高压聚乙烯装置反应器压力波动的原因分析及对策

翟金庆 唐少臣

大庆石化公司塑料厂高压联合车间

摘要：反应器压力控制是高压聚乙烯装置控制的重要工艺参数，压力波动对装置的安全生产、产品性能及长周期运行影响较大。文章分析了引起反应器压力波动的各种因素，提出了有效的预防和处理措施。

关键字：反应器压力；压力波动；引压管堵塞

引言

高压聚乙烯装置是大庆石化公司扩建工程的重要配套设施。具有反应压力高，闭锁多，连贯性强，操作困难等特点，适用于无脉冲管的生产。长期来看，这一问题会制约装置的长周期运行，影响产品质量。这些影响主要表现在：改变反应压力可以改变产物的分子量，密度和其它物理性质。产物分子增加，熔点降低，密度随反应压力增加而增加。与此相反，最终产物指，反应压力的变化即为反应温度的变化，当反应压力升高时，反应器中乙烯单体的浓度增大，转化速率加快，使反应温度急剧上升。分解反应会在严重时发生。随着反应器压力的急剧下降，反应温度也会下降，从而导致低温锁定。

一、设备简介

大庆石化公司的计算机应用，具有 DCS, PLC, ESD等控制系统的工程设计，配置程序，安装调试技术，大型炼油化工厂控制系统设计，施工与启动技术，介绍了千兆以太网等企业骨干网络的设计技术，开发 RTDB实时数据平台软件和现场总线控制系统软件。在设备和自动化研究方面，拥有压力容器、冷交换设备、旋风分离器、调节阀、计量仪表及控制、可燃气体报警、电子计量秤等产品的制造技术和研发能力，特别自主研发了高温高压系列调节阀、微流调节阀、dq3002全自动电子计量秤及科研仪器旋风高效换热器、高通量强化换热器、 SP系列规整填料生产技术，并与 ADV系列浮阀、高效 PSC系列旋风单管、造粒机模版等产品联合开发，达到行业先进水平。

二、能源消耗分析

一台聚乙烯装置的超高压压缩机必须配有大功率电机；一台经压缩的乙烯气体在聚合反应前必须用蒸汽加热；另一台紧急排放管道，如反应器和物料管道，又要用大量的蒸汽来加热和保温，该装置较早引进，生产规模小，技术条件相对落后。从而使该装置的综合能耗达到了国内同类装置的较高水平。

冲击阻塞是反应器压力波动的主要原因。高电压可以使印刷线材聚合，形成超分子聚合物，堵塞线材。在此期间，反应器中的实际压力无法测量，测量值落后于实际压力，不能保持清醒。反应器的实际压力介于0到10之间。当反应器的压力达到一定值时，反应器的压力管突然膨胀，而反应器的压力与实际压力发生了直接的反应。在反应器压力升至一定值时，它会突然膨胀，而反应器压力会立即与实际压力相反应，然后压力又突然上升，反应器的自动流量就会在当时产生剧烈的波动。

二次集料输出的乙烯气体全部送入反应器，由于二次集料的变化会引起反应器内乙烯气体量的变化，直接引起反应压力的变化，从而造成不正确的二次集料输入输出循环，导致二次集料失效，导致反应器及高压循环系统失效，使反应器压力升高，联锁运行停止。二级风量变化的主要原因是空气输入温度、压强的变化^[1]。

三、反应器中物料流动对反应压力的影响

液流压降公式如下：ΔP=λ*ρ*u*2/2d

粘度越大，流动阻力越大，压力越大；粘度越小，流动阻力越小；并且对916P进行组合摩擦力损失。该装置主要受物料熔融锌含量的影响，而摩擦系数主要取决于反应器的壁附状态。实际上，N的变化是由物料流速的变化引起的反应压力的变化：

由于设备原因在反应器中引起的压力波动主要有两种情况：一是反应成形阀门出现故障。由于反应器出口阀直接控制反应压力，故障直接导致反应压力的剧烈波动。另一台机器坏了。引起风速变化，影响压力波动。减少或避免反应器压力波动的对策^[2]。

1.及时评估和有效解决反应器压力铅管堵塞问题。

当所引入的反应器压力管被堵塞时，反应器压力测量值不能反映反应器实际压力值，而滞后于实际压力值。在此过程中，反应压力可以通过第一注入点压力和第二输出端压力来控制。这时反应压力pce101由自动控制变为手动控制。反应器内的实际压力可以通过第一个注入点的压力或第二台机器的输出压力来测量，并可根据需要使用pce101基准。

2.反应器高压管道在线清洗

定期清理反应器脉管，使用脉管来清理厂房，并在运行过程中建立反应器脉管在线冲洗系统，在调试过程中，将反应器压力控制转换为手动控制，将反应器压力联锁强制控制，避免控制阀发生变化，在清洗过程中，由于反应器压力指示器发生变化而导致压力波动，同时避免压力指示器发生变化而导致压力停机^[3]。

三、稳定控制第二级入口温度

在高压循环换热器上安装并联式前冷阀的研究由保证二次输入温度降至37⑷~43⑷。举例来说，二次机进口温度已经大幅波动同时，将反应器压力PCE101切换到手动，使反应压力稳定，等待第二次反应。在稳定输入温度后，再次自动输入PCE101。反应器的除垢和反应水的稳定运行得到规范。进料炉排垢过程中，炉壁结垢逐渐清除，物料流动阻抗下降，此时应及时调整PCE101的输出值，使之减小，以免低电压时，触发锁定。过低的反应温度会引起管中聚乙烯粘度的增加随流速增大，流阻增大，导致反应器压力增大；容许反应水最低温度；MI>1时容许最低水温140⑷；MI≤1时容许低水温1504。

四、结束语

堆压波动是影响高压聚乙烯装置长期稳定运行的一个重要因素。反应器压力控制不稳定，会影响产品质量，造成过压、高温停堆，甚至引发重大安全事故。引起有序反应器压力波动的原因有：管路堵塞，压缩机风量变化，管壁粘连，设备故障等。要解决反应器压力波动问题，需要对反应器进行监测，以发现更大的反应器压力波动，并进行适当的调整。在规定的时间内清除反应器压力管，可以避免或减少压力波动，控制二次机的输入温度和压力，规范反应器的除垢，更换产品，以及紧急处理设备故障。

参考文献

[1]吴延河.高压聚乙烯装置停开工过程中反应器粘壁原因分析与对策[J].石油石化绿色低碳,2020,v.5;No.29(05):29-33.

[2]李学武.高压聚乙烯装置反应器黏壁的影响因素及应对措施[J].科技创新导报,2020,v.17;No.511(07):104-105.

[3]王智,黄仕发.高压聚乙烯装置反应器黏壁的影响因素及应对措施[J].化工管理,2016(23).