氣相流化床聚乙烯裝置產品出料系統（PDS）常見故障分析

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　　摘 要：對 Unipol聚乙烯裝置產品出料系統操作中的常見故障進行了分析，并提出了對各類故障相應的解決方案，實際操作中收到良好的效果，對 UNIPOL 氣相法聚乙烯裝置具有現實的指導意義。
　　關鍵詞：氣相流化床；聚乙烯；產品出料（PDS）；床料位控制；交叉 ；大小頭
　　Unipol 工藝技術的核心是聚合反應系統的氣相流化床技術，聚合反應在流化床反應器中進行。氣相反應物（乙烯、氫氣、惰性組分和共聚單體的混合物）通過循環氣壓縮機做功連續循環，循環氣流經樹脂床，使床層流化并帶走聚合熱，通過循環氣冷卻器從循環氣中撤走聚合反應熱和壓縮機熱。催化劑通過注入點注入床層。如果使用助催化劑，在靠近催化劑注入點的地方注入床層。隨著聚合反應的發生，樹脂間歇地從反應器排入產品出料系統（PDS），PDS以交替方式操作，將樹脂送往脫氣倉（PPB）。在反應器床料位和床重不變的情況下，反應進料和出料達到一個動態平衡。如果出料系統故障，導致反應器樹脂不能及時排出，就會打破動態平衡。隨著反應的進行料位不斷增大，催化劑停留時間長活性也會升高，如果不能及時處理，很有可能發生爆聚結塊的危險，料位升高后在擴大段分離不好，聚乙烯粉末帶出系統的可能性增大，易堵塞循環氣壓縮機入口濾網、循環氣冷卻器、分布板。
　　1 產品出料系統（PDS）
　　1.1 按照字母順序，在每套PDS系統中涉及到的自動閥門
　　A閥產品閥，反應器到“B”閥；B閥產品閥，“B”閥到PC；C閥循環氣吹掃管線，用于“B”閥關閉時吹掃“B”閥和反應器之間的管線；D閥產品罐（PC）中樹脂排入產品吹送罐（PBT）；E閥產品吹送罐（PBT）中樹脂排入脫氣倉（PPB）；G閥產品罐（PC）排放返回反應器；H閥產品罐（PC）到產品吹送罐（PBT）平衡閥；J閥產品吹掃罐（PBT）輸送氣供給閥；L閥PDS排放至PPB閥；P1閥氮氣至產品吹送罐（PBT）吹掃閥；P2閥氮氣至產品吹送罐（PBT）吹掃截止閥，并防止氮氣總管P1處的泄露；P3閥P1泄露至火炬；R閥產品脫氣（PPB）倉隔離閥；W閥兩個產品罐（PC）交替平衡閥用于提高單體效率；X閥兩個產品吹掃罐（PBT）交替平衡閥用于提高單體效率。
　　1.2 PDS系統手動操作開關
　　1.2.1 HS-4101-1Q（HS-4106-1Q）PDS鎖定開關
　　兩位現場開關，位于靠近每個PBT且在同一水平面上?！癆UTO”位置允許PDS邏輯運行“OFF”位置提供開關的鎖定能力。保證操作人員和維修人員在PDS上安全工作，正常操作時開關在“AUTO”位置在維修工作期間開關應當被鎖定在“OFF”位置。
　　1.2.2 HS-4101-1S（HS-4106-1S）PDS操作開關
　　三位手動軟開關布置在控制室CRT顯示，它的功能是允許一個PDS系統被操作。“START”位置是一個瞬時信號，如果一個手動開關打至中間位置“AUTO”彈起“START”信號將閉鎖，選擇“STOP”將立即引起出料循環停止。
　　1.2.3 HS-4101-1T（HS-4106-1T）PDS模式選擇開關
　　三位手動軟開關布置在控制室CRT顯示，它的功能是選擇PDS的操作模式?！癆UTO”位置允許PDS以自動模式運行“MANUAL”位置用于PDS以手動模式運行?！癘FF”位置將停止PDS運行但允許正在運行的出料程序完成。
　　1.3 Unipol聚乙烯反應器有兩套排料系統（PDS）
　　兩套PDS系統正常時以交替模式操作，當一個排料系統出現機械故障時也可單獨運行。在交叉多級模式下操作時，氣體在兩套PDS之間輸送以減少離開反應系統的單體數量。交叉的基本思路是盡可能將反應循環氣保留在PDS系統中，通過壓力平衡，反應循環氣在兩個容器之間輸送，這種操作可以提高單體效率。
　　2 產品出料系統（PDS）流程敘述
　　當反應器出料條件滿足后，首先通過關“C”閥，然后打開“B”閥和“G”閥來開始樹脂排料，樹脂間歇地從反應器排向產品罐（PC）。流化床的壓差動力是氣固體從反應器通過“B”閥排到產品罐（PC）的動力。
　　氣固兩相在產品罐（PC）中分離，氣體通過“G”閥返回反應器，樹脂不斷進入產品罐（PC）。產品出料結束時“A”和“G”閥關閉。一旦產品下料完成且產品罐（PC）已和反應器隔離，則打開“D”和“H”閥使樹脂和一些氣體通過重力作用從產品罐（PC）排向產品吹送罐（PBT），一旦樹脂全排入產品吹送罐（PBT），“D”和“H”閥關閉。通過打開“E”閥和輸送氣“J”閥將樹脂從PBT排到脫氣倉。一旦輸送完成，“E”和“J”閥關閉。排料程序準備下一排料循環的開始。閥門“B”、“E”、“G”、“D”、“H”、“W”和“X”的動作有可調計時器控制，通過調節這些計時器可以達到總的循環時間。一級交叉在兩套產品罐之間，產品罐裝滿后，一些氣體通過壓力平衡排入另一套PDS的產品罐。這稱為“W”交叉閥。這個過程結束后，交替出料系統允許下一次出料。二級交叉在兩套產品吹出罐之間，稱為“X”交叉，當“X”交叉完成后，樹脂從PBT送往PPB。任何一級交叉都可通過開關選擇是否投用。應盡可能保持所有交叉投用。
　　3 產品出料系統（PDS）常見故障分析
　　PDS系統擔負著反應器排出樹脂的重要作用，氣相流化床聚乙烯生產負荷高，特別目前新建裝置產能均在 40t/h以上，PDS系統出料的穩定性決定著反應器運行平穩的狀態。兩套PDS系統的所有自動閥門均為氣動球閥，同時配備有彈簧缸，保證其事故狀態。
　　3.1 產品出料系統（PDS）大小頭處堵塞
　　故障現象：當反應器反應狀況不好時會有塊料和片料的生成，這些塊料和片料會在每次PDS出料時排出反應器進入PDS系統，每套PDS系統的PBT罐出口水平段管線都設有大小頭，這些大小頭的作用可以捕集樹脂中的大塊料。當一套PDS系統大小頭處發生堵塞時“E”閥會長時間處于開位，相應報警“產品PBT罐排出故障”。即使床重和床料位以及循環時間滿足條件，根據邏輯設置另一套“E”閥也無法打開，兩套PDS無法出料，床重和床料位升高。 　　處理方法：將大小頭堵塞的PDS開關HS-4101-1S（HS-4106-1S）打至“STOP”位置，開關HS-4101-1T（HS-4106-1T）打至“MANUAL”位置。將“E”、“W”、“X”閥關閉出料時間設為0S，保證另一套PDS出料。此時將“G”、“H”閥打開給PBT罐充壓至1000kPa，關閉“G”、“H”閥。確定另一套“E”閥關閉后，將此套“E”閥打開強吹至PPB，如果強吹效果不好。關閉“E”閥將P1、P2打開，P3關閉，打開“D”、“H”、“L”對PBT中的粉料進行氮氣降溫排放至PPB。關閉“R”閥，將“R”至“E”段大小頭處管線通過現場導淋泄壓。拆卸大小頭進行清理，拆卸大小頭時將HS-4101-1Q（HS-4106-1Q）打至“OFF”位置。大小頭清理干凈后，將HS-4101-1Q（HS-4106-1Q）打至“AUTO”位置。通過P1、P2閥給PBT罐充壓至30kPa，通知現場人員遠離PBT處，打開“E”閥將粉料排掉。將大小頭復位，對大小頭處管線氮氣升降壓置換三次后，將PDS投用交叉出料。
　　3.2 “B”閥電磁閥故障
　　故障現象：當床料位床重以及出料時間滿足出料條件后，“B”閥無法打開，PDS無法出料。另一套PDS正常出料，當一套PDS無法維持出料后床重和床料位升高。將“B”閥無法打開的PDS開關 HS-4101-1S（HS-4106-1S）打至“STOP”位置，開關 HS-4101-1T（HS-4106-1T）打至“MANUAL”位置。手動開關“B”閥無動作。
　　處理方法：將“B”閥無法打開的PDS開關 HS-4101-1S（HS-4106-1S）打至“STOP”位置，開關 HS-4101-1T（HS-4106-1T）打至“MANUAL”位置。關閉“W”、“X”閥，出料時間設置0S。聯系儀表人員檢查更換電磁閥后“B”閥儀表氣源壓力正常，手動開關“B”閥正常后，將PDS投用交叉出料。
　　3.3 “E”閥氣缸故障
　　3.3.1 “E”閥閥門打不開
　　故障現象：由于“E”閥垂直地面安裝，氣缸下部與地面用支撐部件相連接，“E”閥開關頻次多震動大導致支撐脫落，氣缸組件受力增大。當PBT準備出料至PPB時“E”閥打不開，PDS無法出料。另一套PDS正常出料，當一套PDS無法維持出料后床重和床料位升高。將“E”閥打不開的PDS開關 HS-4101-1S（HS-4106-1S）打至“STOP”位置，開關 HS-4101-1T（HS-4106-1T）打至“MANUAL”位置。手動開關“E”閥無動作。
　　處理方法：將“E”閥打不開的PDS開關 HS-4101-1S（HS-4106-1S）打至“STOP”位置，開關 HS-4101-1T（HS-4106-1T）打至“MANUAL”位置。關閉“W”、“X”閥，出料時間設置0S。將P1、P2打開，P3關閉，打開“D”、“H”、“L”對PBT中的粉料進行氮氣降溫排放至PPB。將 HS-4101-1Q（HS-4106-1Q）打至“OFF”位置。儀表人員更換氣缸后，將PBT罐中粉料送至PPB后，將PDS投用交叉出料。
　　3.3.2 “E”閥閥門無法關閉
　　故障現象：當PBT出料完成后，“E”閥無法關閉，由于聯鎖邏輯設置導致另一套PDS“E”閥無法打開，PDS無法出料，反應器床重床料位上升。
　　處理方法：將“E”閥閥門無法關閉的PDS開關 HS-4101-1S（HS-4106-1S）打至“STOP”位置，開關 HS-4101-1T（HS-4106-1T）打至“MANUAL”位置。將P1、P2打開，P3關閉，打開“D”、“H”、“L”對PBT中的粉料進行氮氣降溫排放至PPB。將HS-4101-1Q（HS-4106-1Q）打至“OFF”位置，保證另一條PDS正常出料。儀表人員更換氣缸后，將PBT罐中粉料送至PPB后，將PDS投用交叉出料。
　　3.4 PDS系統故障
　　處理PDS系統故障過程中，如果反應負荷過高，一條PDS不足以維持出料，需調整催化劑進料反應降負荷，根據以往操作經驗一條PDS可以維持36t/h的負荷。處理過程中如果另一條PDS也出現故障，要及時對反應進行終止。
　　4 結束語
　　在日常操作中，必須高度關注PDS系統運行，PDS系統自動閥門動作頻繁。尤其是“E”閥的日常檢查和維護。由于“E”閥在運行期間動作頻繁，且振動較大，長期運行過程中易出氣缸故障等問題，造成閥門不動作，極易導致反應器料位過高。因此，必須建立日常巡檢制度，嚴密監控閥門運行，出現運行隱患主動處理。
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