線性低密度聚乙烯裝置設計優化

王興龍

(中海油石化工程有限公司，山東 濟南 250101)

線性低密度聚乙烯以其優異的的耐寒能力、韌性、機械強度、可塑性等，廣泛應用于日用品、農業、醫療衛生和工業等領域，線性低密度聚乙烯的生產能力也日漸成為衡量國民經濟社會發展的指標之一。Univation公司的UNIPOL氣相聚乙烯工藝技術自1984年引入大慶石化以來，該工藝以其簡潔的流程、溫和的操作條件和較低的能耗越來越受到工廠客戶的歡迎，目前該工藝方案廣泛應用于國內的煉化公司。本文是基于作者承擔的某線性低密度聚乙烯裝置設計和現場設計代表服務的設計優化思考和總結。

1 檢修通道設計優化

低密度聚乙烯裝置根據生產工藝流程，分為原料精制、原料脫氣、聚合、造粒、排放氣回收、摻混和包裝等單元，單元之間管線通過管廊布置連通。其中造粒是廠房結構，原料精制、原料脫氣、聚合、排放氣回收和管廊均是鋼結構框架，框架之間均未設置連同平臺。在建設階段，施工人員進行電纜、橋架和管線的施工布置，框架支架缺少連通平臺，導致施工人員布置相鄰框架的管線、橋架和電纜時，需要先下到地面，再從相鄰框架的爬梯上去施工，給施工人員增加了諸多不便。項目運行階段，工藝操作人員和檢修人員，根據工藝需要檢修時，框架之間缺少平臺，也造成做多不便。

圖1 裝置布置圖

在進行裝置布置的時候，應從工藝操作人員和檢修人員的角度，充分考慮操作和檢維修需求，注意框架之間平臺的設置。原料精制與主管廊、聚合框架與主管廊、排放氣框架與主管廊等框架之間應加連通平臺。

2 吊車梁及附近管道布置優化

吊車梁用于設備封頭及其設備部件、管線或者閥門等部的吊裝，石化裝置有嚴格的操作規程，對于一定口徑的設備、管線和閥門等檢修搬運，嚴禁操作人員人工手動吊裝和搬運，需通過吊車梁等工具吊裝和搬運。對于裝置框架，空間狹小，設備、管線布置密集，更需要合理設計布置吊車梁。

圖2 吊車梁

圖2吊車梁用于下邊管線和閥門等的吊裝，并結合地面上的吊裝設備將其搬運到地面指定的檢修區域?？蚣苤泄芫€、吊車梁和設備布置密集，吊車梁兩側管線距離較近，吊裝設備封頭并運到框架邊時極易碰到吊車梁兩側的管線。在這極密集的空間內，在管線上合理設置可拆卸法蘭，在設備檢修時，拆卸掉阻礙吊裝路徑的管線、閥門等。

吊車梁的布置要充分考慮設備的布置，管線的布置在滿足工藝要求的基礎上，要充分考慮設備的吊裝檢修空間。框架上吊車梁宜布置在框架高層，能充分利用高層的吊車梁吊裝檢修框架下面一到多層的設備、閥門和管線等。

3 三乙基鋁焚燒坑設計優化

三乙基鋁作為聚合反應的催化劑，化學性質極不穩定，遇水、空氣等即可發生強烈的化學反應，可對人、設備等造成損傷。因此，密封罐超壓通過呼吸閥釋放出的烷基鋁、管線泄露釋放出的三乙基鋁必須引到專門的焚燒坑內焚燒處理。焚燒坑基礎和坑壁需要進行防滲處理，另外進行阻燃防火處理。應避免形成密閉空間，以免三乙基鋁在密閉空間內與坑內的濕氣發生反應，瞬間釋放出大量氣體，形成爆炸危險。

焚燒坑設計，應充分考慮三乙基鋁的特殊性質，主要考慮以下幾點：

1)應避免雨水和地面的積水進入焚燒坑內；

2)應避免形成密閉空間；

3)焚燒坑不僅用于收集密封罐內的三乙基鋁，廠房內積累的污水也會排往焚燒坑，應允許操作人員及時觀察坑內是否積水；

4)應有合理的排水方案；

5)焚燒坑內的有效容積應能不低于一個三乙基鋁鋼瓶的容積。

設計人員應根據以上各點，合理布置焚燒坑的位置，合理選擇其相對于風向和工藝裝置的方位。宜將焚燒坑設置在半開放式廠房內，既能滿足遮雨效果，又能滿足操作需求，或者在設置廠房受限時，設置大小和高度合適的蓋板。烷基鋁廠房內的地面亦應高處周圍地面，以免雨水流入。控制系統設計，應設置坑內積水報警系統以及排水系統。應注意焚燒坑內污水嚴禁排入裝置內的生產污水和雨水管網。

圖3 焚燒坑

圖3焚燒坑的問題有兩點：a) 蓋板的設計并不能完全遮擋雨水進入焚燒坑；b)焚燒坑內沒有設置積水報警系統和排水系統。

4 環保方案優化

GB31572-2015[1]規定了合成樹脂工業企業和生產設施的水污染物和大氣污染物的排放限制和監測、監督要求。GB31572-2015規定開口閥和開口管線排放的揮發性有機物等應進行相關的監測和控制，而且該標準也對要求檢測的樹脂顆粒種類規定了詳細的清單，新建企業從2015年7月日起和現有企業從2017年7月1日起應嚴格按照該標準的要求進行設計、監測和監督管理。設計人應根據GB/T 16157-1996[2]在管線等固定的大氣顆粒污染源設置采樣口，該標準對采樣口的設置有嚴格的規定。

由于行業的特殊性，煉化裝置尤其是聚烯烴裝置內分布大量的開口閥和開口管線、設備等，間歇或者連續往大氣排放物污染性氣體和顆粒污染物，聚乙烯裝置更不例外。裝置在審批階段，完成了環境專篇的編制，針對裝置內的主要污染物也進行了相應規定。裝置的工藝、管道和設備等的設計應充分遵守GB31572-2015、地方環境規定和環境專篇等。聚乙烯裝置的設計也充分考慮了工藝特點和標準要求，設計方充分溝通運營方和環保部門，不再對裝置內的間歇性排放大氣污染的閥門和管線等設置檢測口等。本裝置主要的連續排放源有，粉料緩沖料斗、添加劑緩沖料斗、TALC緩沖料斗、混煉機進料料斗、顆粒干燥器、粉料存儲倉和除塵器等。根據GB31572-2015，本裝置連續排放源排放筒高度應進行環境評價，且至少不低于15 m。

裝置內固定污染源排放管道采樣口的設置，應該避開彎頭、異徑管等流體急劇變化的部位，采樣口距離變徑和變向管徑的距離應該滿足GB/T 16157-1996的要求。設計人應該根據管線介質、溫度、壓力等，設置合理的、可接近的采樣口，如圖4，正壓高溫和有毒氣體的應設置閘板閥。注意區分圓形管道和方向管道采樣口位置和數量的要求，設計人注意采樣口的操作便捷性，如果采樣口位置不易靠近，應設置大小合適的采樣平臺，平臺面積不應小于1.5 m2， 部分采樣口操作空間受限，可以以活動平臺代替。

圖4 采樣口

5 軟閥座閥門的優化設計

圖5 反應器E口

反應器E口(圖5)為引壓口，為T型結構，法蘭口連接反應器口，T型兩端分別連接手鉆和反吹線、CO系統。因反應器內的粉料容易集聚在反應器口，導致T型件堵塞。反應器口直通端應設置可拆卸連接，在管件堵塞時，連接一鉆頭，可手動疏通積料。為了方便操作，可設置螺紋連接的切斷閥。根據專利商要求，切斷閥應為螺紋連接的球閥，而為了保證中低壓和低溫操作條件下閥門密封性，球閥應為軟密封球閥(密封材料建議為加強的PTFE)。為了保證兩端螺紋連接的球閥在安裝手鉆，手動疏通時不會導致閥門從反應器T型件上脫落，設計人要求閥門與T型件連接端密封焊，而為了不讓焊接操作影響軟閥座的密封性，要求施工單位在密封焊之前拆卸掉閥座等。

根據施工單位的反饋，難以保證閥門現場拆卸之后再重新組裝的密封性，而閥門供貨廠家也反饋難以保證返廠密封焊之后的閥門跟出廠后的密封性。

設計應在滿足專利商要求的基礎上，充分考慮安全生產要求，在閥門與T型件的連接問題上，應充分考慮施工可行性。設計方可要求閥門出廠時一端帶100 mm長袖管，與反應器E口T型件改為焊接連接。閥門另一端依然保持螺紋連接，方便鉆頭使用。

6 結束語

工程設計人員在設計工作中并不能完全理解檢維修和操作人員的需求，設計人員應充分與檢維修和操作人員溝通，充分把握裝置的工藝可行性和安全生產要求，才能保證裝置的安全平穩運行，提高裝置的技術經濟水平。