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

河南神馬氯堿發展有限責任公司

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

河南神馬氯堿發展有限責任公司

干燥機是高密度聚乙烯裝置中的重點設備之一，屬于低速重載大型轉動密閉性設備，高密度聚乙烯裝置干燥機加熱管泄漏的內在原因是設備在運轉過程中存在交變載荷，交變載荷造成設備的疲勞腐蝕，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定生產創造條件。基于此本文分析了高密度聚乙烯干燥機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工藝

高密度聚乙烯根據生產工藝分為三類：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，即雙環管反應器生產工藝。針對生產產品的不同，反應器的形式存在一定的差異。對于單峰類普通的產品，物料在出第一環管后不經過處理，直接進入第二環管反應器內繼續反應。而對于雙峰類產品而言，物料在出第一環管后需要進行相應的處理，即經過中央處理過程后進入第二環管內繼續反應。在此工藝工程中，使用了軸流泵作為反應物料的循環動力，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，對于雙峰產品而言，該工藝方法具有很大的優勢。

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器工藝。該工藝采用冷凝技術，可以生產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，具有較好的優勢，投資較少。近年來，Univation正在致力于研發雙峰產品的研發。推出了一系列產品，并且正逐漸完成工廠化生產。

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器工藝，此工藝方法針對不同的產品，反應釜的操作方法也有相應的調整。單峰普通產品采用兩臺反應釜并聯與串聯運行相同；單峰寬分子量產品，采用并聯串聯均可；而對于雙峰產品，則需要兩臺反應器串聯。且排放氣通過壓縮去火炬。此工藝方法的工藝參數(壓力、溫度)相對比較低，容易實現。此反應過程中壓力為1000Kpa，合成溫度為85℃，對于生產操作相對容易，設備的投資也較低。此工藝采用了連續攪拌釜淤漿聚合工藝，系統由兩個反應器和外循環組成，可以合成雙峰HDPE，生產的產品可以達到PE80、PE100、PE100+的管材要求。合成產品的分子質量分布和共聚物的分布可以實現很好的配合，性能指標優于InnoveneS，但是在生產過程中，反應生成蠟沉浮在反應器的器壁上，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根三種規格的加熱管(為了提高傳熱效率加熱管均為薄壁管)。由于設備的結構所限，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，而且焊接質量也很難保證，極易發生重復泄漏。

2.2 交變應力

干燥機在運轉過程中，加熱管隨著滾筒一起旋轉，當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時都會經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構限制了其伸縮變化，最終由于溫度變化產生的熱應力就會集中在中心管處，在交變應力的作用下達到疲勞極限而開裂，造成泄漏，中心管結構見圖1。

圖1 中心管結構示意圖

2.3 排凝不暢，產生水擊

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，不僅蒸汽環管加熱系統循環受影響，如果蒸汽凝液未能及時排除，還極易產生水擊。發生水擊時產生巨大的沖擊力，這些沖擊力最終也會作用到加熱管的應力集中處，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的要求，確保質量。

3.2 精心操作

交變應力是干燥機運轉的一個自身特性，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，使交變應力保持在較小值。規范焊接工藝，在更換中心管的過程中要求全部使用氬弧焊，保證焊接質量，盡量減少焊縫處的應力集中。

3.3 定期排凝

明確規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，避免產生水擊。

3.4 減少開停車次數

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

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

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艾曉明，男，1984年9月12，2006年6月，中州大學化工工藝專業畢業，2006年12月到河南神馬氯堿發展有限責任公司工作，現是助理工程師。