高壓管式反應器一峰超溫分解的原因分析及采取措施

馬鳳濤

【摘 要】高壓聚乙烯管式反應器一峰頻繁超溫分解，嚴重影響裝置的平穩生產，通過數次分析及總結經驗找到根本原因，采取相應措施，最終解決了反應器一峰分解問題。

【關鍵詞】超溫分解；反應粘壁；措施

一、概述

大慶石化公司高壓聚乙烯一裝置采用德國伊姆豪遜專利，由德國伍德公司承包。設計生產能力6.0萬噸/年，在一條生產線上完成，裝置于1986年7月建成投產。是以乙烯為原料，氧氣作引發劑，丙烯、丙烷、丁烯-1作分子量調整劑，采用一熱三冷四點進料的管式法反應。反應溫度為270～330℃，反應壓力為210～270 MPA，最高單程轉化率達32%。

高壓一裝置采用一熱三冷四點乙烯進料的管式反應器，熱流進入預熱器E-307，另外兩股冷流分別進入冷卻器E-308A和B。熱流被送到反應器的入口，兩股冷流則被送至沿反應器分布的三個可同時操作的注入點，冷流量由冷流閥FIC64501/FIC64502/FIC64503進行調節，冷流閥前法蘭都安裝了節流孔板，孔板起到節流和減震的作用。聚合反應壓力是通過反應器末端的脈沖閥PV64502按一定的時間周期和降壓幅度進行自動脈沖調節的，脈沖是為了長時間保持恒定的反應條件，防止聚合物粘于反應器內壁，不利于聚合熱的取走，并排出熔融聚乙烯產品。反應系統流程見下圖：

二、反應一峰分解原因分析

2010年高壓一裝置進行了控制系統改造，由PLCS5升級為PLCS7。改造過程中，由大慶金橋公司與塑料廠合作將脈沖閥的控制方式由原來的設定深度（按照公式計算）的脈沖控制方式改造為現在的設定閥開時間來實現脈沖的控制方式。改造后2010年末至2015年裝置頻繁出現反應一峰超溫分解停車事故。

從表一可以看出在2010年控制系統改造前平均每年發生1次反應一峰超溫分解停車事故，控制系統改造后，平均每年發生的反應一峰超溫分解停車事故增加至9次。

造成高壓一裝置反應超溫分解的主要原因有：

1、脈沖作用方式的改變是造成2010年以后頻繁分解的主要原因?？刂葡到y改造后，脈沖作用對于流速最慢的反應一峰管段的沖刷作用減弱，造成了反應一峰管段易于形成粘壁或粘壁作用加重，進而造成了反應熱在某一瞬間無法及時撤除，反應一峰的某一點局部過熱造成超溫分解。

2、反應一峰粘壁影響：高壓一裝置反應一峰氣體流速較慢，而反應器入口離脈沖閥最遠，也就是脈沖對反應一峰的影響較小，造成聚合物在反應一峰管線上形成聚合物的滯流層，這一層滯流層是始終存在的，如果滯流層變厚（粘壁加劇），就會造成反應一峰由于熱量無法及時撤走造成局部過熱而發生熱分解。熱流流速偏低造成熱流反應熱無法及時撤走是造成裝置頻繁分解的根本原因。

3、裝置工藝控制落后，反應器“一熱三冷”進氣控制無法實現自動控制，全憑操作人員憑經驗操作，一旦進氣量發生改變，操作人員往往不能及時發現或調整滯后是造成裝置出現分解停車事故的重要原因。

三、采取的措施

1、為了增強脈沖閥對于熱流管段的沖刷，同時為了減少脈沖作用對于反應器進氣的影響，加設脈沖閥動作的下降沿和上升沿，確保脈沖時開閥和關閥過程平穩受控同時增加對于熱流管段的沖刷；調整脈沖閥的閥開時間和脈沖深度，確保反應器進氣穩定的同時保證脈沖作用不減弱；調整脈沖閥的脈沖周期，確保脈沖作用充分的前提下，適當降低了脈沖對于反應器進氣的影響。

2、通過開大差壓閥和關小冷流閥來增加熱流流量進而提高熱流流速。

3、將反應器入口E-307換熱器后溫度TI64507作為熱流進氣量大小的監控點，保證熱流流量和流速，彌補裝置設計缺陷，消除反應器“一熱三冷”進氣控制無法實現自動控制的不利影響，從根本上杜絕反應一峰分解停車事故。

4、升壓過程中保證升壓速度，減少產品在低指數區域的停留時間。降低裝置開停工過程產生的低指數料，降低反應器一峰的粘壁效果。

四、總結

通過對反應超溫分解的原因進行分析，優化操作，制定相應的措施使裝置平穩運行，防止超溫分解的發生。降低了裝置單耗、能耗，減少環境污染，提高了產品質量，增長了反應器上的液壓放空閥、冷流閥、脈沖閥、差壓閥的壽命，保護了反應器，解決了困擾高壓一裝置多年的反應一峰超溫分解停車問題，高壓一裝置既實現了長周期運行，又消除了反應一峰超溫分解停車帶來的安全環保隱患，裝置實現了安全、綠色和平穩運行。

參考文獻：

[1]高壓一裝置操作規程[Z].大慶石化公司.2012（12）.

[2]高壓一裝置工藝技術規程[Z].大慶石化公司.2009（08）.

（作者單位：中國石油大慶石化公司塑料廠）