影響高壓聚乙烯裝置長周期運行的常見因素及對策

陳林山，陳卓珺，谷 健

（蘭州石化分公司乙烯廠，甘肅 蘭州 730060）

影響高壓聚乙烯裝置長周期運行的常見因素及對策

陳林山，陳卓珺，谷 健

（蘭州石化分公司乙烯廠，甘肅 蘭州 730060）

通過分析中國石油蘭州石化公司20萬t低密度聚乙烯(LDPE)裝置投產以來頻繁出現的停車原因，歸納和總結了制約LDPE裝置長周期運行的常見因素，并提出了解決辦法。

高壓聚乙烯；LDPE；長周期

1 裝置概況

中國石油蘭州石化公司20萬t低密度聚乙烯(LDPE)裝置于2006年底建成投產，采用德國lyondell Basell公司的Lupo-techTS高壓管式反應器技術。以乙烯為原料，過氧化物為引發劑，丙醛或丙烯為相對分子質量調節劑，在壓力為260MPa、溫度為300℃左右的條件下，通過自由基聚合得到LDPE產品。自投產以來已運行9年多，通過工藝優化、技術改造和優化設備管理等途徑，解決了壓縮系統結垢、儀表聯鎖故障等常見問題，真正實現了裝置的長周期穩定運行。

2 影響長周期運行的問題分析

2.1 二次壓縮機段間結垢問題

二次壓縮機一段中心閥出口至中冷器這段管線的工況條件為120MPa和100℃左右，在某些雜質自由基的作用下，乙烯會發生微量的自聚反應，產生的粉末狀聚合物一部分隨乙烯氣流進入反應器，另一部分在氣缸潤滑油的混合作用和中冷器冷卻下，逐漸沉積在管壁和二段中心閥上形成結垢，在結垢嚴重時造成二段中心閥吸排氣不正常，導致壓縮機故障停車，更換堵塞的中心閥及清理管道耗費大量時間和人力物力，嚴重影響裝置安全和長周期運行。

2.2 儀表聯鎖點故障失效導致聯鎖停車

LDPE裝置設計聯鎖點數量多，聯鎖保護等級高，僅反應器上就安裝有96個ESD聯鎖的溫度熱電偶。由于現場震動、線路老化、儀表器件本身質量等原因，在運行中經常出現指示有誤、故障失效等問題，處理不及時將導致裝置停車。從表1中可以看出，2011年-2014年期間因儀表各種故障導致停車共13次。

表1 2011年-2014年儀表故障聯鎖停車次數

2.3 二次壓縮機熔斷探桿頻繁誤動作

原設計壓縮機連桿軸瓦溫度采用AMOT系統進行監測，系統終端采用32個熔斷探桿監測軸瓦溫度，當溫度偏高達到70℃時探桿底部低溫金屬熔斷彈簧釋放頂起探桿，撥動機械開關觸發聯鎖動作。由于熔斷探桿受制造精度、儲存條件、安裝精度等各方面影響較大，長時間運行后易疲勞失效，而任何一個探桿出現誤動作都將造成裝置停車。2013年和2014年2年共發生7次熔斷探桿誤動作聯鎖停車，反映出AMOT系統設計存在較大缺陷，亟待改進。

3 解決對策及效果

3.1 監控二次機氣缸潤滑油品質，優化使用方法

經過裝置摸索發現，二次壓縮機管道內發生的結垢問題主要與氣缸潤滑油中的某種雜質有關，不同類型和批次的潤滑油影響程度不同。潤滑油總體分為礦物油和合成油兩類，合成油具有較好的潤滑性能，而且使用后反應負荷較高，缺點是油品加工過程中往往帶有引起自聚的雜質。礦物油不會引起明顯的自聚反應，但潤滑性能不及合成油，使用后柱塞溫度、震動明顯上升，不利于設備保養和使用壽命。目前雜質成分的反應機理仍不明，但可以通過觀察段間壓力和溫度上升趨勢來監控潤滑油品質，及時更換有問題的批次或暫時切換為礦物油，在穩定狀態下自聚物在高壓氣流的沖擊下會慢慢帶出，避免結垢的進一步惡化。近兩年裝置主要通過在線更換的方式，循環交替地使用合成油和礦物油，既避免了結垢的長期累積，又同時兼顧了生產負荷，從中心閥故障次數來看，問題已經得到解決，見表2-表3。

表2 礦物油和合成油使用情況對比

表3 2011年-2015年中心閥故障全線停車次數

3.2 完善儀表聯鎖系統，提高聯鎖保護可靠性

針對現場震動大的問題，采取了對關鍵儀表設備的各種防震防磨損處理措施，包括匯線槽內電纜底部墊膠皮，四周填充發泡劑減振防磨；儀表電纜穿線管管口套裝膠皮管防磨損；高壓熱偶接線盒內注入玻璃膠減振；高壓熱偶之間采用串聯固定防震等措施，有效的減少了由于現場儀表、線纜振動及磨損造成的誤報警和誤動作。

對所有聯鎖保護點進行風險評估分析，對部分容易出現誤報警且危險程度較低的聯鎖保護經論證后采取增加延時、設計三取二觸發方式等措施，提高了聯鎖可靠性。建立了關鍵儀表DCS故障診斷系統，通過對每臺儀表的高低偏差、高低限報警值的設定，系統自動診斷并提示儀表的異常變化，并以短信的方式及時提醒維護人員快速處理。

通過實施以上措施以后，2015年未發生因儀表故障或誤動作而導致停車，有效的減少了停車次數，保證了裝置的長周期運行。

3.3 改造使用SENTRY探測系統，解決熔斷探桿故障難題

通過和設備廠家反復溝通后，最終將原來的AMOT監控系統更換為SENTRY探測系統。和基于較低精度的金屬熔斷探頭不同，更新后的系統采用32個精度很高的雷達測溫探頭，實時監測的溫度信號被轉換為4-20mA的電信號，并將各部位溫度直觀的顯示在DCS上，便于觀察、分析和早期預警，可以實現聯鎖停車。自改造后到目前為止，未發生過因連桿軸瓦溫度監測誤動作而造成停車，問題得以圓滿解決。見表4。

TQ325.12