(4)高压换热器(E—15A/B)
超高压换热器是本装置的主要换热设备之一。本装置的超高压换热器均为套管式,为减少结垢,提高传热效果,对水质要求很高,并采用超声波除垢器进行日常除垢工作。因本换热器在超高压条件下工作,所以在材料、制造、加工、装配上要求较高而且严格。本换热气的轴端密封,按温度压力不同,采用热套式。E—15A为套管式热交换器,分为四组,可以按照必要的冷却量进行冷却。其作用为冷却从R—3A送来的乙烯气和聚乙烯的混合物,降低R—3B进料温度,以期提高转化率,减少次品的发生。但R—3A与R—3B的产率比发生变化,会影响产品质量。因此,在不影响产品质量的条件范围内,控制E—15A的出口温度尽可能的低,是保证转化率和产品质量的重要控制手段。在实际生产中,往往出现E—15A再生时间不够、管壁结垢过厚导致产品转化率下降,影响产量;或者在停车过程中,残存聚乙烯固化堵塞换热器,导致无法正常开车等现象出现。因此设置有高压蒸汽与冷却水切换阀,遇见上述问题时,切换至高压蒸汽进行加热和吹扫工作。E—15B为套管式热交换器,分为两组。是为了防止由于R—3B出口阀PCV—5的减压,造成混合物的温度上升,使生成的聚乙烯的质量恶化而设置的冷却器。由于超高压的减压为放热反应,并且反应压力越高,温升越大。聚乙烯一达到这样的高温,很容易分解产生染色品,低聚物增多。因此,减压后必须尽快地降低温度。但是,树脂温度的变化对高、低压分离器及挤压切粒机(X—1)的操作影响很大。因此,要根据不同的熔融指数(M1)产品来进行冷却情况的更改。
(5)催化剂泵(Cat—P)
催化剂泵是将催化剂送人反应器,以引发乙烯聚合反应,为本装置重点设备之一。反应器的反应温度控制很严格,它是由单位时间内注射催化剂量来控制。催化剂量的多少直接影响到高压聚乙烯反应温度和产品的应用及质量。为了满足催化剂注射量的变化,采用油压变量泵来调节。催化剂泵的超高压产生是由大截面的低压活塞推动小截面的高压柱塞来实现的。低压气缸是双作用的,两端轮换进油推动低压活塞作往复运动,从而使高压气缸吸人催化剂和排出超高压力的催化剂。
乙烯的聚合反应是一个强烈的放热反应,催化剂泵轻微的故障会导致注入量的波动,将引起反应温度波动较大,甚至造成反应温度失控或超温联锁,导致停车。因此,在实际生产过程中催化剂泵的备用流程是一个很重要的问题。目前,高压催化剂泵备用流程为两备四流程。通过适当切换手动阀的开关和DCS中的软开关,保证备用泵能将催化剂送到所需要的任何一点。
(6)切粒机(X—1)
本装置切粒机由一台750kW的直流电机带动,转速为950~95r/min,通过速比为1/8.64的二级减速机带动,可挤压7.5—9.5t/h聚乙烯料。水中切粒装置转动部分的驱动电机功率为45kW,由滑差电机控制转速,并由皮带传动传给切刀轴,切刀转速为1300~130r/min。为保护切粒机、电机安全,切粒机自身设有13保护点联锁,一旦符合联锁条件,切粒机将自行停止。联锁动作时,控制室指示灯亮并报警,不影响其他岗位正常生产,
3.特殊阀门
(1)超高压调节阀(PCV—5):本压力调节阀为气动费歇阀,采用气缸执行机构,设于反应器B釜下部物料的出口管线上,通过该阀将聚乙烯和未反应的乙烯物料从反应压力减压到25MPa左右,再去分离器使聚乙烯与乙烯分离。故该阀对保证物料的畅通和稳定反应器的操作起到重要的作用。同时该阀还是保证反应压力的最关键阀门,目前该阀的控制及执行机构老化比较严重,先进的油压阀是将来改造此阀门的首选。
(2)柱塞式遥控操作阀(HCV—33):本压力调节阀为费歇阀,采用气动薄膜式执行机构,设于反应器A釜下部物料的出口管线上, 日常生产中由手动调整开度来调节反应器A釜、B釜压差,来进行反应釜的压力控制。
(3)紧急放空阀(HCV—31):是油压紧急放空阀,在反应压力达到设定的高限时自动打开,将反应器及系统内的乙烯和聚乙烯紧急放空,保证装置的正常生产。
二、危险因素及其防范措施
高压聚乙烯装置由于其自身技术特点,超高压、高温反应条件下进行的游离基聚合反应,物料大部分为甲类危险品,生产过程温度、压力一旦失控,将出现分解、爆破等重大安全事故。
(一)开、停工危险因素及其防范
1.开车时的危险因素分析及其防范措施
开车时,装置从常温常压逐渐升温升压达到各项正常操作指标。物料、催化剂、水电汽逐步引入装置。所以在开车时,装置的操作参数变化较大,物料的引人引出比较频繁,较易产生事故。通常高压装置的开车步骤为:
置换、试压、加热、升压、投泵、造粒开车。
在开工时刻各个环节扣的很紧,在开工过程中应做好压力平衡和热平衡(热量的供给),各阶段易发生的事故分析如下:
(1)置换:保证氧含量、水含量、氢气含量、乙烯气体浓度等指标的合格,是保证装置正常开车的关键步骤。如果置换不彻底,会造成分解、飞温、产品质量不合格等事故,严重的甚至会发生爆破着火等。因此每个置换步骤结束都要作严格的微量氧检测分析,合格后方可作下一步操作。
(2)试压:主要是根据不同的生产牌号在装置冷态的情况下用乙烯气进行试压,查找可能的泄漏点,保证在正式开车时的热态情况下装置不发生泄漏。由于现场压力不与控制室压力同步,现场必须留有人监视现场指示压力表,同时检查泄漏点,一旦出现泄漏,控制室立即降压操作。高压下乙烯单体可能发生自聚反应,并且由于反应放热导致恶性循环,最终形成分解,所以试压过程要在可能范围内尽量快,同时必须保证冷态进行。装置在现场所有关键的部位都安装了可燃气体检测报警器,共有100点,在试压时能起到关键的作用。另外目前装置也在进行氮气试压的研究,采用氮气试压可以大大减小乙烯气泄漏时的危险。
(3)加热:加热过程是保证装置达到一定的预热温度,利于投入引发剂开车的关键步骤。加热主要是对反应器和超高压换热器的加热,这时系统内充满了乙烯气,但是整个系统是不流动的,加热的热量是无法传递出去的,这样就要求加热过程必须严密监视,随着温度的升高,系统的压力不得超过30MPa,这样才能保证装置的安全 .
(4)升压:lOOMPa以下C—2压力进气带动反应釜压力上升,按操作法进行操作到达指定压力。升压过程也是个危险的过程,要保证升压的过程平稳,联锁投用。
(5)投泵(注入引发剂):以A釜顶部、B釜顶部、A釜底部、B釜底部顺序投泵建立反应。投泵过程中,要密切注意温度的波动,在温度不上升时,可适当加大投入量,5-10s以后温度仍然不上则必须停泵检查,以防止由于催化剂管线留有的残存催化剂过期导致其半衰:期变长,顶部注入催化剂到底部开始引发反应,形成底部温度上升,顶部温度不动,导致最后的局部分解形成。高压聚乙烯的升压和投泵(注入引发剂)过程是整个开车的关键步骤,尤部分的异常情况如分解、飞温、泄漏等都是发生在这个阶段,为此这两个过程的监控和操作是装置最关键的操作,要制订详细的操作法来保证这两个步骤的完成。