王 永，毛文華，池 洋

(中韓(武漢)石油化工有限公司，湖北武漢 430070)

LLDPE裝置淤漿催化劑系統(tǒng)堵塞處理及改進措施

王 永，毛文華，池 洋

(中韓(武漢)石油化工有限公司，湖北武漢 430070)

通過對歷次淤漿催化劑系統(tǒng)堵塞部分進行分析，提出系統(tǒng)堵塞的處理方法。針對如何在處理過程中控制反應(yīng)系統(tǒng)平穩(wěn)運行提出改進措施，實現(xiàn)淤漿催化劑系統(tǒng)的長周期運行。

LLDPE裝置 淤漿 催化劑堵塞 改進措施

1 裝置概況

中韓(武漢)石油化工有限公司聚烯烴分部線型低密度聚乙烯LLDPE裝置采用中國石化自主開發(fā)的氣相法聚乙烯工藝(簡稱GPE技術(shù))，設(shè)計生產(chǎn)能力為30萬噸/年，年操作時間為8 000小時。裝置以乙烯為原料，丁烯-1或己烯-1為共聚單體，生產(chǎn)包括薄膜、吹塑、注塑、滾塑、片材、單絲、管材、電纜等系列的產(chǎn)品，是GPE技術(shù)在國內(nèi)轉(zhuǎn)讓的第二套專利技術(shù)。

本裝置使用的淤漿催化劑加料系統(tǒng)是由上海立得催化劑有限公司開發(fā)研制的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的機電一體化包設(shè)備。淤漿催化劑系統(tǒng)是聚合反應(yīng)的核心，催化劑加入的強度決定著反應(yīng)的強度，催化劑加料系統(tǒng)的運行可靠性對裝置生產(chǎn)運行的平穩(wěn)性有著重要作用。

2 淤漿催化劑系統(tǒng)流程簡述

本裝置使用的淤漿催化劑母液是固含量27%～29.5%的白油漿液。淤漿鋼瓶中的淤漿被壓送至淤漿加料罐D(zhuǎn)-3040-1X，在線還原劑TNHA(T3)和DEAC(DC)被分別壓送至各自的加料罐D(zhuǎn)-3040-2X和D-3040-3X中。淤漿加料罐的淤漿母料通過淤漿進料泵P-3040-1AX/1SX送入T3停留罐中，T3和DC分別通過T3進料泵P-3040-2X、DC進料泵P-3040-3X連續(xù)地加入到淤漿進料泵管線下游的母料管線中。

T3和母料先在T3在線混合器D-3040-4XA/B中混合后進入T3停留罐D(zhuǎn)-3040-4X中按既定時間進行反應(yīng)，DC在T3停留罐出口被注入到T3/母料混合物中，并且先到在線混合器D-3040-5XA/B中混合后，再到DC停留罐D(zhuǎn)-3040-5X中進行連續(xù)還原反應(yīng)。還原后的催化劑用高壓精制氮氣通過加料注射模塊進入到反應(yīng)器R-4001中[1]。

圖1是淤漿催化劑加料系統(tǒng)流程簡圖。圖中虛線部分是淤漿催化劑小循環(huán)流程。

3 淤漿催化劑系統(tǒng)常見堵塞部位及堵塞原因分析

3.1 T3/DC在線混合器

本系統(tǒng)使用的T3/DC在線混合器為靜態(tài)在線混合器，長0.5 m，管徑為DN15，其內(nèi)部由32個元件組成，這些元件結(jié)構(gòu)相似，按一定規(guī)則排列，淤漿催化劑和T3/DC的混合流體通過這些元件時借助流體自身功能，不斷分割、變形、位移和混合，以使淤漿催化劑和T3/DC充分混合。而由于在線混合器內(nèi)部元件多、管徑小，同時淤漿催化劑漿液的粘度較高，容易造成T3/DC在線混合器的堵塞，其中尤以DC在線混合器的堵塞幾率更大。

圖2是T3/DC在線混合器的剖視圖[2]。

3.2 T3/DC停留罐入口管線

淤漿催化劑和T3/DC經(jīng)T3/DC在線混合器混合后由T3/DC停留罐底部進入停留罐，自頂部出停留罐，而T3/DC在線混合器與T3/DC停留罐之間管線呈下袋形，對于含有固體顆粒的催化劑，容易在袋形區(qū)域內(nèi)沉降，進而堵塞T3/DC停留罐入口管線。

3.3 XV-31005至XV-31004間豎直管段

由于在設(shè)計中要求淤漿催化劑注入閥XV-31004下游管線至反應(yīng)器的注入管線應(yīng)形成自流形式，造成淤漿催化劑自DC停留罐出口閥XV-31005至淤漿催化劑注入閥XV-31004之間有約15 m的高度差，且該段管線管徑為DN15，催化劑正

圖1 淤漿催化劑加料系統(tǒng)流程簡圖

圖2 T3/DC在線混合器剖視圖

常使用量約5～7 kg/h，催化劑流速較低，容易造成催化劑顆粒在該豎直管線內(nèi)沉降、堵塞。

3.4 XV-31006出口軟管

XV-31006出口至反應(yīng)器注入管線為金屬軟管連接，在管線內(nèi)容易形成固體顆粒的吸壁，并且當淤漿催化劑注入中斷時，該段管線內(nèi)容易存料，造成管線內(nèi)固體顆粒沉積、堵塞注入管線。

3.5 淤漿催化劑流量計

淤漿催化劑采用質(zhì)量流量計進行計量。該質(zhì)量流量計前后連接豬尾管，管口尺寸僅1/4英寸，由于其內(nèi)部特殊結(jié)構(gòu)和較小的管徑，容易造成淤漿催化劑沉淀，堵塞流量計。

表1為近兩年來淤漿催化劑系統(tǒng)堵塞情況統(tǒng)計表。

4 淤漿催化劑系統(tǒng)堵塞的處理

4.1 淤漿催化劑系統(tǒng)堵塞的判斷

通過淤漿催化劑出口壓力和T3/DC泵出口壓力，及DC停留罐出口壓力、反應(yīng)器壓力對比計算，能較快判斷出堵塞的部位。

表1 淤漿催化劑系統(tǒng)堵塞情況統(tǒng)計表

(1) 淤漿泵出口壓力高、T3/DC泵出口壓力正常，且DC停留罐出口壓力正常，則堵塞部位一般為淤漿催化劑流量計部分；

(2) 淤漿泵、T3泵出口壓力高，DC泵出口壓力正常，且DC停留罐出口壓力正常，則堵塞部位一般為T3在線混合器或T3停留罐入口管線，此時可通過切換T3在線混合器進一步判斷堵塞確切部位；若切換T3在線混合器后淤漿泵、T3泵出口壓力恢復(fù)正常，則可判斷為T3在線混合器堵塞，否則可判斷為T3停留罐入口管線堵塞；

(3) 淤漿泵、T3泵、DC泵出口壓力高，且DC停留罐出口壓力正常，則堵塞部位一般為DC在線混合器或DC停留罐入口管線，此時可通過切換DC在線混合器進一步判斷堵塞確切部位；若切換DC在線混合器后淤漿泵、T3/DC泵出口壓力恢復(fù)正常，則可判斷為DC在線混合器堵塞，否則可判斷為DC停留罐入口管線堵塞；

(4) 淤漿泵、T3泵、DC泵出口壓力高，DC停留罐出口壓力高、淤漿催化劑系統(tǒng)與反應(yīng)器之間壓差高，則堵塞部位一般為XV-31005出口至反應(yīng)器注入管線堵塞，此時可通過將淤漿催化劑系統(tǒng)打小循環(huán)來判斷確切堵塞部位，若打小循環(huán)后淤漿泵、T3泵、DC泵出口壓力下降，則XV-31006出口軟管堵塞的可能性大，否則可判斷為XV-31005至XV-31004之間豎直管線出現(xiàn)堵塞。

4.2 不同堵塞部位的處理

(1) 淤漿質(zhì)量流量計堵塞。打通流量計跨線流程，將流量計隔離后用高壓氮氣清理后投用；

(2) T3/DC在線混合器堵塞。切換至備用在線混合器，將堵塞的在線混合器拆下后，利用高壓氮氣或水清理在線混合器后吹掃干凈，回裝備用。根據(jù)裝置實際處理情況，利用熱水清理效果更好，清理速度更快，但清理完成后必須使用氮氣將在線混合器吹掃置換干凈[3]?；匮b備用的在線混合器建議充入白油保護；

(3) T3/DC停留罐入口管線堵塞。可臨時使用金屬軟管將堵塞的管線進行跨接后，使用高壓氮氣吹掃、清理后投入使用；

(4) XV-31006出口軟管堵塞。將淤漿催化劑輸送氮氣流量調(diào)大，防止催化劑注入組件堵塞，將淤漿催化劑打小循環(huán)，利用輸送氮氣調(diào)節(jié)閥FV-31008跨線對XV-31006出口軟管進行吹掃，在催化劑注入組件前倒淋進行排放，將軟管內(nèi)殘余的催化劑吹掃干凈后投用；

(5) XV-31005至XV-31004間豎直管段堵塞。由于此段管線較長且位置較高，因此處理最為困難?？赏ㄟ^從DC停留罐出口倒淋處至淤漿催化劑注入組件前倒淋處接臨時金屬軟管，并在原XV-31006出口軟管與催化劑注入組件連接處增加球閥，利用臨時軟管向反應(yīng)系統(tǒng)注入催化劑維持反應(yīng)運行，并將XV-31005出口至催化劑注入組件前全部旁通并隔離，拆開原管線保溫層，打開原管線接頭，采用逐段吹掃的方式將管線清理干凈后投用。此時也可將XV-31005至XV-31004間豎直管段和XV-31006出口軟管同時清理干凈。

4.3 反應(yīng)系統(tǒng)調(diào)整

在處理淤漿催化劑過程中，特別是在線吹掃XV-31006出口軟管時，會出現(xiàn)反應(yīng)系統(tǒng)催化劑注入量大幅度波動或中斷催化劑注入的情況，將會影響反應(yīng)系統(tǒng)的運行。因此，處理催化劑堵塞過程中，需要及時對反應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)進行調(diào)整。

由于催化劑系統(tǒng)堵塞造成催化劑中斷超過15 min時，乙烯分壓會逐漸升高，可快速降低乙烯進料量，甚至退出冷凝操作，給處理淤漿催化劑系統(tǒng)爭取時間；當催化劑中斷超過30 min，反應(yīng)溫度會向下波動，此時可適當提高反應(yīng)系統(tǒng)溫度設(shè)定，以維持反應(yīng)溫度的平穩(wěn)。

當催化劑恢復(fù)注入后，由于乙烯分壓較高，催化劑活性較高，應(yīng)逐步增加催化劑注入量，防止催化劑注入過快引起反應(yīng)系統(tǒng)飛溫，并及時增加反應(yīng)系統(tǒng)異戊烷的注入量。

在淤漿催化劑中斷期間，由于乙烯分壓的波動，會造成氫氣乙烯比、共聚單體乙烯比的波動，影響產(chǎn)品質(zhì)量?？赏ㄟ^手動調(diào)整氫氣、共聚單體進料量的方式，保證氫氣乙烯比、共聚單體乙烯比穩(wěn)定，并根據(jù)分析結(jié)果及時調(diào)整。若粉料質(zhì)量超標，應(yīng)計算不合格粉料到達造粒崗位時間，及時通知造粒崗位及時采樣分析并適時切倉。

5 淤漿催化劑系統(tǒng)改進措施

5.1 改善保溫效果

通過表1可以看出，淤漿催化劑系統(tǒng)堵塞多發(fā)生在冬季、春季氣溫較低的季節(jié)，并且通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，在冬季催化劑系統(tǒng)壓差隨著氣溫的變化呈現(xiàn)一定的變化規(guī)律，氣溫高時系統(tǒng)壓差低、氣溫低時系統(tǒng)壓差高。由于淤漿催化劑以白油為溶劑，當氣溫較低且變化較大時，白油粘度較快上升，并容易在管壁上粘附，導(dǎo)致催化劑顆粒在管壁上粘附、集聚，而隨著氣溫升高，白油粘度下降，粘附在管壁上的催化劑顆粒也隨之脫附進入管道，造成管道內(nèi)部固體顆粒濃度增大。長時間周期性的粘附、脫附，會造成管道內(nèi)局部催化劑顆粒的集聚過多，從而堵塞管道。因此，要降低系統(tǒng)堵塞頻次，首先需要保證系統(tǒng)溫度相對恒定，防止出現(xiàn)溫度的大幅度波動。在本裝置上，將催化劑系統(tǒng)保溫進行了重新優(yōu)化，增加了保溫層的厚度。

5.2 改進伴熱方式

淤漿催化劑系統(tǒng)采用電伴熱，管線伴熱溫度設(shè)定范圍較寬，溫度控制范圍大，造成系統(tǒng)壓差變化大。通過縮小伴熱系統(tǒng)的溫度范圍，并根據(jù)各加熱點的位置不同優(yōu)化各溫度設(shè)定點的溫度設(shè)定區(qū)間，可減少系統(tǒng)的溫度波動。目前，系統(tǒng)溫度波動基本控制在45～55 ℃之間。

另外，由于淤漿催化劑系統(tǒng)輸送氮氣管線在進入淤漿催化劑系統(tǒng)保溫層前未進行保溫和伴熱，當冷氮氣進入熱的催化劑管線保溫層內(nèi)，容易造成淤漿催化劑局部溫度快速降低。因此，使用低壓蒸汽凝液的方式為輸送氮氣管線伴熱，取得了較好的效果。

5.3 增加淤漿催化劑管線旁路

由于處理XV-31005至XV-31004間豎直管段和XV-31006出口軟管需要的時間較長且處理困難，為了減少對反應(yīng)系統(tǒng)造成的影響，從DC停留罐出口至催化劑注入組件前倒淋處增加了一條DN15的管線，將XV-31005出口至注入組件前的全部管線進行旁路。該管線備用狀態(tài)時用氮氣置換干凈后充入白油保護，需要投用前可以直接切換使用。

5.4 及時更換或處理淤漿催化劑系統(tǒng)管線

為了確保淤漿催化劑系統(tǒng)長周期運行，建議利用每次停車機會，對該系統(tǒng)管線進行徹底清理和清洗，對較容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象的XV-31006出口軟管建議進行整體更換。如果停車時間較長，建議使用低壓蒸汽對系統(tǒng)管路進行吹掃清洗，并用氮氣吹掃置換合格后用白油進行油運，以徹底清洗系統(tǒng)管路。

6 結(jié) 論

由于淤漿催化劑系統(tǒng)本身粘度高、粘度隨溫度變化明顯、且系統(tǒng)管線管徑小的特性，系統(tǒng)出現(xiàn)堵塞是不可避免的。因此在生產(chǎn)過程中，須密切監(jiān)控各控制點的壓力、壓差，及時發(fā)現(xiàn)、處理系統(tǒng)異常，通過對系統(tǒng)進行改進和處理，降低系統(tǒng)堵塞頻次，提高裝置運行的可靠性。

[1] 邵平均.SLC-S催化劑的工業(yè)化應(yīng)用[J].化工進展，2013，32(7)：1717-1720.

[2] 姬宜朋,張沛,王麗.Kenics靜態(tài)混合器的應(yīng)用及研究進展[J].塑料科技,2005,2(4):38-41.

[3] 林海,王濤.在線還原系統(tǒng)堵塞處理方法及改進措施[J].內(nèi)蒙古石油化工,2013,39(17):72-74.

Optimal strategies of solving blockage in slurry catalyst feed system within LLDPE equipment

Wang Yong, Mao Wenhua, Chi Yang

(SINOPEC-SK(WUHAN)PetrochemicalCompany,WuhanHubei430070,China)

According to the analysis of many accidents, solutions were put forward in order to avoid the blockage of catalyst feed system. Besides, optimal strategies were taken to ensure the stable operation of the reactor during the solution process, so that long period operation of the catalyst feed system was realized.

LLDPE; blockage; slurry catalyst feed system; optimal strategies

2017-03-08

王永(1982-)，湖北十堰人，工程師，主要從事低密度聚乙烯生產(chǎn)管理工作。

TQ325.12

B

1006-334X(2017)02-0048-04