聚乙烯裝置脫氣倉壓力的優化

劉衛東，白 鴻

（1. 沈陽石蠟化工有限公司，遼寧 沈陽 110141； 2. 沈陽金碧蘭化工有限公司，遼寧 沈陽 110000）

主流氣相法聚乙烯生產工藝中用脫氣倉來脫除樹脂中夾帶的烴類物質。在這類工藝中，離開反應器的樹脂粉末通常會溶解各種烴類。盡管有些烴在反應器排放減壓時被閃蒸出去，但仍然有一些殘留在樹脂中，因此必須用氮氣脫氣，保證在樹脂中殘留的烴的濃度要足夠低，達到安全范圍以內，防止它們進入下游的儲存和處理設備。個別生產商曾經由于烴殘留發生過爆炸事故。

1 問題的分析

1.1 理論分析

根據亨利定律：烴的溶解性與壓力的關系

式中: H —亨利定律常數;

Py—烴分壓;

x —溶解在樹脂中烴類的質量分數。

降低烴類殘留的方向主要是降低烴分壓，在反應器中烴類組成基本不變的情況下，降低脫氣倉壓力是直接降低烴類分壓的辦法。降低脫氣倉壓力將能使脫氣效果更佳，進一步可以降低脫氣倉中的氮氣使用量，節約能源。

1.2 流程分析

脫氣倉與排放氣回收壓縮機相連，中間有兩個過濾器5010和5223，存在過濾器壓降，因此：

即：

結論：降低脫氣倉壓力主要方法是降低以下 3個指標：排放氣壓縮機入口壓力、5010壓降、5223壓降。

2 優化實施

2.1 降低壓縮機入口壓力PICA5206-1

壓縮機入口壓力由回流控制，壓力低時回流閥打開（單回路控制）。

限制條件：入口壓力低，聯鎖停壓縮機。我們通過與壓縮機廠家的探討研究，覺得可以降低聯鎖壓力值，低壓運行時主要觀察壓縮機缸體溫度和一段出口溫度，防止過熱。目前壓縮機一段出口溫度135 ℃左右，高報值為150 ℃，聯鎖停車值為160℃，還有較大余量。壓縮機初始設定的入口壓力低連鎖值由5 kPa降至3 kPa，最后降為為0 kPa。放寬了限制條件。

2.1.1 減小入口壓力波動

原來波動狀態如圖1。

圖1 壓縮機入口壓力時間序列圖Fig.1 Compressor inlet pressure time series graph before optimize

如圖1所示，由于過調嚴重最低點低于設定值6 kPa約2 kPa，容易達到連鎖停車值。

需要通過控制回路整定，減小壓縮機入口壓力波動，尤其是要消除過調。

2.1.2 控制回路整定和設定值調整

控制回路整定后，過調消除了。在此基礎上又調整了設定值，如圖2。

圖2 壓縮機入口壓力時間序列圖優化前后對比Fig.2 Compressor inlet pressure time series graph compared before and after optimization

虛線是我們把設定值由6 kPa降至4 kPa，如圖所示最低值基本等于設定值，壓縮機低壓連鎖停機的風險減小。

2.1.3 脫氣倉壓力變化

通過降低壓縮機入口壓力的降低，脫氣倉平均壓力由10.7 kPa降低至8.5 kPa,如圖3。

2.2 過濾器壓差降低

過濾器主要是過濾細粉。

（1）細粉量越多，濾袋堵得越快，控制細粉量是一個較大課題，主要是調整催化劑配方，這里不做研究，可以另行優化；

（2）再有就是采用質量好的濾袋：結實不破損，用的時間長；

（3）不容易堵塞的（即過慮細粉，經吹掃又容易脫落的袋子）；

圖3 脫氣倉平均壓力壓力時間序列圖優化前后對比Fig.3 Purge bin average pressure time series graph compared before and after optimization

以前為了降成本，采用國產袋子，1-2個月就堵了，造成壓差增大。目前選用材料進口、國內加工的袋子， 2013年3月24日停車更換了這種新型號袋子。4月26日開車后脫氣倉壓力進一步降至7.4 kPa如圖4。

圖4 脫氣倉平均壓力壓力時間序列圖優化前后對比Fig.4 Purge bin average pressure time series graph compared before and after optimization

圖5 壓縮機入口壓力—壓縮機出口溫度時間序列圖優化前后對比Fig.5 Compressor inlet pressure- compressor outlet temperature time series graph compared before and after optimization

2.3 壓縮機適應性驗證

壓縮機入口壓力降低，出口壓力不變，壓縮比增加，我們擔心壓縮機出口溫度會升高，為此我們進行了驗證，見圖5。下部曲線是壓縮機入口壓力，上部曲線是一段出口溫度，隨入口壓力降低2 kPa，溫度約提高1~2 ℃度，變化不大，在140 ℃左右，距離報警值150 ℃較遠，距離聯鎖停車值160 ℃更遠，可見上述優化對壓縮機不會造成傷害。

3 結束語

通過優化，進一步降低了脫氣倉的壓力，提高了烴類揮發的動力，為降低粉末烴含量打下良好基礎，對裝置安全運行起到積極作用。為下一步降低氮氣用量打下良好基礎。