烯單體濃度迅速增加，轉(zhuǎn)化率升高，造成反應(yīng)溫度也會(huì)突然上升，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)；當(dāng)反應(yīng)器壓力突然降低時(shí)，反應(yīng)溫度也會(huì)降低，造成低溫聯(lián)鎖停車

3.反應(yīng)器壓力波動(dòng)對(duì)設(shè)備造成危害。壓力波動(dòng)時(shí)會(huì)沖擊設(shè)備，特別對(duì)二次機(jī)、反應(yīng)器造成損害，同時(shí)壓力的突然增大對(duì)會(huì)反應(yīng)器上的熱電偶造成沖擊，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起熱電偶透鏡環(huán)處泄漏閃爆。

二、造成反應(yīng)器壓力波動(dòng)的因素分析

1.反應(yīng)器壓力引壓管堵塞造成反應(yīng)器壓力波動(dòng)

引壓管堵塞是造成反應(yīng)器壓力波動(dòng)的主要原因。高壓乙烯會(huì)在引壓管線內(nèi)自聚，形成超大分子聚合物，會(huì)堵塞引壓管線。此時(shí)不能測量出反應(yīng)器內(nèi)真實(shí)壓力，測量值會(huì)比實(shí)際值滯后。如圖，在0-10這段時(shí)間，由二次機(jī)出口壓力和第一注入點(diǎn)的壓力可看出，反應(yīng)器真實(shí)壓力在逐漸升高，而反應(yīng)器壓力測量值卻顯示不變，當(dāng)反應(yīng)器壓力增大到一定值時(shí)，引壓管突然被吹通，反應(yīng)器壓力立即反應(yīng)為真實(shí)壓力，壓力突然升高，此時(shí)由于反應(yīng)器出料閥投自動(dòng)，壓力出現(xiàn)了大幅波動(dòng)。

2.二次壓縮機(jī)打氣量的變化會(huì)引起反應(yīng)器壓力波動(dòng)

由于二次機(jī)出口乙烯氣體全部給反應(yīng)器，二次機(jī)打氣量發(fā)生變化，將引起反應(yīng)器內(nèi)乙烯氣體量的變化，將直接導(dǎo)致反應(yīng)壓力的變化，會(huì)引起二次機(jī)出入口、反應(yīng)器、高循系統(tǒng)壓力的惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致反應(yīng)器壓力過高，聯(lián)鎖停車。造成二次機(jī)打氣量變化的主要原因是二次機(jī)入口溫度和壓力的變化。

3.反應(yīng)器內(nèi)物料流動(dòng)狀況對(duì)反應(yīng)壓力的影響

根據(jù)流體動(dòng)力學(xué)壓降公式：ΔP=λ*ι*ρ*u2/2d，流體在流動(dòng)過程中因克服內(nèi)摩擦而消耗能量，當(dāng)流體粘度增大，流動(dòng)阻力會(huì)增加，壓降也將增大，反之粘度減小，壓降也降減?。煌瑫r(shí)流動(dòng)摩擦因數(shù)λ改變也會(huì)影響壓降ΔP的變化。在本裝置流體粘度主要受物料熔融指數(shù)影響，而摩擦因數(shù)與反應(yīng)器粘壁狀況有關(guān)。實(shí)際生產(chǎn)中因物料流動(dòng)情況改變而引起反應(yīng)壓力變化的有幾種情況：1、反應(yīng)器在脫垢造成反應(yīng)器壓力波動(dòng)；2、反應(yīng)水溫度過高或過低導(dǎo)致對(duì)壓力均有影響；3、產(chǎn)品熔融指數(shù)的改變，造成反應(yīng)器壓力波動(dòng)。

4.設(shè)備故障對(duì)反應(yīng)壓力的影響

因設(shè)備原因造成反應(yīng)器壓力波動(dòng)主要有兩種情況：一是反應(yīng)器出料閥發(fā)生故障。因反應(yīng)器出料閥直接控制反應(yīng)壓力，它發(fā)生故障直接會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)壓力大幅度波動(dòng)。二是二次機(jī)發(fā)生故障會(huì)引起打氣量發(fā)生變化，也影響到反應(yīng)壓力波動(dòng)。

三、降低或避免反應(yīng)器壓力波動(dòng)的對(duì)策

1.及時(shí)判斷反應(yīng)器壓力引壓管堵塞并有效處理

當(dāng)反應(yīng)器壓力引壓管線出現(xiàn)堵塞時(shí)，反應(yīng)壓力測量值已經(jīng)不能真實(shí)反映反應(yīng)器的真實(shí)壓力，測量值較實(shí)際值滯后。此時(shí)可根據(jù)引發(fā)劑第一注入點(diǎn)壓力和二次機(jī)出口壓力作為參照來控制反應(yīng)壓力。此時(shí)要將反應(yīng)器壓力PCE101由自動(dòng)控制切換為手動(dòng)控制，根據(jù)第一注入點(diǎn)壓力或二次機(jī)出口壓力來判斷反應(yīng)器真實(shí)壓力，并以此調(diào)節(jié)PCE101輸出值。

2.在線吹掃反應(yīng)器壓力引壓管線

定期對(duì)反應(yīng)器引壓管進(jìn)行吹掃，利用反應(yīng)器引壓管停車吹掃設(shè)施，制定開車過程中在線對(duì)反應(yīng)器引壓管吹掃方案。吹掃時(shí)將反應(yīng)器壓力控制切手動(dòng)控制，并將反應(yīng)器壓力聯(lián)鎖強(qiáng)制，以避免在吹掃過程中因反應(yīng)器壓力指示變化，造成控制閥門變化影響反應(yīng)器實(shí)際壓力波動(dòng)，同時(shí)避免反應(yīng)器壓力指示變化造成反應(yīng)器壓力高壓或低壓聯(lián)鎖停車。

3.穩(wěn)定控制二次機(jī)入口溫度

進(jìn)行高循脫垢換熱器并聯(lián)前，先將高循換熱器的冷卻水閥開度降低，從保證二次機(jī)入口溫度TIB102控制在37℃～43℃之間，以保證二次機(jī)打氣量穩(wěn)定。若二次機(jī)入口溫度已出現(xiàn)大幅波動(dòng)時(shí)，要將反應(yīng)器壓力PCE101切換到手動(dòng)，穩(wěn)定反應(yīng)壓力，待二次機(jī)入口溫度趨于穩(wěn)定時(shí)，再將PCE101投自動(dòng)。

4.規(guī)范反應(yīng)器脫垢和反應(yīng)水穩(wěn)定操作。

在給反應(yīng)器脫垢時(shí)，反應(yīng)器壁結(jié)垢會(huì)逐漸沖刷掉，物料流動(dòng)阻力減小，此時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整PCE101輸出值，將其關(guān)小，以免發(fā)生壓力過低而觸發(fā)聯(lián)鎖。反應(yīng)水溫過低，會(huì)導(dǎo)致管內(nèi)聚乙烯粘度增大，流動(dòng)阻力會(huì)上升，引起反應(yīng)器壓力上升，對(duì)于不同MI的產(chǎn)品允許最低反應(yīng)水溫度；MI＞1時(shí)允許最低水溫140℃；MI≤1時(shí)允許最低水溫150℃。

四、結(jié)論

1.反應(yīng)器壓力波動(dòng)是制約高壓聚乙烯裝置長周期穩(wěn)定運(yùn)行重要因素之一，反應(yīng)器壓力控制不穩(wěn)定會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量，導(dǎo)致超壓或高溫停車，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)重大安全事故。

2.造成反應(yīng)器壓力波動(dòng)因素很多，主要有反應(yīng)器引壓管堵塞、壓縮機(jī)打氣量變化、反應(yīng)器粘壁以及設(shè)備故障等因素。

3.解決反應(yīng)器壓力波動(dòng)要通過實(shí)施監(jiān)控，在反應(yīng)器壓力大幅波動(dòng)前能夠發(fā)現(xiàn)并妥善處理。可通過定期吹掃反應(yīng)器引壓管、穩(wěn)定控制二次機(jī)入口溫度和壓力、規(guī)范反應(yīng)器脫垢操作以及做好切換牌號(hào)和設(shè)備故障時(shí)的應(yīng)急操作，避免或降低反應(yīng)器壓力的波動(dòng)。

[1]《化工原理》徐文熙

[2]《高分子化學(xué)》祖仁