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(yùn)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(chǎn)以來頻繁出現(xiàn)的停車原因，歸納和總結(jié)了制約LDPE裝置長周期運(yùn)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(chǎn)，采用德國lyondell Basell公司的Lupo-techTS高壓管式反應(yīng)器技術(shù)。以乙烯為原料，過氧化物為引發(fā)劑，丙醛或丙烯為相對分子質(zhì)量調(diào)節(jié)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(chǎn)品。自投產(chǎn)以來已運(yùn)行9年多，通過工藝優(yōu)化、技術(shù)改造和優(yōu)化設(shè)備管理等途徑，解決了壓縮系統(tǒng)結(jié)垢、儀表聯(lián)鎖故障等常見問題，真正實(shí)現(xiàn)了裝置的長周期穩(wěn)定運(yùn)行。

2 影響長周期運(yùn)行的問題分析

2.1 二次壓縮機(jī)段間結(jié)垢問題

二次壓縮機(jī)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(zhì)自由基的作用下，乙烯會(huì)發(fā)生微量的自聚反應(yīng)，產(chǎn)生的粉末狀聚合物一部分隨乙烯氣流進(jìn)入反應(yīng)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(jié)垢，在結(jié)垢嚴(yán)重時(shí)造成二段中心閥吸排氣不正常，導(dǎo)致壓縮機(jī)故障停車，更換堵塞的中心閥及清理管道耗費(fèi)大量時(shí)間和人力物力，嚴(yán)重影響裝置安全和長周期運(yùn)行。

2.2 儀表聯(lián)鎖點(diǎn)故障失效導(dǎo)致聯(lián)鎖停車

LDPE裝置設(shè)計(jì)聯(lián)鎖點(diǎn)數(shù)量多，聯(lián)鎖保護(hù)等級高，僅反應(yīng)器上就安裝有96個(gè)ESD聯(lián)鎖的溫度熱電偶。由于現(xiàn)場震動(dòng)、線路老化、儀表器件本身質(zhì)量等原因，在運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)指示有誤、故障失效等問題，處理不及時(shí)將導(dǎo)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(dǎo)致停車共13次。

表1 2011年-2014年儀表故障聯(lián)鎖停車次數(shù)

2.3 二次壓縮機(jī)熔斷探桿頻繁誤動(dòng)作

原設(shè)計(jì)壓縮機(jī)連桿軸瓦溫度采用AMOT系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測，系統(tǒng)終端采用32個(gè)熔斷探桿監(jiān)測軸瓦溫度，當(dāng)溫度偏高達(dá)到70℃時(shí)探桿底部低溫金屬熔斷彈簧釋放頂起探桿，撥動(dòng)機(jī)械開關(guān)觸發(fā)聯(lián)鎖動(dòng)作。由于熔斷探桿受制造精度、儲(chǔ)存條件、安裝精度等各方面影響較大，長時(shí)間運(yùn)行后易疲勞失效，而任何一個(gè)探桿出現(xiàn)誤動(dòng)作都將造成裝置停車。2013年和2014年2年共發(fā)生7次熔斷探桿誤動(dòng)作聯(lián)鎖停車，反映出AMOT系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在較大缺陷，亟待改進(jìn)。

3 解決對策及效果

3.1 監(jiān)控二次機(jī)氣缸潤滑油品質(zhì)，優(yōu)化使用方法

經(jīng)過裝置摸索發(fā)現(xiàn)，二次壓縮機(jī)管道內(nèi)發(fā)生的結(jié)垢問題主要與氣缸潤滑油中的某種雜質(zhì)有關(guān)，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(yīng)負(fù)荷較高，缺點(diǎn)是油品加工過程中往往帶有引起自聚的雜質(zhì)。礦物油不會(huì)引起明顯的自聚反應(yīng)，但潤滑性能不及合成油，使用后柱塞溫度、震動(dòng)明顯上升，不利于設(shè)備保養(yǎng)和使用壽命。目前雜質(zhì)成分的反應(yīng)機(jī)理仍不明，但可以通過觀察段間壓力和溫度上升趨勢來監(jiān)控潤滑油品質(zhì)，及時(shí)更換有問題的批次或暫時(shí)切換為礦物油，在穩(wěn)定狀態(tài)下自聚物在高壓氣流的沖擊下會(huì)慢慢帶出，避免結(jié)垢的進(jìn)一步惡化。近兩年裝置主要通過在線更換的方式，循環(huán)交替地使用合成油和礦物油，既避免了結(jié)垢的長期累積，又同時(shí)兼顧了生產(chǎn)負(fù)荷，從中心閥故障次數(shù)來看，問題已經(jīng)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(shù)

3.2 完善儀表聯(lián)鎖系統(tǒng)，提高聯(lián)鎖保護(hù)可靠性

針對現(xiàn)場震動(dòng)大的問題，采取了對關(guān)鍵儀表設(shè)備的各種防震防磨損處理措施，包括匯線槽內(nèi)電纜底部墊膠皮，四周填充發(fā)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(nèi)注入玻璃膠減振；高壓熱偶之間采用串聯(lián)固定防震等措施，有效的減少了由于現(xiàn)場儀表、線纜振動(dòng)及磨損造成的誤報(bào)警和誤動(dòng)作。

對所有聯(lián)鎖保護(hù)點(diǎn)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估分析，對部分容易出現(xiàn)誤報(bào)警且危險(xiǎn)程度較低的聯(lián)鎖保護(hù)經(jīng)論證后采取增加延時(shí)、設(shè)計(jì)三取二觸發(fā)方式等措施，提高了聯(lián)鎖可靠性。建立了關(guān)鍵儀表DCS故障診斷系統(tǒng)，通過對每臺(tái)儀表的高低偏差、高低限報(bào)警值的設(shè)定，系統(tǒng)自動(dòng)診斷并提示儀表的異常變化，并以短信的方式及時(shí)提醒維護(hù)人員快速處理。

通過實(shí)施以上措施以后，2015年未發(fā)生因儀表故障或誤動(dòng)作而導(dǎo)致停車，有效的減少了停車次數(shù)，保證了裝置的長周期運(yùn)行。

3.3 改造使用SENTRY探測系統(tǒng)，解決熔斷探桿故障難題

通過和設(shè)備廠家反復(fù)溝通后，最終將原來的AMOT監(jiān)控系統(tǒng)更換為SENTRY探測系統(tǒng)。和基于較低精度的金屬熔斷探頭不同，更新后的系統(tǒng)采用32個(gè)精度很高的雷達(dá)測溫探頭，實(shí)時(shí)監(jiān)測的溫度信號被轉(zhuǎn)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(yù)警，可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖停車。自改造后到目前為止，未發(fā)生過因連桿軸瓦溫度監(jiān)測誤動(dòng)作而造成停車，問題得以圓滿解決。見表4。

TQ325.12