氣相法聚乙烯裝置膜回收系統(tǒng)運行分析

池 洋

（中韓（武漢）石油化工有限公司，湖北 武漢 430082）

中韓（武漢）石油化工有限公司線型低密度聚乙烯（LLDPE）裝置采用中石化科技開發(fā)公司提供的氣相法聚乙烯（GPE）技術生產LLDPE,裝置設計能力為300kt/a。裝置自2013年開工以來，回收系統(tǒng)運行穩(wěn)定，各項能耗物耗均低于設計指標。本文通過對回收系統(tǒng)停車原因進行分析總結，并提出相應的處理改進措施，提高回收系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，降低裝置能耗物耗。

1 回收系統(tǒng)停車原因及處理措施

回收壓縮機是膜回收系統(tǒng)的核心設備，回收系統(tǒng)能否正常運行主要取決于回收壓縮機的穩(wěn)定運轉。LLDPE裝置回收壓縮機采用噴油式雙螺桿壓縮機，潤滑油直接噴到壓縮機內部與工藝氣混合壓縮后排出，潤滑油經(jīng)過油分離器與工藝介質分離后循環(huán)使用，工藝介質進入下游系統(tǒng)。為保護壓縮機運行，在壓縮機入口設有200目的管道過濾器，避免尾氣中夾帶的粉料或其他雜質進入壓縮機及油系統(tǒng)。回收壓縮機具體流程見圖1。

1.1 脫氣倉頂部過濾器漏料導致回收壓縮機入口壓差高

2016年底LLDPE裝置發(fā)現(xiàn)脫氣倉頂部過濾器出現(xiàn)漏粉料現(xiàn)象,粉料進入下游系統(tǒng)，堵塞回收壓縮機入口濾網(wǎng)導致壓縮機入口壓差升高，需要頻繁停車進行清理。收集濾網(wǎng)前粉末樣品進行熱失重分析，發(fā)現(xiàn)粉末中聚合物含量達到26.1%，樣品分析結果見表1。

圖1 回收壓縮機示意圖

表1 過濾網(wǎng)前粉末樣品一熱失重分析結果

由于脫氣倉頂部過濾器泄漏，粉料進入下游保護過濾器，而脫氣倉保護過濾器無反吹系統(tǒng)，大量粉料吸附在保護過濾器外壁超出其設計使用條件后，細粉進入回收壓縮機入口。裝置通過對回收系統(tǒng)進行改造，在壓縮機入口管線增加帶自動反吹系統(tǒng)的臨時過濾器后，有效解決了粉料頻繁堵塞回收壓縮機入口濾網(wǎng)的情況。

1.2 回收氣冷卻器內漏導致回收壓縮機入口壓差高

2017年4 月份裝置檢修時對脫氣倉頂部濾袋進行了更換，開車后回收系統(tǒng)運行穩(wěn)定。7月份，回收系統(tǒng)再次出現(xiàn)入口濾網(wǎng)頻繁堵塞的情況，裝置檢查未發(fā)現(xiàn)脫氣倉頂部過濾器有漏粉料的現(xiàn)象，且投用臨時過濾器仍然未見系統(tǒng)運行情況有明顯好轉。由此判斷可能有水進入系統(tǒng)，導致回收壓縮機入口濾網(wǎng)堵塞。將壓縮機入口回收氣冷卻器循環(huán)水線隔離后回收系統(tǒng)運行穩(wěn)定，對濾網(wǎng)前粉末取樣進行熱失重分析，結果如表2所示。

表2 過濾網(wǎng)前粉末樣品二熱失重分析結果

從分析結果看，樣品二中聚合物含量僅占7.6%，樣品經(jīng)650℃加熱后剩余物組成為59.2%，遠高于樹脂粉末的正常灰分（＜50mg/kg），且樣品300℃前失重（33.2%）及剩余物（59.2%）的比例，與Al(OH)3中H2O（占34.6%）及Al2O3（占65.4%）的比例接近,可以判斷該細粉主要為烷基鋁水合物或氧化物。

回收系統(tǒng)檢修期間對壓縮機入口冷卻器進行試壓發(fā)現(xiàn)冷卻器有較嚴重的內漏現(xiàn)象，從圖2看到冷卻器發(fā)生泄漏的管束周圍有明顯的固體粉末殘留。由此判斷此次導致壓縮機入口濾網(wǎng)堵塞的原因主要為壓縮機入口冷卻器內漏，回收氣中夾帶的三乙基鋁與水反應產生Al(OH)3粉末，導致壓縮機入口濾網(wǎng)頻繁發(fā)生堵塞。三乙基鋁與水發(fā)生如下反應：Al(C2H5)3+H2O→Al(OH)3+C2H6。

圖2 換熱器泄漏情況

原回收氣冷卻器為固定管板式換熱器，材質為碳鋼。由于回收氣工作壓力低于循環(huán)水壓力，換熱器發(fā)生內漏后循環(huán)水進入工藝氣，對回收系統(tǒng)正常運行有較大影響，考慮將換熱器材質升級為不銹鋼，提高換熱器可靠性。

1.3 回收壓縮機主潤滑油壓差低

回收壓縮機主潤滑油系統(tǒng)采用CPI公司的全合成潤滑油，該潤滑油為特高級黏度指數(shù)潤滑油，被烴類稀釋的情況下依然能保持較高的油膜強度。然而，若潤滑油中溶解烴類過多，則會導致潤滑油黏度下降，造成回收壓縮機主潤滑油壓差降低，壓縮機可能會出現(xiàn)潤滑不良的情況，因此需要適當提高壓縮機出口溫度，盡量減少烴類在潤滑油中的溶解現(xiàn)象。圖3為壓縮機出口溫度與主潤滑油壓差關系曲線。

圖3 壓縮機出口溫度與潤滑油壓差曲線

實際操作中主要有以下幾種方式提高壓縮機出口溫度：

1）提高潤滑油泵出口溫度

由于潤滑油與回收氣混合后共同進入壓縮機，提高潤滑油泵出口溫度可相應提高壓縮機出口溫度，但潤滑油黏度本身隨潤滑油溫度的升高而降低，為保證潤滑油在壓縮機內部形成合適厚度的油膜，潤滑油溫度不宜控制過高。

2）提高壓縮機入口回收氣溫度

從脫氣倉過來的回收氣溫度為65℃，經(jīng)過回收氣冷卻器冷卻至30℃左右進入回收壓縮機，理論上通過調節(jié)冷卻器的冷卻水流量控制回收氣進壓縮機前溫度可以提高壓縮機出口溫度，但實際操作中由于需要現(xiàn)場動作循環(huán)水手閥，無法及時根據(jù)溫度變化實時調節(jié)。另外，調整回收氣進壓縮機前溫度對出口溫度影響太大，容易導致壓縮機出口溫度過高聯(lián)鎖回收系統(tǒng)停車，一般不使用此方法調節(jié)壓縮機出口溫度。

3）提高回收氣中氮氣比例

由于氮氣的比熱容遠低于丁烯-1和異戊烷的比熱容，提高回收氣中氮氣比例可有效提高壓縮機出口溫度。同時，裝置在一定負荷下回收氣中的丁烯-1和異戊烷含量一定，提高氮氣在回收氣中的比例還可以調整回收氣量，提高壓縮機的負荷，有利于出口溫度的提高。通過調節(jié)壓縮機入口壓力設定值或補充進入回收壓縮機入口的氮氣流量，可以較方便的調整回收氣中氮氣的比例，因此，實際操作中通常使用此方式進行調節(jié)。裝置根據(jù)壓縮機運行狀況對回收系統(tǒng)工藝參數(shù)進行調整，維持壓縮機穩(wěn)定運行，并加強對回收壓縮機潤滑油黏度的監(jiān)測，按計劃定期更換潤滑油，確保回收壓縮機潤滑情況良好。

2 結論

1）LLDPE裝置脫氣倉頂部過濾器運行情況對裝置長周期運行及膜回收系統(tǒng)穩(wěn)定運行起到關鍵作用，通過實施技術改造，在回收壓縮機入口增加保護過濾器，能有效提高回收系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。

2）膜回收壓縮機入口冷卻器發(fā)生內漏會導致循環(huán)水進入回收尾氣，與系統(tǒng)中三乙基鋁反應生成烷基鋁水合物導致回收壓縮機入口濾網(wǎng)頻繁堵塞，通過對入口冷卻器材質進行升級，提高換熱器運行可靠性，避免回收系統(tǒng)運行波動。

3）回收壓縮機供油壓差低會導致回收系統(tǒng)聯(lián)鎖停車，通過控制合理的壓縮機出口溫度，降低潤滑油中的烴類介質含量，確保潤滑油系統(tǒng)維持正常黏度。

LLDPE裝置在冷凝操作狀態(tài)時，回收尾氣中含有大量的異戊烷和丁烯-1，回收系統(tǒng)運行情況對裝置的能耗物耗有較大影響。通過分析總結回收系統(tǒng)停車原因，掌握回收系統(tǒng)運行規(guī)律。針對各類導致回收壓縮機停車的原因，迅速判斷，及時采取合理有效的處理措施，確保回收系統(tǒng)穩(wěn)定運行，提升LLDPE裝置經(jīng)濟環(huán)保效益。