EVA树脂生产装置长周期运行影响因素分析

高 健

（中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司，北京 102599）

化工行业在国民经济中占有重要地位，随着国家提出2030年实现碳达峰和2060年实现碳中和目标，化工生产装置的长周期安全、稳定运行显得尤为重要。设备或人为原因造成停车，不仅造成巨大经济损失，更会导致大量的碳排放，与国家碳达峰、碳中和目标背道而驰。乙烯–乙酸乙烯共聚物（EVA）生产装置的开、停车操作都伴随着系统的氮气、乙烯置换，增加成本的同时，提高了碳排放。实践证明，延长化工装置的长周期运行，不断提高装置长周期运行水平，不仅可以降低装置生产成本，更能有效降低挥发性有机物（VOC）排放。文章着重统计分析了国内某EVA装置近几年的停车原因，提出可行性建议，以达到提高装置长周期运行水平的目的。

1 装置概况

以某EVA树脂生产装置为例进行分析探究，该EVA树脂生产装置引进国外某公司釜式法技术，正式投产后，年产量达4万吨；以乙烯和乙酸乙烯为原料，以丙烯为调节剂。主要采用类似高压聚乙烯的高压本体聚合工艺，经过两级压缩，将乙烯、乙酸乙烯和调节剂（丙烯）压缩至工艺压力，进入反应器，并在反应器中注入有机过氧化物作为引发剂，引发聚合反应，高压法聚合反应可以制得乙酸乙烯含量在5%～40%、相对分子量为（2～5）×104的EVA树脂。熔融状态的聚合物经过高、中、低压分离器后，进入挤压机，经过挤出、造粒、干燥，制得颗粒状EVA树脂产品。该装置具有高温高压的生产特点，联锁点较多，联锁保护措施等级较高，生产工艺或设备略有波动，易造成装置停车。如何提高装置运行的稳定性、延长装置运行周期，是装置管理人员和技术人员长期研究的问题。

2 影响高压装置长周期运行的问题

该EVA装置已运行近20多年，设备老化、仪表线路老化、仪表器件本身质量问题是造成装置停车的主要原因。设备问题主要集中在一次压缩机、二次压缩机及反应器、引发剂泵等核心设备上。该EVA装置分别于2016年和2021年进行了两次大检修，由表1可以看出，越是临近大检修，非计划停工时间越长。近10年来，装置最长的一次运行周期为2013年的166天，其次是2010年的159天；在2016年大检修后，最长的运行周期也仅为124天。非计划停工次数最多是2011年和2012年，均为15次，造成非计划停工的原因主要集中在设备和电仪问题，占比近80%。其中，内部因素占到91%，外部因素只占9%，外部因素主要是外部电网不稳和乙烯原料不足，规避难度较高。而在内部因素中造成非计划停工最多的是反应器压差高报联锁停工，占到总停工次数的25%，其后依次为二次压缩机故障、引发剂泵故障、反应器搅拌故障和一次压缩机故障。

表1 2010-2020年EVA装置非计划停工

2.1 反应器压差高限报警问题

反应器出口阀是EVA装置的关键阀门，控制着反应器的压力，装置自建立以来，虽配套2个相同的压力控制阀交替使用，但由于使用时间过长，造成阀套、阀座、阀杆等磨损严重，信号与动作不一致，存在延迟等问题，造成多次非计划停车，更换频率逐渐增大，维修成本也逐渐增加。反应器压力控制阀使用周期短，而且存在突然泄漏的危险，严重影响装置的安全长周期运行。

2.2 压缩机故障问题

该装置采用两次压缩，一次压缩机将2 MPa的乙烯加压到20 MPa，二次压缩机是将20 MPa的乙烯加压到160 MPa。

由图1可以看出，近10年因二次压缩机故障造成的非计划停车19次，一次压缩机故障停车8次，共27次，占总非计划停车次数的26.47%。二次压缩机故障点主要集中在二次机底部风机故障或压力低、熔断杆报警（误报）以及段间组合阀故障，而一次机故障点主要集中在压缩机一段气阀故障和压缩机填料泄漏。由此可见，大型压缩机组在石化装置压缩并输送工艺介质过程中的重要性，是石化装置安全可靠运行的基本保障。

图1 非计划停车因素

2.3 引发剂泵故障问题

引发剂泵用于将配置好的引发剂按照一定量注入到反应器中，保证反应器的反应温度。由图1可以看出，在近10年间非计划停车中，引发剂泵故障占到了10.78%，达11次。引发剂泵故障点主要集中在组合阀故障或堵塞，造成注入量不稳，反应器温度波动，引发联锁停车。

2.4 反应器搅拌电机及轴承

该装置反应器为釜式反应器，需要持续搅拌，才能保证反应物料在釜内充分混合，保证反应温度、反应压力均匀分布。自装置建立开始，共有2套搅拌和2台搅拌电机交替使用，同样是因为使用期限过长，造成设备磨损严重，维修周期缩短，维修成本上升。反应器搅拌电机及轴承故障点主要集中在搅拌功率增大和搅拌电机过热而引起联锁停车。

3 装置长周期运行的对策建议

确保高压装置长周期运行是一个系统工程，不仅涉及设备管理、人员管理和工艺管理，而且还与新设备、新工艺技术的开发应用密切相关[1]。化工装置实现长周期运行的关键是及时发现并消除设备隐患和工艺异常。任何事故无论大小，都是一个伴有量变和质变的过程，都要经历正常状态、隐患出现状态和事故发生状态[2]。在事故量变过程中及时发现，将事故隐患消灭在萌芽状态，是保证长周期运行的关键。

3.1 加强生产工艺管理，保障平稳生产

化工生产的平稳操作是工艺管理的重要内容，生产过程平稳程度、工艺参数波动程度都是影响装置运行周期长短的最直接因素[3]。生产频繁波动不但影响装置产品质量，而且还会对设备和管线造成冲击和破坏，影响设备性能；加速设备、管线冲刷、减薄和结垢，缩短生产设备和工艺管线的有效寿命，增加设备损坏泄漏的风险，严重时导致装置非计划停车。因此，要抓好做好化工生产过程的平稳操作，减少工艺波动，避免设备超温、超压、超负荷运行。

控制工艺参数波动是优化工艺管理的一项重要内容，可以从源头上降低物料因素对装置平稳运行所产生的影响，也是做好装置设备防腐抗垢、保障设备性能的根本保证[4]。要强化物料质量管理，确保界区原料以及系统内物料在线分析的准确性，做好记录，及时调整，采取可控措施降低原料中氧含量、水含量及其他杂质含量，并抓好水、电、汽等公用工程系统的工艺管理。

3.2 加强巡回检查管理，提高巡检质量

巡检人员通过“望、闻、听、摸”，可以将生产隐患消除在初期萌芽阶段，最终防止事故发生，保证系统的长周期运行。技术管理人员每天对装置进行一次全面深入的现场检查，重点检查关键设备、特殊管线的运行状况，并做好记录。岗位操作人员的巡检是及时发现生产隐患的主要手段，按照不同的岗位巡检路线、内容、频次和要求，对本岗位所属设备、管线、阀门、仪表做全面详细检查，杜绝“跑冒滴漏”等现象。提高班组长岗位的巡检质量，在对装置全面巡检基础上，对装置重点设备如压缩机、引发剂泵、搅拌电机等给予特别重视，发现异常，及时处理汇报并解决。

3.3 加强设备维护管理，延长设备运行周期

EVA装置抓管理抓落实，重点确保重点设备的稳定性运行，成立工艺和仪表特护小组，关注重点设备。首先，设备的正确使用和日常精心维护是设备管理工作的重要环节和前提，要做好设备的日常维护和巡回检查工作，确保班组、维修、技术以及设备人员巡检到位。其次，做好设备的计划检修工作和提高检修质量。设备的监测和故障判断是实现预防性维修必不可少的重要手段，有计划检修和高质量检修工作是保障设备长周期运行的基础[5]。再次，做好备用设备管理工作，确保设备时刻处于良好备用状态，要求按规定频次进行盘车，有计划地进行备用设备切换操作，冬季更要做好设备防冻工作。最后，完善的设备管理体系是实现设备管理的基础，做到任何工作有据可查、奖惩分明，是设备管理工作的理论基础。EVA装置先后制定了多个设备管理规定和办法，包括《大检修设备管理规定》《装置设备巡检管理办法》《备品备件管理办法》等，并不断修订和更新，通过持续完善设备管理体系文件指导，提升设备使用效率，达到装置长周期运行的目的。

3.4 抓好人员管理，提高人员执行力

人的管理是化工装置长周期稳定运行的基础，要求通过不同方式提高员工的管理水平和技能操作水平，强化员工执行力。应不定期组织技术管理人员进行外出学习和集中培训，或邀请行业内专家来装置现场进行技术交流活动，提高管理水平。注重操作人员操作水平的提高，通过班组内部、外部培训、师带徒、集中脱产培训等手段，结合定期竞赛和上岗考试，不断促进技能操作水平的提高。重视员工执行力的培养建设。执行力是员工保质保量完成工作和任务的能力，发现问题立即处理，人员全天候待命，要求通过制度建设不断提升员工的实际执行力。

4 结语

通过对EVA装置长周期运行影响因素的探析，分析影响装置非计划停车的内部因素和外部因素，采取最优化措施，合理控制工艺过程，加强对设备的管理，提高设备运行效率。提高装置长周期、安全平稳运行，不仅可以降低装置检维修成本，促进装置节能降耗，而且还能极大降低装置的VOC排放，符合国家“双碳”战略的基本要求，有助于国家“双碳”目标的实现，具有重要的实际意义。