针对阀杆结构和工艺控制对反应气流平稳的影响进行研究

齐伟

摘  要：LDPE装置冷三阀振动，造成差动线圈损坏和冷三阀填料泄漏，进而停车。严重影响装置的平稳生产，通过数次分析及总结经验找到根本原因，采取相应措施，最终解决了冷三阀振动问题。

关键词：高压管式法;冷流阀;振动;LDPE

一、概述

大庆石化分公司塑料厂高压聚乙烯一套装置系引进原西德伊姆豪逊专利技术，由伍德公司总承包。乙烯为聚合单体，纯氧为引发剂，丙烯、丙烷和1-丁烯为调整剂，采用一热三冷四点进料的管式法工艺生产LDPE产品。反应温度280～320℃，反应压力200～260MPa，最高单程转化率达32%。生产能力6万吨/年，操作时数7513小时/年。

高压一装置自1986年开工以来冷三阀振动一直偏大，长期运行有可能造成冷三阀控制用差动线圈损坏和冷三阀填料泄漏，进而造成冷三阀失控停车，严重制约着高压一装置的安全和长周期运行。

频繁因为冷三阀故障停车直接影响了高压一装置经济技术指标，严重制约了装置的长周期运行，又对高压一装置的安全和环保运行形势造成了不利影响，急需从根本上解决。

二、工艺流程简述

原料乙烯经过滤器过滤后，与来自辅助压缩机C-415的低压循环气一起进入一次压缩机C-303，经三段压缩升压至22～25 MPa，该气体冷却后与高压循环气体混合进入二次压缩机 C-306入口。

引发剂氧按一定比例与乙烯混合后，经氧压机C-316A/B升压到27MPa，分三路由FIC63104、FIC63105、FIC63106控制注入二次压缩机C-306入口。不同引发剂含量的气体经二次压缩机C-306二段压缩到反应所需要的压力后，分别去反应器不同的进料点。

来自二次压缩机C-306的三股气流进入反应器R-401，其中主（热）流进入预热器E-307，气体被加热到反应所需的引发温度，二股冷流分别进入二个冷却器E-308A和E-308B被冷却到45～50℃，分三个注入点进入管式反应器R-401。

反应生成的聚乙烯和未反应的气体经脉冲阀排到高压分离器S-402中，在高压分离器中将大部分未反应的气体被分离出来作为高压循环气循环使用，而少量溶在聚合物中的乙烯气体随聚合物排至低压分离器S-403中。在低压分离器中将少量的乙烯气体进一步分离，作为低压循环气循环使用。而聚合物进入挤压机X-404进行造粒。經挤压机X-404造粒后的产品经干燥器干燥、振动筛筛选后，被风送到料仓，在料仓混合之后送往包装工段出厂。

三、冷三阀振动原因分析

冷三阀仪表用差动线圈损坏的原因是该点冷流注入时与阀体产生共振，在深入研究阀位调整控制、振动监测记录及装置运行参数等因素后，原因分析如下：

①冷三阀注入点前后压差较大，冷三阀阀位恰处于节流共振区。

②冷三阀注入点为最靠近脉冲阀的注入点，脉冲过程反应器内流速较快，脉冲阀脉冲动作时，对冷三气流影响较大。

③冷三阀阀头形式对气体节流影响。

四、冷三阀振动解决措施

为了降低冷三阀的振动，制定了以下措施：

4.1工艺参数调整方面：

①全开反应器入口差压阀（原来开度为20-40%），增加主流流量的同时确保冷三注入压差最小，最大程度的减少冷三振动。

②通过反复调试找到冷三阀控制的合理阀位控制区间，经过不断摸索发现控制冷三阀阀位使冷三注入点温度在240℃以下时振动最小，振动能够维持在80mm/s2以下，避开冷三节流共振区，最大程度的减少冷三振动。岗位人员和技术人员定期测定冷三振动，一旦发现振值超过80mm/s2时，及时调整差压阀或冷三阀阀位。

③通过关小冷一和冷二来保证主流气量，其中一冷调整幅度由原来的全开关至75%。控制一冷注入温度为235-245℃（原注入温度为190-220℃）;调整第二冷流阀开度为75-80%（原来开度为70-75%）并控制二冷注入温度为255-265℃（原注入温度为230-240℃）。

4.2仪表参数调整方面：

降低脉冲阀的阀开时间，阀开时间调整为900ms（原阀开时间为1080ms）;增设脉冲阀开关阀延时（上升沿和下降沿），PIC64502/URLM（上升沿）设定300ms，即阀从全开到关至超调位置需要300ms，PIC64502/DRLM（下降沿）设定200ms，即阀从正常控制阀位到全开需要200ms，减小脉冲阀开关阀动作幅度，减少脉冲对冷三阀振动的影响。

4.3机械方面：

从冷三阀阀杆结构研究，进一步分析影响冷三阀节流共振因素，探索冷三阀阀头对乙烯气体节流造成的影响。改变冷三阀结构，将冷三阀阀杆由锥头变为圆头。

4.4实施效果：

通过以上措施的全面成功实施，冷三阀振动完全在设备的可接受范围内，保证了装置长周期生产。这些措施经过实践检验成为一套全新的、有效的冷三控制方法。

五、经济效益测算

按照一年能够由冷三阀原因造成停车12次计算。每次停车放空乙烯约6吨;每次停车后开车产生过渡料约50吨，过渡料与正品差价约为400元/吨;每次生产20E约400吨，20E与18D差价为400元/吨;每次停工检修20小时，影响正品产量190吨。

按照一年减少停车检修12次计算。每年可节约冷三阀差动线圈12组，冷三阀填料10套，冷三阀阀杆2套，差动线圈10000元/组，冷三阀填料3600元/套，冷三阀阀杆84400元/套，一年可节约效益为：10000×12+3600×10+84400×2=324800元。

一年减少公用工程损失可节约效益为20102.59×12=241231.08元。

综上，平均每年可以创造效益约320万元。

六、总结

冷三阀振动大导致仪表用控制阀门的差动线圈频繁损坏和冷三阀填料损坏，进而造成冷三阀失控停车。频繁的冷三阀失控停车严重影响装置长周期运行。技术方案实施后，彻底消除了因冷三阀失控停车造成的安全运行和环保隐患，实现了装置的安全、绿色和平稳运行。