針對閥桿結構和工藝控制對反應氣流平穩的影響進行研究

齊偉

摘 ?要：LDPE裝置冷三閥振動，造成差動線圈損壞和冷三閥填料泄漏，進而停車。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，最終解決了冷三閥振動問題。

關鍵詞：高壓管式法;冷流閥;振動;LDPE

一、概述

大慶石化分公司塑料廠高壓聚乙烯一套裝置系引進原西德伊姆豪遜專利技術，由伍德公司總承包。乙烯為聚合單體，純氧為引發劑，丙烯、丙烷和1-丁烯為調整劑，采用一熱三冷四點進料的管式法工藝生產LDPE產品。反應溫度280～320℃，反應壓力200～260MPa，最高單程轉化率達32%。生產能力6萬噸/年，操作時數7513小時/年。

高壓一裝置自1986年開工以來冷三閥振動一直偏大，長期運行有可能造成冷三閥控制用差動線圈損壞和冷三閥填料泄漏，進而造成冷三閥失控停車，嚴重制約著高壓一裝置的安全和長周期運行。

頻繁因為冷三閥故障停車直接影響了高壓一裝置經濟技術指標，嚴重制約了裝置的長周期運行，又對高壓一裝置的安全和環保運行形勢造成了不利影響，急需從根本上解決。

二、工藝流程簡述

原料乙烯經過濾器過濾后，與來自輔助壓縮機C-415的低壓循環氣一起進入一次壓縮機C-303，經三段壓縮升壓至22～25 MPa，該氣體冷卻后與高壓循環氣體混合進入二次壓縮機 C-306入口。

引發劑氧按一定比例與乙烯混合后，經氧壓機C-316A/B升壓到27MPa，分三路由FIC63104、FIC63105、FIC63106控制注入二次壓縮機C-306入口。不同引發劑含量的氣體經二次壓縮機C-306二段壓縮到反應所需要的壓力后，分別去反應器不同的進料點。

來自二次壓縮機C-306的三股氣流進入反應器R-401，其中主（熱）流進入預熱器E-307，氣體被加熱到反應所需的引發溫度，二股冷流分別進入二個冷卻器E-308A和E-308B被冷卻到45～50℃，分三個注入點進入管式反應器R-401。

反應生成的聚乙烯和未反應的氣體經脈沖閥排到高壓分離器S-402中，在高壓分離器中將大部分未反應的氣體被分離出來作為高壓循環氣循環使用，而少量溶在聚合物中的乙烯氣體隨聚合物排至低壓分離器S-403中。在低壓分離器中將少量的乙烯氣體進一步分離，作為低壓循環氣循環使用。而聚合物進入擠壓機X-404進行造粒。經擠壓機X-404造粒后的產品經干燥器干燥、振動篩篩選后，被風送到料倉，在料倉混合之后送往包裝工段出廠。

三、冷三閥振動原因分析

冷三閥儀表用差動線圈損壞的原因是該點冷流注入時與閥體產生共振，在深入研究閥位調整控制、振動監測記錄及裝置運行參數等因素后，原因分析如下：

①冷三閥注入點前后壓差較大，冷三閥閥位恰處于節流共振區。

②冷三閥注入點為最靠近脈沖閥的注入點，脈沖過程反應器內流速較快，脈沖閥脈沖動作時，對冷三氣流影響較大。

③冷三閥閥頭形式對氣體節流影響。

四、冷三閥振動解決措施

為了降低冷三閥的振動，制定了以下措施：

4.1工藝參數調整方面：

①全開反應器入口差壓閥（原來開度為20-40%），增加主流流量的同時確保冷三注入壓差最小，最大程度的減少冷三振動。

②通過反復調試找到冷三閥控制的合理閥位控制區間，經過不斷摸索發現控制冷三閥閥位使冷三注入點溫度在240℃以下時振動最小，振動能夠維持在80mm/s2以下，避開冷三節流共振區，最大程度的減少冷三振動。崗位人員和技術人員定期測定冷三振動，一旦發現振值超過80mm/s2時，及時調整差壓閥或冷三閥閥位。

③通過關小冷一和冷二來保證主流氣量，其中一冷調整幅度由原來的全開關至75%。控制一冷注入溫度為235-245℃（原注入溫度為190-220℃）;調整第二冷流閥開度為75-80%（原來開度為70-75%）并控制二冷注入溫度為255-265℃（原注入溫度為230-240℃）。

4.2儀表參數調整方面：

降低脈沖閥的閥開時間，閥開時間調整為900ms（原閥開時間為1080ms）;增設脈沖閥開關閥延時（上升沿和下降沿），PIC64502/URLM（上升沿）設定300ms，即閥從全開到關至超調位置需要300ms，PIC64502/DRLM（下降沿）設定200ms，即閥從正常控制閥位到全開需要200ms，減小脈沖閥開關閥動作幅度，減少脈沖對冷三閥振動的影響。

4.3機械方面：

從冷三閥閥桿結構研究，進一步分析影響冷三閥節流共振因素，探索冷三閥閥頭對乙烯氣體節流造成的影響。改變冷三閥結構，將冷三閥閥桿由錐頭變為圓頭。

4.4實施效果：

通過以上措施的全面成功實施，冷三閥振動完全在設備的可接受范圍內，保證了裝置長周期生產。這些措施經過實踐檢驗成為一套全新的、有效的冷三控制方法。

五、經濟效益測算

按照一年能夠由冷三閥原因造成停車12次計算。每次停車放空乙烯約6噸;每次停車后開車產生過渡料約50噸，過渡料與正品差價約為400元/噸;每次生產20E約400噸，20E與18D差價為400元/噸;每次停工檢修20小時，影響正品產量190噸。

按照一年減少停車檢修12次計算。每年可節約冷三閥差動線圈12組，冷三閥填料10套，冷三閥閥桿2套，差動線圈10000元/組，冷三閥填料3600元/套，冷三閥閥桿84400元/套，一年可節約效益為：10000×12+3600×10+84400×2=324800元。

一年減少公用工程損失可節約效益為20102.59×12=241231.08元。

綜上，平均每年可以創造效益約320萬元。

六、總結

冷三閥振動大導致儀表用控制閥門的差動線圈頻繁損壞和冷三閥填料損壞，進而造成冷三閥失控停車。頻繁的冷三閥失控停車嚴重影響裝置長周期運行。技術方案實施后，徹底消除了因冷三閥失控停車造成的安全運行和環保隱患，實現了裝置的安全、綠色和平穩運行。