艾曉明 許利杰 張小靜

河南神馬氯堿發(fā)展有限責(zé)任公司

高密度聚乙烯干燥機中心管泄漏原因分析及改進

艾曉明 許利杰 張小靜

河南神馬氯堿發(fā)展有限責(zé)任公司

干燥機是高密度聚乙烯裝置中的重點設(shè)備之一，屬于低速重載大型轉(zhuǎn)動密閉性設(shè)備，高密度聚乙烯裝置干燥機加熱管泄漏的內(nèi)在原因是設(shè)備在運轉(zhuǎn)過程中存在交變載荷，交變載荷造成設(shè)備的疲勞腐蝕，因此需要采取有效的措施進行控制，從而才能延長干燥機的使用壽命，為整個裝置的安全穩(wěn)定生產(chǎn)創(chuàng)造條件?；诖吮疚姆治隽烁呙芏染垡蚁└稍餀C中心管泄漏原因分析及改進。

高密度聚乙烯；干燥機；中心管泄漏；改進

1 、高密度聚乙烯的生產(chǎn)工藝

高密度聚乙烯根據(jù)生產(chǎn)工藝分為三類：氣相聚合，溶液聚合及漿液聚合。以下將對三種工藝方法進行簡述。

1.1 INEOS公司的InnoveneS工藝

InnoveneS工藝，即雙環(huán)管反應(yīng)器生產(chǎn)工藝。針對生產(chǎn)產(chǎn)品的不同，反應(yīng)器的形式存在一定的差異。對于單峰類普通的產(chǎn)品，物料在出第一環(huán)管后不經(jīng)過處理，直接進入第二環(huán)管反應(yīng)器內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)。而對于雙峰類產(chǎn)品而言，物料在出第一環(huán)管后需要進行相應(yīng)的處理，即經(jīng)過中央處理過程后進入第二環(huán)管內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)。在此工藝工程中，使用了軸流泵作為反應(yīng)物料的循環(huán)動力，盡管電能耗比較低，但存在稀釋劑的分離和回收問題，因此，可能會消耗較多的蒸汽量。并且，對于雙峰產(chǎn)品而言，該工藝方法具有很大的優(yōu)勢。

1.2 Univation公司的Unipol聚乙烯工藝

Univation公司的Unipol聚乙烯工藝是氣相流動床反應(yīng)器工藝。該工藝采用冷凝技術(shù)，可以生產(chǎn)高中低不同密度的聚乙烯。因此，其工藝方法比較靈活全面，另外，此工藝流程較短，不需要溶劑脫除，具有較好的優(yōu)勢，投資較少。近年來，Univation正在致力于研發(fā)雙峰產(chǎn)品的研發(fā)。推出了一系列產(chǎn)品，并且正逐漸完成工廠化生產(chǎn)。

1.3 德國BASELL公司的低壓淤漿法赫斯特工藝

赫斯特工藝是攪拌釜式反應(yīng)器工藝，此工藝方法針對不同的產(chǎn)品，反應(yīng)釜的操作方法也有相應(yīng)的調(diào)整。單峰普通產(chǎn)品采用兩臺反應(yīng)釜并聯(lián)與串聯(lián)運行相同；單峰寬分子量產(chǎn)品，采用并聯(lián)串聯(lián)均可；而對于雙峰產(chǎn)品，則需要兩臺反應(yīng)器串聯(lián)。且排放氣通過壓縮去火炬。此工藝方法的工藝參數(shù)(壓力、溫度)相對比較低，容易實現(xiàn)。此反應(yīng)過程中壓力為1000Kpa，合成溫度為85℃，對于生產(chǎn)操作相對容易，設(shè)備的投資也較低。此工藝采用了連續(xù)攪拌釜淤漿聚合工藝，系統(tǒng)由兩個反應(yīng)器和外循環(huán)組成，可以合成雙峰HDPE，生產(chǎn)的產(chǎn)品可以達到PE80、PE100、PE100+的管材要求。合成產(chǎn)品的分子質(zhì)量分布和共聚物的分布可以實現(xiàn)很好的配合，性能指標(biāo)優(yōu)于InnoveneS，但是在生產(chǎn)過程中，反應(yīng)生成蠟沉浮在反應(yīng)器的器壁上，限制了它的長時間運行。

2 、高密度聚乙烯干燥機中心管泄漏原因

2.1 漏點位置特殊，難處理，易重復(fù)泄漏

干燥機泄漏點主要集中在加熱管和蒸汽分配器之間的焊縫處。干燥機總共有三層108根三種規(guī)格的加熱管(為了提高傳熱效率加熱管均為薄壁管)。由于設(shè)備的結(jié)構(gòu)所限，漏點處的焊接空間非常有限，有的泄漏處根本無法直接看到，只能用平面鏡反射觀察；甚至有的泄漏點處不僅無法直接看到，焊條也伸不到漏點位置，只能對滾筒進行開天窗處理。這種情況不僅會造成檢修時間長，而且焊接質(zhì)量也很難保證，極易發(fā)生重復(fù)泄漏。

2.2 交變應(yīng)力

干燥機在運轉(zhuǎn)過程中，加熱管隨著滾筒一起旋轉(zhuǎn)，當(dāng)加熱管處于滾筒底部時，加熱管被濕餅所覆蓋。由于濕餅中己烷汽化吸熱，加熱管溫度降低近似為干燥機出料溫度。隨著干燥機的旋轉(zhuǎn)被濕餅所覆蓋的加熱管運動到干燥機頂部時，由于沒有濕餅覆蓋，加熱管的溫度近似為加熱蒸汽溫度。這樣每根加熱管在隨滾筒旋轉(zhuǎn)時都會經(jīng)歷從出料溫度到加熱蒸汽溫度的一個溫度變化周期。金屬材料的熱脹冷縮特性使得加熱管周期性的伸長和縮短，然而干燥機的整體結(jié)構(gòu)限制了其伸縮變化，最終由于溫度變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力就會集中在中心管處，在交變應(yīng)力的作用下達到疲勞極限而開裂，造成泄漏，中心管結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 中心管結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 排凝不暢，產(chǎn)生水擊

在干燥機正常工作時，蒸汽和凝液是在同一個管道中，凝液過多，不僅蒸汽環(huán)管加熱系統(tǒng)循環(huán)受影響，如果蒸汽凝液未能及時排除，還極易產(chǎn)生水擊。發(fā)生水擊時產(chǎn)生巨大的沖擊力，這些沖擊力最終也會作用到加熱管的應(yīng)力集中處，造成加熱管突然泄漏。

3 、改進措施

3.1 更換中心管

整個過程需要對中心管進行更換，同時對其進行整體找正、試壓，從而能夠滿足干燥劑維修技術(shù)的要求，確保質(zhì)量。

3.2 精心操作

交變應(yīng)力是干燥機運轉(zhuǎn)的一個自身特性，無法消除，因此要精心操作，保證下料溫度≥85℃，蒸汽溫度在(100±5)℃范圍內(nèi)，使交變應(yīng)力保持在較小值。規(guī)范焊接工藝，在更換中心管的過程中要求全部使用氬弧焊，保證焊接質(zhì)量，盡量減少焊縫處的應(yīng)力集中。

3.3 定期排凝

明確規(guī)定要定時檢查排凝閥的排液情況，如排凝不暢及時打開疏水器副線閥保證凝液及時排出，避免產(chǎn)生水擊。

3.4 減少開停車次數(shù)

在使用的過程中需要控制開停車的次數(shù)，從而能夠有效防止因為溫度上升情況所引起的問題。如果前序系統(tǒng)停車，就會使得干燥劑降低轉(zhuǎn)速度，處于一個保溫的狀態(tài)，而如果干燥劑在啟動之后處于濕狀態(tài)，就需要對其進行預(yù)熱，從而能夠防止干燥機發(fā)生膨脹現(xiàn)象。

總之，高密度聚乙烯干燥機中心管泄漏的原因是多方面的，在實際應(yīng)用中需要采取有效的措施進行優(yōu)化，進一步加強研究非常有必要。

[1]孫靖哲，張博，宋楊，燕文，張文杰.回轉(zhuǎn)式干燥機出料筒體偏心原因分析及修復(fù)技術(shù)[J].化工機械，2014，02：240-244.

[2]賀志強，周永東，彭立民，孫鋒.生產(chǎn)常用單板干燥機的熱能利用分析[J].木材工業(yè)，2012，01：35-38.

[3]吳敏，姚桂玲.管束干燥機蒸汽泄漏的故障機理及其解決方案[J].湖北教育學(xué)院學(xué)報，2005，05：58-61.

艾曉明，男，1984年9月12，2006年6月，中州大學(xué)化工工藝專業(yè)畢業(yè)，2006年12月到河南神馬氯堿發(fā)展有限責(zé)任公司工作，現(xiàn)是助理工程師。