LDPE 装置反应器压力变送器易堵原因分析及对策_江苏西源仪表科技有限公司

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LDPE 装置反应器压力变送器易堵原因分析及对策
  高压聚乙烯(LDPE)装置反应压力高达 220~300MPa (G),反应温度高达 270~330℃。为解决国内某高压聚乙烯装置反应器压力变送器经常堵塞,严重影响该装置长周期安全运行的问题,通过实践经验对比分析导致反应器压力变送器堵塞的主要原因,在操作中采取增加高循分离器的排蜡次数,降低污垢系数并控制预热器中低聚物的产生等相应措施,从而减缓装置反应器压力变送器的堵塞,提高装置的运转周期,为同类装置的生产提供一定的参考。
引 言
   本文所介绍的 LDPE 装置为管式反应器技术,装置的工艺流程是以乙烯为主要原料,以丙烯和丙醛为调整剂,生产均聚聚乙烯产品,以过氧化物为引发剂。界区来的乙烯气体经过增压一次机和二次机升压至 260MPa(G)后进入反应器,过氧化物分四点注入反应器的不同区域,形成反应一峰、二峰、三峰和四峰。 [1] 反应器压力通过位于反应器出口的压力脉冲阀进行控制,反应器压力检测点位于反应器入口,采用 3 个检测点检测反应器压力,从而提高装置压力检测的稳定性,取三个检测点的检测中间值作为反应器压力的实际值。该装置自投产运行以来,反应器压力变送器经常出现被聚合物堵塞的现象,导致压力变送器检测失效,从而影响了装置的安全稳定运行,成为制约该装置长周期运行的主要因素之一。
1 工艺流程简介
工艺流程主要包括进料、压缩、聚合、高压分离、高压循环气冷却和净化、低压分离、低压循环气冷却和净化、引发剂配制注入、造粒、成品料仓等。如图 1 LDPE 装置工艺流程简图。界区来的新鲜乙烯与经过增压机压缩的低压循环气混合进入一次机,经一次机压缩后与高压循环气混合进入二次机,经二次机压缩至 270MPa(G)
后进入反应器预热器,经预热器加热进入反应器,在反应器内分四段分别由四种过氧化物溶液引发聚合反应,经过四段反应后的熔融聚乙烯与未反应的单体乙烯经过反应器压力脉冲阀 PV1 后,降压至30 ~40 MPa(G)后经反应器冷却进入高压产品分离器,经高压产品分离器分离后的工艺气体进入高压循环气系统,而夹带部分乙烯单体的熔融聚合物经过产品阀 LV1 减压至约 0.1 MPa(G)后进入低压产品分离器,在低压产品分离器中,分离后的工艺气进入低压循环气系统,熔融聚乙烯进入挤压造粒系统,经过水下切粒后将聚乙烯颗粒输送至成品料仓。
2 反应器压力变送器堵塞后的现象及影响
2.1 现象
中某一变送器发生堵塞。该变送器检测压力会与其余两个变送器检测压力偏差较大,当该变送器检测的压力变化率与其余两个压力变化率偏差大于 5 MPa (G)后,反应器压力脉冲阀控制器会将该检测点的检测压力自动摘除,不再参与反应器压力的控制,此时剩余两个检测点检测值的平均值作为反应器压力的实际值,参与反应器压力的控制,此时观察 DCS 趋势会发现,当某一个压力检测点失效后,反应器的实际控制压力会发生变化,进而导致脉冲阀开大或关小。
三个压力变送器中某两个变送器堵塞后。在剩余的两个压力变送器中,当再次出现一个检测点堵塞时,该检测点压力变化率与剩余一个压力变化率偏差大于5 MPa(G),该压力检测点自动被脉冲阀控制器摘除,此时反应器的压力检测点只剩余一个,该点作为反应器压力检测的唯一检测点,此时反应器压力控制的风险增大三个压力变送器都堵塞后。当仅剩下非常后一个压力变送器也被堵塞后,无法确认反应器的实际压力为多少,此时反应器存在超压超温分解风险。
2.2 影响
当出现一个或两个变送器堵塞的初期,该压力检测点的压力变化率会出现频繁大于 5 MPa(G)或小于 5 MPa (G),意味着该点频繁参与到反应器压力检测的参考值,导致反应器压力频繁波动。由于LDPE 生产过程中压力是控制产品牌号质量非常重要的工艺控制参数,因此,该压力波动会造成产品的熔融指数和密度的波动,导致同一批次产品各项性能指标出现波动。
当出现两个变送器堵塞后,此时剩余一个检测点的压力参与反应器压力的控制,此时增大了反应器压力控制的风险,当非常后一个检测点出现堵塞时,此时反应器的实际压力无法判断,进而导致反应器压力波动较大,出现产品的熔融指数和密度的波动。当脉冲阀频繁动作时会增加脉冲阀的损耗,缩短脉冲阀的使用寿命,当脉冲阀突然开大会导致高分压力快速上升,造成高分超压和高分液位波动,高循夹带量增大;当脉冲阀突然关小会造成反应器实际压力快速上升,造成反应器超压,进而导致联锁停车或乙烯达到热力学分解温度,发生分解反应产生的炭黑会黏附在反应器内壁上,在下次开车时,会导致开车料发黑,增加了等外品量。
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