高密度聚乙烯干燥机中心管泄漏原因分析及改进

艾晓明 许利杰 张小静

河南神马氯碱发展有限责任公司

高密度聚乙烯干燥机中心管泄漏原因分析及改进

艾晓明 许利杰 张小静

河南神马氯碱发展有限责任公司

干燥机是高密度聚乙烯装置中的重点设备之一，属于低速重载大型转动密闭性设备，高密度聚乙烯装置干燥机加热管泄漏的内在原因是设备在运转过程中存在交变载荷，交变载荷造成设备的疲劳腐蚀，因此需要采取有效的措施进行控制，从而才能延长干燥机的使用寿命，为整个装置的安全稳定生产创造条件。基于此本文分析了高密度聚乙烯干燥机中心管泄漏原因分析及改进。

高密度聚乙烯；干燥机；中心管泄漏；改进

1 、高密度聚乙烯的生产工艺

高密度聚乙烯根据生产工艺分为三类：气相聚合，溶液聚合及浆液聚合。以下将对三种工艺方法进行简述。

1.1 INEOS公司的InnoveneS工艺

InnoveneS工艺，即双环管反应器生产工艺。针对生产产品的不同，反应器的形式存在一定的差异。对于单峰类普通的产品，物料在出第一环管后不经过处理，直接进入第二环管反应器内继续反应。而对于双峰类产品而言，物料在出第一环管后需要进行相应的处理，即经过中央处理过程后进入第二环管内继续反应。在此工艺工程中，使用了轴流泵作为反应物料的循环动力，尽管电能耗比较低，但存在稀释剂的分离和回收问题，因此，可能会消耗较多的蒸汽量。并且，对于双峰产品而言，该工艺方法具有很大的优势。

1.2 Univation公司的Unipol聚乙烯工艺

Univation公司的Unipol聚乙烯工艺是气相流动床反应器工艺。该工艺采用冷凝技术，可以生产高中低不同密度的聚乙烯。因此，其工艺方法比较灵活全面，另外，此工艺流程较短，不需要溶剂脱除，具有较好的优势，投资较少。近年来，Univation正在致力于研发双峰产品的研发。推出了一系列产品，并且正逐渐完成工厂化生产。

1.3 德国BASELL公司的低压淤浆法赫斯特工艺

赫斯特工艺是搅拌釜式反应器工艺，此工艺方法针对不同的产品，反应釜的操作方法也有相应的调整。单峰普通产品采用两台反应釜并联与串联运行相同；单峰宽分子量产品，采用并联串联均可；而对于双峰产品，则需要两台反应器串联。且排放气通过压缩去火炬。此工艺方法的工艺参数(压力、温度)相对比较低，容易实现。此反应过程中压力为1000Kpa，合成温度为85℃，对于生产操作相对容易，设备的投资也较低。此工艺采用了连续搅拌釜淤浆聚合工艺，系统由两个反应器和外循环组成，可以合成双峰HDPE，生产的产品可以达到PE80、PE100、PE100+的管材要求。合成产品的分子质量分布和共聚物的分布可以实现很好的配合，性能指标优于InnoveneS，但是在生产过程中，反应生成蜡沉浮在反应器的器壁上，限制了它的长时间运行。

2 、高密度聚乙烯干燥机中心管泄漏原因

2.1 漏点位置特殊，难处理，易重复泄漏

干燥机泄漏点主要集中在加热管和蒸汽分配器之间的焊缝处。干燥机总共有三层108根三种规格的加热管(为了提高传热效率加热管均为薄壁管)。由于设备的结构所限，漏点处的焊接空间非常有限，有的泄漏处根本无法直接看到，只能用平面镜反射观察；甚至有的泄漏点处不仅无法直接看到，焊条也伸不到漏点位置，只能对滚筒进行开天窗处理。这种情况不仅会造成检修时间长，而且焊接质量也很难保证，极易发生重复泄漏。

2.2 交变应力

干燥机在运转过程中，加热管随着滚筒一起旋转，当加热管处于滚筒底部时，加热管被湿饼所覆盖。由于湿饼中己烷汽化吸热，加热管温度降低近似为干燥机出料温度。随着干燥机的旋转被湿饼所覆盖的加热管运动到干燥机顶部时，由于没有湿饼覆盖，加热管的温度近似为加热蒸汽温度。这样每根加热管在随滚筒旋转时都会经历从出料温度到加热蒸汽温度的一个温度变化周期。金属材料的热胀冷缩特性使得加热管周期性的伸长和缩短，然而干燥机的整体结构限制了其伸缩变化，最终由于温度变化产生的热应力就会集中在中心管处，在交变应力的作用下达到疲劳极限而开裂，造成泄漏，中心管结构见图1。

图1 中心管结构示意图

2.3 排凝不畅，产生水击

在干燥机正常工作时，蒸汽和凝液是在同一个管道中，凝液过多，不仅蒸汽环管加热系统循环受影响，如果蒸汽凝液未能及时排除，还极易产生水击。发生水击时产生巨大的冲击力，这些冲击力最终也会作用到加热管的应力集中处，造成加热管突然泄漏。

3 、改进措施

3.1 更换中心管

整个过程需要对中心管进行更换，同时对其进行整体找正、试压，从而能够满足干燥剂维修技术的要求，确保质量。

3.2 精心操作

交变应力是干燥机运转的一个自身特性，无法消除，因此要精心操作，保证下料温度≥85℃，蒸汽温度在(100±5)℃范围内，使交变应力保持在较小值。规范焊接工艺，在更换中心管的过程中要求全部使用氩弧焊，保证焊接质量，尽量减少焊缝处的应力集中。

3.3 定期排凝

明确规定要定时检查排凝阀的排液情况，如排凝不畅及时打开疏水器副线阀保证凝液及时排出，避免产生水击。

3.4 减少开停车次数

在使用的过程中需要控制开停车的次数，从而能够有效防止因为温度上升情况所引起的问题。如果前序系统停车，就会使得干燥剂降低转速度，处于一个保温的状态，而如果干燥剂在启动之后处于湿状态，就需要对其进行预热，从而能够防止干燥机发生膨胀现象。

总之，高密度聚乙烯干燥机中心管泄漏的原因是多方面的，在实际应用中需要采取有效的措施进行优化，进一步加强研究非常有必要。

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艾晓明，男，1984年9月12，2006年6月，中州大学化工工艺专业毕业，2006年12月到河南神马氯碱发展有限责任公司工作，现是助理工程师。