聚乙烯換熱器效率的提高

（中國石油獨山子石化公司乙烯廠，新疆 獨山子 833600）

聚乙烯換熱器效率的提高

郭 磊 時曉斌 李永華

（中國石油獨山子石化公司乙烯廠，新疆 獨山子 833600）

針對聚乙烯流化氣換熱器效率降低的問題，提出了解決方法，通過實踐檢驗，效果良好。

聚乙烯；流化氣換熱器；高壓水射流清洗技術

獨山子石化公司乙烯廠聚乙烯裝置采用英國BP公司專利技術，裝置年設計生產能力為22萬t/a，有動、靜設備698臺，500多個控制閥，200多個儀表控制回路，包括溶劑回收、化學品儲存、鈦催化劑制備、鉻催化劑制備、預聚合和聚合等12個生產工序，采用的是DCS計算機控制系統。聚乙烯產品牌號共計73個，其中LLDPE牌號33個，以己烯－1為共聚單體的高強膜產品13個，HDPE牌號40個，其中鉻系產品14個。

一、聚乙烯工藝流程

獨山子石化公司乙烯廠聚乙烯裝置工藝流程如圖1所示。

圖1 聚乙烯工藝流程簡圖

聚合反應在聚合反應器D400中連續進行，旋風分離器S400將循環氣中分離出來的細小顆粒通過噴射器J400返回聚合反應器，流化氣經過流化氣冷卻器E400初級冷卻后，由流化氣壓縮機C400增壓打循環，經過最終冷卻器E401冷卻后進入反應器底部。流化氣壓縮機C400為氣相法聚乙烯流化床反應器提供動力，補償循環氣流通過流化床及冷卻器所產生的壓降，并保證一定的氣速使反應器床層處于流化狀態。初級流化氣冷卻器E400進出口安裝有一壓差表PDI406用以監測換熱器堵塞情況，最終流化氣冷卻器E401進出口安裝有一壓差表PDI415用以監測換熱器堵塞情況。顯然，換熱器的換熱能力對于聚乙烯裝置生產至關重要，聚合反應產生的熱量由E400、E401冷卻吸收。

二、聚乙烯流化氣換熱器出現的問題

聚乙烯生產任務重，年產量要求超過22萬t，因此需要流化氣換熱器長周期使用，使用周期1年。長期使用后流化氣換熱器打開后發現初級冷卻器21/22E400堵塞情況極其嚴重，尤其是22E400，管束甚至被塑化的聚乙烯粉末大量堵死，最終流化氣冷卻器21/22E401堵塞情況較好，21E401基本沒有發生堵塞。

為了提高換熱效率，聚乙烯車間使用高壓水射流清洗槍（圖2）定期對換熱器進行清洗。聚乙烯流化氣換熱器要求使用周期為1年，實踐證明，上述清洗方法無法滿足聚乙烯長周期運行要求。

圖2 高壓水射流清洗槍

三、聚乙烯流化氣換熱器效率低的原因

為了找到聚乙烯流化氣換熱器換熱效率低的原因，對清洗后的換熱器進行觀察，發現在3m處管束表面上殘存大量塑化聚乙烯，在6m處管束表面上殘存大量片狀塑化聚乙烯，在9m處管束表面上殘存大量塊狀塑化聚乙烯。說明使用高壓水射流清洗這些部位的效果看起來似乎很好，但超過1m長度的管束清洗效果實際上很差，無法滿足清洗需求。

四、解決方法

1.高壓水射流清洗槍的改進

為了解決換熱器效率低的問題，需對高壓水射流清洗槍進行改進。將高壓水射流清洗槍改造成高壓水射流清洗軟槍，軟槍使用高壓軟管與清洗車連接，軟槍槍頭設計為自旋轉槍頭，槍頭兩側開孔4個，清洗時，先將槍頭放入換熱器管束50mm處，然后清洗車增壓至100MPa以上，靠人力緩慢將清洗軟槍沿管束下放，槍頭自動旋轉，通過微細水射流清洗管束表面（圖3）。

圖3 高壓水射流清洗技術軟槍和槍頭

2.流化氣換熱器機械拋光技術的使用

使用軟槍清洗時，為了防止槍頭彈出傷人，必須先將槍頭放入換熱器管束50mm后再增壓清洗，因此換熱器上部50mm管束無法清洗。為此，采用機械拋光法對管束進行清潔。拋光是靠電動工具，使用特殊鉆頭去掉管內部污垢。管束經機械拋光后再使用高壓水射流清洗槍進行二次清洗，保證拋光效果。

3.流化氣換熱器檢查驗收

（1）管內、外表面潔凈，見金屬光澤。

（2）換熱器洗凈率要達到98%以上。

五、結語

高壓水射流清洗技術改進后，聚乙烯流化氣換熱器投用，初級流化氣冷卻器E400進出口壓差表PDI406在42kPa左右，最終流化氣冷卻器E401進出口壓差表PDI415在40kPa左右。使用12個月，初級流化氣冷卻器E400進出口壓差表PDI406上漲至67kPa，最終流化氣冷卻器E401進出口壓差表PDI406上漲至60kPa，完全滿足聚乙烯長周期運行要求。

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