排放氣回收系統制冷溫度偏高原因分析和處理措施

苗 偉，劉軍平

（陜西延長中煤榆林能源化工有限公司，陜西 靖邊 718500）

榆能化線性低密度聚乙烯裝置采用美國Univation公司的UNIPOL氣相流化床聚乙烯生產工藝，裝置年生產能力為30萬噸，裝置排放氣回收系統如圖1，主要通過冷卻、壓縮系統將脫氣倉排放氣體中的丁烯，異戊烷等原料回收利用。排放氣回收系統投用時，從脫氣倉頂部過濾器出來的排放氣，首先經入口保護過濾器，然后經過壓縮機出來后。氣體經過高壓冷卻器和高壓冷凝器分別冷卻至40℃和-10℃后，凝液收集在高壓集液罐中，經高壓凝液回收泵送回反應器進料系統。高壓冷凝器用-20℃乙二醇的水溶液做制冷劑將工藝流體冷至-10℃。制冷劑由排放氣回收制冷系統供給[1]。由于裝置排放氣回收系統制冷設計溫度長期高于設計值，不能完全將原料回收利用，導致回收液流量偏低。液體主要包含共聚單體（丁烯-1和己烯-1）和異戊烷。

圖1 排放氣回收系統工藝流程

據統計，2016年全年線性低密度聚乙烯裝置排放氣回收系統制冷溫度統計情況如圖2。制冷溫度基本在-7℃，偶爾會有達到設計值-10℃情況。制冷溫度的持續性高會造成原料回收利用低偏低。

圖2 2016年1-12月份制冷溫度統計表

1 影響排放氣回收系統制冷溫度高的原因分析

根據對排放氣回收系統制冷溫度高進行分析，冰機工藝介質出口溫度偏高、乙二醇流量偏小、冰機運行工況不合適、泵出口流量偏高、冰機真空度、儀表問題以及蒸發器換熱效果差等。

1.1 高速泵回流閥開度

由于回收液通過高壓集液罐后，再經過高速離心泵增壓溫度會明顯升高。當正常生產期間回收液進入反應器流量約為泵出口流量設定的21%。通過調查統計，平時穩定生產時高速泵出口回流閥開度基本在65%～72%，閥門開度過大會導致大部分回收液通過回流閥重新進入高壓集液罐，無形中使得制冷溫度偏高。

1.2 低壓、級間冷卻器質量

低壓冷卻器和級間冷卻器主要用于將回收氣溫度降低，但是其質量若較差，發生管程內漏，會造成冷卻水內漏至工藝氣，從而導致管束堵塞，換熱效果差。通過2016年對E-5217內漏情況調查顯示，對低壓冷卻器管程打壓發現，部分管束有水流出。通過統計，發現泄漏管束達到47根。同樣級間冷卻器也發生過內漏現象，從而水氣和粉料黏合后造成換熱器管束堵塞，影響換熱器換熱效果[2]。

1.3 冰機運行控制模式

冰機主要用于將冷凍機冷卻至-20℃，然后通過冷凍液對回收氣進行再次冷卻，使得其溫度達到預期值。但是若冰機在采用溫度模式控制時，當目標溫度到達目標值后會空載，待溫度高于設定值后再次加載工作，這樣會導致制冷溫度往復波動，經常出現高于設定值的情況。

1.4 乙二醇流量和冰點

乙二醇作為排放氣回收系統的冷凍機，主要作為回收氣再次冷卻的冷介質。其主要是由54%的乙二醇和46%的脫鹽水組成的水溶液。一方面若其流量偏小，會造成冷卻介質因流量不夠而導致換熱不徹底現象；另一方面其冰點需低于目標溫度至少5℃以上，防止換熱器管束發生膜結冰現象，導致換熱效果差。

1.5 冰機真空度

冰機在初次投入使用前或者經過檢修后，必須做抽真空氣密試驗，這樣可防止因系統含有水分而導致的問題，需要在充注制冷劑和油之前對冰機系統進行抽真空。若系統氣密不好或者含有水分，會導致冰機效率降低，制冷劑和油不能完全分離。

2 處理措施及效果

2.1 調整高速泵回流閥開度

為解決這一問題，線性低密度聚乙烯裝置一方面通過對高速泵出口流量進行調整，控制泵最小回流閥開度至10%～40%，使得回收液返回高壓集液罐的流量降低；另一方面要求崗位人員每兩h對運行高速泵巡檢一次，設備技術管理人員每天巡檢一次，通過巡檢來監控泵的運行工況。

2.2 改變冰機運行控制模式

線性低密度聚乙烯裝置設備管理人員通過將冰機由溫度控制變為壓力模式控制，通過冰機入口壓力與出口壓力的壓縮比控制，使得冰機處于持續加載狀態。這樣可以保證冷凍機溫度穩定持續維持在目標值以下，從而對排放氣可以持續冷卻，不會造成溫度波動，更不會出現高于目標值的情況發生。

2.3 清理低壓、級間冷卻器

在對換熱器檢查發現，低壓和級間冷卻器管束會出現內漏現象，由于循環水壓力高于排放氣壓力，這樣就會導致循環水進入管束，造成冷卻器管壁黏有粉料和水，換熱器效率降低，從而不能降低排放氣溫度。為了防止這一現象發生，需定期對冷卻器進行檢查試壓。榆能化公司線性低密度聚乙烯裝置就發生過低壓和級間冷卻器管束泄漏的情況，通過消漏試壓后可成功解決這一問題。

3 結果

通過對影響排放氣回收系統制冷溫度高的原因分析以及相應措施的實施后，排放氣回收系統制冷溫度在正常運行時成功達到專利商設計值要求，詳見圖3。

圖3 實施后排放氣回收系統制冷溫度統計

由圖3看出，通過對高速泵回流閥開度的調整、冰機運行控制模式的改變以及低壓、級間冷卻器的清理，有效解決了影響排放氣回收系統制冷溫度高的問題，降低了因排放氣回收系統制冷溫度高而造成的原料浪費，為裝置降本增效而做出了巨大貢獻[3]。