中国石油化工股份有限公司天津分公司 天津市 300270
摘要：本文通过对环管反应器（R201）出料阀（LV231A）抖动原因的分析整理，总结不同情况下的应对措施，并就装置已经发生过的生产状况进行原因分析，使操作人员能够在异常情况下及时准确做出调整，保证装置稳定运行。
关键词：聚丙烯；环管反应器出料阀；气相组分析出；反应杂质
1. 生产条件简介
天津石化烯烃部聚丙烯装置采用Basell公司（原意大利HIMONT公司）的“Spheripol”工艺，反应系统由液相环管反应器和气相流化床反应器组成（流程如图1所示）。1995年11月装置建成投产，原设计生产时间为7200小时/年，生产能力为4万吨/年的本色聚丙烯颗粒。1999年对聚丙烯装置进行了技术改造，环管停留时间由1.4小时改为1.2小时，设计生产时间改为8000小时/年，生产能力提升为6万吨/年的本色聚丙烯颗粒。
2. 问题背景
近些年来，随着装置产能的进一步放大，环管反应器中的原料丙烯进料量和催化剂注入量逐渐增大，反应趋于剧烈，且由于各参数现有调节范围有限，一旦系统出现波动，极易引发环管反应器出料阀抖动的问题。下面本文就将针对环管反应器出料阀异常抖动问题分类进行原因分析，并结合装置实际发生过的生产状况给出处理方法。
3. 原因分析及处理方法
3.1气相组分析出引发的出料阀抖动
3.1.1现象描述
正常生产过程中如果出现环管反应器出料阀大幅抖动，且伴随有环管反应器压力（PC241）、轴流泵功率（JI241）、稳压罐压力（PC231）、稳压罐液位（LC231）等其他参数大幅波动时，便应判断是否存在气相组分析出的问题。
需要注意的是此现象多发于装置高负荷生产过程中，特别是在中高熔融指数产品或无规共聚产品的生产过程中。
3.1.2原因分析
70℃时，丙烯的饱和蒸汽压[1]为3.058MPa，且由于同种物质的饱和蒸汽压随着温度的升高而增大，因此当环管反应器温度升高或压力设定值偏低（第一代环管反应器，操作压力仅为3.4MPa）时，都容易造成丙烯汽化析出。析出后的气相组分无法及时从反应器中排出，当系统内聚集大量气相组分后，便会发生上述现象，并体现为环管反应器出料阀门抖动。
而在生产中高熔融指数产品时，当反应器中的氢气浓度增大时，催化剂活性增加，聚合反应速率加快，反应温度升高。此时操作人员若不及时开大反应器夹套水阀门，降低反应器温度，便会造成丙烯饱和蒸汽压的升高，当系统压力（PC241）接近或低于升高后的丙烯饱和蒸汽压时，丙烯汽化析出现象便会发生。
同理，在生产无规共聚产品时，乙烯与上文中的氢气作用相同。
3.1.3在线处理方法
1.将出料阀（LV231A）改为手动控制，然后适当关小出料阀开度，保证系统压力的稳定，避免因出料过多造成系统压力降低，形成恶性循环。
2.适当提高稳压罐压力设定值（PC231），通过稳压罐压力升高带动反应器压力升高。
3.降低催化剂冲程，减少催化剂进料量。
4.短时间中断氢气或乙烯，减少系统内的气相组分，待系统恢复正常后，重新投用。
3.2卡料引发的出料阀抖动
3.2.1现象描述
正常生产过程中如果出现环管反应器出料阀小幅抖动，且伴随有环管反应器压力（PC241）大幅跳动时，便应判断是否存在出料阀卡料的问题。
3.2.2原因分析
鉴于环管反应器中块料产生的原因较为复杂，本文仅对装置发生过的现象进行分析。
1.主催化剂中含有杂质
主催化剂中的杂质可能是检修后未清理干净的机械杂质，可能是催化剂分散罐（D106A/B）温度出现波动后产生的结块，也可能是催化剂长时间未处于搅拌状态，夹套冷冻水换热不均匀，从而产生沉降现象造成的结块。
当主催化剂中含有杂质时，还应伴随催化剂计量泵出口压力（PI142）和预接触罐压力（PI211）的频繁跳动，且在连续生产过程中，容易造成预接触罐（D201）溢流阀、溢流管、在线混合器（Z203A/B）、管线Z211A/B、预聚合反应器（R200）角阀、管线Z211C、柱塞阀HV223/1以及柱塞阀HV223/1前手阀等部位的堵塞（如图2所示）。
2.助催化剂中含有杂质
助催化剂中的杂质可能是检修后未清理干净的机械杂质，也可能是给电子体卸料过程中引入的水分或其它杂质。
当助催化剂中含有杂质时，还应伴随给电子体与三乙基铝管线汇合处过热、给电子体计量泵出口压力偏高、三乙基铝计量泵出口压力偏高、给电子体流量偏低等现象，且在连续生产过程中，容易造成给电子体与三乙基铝管线汇合处、预接触罐（D201）溢流阀、溢流管、在线混合器（Z203A/B）等部位的塞（如图3所示）。
3.原料中含有杂质
当丙烯、乙烯、氢气等原料中含有杂质时，还应伴随环管反应器反应温度、密度、催化剂活性等参数的显著下降。
4.环管反应器温度过低
当环管反应器温度长时间偏低时，特别是在生产无规共聚产品过程中，极易造成系统内生成大量的低聚物或聚乙烯，从而堵塞出料阀。
3.2.3在线处理方法
保持出料阀（LV231A）自动控制模式，操作人员加强对该阀门运行情况的监控，当阀门开度明显增大时，及时将LV231A改为手动控制，并大幅抖动出料阀，将块料及时排出。需要注意的是，手动抖阀过程中需时刻关注环管反应器压力（PC241）、闪蒸罐压力（PI302）等相关重要参数的变化情况，避免因长时间抖阀，造成上下游系统压力波动。
下文将针对块料产生的不同原因，分别给出处理方法。
1. 主催化剂中含有杂质，可参照以下顺序进行逐一排查：
①拆清催化剂分散罐底部滤芯；
②倒空催化剂分散罐、催化剂计量罐及相关管线，待充分油洗后重新投用；
③中断主催化剂进料，清理主催化剂单向阀阀芯和进料管线后重新投用；
④中断三剂进料，倒空预接触罐，待充分油洗后重新投用。
2. 助催化剂中含有杂质，可参照以下顺序进行逐一排查：
①拆清给电子体储罐后过滤器；
②拆清三乙基铝储罐后过滤器；
③检查给电子体储罐氮气鼓泡投用正常；
④取样分析给电子体中的水分含量，如果水分超标则继续检查外接气动卸料泵、卸料管线是否干燥；
⑤切换给电子体储罐，原储罐清空后检查内部是否有其他杂质，如外接气动卸料泵管线连接处垫片等；
3.原料中含有杂质，可参照以下顺序进行逐一排查：
①取样分析丙烯中的杂质种类及含量，确认所有预精制系统和精制系统均正常再生投用；
②若分析结果证明该杂质无法通过现有精制系统脱除，则应考虑更换固定床内催化剂种类，或增设新的固定床。
4.环管反应器温度过低
手动关小环管反应器夹套水进换热器阀门开度，人为干预温度变化趋势，若温度仍无明显上升趋势，则立刻打开环管反应器夹套水加热器（E205）的蒸汽阀门（HV272），通过注入蒸汽，使夹套水温度快速稳定。需要注意的是，操作人员应随反应温度变化情况及时调整或关闭蒸发阀门开度，避免温度快速上升直至失控情况的发生。
4. 结论
环管反应器出料阀作为装置中最为重要的阀门之一，它的各种异常状态均会引起反应器系统乃至上下游系统的大幅波动。
对环管反应器出料阀的抖动情况进行总结，对各种关联现象、包括本装置出现过的问题进行逐一分析，并就不同现象给出对应的原因分析过程和简要在线处理方法，对装置长时间稳定连续运行具有十分重大的意义。
参考文献
[1] 石智豪.压力容器介质手册[M].北京科学技术出版社,1992.