贾军锋
神华新疆化工有限公司 乌鲁木齐 831400
摘要：产品出料系统的运行直接影响聚丙烯产品的种类和产量，简述INEOS聚丙烯工艺PDS系统工艺流程，结合生产实际数据，详细分析顺序控制步骤，顺序控制时间设定以及相关控制机理，进而能够快速分析PDS系统故障原因，为公司生产的平稳安全运行提供保障。
关键词：聚丙烯 产品出料系统 阀门 气锁器 沉降器 顺序控制
Abstract：The operation of the product discharge system directly affects the type and output of polypropylene products. The process flow of PDS System of Ineos polypropylene process is briefly described. Combined with the actual production data, the sequence control steps, sequence control time setting and relevant control mechanism are analyzed in detail, so as to quickly analyze the causes of PDS system failure and provide strong guarantee for the stable and safe operation of the company's production.
Key Words:Polypropylene ；Products Discharge System;Valve；Blowcase；Settler；Sequence control
INEOS聚丙烯工艺采用气相聚丙烯技术，丙烯在卧式反应器以气相形式进行聚合反应来生产均聚物和共聚物，而其中的产品出料系统（Products Discharge System）在生产无规共聚物和抗冲共聚物时，需要两个反应器串联，并且两个反应器中的气相组分各不相同，通过PDS控制系统将两个反应器隔离，并且将粉料从第一反应器输送至第二反应器。PDS控制系统采用顺序控制来实现对若干个PDS阀精准控制，对阀门的动作时间要求很高，在生产过程中起到非常重要的作用， PDS控制系统每一次故障都会对生产造成很大的损失，因此，研究PDS控制机理及逻辑关系为实际生产中尽快判断原因、处理故障、恢复生产至关重要。
1.PDS工艺概述
PDS系统包括沉降器S-241A/B，气锁器D-241A/B，顺序控制，各丙烯吹扫管网和若干阀门。有两个完全相同的PDS系统，单个系统能输送设计产率的60%，通常这两个系统平行运行，但循环时间相隔半个周期。总循环时间210-300秒，一个完整的循环需要240秒（典型值）。
聚丙烯粉料通过压差从第一反应器R-201排放到沉降器S-241A/B，在S-241A/B中，粉料和气相组分分离。粉料进入气锁器D-241 A / B。当D-241A/B填充后，粉料传输停止。通过丙烯汽化器E-242产生的丙烯蒸气，聚集在贮罐D-242中，再通过E-243过热后进入D-241 A / B底部，将粉料中的氢气和单体置换出。然后将D-241 A / B与S-241A/B隔离，通过丙烯加压将气锁器中的粉料送入第二反应器R-251中。沉降器S-241A/B中分离出的未反应单体首先通过沉降器在线过滤器S-244A/B过滤，再经过一、二级保护过滤器S-242/S-245过滤后，最后通过尾气压缩机C-241压缩后返回第一反应器顶部冷凝器E-206循环返回反应器。
图1 PDS系统总貌图
2.PDS系统主要设备及阀门名称
PDS系统涉及到的主要设备、阀门、控制开关等名称进行如下说明，详见表1
表 1 PDS系统主要名称一览表
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2.PDS顺序控制的分析说明
以PDS系统I为例进行说明，顺序控制共11步，结合图2和表3对每一步主要阀门动作及消耗时间进行阐述分析。
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图2 PDS顺控方框图
（1）PDS系统I启动条件
系统主控开关HS-2414在ON状态。新一轮循环启动前，逻辑检查条件：
①丙烯汽化器压力PAL-2407不低于2.58Mpag持续10秒钟以上
②如果两个PDS系统都运行，当PDS系统II的循环时间达到1/2个循环时间；或者PDS系统II停止
③反应器R-201和R-251均没有隔离
④从反应器R-201出料阀HZV-2005打开或HS-2469处于旁通
⑤第一反应器主循环计时器HS-3043置于OFF或在ON位置且HZV-2005旁路且全关
⑥PI-2402—PI-2401<0.05Mpa
⑦PI-2401<1.00Mpa
⑧压力控制器PDIC-2403处于自动且设置设定值为0.1Mpa
（2）第0步：参数设定与校验
系统循环启动时，第一反应器料位控制器LIC-2001的输出而计算出注料宽度；操作员输入参数：主循环时间和粉料注料次数4或5次。
（3）第1步：粉料进料
在第一次进入步骤0后一秒，和进行另一次注料的气锁器准备开始3秒，同时检查顶部放空阀HV-2437关闭后，程序开始执行粉料进料阀HV-2401打开。完成设定注料次数后HV-2401关闭。进料过程中，如果高料位报警LAH-2401触发，当前的注料完成后不再进行新的注料。
（4）第2步：气锁器准备
系统新的循环开始时，气锁器准备时间指两个注料宽度之间的间隔，设定为3秒，而最后一次注料后设定为1秒。将检查所有阀门处于各自的准备位置，关闭顶部排放阀HZV-2437 和 HV-2440；阀门HV-2403、HV-2404、HV-2405、HV-2406、HV-2412处于打开位置；压力控制器PDIC-2403维持短管内压力高于第二反应器R-251并处于自动位置。
（5）第3步：进料吹扫
①第3.1分步：进料吹扫
在第四次注料结束后、气锁器准备后1秒钟，进料吹扫阀HV-2402和FV-2401打开6秒钟，允许来自汽化器的气相丙烯吹扫进料管线。
②第3.2分步：进料吹扫准备
在第3.1分步后，进入第4步前，此步骤，因为粉料的注料宽度动态变化1-8秒，程序停留此步最短时间为1秒，但最长不超过总循环开始后42秒。如果已过总循环时间42秒，则通过步骤11的时间调整，来保持总循环周期。
（6）第4步：气锁器吹扫
在此步骤中，逻辑触发另外一套独立的取样系统。
①第4.1分步：气锁器吹扫
下料阀HV-2405和HV-2406仍处于打开状态，通过打开HV-2410，用来自汽化器的气相丙烯吹扫气锁器中的粉料，置换其中的含氢气体；当程序进入到步骤4.2气锁器吹扫准备时，HV-2410关闭，持续18秒。
②第4.2分步：气锁器吹扫准备
在此步骤结束时，阀门HV-2403, HV-2404, HV-2405和HV-2406将关闭，持续20秒。
（7）第5步：气锁器升压&沉降器泄压
程序第5步开始时等待5秒以确认阀门HV-2403, HV-2404, HV-2405和HV-2406关闭。
然后打开HV-2409，FV-2402快速打开至50%给气锁器升压。当气锁器压力高于R-251压力0.1Mpag时，程序开始第6步；如果气锁器压力高于R-251压力0.014MPag，且第5步设定时间用完25秒后，则程序也会开始第6步。如果在25秒之内高于R-251的压力无法达到0.014MPag，则升压故障报警通知操作员。
在独立于以上动作的同时，当循环计时器到达118秒或是到达1/2循环时间前2秒，沉降器顶部排放阀HZV-2437打开。流量阀HV-2440缓慢开至50%。与此同时，循环时间计时器到达一半循环时间时，第二套PDS系统启动。
（8）第6步：气锁器出料前吹扫
在气锁器继续保持隔离和升压时，打开底部出料阀HV-2413，吹扫气锁器和第二反应器之间的管线3秒钟。
（9）第7步：气锁器出料
检测到底部出料阀HV-2413打开，程序关闭增压阀门HV-2412，打开气锁器上部出料阀HV-2411，使粉料进入R-251。当气锁器料位指示LAL-2401降低到50％时，程序进入下一步。
（10）第8步：出料后吹扫
关闭加压阀HV-2409和排出阀HV-2411而终止出料。打开短管升压阀HV-2412吹扫出料管线，此时出料阀HV-2413仍保持打开，持续3秒。
（11）第9步：沉降器/气锁器平衡
①第9.1分步
底部出料阀HV-2413关闭，使PDS系统和R-251之间安全隔离。同时HV-2403和HV-2404打开使气气相组分释放至沉降器顶部。排放控制阀HV-2440在平衡步骤开始时暂时关闭4秒。
②第9.2分步
平衡步骤最多持续22秒，或沉降器和气锁器之间的压力差|PI-2402-PI-2401|<=0.01Mpa，程序进入第10步。
（12）第10步：平衡后沉降
打开粉料输送阀HV-2405和HV-2406，使累积在沉降器底部的残留粉料落入气锁器，持续6秒。
（13）第11步：气锁器降压
平衡阀HV-2403和HV-2404仍然打开。顶部排放阀HZV-2437保持打开，气锁器持续降压至循环结束；在此步中，在线过滤器S-244A通过HV-2430周期打开和关闭进行反吹，此部分独立编程。总循环时间用完后开始新一轮循环。
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4.PDS顺控时间的研究分析
为了更好的理解PDS各个步骤时间与PDS阀的动作关系，基于注料宽度2秒为例，通过装置实际运行数据，对各个步骤动作的阀门和消耗的时间进行分析，绘制成趋势图如图4所示，但是由于不同的注料宽度和循环时间，第3.2步和第11步时间相应的增加或减少，来保证总时间周期。
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图4 顺控时间趋势图
5.结束语
结合神华新疆化工实际PDS系统运行情况，通过对PDS控制系统中顺序控制和步骤时间的分析和研究，对实际运行前期出现互相等待、总周期时间不够等问题得到了解决，并且更加明晰其控制机理，进一步优化步骤时间，进而实现PDS系统长期平稳优的运行提供技术支撑，同时对后期故障分析积累了经验，为公司安全生产保驾护航。