谷彥林

（中國神華煤制油化工有限公司榆林化工分公司 陜西榆林 719302）

INEOS氣相聚丙烯工藝S301膨脹式袋濾器的工藝控制及事故處理

谷彥林

（中國神華煤制油化工有限公司榆林化工分公司 陜西榆林 719302）

本文簡要介紹了聚丙烯裝置的生產(chǎn)工藝流程，具體闡述S301膨脹式袋濾器的進料、料位、壓力等工藝控制過程，S301處可能發(fā)生的事故的原因及其處理方法，同時對S301膨脹式袋濾器工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)置提出了自己的想法。

聚丙烯；S301膨脹式袋濾器；工藝控制

1 氣相聚丙烯的生產(chǎn)工藝簡介

榆林神華甲醇下游加工項目聚丙烯裝置采用INEOS氣相聚丙烯工藝，于2015年12月建成投產(chǎn)。該裝置有一條生產(chǎn)線，年生產(chǎn)能力為30萬t，能夠生產(chǎn)多個牌號的產(chǎn)品。

氣相聚丙烯生產(chǎn)過程是經(jīng)礦物油稀釋的主催化劑漿液進入催化劑加料罐，用計量泵將主催化劑、助催化劑和改性劑送入反應器，經(jīng)精制處理后的聚合級丙烯加入反應器的頂部分離器。反應器操作條件為66℃、2.2MPa，通過控制液體丙烯（急冷液）的流量來恒定聚合溫度，急冷液噴灑到反應器床層，氣化后吸收聚合反應熱，氣相丙烯（循環(huán)氣）從反應器底部加入，其中加入氫氣用于控制聚丙烯產(chǎn)品的熔融指數(shù)（MFR），離開反應器的氣體經(jīng)過頂部冷凝器進行部分冷凝，通過丙烯的冷凝量來控制反應壓力。

本裝置有兩個反應器串聯(lián)操作：第一反應器（R201）的聚合物通過粉料輸送系統(tǒng)240單元（氣鎖器單元）輸送到第二反應器（R251），從第二反應器排出的聚合物粉末在膨脹式袋濾器中進行單體分離后，進人脫氣倉利用濕氮脫除殘余三劑（催化劑、助催化劑、改性劑），然后輸送到擠壓造粒系統(tǒng)進行造粒。

2 膨脹式袋濾器的作用及工藝控制

2.1 袋濾器的作用

袋濾器是聚丙烯粉料經(jīng)由反應器到擠壓機的中間設(shè)備，外形類似于陀螺，頂部裝有濾袋，底部成錐形，出口管線裝有一個旋閥。設(shè)計使用袋濾器是為了使粉料和氣體分離，剩余的丙烯氣體能夠充分地回收利用，脫除的氣體從頂部排出經(jīng)尾氣壓縮機壓縮后重新返回到反應系統(tǒng)；粉料沉降到錐形底部，依靠旋閥輸送到脫氣倉脫活。

反應器與袋濾器之間存在很大的壓差，粉料進入袋濾器就是依靠強大的壓差進行輸送的，送料過程是類似于脈沖式的短促進料。當反應器粉料排料閥打開時，粉料會被來自C301的吹掃氣以接近音速的速度送入袋濾器。如果粉料以這樣的高速直接撞擊到容器壁上，粉料可能會破碎產(chǎn)生大量細粉，細粉被氣體夾帶進入氣體循環(huán)管路，從而堵塞管路和尾氣過濾器。袋濾器的設(shè)計避免了這種可能性，粉料輸送線通過切線進入袋濾器的下部，這樣有助于盡量減小粉料和容器壁之間的碰撞。而且，氣體流動的橫截面積從輸送線至袋濾器是不斷擴大的，因而降低了氣體的線速度。在這樣低的線速度下，幾乎全部粉料都會從氣體中沉降，在下一次粉料短促排料到來之前粉料已經(jīng)進入錐形底部。過濾袋上殘余的粉料會被來自尾氣壓縮機的脈沖氣吹下，減輕了過濾袋上的固體量。

旋閥的轉(zhuǎn)速是受控的，使S301中錐體的粉料料位相當于3～4min的停留時間。袋濾器中的低壓和停留時間有助于除去粉料孔隙中含有的輸送氣體和烴，也使溶解在粉料中的大部分烴被脫除。這樣可以有效地將粉料與氣體分離。

2.2 袋濾器的工藝控制

2.2.1 進料控制

如圖1，粉末產(chǎn)品從第一反應器（R201）中被排出，通過周期工作的球閥（HZV3001）被壓力輸送至膨脹式袋濾器（S-301）或經(jīng)氣鎖器系統(tǒng)再輸送到第二反應器（R-251），第二反應器的粉末產(chǎn)品經(jīng)周期工作的球閥（HZV3003/4）被壓力輸送至膨脹式袋濾器。

DCS操作人員可用主循環(huán)定時器ON/OFF（KHS-3043/KHS－3044）開關(guān)來控制粉料的輸送。從第一反應器向袋濾器送料和從第二反應器向袋濾器送料分別使用各自的主循環(huán)定時器，來控制間歇性出料閥。

圖1 膨漲式袋濾器控制系統(tǒng)簡圖

有時兩個反應器都輸送粉料至袋濾器，此時這兩個開關(guān)必須都打到ON。當兩個反應器串聯(lián)生產(chǎn)，且兩個反應器產(chǎn)品相同時，因氣鎖器意外停車（如氣鎖器壓縮機故障）等原因可以用來降低第一反應器中的料位。當兩個反應器同時輸送粉料至袋濾器時，隨著進入袋濾器的丙烯量增多，應密切監(jiān)控袋濾器的壓力。袋濾器的壓力高會觸發(fā)反應器粉料輸送閥關(guān)閉，壓力高還會使袋濾器尾氣壓縮機因入口壓力高連鎖停車。

當袋濾器超壓或其它原因需要停止粉料進入時，必須將周期定時器關(guān)閉或?qū)⒎哿吓懦隹诘闹y關(guān)閉。僅將反應器料位控制器（LIC2001/2501）置于手動位置和0%輸出并不能停止粉料的輸送。這樣做只是將排料時限調(diào)為1.0s而粉料仍被輸送至袋濾器。

2.2.2 料位控制

袋濾器中的粉料將輸送至脫氣倉去脫除未反應的三劑（脫除活性），必須將袋濾器與脫氣倉有效地隔離。因脫氣倉脫除活性用的是濕氮氣，一但濕氮氣竄入袋濾器，它將會與未反應的TEAL反應，燒壞濾袋；如果大量的濕氮氣進入袋濾器它將會隨著袋濾器中分離出的氣體一起返回到反應器中，會使反應器中的三劑失去活性，從而降低反應器的產(chǎn)率，嚴重影響生產(chǎn)。所以我們要控制袋濾器有一定的料位，防止脫氣倉的氣體竄入袋濾器。袋濾器的料位也不能太高，這樣會堵塞濾袋，造成尾氣壓縮機入口壓力低停機。若將袋濾器堵死，則須停車清理袋濾器。

料位是由放射性料位測定設(shè)備來測量的，當料位高時，程序會調(diào)整旋閥Q301的轉(zhuǎn)速加快，降低料位；反之亦然。

2.2.3 壓力控制

從反應器出來的粉料輸送至袋濾器，正常每隔30s出料一次，袋濾器維持大約0.02Mpag的壓力，但每次從反應器出料后，壓力要增加到0.04Mpag。當壓力達到設(shè)定的聯(lián)鎖高報值（0.11MPa）時，聯(lián)鎖會自動關(guān)閉反應器的出料柱塞閥、粉料輸送閥、主循環(huán)定時器；延遲12s后，關(guān)閉隔離閥（HZV-3014，HZV-3015，和 HZV-3016）；關(guān)閉吹掃氣的隔離閥；控制板上的報警激活。

為保護袋濾器防止超壓，它裝有兩個安全閥（PSV-3001和PSV-3002），PSV-3001和 PSV-3002的設(shè)定壓力分別時 0.31和 0.38MPa。PSV-3002位于袋濾器的下游，因此很容易被氣體中的粉末堵塞。PSV-3001位于袋濾器的上游，因此設(shè)定的安全壓力較PSV-3002小些。

2.2.4 取樣

正常生產(chǎn)期間，為了保證粉料的熔融指數(shù)（MFR）合格，需要2h取一次粉料樣，用來分析熔指。由于袋濾器中的粉料存在殘余的三劑和烴類，遇空氣極易燃燒，取樣之前必須進行氮氣置換。轉(zhuǎn)產(chǎn)期間，需1h取一次樣，以期融指盡快合格，減少過渡料。

3 事故處理

3.1 粉料輸送閥開/關(guān)不到位的處理

在生產(chǎn)過程中，有時候會發(fā)生粉料輸送閥動作不到位的情況。當輸送閥開不到位時，反應器的料位會上漲，內(nèi)操應立即關(guān)閉相應出料線上的柱塞閥，控制反應器的負荷及料位，手動開關(guān)輸送閥幾次，如果仍然故障，通知儀表人員到現(xiàn)場處理，必要時反應器打氧終止反應；當輸送閥關(guān)不到位時，粉料輸送管路和袋濾器相當于是直通的，此時袋濾器很容易超壓，反應器料位下降，內(nèi)操應立即關(guān)閉柱塞閥，處理故障輸送閥，必要時外操現(xiàn)場給膨脹式袋濾器泄壓；當輸送閥（HZV3003/4）開或關(guān)不到位時，特別注意反應器的料位和S301的壓力，必要時減小程序的循環(huán)時間或增大出料寬度，防止出現(xiàn)高料位、超壓等情況。

3.2 袋濾器料位高聯(lián)鎖時的處理

袋濾器料位高聯(lián)鎖時，應關(guān)閉進料，提高旋閥的轉(zhuǎn)速，待料位恢復到正常值時恢復進料；如果旋閥出現(xiàn)故障，反應器應停車，處理旋閥。

3.3 旋閥突然停的原因及處理

旋閥突然停的原因：①S301往Q301下料中有塊料；②Q301電機故障。

處理方法：①現(xiàn)場檢查，重新啟動Q301，或DCS試試反轉(zhuǎn)。②如果正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)均無效，注氧終止R201和R251的反應，對旋閥進行處理。③如果電機故障，通知修理。

3.4 尾氣壓縮機（C301）入口過濾器（S302）堵的原因及處理

當尾氣過濾器S302積累較多粉料時，過濾器的壓差指示偏高。過濾器（S302）堵的原因：①濾袋中累積較多的細粉；②S－301袋濾器濾袋破損。

處理方法：①將S302旁路氮氣置換合格后拆清，復位后氣密，并用氮氣置換，然后用丙烯置換，作水氧合格后投用。否則其中的氧氣和水循環(huán)回反應器將嚴重影響反應及生產(chǎn)安全。②停車，隔離S301，氮氣置換合格后交出，更換袋濾器濾袋，更換完復位，開車。

3.5 S301袋濾器濾袋壓差指示高原因及處理

原因：①壓差計故障；②濾袋上積累較多粉料，堵塞袋濾器。

處理方法：①聯(lián)系儀表處理壓差計；②加大反吹氣量，若沒有效果，則停車，隔離S3001，氮氣置換合格后交出，更換袋濾器濾袋，更換完復位，開車。

3.6 尾氣壓縮機（C301）突然停車的處理

C301突然停車，粉料輸送失去了管線吹掃氣，應關(guān)閉袋濾器的柱塞閥，立即到現(xiàn)場重新啟動C301。如果短時間內(nèi)無法啟動壓縮機，反應器降負荷維持生產(chǎn)，控制反應器的料位，45min后壓縮機還未啟動，終止反應，檢修壓縮機。

3.7 取樣閥XV3044堵的處理

取樣閥XV3044堵，降低S301的料位，打開取樣處的低壓氮氣向S301反吹，清堵；若無效則需要做XV3044的拆清處理。

4 對袋濾器系統(tǒng)改進的建議

（1）由于生產(chǎn)過程中存在尾氣壓縮機突然停的情況下，袋濾器很容易超壓，外操需到現(xiàn)場用排放手閥泄壓，這樣既浪費人力，也耽誤排放的時間。建議在袋濾器頂部的排放線裝一個氣動閥，由內(nèi)操控制泄壓。這樣既節(jié)省時間，也減少了外操來回奔波，S301的安全性也會大大提高。

（2）因取樣系統(tǒng)的取樣點和置換泄壓閥被分別設(shè)在300單元的一層和二層，取樣置換時需跑上跑下，或者兩個人配合來完成取樣，非常麻。建議將壓力表和泄壓閥都移至一層，并靠近取樣點，這樣取樣就變得簡單而方便了。

5 總結(jié)

通過對S301膨脹式袋濾器的工藝控制的分析，發(fā)現(xiàn)本系統(tǒng)存在的一些問題和不足，并提出了自己的一些想法和建議。希望本系統(tǒng)在不斷改進和完善的過程中，安全系數(shù)增大，人力耗費降低，這樣定能充分發(fā)揮其作用，并提高其可控性。

[1]洪定一，主編.聚丙烯-原理、工藝與技術(shù)[M].北京：中國石化出版社，2005.

[2]陳軍.氣相法聚丙烯脫氣倉的配管設(shè)計石油化工設(shè)計.石油化工設(shè)計，2005（1）.

[3]管文龍，等.氣相法聚丙烯裝置主催化劑計量系統(tǒng)的改進.石化技術(shù)，2008（15）.

[4]《中國石油獨山子石化55萬t/年聚丙烯裝置技術(shù)手冊》.

[5]《中國石油獨山子石化55萬t/年聚丙烯裝置INEOS操作指南》.2008，6.

TQ325.1+4

A

1004-7344（2016）13-0224-02

2016-4-18

谷彥林（1987-），男，助理工程師，本科，主要從事化工操作工作。